(57)【要約】      （修正有）【課題】１３，６−Ｎ−サルフィニルアセトアミドペンタセンを用いた有機半導体層を備える有機半導体トランジスタに比べ、電荷移動度の経時安定性に優れた有機半導体層を備える有機半導体トランジスタを提供する。【解決手段】複数の電極２，３，５と、下記一般式（Ｉ）で表される化合物を少なくとも１種含有する有機半導体層４と、を備える有機半導体トランジスタ。一般式（Ｉ）中、Ｒは、各々独立に、水素原子又はアルキル基を表し、ｎ及びｍは各々独立に１以上３以下の整数を表す。2010225758.tif 000020【選択図】図１
2010225758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極と、
下記一般式（Ｉ）で表される化合物を少なくとも１種含有する有機半導体層と、
を備える有機半導体トランジスタ。
【化１】
2010225758.tif 000017
〔一般式（Ｉ）中、Ｒは、各々独立に、水素原子又はアルキル基を表し、ｎ及びｍは各々独立に１以上３以下の整数を表す。〕
【請求項２】
前記一般式（Ｉ）で表される化合物が、下記一般式（II）で示される化合物である請求項１に記載の有機半導体トランジスタ。
【化２】
2010225758.tif 000018
〔一般式（II）中、Ｒは、各々独立に、水素原子又はアルキル基を表し、ｎ及びｍは各々独立に１以上３以下の整数を表す。〕
【請求項３】
前記一般式（Ｉ）で表される化合物が、下記一般式（III）で示される化合物である請求項１に記載の有機半導体トランジスタ。
【化３】
2010225758.tif 000019
〔一般式（III）中、Ｒは、各々独立に、水素原子又はアルキル基を表し、ｎ及びｍは各々独立に１以上３以下の整数を表す。〕
【請求項４】
前記複数の電極が、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極であり、
更に絶縁層を備え、
前記ゲート電極は、前記ソース電極及びドレイン電極の双方から離間して設けられ、
前記有機半導体層は、前記ソース電極及びドレイン電極の双方に接して設けられ、
前記絶縁層は、前記有機半導体層と前記ゲート電極とに挟まれて設けられ、
かつ電界効果型である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の有機半導体トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体トランジスタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタは、液晶表示素子等の表示用スイッチング素子として幅広く用いられている。従来、薄膜トランジスタは、アモルファスや多結晶のシリコンを用いて作製されている。
【０００３】
一方、近年有機ＥＬ素子等に代表される有機半導体の研究が盛んに行なわれている。それとともに有機物をシリコン材料に代えて軽量、柔軟性の特徴を生かして回路に組み込もうとする研究が報告されるようになってきた。
【０００４】
このような薄膜トランジスタに用いる有機物としては、低分子化合物又は高分子化合物が用いられる。低分子化合物としては、ペンタセン、テトラセン等のポリアセン化合物（例えば、特許文献１〜３参照。）、銅フタロシアニン等のフタロシアニン化合物（例えば、特許文献４、５参照。）が提案されている。
【０００５】
また、高分子化合物としては、セクシチオフェン等の芳香族オリゴマー（例えば、特許文献６参照）、ポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリ(ｐ−フェニレンビニレン)等の高分子化合物（例えば、特許文献７〜１０及び非特許文献１参照。）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−５５５６８号公報
【特許文献２】特開平１０−２７０７１２号公報
【特許文献３】特開２００１−９４１０７号公報
【特許文献４】特開平５−１９０８７７号公報
【特許文献５】特開２０００−１７４２７７号公報
【特許文献６】特開平８−２６４８０５号公報
【特許文献７】特開平８−２２８０３４号公報
【特許文献８】特開平８−２２８０３５号公報
【特許文献９】特開平１０−１２５９２４号公報
【特許文献１０】特開平１０−１９０００１号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Appl.Phys.Lett., 73,108(1998)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、１３，６−Ｎ−サルフィニルアセトアミドペンタセンを用いた有機半導体層を備える有機半導体トランジスタに比べ、電荷移動度の経時安定性に優れた有機半導体層を備える有機半導体トランジスタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
【００１０】
請求項１に係る発明は、
複数の電極と、
下記一般式（Ｉ）で表される化合物を少なくとも１種含有する有機半導体層と、
を備える有機半導体トランジスタである。
【００１１】
【化１】
2010225758.tif 000003
【００１２】
一般式（Ｉ）中、Ｒは、各々独立に、水素原子又はアルキル基を表し、ｎ及びｍは各々独立に１以上３以下の整数を表す。
【００１３】
請求項２に係る発明は、
前記一般式（Ｉ）で表される化合物が、下記一般式（II）で示される化合物である請求項１に記載の有機半導体トランジスタである。
【００１４】
【化２】
2010225758.tif 000004
【００１５】
一般式（II）中、Ｒは、各々独立に、水素原子又はアルキル基を表し、ｎ及びｍは各々独立に１以上３以下の整数を表す。
【００１６】
請求項３に係る発明は、
前記一般式（Ｉ）で表される化合物が、下記一般式（III）で示される化合物である請求項１に記載の有機半導体トランジスタである。
【００１７】
【化３】
2010225758.tif 000005
【００１８】
一般式（III）中、Ｒは、各々独立に、水素原子又はアルキル基を表し、ｎ及びｍは各々独立に１以上３以下の整数を表す。
【００１９】
請求項４に係る発明は、
前記複数の電極が、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極であり、
更に絶縁層を備え、
前記ゲート電極は、前記ソース電極及びドレイン電極の双方から離間して設けられ、
前記有機半導体層は、前記ソース電極及びドレイン電極の双方に接して設けられ、
前記絶縁層は、前記有機半導体層と前記ゲート電極とに挟まれて設けられ、
かつ電界効果型である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の有機半導体トランジスタである。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に係る発明によれば、１３，６−Ｎ−サルフィニルアセトアミドペンタセンを用いた有機半導体層を備える有機半導体トランジスタに比べ、電荷移動度の経時安定性に優れた有機半導体層を備える有機半導体トランジスタが提供される。
請求項２に係る発明によれば、１３，６−Ｎ−サルフィニルアセトアミドペンタセンを用いた有機半導体層を備える有機半導体トランジスタに比べ、電荷移動度の経時安定性に優れた有機半導体層を備え、面内での電気特性のばらつきが抑制される有機半導体トランジスタが提供される。
請求項３に係る発明によれば、１３，６−Ｎ−サルフィニルアセトアミドペンタセンを用いた有機半導体層を備える有機半導体トランジスタに比べ、更に電荷移動度の経時安定性に優れた有機半導体層を備える有機半導体トランジスタが提供される。
請求項４に係る発明によれば、１３，６−Ｎ−サルフィニルアセトアミドペンタセンを用いた有機半導体層を備える有機半導体トランジスタに比べ、スイッチング特性に優れた有機半導体トランジスタが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態の有機半導体トランジスタの層構成の一例を示した概略構成図である。
【図２】他の実施形態の有機半導体トランジスタの層構成の一例を示した概略構成図である。
【図３】他の実施形態の有機半導体トランジスタの層構成の一例を示した概略構成図である。
【図４】他の実施形態の有機半導体トランジスタの層構成の一例を示した概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本実施形態について詳細に説明する。なお本明細書で推測する作用や機能によって本発明が制限されることはない。
【００２３】
本実施形態の有機半導体トランジスタは、複数の電極と、下記一般式（Ｉ）で表される化合物を少なくとも１種含有する有機半導体層と、を備える。まず、一般式（Ｉ）で表される化合物について説明し、次いで、本実施形態の有機半導体トランジスタについて説明する。
【００２４】
＜一般式（Ｉ）で表される化合物＞
【００２５】
【化４】
2010225758.tif 000006
【００２６】
一般式（Ｉ）中、各々独立に、Ｒは水素原子又はアルキル基を表し、ｎ及びｍは各々独立に１以上３以下の整数を表す。
【００２７】
一般式（Ｉ）で表される化合物は、電子デバイスの作製で一般に用いられる有機溶媒に対する溶解性に優れる。よって、一般式（Ｉ）で表される化合物を有機溶媒に溶解した溶液を用い、いわゆるウェットプロセスによって有機半導体層が形成される。また、このようにして得た有機半導体層では、一般式（Ｉ）で表される化合物の有機溶媒への溶解性の高さから、ひび割れや亀裂や欠けなど成膜における故障が抑えられる。結果、面内での電気特性の欠陥の発生が抑えられ、或いは面内での電気特性のばらつきが抑制されると推測される。更に、大面積デバイスの作製が容易となる。
【００２８】
また、溶解性に優れる一般式（Ｉ）で表される化合物は、経時安定的に利用される。よって、一般式（Ｉ）で表される化合物を含有する有機半導体層を備えた有機半導体トランジスタは、経時的に安定した電気特性を示す。
【００２９】
一般式（Ｉ）で表される化合物は、ジベンゾチオフェンを中心として、その両端にチオフェン環が配置されている。チオフェン環が両端に導入された結果、π共役系が広く延びて電荷が移動し易くなり、電荷移動度が向上すると推測される。また、イオン半径の大きい硫黄原子が多く導入された結果、電荷を受け取り易くなり電荷注入性も向上すると推測される。以上から、一般式（Ｉ）で表される化合物は、トランジスタの有機半導体層に適した材料である。
【００３０】
また、一般式（Ｉ）で表される化合物では、チオフェン環の導入により分子量が増加した結果、耐熱性も向上すると推測される。
なお、本明細書において、「チオフェン環」とは、チオフェン環基又は複数のチオフェン環がつながっているものを意味する。
【００３１】
以下、一般式（Ｉ）で表される化合物を詳細に説明する。
【００３２】
一般式（Ｉ）中、Ｒは各々独立に、水素原子又はアルキル基を表す。
Ｒで表されるアルキル基は、炭素数１以上２０以下のアルキル基が好ましく、炭素数１以上１２以下のアルキル基がより好ましく、炭素数３以上８以下のアルキル基が更に好ましい。
【００３３】
Ｒで表されるアルキル基は、直鎖状、分岐状、又は環状アルキル基のいずれであってもよく、合成、溶解性、成膜性の観点から、好適には直鎖状又は分岐状アルキル基がより好適である。
【００３４】
Ｒで表されるアルキル基は、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ-プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−オクタドデシル基等が挙げられ、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ-プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−オクチル基、又はｎ−ドデシル基が好ましく、ｎ−プロピル基、ｉ-プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、又はｎ−オクチル基が更に好ましい。
【００３５】
一般式（Ｉ）におけるＲとしては、水素原子又は未置換のアルキル基が好ましく、水素原子又は未置換で直鎖状のアルキル基がより好ましく、水素原子又は未置換で直鎖状の炭素数１以上２０以下のアルキル基が更に好ましく、水素原子又は未置換で直鎖状の炭素数１以上１２以下のアルキル基が更に好ましく、水素原子又は未置換で直鎖状の炭素数３以上８以下のアルキル基が更に好ましい。
【００３６】
一般式（Ｉ）における２つのＲは、同一でも異なっていてもよいが、製造上の観点から同一であることが好ましい。
【００３７】
一般式（Ｉ）において、ｎ及びｍは各々独立に１以上３以下の整数を表し、好適には、各々独立に２以上３以下であり、イオン化ポテンシャルの適切化や溶媒への溶解性の観点から、ｎ及びｍは各々独立に２であることがより好ましい。
ｎとｍとは同一でも異なっていてもよいが、製造上の観点からは同一であることが好ましい。
【００３８】
一般式（Ｉ）中、下記構造式（１）で表される２つのチオフェン環の結合位置は特に限定されないが、合成上の観点から、１と８、２と７、３と６、又は４と５の位置の組み合わせで結合していることが好ましい。
特に、有機溶媒への溶解性の観点から、２と７の位置にチオフェン環を有する下記一般式（II）で表されるジベンゾチオフェン化合物、又は３と６の位置にチオフェン環を有する下記一般式（III）で表されるジベンゾチオフェン化合物が好適である。
【００３９】
【化５】
2010225758.tif 000007
【００４０】
一般式（II）中、Ｒは各々独立に水素原子又はアルキル基を表し、一般式（Ｉ）におけるＲと同義であり、好ましい範囲も同様である。
また、一般式（II）中、ｎ及びｍは各々独立に１以上３以下の整数を表し、一般式（Ｉ）におけるｎ及びｍと同義であり、好ましい範囲も同様である。
【００４１】
一般式（II）で表される化合物は結晶性が高いため、均一な電気特性を有する有機半導体層の作製の観点で好適である。更に、酸素等の大気安定性も向上する。
【００４２】
【化６】
2010225758.tif 000008
【００４３】
一般式（III）中、Ｒは各々独立に水素原子又はアルキル基を表し、一般式（Ｉ）におけるＲと同義であり、好ましい範囲も同様である。
また、一般式（III）中、ｎ及びｍは各々独立に１以上３以下の整数を表し、一般式（Ｉ）におけるｎ及びｍと同義であり、好ましい範囲も同様である。
【００４４】
一般式（II）で表される化合物は、構造の立体障害が大きく、より優れた溶解性を示す。
【００４５】
一般式（Ｉ）で表される化合物の具体例を下記に示すが、これら具体例化合物に限定されるものではない。
【００４６】
【化７】
2010225758.tif 000009
【００４７】
【化８】
2010225758.tif 000010
【００４８】
一般式（Ｉ）で表される化合物の合成には、クロスカップリングビアリール合成が利用される。クロスカップリングビアリール合成は、Ｓｕｚｕｋｉ反応、Ｋｈａｒａｓｃｈ反応、Ｎｅｇｉｓｈｉ反応、Ｓｔｉｌｌｅ反応、Ｇｒｉｇｎａｒｄ反応、Ｕｌｌｍａｎｎ反応などが用いられる。
例えば下記の合成方法を提示するが、これに限定するものではない。
【００４９】
【化９】
2010225758.tif 000011
【００５０】
一般式（IV）及び（Ｖ）中、Ｘ及びＧは、各々独立に、ハロゲン原子、Ｂ（ＯＨ）２、
【００５１】
【化１０】
2010225758.tif 000012
を表す。
【００５２】
また、合成反応の際、金属若しくは金属錯体の触媒、塩基、溶媒、又は有機ホスフィン配位子などの助触媒を用いてもよい。
前記金属触媒としては、例えば、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｔｉ，Ｓｎ，Ｎｉ又はＰｔ等が用いられる。
前記金属錯体触媒としては、例えば、テトラ(トリフェニルホスフィン)パラジウム（Ｐｄ（Ｐ（Ｃ６Ｈ５）３）４）、ジアセトキシパラジウム（Ｐｄ（ＯＣＯＣＨ３）２）、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（Ｐｄ２（ｄｂａ）３）、ジ（トリフェニルホスフィン）ジクロロパラジウム（Ｐｄ（Ｐ（Ｃ６Ｈ５）３）２Ｃｌ２）、ジクロロ（１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセニルパラジウム（Ｐｄ（ｄｐｐｆ）２Ｃｌ２）、Ｐｄ／Ｃ、又はニッケルアセチルアセトネート（Ｎｉ（ａｃａｃ）２）等が用いられる。
前記塩基としては、例えば、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸セシウム（Ｃｓ２ＣＯ３）、又は水酸化バリウム（Ｂａ（ＯＨ）２）などの無機塩基や、トリエチルアミン（Ｎ（Ｃ２Ｈ５）３）、ジイソプロピルアミン（ＮＨ（（ＣＨ３）２ＣＨ）２）、ジエチルアミン（ＮＨ（Ｃ２Ｈ５）２、）、ジメチルアミン（ＮＨ（ＣＨ３）２）、トリメチルアミン（Ｎ（ＣＨ３）３）、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン（ＤＢＵ）、Ｎ，Ｎ−ジメチル-４-アミノピリジン（ＤＭＡＰ）、又はピリジンなどの有機塩基が用いられる。
【００５３】
前記溶媒は、反応を著しく阻害しない溶媒であればよく、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなどの芳香族炭化水素溶媒、ジエチルエ−テル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエ−テル溶媒、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール又は水等が用いられる。
有機ホスフィン配位子などの助触媒としては、例えば、トリフェニルホスフィン（ＰＰｈ３）、トリ−ｏ−トリルホスフィン（Ｐ（ｏ−ＣＨ３Ｃ６Ｈ４）３）、トリブチルホスフィン（Ｐ（Ｃ（ＣＨ３）３）３）、トリエチルホスフィン（Ｐ（Ｃ２Ｈ５）３）等が用いられる。
【００５４】
また、前記合成反応は、窒素又はアルゴンなどの不活性ガス雰囲気下で実施される。この反応は、常圧下又は加圧条件下のいずれであってもよい。
反応温度は、２０℃以上３００℃以下の範囲で実施され、好適には５０℃以上１８０℃以下の範囲である。反応時間は反応条件により異なるが、数分以上２０時間以下の範囲から選択すればよい。
【００５５】
金属や金属錯体触媒の使用量は、特に限定されるものではないが、一般式（IV）で表される化合物に対して０．００１モル％以上１０モル％以下であり、より好適には、０．０１モル％以上５．０モル％以下である。
塩基の使用量は、一般式（IV）で表される化合物に対して、０．５モル％以上４．０モル％以下の範囲であり、より好適には１．０モル％以上２．５モル％以下の範囲である。
【００５６】
反応後は、反応溶液を水中に投入後、攪拌し、反応生成物が結晶の場合は吸引濾過で濾取することにより粗生成物が得られる。反応生成物が油状物であれば、酢酸エチル、トルエン等の溶剤で抽出し粗生成物が得られる。このようにして得られた組成生物をシリカゲル、アルミナ、活性白土、活性炭等でカラム精製するか、又は溶液中にこれらの吸着剤を添加し、不要分を吸着させる等の処理を行い、さらに、反応生成物が結晶の場合にはヘキサン、メタノール、アセトン、エタノール、酢酸エチル、トルエン等の溶剤から、再結晶させて精製する。また、カラムクロマトグラフィー法、昇華精製法、又はこれらの併用により純度を向上させてもよい。
【００５７】
＜有機半導体トランジスタ＞
本実施形態の有機半導体トランジスタは、複数の電極と、前記一般式（Ｉ）で表される化合物を少なくとも１種含有する有機半導体層と、を備える。この構成に該当するものであれば、その他の構成は特に限定されない。
以下、図を参照しつつ、より詳細に説明するが、これに限定されない。
【００５８】
図１、図２、図３及び図４は、本実施形態の有機半導体トランジスタの一例の構成を説明する断面図である。ここで、図１、図２及び図３は、電界効果型（Field Effect Transistor）の有機半導体トランジスタについて示したものである。また、図４は、静電誘導型（Static Induction Transitor）の有機半導体トランジスタについて示したものである。
【００５９】
図１、図２及び図３に示す電界効果型の有機半導体トランジスタは、離間して設けられたソース電極２及びドレイン電極３と、ソース電極２及びドレイン電極３の双方に接する有機半導体層４と、ソース電極２及びドレイン電極３の双方から離間したゲート電極５と、有機半導体層４とゲート電極５とに挟まれて設けた絶縁層６と、を備える。
電界効果型の有機半導体トランジスタは、現在広く用いられているトランジスタの一形態であり、高速なスイッチング動作、製造方法の簡易性、高集積化への適性、が利点として挙げられる。
【００６０】
図１、図２及び図３に示す電界効果型の有機半導体トランジスタは、ゲート電極５に印加される電圧によってソース電極２からドレイン電極３に流れる電流を制御する。
【００６１】
図１に示す有機半導体トランジスタは、基板１上にゲート電極５を備え、ゲート電極５の上に更に絶縁層６を備える。絶縁層６上には、離間して形成したソース電極２とドレイン電極３とを備える。ソース電極２及びドレイン電極３から露出する絶縁層６は、有機半導体層４で覆われる。
【００６２】
図２に示す有機半導体トランジスタは、絶縁層６上にソース電極２又はドレイン電極３のどちらか一方が形成され、絶縁層６上に形成されたソース電極２又はドレイン電極３及び絶縁層６を覆うように有機半導体層４が形成され、有機半導体層４を挟むようにして、形成されていないソース電極２又はドレイン電極３のいずれか一方が有機半導体層４上に形成される。
【００６３】
図３に示す有機半導体トランジスタは、絶縁層６の上に有機半導体層４が形成され、有機半導体層上にソース電極２及びドレイン電極３が離間して形成される。
【００６４】
図４に示す静電誘導型のトランジスタ（Static Induction Transitor）は、対向して設けられたソース電極２びドレイン電極３と、ソース電極２およびドレイン電極３の双方に接する有機半導体層４と、ソース電極２及びドレイン電極３の双方から離間したゲート電極５と、を有している。すなわち、基板１上にソース電極２と有機半導体層４およびドレイン電極３をこの順に有し、有機半導体層４内に複数のゲート電極５を有している。ゲート電極５は、紙面の手前から奥への方向に、ソース電極２及びドレイン電極３の双方と平行になるように配置され、各々のゲート電極５同士も相互に平行となるように設けられている。
【００６５】
図１、図２、図３及び図４に示す有機半導体トランジスタ素子においては、ゲート電極５に印加される電圧によってソース電極２からドレイン電極３に流れる電流が制御される。
【００６６】
各電極に用いられる材料としては、効率よく電荷注入するための材料であり、金属、金属酸化物、導電性高分子、炭素およびグラファイト等が使用される。
【００６７】
電極に用いる金属としてはマグネシウム、アルミニウム、金、銀、銅、白金、クロム、タンタル、インジウム、パラジウム、リチウム、カルシウムおよびこれらの合金が挙げられる。金属酸化物としては、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化スズインジウム、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛酸化スズインジウム（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＮＥＳＡ）、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛等の金属酸化膜があげられる。
【００６８】
電極に用いる導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリチオフェン誘導体、ポリピロール、ポリピリジン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等があげられる。
【００６９】
なお、本実施の形態において、導電性とは、体積抵抗率で１０７Ωｃｍ以下の範囲を意味する。一方、絶縁性とは、体積抵抗率で１０１４Ωｃｍ以上の範囲を意味する。
【００７０】
また、体積抵抗率の測定は、ＪＩＳ−Ｋ−６９１１（１９９５）に準じて、円形電極（三菱油化（株）製ハイレスターＩＰのＵＲプローブ：円柱状電極の外径Φ１６ｍｍ、リング状電極部の内径Φ３０ｍｍ、外径Φ４０ｍｍ）を用い、２２℃／５５％ＲＨ環境下、電圧１００Ｖ印加し、印加後５ｓｅｃ後の電流値をアドバンテスト製、微小電流計Ｒ８３４０Ａを用いることにより測定し、その電流値により、体積抵抗から、体積抵抗率を求める。
【００７１】
ドレイン電極３およびソース電極２に用いる材料のイオン化ポテンシャルと、有機半導体層４に用いる一般式（Ｉ）で表される化合物のイオン化ポテンシャルの差は、電荷注入特性の観点から、１．０ｅＶ以内であることが好ましく、特に０．５ｅｖ以内であることがさらに好ましい。
これら電極と一般式（Ｉ）で表される化合物のイオン化ポテンシャルの差を考慮すると、電極材料としては、Ａｕを用いることが好ましい。
【００７２】
なお、導電性を有する基板を用いた場合、例えば、高濃度にドープされたシリコン基板は、その基板をゲート電極として兼ねることもできる。
【００７３】
電極の形成方法としては、上記原料を蒸着法やスパッタ等の方法によって薄膜を形成し、この薄膜を公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法によって成形する方法、アルミニウムなどを熱転写する方法、インクジット等によりレジスト層を形成し、このレジスト層をエッチングする方法がある。また導電性高分子を溶媒に溶解し、この溶液をインクジット等によりパターニングしてもよい。
【００７４】
ソース電極２及びドレイン電極３の膜厚としては、特に限定するものではないが、一般に数ｎｍ以上数百μｍ以下の範囲であることが好ましく、より好適には１ｎｍ以上１００μｍ以下であり、さらに好適には１０ｎｍ以上１０μｍ以下である。
【００７５】
ソース電極２からドレイン電極３までの距離（チャンネル長）は、一般には数百ｎｍ以上数ｍｍ以下の範囲が好ましく、さらに好適には１μｍ以上１ｍｍ以下である。
【００７６】
絶縁層６としては、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタル、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム等の無機物、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリススチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレンブタジエン共重合体、塩化ビニルデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、シリコン樹脂等の有機絶縁高分子等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００７７】
無機物の絶縁層の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギービーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法などのドライプロセス、さらには、スプレー塗布法、スピン塗布法、ブレード塗布法、浸漬塗布法、キャスト法、ロール塗布法、バー塗布法、ダイ塗布法、エアーナイフ法、インクジェット法などの塗布方法のウェットプロセスが挙げられ、使用する材料および素子の特性に応じて選択して採用される。
有機絶縁高分子を用いた絶縁層の形成方法は、上記ウェットプロセスを用いることが好ましい。
【００７８】
絶縁層６の膜厚としては、特に限定するものではないが、一般に数ｎｍ以上数百μｍ以下の範囲であることが好ましく、より好適には、１ｎｍ以上１００μｍ以下であり、さらに好適には１０ｎｍ以上１０μｍ以下である。
【００７９】
また、絶縁層６の有機半導体層４と接する界面は、例えば、ヘキサメチルジシラザン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン等のシラン化合物で処理されてもよく、有機絶縁層の場合は、ラビング処理されていてもよい。
【００８０】
基板１としては、リン等を高濃度にドープしたシリコン単結晶やガラス、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリススチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレンブタジエン共重合体、塩化ビニルデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、シリコン樹脂等のプラスチック基板等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００８１】
特に、電子ペーパーまたはデジタルペーパーや携帯電子機器に用いられる電子回路に本実施形態の有機半導体トランジスタを用いる場合、基板１としては、可撓性がある基板を用いることが望ましい。特に曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以上である基板を用いることにより可撓性がある表示素子の駆動回路や電子回路が作製される。
【００８２】
有機半導体層４を形成する方法としては、スピン塗布法、キャステング法、浸漬塗布法、ダイ塗布法、ロール塗布法、バー塗布法、インクジェット法など、ウェットプロセスによる各印刷手法が用いられる。
【００８３】
上述の通り、一般式（Ｉ）、（II）及び（III）で表される化合物は、有機溶媒に対して優れた溶解性を示すため、これらを溶解した溶液を用いて有機半導体層を形成するウェットプロセスは、一般式（Ｉ）、（II）及び（III）で表される化合物を含有する有機半導体の形成方法として好適である。
【００８４】
塗布液の溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノールなどのアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサンノンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒、ヘキサン、オクタン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、工面などの炭化水素系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、ｏ-ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリル、グルタロジニトリル、ベンソニトリルなどのニトリル系溶媒、ジメチルスルフォキサイド、スルフォラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの非プロトン性極性溶媒などが挙げられるが、これに限定するものではない。また、これら溶媒を単独でも複数種併用してもよい。
【００８５】
有機半導体層４の膜厚としては、特に限定するものではないが、一般に数ｎｍ以上数百μｍ以下の範囲が好ましく、より好適には１ｎｍ以上１００μｍ以下であり、さらに好適には５ｎｍ以上１０μｍ以下である。
【００８６】
また、有機半導体層４はドーピング処理されてもよい。なお、ドーパトントとしてドナー性ドーパント、アクセプター性ドーパントのいずれも使用され得る。
【００８７】
ドナー性ドーパントとしては、有機半導体層４の有機化合物に電子を供与する機能を有する化合物であれば好ましく用いられる。ドナー性ドーパントとしては、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ等のアルカリ金属、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのアルカリ土類金属、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ，Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂなどの希土類金属、アンモニウムイオンなどが挙げられる。
【００８８】
アクセプター性ドーパントとしては、有機半導体層４の有機化合物に電子を取り去る機能を有する化合物であれば好ましく用いられる。アクセプター性ドーパントとしては、例えば、Ｃｌ２、Ｂｒ２、Ｉ２、ＩＣｌ、ＩＣｌ３、ＩＢｒなどのハロゲン化合物、ＰＦ５、ＡｓＦ５、ＳｂＦ５、ＢＦ３、ＢＦ３、ＳＯ３などのルイス酸、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＮＯ３、Ｈ２ＳＯ４などのプロトン三、酢酸、ギ酸、アミノ酸などの有機酸、ＦｅＣｌ３、ＴｉＣｌ４、ＨｆＣｌ４などの遷移金属化合物、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＣｌＯ４−、スルホン酸アニオンなどの電解質アニオン、テトラシアノエチレン、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン、１１，１１，１２，１２−テトラシアノナフト−２，６−キノジメタン、２，５−ジフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタンなども有機化合物などが挙げられる。
【００８９】
さらに水分や酸素による有機半導体トランジスタの劣化を防ぐために保護層を設けてもよい。具体的な保護層の材料としては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ等の金属、ＭｇＯ、ＳiＯ２、ＴiＯ２等の金属酸化物、ポリエチレン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂が挙げられる、保護層の形成には、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ重合法、ＣＶＤ法、コーティング法が適用される。
【００９０】
本実施形態の有機半導体トランジスタは、一般式（Ｉ）で表される化合物を有機半導体層に用いる。この一般式（Ｉ）で表される化合物は、電子デバイスの作製で一般に用いられる有機溶媒に対して優れた溶解性を示す。よって、一般式（Ｉ）で表される化合物を有機半導体層に適用すると、ウェットプロセスによる有機半導体層の製造を可能とする。これにより、スパッタリングなどの層形成方法に比べて安価な装置で有機半導体層が形成され、またデバイスの大面積化も容易となる。更に、ウェットプロセスにより形成した一般式（Ｉ）を含む有機半導体層では、ひび割れや亀裂や欠けなど成膜での故障が抑えられ、結果、面内での電気特性の欠陥やばらつきが抑えられる。また、電気特性が経時的に安定した有機半導体トランジスタが提供される。
【００９１】
なお、本実施形態の有機半導体トランジスタを用いた電子デバイスを作製する場合には、基板上に、１個以上の本実施形態の有機半導体トランジスタを搭載した構成（半導体装置）として利用することができ、この半導体装置に、さらに他の素子や回路等を組み合わせることにより所望の電子デバイスが作製される。
【実施例】
【００９２】
以下、実施例によって本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９３】
目的物の同定には、１Ｈ−ＮＭＲスペクトル（１Ｈ−ＮＭＲ、溶媒：ＣＤＣｌ３、VARIAN株式会社製、UNITY-300、３００ＭＨｚ）と、ＩＲスペクトル（ＫＢｒ錠剤法にてフーリェ変換赤外分光光度計（株式会社 堀場製作所、FT-730、分解能４ｃｍ−１））を用いた。
【００９４】
［合成例１］
−例示化合物１６−
窒素雰囲気下において、テトラ（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０．０６９ｇ）、２，７−ジブロモジベンゾチオフェン（０．３２５ｇ）、２−ヘキシルビチオフェンボロン酸エステル（０．７２５ｇ）、トルエン（６ｍｌ）、１Ｍ炭酸水素ナトリウム水溶液（４ｍｌ）、エタノール（２ｍｌ）の混合液を３時間還流攪拌し、トルエン（２０ｍｌ）を加えてさらに２時間還流した。沈殿物を吸引濾過して分け取り、トルエンでソックスレー抽出して、例示化合物１６を０．３４６ｇ得た。１Ｈ−ＮＭＲ測定、ＦＴ−ＩＲ測定によって、例示化合物１６であることを確認した。
【００９５】
【化１１】
2010225758.tif 000013
【００９６】
［合成例２］
−例示化合物１８−
窒素雰囲気下において、テトラ（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０．１０４ｇ）、３，６−ジブロモジベンゾチオフェン（０．５０２ｇ）、２−ヘキシルビチオフェンボロン酸エステル（１．２０ｇ）、トルエン（６ｍｌ）、１Ｍ炭酸水素ナトリウム水溶液（６ｍｌ）、エタノール（４ｍｌ）の混合液を７時間還流撹拌した。
沈殿物を吸引濾過して分け取り，トルエンとエタノールとの混合溶媒（トルエン：エタノール＝２：１（体積比））から再結晶して，例示化合物１８を０．７８７ｇ得た。なお、１Ｈ−ＮＭＲ測定、ＦＴ−ＩＲ測定によって、例示化合物１８であることを確認した。
【００９７】
【化１２】
2010225758.tif 000014
【００９８】
［合成例３］
−例示化合物１４−
窒素雰囲気下において、テトラ（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０．０６９ｇ）、２，７−ジブロモジベンゾチオフェン（０．３４２ｇ）、２−ヘキシルチオフェンボロン酸エステル（０．７２５ｇ）、トルエン（４ｍｌ）、１Ｍ炭酸水素ナトリウム水溶液（４ｍｌ）、エタノール（２ｍｌ）の混合液を５時間還流撹拌した。
沈殿物を吸引濾過して分け取り、ヘキサンとテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）の混合溶媒（ヘキサン：ＴＨＦ＝１：１（体積比））から再結晶して、例示化合物１４を０．３８７ｇ得た。なお、１Ｈ−ＮＭＲ測定、ＦＴ−ＩＲ測定によって、例示化合物１４であることを確認した。
【００９９】
【化１３】
2010225758.tif 000015
【０１００】
［実施例１］
電気抵抗率０．００７Ω・ｃｍのシリコン基板をゲート電極として兼ね、その上に、厚さ２００ｎｍの熱ＳｉＯ２膜を形成し絶縁膜とした。
絶縁膜の上に、チタンを蒸着により膜厚が１０ｎｍ、金を１００ｎｍとなるように成膜し、フォトリソグラフィによりパターンニングを行い、ソース電極およびドレイン電極を形成した。ソース電極からドレイン電極までのチャンネル長は２５μｍ、チャンネル幅は１ｍｍとした。
次に、電子工業用アセトン中で２分間超音波洗浄、電子工業用２−プロパノール中で２分間超音波洗浄し、乾燥窒素で乾燥させた後、ＵＶ−オゾン照射を１５分間行い、表面を洗浄した。
【０１０１】
電子工業用トルエンに、例示化合物１６を０.４質量％で溶解させ、この溶液を上記洗浄したシリコン基板上にドロップ法で塗布し、自然乾燥した後、窒素雰囲気下、１００℃で１分間加熱し有機半導体層を形成し、有機半導体トランジスタを作製した。得られた有機半導体層の厚さは、８５ｎｍであった。
以上のように作製した有機半導体トランジスタは、ｐ型トランジスタとして特性を示した。
【０１０２】
＜電荷移動度の測定＞
得られたトランジスタは、電流−電圧特性の飽和領域から電荷移動度を求めた。更に、トランジスタを２５℃で保存し、１ヶ月経過後に再度、トランジスタ特性を評価し電荷移動度を測定した。結果を表１に示す。
【０１０３】
＜成膜性＞
上記形成した有機半導体層の表面について、ひび割れや亀裂や欠けなどの欠陥の発生を１ｍｍ×１ｍｍの範囲で光学顕微鏡によって観察した。結果を表１に示す。評価基準は以下の通りである。また、溶媒をトルエンからテトラヒドロフランに代えたときの成膜性についても評価した。
−塗膜性の評価基準−
拡大鏡を用いて判断し、以下の評価基準に基づいて評価した。
○：全面的に膜で覆われており、良好
△：部分的に膜で覆われていない部分あり
×：膜で覆われていない部分が多数有り
【０１０４】
［実施例２、３］
実施例１における有機半導体層の形成に用いた例示化合物１６の代わりに、例示化合物１８、例示化合物１４を使用した以外は実施例１と同様にして有機半導体トランジスタを作製した。得られた有機半導体トランジスタを、実施例１と同様の方法で評価した。
【０１０５】
［比較例１、２］
実施例１において、例示化合物１６の代わりに、１３，６−Ｎ−サルフィニルアセトアミドペンタセン（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を用い、加熱温度を１６０℃とした以外は実施例１と同様に操作して有機半導体トランジスタを作製し、比較例１とした。
【０１０６】
また、比較例１において用いた１３，６−Ｎ−サルフィニルアセトアミドペンタセンの代わりにポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を用い、溶媒をクロロホルムに代えた以外は、比較例１と同様に操作して有機半導体トランジスタを作製し、比較例２とした。
【０１０７】
比較例１及び２の有機半導体トランジスタは、実施例１と同様の方法で評価を行なった。結果を表１に示す。
【０１０８】
【表１】
2010225758.tif 000016
【０１０９】
上記表１から、実施例１、２及び３の有機半導体トランジスタは、比較例１及び２の有機半導体トランジスタに比べて、作製直後における電荷移動度が大きく、また作製１ヵ月後においても安定した電荷移動度を示すことがわかる。
また、実施例１、２及び３の有機半導体層は、比較例１及び２の有機半導体層に比べて、成膜性に優れ、亀裂などの欠陥の発生が抑えられていることがわかる。
【符号の説明】
【０１１０】
１  基板
２  ソース電極
３  ドレイン電極
４  有機半導体層
５  ゲート電極
６  絶縁層
【図１】
2010225758.tif 000021
【図２】
2010225758.tif 000022
【図３】
2010225758.tif 000023
【図４】
2010225758.tif 000024