(57)【要約】【課題】キャリア移動度が高く、繰り返し駆動後の閾値電圧変化が小さい有機薄膜トランジスタの提供。【解決手段】一般式（１）で表される化合物を半導体活性層に用いた有機薄膜トランジスタ｛ＸはＳ又はＯ原子；ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基；Ｒ1〜Ｒ8は水素原子又は置換基。但しＲ1〜Ｒ8のうち少なくとも１つが一般式（Ｗ）で表される置換基；Ｌは特定の２価の連結基；Ｒは特定以上の炭素数の置換または無置換のアルキル基（−Ｌ−Ｒに含まれるアルキル基の合計炭素数は４以上）、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基またはケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基或いは置換または無置換のトリアルキルシリル基。｝。2014170928.tif 000051【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表される化合物を半導体活性層に含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【化１】
2014170928.tif 000037
｛（一般式（１）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1〜Ｒ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。ただし、Ｒ1〜Ｒ8のうち少なくとも１つが下記一般式（Ｗ）で表される置換基である。
−Ｌ−Ｒ      一般式（Ｗ）
（一般式（Ｗ）において、Ｌは下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表す。Ｒは置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、Ｒが表す置換または無置換のアルキル基は、Ｌが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、Ｒが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、Ｒに隣接するＬが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【化２】
2014170928.tif 000038
（一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）において、波線部分はベンゾチエノインドール、ベンゾフラノインドール骨格との結合位置を示す。一般式（Ｌ−１０）におけるｍは４を表し、一般式（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるｍは２を表す。一般式（Ｌ−１）（Ｌ−２）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるＲ’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。）｝
【請求項２】
前記Ｒ2、Ｒ3、Ｒ6およびＲ7のうち少なくとも１つが前記一般式（Ｗ）で表される置換基であることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記一般式（１）で表される化合物が、下記一般式（２−１）または（２−２）で表される化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
【化３】
2014170928.tif 000039
（一般式（２−１）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2およびＲ4〜Ｒ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表すが、Ｒ7は−Ｌa−Ｒaで表される置換基ではない。Ｌaは下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表し、Ｒaは置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、Ｒaが表す置換または無置換のアルキル基は、Ｌaが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、Ｒaが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、Ｒaに隣接するＬaが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【化４】
2014170928.tif 000040
（一般式（２−２）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1〜Ｒ6およびＲ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表すが、Ｒ3は−Ｌb−Ｒbで表される置換基ではない。Ｌbは下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表し、Ｒbは置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、Ｒbが表す置換または無置換のアルキル基は、Ｌbが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、Ｒbが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、Ｒbに隣接するＬbが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【化５】
2014170928.tif 000041
（一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）において、波線部分はベンゾチエノインドール、ベンゾフラノインドール骨格との結合位置を示す。一般式（Ｌ−１０）におけるｍは４を表し、一般式（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるｍは２を表す。一般式（Ｌ−１）、（Ｌ−２）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるＲ’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。）
【請求項４】
前記一般式（１）で表される化合物が、下記一般式（３）で表される化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
【化６】
2014170928.tif 000042
（一般式（３）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ4〜Ｒ6およびＲ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、ＬcおよびＬdはそれぞれ独立に下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表し、ＲcおよびＲdはそれぞれ独立に置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、ＲcまたはＲdが表す置換または無置換のアルキル基は、ＬcまたはＬdが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、ＲcおよびＲdが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、ＲcまたはＲdに隣接するＬcまたはＬdが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【化７】
2014170928.tif 000043
（一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）において、波線部分はベンゾチエノインドール、ベンゾフラノインドール骨格との結合位置を示す。一般式（Ｌ−１０）におけるｍは４を表し、一般式（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるｍは２を表す。一般式（Ｌ−１）、（Ｌ−２）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるＲ’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。）
【請求項５】
前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｚは水素原子、炭素数２以下の置換または無置換のアルキル基、炭素数２以下の置換または無置換のアルキニル基、炭素数２以下の置換または無置換のアルケニル基、あるいは、炭素数２以下の置換または無置換のアシル基であることを特徴とする請求項３または４に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｒ1、Ｒ4、Ｒ5およびＲ8がそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、炭素数１〜３の置換または無置換のアルキル基、炭素数２〜３の置換または無置換のアルキニル基、炭素数２〜３の置換または無置換のアルケニル基、炭素数１〜２の置換または無置換のアルコキシ基、あるいは、置換または無置換のメチルチオ基であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｌa、Ｌb、ＬcおよびＬdが全て前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）もしくは（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基またはこれらの２価の連結基が２以上結合した２価の連結基であることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項８】
前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｌa、Ｌb、ＬcおよびＬdが全てそれぞれ独立に前記一般式（Ｌ−１）または（Ｌ−１０）のいずれかで表される２価の連結基であることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項９】
前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｒa、Ｒb、ＲcおよびＲdが全てそれぞれ独立に置換または無置換のアルキル基であることを特徴とする請求項３〜８のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
前記一般式（２−１）または（２−２）において、ＲaおよびＲbがそれぞれ独立に分岐アルキル基であるか；
前記ＬaおよびＬbがそれぞれ独立に前記一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基であり、かつ、該一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基中の少なくとも１つのＲ’がアルキル基を表すことを特徴とする請求項３に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項１１】
前記一般式（３）において、ＲcおよびＲdがそれぞれ独立に直鎖アルキル基である（ただし、前記ＬcおよびＬdがそれぞれ独立に前記一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基である場合は該一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基中のＲ’は全て水素原子を表す）ことを特徴とする請求項４に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項１２】
下記一般式（１）で表されることを特徴とする化合物。
【化８】
2014170928.tif 000044
｛（一般式（１）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1〜Ｒ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。ただし、Ｒ1〜Ｒ8のうち少なくとも１つが下記一般式（Ｗ）で表される置換基である。
−Ｌ−Ｒ      一般式（Ｗ）
（一般式（Ｗ）において、Ｌは下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表す。Ｒは置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、Ｒが表す置換または無置換のアルキル基は、Ｌが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、Ｒが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、Ｒに隣接するＬが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【化９】
2014170928.tif 000045
（一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）において、波線部分はベンゾチエノインドール、ベンゾフラノインドール骨格との結合位置を示す。一般式（Ｌ−１０）におけるｍは４を表し、一般式（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるｍは２を表す。一般式（Ｌ−１）、（Ｌ−２）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるＲ’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。）｝
【請求項１３】
前記Ｒ2、Ｒ3、Ｒ6およびＲ7のうち少なくとも１つが前記一般式（Ｗ）で表される置換基であることを特徴とする請求項１２に記載の化合物。
【請求項１４】
前記一般式（１）で表される化合物が、下記一般式（２−１）または（２−２）で表される化合物であることを特徴とする請求項１２に記載の化合物。
【化１０】
2014170928.tif 000046
（一般式（２−１）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2およびＲ4〜Ｒ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表すが、Ｒ7は−Ｌa−Ｒaで表される置換基ではない。Ｌaは下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表し、Ｒaは置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、Ｒaが表す置換または無置換のアルキル基は、Ｌaが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、Ｒaが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、Ｒaに隣接するＬaが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【化１１】
2014170928.tif 000047
（一般式（２−２）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1〜Ｒ6およびＲ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表すが、Ｒ3は−Ｌb−Ｒbで表される置換基ではない。Ｌbは下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表し、Ｒbは置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、Ｒbが表す置換または無置換のアルキル基は、Ｌbが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、Ｒbが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、Ｒbに隣接するＬbが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【化１２】
2014170928.tif 000048
（一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）において、波線部分はベンゾチエノインドール、ベンゾフラノインドール骨格との結合位置を示す。一般式（Ｌ−１０）におけるｍは４を表し、一般式（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるｍは２を表す。一般式（Ｌ−１）、（Ｌ−２）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるＲ’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。）
【請求項１５】
前記一般式（１）で表される化合物が、下記一般式（３）で表される化合物であることを特徴とする請求項１２に記載の化合物。
【化１３】
2014170928.tif 000049
（一般式（３）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ4〜Ｒ6およびＲ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、ＬcおよびＬdはそれぞれ独立に下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表し、ＲcおよびＲdはそれぞれ独立に置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、ＲcまたはＲdが表す置換または無置換のアルキル基は、ＬcまたはＬdが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、ＲcおよびＲdが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、ＲcまたはＲdに隣接するＬcまたはＬdが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【化１４】
2014170928.tif 000050
（一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）において、波線部分はベンゾチエノインドール、ベンゾフラノインドール骨格との結合位置を示す。一般式（Ｌ−１０）におけるｍは４を表し、一般式（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるｍは２を表す。一般式（Ｌ−１）、（Ｌ−２）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるＲ’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。）
【請求項１６】
前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｚは水素原子、炭素数２以下の置換または無置換のアルキル基、炭素数２以下の置換または無置換のアルキニル基、炭素数２以下の置換または無置換のアルケニル基、あるいは、炭素数２以下の置換または無置換のアシル基であることを特徴とする請求項１４または１５に記載の化合物。
【請求項１７】
前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｒ1、Ｒ4、Ｒ5およびＲ8がそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、炭素数１〜３の置換または無置換のアルキル基、炭素数２〜３の置換または無置換のアルキニル基、炭素数２〜３の置換または無置換のアルケニル基、炭素数１〜２の置換または無置換のアルコキシ基、あるいは、置換または無置換のメチルチオ基であることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項１８】
前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｌa、Ｌb、ＬcおよびＬdが全て前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）もしくは（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基またはこれらの２価の連結基が２以上結合した２価の連結基であることを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項１９】
前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｌa、Ｌb、ＬcおよびＬdが全てそれぞれ独立に前記一般式（Ｌ−１）または（Ｌ−１０）のいずれかで表される２価の連結基であることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項２０】
前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｒa、Ｒb、ＲcおよびＲdが全てそれぞれ独立に置換または無置換のアルキル基であることを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項２１】
前記一般式（２−１）または（２−２）において、ＲaおよびＲbがそれぞれ独立に分岐アルキル基であるか；
前記ＬaおよびＬbがそれぞれ独立に前記一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基であり、かつ、該一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基中の少なくとも１つのＲ’がアルキル基を表すことを特徴とする請求項１４に記載の化合物。
【請求項２２】
前記一般式（３）において、ＲcおよびＲdがそれぞれ独立に直鎖アルキル基である（ただし、前記ＬcおよびＬdがそれぞれ独立に前記一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基である場合は該一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基中のＲ’は全て水素原子を表す）ことを特徴とする請求項１５に記載の化合物。
【請求項２３】
請求項１２〜２２のいずれか一項に記載の前記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料。
【請求項２４】
請求項１２〜２２のいずれか一項に記載の前記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機薄膜トランジスタ用材料。
【請求項２５】
請求項１２〜２２のいずれか一項に記載の前記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液。
【請求項２６】
請求項１２〜２２のいずれか一項に記載の前記一般式（１）で表される化合物とポリマーバインダーを含有することを特徴とする非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液。
【請求項２７】
請求項１２〜２２のいずれか一項に記載の前記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする非発光性有機半導体デバイス用有機半導体薄膜。
【請求項２８】
請求項１２〜２２のいずれか一項に記載の前記一般式（１）で表される化合物とポリマーバインダーを含有することを特徴とする非発光性有機半導体デバイス用有機半導体薄膜。
【請求項２９】
溶液塗布法により作製されたことを特徴とする請求項２７または２８に記載の非発光性有機半導体デバイス用有機半導体薄膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機薄膜トランジスタ、有機半導体薄膜および有機半導体材料などに関する。詳しくは、本発明は、ベンゾチエノインドールまたはベンゾフラノインドール構造を有する化合物、該化合物を含有する有機薄膜トランジスタ、該化合物を含有する非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料、該化合物を含有する有機薄膜トランジスタ用材料、該化合物を含有することを特徴とする非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液、該化合物を含有する非発光性有機半導体デバイス用有機半導体薄膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機半導体材料を用いたデバイスは、従来のシリコンなどの無機半導体材料を用いたデバイスと比較して、様々な優位性が見込まれているため、高い関心を集めている。有機半導体材料を用いたデバイスの例としては、有機半導体材料を光電変換材料として用いた有機薄膜太陽電池や固体撮像素子などの光電変換素子や、非発光性の有機トランジスタが挙げられる。有機半導体材料を用いたデバイスは、無機半導体材料を用いたデバイスと比べて低温、低コストで大面積の素子を作製できる可能性がある。さらに分子構造を変化させることで容易に材料特性を変化させることが可能であるため材料のバリエーションが豊富であり、無機半導体材料ではなし得なかったような機能や素子を実現することができる。
【０００３】
その中でも、有機薄膜トランジスタ、有機半導体薄膜および有機半導体材料が求められている。特許文献１および２には、ベンゾチエノインドールまたはべンゾフラノインドール構造を有するヘテロアセンの２量体を有機トランジスタに用いることが記載されており、高いキャリア移動度、大きな電流オン／オフ比を有し、保存安定性に優れた有機トランジスタを提供することができると記載されている。
【０００４】
一方、ベンゾチエノインドールまたはべンゾフラノインドール構造を有する化合物は、有機電界発光素子、有機光電変換素子、有機薄膜太陽電池などにも用いられている。例えば特許文献３には、ベンゾチエノインドールまたはべンゾフラノインドール構造を有し、Ｎ原子上の置換基としてＮ原子上の置換基としてブチル基、アリール基やヘテロアリール基などを有する化合物が記載されており、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬまたは有機電界発光とも言う）素子のホスト材料として用いたときに、素子の発光効率を改善し、駆動安定性を充分に確保した有機ＥＬ素子を提供できると記載されている。しかしながら、特許文献３には、このような構造の化合物を有機薄膜トランジスタに用いることは記載されていなかった。
【０００５】
特許文献４には、ベンゾチエノインドールまたはベンゾフラノインドール構造を有し、Ｎ原子上の置換基としてヘキシル基を有する化合物が記載されており、高い変換効率を有し、耐久性が高い有機光電変換素子、太陽電池、光センサアレイを提供できると記載されている。
また、特許文献５には、Ｎ原子上の置換基としてブチル基、ヘキシル基、フェニル基、アントラセニル基、ピレニル基、チエニル基などを有するベンゾチエノインドール誘導体が記載されており、光や酸素、熱に対して安定であり、有機薄膜太陽電池に用いたときに高効率の光電変換特性を示す化合物が記載されている。特許文献５の実施例にはＮ原子上の置換基としてフェニル基またはアントラセニル基を有するベンゾチエノインドール誘導体のみについて諸特性が検討されていた。
しかしながら、特許文献４および５には、これらのような構造の化合物を有機薄膜トランジスタに用いることは記載されていなかった。
【０００６】
さらに非特許文献１には、ベンゾチエノインドールまたはベンゾフラノインドール構造を有し、Ｎ原子上の置換基としてメチル基を有し、側鎖に−ＣＯ2Ｃ2Ｈ5基を有する化合物が記載されている。非特許文献１にはこの化合物は有機感光体に代表される光導電材などに使用できると記載されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１８２０３４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７７６４４号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ２０１２／０３５９３４号
【特許文献４】国際公開ＷＯ２０１０／０４１６８７号
【特許文献５】特開２０１０−２７００８４号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，  ５８（１９），  ５２０９−２０（１９９３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献３に記載されているように芳香族複素環を含む多環縮合化合物が有機ＥＬ素子材料として有用であることは従来から知られている。しかし、有機ＥＬ素子材料として有用なものが、ただちに有機薄膜トランジスタ用半導体材料として有用であると言うことはできない。これは、有機ＥＬ素子と有機薄膜トランジスタでは、有機化合物に求められる特性が異なるためである。有機ＥＬ素子では通常薄膜の膜厚方向（通常数ｎｍ〜数１００ｎｍ）に電荷を輸送する必要があるのに対し、有機薄膜トランジスタでは薄膜面方向の電極間（通常数μｍ〜数１００μｍ）の長距離を電荷（キャリア）輸送する必要がある。このため、求められるキャリア移動度が格段に高い。そのため、有機薄膜トランジスタ用半導体材料としては、分子の配列秩序が高い、結晶性が高い有機化合物が求められている。また、高いキャリア移動度発現のため、π共役平面は基板に対して直立していることが好ましい。一方、有機ＥＬ素子では、発光効率を高めるため、発光効率が高く、面内での発光が均一な素子が求められている。通常、結晶性の高い有機化合物は、面内の電界強度不均一、発光不均一、発光クエンチ等、発光欠陥を生じさせる原因となるため、有機ＥＬ素子用材料は結晶性を低くし、アモルファス性の高い材料が望まれる。このため、有機ＥＬ素子材料を構成する有機化合物を有機半導体材料にそのまま転用しても、ただちに良好なトランジスタ特性を得ることができる訳ではない。
【００１０】
特許文献１に記載のヘテロアセンの２量体は、高移動度を示すヘリングボーン構造を取りにくく、高いキャリア移動度が得られない。特許文献１や２の実施例には比較的高い移動度が記載されているが、本発明者らの検討によると、記載されている化合物をＢＣ素子（ボトム・コンタクト素子の略）に用いると１×１０-3ｃｍ／Ｖ・ｓ程度の低移動度であることがわかった。また、特許文献２に記載のヘテロアセンの２量体を用いた有機薄膜トランジスタは繰り返し駆動した場合、閾値電圧の変化が大きくなることが本発明者らの検討により明らかになった。閾値電圧の変化が大きくなると、トランジスタとしての信頼性が低下し、長期間使用することができなくなってしまうという問題があり、このような繰り返し駆動後の閾値電圧変化はこれまで知られていなかった問題である。
特許文献３や４に記載のＮ原子上にブチル基やヘキシル基などの置換基を有するベンゾチエノインドールまたはベンゾフラノインドール化合物は、Ｎ原子上に嵩高い置換基を有することで分子間距離が広がり、十分なＨＯＭＯ軌道の重なりが得られず、高いキャリア移動度が得られないものであった。また、特許文献３や４では有機トランジスタに使用した例はなく、本発明者らが特許文献３に記載の化合物を使用して有機薄膜トランジスタを製造したところキャリア移動度が低い上に繰り返し駆動後の閾値電圧変化が大きく、特許文献４に記載の化合物を使用して有機薄膜トランジスタを製造したところキャリア移動度が低く、いずれも十分なトランジスタ特性が得られないことがわかった。
特許文献５に記載のＮ原子上に嵩高いアリール基の置換基を有するベンゾチエノインドール化合物は、Ｎ原子上に嵩高い置換基を有することで分子間距離が広がり、十分なＨＯＭＯ軌道の重なりが得られず、高いキャリア移動度が得られないものであった。また、特許文献５では有機トランジスタに使用した例はなく、本発明者らが特許文献５に記載されている化合物を使用して有機薄膜トランジスタを製造したところキャリア移動度が低く、十分なトランジスタ特性が得られないことがわかった。
【００１１】
そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために検討を進めた。本発明が解決しようとする課題は、キャリア移動度が高く、繰り返し駆動後の閾値電圧変化が小さい有機薄膜トランジスタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、ベンゾチエノインドールまたはベンゾフラノインドール構造を有する化合物にヘリングボーン様の分子配向を促進させる置換基を導入することで、結晶性が高く、キャリア輸送に有利な有機薄膜を形成することを見出した。Ｎ原子が無置換または嵩高くない置換基を有することでこのような化合物の分子間距離が広がり過ぎず、十分なＨＯＭＯ軌道の重なりが得られ、高いキャリア移動度が得られることを見出した。
さらに、本発明者らは、特定の構造の置換基を有するベンゾチエノインドールまたはベンゾフラノインドール誘導体を半導体活性層に用いた有機薄膜トランジスタは、繰り返し駆動後の閾値電圧変化も小さいことを見出し、本発明に至った。
上記課題を解決するための具体的な手段である本発明は、以下の構成を有する。
【００１３】
［１］  下記一般式（１）で表される化合物を半導体活性層に含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【化１】
2014170928.tif 000002
｛（一般式（１）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1〜Ｒ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。ただし、Ｒ1〜Ｒ8のうち少なくとも１つが下記一般式（Ｗ）で表される置換基である。
−Ｌ−Ｒ      一般式（Ｗ）
（一般式（Ｗ）において、Ｌは下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表す。Ｒは置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、Ｒが表す置換または無置換のアルキル基は、Ｌが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、Ｒが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、Ｒに隣接するＬが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【化２】
2014170928.tif 000003
（一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）において、波線部分はベンゾチエノインドール、ベンゾフラノインドール骨格との結合位置を示す。一般式（Ｌ−１０）におけるｍは４を表し、一般式（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるｍは２を表す。一般式（Ｌ−１）、（Ｌ−２）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるＲ’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。）｝
［２］  ［１］に記載の有機薄膜トランジスタは、前記Ｒ2、Ｒ3、Ｒ6およびＲ7のうち少なくとも１つが前記一般式（Ｗ）で表される置換基であることが好ましい。
［３］  ［１］に記載の有機薄膜トランジスタは、前記一般式（１）で表される化合物が、下記一般式（２−１）または（２−２）で表される化合物であることが好ましい。
【化３】
2014170928.tif 000004
（一般式（２−１）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2およびＲ4〜Ｒ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表すが、Ｒ7は−Ｌa−Ｒaで表される置換基ではない。Ｌaは下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表し、Ｒaは置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、Ｒaが表す置換または無置換のアルキル基は、Ｌaが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、Ｒaが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、Ｒaに隣接するＬaが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【化４】
2014170928.tif 000005
（一般式（２−２）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1〜Ｒ6およびＲ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表すが、Ｒ3は−Ｌb−Ｒbで表される置換基ではない。Ｌbは下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表し、Ｒbは置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、Ｒbが表す置換または無置換のアルキル基は、Ｌbが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、Ｒbが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、Ｒbに隣接するＬbが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【化５】
2014170928.tif 000006
（一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）において、波線部分はベンゾチエノインドール、ベンゾフラノインドール骨格との結合位置を示す。一般式（Ｌ−１０）におけるｍは４を表し、一般式（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるｍは２を表す。一般式（Ｌ−１）、（Ｌ−２）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるＲ’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。）
［４］  ［１］に記載の有機薄膜トランジスタは、前記一般式（１）で表される化合物が、下記一般式（３）で表される化合物であることが好ましい。
【化６】
2014170928.tif 000007
（一般式（３）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ4〜Ｒ6およびＲ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、ＬcおよびＬdはそれぞれ独立に下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表し、ＲcおよびＲdはそれぞれ独立に置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、ＲcまたはＲdが表す置換または無置換のアルキル基は、ＬcまたはＬdが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、ＲcおよびＲdが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、ＲcまたはＲdに隣接するＬcまたはＬdが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【化７】
2014170928.tif 000008
（一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）において、波線部分はベンゾチエノインドール、ベンゾフラノインドール骨格との結合位置を示す。一般式（Ｌ−１０）におけるｍは４を表し、一般式（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるｍは２を表す。一般式（Ｌ−１）、（Ｌ−２）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるＲ’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。）
［５］  ［３］または［４］に記載の有機薄膜トランジスタは、前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｚは水素原子、炭素数２以下の置換または無置換のアルキル基、炭素数２以下の置換または無置換のアルキニル基、炭素数２以下の置換または無置換のアルケニル基、あるいは、炭素数２以下の置換または無置換のアシル基であることが好ましい。
［６］  ［３］〜［５］のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタは、前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｒ1、Ｒ4、Ｒ5およびＲ8がそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、炭素数１〜３の置換または無置換のアルキル基、炭素数２〜３の置換または無置換のアルキニル基、炭素数２〜３の置換または無置換のアルケニル基、炭素数１〜２の置換または無置換のアルコキシ基、あるいは、置換または無置換のメチルチオ基であることが好ましい。
［７］  ［３］〜［６］のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタは、前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｌa、Ｌb、ＬcおよびＬdが全て前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）もしくは（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基またはこれらの２価の連結基が２以上結合した２価の連結基であることが好ましい。
［８］  ［３］〜［７］のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタは、前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｌa、Ｌb、ＬcおよびＬdが全てそれぞれ独立に前記一般式（Ｌ−１）または（Ｌ−１０）のいずれかで表される２価の連結基であることが好ましい。
［９］  ［３］〜［８］のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタは、前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｒa、Ｒb、ＲcおよびＲdが全てそれぞれ独立に置換または無置換のアルキル基であることが好ましい。
［１０］  ［３］に記載の有機薄膜トランジスタは、前記一般式（２−１）または（２−２）において、ＲaおよびＲbがそれぞれ独立に分岐アルキル基であるか；
前記ＬaおよびＬbがそれぞれ独立に前記一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基であり、かつ、該一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基中の少なくとも１つのＲ’がアルキル基を表すことが好ましい。
［１１］  ［４］に記載の有機薄膜トランジスタは、前記一般式（３）において、ＲcおよびＲdがそれぞれ独立に直鎖アルキル基である（ただし、前記ＬcおよびＬdがそれぞれ独立に前記一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基である場合は該一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基中のＲ’は全て水素原子を表す）ことが好ましい。
【００１４】
［１２］  下記一般式（１）で表されることを特徴とする化合物。
【化８】
2014170928.tif 000009
｛（一般式（１）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1〜Ｒ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。ただし、Ｒ1〜Ｒ8のうち少なくとも１つが下記一般式（Ｗ）で表される置換基である。
−Ｌ−Ｒ      一般式（Ｗ）
（一般式（Ｗ）において、Ｌは下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表す。Ｒは置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、Ｒが表す置換または無置換のアルキル基は、Ｌが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、Ｒが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、Ｒに隣接するＬが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【化９】
2014170928.tif 000010
（一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）において、波線部分はベンゾチエノインドール、ベンゾフラノインドール骨格との結合位置を示す。一般式（Ｌ−１０）におけるｍは４を表し、一般式（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるｍは２を表す。一般式（Ｌ−１）、（Ｌ−２）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるＲ’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。）｝
［１３］  ［１２］に記載の化合物は、前記Ｒ2、Ｒ3、Ｒ6およびＲ7のうち少なくとも１つが前記一般式（Ｗ）で表される置換基であることが好ましい。
［１４］  ［１２］に記載の化合物は、前記一般式（１）で表される化合物が、下記一般式（２−１）または（２−２）で表される化合物であることが好ましい。
【化１０】
2014170928.tif 000011
（一般式（２−１）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2およびＲ4〜Ｒ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表すが、Ｒ7は−Ｌa−Ｒaで表される置換基ではない。Ｌaは下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表し、Ｒaは置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、Ｒaが表す置換または無置換のアルキル基は、Ｌaが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、Ｒaが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、Ｒaに隣接するＬaが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【化１１】
2014170928.tif 000012
（一般式（２−２）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1〜Ｒ6およびＲ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表すが、Ｒ3は−Ｌb−Ｒbで表される置換基ではない。Ｌbは下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表し、Ｒbは置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、Ｒbが表す置換または無置換のアルキル基は、Ｌbが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、Ｒbが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、Ｒbに隣接するＬbが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【化１２】
2014170928.tif 000013
（一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）において、波線部分はベンゾチエノインドール、ベンゾフラノインドール骨格との結合位置を示す。一般式（Ｌ−１０）におけるｍは４を表し、一般式（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるｍは２を表す。一般式（Ｌ−１）、（Ｌ−２）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるＲ’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。）
［１５］  ［１２］に記載の化合物は、前記一般式（１）で表される化合物が、下記一般式（３）で表される化合物であることが好ましい。
【化１３】
2014170928.tif 000014
（一般式（３）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ4〜Ｒ6およびＲ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、ＬcおよびＬdはそれぞれ独立に下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表し、ＲcおよびＲdはそれぞれ独立に置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、ＲcまたはＲdが表す置換または無置換のアルキル基は、ＬcまたはＬdが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、ＲcおよびＲdが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、ＲcまたはＲdに隣接するＬcまたはＬdが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【化１４】
2014170928.tif 000015
（一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）において、波線部分はベンゾチエノインドール、ベンゾフラノインドール骨格との結合位置を示す。一般式（Ｌ−１０）におけるｍは４を表し、一般式（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるｍは２を表す。一般式（Ｌ−１）、（Ｌ−２）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるＲ’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。）
［１６］  ［１４］または［１５］に記載の化合物は、前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｚは水素原子、炭素数２以下の置換または無置換のアルキル基、炭素数２以下の置換または無置換のアルキニル基、炭素数２以下の置換または無置換のアルケニル基、あるいは、炭素数２以下の置換または無置換のアシル基であることが好ましい。
［１７］  ［１４］〜［１６］のいずれか一項に記載の化合物は、前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｒ1、Ｒ4、Ｒ5およびＲ8がそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、炭素数１〜３の置換または無置換のアルキル基、炭素数２〜３の置換または無置換のアルキニル基、炭素数２〜３の置換または無置換のアルケニル基、炭素数１〜２の置換または無置換のアルコキシ基、あるいは、置換または無置換のメチルチオ基であることが好ましい。
［１８］  ［１４］〜［１７］のいずれか一項に記載の化合物は、前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｌa、Ｌb、ＬcおよびＬdが全て前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）もしくは（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基またはこれらの２価の連結基が２以上結合した２価の連結基であることが好ましい。
［１９］  ［１４］〜［１８］のいずれか一項に記載の化合物は、前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｌa、Ｌb、ＬcおよびＬdが全てそれぞれ独立に前記一般式（Ｌ−１）または（Ｌ−１０）のいずれかで表される２価の連結基であることが好ましい。
［２０］  ［１４］〜［１９］のいずれか一項に記載の化合物は、前記一般式（２−１）、（２−２）または（３）において、Ｒa、Ｒb、ＲcおよびＲdが全てそれぞれ独立に置換または無置換のアルキル基であることが好ましい。
［２１］  ［１４］に記載の化合物は、前記一般式（２−１）または（２−２）において、ＲaおよびＲbがそれぞれ独立に分岐アルキル基であるか；
前記ＬaおよびＬbが前記一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基であり、かつ、該一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基中の少なくとも１つのＲ’がアルキル基を表すことが好ましい。
［２２］  ［１５］に記載の化合物は、前記一般式（３）において、ＲcおよびＲdがそれぞれ独立に直鎖アルキル基である（ただし、前記ＬcおよびＬdがそれぞれ独立に前記一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基である場合は該一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基中のＲ’は全て水素原子を表す）ことが好ましい。
【００１５】
［２３］  ［１２］〜［２２］のいずれか一項に記載の前記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料。
［２４］  ［１２］〜［２２］のいずれか一項に記載の前記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機薄膜トランジスタ用材料。
［２５］  ［１２］〜［２２］のいずれか一項に記載の前記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液。
［２６］  ［１２］〜［２２］のいずれか一項に記載の前記一般式（１）で表される化合物とポリマーバインダーを含有することを特徴とする非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液。
［２７］  ［１２］〜［２２］のいずれか一項に記載の前記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする非発光性有機半導体デバイス用有機半導体薄膜。
［２８］  ［１２］〜［２２］のいずれか一項に記載の前記一般式（１）で表される化合物とポリマーバインダーを含有することを特徴とする非発光性有機半導体デバイス用有機半導体薄膜。
［２９］  ［２７］または［２８］に記載の非発光性有機半導体デバイス用有機半導体薄膜は、溶液塗布法により作製されたことが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、キャリア移動度が高く、繰り返し駆動後の閾値電圧変化が小さい有機薄膜トランジスタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の有機薄膜トランジスタの一例の構造の断面を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施例でＦＥＴ特性測定用基板として製造した有機薄膜トランジスタの構造の断面を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は「〜」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本発明において、各一般式の説明において特に区別されずに用いられている場合における水素原子は同位体（重水素原子等）も含んでいることを表す。さらに、置換基を構成する原子は、その同位体も含んでいることを表す。
【００１９】
［有機薄膜トランジスタ］
本発明の有機薄膜トランジスタは、下記一般式（１）で表される化合物を半導体活性層に含むことを特徴とする。
【化１５】
2014170928.tif 000016
｛（一般式（１）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1〜Ｒ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。ただし、Ｒ1〜Ｒ8のうち少なくとも１つが下記一般式（Ｗ）で表される置換基である。
−Ｌ−Ｒ      一般式（Ｗ）
（一般式（Ｗ）において、Ｌは下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表す。Ｒは置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、Ｒが表す置換または無置換のアルキル基は、Ｌが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、Ｒが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、Ｒに隣接するＬが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【化１６】
2014170928.tif 000017
（一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）において、波線部分はベンゾチエノインドール、ベンゾフラノインドール骨格との結合位置を示す。一般式（Ｌ−１０）におけるｍは４を表し、一般式（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるｍは２を表す。一般式（Ｌ−１）、（Ｌ−２）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるＲ’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。）｝
【００２０】
このような構成により、本発明の有機薄膜トランジスタは、キャリア移動度が高く、繰り返し駆動後の閾値電圧変化が小さい。
前記一般式（１）で表される化合物は、Ｒ1〜Ｒ8のうち少なくとも１つが前記一般式（Ｗ）で表される置換基を有するため、材料の溶液プロセス適性および膜中での分子配列の観点で好ましく、結晶性が高く、キャリア輸送に有利な有機薄膜を形成する半導体材料を得ることができる。これにより、キャリア移動度が高い有機薄膜トランジスタを得ることができる。なお、さらに有機薄膜トランジスタに適用できる有機薄膜の製造効率を上げ、製造コストを抑制することができ、薄膜の化学的、物理的安定性も向上する。
一方、繰り返し駆動後の閾値電圧変化が小さいためには、有機半導体材料の化学的安定性（特に耐空気酸化性、酸化還元安定性）、薄膜状態の熱安定性、空気や水分が入りこみにくい高い膜密度、電荷がたまりにくい欠陥の少ない膜質、等が必要である。前記一般式（１）で表される化合物はこれらを満足するため、繰り返し駆動後の閾値電圧変化が小さいと考えられる。すなわち、繰り返し駆動後の閾値電圧変化が小さい本発明の有機薄膜トランジスタは、半導体活性層が高い化学的安定性や膜密度等を有し、長期間に渡ってトランジスタとして有効に機能し得る。
【００２１】
前記一般式（１）で表される化合物を用いた有機半導体材料は、有機薄膜の膜中でキャリア輸送に適したヘリンボーン構造をとり、二次元的な軌道の重なりを形成しやすいものと考えられる（ヘリンボーン構造がキャリア輸送に有利であることは、例えばＡｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２０１１，２３，４３４７−４３７０等に記載されている）。これにより、本発明に係る化合物は、良質な膜質と高いキャリア移動度を実現することができ、有機薄膜トランジスタに好ましく用いられ得るものとなったと考えられる。
以下、本発明の化合物や本発明の有機薄膜トランジスタなどの好ましい態様を説明する。
【００２２】
＜一般式（１）で表される化合物＞
本発明の化合物は、下記一般式（１）で表されることを特徴とする。本発明の化合物は、本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、後述の半導体活性層に含まれる。すなわち、本発明の化合物は、有機薄膜トランジスタ用材料として用いることができる。
【化１７】
2014170928.tif 000018
｛（一般式（１）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1〜Ｒ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。ただし、Ｒ1〜Ｒ8のうち少なくとも１つが下記一般式（Ｗ）で表される置換基である。
−Ｌ−Ｒ      一般式（Ｗ）
（一般式（Ｗ）において、Ｌは下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表す。Ｒは置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、Ｒが表す置換または無置換のアルキル基は、Ｌが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、Ｒが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、Ｒに隣接するＬが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【化１８】
2014170928.tif 000019
（一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）において、波線部分はベンゾチエノインドール、ベンゾフラノインドール骨格との結合位置を示す。一般式（Ｌ−１０）におけるｍは４を表し、一般式（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるｍは２を表す。一般式（Ｌ−１）、（Ｌ−２）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるＲ’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。）｝
【００２３】
一般式（１）において、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。ここで、置換基Ｚの分子長とはベンゾチエノインドールまたはべンゾフラノインドール構造のＮ−Ｚ結合におけるＮ原子から置換基Ｚの末端までの長さのことを指す。構造最適化計算は、密度汎関数法（Ｇａｕｓｓｉａｎ０３（米ガウシアン社）／基底関数：６−３１Ｇ＊、交換相関汎関数：Ｂ３ＬＹＰ／ＬＡＮＬ２ＤＺ）を用いて行うことができる。一般式（１）において、ＺはＮ原子から末端までの長さが１．０〜３．７Åの置換基であることが好ましく、１．０〜２．２Åの置換基であることがより好ましい。なお、代表的な置換基の分子長としては、プロピル基は４．６Å、ピロール基は４．６Å、プロピニル基は４．５Å、プロペニル基は４．６Å、エトキシ基は４．５Å、メチルチオ基は３．７Å、エテニル基は３．４Å、エチル基は３．５Å、エチニル基は３．６Å、メトキシ基は３．３Å、メチル基は２．１Å、水素原子は１．０Åである。
一般式（１）において、Ｚは水素原子、炭素数２以下の置換または無置換のアルキル基、炭素数２以下の置換または無置換のアルキニル基、炭素数２以下の置換または無置換のアルケニル基、炭素数２以下の置換または無置換のアシル基であることが好ましく、水素原子、炭素数２以下の置換または無置換のアルキル基であることがより好ましく、水素原子であることが特に好ましい。
Ｚが炭素数２以下の置換アルキル基を表す場合、該アルキル基がとり得る置換基としては、シアノ基、フッ素原子、重水素原子などを挙げることができ、シアノ基が好ましい。Ｚが表す置換アルキル基の炭素数は１であることが好ましい。Ｚが表す炭素数２以下の置換または無置換のアルキル基としては、メチル基、エチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
Ｚが炭素数２以下の置換アルキニル基を表す場合、該アルキニル基がとり得る置換基としては、重水素原子などを挙げることができる。Ｚが表す炭素数２以下の置換または無置換のアルキニル基としては、エチニル基、重水素原子置換のエチニル基を挙げることができ、エチニルが好ましい。
Ｚが炭素数２以下の置換アルケニル基を表す場合、該アルケニル基がとり得る置換基としては、重水素原子などを挙げることができる。Ｚが表す炭素数２以下の置換または無置換のアルケニル基としては、エテニル基、重水素原子置換のエテニル基を挙げることができ、エテニルが好ましい。
Ｚが炭素数２以下の置換アシル基を表す場合、該アシル基がとり得る置換基としては、フッ素原子などを挙げることができる。Ｚが表す炭素数２以下の置換または無置換のアシル基としては、ホルミル基、アセチル基、フッ素原子置換のアセチル基を挙げることができ、ホルミル基が好ましい。
【００２４】
一般式（１）において、一般式（１）において、Ｒ1〜Ｒ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。ただし、Ｒ1〜Ｒ8のうち少なくとも１つが下記一般式（Ｗ）で表される置換基である。
【００２５】
前記一般式（１）で表される化合物は、前記一般式（Ｗ）で表される置換基以外のその他の置換基を有していてもよい。
前記一般式（１）のＲ1〜Ｒ8が採りうる置換基として、ハロゲン原子、アルキル基（シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基を含む）、アルケニル基（シクロアルケニル基、ビシクロアルケニル基を含む）、アルキニル基、アリール基、複素環基（ヘテロ環基といってもよい）、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基（アニリノ基を含む）、アンモニオ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキルおよびアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキルおよびアリールスルフィニル基、アルキルおよびアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アリールおよびヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、ホスホノ基、シリル基、ヒドラジノ基、ウレイド基、ボロン酸基（−Ｂ（ＯＨ）2）、ホスファト基（−ＯＰＯ（ＯＨ）2）、スルファト基(−ＯＳＯ3Ｈ)、その他の公知の置換基が挙げられる。
これらの中でもハロゲン原子、アルキル基およびアリール基が好ましく、フッ素原子、炭素数１〜３のアルキル基、フェニル基がより好ましい。
前記一般式（１）で表される化合物中において、Ｒ1〜Ｒ8のうち、前記一般式（Ｗ）で表される置換基以外のその他の置換基の個数は０〜４であることが好ましく、０〜２であることがより好ましく、０であることが特に好ましい。
【００２６】
次に、前記一般式（Ｗ）で表される置換基について説明する。
【００２７】
前記一般式（Ｗ）において、Ｌは下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の下記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表す。
【化１９】
2014170928.tif 000020
一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）において、波線部分はベンゾチエノインドール、ベンゾフラノインドール骨格との結合位置を示す。一般式（Ｌ−１０）におけるｍは４を表し、一般式（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるｍは２を表す。一般式（Ｌ−１）、（Ｌ−２）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるＲ’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。
【００２８】
前記Ｌが一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した連結基を形成する場合、一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基の結合数は２〜４であることが好ましく、２または３であることがより好ましく、２であることが特に好ましい。特に、上記の一般式（Ｌ−１０）〜（Ｌ−１２）においては、＊とＲの間にさらに一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかが挿入されて、前記Ｌが一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した連結基が形成されてもよい。本発明では、Ｌが一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した連結基を形成しないことが好ましく、すなわちＬが一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基であることが好ましい。
【００２９】
一般式（Ｌ−１）、（Ｌ−２）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）中の置換基Ｒ’としては、上記の一般式（１）のＲ1〜Ｒ8が採りうる前記その他の置換基として例示したものを挙げることができる。
一般式（Ｌ−１）中のＲ’は、それぞれ独立に水素原子、炭素数１〜８の置換または無置換のアルキル基であることが好ましく、炭素数１〜６の無置換のアルキル基であることがより好ましく、炭素数１〜３の無置換のアルキル基であることが特に好ましい。一般式（Ｌ−１）に含まれる４つのＲ’中、置換基の個数は０〜３であることが好ましく、０〜２であることがより好ましく、０または１であることがより好ましく、０であることが特に好ましい。一般式（Ｌ−１）に含まれる４つのＲ’が置換基を有する場合、一般式（Ｌ−１）における＊に隣接する炭素原子が置換基を有することが好ましい。
一般式（Ｌ−２）中のＲ’は、それぞれ独立に水素原子、炭素数１以上の置換または無置換のアルキル基であることが好ましく、水素原子、炭素数１〜４の置換または無置換のアルキル基であることがより好ましく、水素原子であることが特に好ましい。
一般式（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）中のＲ’は、それぞれ独立に水素原子、炭素数１以上の置換または無置換のアルキル基、炭素数２以上の置換または無置換のアルケニル基、炭素数２以上の置換または無置換のアルキニル基、炭素数１以上の置換または無置換のアルコキシ基であることが好ましく、水素原子、炭素数１〜１２の置換または無置換のアルキル基、炭素数２〜１２の置換または無置換のアルケニル基、炭素数２〜１２の置換または無置換のアルキニル基、炭素数１〜１２の置換または無置換のアルコキシ基であることがより好ましく、水素原子であることが特に好ましい。
【００３０】
一般式（Ｌ−１０）におけるｍは４を表し、一般式（Ｌ−１１）および（Ｌ−１２）におけるｍは２を表す。
【００３１】
Ｌは単結合、一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−４）、（Ｌ−６）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）または（Ｌ−１２）で表される２価の連結基またはこれらの２価の連結基が２以上結合した２価の連結基のいずれかであることが好ましく、一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−４）、（Ｌ−６）、（Ｌ−１０）または（Ｌ−１２）で表される２価の連結基またはこれらの２価の連結基が２以上結合した２価の連結基のいずれかであることがより好ましく、（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）、（Ｌ−１０）、（Ｌ−１１）もしくは（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基またはこれらの２価の連結基が２以上結合した２価の連結基のいずれかであることが特に好ましく、一般式（Ｌ−１）または（Ｌ−１０）のいずれかで表される２価の連結基またはこれらの２価の連結基が２以上結合した２価の連結基であることがキャリア輸送性の観点からより特に好ましく、一般式（Ｌ−１）または（Ｌ−１０）のいずれかで表される２価の連結基であることが化学的安定性、キャリア輸送性の観点からさらにより特に好ましい。
【００３２】
前記一般式（Ｗ）において、Ｒは置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン基の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、Ｒが表す置換または無置換のアルキル基は、Ｌが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。前記一般式（Ｗ）において、これらの中でもＲは置換または無置換のアルキル基であることが好ましい。また、Ｒが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、Ｒに隣接するＬが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。
【００３３】
前記一般式（Ｗ）におけるＲが置換または無置換のアルキル基の場合、Ｌが（Ｌ−１）のときの該アルキル基は炭素数２以上であり、炭素数２〜１２であることが好ましく、炭素数３〜１０であることがキャリア移動度を高める観点からより好ましい。
前記一般式（Ｗ）におけるＲが置換または無置換のアルキル基の場合、Ｌが（Ｌ−２）または（Ｌ−３）のときの該アルキル基は炭素数２以上であり、炭素数２〜１２であることが好ましく、炭素数３〜１０であることがキャリア移動度を高める観点からより好ましく、炭素数４〜９であることがよりキャリア移動度を高める観点から特に好ましい。
前記一般式（Ｗ）におけるＲが置換または無置換のアルキル基の場合、Ｌが（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）のときの該アルキル基は炭素数４以上であり、炭素数４〜１２であることが好ましく、炭素数６〜１２であることがキャリア移動度を高める観点からより好ましい。
なお、Ｌが２以上の一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表す場合、上記のＲが表す置換または無置換のアルキル基の炭素数の好ましい範囲は、Ｒに隣接する一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）の種類によって定まる。
前記一般式（１）で表される化合物は、前記一般式（Ｗ）で表される基にアルキル基が含まれる場合、ＬおよびＲの合計のアルキル基の炭素数が４以上であるとキャリア移動度が高くなり、ＬおよびＲの合計のアルキル基の主鎖の炭素数が４以上であるとキャリア移動度がより高くなる。
Ｒが採りうるアルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、直鎖アルキル基であることが好ましい。Ｒが置換基を有するアルキル基である場合の該置換基としては、ハロゲン原子などを挙げることができ、フッ素原子が好ましい。なお、Ｒがフッ素原子を有するアルキル基である場合は該アルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換されてパーフルオロアルキル基を形成してもよい。
【００３４】
前記一般式（Ｗ）におけるＲがオキシエチレン基の繰り返し数が２以上のオリゴオキシエチレン基の場合、Ｒが表す「オリゴオキシエチレン基」とは本明細書中、−（ＣＨ2ＣＨ2）vＯＹで表される基のことを言う（オキシエチレン単位の繰り返し数ｖは２以上の整数を表し、末端のＹは水素原子または置換基を表す）。なお、オリゴオキシエチレン基の末端のＹが水素原子である場合はヒドロキシ基となる。オキシエチレン単位の繰り返し数ｖは２〜４であることが好ましく、２〜３であることがさらに好ましい。オリゴオキシエチレン基の末端のヒドロキシ基は封止されていること、すなわちＹが置換基を表すことが好ましい。この場合、ヒドロキシ基は、炭素数が１〜３のアルキル基で封止されること、すなわちＹが炭素数１〜３のアルキル基であることが好ましく、Ｙがメチル基やエチル基であることがより好ましく、メチル基であることが特に好ましい。
【００３５】
前記一般式（Ｗ）におけるＲがケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基の場合、シロキサン単位の繰り返し数は２〜４であることが好ましく、２〜３であることがさらに好ましい。また、Ｓｉ原子には、水素原子やアルキル基が結合することが好ましい。Ｓｉ原子にアルキル基が結合する場合、アルキル基の炭素数は１〜３であることが好ましく、例えば、メチル基やエチル基が結合することが好ましい。Ｓｉ原子には、同一のアルキル基が結合してもよく、異なるアルキル基または水素原子が結合してもよい。また、オリゴシロキサン基を構成するシロキサン単位はすべて同一であっても異なっていてもよいが、すべて同一であることが好ましい。
Ｒに隣接するＬが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限り、前記一般式（Ｗ）におけるＲが置換または無置換のトリアルキルシリル基をとり得る。前記一般式（Ｗ）におけるＲが置換または無置換のトリアルキルシリル基の場合、Ｓｉ原子に結合するアルキル基の炭素数は１〜３であることが好ましく、例えば、メチル基やエチル基やイソプロピル基が結合することが好ましい。Ｓｉ原子には、同一のアルキル基が結合してもよく、異なるアルキル基が結合してもよい。Ｒが置換基を有するトリアルキルシリル基である場合の該置換基としては、特に制限はない。
【００３６】
前記一般式（１）で表される化合物中において、Ｒ1〜Ｒ8のうち、前記一般式（Ｗ）で表される置換基の個数は１〜４であることが好ましく、１〜２であることがより好ましい。
【００３７】
本発明では、前記一般式（１）において、前記Ｒ2、Ｒ3、Ｒ6およびＲ7のうち少なくとも１つが上記一般式（Ｗ）で表される置換基であることが溶解性およびキャリア移動度を両立する観点から好ましい。さらに、Ｒ2またはＲ3のいずれか、およびＲ6またはＲ7のいずれかの１または２箇所が置換されることが溶解性およびキャリア移動度を両立する観点からさらに好ましい。
前記一般式（１）における置換位置として、これらの位置が好ましいのは、化合物の化学的安定性に優れ、ＨＯＭＯ準位、分子の膜中でのパッキングの観点からも好適であるためであると考えられる。特に、前記一般式（１）において、Ｒ2またはＲ3のいずれか、およびＲ6またはＲ7のいずれかの１または２箇所を置換基とすることにより、高いキャリア濃度を得ることができる。
【００３８】
本発明では、前記一般式（１）で表される化合物が、下記一般式（２−１）、下記一般式（２−２）または下記一般式（３）で表される化合物であることが、溶解度を高めつつ、キャリア移動度を高める観点から好ましい。
以下において、一般式（２−１）、一般式（２−２）および一般式（３）の好ましい範囲を、この順で説明する。なお、以下の一般式（２−１）、一般式（２−２）および一般式（３）の説明中における一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）において、＊はそれぞれ独立に一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）に隣接するＲa、Ｒb、ＲcおよびＲdのいずれかとの結合位置を示す。
【００３９】
【化２０】
2014170928.tif 000021
【００４０】
一般式（２−１）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2およびＲ4〜Ｒ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表すが、Ｒ7は−Ｌa−Ｒaで表される置換基ではない。Ｌaは前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表し、Ｒaは置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、Ｒaが表す置換または無置換のアルキル基は、Ｌaが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、Ｒaが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、Ｒaに隣接するＬaが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。
【００４１】
前記一般式（２−１）において、Ｚの好ましい範囲は、前記一般式（１）におけるＺの好ましい範囲と同様である。
前記一般式（２−１）において、Ｒ1、Ｒ2およびＲ4〜Ｒ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表すが、Ｒ7は−Ｌa−Ｒaで表される置換基ではない。前記一般式（２−１）において、Ｒ1、Ｒ2およびＲ4〜Ｒ8が表す置換基の好ましい範囲は前記一般式（１）においてＲ1〜Ｒ8が表す前記一般式（Ｗ）で表される置換基以外のその他の置換基の好ましい範囲と同様である。
前記一般式（２−１）において、Ｌaの好ましい範囲は、前記一般式（Ｗ）におけるＬの好ましい範囲と同様である。
前記一般式（２−１）において、Ｒaの好ましい範囲は、前記一般式（Ｗ）におけるＲの好ましい範囲と同様である。
これらの中でも、前記一般式（２−１）において、Ｒaが分岐アルキル基であるか；前記Ｌaが前記一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基であり、かつ、該一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基中の少なくとも１つのＲ’がアルキル基を表すことが、前記一般式（２−１）で表される化合物分子同士のパッキングが良好となり（複数の分子が隣り合う分子と反転して配向しやすくなり）、へリングボーン構造の結晶性が高まる観点から好ましい。
【００４２】
【化２１】
2014170928.tif 000022
【００４３】
一般式（２−２）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1〜Ｒ6およびＲ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表すが、Ｒ3は−Ｌb−Ｒbで表される置換基ではない。Ｌbは前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表し、Ｒbは置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、Ｒbが表す置換または無置換のアルキル基は、Ｌbが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、Ｒbが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、Ｒbに隣接するＬbが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。
【００４４】
前記一般式（２−２）において、Ｚの好ましい範囲は、前記一般式（１）におけるＺの好ましい範囲と同様である。
前記一般式（２−２）において、Ｒ1〜Ｒ6およびＲ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表すが、Ｒ3は−Ｌb−Ｒbで表される置換基ではない。前記一般式（２−２）において、Ｒ1〜Ｒ6およびＲ8が表す置換基の好ましい範囲は前記一般式（１）においてＲ1〜Ｒ8が表す前記一般式（Ｗ）で表される置換基以外のその他の置換基の好ましい範囲と同様である。
前記一般式（２−２）において、Ｌbの好ましい範囲は、前記一般式（Ｗ）におけるＬの好ましい範囲と同様である。
前記一般式（２−２）において、Ｒbの好ましい範囲は、前記一般式（Ｗ）におけるＲの好ましい範囲と同様である。
これらの中でも、前記一般式（２−２）において、Ｒbが分岐アルキル基であるか；前記Ｌbが前記一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基であり、かつ、該一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基中の少なくとも１つのＲ’がアルキル基を表すことが、前記一般式（２−２）で表される化合物分子同士のパッキングが良好となり（複数の分子が隣り合う分子と反転して配向しやすくなり）、へリングボーン構造の結晶性が高まる観点から好ましい。
【００４５】
【化２２】
2014170928.tif 000023
【００４６】
一般式（３）において、ＸはＳ原子またはＯ原子を表し、ＺはＮ原子から末端までの長さが３．７Å以下の置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ4〜Ｒ6およびＲ8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、ＬcおよびＬdはそれぞれ独立に前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基または２以上の前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−１２）のいずれかで表される２価の連結基が結合した２価の連結基を表し、ＲcおよびＲdはそれぞれ独立に置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン単位の繰り返し数ｖが２以上のオリゴオキシエチレン基、ケイ素原子数が２以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。ただし、ＲcまたはＲdが表す置換または無置換のアルキル基は、ＬcまたはＬdが前記一般式（Ｌ−１）〜（Ｌ−３）で表される場合は炭素数２以上であり、前記一般式（Ｌ−４）〜（Ｌ−１２）で表される場合は炭素数４以上である。また、ＲcおよびＲdが置換または無置換のトリアルキルシリル基を表すのは、ＲcまたはＲdに隣接するＬcまたはＬdが下記一般式（Ｌ−３）で表される２価の連結基である場合に限る。）
【００４７】
前記一般式（３）において、Ｚの好ましい範囲は、前記一般式（１）におけるＺの好ましい範囲と同様である。
前記一般式（３）において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ4〜Ｒ6およびＲ8の好ましい範囲は、前記一般式（１）においてＲ1〜Ｒ8が表す前記一般式（Ｗ）で表される置換基以外のその他の置換基の好ましい範囲と同様である。
前記一般式（３）において、ＬcおよびＬdの好ましい範囲は、前記一般式（Ｗ）におけるＬの好ましい範囲と同様である。また、ＬcおよびＬdは互いに同一であっても異なっていてもよいが、互いに同一であることが好ましい。
前記一般式（３）において、ＲcおよびＲdの好ましい範囲は、前記一般式（Ｗ）におけるＲの好ましい範囲と同様である。また、ＲcおよびＲdは互いに同一であっても異なっていてもよいが、互いに同一であることが好ましい。
これらの中でも、前記一般式（３）において、ＲcおよびＲdがそれぞれ独立に直鎖アルキル基である（ただし、前記ＬcおよびＬdがそれぞれ独立に前記一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基である場合は該一般式（Ｌ−１）で表される２価の連結基中のＲ’は全て水素原子を表す）ことが、前記一般式（２−２）で表される化合物分子同士のパッキングが良好となり（反転せずに、同じ向きに並んで配向しやすくなり）、へリングボーン構造の結晶性が高まる観点から好ましい。
【００４８】
以下に上記一般式（１）で表される化合物の具体例を以下に示すが、本発明で用いることができる一般式（１）で表される化合物は、これらの具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
【００４９】
【化２３】
2014170928.tif 000024
【００５０】
【化２４】
2014170928.tif 000025
【００５１】
【化２５】
2014170928.tif 000026
【００５２】
【化２６】
2014170928.tif 000027
【００５３】
【化２７】
2014170928.tif 000028
【００５４】
【化２８】
2014170928.tif 000029
【００５５】
【化２９】
2014170928.tif 000030
【００５６】
【化３０】
2014170928.tif 000031
【００５７】
上記一般式（１）で表される化合物は、分子量が３０００以下であることが好ましく、２０００以下であることがより好ましく、１０００以下であることがさらに好ましく、８５０以下であることが特に好ましい。分子量を上記上限値以下とすることにより、溶媒への溶解性を高めることができるため好ましい。
一方で、薄膜の膜質安定性の観点からは、分子量は４００以上であることが好ましく、４５０以上であることがより好ましく、５００以上であることがさらに好ましい。
【００５８】
前記一般式（１）で表される化合物は、特開２０１０−２７００８４号公報、特開２００９−１８２０３４号公報、特開２０１０−１７７６４４号公報、ＷＯ２０１２／０３５９３４号公報に記載の方法や、その他公知の反応を組み合わせて合成することができる。
ベンゾチエノインドール環またはベンゾフラノインドール環形成反応において、いかなる反応条件を用いてもよい。反応溶媒としては、いかなる溶媒を用いてもよい。また、環形成反応促進のために、酸または塩基を用いることが好ましく、特に塩基を用いることが好ましい。最適な反応条件は、目的とするベンゾチエノインドールまたはベンゾフラノインドール誘導体の構造により異なるが、上記の文献に記載された具体的な反応条件を参考に設定することができる。
【００５９】
各種置換基を有する合成中間体は公知の反応を組み合わせて合成することができる。また、各置換基はいずれの中間体の段階で導入してもよい。中間体の合成後は、カラムクロマトグラフィー、再結晶等による精製を行った後、昇華精製により精製する事が好ましい。昇華精製により、有機不純物を分離できるだけでなく、無機塩や残留溶媒等を効果的に取り除くことができる。
【００６０】
＜有機薄膜トランジスタの構造＞
本発明の有機薄膜トランジスタは、前記一般式（１）で表される化合物を含む半導体活性層を有する。
本発明の有機薄膜トランジスタは、さらに前記半導体活性層以外にその他の層を含んでいてもよい。
本発明の有機薄膜トランジスタは、有機電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＦＥＴ）として用いられることが好ましく、ゲート−チャンネル間が絶縁されている絶縁ゲート型ＦＥＴとして用いられることがより好ましい。
以下、本発明の有機薄膜トランジスタの好ましい構造の態様について、図面を用いて詳しく説明するが、本発明はこれらの態様に限定されるものではない。
【００６１】
（積層構造）
有機電界効果トランジスタの積層構造としては特に制限はなく、公知の様々な構造のものとすることができる。
本発明の有機薄膜トランジスタの構造の一例としては、最下層の基板の上面に、電極、絶縁体層、半導体活性層（有機半導体層）、２つの電極を順に配置した構造（ボトムゲート・トップコンタクト型）を挙げることができる。この構造では、最下層の基板の上面の電極は基板の一部に設けられ、絶縁体層は、電極以外の部分で基板と接するように配置される。また、半導体活性層の上面に設けられる２つの電極は、互いに隔離して配置される。
ボトムゲート・トップコンタクト型素子の構成を図１に示す。図１は、本発明の有機薄膜トランジスタの一例の構造の断面を示す概略図である。図１の有機薄膜トランジスタは、最下層に基板１１を配置し、その上面の一部に電極１２を設け、さらに該電極１２を覆い、かつ電極１２以外の部分で基板１１と接するように絶縁体層１３を設けている。さらに絶縁体層１３の上面に半導体活性層１４を設け、その上面の一部に２つの電極１５ａと１５ｂとを隔離して配置している。
図１に示した有機薄膜トランジスタは、電極１２がゲートであり、電極１５ａと電極１５ｂはそれぞれドレインまたはソースである。また、図１に示した有機薄膜トランジスタは、ドレイン−ソース間の電流通路であるチャンネルと、ゲートとの間が絶縁されている絶縁ゲート型ＦＥＴである。
【００６２】
本発明の有機薄膜トランジスタの構造の一例としては、ボトムゲート・ボトムコンタクト型素子を挙げることができる。
ボトムゲート・ボトムコンタクト型素子の構成を図２に示す。図２は本発明の実施例でＦＥＴ特性測定用基板として製造した有機薄膜トランジスタの構造の断面を示す概略図である。図２の有機薄膜トランジスタは、最下層に基板３１を配置し、その上面の一部に電極３２を設け、さらに該電極３２を覆い、かつ電極３２以外の部分で基板３１と接するように絶縁体層３３を設けている。さらに絶縁体層３３の上面に半導体活性層３５を設け、電極３４ａと３４ｂが半導体活性層３５の下部にある。
図２に示した有機薄膜トランジスタは、電極３２がゲートであり、電極３４ａと電極３４ｂはそれぞれドレインまたはソースである。また、図２に示した有機薄膜トランジスタは、ドレイン−ソース間の電流通路であるチャンネルと、ゲートとの間が絶縁されている絶縁ゲート型ＦＥＴである。
【００６３】
本発明の有機薄膜トランジスタの構造としては、その他、絶縁体、ゲート電極が有機半導体層の上部にあるトップゲート・トップコンタクト型素子や、トップゲート・ボトムコンタクト型素子も好ましく用いることができる。
【００６４】
（厚さ）
本発明の有機薄膜トランジスタは、より薄いトランジスタとする必要がある場合には、例えばトランジスタ全体の厚さを０．１〜０．５μｍとすることが好ましい。
【００６５】
（封止）
有機薄膜トランジスタ素子を大気や水分から遮断し、有機薄膜トランジスタ素子の保存性を高めるために、有機薄膜トランジスタ素子全体を金属の封止缶やガラス、窒化ケイ素などの無機材料、パリレンなどの高分子材料や、低分子材料などで封止してもよい。
以下、本発明の有機薄膜トランジスタの各層の好ましい態様について説明するが、本発明はこれらの態様に限定されるものではない。
【００６６】
＜基板＞
（材料）
本発明の有機薄膜トランジスタは、基板を含むことが好ましい。
前記基板の材料としては特に制限はなく、公知の材料を用いることができ、例えば、ポリエチレンナフトエート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステルフィルム、シクロオレフィンポリマーフィルム、ポリカーボネートフィルム、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム、ポリイミドフィルム、およびこれらポリマーフィルムを極薄ガラスに貼り合わせたもの、セラミック、シリコン、石英、ガラス、などを挙げることができ、シリコンが好ましい。
【００６７】
＜電極＞
（材料）
本発明の有機薄膜トランジスタは、電極を含むことが好ましい。
前記電極の構成材料としては、例えば、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｎ、ＮｉあるいはＮｄなどの金属材料やこれらの合金材料、あるいはカーボン材料、導電性高分子などの既知の導電性材料であれば特に制限することなく使用できる。
【００６８】
（厚さ）
電極の厚さは特に制限はないが、１０〜５０ｎｍとすることが好ましい。
ゲート幅（またはチャンネル幅）Ｗとゲート長（またはチャンネル長）Ｌに特に制限はないが、これらの比Ｗ／Ｌが１０以上であることが好ましく、２０以上であることがより好ましい。
【００６９】
＜絶縁層＞
（材料）
絶縁層を構成する材料は必要な絶縁効果が得られれば特に制限はないが、例えば、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、ＰＴＦＥ、ＣＹＴＯＰ等のフッ素ポリマー系絶縁材料、ポリエステル絶縁材料、ポリカーボネート絶縁材料、アクリルポリマー系絶縁材料、エポキシ樹脂系絶縁材料、ポリイミド絶縁材料、ポリビニルフェノール樹脂系絶縁材料、ポリパラキシリレン樹脂系絶縁材料などが挙げられる。
絶縁層の上面は表面処理がなされていてもよく、例えば、二酸化ケイ素表面をヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）やオクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）の塗布により表面処理した絶縁層を好ましく用いることができる。
【００７０】
（厚さ）
絶縁層の厚さに特に制限はないが、薄膜化が求められる場合は厚さを１０〜４００ｎｍとすることが好ましく、２０〜２００ｎｍとすることがより好ましく、５０〜２００ｎｍとすることが特に好ましい。
【００７１】
＜半導体活性層＞
（材料）
本発明の有機薄膜トランジスタは、前記半導体活性層が前記一般式（１）で表される化合物、すなわち本発明の化合物を含むことを特徴とする。
前記半導体活性層は、本発明の化合物からなる層であってもよく、本発明の化合物に加えて後述のポリマーバインダーがさらに含まれた層であってもよい。また、成膜時の残留溶媒が含まれていてもよい。
前記半導体活性層中における前記ポリマーバインダーの含有量は、特に制限はないが、好ましくは０〜９５質量％の範囲内で用いられ、より好ましくは１０〜９０質量％の範囲内で用いられ、さらに好ましくは２０〜８０質量％の範囲内で用いられ、特に好ましくは３０〜７０質量％の範囲内で用いられる。
【００７２】
（厚さ）
半導体活性層の厚さに特に制限はないが、薄膜化が求められる場合は厚さを１０〜４００ｎｍとすることが好ましく、１０〜２００ｎｍとすることがより好ましく、１０〜１００ｎｍとすることが特に好ましい。
【００７３】
［非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料］
本発明は、前記一般式（１）で表される化合物、すなわち本発明の化合物を含有する非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料にも関する。
【００７４】
（非発光性有機半導体デバイス）
なお、本明細書において、「非発光性有機半導体デバイス」とは、発光することを目的としないデバイスを意味する。非発光性有機半導体デバイスは、薄膜の層構造を有するエレクトロニクス要素を用いた非発光性有機半導体デバイスとすることが好ましい。非発光性有機半導体デバイスには、有機薄膜トランジスタ、有機光電変換素子（光センサ用途の固体撮像素子、エネルギー変換用途の太陽電池等）、ガスセンサ、有機整流素子、有機インバータ、情報記録素子などが包含される。有機光電変換素子は光センサ用途（固体撮像素子）、エネルギー変換用途（太陽電池）のいずれにも用いることができる。好ましくは、有機光電変換素子、有機薄膜トランジスタであり、さらに好ましくは有機薄膜トランジスタである。すなわち、本発明の非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料は、上述のとおり有機薄膜トランジスタ用材料であることが好ましい。
【００７５】
（有機半導体材料）
本明細書において、「有機半導体材料」とは、半導体の特性を示す有機材料のことである。無機材料からなる半導体と同様に、正孔をキャリアとして伝導するｐ型（ホール輸送性）有機半導体と、電子をキャリアとして伝導するｎ型（電子輸送性）有機半導体がある。
本発明の化合物はｐ型有機半導体材料、ｎ型の有機半導体材料のどちらとして用いてもよいが、ｐ型として用いることがより好ましい。有機半導体中のキャリアの流れやすさはキャリア移動度μで表される。キャリア移動度μは高い方がよく、５×１０-3ｃｍ2／Ｖｓ以上であることが好ましく、１×１０-2ｃｍ2／Ｖｓ以上であることがより好ましく、５×１０-2ｃｍ2／Ｖｓ以上であることが特に好ましく、１×１０-1ｃｍ2／Ｖｓ以上であることがより特に好ましく、５×１０-1ｃｍ2／Ｖｓ以上であることがさらにより特に好ましく、１ｃｍ2／Ｖｓ以上であることがよりさらにより特に好ましい。キャリア移動度μは電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）素子を作製したときの特性や飛行時間計測（ＴＯＦ）法により求めることができる。
【００７６】
［非発光性有機半導体デバイス用有機半導体薄膜］
（材料）
本発明は、上記一般式（１）で表される化合物、すなわち本発明の化合物を含有する非発光性有機半導体デバイス用有機半導体薄膜にも関する。
本発明の非発光性有機半導体デバイス用有機半導体薄膜は、前記一般式（１）で表される化合物、すなわち本発明の化合物を含有し、ポリマーバインダーを含有しない態様も好ましい。
また、本発明の非発光性有機半導体デバイス用有機半導体薄膜は、前記一般式（１）で表される化合物、すなわち本発明の化合物とポリマーバインダーを含有してもよい。
【００７７】
前記ポリマーバインダーとしては、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリシロキサン、ポリスルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、セルロース、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの絶縁性ポリマー、およびこれらの共重合体、ポリビニルカルバゾール、ポリシランなどの光伝導性ポリマー、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラフェニレンビニレンなどの導電性ポリマー、半導体ポリマーを挙げることができる。
前記ポリマーバインダーは、単独で使用してもよく、あるいは複数併用してもよい。
また、有機半導体材料と前記ポリマーバインダーとは均一に混合していてもよく、一部または全部が相分離していてもよいが、電荷移動度の観点では、膜中で膜厚方向に有機半導体とバインダーが相分離した構造が、バインダーが有機半導体の電荷移動を妨げず最も好ましい。
薄膜の機械的強度を考慮するとガラス転移温度の高いポリマーバインダーが好ましく、電荷移動度を考慮すると極性基を含まない構造のポリマーバインダーや光伝導性ポリマー、導電性ポリマーが好ましい。
ポリマーバインダーの使用量は、特に制限はないが、本発明の非発光性有機半導体デバイス用有機半導体薄膜中、好ましくは０〜９５質量％の範囲内で用いられ、より好ましくは１０〜９０質量％の範囲内で用いられ、さらに好ましくは２０〜８０質量％の範囲内で用いられ、特に好ましくは３０〜７０質量％の範囲内で用いられる。
【００７８】
さらに、本発明では、化合物が上述した構造をとることにより、膜質の良い有機薄膜を得ることができる。具体的には、本発明で得られる化合物は、結晶性が良いため、十分な膜厚を得ることができ、得られた本発明の非発光性有機半導体デバイス用有機半導体薄膜は良質なものとなる。
【００７９】
（成膜方法）
本発明の化合物を基板上に成膜する方法はいかなる方法でもよい。
成膜の際、基板を加熱または冷却してもよく、基板の温度を変化させることで膜質や膜中での分子のパッキングを制御することが可能である。基板の温度としては特に制限はないが、０℃から２００℃の間であることが好ましく、１５℃〜１００℃の間であることがより好ましく、２０℃〜９５℃の間であることが特に好ましい。
本発明の化合物を基板上に成膜するとき、真空プロセスあるいは溶液プロセスにより成膜することが可能であり、いずれも好ましい。
【００８０】
真空プロセスによる成膜の具体的な例としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ）法などの物理気相成長法あるいはプラズマ重合などの化学気相蒸着（ＣＶＤ）法が挙げられ、真空蒸着法を用いることが特に好ましい。
【００８１】
溶液プロセスによる成膜とは、ここでは有機化合物を溶解させることができる溶媒中に溶解させ、その溶液を用いて成膜する方法をさす。具体的には、キャスト法、ディップコート法、ダイコーター法、ロールコーター法、バーコーター法、スピンコート法などの塗布法、インクジェット法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソグラフィー印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクト印刷法などの各種印刷法、Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ（ＬＢ）法などの通常の方法を用いることができ、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、グラビア印刷法、フレキソグラフィー印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクト印刷法を用いることが特に好ましい。
本発明の非発光性有機半導体デバイス用有機半導体薄膜は、溶液塗布法により作製されたことが好ましい。また、本発明の非発光性有機半導体デバイス用有機半導体薄膜がポリマーバインダーを含有する場合、層を形成する材料とポリマーバインダーとを適当な溶媒に溶解させ、または分散させて塗布液とし、各種の塗布法により形成されることが好ましい。
以下、溶液プロセスによる成膜に用いることができる、本発明の非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液について説明する。
【００８２】
［非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液］
本発明は、前記一般式（１）で表される化合物、すなわち本発明の化合物を含有する非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液にも関する。
溶液プロセスを用いて基板上に成膜する場合、層を形成する材料を適当な有機溶媒（例えば、ヘキサン、オクタン、デカン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、デカリン、１−メチルナフタレンなどの炭化水素系溶媒、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、テトラクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロトルエンなどのハロゲン化炭化水素系溶媒、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミルなどのエステル系溶媒、例えば、メタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールなどのアルコール系溶媒、例えば、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソールなどのエーテル系溶媒、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、１−メチル−２−ピロリドン、１−メチル−２−イミダゾリジノン等のアミド・イミド系溶媒、ジメチルスルフォキサイドなどのスルホキシド系溶媒、アセトニトリルなどのニトリル系溶媒）および／または水に溶解、または分散させて塗布液とし、各種の塗布法により薄膜を形成することができる。溶媒は単独で用いてもよく、複数組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、炭化水素系溶媒、ハロゲン化炭化水素系溶媒またはエーテル系溶媒が好ましく、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、ジクロロベンゼンまたはアニソールがより好ましく、トルエン、キシレン、テトラリン、アニソールが特に好ましい。その塗布液中の一般式（１）で表される化合物の濃度は、好ましくは、０．１〜８０質量％、より好ましくは０．１〜１０質量％とすることにより、任意の厚さの膜を形成できる。
【００８３】
溶液プロセスで成膜するためには、上記で挙げた溶媒などに材料が溶解することが必要であるが、単に溶解するだけでは不十分である。通常、真空プロセスで成膜する材料でも、溶媒にある程度溶解させることができる。しかし、溶液プロセスでは、材料を溶媒に溶解させて塗布した後で、溶媒が蒸発して薄膜が形成する過程があり、溶液プロセス成膜に適さない材料は結晶性が高いものが多いため、この過程で不適切に結晶化（凝集）してしまい良好な薄膜を形成させることが困難である。一般式（１）で表される化合物は、このような結晶化（凝集）が起こりにくい点でも優れている。
【００８４】
本発明の非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液は、前記一般式（１）で表される化合物、すなわち本発明の化合物を含み、ポリマーバインダーを含有しない態様も好ましい。
また、本発明の非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液は、前記一般式（１）で表される化合物、すなわち本発明の化合物とポリマーバインダーを含有してもよい。この場合、層を形成する材料とポリマーバインダーとを前述の適当な溶媒に溶解させ、または分散させて塗布液とし、各種の塗布法により薄膜を形成することができる。ポリマーバインダーとしては、上述したものから選択することができる。
【実施例】
【００８５】
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
【００８６】
［実施例１］
＜合成例１＞  化合物３の合成
以下のスキームに示した具体的合成手順にしたがって、一般式（１）で表される化合物である、化合物３を合成した。
【００８７】
【化３１】
2014170928.tif 000032
【００８８】
（化合物３ａの合成）
６−ブロモベンゾ[ｂ]チオフェン（ＡＬＤＲＩＣＨ社製）（３ｇ）、１−オクチン（３．１ｇ）、ＰｄＣｌ2（ＰＰｈ３）2（１ｇ）、ヨウ化銅（Ｉ）（０．５３ｇ）のピペリジン溶液（６０ｍｌ）を、窒素雰囲気下、５５℃で４時間攪拌した。反応液を酢酸エチル／水＝１／１に注加し、セライト濾過した。得られた濾液の水層を１Ｎ塩酸水で酸性にし、分液操作をおこなった。有機層を食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧にて濃縮した。濃縮残さをシリカゲルカラムクロマト精製することにより、化合物３ａ（３．２ｇ）を得た。
【００８９】
（化合物３ｂの合成）
オートクレーブに、化合物物３ａ（３．０ｇ）、１０質量％Ｐｄ／Ｃ（２．６ｇ）、イソプロピルアルコール（３５ｍｌ）を入れ、水素５気圧下、５０℃で３時間攪拌した。反応液をセライト濾過し、得られた濾液を減圧にて濃縮した。濃縮残さをシリカゲルカラムクロマト精製することにより、化合物３ｂ（２．８ｇ）を得た。
【００９０】
（化合物３ｃの合成）
化合物３ｂ（２．０ｇ）のＴＨＦ溶液（１００ｍｌ）に、−７８℃で１．６規定ｎ−ＢｕＬｉ／ｎ−ヘキサン溶液（６．１ｍｌ）を滴下した。１時間攪拌後、トリメトキシボラン（１．７ｇ）を滴下し、室温にて１時間攪拌した。反応液を酢酸エチル／１Ｎ塩酸水＝１／１に注加し、有機層を食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧にて濃縮した。濃縮残さをシリカゲルカラムクロマト精製することにより、化合物３ｃ（１．７ｇ）を得た。
【００９１】
（化合物３ｄの合成）
化合物３ｃ（１ｇ）、２−ブロモニトロベンゼン（０．６ｇ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル（ＳＰｈｏｓ）（０．１５ｇ）、炭酸ナトリウム（０．９５ｇ）に１，２−ジメトキシエタン（１２ｍｌ）および水（３ｍｌ）を加え、そこに酢酸パラジウム（２０ｍｇ）を添加した後、窒素雰囲気下、加熱還流しながら２時間撹拌した。反応液をセライト濾過し、水を加えた後、分液操作をおこなった。有機層を食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧にて濃縮した。濃縮残さをシリカゲルカラムクロマト精製することにより、化合物３ｄ（０．８６ｇ）を得た。
【００９２】
（化合物３の合成）
化合物３ｄ（０．８ｇ）、トリフェニルホスフィン（６．１ｇ）を、窒素雰囲気下、１８０℃で４時間撹拌した。反応混合物をシリカゲルカラムクロマト精製することにより、化合物３（０．５４ｇ）を得た。なお、得られた化合物の同定は元素分析、ＮＭＲ及びＭＡＳＳスペクトルにより行った。化合物３の構造を1Ｈ−ＮＭＲにより同定した結果を以下に示す。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ6）：１２．０５（１Ｈ），  ８．００（１Ｈ），  ７．８１（１Ｈ），  ７．７６（１Ｈ），  ７．５６（１Ｈ），  ７．３３（１Ｈ），  ７．２７（１Ｈ），  ７．１５（１Ｈ），  ２．７４（２Ｈ），  １．６６（２Ｈ），  １．３１−１．２４（１０Ｈ），  ０．８６（３Ｈ）
【００９３】
他の一般式（１）で表される化合物も、化合物３と同様にして合成した。
化合物１の構造を1Ｈ−ＮＭＲにより同定した結果を以下に示す。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ6）：１２．０４（１Ｈ），  ８．０１（１Ｈ），  ７．８０（１Ｈ），  ７．７６（１Ｈ），  ７．５５（１Ｈ），  ７．３５（１Ｈ），  ７．３０（１Ｈ），  ７．１５（１Ｈ），  ２．７１（２Ｈ），  １．６５（２Ｈ），  １．３１−１．２３（４Ｈ），  ０．８５（３Ｈ）
化合物９の構造を1Ｈ−ＮＭＲにより同定した結果を以下に示す。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）：１１．８６（１Ｈ），  ７．９１（１Ｈ），  ７．８０（１Ｈ），  ７．６１（１Ｈ），  ７．３３（１Ｈ），  ７．３０（１Ｈ），  ６．９７（１Ｈ），  ２．７１（４Ｈ），  １．６４（４Ｈ），  １．３１−１．２４（２０Ｈ），  ０．８５（６Ｈ）
化合物８１の構造を1Ｈ−ＮＭＲにより同定した結果を以下に示す。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ6）：１２．０４（１Ｈ），  ８．００（１Ｈ），  ７．８２（１Ｈ），  ７．７４（１Ｈ），  ７．５７（１Ｈ），  ７．３３（１Ｈ），  ７．２７（１Ｈ），  ７．１３（１Ｈ），  ２．７２（２Ｈ），  １．６６（２Ｈ），  １．３５−１．２０（１６Ｈ），  ０．８６（３Ｈ）
【００９４】
比較素子の半導体活性層（有機半導体層）に用いた比較化合物１〜９を、各公報に記載の方法にしたがって合成した。比較化合物１〜９の構造を以下に示す。
【化３２】
2014170928.tif 000033
【００９５】
＜素子作製・評価＞
素子作製に用いた材料は全て昇華精製を行い、高速液体クロマトグラフィー（東ソーＴＳＫｇｅｌ  ＯＤＳ−１００Ｚ）により純度（２５４ｎｍの吸収強度面積比）が９９．５％以上であることを確認した。
【００９６】
［実施例２］
＜化合物単独で半導体活性層（有機半導体層）を形成＞
本発明の化合物または比較化合物（各１ｍｇ）とトルエン（１ｍＬ）を混合し、１００℃に加熱したものを、非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液とした。この塗布溶液を窒素雰囲気下、９０℃に加熱したＦＥＴ特性測定用基板上にキャストすることで、非発光性有機半導体デバイス用有機半導体薄膜を形成し、ＦＥＴ特性測定用の実施例１の有機薄膜トランジスタ素子を得た。ＦＥＴ特性測定用基板としては、ソースおよびドレイン電極としてくし型に配置されたクロム／金（ゲート幅Ｗ＝１００ｍｍ、ゲート長Ｌ＝１００μｍ）、絶縁膜としてＳｉＯ2（膜厚２００ｎｍ）を備えたボトムゲート・ボトムコンタクト構造のシリコン基板（図２に構造の概略図を示した）を用いた。
実施例２の有機薄膜トランジスタ素子のＦＥＴ特性は、セミオートプローバー（ベクターセミコン製、ＡＸ−２０００）を接続した半導体パラメーターアナライザー（Ａｇｉｌｅｎｔ製、４１５６Ｃ）を用いて常圧・窒素雰囲気下で、キャリア移動度、繰り返し駆動後の閾値電圧変化の観点で評価した。
得られた結果を下記表１に示す。
【００９７】
（ａ）キャリア移動度
各有機薄膜トランジスタ素子（ＦＥＴ素子）のソース電極−ドレイン電極間に−８０Ｖの電圧を印加し、ゲート電圧を２０Ｖ〜−１００Ｖの範囲で変化させ、ドレイン電流Ｉdを表わす式Ｉd＝（ｗ／２Ｌ）μＣi（Ｖg−Ｖth）2（式中、Ｌはゲート長、Ｗはゲート幅、Ｃiは絶縁層の単位面積当たりの容量、Ｖgはゲート電圧、Ｖthは閾値電圧）を用いてキャリア移動度μを算出した。なお、キャリア移動度が１×１０-5ｃｍ2／Ｖｓを下回るものに関しては特性が低過ぎるため、後の（ｂ）繰り返し駆動後の閾値電圧変化の評価は行っていない。
【００９８】
（ｂ）繰り返し駆動後の閾値電圧変化
各有機薄膜トランジスタ素子（ＦＥＴ素子）のソース電極−ドレイン電極間に−８０Ｖの電圧を印加し、ゲート電圧を＋２０Ｖ〜−１００Ｖの範囲で１００回繰り返して（ａ）と同様の測定を行い、繰り返し駆動前の閾値電圧Ｖ前と繰り返し駆動後の閾値電圧Ｖ後の差（｜Ｖ後−Ｖ前｜）を以下の３段階で評価した。この値は小さいほど素子の繰り返し駆動安定性が高く、好ましい。実用上、繰り返し駆動後の閾値電圧変化はＡ評価であることが好ましい。
Ａ：｜Ｖ後−Ｖ前｜≦５Ｖ
Ｂ：５Ｖ＜｜Ｖ後−Ｖ前｜≦１０Ｖ
Ｃ：｜Ｖ後−Ｖ前｜＞１０Ｖ
【００９９】
（ｃ）置換基Ｚの分子長
置換基Ｚの分子長とは、ベンゾチエノインドール構造またはべンゾフラノインドール構造のＮ−Ｚ結合におけるＮ原子から置換基Ｚの末端までの長さのことを指す。構造最適化計算は、密度汎関数法（Ｇａｕｓｓｉａｎ０３（米ガウシアン社）／基底関数：６−３１Ｇ＊、交換相関汎関数：Ｂ３ＬＹＰ/ＬＡＮＬ２ＤＺ）を用いて行った。
【０１００】
（ｄ）結晶構造
各素子作製に用いた有機半導体化合物を別途良溶媒・貧溶媒法により単結晶成長させ、Ｂｒｕｋｅｒ社製ＡＰＥＸ２を用いたＸ線結晶構造回折によりヘリングボーン構造の有無を調べた。「Ａ」はヘリングボーン構造を、「Ｂ」はその他の構造を示す。
【０１０１】
【表１】
2014170928.tif 000034
【０１０２】
上記表１より、本発明の化合物はヘリングボーン構造をとり、これらを用いた有機薄膜トランジスタ素子は、キャリア移動度が高く、繰り返し駆動後の閾値電圧変化が小さいことがわかった。そのため、本発明の化合物は非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料として好ましく用いられることがわかった。
一方、比較化合物１〜９はヘリングボーン構造をとらず、これらを用いた有機薄膜トランジスタ素子は、キャリア移動度が低く、かつ繰り返し駆動後の閾値電圧変化が大きいものであった。
【０１０３】
［実施例３］
＜化合物をバインダーとともに用いて半導体活性層（有機半導体層）を形成＞
本発明の化合物または比較化合物（各１ｍｇ）、ＰαＭＳ（ポリ（α−メチルスチレン、Ｍｗ＝３００,０００）、Ａｌｄｒｉｃｈ製）１ｍｇ、トルエン（１ｍＬ）を混合し、１００℃に加熱したものを塗布溶液として用いる以外は実施例２と同様にしてＦＥＴ特性測定用の有機薄膜トランジスタ素子を作製し、実施例２と同様の評価を行った。
得られた結果を下記表２に示す。
【０１０４】
【表２】
2014170928.tif 000035
【０１０５】
上記表２より、本発明の化合物をバインダーとともに用いて半導体活性層を形成した有機薄膜トランジスタ素子は、キャリア移動度が高く、繰り返し駆動後の閾値電圧変化が小さいことがわかった。そのため、本発明の化合物は非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料として好ましく用いられることがわかった。
一方、比較化合物１〜９をバインダーとともに用いて半導体活性層を形成した有機薄膜トランジスタ素子は、キャリア移動度が低いものであった。また、比較化合物８および９をバインダーとともに用いて半導体活性層を形成した有機薄膜トランジスタ素子は繰り返し駆動後の閾値電圧変化も大きいものであった。
【０１０６】
さらに、実施例３で得られた各有機薄膜トランジスタ素子について、光学顕微鏡観察を行ったところ、バインダーとしてＰαＭＳを用いた薄膜はいずれも膜の平滑性・均一性が非常に高いことが分かった。
【０１０７】
以上より、比較素子ではバインダーと比較化合物の複合系で半導体活性層を形成した場合にキャリア移動度が非常に低くなるのに対し、本発明の有機薄膜トランジスタ素子では本発明の化合物をバインダーとともに用いて半導体活性層を形成した場合も良好なキャリア移動度を示し、繰り返し駆動後の閾値電圧変化が小さく、膜の平滑性・均一性が非常に高い素子を得ることができることが分かった。
【０１０８】
［実施例４］
＜半導体活性層（有機半導体層）形成＞
ゲート絶縁膜としてＳｉＯ2（膜厚３７０ｎｍ）を備えたシリコンウエハーを用い、オクチルトリクロロシランで表面処理をおこなった。
本発明の化合物または比較化合物（各１ｍｇ）とトルエン（１ｍＬ）を混合し、１００℃に加熱したものを、非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液とした。この塗布溶液を窒素雰囲気下、９０℃に加熱したオクチルシラン表面処理シリコンウエハー上にキャストすることで、非発光性有機半導体デバイス用有機半導体薄膜を形成した。
更にこの薄膜表面にマスクを用いて金を蒸着することで、ソースおよびドレイン電極を作製し、ゲート幅Ｗ＝５ｍｍ、ゲート長Ｌ＝８０μｍのボトムゲート・トップコンタクト構造の有機薄膜トランジスタ素子を得た（図１に構造の概略図を示した）。
実施例４の有機薄膜トランジスタ素子のＦＥＴ特性は、セミオートプローバー（ベクターセミコン製、ＡＸ−２０００）を接続した半導体パラメーターアナライザー（Ａｇｉｌｅｎｔ製、４１５６Ｃ）を用いて常圧・窒素雰囲気下で、キャリア移動度、繰り返し駆動後の閾値電圧変化の観点で評価した。
得られた結果を下記表３に示す。
【０１０９】
【表３】
2014170928.tif 000036
【０１１０】
上記表３より、本発明の化合物を用いた有機薄膜トランジスタ素子は、キャリア移動度が高く、繰り返し駆動後の閾値電圧変化が小さいことがわかった。そのため、本発明の化合物は非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料として好ましく用いられることがわかった。
一方、比較化合物１、４〜７を用いた有機薄膜トランジスタ素子は、キャリア移動度が低いものであった。比較化合物２〜６、８、９を用いた有機薄膜トランジスタ素子は、繰り返し駆動後の閾値電圧変化が大きいものであった。
一般的に、トップコンタクト素子（実施例４）は電極とのコンタクトがトップコンタクト素子の方が良い為、ボトムコンタクト素子（実施例２や３）と比較して、１桁近く移動度が高くなる傾向にある。比較素子２０および２１の移動度は比較的高いが、これはトップコンタクト素子の結果であり、同じトップコンタクト素子構成で評価した本発明の化合物とは１桁近い差があることがわかった。
【符号の説明】
【０１１１】
１１  基板
１２  電極
１３  絶縁体層
１４  半導体活性層（有機物層、有機半導体層）
１５ａ、１５ｂ  電極
３１  基板
３２  電極
３３  絶縁体層
３４ａ、３４ｂ  電極
３５  半導体活性層（有機物層、有機半導体層）
【図１】
2014170928.tif 000052
【図２】
2014170928.tif 000053