[发明专利]新型有机半导体材料以及使用其的电子器件

说明书

技术领域

本发明涉及新型有机半导体材料，其有效地用作有机电子材料。

背景技术

近年来，已经积极地研究了使用有机半导体材料的有机薄膜晶体管。

有机半导体材料可通过简单的湿法工艺例如印刷和旋涂而形成为薄膜。因此，它们相对于使用常规无机半导体材料的薄膜晶体管具有优势，例如制造工艺的温度降低。

由于有机半导体材料的使用可降低制造工艺的温度，因此其薄膜可形成于通常具有低耐热性的塑料基板上。结果，所得电子器件例如显示器的重量或成本可降低，并且可预期其利用柔性塑料基板的各种用途和应用。

迄今为止已经提出了一些有机半导体材料，例如聚(3-烷基噻吩)(参见NPL 1)、以及二烷基芴和二噻吩的共聚物(参见NPL 2)。

由于这些有机半导体材料具有对于溶剂的一定溶解性(尽管该溶解性低)，因此它们可通过涂布或印刷而形成为薄膜，而无需使用例如真空沉积的技术。

然而，这些聚合物材料在它们的纯化方法方面具有限制。因此，仍然留有一些问题。例如，获得高纯度材料是复杂且耗时的，并且由于该材料的分子量或分子量分布的波动，其品质不稳定。

还已经提出了低分子量的有机半导体材料，例如并苯材料(例如，并五苯)(例如，参见PTL 1)。

已经报导，包括由前述并五苯形成的有机半导体层的有机薄膜晶体管具有相对高的电子迁移率。然而，这些并苯材料具有极低的对于常用溶剂的溶解性。因此，为了形成这些材料的薄膜作为有机薄膜晶体管的有机半导体层，这些材料需要进行真空沉积。因此，这些材料不满足本领域中针对提供可通过前述湿法工艺例如涂布或印刷而形成为薄膜的有机半导体材料的要求。

而且，存在一些关于具有对于溶剂的溶解性的低分子量有机半导体材料的报导。然而，这些材料仍然具有问题。例如，通过湿法工艺由这样的材料形成的膜处于非晶状态，因此由于所述材料的晶体性质使用这样的材料难以形成连续的膜。而且，由这样的材料形成的所得元件的性质可变化，并且使用这样的材料无法获得期望的膜特性。

在其中所述材料具有其中分子通过π-π相互作用而堆叠的晶体结构的情况下，例如二噻吩并苯并噻吩衍生物的情况下(参见PTL2和NPL 4)，其晶体趋于形成针状，因此可能不能够形成连续薄膜。此外，电荷传输性质的各向异性即使在一种晶体内也可变化，并且使用所述材料形成的所得元件可极大变化。因此，该材料不适合于实际使用。特别是，应注意，该材料的晶体结构(包括晶体的形状)难以基于该材料的分子结构来推测。因此，仍然期望有机半导体材料的进一步改进。

引用文献列表

专利文献

[PTL1]日本专利申请特许公开(JP-A)No.05-55568

[PTL2]国际专利申请WO 10/000670

非专利文献

[NPL1]Appl.Phys.Lett.，69(26)，4108(1996)

[NPL2]Science，290，2123(2000)

[NPL3]Organic Letters，2007，9，22，4499

[NPL4]Advanced Materials，2009，21，213-216

发明内容

技术问题

为了解决现有技术中的上述问题，本发明目的在于提供优异性质的有机半导体材料，其可通过由简单工艺例如涂布、印刷或沉积来二维生长其晶体而形成为连续膜。

问题的解决方案

本发明人为了实现前述目的而进行了研究和探索，并且达成了以下洞察。即，本发明基于如下洞察而进行：可通过向材料分子的特定部位引入特定的改性基团而解决现有技术中的技术问题。

用于解决以上问题的手段如下。

<1>有机半导体材料，由以下通式I表示：

通式I

其中R¹～R¹⁰各自独立地为氢原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的烷硫基、或者取代或未取代的芳基，并且可彼此结合以形成环；和X为碳原子或氮原子。

<2>根据<1>的有机半导体材料，其中R¹和R²各自独立地为取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的烷硫基、或者取代或未取代的芳基。