[发明专利]制备有机晶体管的方法、有极晶体管、制备半导体器件的方法、半导体器件和电子装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备有机晶体管的方法、一种有机晶体管、一种制备半导体器件的方法、一种半导体器件和一种电子装置。更具体的说，本发明涉及一种使用二氧杂蒽嵌蒽基化合物(dioxaanthanthrene-based compound)制备有机晶体管的方法、一种有机晶体管、一种制备半导体器件的方法、一种半导体器件和一种使用有机晶体管或半导体器件的电子装置。

背景技术

在相关技术中，作为场效应晶体管的半导体器件中的活化层(半导体膜)，使用硅为代表的无机基半导体材料。

然而，所述使用由无机基半导体材料例如硅形成的半导体膜的半导体器件具有以下缺点。首先，由于真空处理、高温加热处理等是必须的，因此消耗了大量的能量。第二，由于高温加热处理是必须的，因此所使用的基板类型受到限制。第三，需要投资昂贵的制造设备。第四，由于该无机基半导体材料是硬的和脆的，因此对于弯曲或者拉伸应力的耐性较低。

近年来，包含由有机半导体材料形成的半导体膜的半导体器件已经被人们所注意。该半导体器件与使用由无机基半导体材料形成的半导体膜的半导体器件相比具有下述优点。首先，该半导体膜能在低温下形成。第二，由于有机半导体材料可溶于溶剂，因此所述半导体膜能通过涂敷形成。第三，由于所述有机半导体材料可溶于溶剂，因此该半导体膜能通过印刷法形成。第四，由于所述半导体膜能容易地通过涂敷或印刷法形成，因此其利于半导体膜面积的增加。第五，由于该半导体膜能够在低温下形成，因此该半导体膜能在低耐热性但是具有柔韧性的柔性基板上形成，该柔性基板由塑料或类似物形成，并且因此可以制造出柔性半导体器件。第六，因为可以通过控制该有机半导体材料的取代基来控制半导体膜的性能，所以能够尝试多功能和高性能的半导体器件。第七，可以尝试低成本的半导体器件。

到目前为止，作为适合于涂敷或印刷的有机半导体材料，已使用的有并五苯衍生物、聚(烷基噻吩)等，并且通过湿法使用有机半导体材料制备场效应晶体管已经表现出进展。然而，场效应晶体管的载流子迁移率等于或低于0.1cm²V^-1s^-1，并且使用相关技术中的无定形硅的场效应晶体管(膜晶体管)的迁移率小于1cm²V^-1s^-1。

进一步地，与无机半导体材料相比较，该有机半导体材料存在载流子注射相关的问题。也就是，通常，在有机分子中，分子具有不稳定的浅的HOMO(最高占据分子轨道)。实际上，在多并苯化合物中，因为具有短环长度的蒽具有比长环长度的并五苯更深的HOMO，所以蒽是稳定的。然而在具有深HOMO的稳定的有机分子中，当通常的金属作为电极材料时，因为在有机分子的HOMO和金属的有效官能团之间发生大量能量差异，有效地载流子注入预期的被肖特基势垒(Schottky barrier)所抑制。

进一步地，与无机半导体材料相比，有机半导体材料在大气压或者在高温下是不稳定的。也就是，如上所述，能够令人满意的在电极上进行载流子注入的有机分子，具有浅的HOMO，但是该有机分子很可能在大气压或者高温下不稳定。进一步地，众所周知有机半导体材料是通过其自身与氧的反应进行分解。基于这些原因，使用由有机半导体材料形成的半导体膜的半导体器件的性能会产生恶化。

此外，在半导体器件中使用由旋转-涂敷有机半导体材料溶于溶剂中的溶液得到的半导体膜中，确保平面性能的均匀性是困难的。这被认为是由于当旋转涂敷含有有机半导体材料的溶液时的涂敷不均匀所引起的。

近年来，为了解决使用由有机半导体材料形成的半导体膜的半导体器件的问题，本发明人建议使用二氧杂蒽嵌蒽基化合物，例如6,12-二氧杂蒽嵌蒽(亦称为peri xanthenoxanthene、6,12-二氧杂蒽嵌蒽(可缩写为“PXX”))作为有机半导体材料(参见非专利文献1和专利文献1)。当使用二氧杂蒽嵌蒽基化合物时，可以解决因使用有机半导体材料形成的半导体膜的情况而导致的上述问题。例如PXX在大气压下是稳定的并且具有优异的抗热性(见非专利文献1)。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP2010-006794A

非专利文献

非专利文献1：N.Kobayashi,M.Sasaki and K.Nomoto:Chem.Mater.21(2009)552

发明内容

技术问题