[发明专利]基于蒽的可溶液加工的有机半导体

说明书

技术领域

本发明描述了半导体器件、制作半导体器件的方法以及可用于在半导体器件内提供半导体层的涂料组合物。

背景技术

传统上，无机材料一直在半导体行业中占主导地位。例如，砷化硅和砷化镓已被用作半导体材料，二氧化硅已被用作绝缘体材料，并且金属(例如，铝和铜)已被用作电极材料。然而，近年来，已经有越来越多的研究工作着眼于在半导体器件中使用有机材料而不使用传统的无机材料。除了其它有益效果外，使用有机材料使得能以更低的成本制造电子器件，使得能大面积的应用，并且使得能将柔性电路支承体用于显示器底板或集成电路。

已经考虑了多种有机半导体材料，最常见的是：以并四苯、并五苯、双(并苯基)乙炔和并苯-噻吩为示例的稠合的芳环化合物；包含噻吩或芴单元的低聚物材料；以及诸如区域规则性聚(3-烷基噻吩)之类的聚合物材料。这些有机半导体材料中的至少一些具有相当于或优于无定形硅基器件的性能特性，例如，载流子迁移率、开/关电流比以及亚阈值电压。许多这些材料由于它们在大多数溶剂中不易溶解而需要进行气相沉积。

并五苯由于其良好的电子性能特性而常常被选择为有机半导体。然而，并五苯难以合成和纯化。由于并五苯在许多普通溶剂中的溶解度有限，包含并五苯的半导体层通常不能用溶剂沉积技术来形成。溶剂沉积技术的另外的复杂性表现在，并五苯在许多溶液中往往会氧化或发生二聚化反应。一旦沉积在半导体层中，并五苯会随时间而氧化。这可导致包含氧化的并五苯的半导体器件的性能降低或完全失效。

发明内容

本发明描述了半导体器件、制作半导体器件的方法以及可用于在半导体器件内提供半导体层的涂料组合物。更具体地讲，该涂料组合物包含小分子半导体、绝缘聚合物和既可溶解小分子半导体又可溶解绝缘聚合物的有机溶剂。该小分子半导体是由两个噻吩基以及两个甲硅烷基乙炔基取代的蒽基化合物(即，蒽衍生物)。

在第一个方面，提供了一种涂料组合物，其包含(a)小分子半导体、(b)绝缘聚合物和(c)有机溶剂。基于涂料组合物的总重量，涂料组合物包含至少0.1重量％的溶解的小分子半导体和至少0.1重量％的溶解的绝缘聚合物。该小分子半导体由如下式(I)表示。

在式(I)中，各R¹独立地为烷基、烷氧基、硫代烷基、羟烷基、杂烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、卤素、卤代烷基、三烷基甲硅烷基、噻吩基、甲酰基、酰基、烷氧羰基、羧基、氨基羰基、氨基磺酰基或它们的组合；各n独立地为等于0、1、2或3的整数；并且各R²独立地为烷基、烯基、烷氧基、芳基、杂芳基、芳烷基、杂烷基、杂芳烷基或羟烷基。

在第二个方面，提供了半导体器件。该半导体器件包括半导体层，该半导体层包含(a)式(I)表示的小分子半导体和(b)绝缘聚合物。

在第三个方面，提供了制作半导体器件的方法。该方法包括提供半导体层，该半导体层包含(a)式(I)表示的小分子半导体和(b)绝缘聚合物。

以上本发明的发明内容并非意图描述本发明的每个实施例或每个实施方式。下面的附图、具体实施方式和实例更具体地举例说明了这些实施例。

附图说明

结合附图对本发明的多个实施例所做的以下详细描述将有利于更完整地理解本发明，其中：

图1示意性地示出了第一示例性薄膜晶体管。

图2示意性地示出了第二示例性薄膜晶体管。

图3示意性地示出了第三示例性薄膜晶体管。

图4示意性地示出了第四示例性薄膜晶体管。

图5示意性地示出了第五示例性薄膜晶体管。

图6示意性地示出了第六示例性薄膜晶体管。

虽然本发明可修改为多种修改形式和替代形式，但其细节已以举例的方式在附图中示出并将详细描述。然而应当理解，其目的并不是将本发明局限于所描述的具体实施例。相反，其目的在于涵盖落入本发明的精神和范围之内的所有修改形式、等同形式和替代形式。

具体实施方式

提供了涂料组合物，其可用于制备半导体器件如薄膜晶体管内的半导体层。所有的涂料组合物和半导体层都既包含绝缘聚合物又包含小分子半导体。该涂料组合物还包含有机溶剂，并且至少一部分小分子半导体和至少一部分绝缘聚合物溶解于涂料组合物中(例如，溶解于涂料组合物中的有机溶剂中)。该小分子半导体是由两个噻吩基以及两个甲硅烷基乙炔基取代的蒽衍生物。

如本文所用，术语“一个”和“所述”与“至少一种”可互换使用，是指一种或多种被描述的要素。