[发明专利]酞菁化合物及有机薄膜晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及有机半导体材料技术领域，更具体地说，涉及一种酞菁化合物及有机薄膜晶体管。

背景技术

近年来，随着有机薄膜晶体管、集成电路和传感器等技术的发展，高迁移率有机共轭半导体材料的研究和开发异常活跃。酞菁化合物由于具有独特的化学结构、物理性质和电子结构，在高迁移率有机共轭半导体材料中得到广泛应用。专利号为5,969,376的美国专利文献公开了一种采用平面的金属酞菁(酞菁铜(CuPc)，酞菁锌(ZnPc)或酞菁锡(SnPc))作为半导体层的p-沟道有机薄膜晶体管，其载流子迁移率为10^-3cm²/V·s；美国化学会志(J.Am.Chem.Soc.，1998，120，207-208.)报道了采用平面的金属酞菁(十六氟代金属酞菁(F₁₆MPc)，十六氯代酞菁铁(Cl₁₆FePc)或八氰基取代酞菁铜((CN)₈CuPc))作为半导体层的n-沟道有机薄膜晶体管；应用物理快报(Appl.Phys.Lett.，2006，89，163516.)报道了采用平面的金属酞菁(十六氯代酞菁铜(Cl₁₆CuPc))的n-沟道有机薄膜晶体管，其载流子迁移率为0.01cm²/V·s；申请号为02129458.5的中国专利文献公开了采用非平面的金属酞菁(酞菁氧钛(TiOPc)或酞菁氧钒(VOPc))的p-沟道有机薄膜晶体管；申请号为200710055258.1的中国专利文献公开了采用轴向取代酞菁的有机薄膜晶体管，其载流子迁移率为10^-3cm²/V·s；应用物理快报(Appl.Phys.Lett.，2007，90，253510.)报道了采用VOPc的p-沟道有机薄膜晶体管。

上述文献中报道的酞菁化合物由于不含烷基、烷氧基等致溶取代基，因此在有机溶剂中溶解性很差，在制备有机薄膜晶体管时需采用真空蒸镀的方法，但是，由于真空蒸镀方法复杂、条件苛刻、成本高，采用溶液加工的方法制备有机薄膜晶体管中的半导体层是有机电子器件发展的趋势。因此，开发可溶性酞菁半导体材料，通过溶液加工方法来制备有机薄膜晶体管中的半导体层非常重要，是目前高迁移率有机半导体研发的主要方向。

在单核酞菁的周边或轴向引入亲油或亲水取代基，从而使其具有一定的油溶性或水溶性，可以改善酞菁化合物的溶解性。例如，日本专利文献JP2004149752、JP2008303383和JP2009218369，世界专利文献WO2008/037695，美国专利文献US5,932,721、US5,506,708和中国专利文献CN200810050658.8都公开报道了含多种取代基的可溶性酞菁化合物。常见的亲油取代基包括烷氧基、苯氧基和烷基巯基。其中，烷氧基是研究最多的取代基，例如，中国专利申请文献CN1816552A，美国专利申请文献US2007225491，日本专利JP1033036和世界专利申请文献WO2008/037695都公开报道了四烷氧基取代的酞菁化合物，但是，在酞菁核的苯环上引入烷氧基会导致酞菁分子的刚性平面倾向于平行于基板排列，不利于该类化合物作为半导体材料应用于有机薄膜晶体管(材料化学杂志J.Mater.Chem.，2001，11，423和日本化学会通报Bulletin of the Chemical Society of Japan，2003，76，781.)。目前，在各种亲油取代基中，关于烷基取代的酞菁化合物的公开报道较少。