(57)【要約】【課題】  成膜時の環境下での安定性に優れると共に、塗布等により容易に成膜できる液晶性有機半導体材料、そうした有機半導体材料からなる有機半導体層を有する有機半導体構造物及び有機半導体装置を提供する。【解決手段】  チオフェンが３〜６個直鎖状に繋がるチオフェン骨格を有し、そのチオフェン骨格の両側にＣ１〜Ｃ２０の同一のアルキル基を有する有機半導体材料であって、前記のアセチレン骨格を、チオフェン骨格とアルキル基との間に又はチオフェン骨格内に対称的に導入する。具体的には、化学式１又は化学式２で表される有機半導体材料を用いる。【化１】2006339475.tif 000022【化２】2006339475.tif 000023
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チオフェンが３〜６個直鎖状に繋がるチオフェン骨格を有し、当該チオフェン骨格の両側に炭素数１〜２０の同一のアルキル基を有する有機半導体材料であって、前記アセチレン骨格が、前記チオフェン骨格と前記アルキル基との間に又は前記チオフェン骨格内に対称的に導入されていることを特徴とする有機半導体材料。
【請求項２】
下記化学式１で表され、式中、Ｒ１及びＲ２は炭素数１〜２０の同一のアルキル基であり、ｎ１は３〜６であることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体材料。
【化１】
2006339475.tif 000020
【請求項３】
下記化学式２で表され、式中、Ｒ３及びＲ４は炭素数１〜２０の同一のアルキル基であり、ｎ２は１〜４であることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体材料。
【化２】
2006339475.tif 000021
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の有機半導体材料からなる有機半導体層を有する有機半導体構造物であって、前記有機半導体層は、少なくとも常温領域でスメクチック液晶相又は結晶相を有することを特徴とする有機半導体構造物。
【請求項５】
少なくとも基板、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ドレイン電極、及びソース電極を有する有機半導体装置であって、前記有機半導体層が、請求項１〜３のいずれかに記載の有機半導体材料で形成されていることを特徴とする有機半導体装置。
【請求項６】
請求項４に記載の有機半導体構造物の、有機トランジスタ、有機ＥＬ素子、有機電子デバイス又は有機太陽電池としての使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜時の環境下での安定性に優れると共に、塗布等により容易に成膜できる液晶性有機半導体材料、有機半導体構造物及び有機半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機半導体材料を用いた有機半導体構造物についての研究が注目され、各種のデバイスへの応用が期待されている。そうした応用として、大面積のフレキシブルディスプレイ装置等に利用可能な薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴともいう。）、発光素子、太陽電池等が研究対象となっている。
【０００３】
有機半導体構造物が実用レベルで利用されるためには、有機半導体材料からなる有機半導体層が広い使用温度範囲において安定した電荷移動度を示すことが必要であると共に、広い面積で均一な薄膜を容易に作製できることが必要である。特に、従来のような蒸着等による成膜ではなく、塗布形成による成膜が可能であると共に成膜時の環境化での特性安定性に優れ、且つ、常温を含む広い使用温度範囲（−４０〜＋９０℃程度）で安定した高い電荷移動度を示すことが望ましい。
【０００４】
なお、本発明に関連する先行技術文献としては、例えば非特許文献１には、下記化学式３で表される非線形光学材料としてのオリゴチオフェン化合物が記載されている。また、非特許文献２には、下記化学式４で表される非液晶性のオリゴチオフェン化合物が記載されている。また、非特許文献４には、下記化学式５で表される金属錯体前駆体として合成されたオリゴチオフェン化合物（液晶性の有無は不明）が記載されている。
【０００５】
【化３】
2006339475.tif 000002
【０００６】
【化４】
2006339475.tif 000003
【０００７】
【化５】
2006339475.tif 000004
【非特許文献１】H.Zhang, T.Ikeda, et al., Adv.Mater., vol.12, No.18, p.1336-1339(2000).
【非特許文献２】M.Melucci, G.Barbarella, et al., J.Org.Chem., vo.69, p.4821-4828(2004).
【非特許文献３】T.S.Jung, J.H.Kim, et al., J.Organometal.Chem., vol.599, No.2, p.232-237(2000).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
大面積のフレキシブルディスプレイ装置等に利用可能な有機ＴＦＴを実用レベルで形成できる有機半導体材料としては、溶媒溶解性を有して容易に塗布液にすることができること、成膜時の環境下で特性が安定していること、常温を含む広い使用温度範囲で安定した電荷移動度を示す膜を形成できることが望ましく、そうした有機半導体材料の開発が期待されている。
【０００９】
本発明は、上記要請に応えるべくなされたものであって、その目的は、成膜時の環境下での安定性に優れると共に、塗布等により容易に成膜できる液晶性有機半導体材料を提供することにある。また、本発明の他の目的は、そうした有機半導体材料からなる有機半導体層を有する有機半導体構造物及び有機半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明の有機半導体材料は、チオフェンが３〜６個直鎖状に繋がるチオフェン骨格を有し、当該チオフェン骨格の両側に炭素数１〜２０の同一のアルキル基を有する有機半導体材料であって、前記アセチレン骨格が、前記チオフェン骨格と前記アルキル基との間に又は前記チオフェン骨格内に対称的に導入されていることを特徴とする。
【００１１】
(i)この発明によれば、直鎖状のチオフェン骨格の両側に炭素数１〜２０の同一のアルキル基を有するので、液晶性と溶媒溶解性を有している。この有機半導体材料を溶媒に溶かして塗布液を調製すれば、大面積のフレキシブルディスプレイ装置等に利用可能な有機半導体層を容易に形成することができる。(ii)また、弱電子吸引性のアセチレン骨格（オリゴチオフェン骨格に導入されたアセチレン骨格は弱電子吸引基として振舞う）が電子供与性のチオフェン骨格とアルキル基との間に又は電子供与性のチオフェン骨格内に対称的に導入されているので、本発明の有機半導体材料は、π電子が非局在化され、ＨＯＭＯ（最高被占有分子軌道；Highest Occupied Molecular Orbital)の上昇を抑え、ＬＵＭＯ（最低未占有分子軌道；Lowest Unoccupied Molecular Orbital）を減少させることができる。その結果、本発明の有機半導体材料の狭バンドギャップ化に有利であると共に、イオン化ポテンシャルの上昇を抑制することができる。特にイオン化ポテンシャル上昇の抑制は、成膜時の環境下での酸化を抑制できるので、この有機半導体材料で有機半導体層を形成すれば、酸化等が抑制された安定した有機半導体層を形成できる。(iii)また、アセチレン骨格を有するので、本発明の液晶性有機半導体材料の相転移温度が低下し、塗布による有機半導体層の成膜がより容易になる。
【００１２】
上記本発明の有機半導体材料は、下記化学式１で表され、式中、Ｒ１及びＲ２は炭素数１〜２０の同一のアルキル基であり、ｎ１は３〜６であることを特徴とする。
【００１３】
【化６】
2006339475.tif 000005
【００１４】
上記本発明の有機半導体材料は、下記化学式２で表され、式中、Ｒ３及びＲ４は炭素数１〜２０の同一のアルキル基であり、ｎ２は１〜４であることを特徴とする。
【００１５】
【化７】
2006339475.tif 000006
【００１６】
上記課題を解決するための本発明の有機半導体構造物は、上記本発明の有機半導体材料からなる有機半導体層を有する有機半導体構造物であって、前記有機半導体層は、少なくとも常温領域でスメクチック液晶相又は結晶相を有することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、上記本発明の有機半導体材料は溶媒溶解性に優れた液晶性材料であるので、その有機半導体材料を有する塗布液で有機半導体層を成膜すれば、大面積のフレキシブルディスプレイ装置等に利用可能な有機半導体構造物を容易に形成することができる。また、上記本発明の有機半導体材料からなる有機半導体層は、少なくとも常温領域でスメクチック液晶相又は結晶相を有するので、例えば有機半導体材料を有する塗布液を加温して等方相又は液晶相とした後に塗布し、その後、常温まで冷やすことにより、チオフェン骨格部分とアルキル鎖部分がそれぞれ並ぶように整列したスメクチック液晶相又は結晶相となり、少なくとも常温領域で安定した電荷移動特性を実現できる。
【００１８】
上記課題を解決するための本発明の有機半導体装置は、少なくとも基板、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ドレイン電極、及びソース電極を有する有機半導体装置であって、前記有機半導体層が、上記本発明の有機半導体材料で形成されていることを特徴とする。この発明によれば、成膜時の環境下での安定性に優れると共に塗布等により容易に成膜できる液晶性有機半導体材料で有機半導体層を形成するので、大面積のフレキシブルディスプレイ装置等に利用可能な有機半導体装置を容易に形成することができる。
【００１９】
また、本発明は、上述した本発明の有機半導体構造物を、有機トランジスタ、有機ＥＬ素子、有機電子デバイス又は有機太陽電池として使用する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の有機半導体材料によれば、液晶性と溶媒溶解性を有しているので、この有機半導体材料を溶媒に溶かして塗布液を調製すれば、大面積のフレキシブルディスプレイ装置等に利用可能な有機半導体層を容易に形成することができる。また、π電子が非局在化され、ＨＯＭＯの上昇を抑え、ＬＵＭＯを減少させることができるので、狭バンドギャップ化に有利であると共に、イオン化ポテンシャルの上昇を抑制することができる。特に酸化等が抑制された安定した有機半導体層を形成できる。また、アセチレン骨格を有するので、液晶性有機半導体材料の相転移温度が低下し、塗布による有機半導体層の成膜がより容易になる。
【００２１】
本発明の有機半導体構造物によれば、大面積のフレキシブルディスプレイ装置等に利用可能な有機半導体構造物を容易に形成することができる。また、有機半導体材料を有する塗布液を加温して等方相又は液晶相とした後に塗布し、その後、常温まで冷やすことにより、チオフェン骨格部分とアルキル鎖部分がそれぞれ並ぶように整列したスメクチック液晶相又は結晶相となり、安定した電荷移動特性を実現できる。
【００２２】
また、本発明の有機半導体装置は、大面積のフレキシブルディスプレイ装置等に利用可能な薄膜トランジスタ、発光素子、太陽電池等に使用可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の有機半導体材料、有機半導体構造物及び有機半導体装置について説明する。
【００２４】
（有機半導体材料）
本発明の有機半導体材料は、チオフェンが３〜６個直鎖状に繋がるチオフェン骨格を有し、そのチオフェン骨格の両側に炭素数（以下、Ｃと表す。）Ｃ１〜Ｃ２０の同一のアルキル基を有する有機半導体材料であって、前記のアセチレン骨格が、前記チオフェン骨格と前記アルキル基との間にそれぞれ導入されていること（これを、「骨格末端導入型」ということがある。）、又は前記チオフェン骨格内に対称的に導入されていること（これを、「骨格内部導入型」ということがある。）、に特徴がある。なお、本願では、本発明の有機半導体材料を「オリゴチオフェン化合物」ということがある。
【００２５】
骨格末端導入型の有機半導体材料は、チオフェンが３〜６個直鎖状に繋がるチオフェン骨格の両端にＣ１〜Ｃ２０の同一のアルキル基を有したアセチレン骨格が結合したオリゴチオフェン化合物であり、言い換えれば、上記のように、アセチレン骨格がチオフェン骨格とアルキル基との間にそれぞれ導入されているオリゴチオフェン化合物である。具体的には、上記化学式１で表される。式中、Ｒ１及びＲ２はＣ１〜Ｃ２０の同一のアルキル基であり、直鎖であっても分岐鎖を有するものであってもよいが、直鎖のアルキル基が好ましい。また、ｎ１は３〜６である。
【００２６】
また、骨格内部導入型の有機半導体材料は、チオフェンが３〜６個直鎖状に繋がるチオフェン骨格の両側にＣ１〜Ｃ２０の同一のアルキル基を有し、チオフェン骨格の内部にはアセチレン骨格が対称的に導入されているオリゴチオフェン化合物である。具体的には、上記化学式２で表される。式中、Ｒ３及びＲ４はＣ１〜Ｃ２０の同一のアルキル基であり、直鎖であっても分岐鎖を有するものであってもよいが、直鎖のアルキル基が好ましい。また、ｎ２は１〜４である。
【００２７】
上記化学式１及び化学式２で表される有機半導体材料は、その製法上、アルキル基は左右対称となるので、チオフェン骨格の両端には同一のアルキル基がそれぞれ存在する。なお、好ましいアルキル基の炭素数は、液晶性と溶媒溶解性の観点から、Ｃ１〜Ｃ１６の範囲である。
【００２８】
本発明の有機半導体材料は、上記化学式１、２からわかるように、直鎖状のチオフェン骨格の両側にＣ１〜Ｃ２０の同一のアルキル基を有するので、液晶性を示すと共に溶媒溶解性を示す。こうした有機半導体材料を、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、モノクロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン等の溶媒に溶かして塗布液を調製した後、各種の膜が必要に応じて成膜されてなるプラスチック基板やガラス基板等の所定の基材上に塗布すれば、大面積のフレキシブルディスプレイ装置等に利用可能な有機半導体層を容易に形成することができる。特に本発明の有機半導体材料を加温して等方相状態又は液晶相状態とし、その状態で塗布した後に冷却すれば、本発明に係るオリゴチオフェン化合物（有機半導体材料）は直鎖状のチオフェン骨格部分とアルキル鎖部分がそれぞれ並ぶように整列するので、例えばチオフェン骨格部分でのホッピング伝導等により、安定した電荷移動特性を実現できる。
【００２９】
また、本発明の有機半導体材料は、上記化学式１、２からわかるように、弱電子吸引性のアセチレン骨格（オリゴチオフェン骨格に導入されたアセチレン骨格は弱電子吸引基として振舞う）が、電子供与性のチオフェン骨格とアルキル基との間に又は電子供与性のチオフェン骨格内に対称的に導入されているので、π電子がオリゴチオフェン化合物内で非局在化され、オリゴチオフェン化合物のＨＯＭＯの上昇を抑え、ＬＵＭＯを減少させることができる。したがって、オリゴチオフェン化合物へのアセチレン骨格の導入は、オリゴチオフェン化合物の狭バンドギャップ化に有利であると共に、イオン化ポテンシャルの上昇を抑制することができる。特にイオン化ポテンシャル上昇の抑制は、有機半導体層の成膜時の環境下（例えば大気雰囲気下）での酸化を抑制できるので、この有機半導体材料で有機半導体層を形成すれば、酸化等が抑制された安定した有機半導体層を形成できる。
【００３０】
本発明の有機半導体材料であるオリゴチオフェン化合物のＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの値は、ＤＦＴ計算（B3LYP/6-31G(d)method)により求められる。例えば、本発明の有機半導体材料ではない5,5’’-dimethyl-2,2’:5’,2’’-terthiopheneは、ＨＯＭＯ＝−４．９７ｅＶ、ＬＵＭＯ＝−１．５３ｅＶであるが、(a)化合物２で表され、Ｒ３とＲ４がメチル基でｎ２が１のオリゴチオフェン化合物である2,5-bis(5-methyl-2-thienylethynyl)-thiophene(1T-yne-T-yne-T1)は、ＨＯＭＯ＝−５．００ｅＶ、ＬＵＭＯ＝−１．９２ｅＶであり、(b)化合物１で表され、Ｒ１とＲ２がメチル基でｎ１が３のオリゴチオフェン化合物である5,5’’-bis(methyl-2-yne)-2,2’:5’,2’’-terthiophene(1-yne-TTP-yne-1)は、ＨＯＭＯ＝−４．９６ｅＶ、ＬＵＭＯ＝−１．９２ｅＶである。このように、本発明の有機半導体材料であるオリゴチオフェン化合物のＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの値は、弱電子吸引性のアセチレン骨格がチオフェン骨格とアルキル基との間に導入された場合であっても、チオフェン骨格内に対称的に導入された場合であっても、その導入位置にはあまり影響されない。
【００３１】
また、本発明の有機半導体材料は、チオフェン骨格の両側又はチオフェン骨格内にアセチレン骨格が左右対称的に含まれているので、アセチレン骨格を含まない化合物やアセチレン骨格が１つしか含まない化合物に比べて、液晶性有機半導体材料の相転移温度が低下する。その結果、有機半導体材料を加温して等方相状態又は液晶相状態にできる温度を低くすることができるので、その後の塗布及び冷却による有機半導体層の成膜をより容易に行うことができる。
【００３２】
（有機半導体構造物）
本発明の有機半導体構造物は、上記の有機半導体材料からなる有機半導体層を有するものであり、その有機半導体層は、少なくとも常温領域でスメクチック液晶相又は結晶相を有している。なお、本発明において、常温領域とは、有機ＴＦＴ等の半導体素子の使用温度範囲として一般的な、−４０℃〜９０℃の範囲を言うものとする。
【００３３】
ＤＳＣ（示差走査型熱量計：Differential Scanning Calorimeter、NETZSCH社製DSC204 u-Sensor）測定によれば、例えば、下記化学式６で表されるオリゴチオフェン化合物  5,5’’-bis(decyl-2-yne)-2,2’:5’,2’’-terthiophene(8-yne-TTP-yne-8ともいう。）の相転移温度は結晶相／３０．６℃／スメクチックＧ相（ＳｍＧ相）／６５．８℃／等方相であり、下記化学式７で表されるオリゴチオフェン化合物5,5’’’-bis(decyl-2-yne)-2,2’:5’,2’’:5’’,2’’’-Quaterthiophene(8-yne-QT-yne-8ともいう。）の相転移温度は結晶相／１０１．２℃／ＳｍＧ相／１６４．７℃／等方相であり、下記化学式８で表されるオリゴチオフェン化合物5,5’-bis(5-octyl-2-thienylethynyl)-2,2’-bithiophene（8T-yne-TT-yne-T8ともいう。）の相転移温度は結晶相／８８．９℃／スメクチックＸ１相（ＳｍＸ１相）／９４．３℃／等方相であり、下記化学式９で表されるオリゴチオフェン化合物5,5’’-bis(5-octyl-2-thienylethynyl)-2,2’:5’,2’’-terthiophene（8T-yne-TTP-yne-T8ともいう。）の相転移温度は結晶相／７７．２℃／ＳｍＸ２相／１１１．２℃／ＳｍＸ１相／１３６．５℃／ネマチック相／１５９．４℃／等方相である。なお、各相間の温度は、その温度の左右の相間の転移温度を示しており、例えば、「結晶相／３０．６℃／ＳｍＧ相」とあるのは、結晶相とＳｍＧ相との間の相転移温度が３０．６℃であることを示している。
【００３４】
【化８】
2006339475.tif 000007
【００３５】
上述した有機半導体材料を有する塗布液を、少なくとも結晶化温度を超える温度に加温して等方相又は液晶相とした後に基板上に塗布し、その後、常温まで冷やすことにより、各オリゴチオフェン化合物のチオフェン骨格部分とアルキル鎖部分がそれぞれ並ぶように整列したスメクチック液晶相又は結晶相となり、少なくとも常温領域（−４０℃〜９０℃）で安定した電荷移動特性を実現できる。このときの塗布方法としては、各種の塗布方法及び印刷方法を適用できる。
【００３６】
なお、有機半導体材料を基板上に塗布する際の配向は、有機半導体材料をポリイミド系材料からなる液晶配向層上に塗布したり、微少な凹凸を表面に有した硬化性樹脂からなる液晶配向層上に塗布したりすることにより行うことができる。
【００３７】
本発明の有機半導体構造物は、第一の態様として、基板、液晶配向層、有機半導体層を順次積層したものを挙げることができ、第二の態様として、基板、有機半導体層、液晶配向層を順次積層したものを挙げることができ、第三の態様として、基板、液晶配向層、有機半導体層、液晶配向層を順次積層したものを挙げることができる。本発明においては、有機半導体層を、配向処理を施した層と接するように構成することによって、有機半導体層に高い配向性を付与することができる。
【００３８】
以上説明したように、本発明の有機半導体構造物は、有機半導体材料を有する塗布液を加温して等方相又は液晶相とした後に塗布し、その後、常温まで冷やすことにより、チオフェン骨格部分とアルキル鎖部分がそれぞれ並ぶように整列したスメクチック液晶相又は結晶相となり、少なくとも常温領域（−４０℃〜９０℃）で安定した電荷移動特性を実現できる。その結果、大面積のフレキシブルディスプレイ装置等に利用可能な薄膜トランジスタや電界効果型トランジスタ等の半導体層への応用が期待できる。
【００３９】
（有機半導体装置）
本発明の有機半導体装置１０１は、例えば図１に示すように、少なくとも基板１１、ゲート電極１２、ゲート絶縁層１３、有機半導体層１４、ドレイン電極１５及びソ−ス電極１６で構成される。この有機半導体装置１０１は、有機半導体層１４が、上述した本発明の有機半導体構造物を構成する有機半導体材料で形成されている。
【００４０】
構成の一例としては、基板１１上に、ゲート電極１２、ゲート絶縁層１３、配向した有機半導体層１４、ドレイン電極１５とソ−ス電極１６、保護膜１７の順に構成される逆スタガー構造（図示しない）、又は、基板１１上に、ゲート電極１２、ゲート絶縁層１３、ドレイン電極１５とソース電極１６、有機半導体層１４、保護膜（図示しない。）の順に構成されるコプラナー構造（図１を参照）、を挙げることができる。こうした構成からなる有機半導体装置１０１は、ゲート電極１２に印加される電圧の極性に応じて、蓄積状態又は空乏状態の何れかで動作する。以下、有機半導体装置の構成部材について詳細に説明する。
【００４１】
（基板）
基板１１は、絶縁性の材料であれば広い範囲の材料から選択することができる。例えば、ガラス、アルミナ焼結体などの無機材料、ポリイミド膜、ポリエステル膜、ポリエチレン膜、ポリフェニレンスルフィド膜、ポリパラキシレン膜等の各種の絶縁性材料を挙げることができる。特に、高分子化合物からなるフィルム状又はシート状の基板を用いると、軽量でフレシキブルな有機半導体装置を作製することができるので、極めて有用である。なお、本発明で適用される基板１１の厚さは、２５μｍ〜１．５ｍｍ程度である。
【００４２】
（ゲート電極）
ゲート電極１２は、ポリアニリン、ポリチオフェン等の有機材料からなる電極又は導電性インキを塗布して形成した電極であることが好ましい。これらの電極は、有機材料や導電性インキを塗布して形成できるので、電極形成プロセスが極めて簡便となるという利点がある。塗布法の具体的な手法としては、スピンコート法、キャスト法、引き上げ法、転写法、インクジェット法等が挙げられる。
【００４３】
なお、電極として金属膜を形成する場合には、既存の真空成膜法を用いることができ、具体的には、マスク成膜法又はフォトリソグラフ法を用いることができる。この場合には、金、白金、クロム、パラジウム、アルミニウム、インジウム、モリブデン、ニッケル等の金属、これら金属を用いた合金、ポリシリコン、アモリファスシリコン、錫酸化物、酸化インジウム、インジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）等の無機材料を、電極形成用の材料として挙げることができる。また、これらの材料を２種以上併用してもよい。
【００４４】
ゲート電極の膜厚は、その材質の導電率によるが、５０〜１０００ｎｍ程度であることが好ましい。ゲート電極の厚さの下限は、電極材料の導電率及び下地基板との密着強度によって異なる。ゲート電極の厚さの上限は、後述のゲート絶縁層及びソース・ドレイン電極対を設けた際に、下地基板とゲート電極の段差部分におけるゲート絶縁層による絶縁被覆が十分で、かつその上に形成する電極パターンに断線を生ぜしめないことが必要である。特に、可とう性がある基板を使用した場合には、応力のバランスを考慮する必要がある。
【００４５】
（ゲート絶縁層）
ゲート絶縁層１３は、上記のゲート電極１２と同じように、有機材料を塗布して形成したものであることが好ましく、使用される有機材料としては、ポリクロロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、ポリビニルクロライド、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチルプルラン、ポリメチルメタクリレート、ポリサルフォン、ポリカーボネート、ポリイミド等を挙げることができる。塗布法の具体的な手法としては、スピンコート法、キャスト法、引き上げ法、転写法、インクジェット法等が挙げられる。なお、ＣＶＤ法等の既存パターンプロセスを用いて形成してもよく、その場合には、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａ１２Ｏ３等の無機材料が好ましく使用される。また、これらの材料を２種以上併用してもよい。
【００４６】
有機半導体装置の電荷移動度は電界強度に依存するので、ゲート絶縁層の膜厚は、５０〜３００ｎｍ程度であることが好ましい。このときの絶縁耐圧は、２ＭＶ／ｃｍ以上であることが望ましい。
【００４７】
（ドレイン電極及びソース電極）
ドレイン電極１５及びソース電極１６は、仕事関数の大きい金属で形成されることが好ましい。その理由としては、本発明の液晶性有機半導体材料は、電荷を輸送するキャリヤがホールであることから、有機半導体層１４とオーミック接触していることが必要となるからである。ここでいう仕事関数とは、固体中の電子を外部に取り出すのに必要な電位差であり、真空準位とフェルミ準位とのエネルギー差として定義される。好ましい仕事関数としては、４．６〜５．２ｅＶ程度であり、具体的には、金、白金、透明導電膜（インジウム・スズ酸化物、インジウム・亜鉛酸化物等）等が挙げられる。透明導電膜は、スパッタリング法、電子ビーム（ＥＢ）蒸着法で形成することができる。なお、本発明で適用されるドレイン電極１５及びソース電極１６の厚さは、５０ｎｍ程度である。
【００４８】
（有機半導体層）
有機半導体層１４は、上述した本発明の有機半導体材料により形成された層である。形成される有機半導体層１４は、少なくとも常温を含む温度範囲においてチオフェン骨格部分とアルキル鎖部分がそれぞれ並ぶように整列したスメクチック液晶相又は結晶相を呈し、均一な大面積の有機半導体層を形成することができるという特徴的な効果がある。
【００４９】
なお、有機半導体材料を形成する被形成面がゲート絶縁層又は基板である場合には、そのゲート絶縁層又は基板をラビング処理することにより、配向処理膜と、ゲート絶縁層又は基板とを一体のものとすることができる。
【００５０】
（層間絶縁層）
有機半導体装置１０１には、層間絶縁層を設けることが望ましい。層間絶縁層は、ゲート絶縁層１３上にドレイン電極１５及びソース電極１６を形成する際に、ゲート電極１２の表面の汚染を防ぐことを目的として形成される。したがって、層間絶縁層は、ドレイン電極１５及びソース電極１６を形成する前にゲート絶縁層１３の上に形成される。そして、ソース電極１５及びドレイン電極１６が形成された後においては、チャネル領域上方に位置する部分を完全に除去又は一部を除去するように加工される。除去される層間絶縁層領域は、ゲート電極１２のサイズと同等であることが望ましい。
【００５１】
材料としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３等の無機材料や、ポリクロロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、ポリビニルクロライド、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチルプルラン、ポリメチルメタクリレート、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド等の有機材料が挙げられる。
【００５２】
（有機半導体装置の他の態様）
本発明の有機半導体装置においては、その構成として、(i)基板／ゲート電極／ゲート絶縁層（液晶配向層を兼ねる。）／ソース・ドレイン電極／有機半導体層（／保護層）、(ii)基板／ゲート電極／ゲート絶縁層／ソース・ドレイン電極／液晶配向層／有機半導体層（／保護層）、(iii)基板／ゲート電極／ゲート絶縁層（液晶配向層を兼ねる）／有機半導体層／ソース・ドレイン電極／（保護層）、(iv)基板／ゲート電極／ゲート絶縁層（液晶配向層を兼ねる）／有機半導体層／ソース・ドレイン電極がパタニングされた基板（保護層を兼ねる）、(v)基板／ソース・ドレイン電極／有機半導体層／ゲート絶縁層（液晶配向層を兼ねる）／ゲート電極／基板（保護層を兼ねる）、(vi)基板（配向層を兼ねる）／ソース・ドレイン電極／有機半導体層／ゲート絶縁層／ゲート電極／基板（保護層を兼ねる）、又は、(vii)基板／ゲート電極／ゲート絶縁層／ソース・ドレイン電極／有機半導体層／基板（配向層を兼ねる）、とすることもできる。
【００５３】
こうした有機半導体装置においては、本発明の有機半導体材料を用いることによって、塗布方式で有機半導体層を容易に形成することができる。
【実施例】
【００５４】
以下に、本発明についてさらに詳しく説明する。
【００５５】
（実施例１）
実施例１では、化学式２で表され、式中、Ｒ３及びＲ４がＣ８の同一の直鎖アルキル基であり、ｎ２が１〜３の有機半導体材を作製した。
【００５６】
＜2-Octylthiopheneの合成＞
【００５７】
【化９】
2006339475.tif 000008
【００５８】
先ず、200ml滴下ロートと還流管を付した1000mlの３つ口フラスコに、Thiophene(59.9g, 0.713mol)と脱水Tetrahydrofran(以後、THFという。)(200ml)を入れ、-78℃に冷却し、n-Butyllithium(2.6M)を含むn-Hexane Solution（200ml）を約１時間かけて滴下した。滴下終了後、-78℃にて約１時間攪拌し、その後室温まで反応温度を上昇させ、再度、１時間攪拌し、1-Bromooctane(91.8g, 0.475mol)を0℃にて約１時間かけて滴下した。滴下終了後、室温まで反応温度を上昇させ、終夜攪拌を行った。反応終了後、水(200ml)を加え、有機層をジエチルエーテルで抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、カラムクロマトグラフィー(n-Hexane)に供することで、目的物である黄色液体、2-Octylthiopheneを99.9g（収率97.8％）得た。得られた化合物のNMRスペクトルを、室温において、日本電子株式会社製のＪＮＭ−ＬＡ４００Ｗ型NMRスペクトロメータを用いて測定した（以後同じ。）。１H-NMR(CDCl３, TMS/ppm): 0.88(t,3H,J=6.83Hz), 1.28(m,10H), 1.67(m,2H), 2.81(t,2H,J=7.32Hz), 6.77(dd,1H,J=0.976Hz,J=3.90Hz), 6.91(dd,1H,J=3.90Hz, J=4.88Hz), 7.10(dd,1H,J=0.976Hz,J=4.88Hz).
【００５９】
＜2-Bromo-5-octylthiopheneの合成＞
【００６０】
【化１０】
2006339475.tif 000009
【００６１】
200ml滴下ロートと還流管を付した1000mlの３つ口フラスコに、上記のようにして得られた2-Octylthiophene(96.1g, 0.489mol）と脱水N,N-Dimethylfolmamide(以後、DMFという。)(300ml)を入れ、室温及びアルゴン気流中で、約１時間かけてN-Bromosuccinimide（以後、NBSという。）(87.1g, 0.489mol)とDMF(200ml)からなる溶液を滴下した。滴下終了後、約２時間、100℃にて加熱攪拌を行った。反応終了後、反応溶液に水(300ml)を加え、有機層をジエチルエーテルで抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、カラムクロマトグラフィー(n-Hexane)に供することで、目的物である黄色液体、2-Bromo-5-octylthiopheneを125.4g（収率93.2％）得た。得られた化合物のNMRスペクトルを、室温において、日本電子株式会社製のＪＮＭ−ＬＡ４００Ｗ型NMRスペクトロメータを用いて測定した。１H-NMR(CDCl３, TMS/ppm): 0.88(t,3H,J=6.83Hz), 1.28(m,10H), 1.60(m,2H), 2.73(t,2H,J=7.32Hz), 6.52(d,1H,J=3.90Hz), 6.83(d,1H,J=3.90Hz).
【００６２】
＜2-(trimethylsily)ethynyl-5-octylthiopheneの合成＞
【００６３】
【化１１】
2006339475.tif 000010
【００６４】
還流管を付した1000mlのフラスコに、上記のようにして得られた2-Bromo-5-octylthiophene(40.0g, 0.145mol）、Trimethylsilyacetylene(14.3g, 0.145mol）、Bis(triphenylphosphine)palladium(II) dichloride(2.0g, 2.90mmol）、Copper(I) Iodide(550mg, 2.90mmol）、Triethylamine(90ml)、及びTHF(300ml)を入れ、アルゴン気流中で約６時間かけて還流した。反応終了後、反応溶液に水(200ml)を加え、有機層をジエチルエーテルで抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、カラムクロマトグラフィー(n-Hexane)に供することで、目的物である薄黄色液体、2-(trimethylsily)ethynyl-5-octylthiopheneを42.4g（収率100％）得た。得られた化合物のNMRスペクトルを、室温において、日本電子株式会社製のＪＮＭ−ＬＡ４００Ｗ型NMRスペクトロメータを用いて測定した。１H-NMR(CDCl３, TMS/ppm): 0.231(s,9H), 0.88(t,3H,J=6.83Hz), 1.28(m,10H), 1.64(m,2H), 2.75(t,2H,J=7.32Hz), 6.60(d,1H,J=3.42Hz), 7.04(d,1H,J=3.42Hz).
【００６５】
＜2-ethynyl-5-octylthiopheneの合成＞
【００６６】
【化１２】
2006339475.tif 000011
【００６７】
還流管を付した1000mlのフラスコに、上記のようにして得られた2-(trimethylsily)ethynyl-5-octylthiophene(44.8g, 0.153mol）、Potassium Carbonate(30.0g）、水(50ml)、THF(400ml)、及びメタノール(100ml)を入れ、アルゴン気流中で約６時間かけて還流した。反応終了後、反応溶液に水(200ml)を加え、有機層をジエチルエーテルで抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、カラムクロマトグラフィー(n-Hexane)に供することで、目的物である薄黄色液体、2-ethynyl-5-octylthiopheneを33.2g（収率98.5％）得た。得られた化合物のNMRスペクトルを、室温において、日本電子株式会社製のＪＮＭ−ＬＡ４００Ｗ型NMRスペクトロメータを用いて測定した。１H-NMR(CDCl３, TMS/ppm): 0.88(t,3H,J=6.83Hz), 1.29(m,10H), 1.64(m,2H), 2.76(t,2H,J=7.32Hz), 3.28(s,1H), 6.63(dd,1H,J=0.976Hz,J=3.42Hz), 7.09(d,1H,J=3.42Hz).
【００６８】
＜2,5-bis(5-octyl-2-thienylethynyl)-thiophene(8T-yne-T-yne-T8)の合成＞
【００６９】
【化１３】
2006339475.tif 000012
【００７０】
還流管を付した500mlのフラスコに、上記のようにして得られた2-ethynyl-5-ocytylthiophene(11.2g, 50.8mmol）、2,5-Dibromothiophene(6.0g, 24.8mmol）、Bis(triphenylphosphine)palladium(II) dichloride(870mg, 1.24mmol）、Copper(I) Iodide(240mg, 1.24mmol）、Triethylamine(20ml)、及びTHF(100ml)を入れ、アルゴン気流中で約６時間かけて還流した。反応終了後、反応溶液に水(200ml)を加え、有機層をクロロホルムにて抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、カラムクロマトグラフィー(n-Hexane)に供することで、目的物である薄黄色粉末、2,5-bis(5-octyl-2-thienylethynyl)-thiophene(8T-yne-T-yne-T8)を3.6g（収率27.9％）得た。得られた化合物のNMRスペクトルを、室温において、日本電子株式会社製のＪＮＭ−ＬＡ４００Ｗ型NMRスペクトロメータを用いて測定した。１H-NMR(CDCl３, TMS/ppm): 0.88(t,6H,J=6.83Hz), 1.30(m,20H), 1.67(m,4H), 2.79(t,4H,J=7.32Hz), 6.68(d,2H,J=3.90Hz), 7.10(s,2H), 7.11(d,2H,J=3.90Hz).
【００７１】
＜5,5’-bis(5-octyl-2-thienylethynyl)-2,2’-bithiophene(8T-yne-TT-yne-T8)の合成＞
【００７２】
【化１４】
2006339475.tif 000013
【００７３】
還流管を付した500mlのフラスコに、上記のようにして得られた2-ethynyl-5-ocytylthiophene(11.8g, 53.5mmol）、5,5’-Dibromo-2,2’-bithiophene(8.46g, 26.1mmol）、Bis(triphenylphosphine)palladium(II) dichloride(917mg, 1.31mmol）、Copper(I) Iodide(250mg, 1.31mmol）、Triethylamine(30ml)、及びTHF(100ml)を入れ、アルゴン気流中で約６時間かけて還流した。反応終了後、反応溶液に水(200ml)を加え、有機層をクロロホルムにて抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、カラムクロマトグラフィー(n-Hexane)に供することで、目的物である薄黄色粉末、5,5’-bis(5-octyl-2-thienylethynyl)-2,2’-bithiophene(8T-yne-TT-yne-T8)を5.9g（収率37.6％）得た。得られた化合物のNMRスペクトルを、室温において、日本電子株式会社製のＪＮＭ−ＬＡ４００Ｗ型NMRスペクトロメータを用いて測定した。１H-NMR(CDCl３, TMS/ppm): 0.88(t,6H,J=6.83Hz), 1.30(m,20H), 1.66(m,4H), 2.79(t,4H,J=7.32Hz), 6.68(d,2H,J=3.90Hz), 7.06(d,2H,J=3.90Hz), 7.10(d,2H,J=3.90Hz), 7.13(d,2H,J=3.90Hz).
【００７４】
＜5,5’’-dibromo-2,2’:5’,2’’-terthiopheneの合成＞
【００７５】
【化１５】
2006339475.tif 000014
【００７６】
100ml滴下ロートと還流管を付した500mlの３つ口フラスコに、2,2’:5’,2’’-terthiophene(5.20g, 20.9mmol）及びDMF(200ml)を入れ、室温及びアルゴン気流中で約１時間かけてNBS(7.63g, 42.9mmol)及びDMF(100ml)からなる溶液を滴下した。滴下終了後、約２時間、100℃にて加熱攪拌を行った。反応終了後、反応溶液を水(1000ml)にあけ、析出した黄色粉末を濾取、真空乾燥することで、目的物である5,5’’-dibromo-2,2’:5’,2’’-terthiopheneを8.56g（収率100％）得た。得られた化合物のNMRスペクトルを、室温において、日本電子株式会社製のＪＮＭ−ＬＡ４００Ｗ型NMRスペクトロメータを用いて測定した。１H-NMR(CDCl３, TMS/ppm): 6.90(d,2H,J=3.90Hz), 6.97(d,2H,J=3.90Hz), 6.99(s,2H).
【００７７】
＜5,5’’-bis(5-octyl-2-thienylethynyl)-2,2’:5’,2’’-terthiophene(8T-yne-TTP-yne-T8)の合成＞
【００７８】
【化１６】
2006339475.tif 000015
【００７９】
還流管を付した500mlのフラスコに、上記のようにして得られた5,5’’-dibromo-2,2’:5’,2’’-terthiophene(16.0g, 39.5mmol）、2-ethynyl-5-ocytylthiophene(26.1g, 119mmol）、Bis(triphenylphosphine)palladium(II) dichloride(737mg, 1.05mmol）、Copper(I) Iodide(200mg, 1.05mmol）、Triethylamine(30ml)、及びToluene(100ml)を入れ、アルゴン気流中で約６時間かけて還流した。反応終了後、反応溶液に水(200ml)を加え、有機層をクロロホルムにて抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、カラムクロマトグラフィー(n-Hexane)に供することで、目的物である薄黄色粉末、5,5’’-bis(5-octyl-2-thienylethynyl)-2,2’:5’,2’’-terthiophene(8T-yne-TTP-yne-T8)を12.5g（収率46.3％）得た。得られた化合物のNMRスペクトルを、室温において、日本電子株式会社製のＪＮＭ−ＬＡ４００Ｗ型NMRスペクトロメータを用いて測定した。１H-NMR(CDCl３, TMS/ppm): 0.89(t,6H,J=6.83Hz), 1.36(m,20H), 1.66(m,4H), 2.80(t,4H,J=7.32Hz), 6.68(d,2H,J=3.90Hz), 7.05(d,2H,J=3.90Hz), 7.09(s,2H), 7.10(d,2H,J=3.90Hz), 7.14(d,2H,J=3.90Hz).
【００８０】
＜ＦＥＴ素子の作製＞
試験デバイスに使用したウエハは、株式会社エレクトロニクスエンドマテリアルズコーポレーションから購入したものを用いた。これは、n-ドープシリコンウエハであり、その上に厚さ約3000Å（300nm）の酸化ケイ素層を熱生成させたものである。ウエハがゲート電極として機能する一方、酸化ケイ素層はゲート誘電体として働き、その静電容量は約11nF／cm２（ナノファラッド／平方センチメートル)であった。このウエハを、0.1MのPhenyltrichlorosilaneの脱水トルエン溶液に、60℃で２０分間浸した。次いで、このウエハをトルエンで洗い、残液を窒素エアガンで除いた後、100℃で１時間乾燥した。
【００８１】
次に、金のソース及びドレイン電極を、酸化ケイ素誘電体層の上に、様々なチャネル長さと幅のシャドウマスクを通して真空蒸着し、様々な大きさの一連のトランジスタ電極を作製した。その後、このウエハを60℃に加熱し、有機半導体層を、速さ2000rpm、約10秒間のスピンコーティングにより、溶液温度60℃にて塗布した。有機半導体層の製造に使用した溶液は、トルエンに、上記のようにして得られた5,5’’-bis(5-octyl-2-thienylethynyl)-2,2’:5’,2’’-terthiophene(8T-yne-TTP-yne-T8)を1.0重量％溶解したものである。これらの操作は周囲条件中で行い、周囲の酸素、湿気、又は光への材料と装置の暴露を防止する対策は何ら講じなかった。
【００８２】
ＦＥＴ特性評価は、KEITHLEY製237 HIGH VOLTAGE SOURCE MEASURE UNITで行った。キャリヤ移動度(μ)は、飽和領域(ゲート電圧ＶＧ＜ソース・ドレイン電圧ＶＳＤ）におけるデータより、下記式(1)に従って計算した。式(1)中、ＩＳＤは飽和領域におけるドレイン電流であり、ＷとＬはそれぞれ半導体チャネルの幅と長さであり、Ｃｉはゲート誘電体層の単位面積当たりの静電容量であり、ＶＧ及びＶＴはそれぞれ、ゲート電圧及び閾電圧である。この装置のＶＴは、飽和領域におけるＩＳＤの平方根と、測定データからＩＳＤ＝０を外挿して求めた装置のＶＧとの関係から求めた。電流オン／オフ比は、ゲート電圧ＶＧがドレイン電圧ＶＤと等しいかそれ以上であるときの飽和ソース・ドレイン電流と、ゲート電圧ＶＧがゼロの時のソース・ドレイン電流との比である。
【００８３】
【数１】
2006339475.tif 000016
【００８４】
なお、Ｗ（幅）＝１２００μｍ、Ｌ（長さ）＝５０μｍの大きさのトランジスタを用い、５個以上のトランジスタから得た平均特性値は、正孔移動度：１．０×１０−２ｃｍ２／Ｖｓ、電流オン／オフ比：１０４（Ｖｄｓ＝−８０Ｖ）であった。こうした大きなオン／オフ比を示すポリマー材料は、酸化し難いことを示唆するものであり、大気安定性に優れ、良好なプロセス特性を示すものと考えられる。
【００８５】
図２は、8T-yne-TTP-yne-T8を注入したガラスセルを使って偏光顕微鏡によるテクスチャー観察結果である。なお、ＦＥＴ素子の作製において、8T-yne-TTP-yne-T8単体における結晶相とＳｍＸ２相との相転移温度は７７．２℃であるが、上記のような8T-yne-TTP-yne-T8とトルエンとの溶液は混合効果により相転移温度が低下するので、約６０℃の加熱であっても混合液晶状態にある8T-yne-TTP-yne-T8の塗布膜を形成することができた。
【００８６】
（実施例２）
実施例２では、化学式１で表され、式中、Ｒ１及びＲ２がＣ８の同一の直鎖アルキル基であり、ｎ１が３及び４の有機半導体材を作製した。
【００８７】
＜5,5’’-bis(decyl-2-yne)-2,2’:5’,2’’-terthiophene(8-yne-TTP-yne-8)の合成＞
【００８８】
【化１７】
2006339475.tif 000017
【００８９】
還流管を付した1000mlのフラスコに、5,5’-dibromo-2,2’:5’,2’’-terthiophene(4.5g, 11.1mmol）、1-Decyne(3.37g, 24.4mmol）、Bis(triphenylphosphine)palladium(II) dichloride(390mg, 0.550mmol）、Copper(I) Iodide(105mg, 0.550mmol）、Triethylamine(20ml)、及びTHF(100ml)を入れ、アルゴン気流中で約６時間かけて還流した。反応終了後、反応溶液に水(200ml)を加え、有機層をクロロホルムにて抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、カラムクロマトグラフィー(n-Hexane)に供することで、目的物である薄黄色粉末、5,5’’-bis(decyl-2-yne)-2,2’:5’,2’’-terthiophene(8-yne-TTP-yne-8)を6.2g（収率56.8％）得た。得られた化合物のNMRスペクトルを、室温において、日本電子株式会社製のＪＮＭ−ＬＡ４００Ｗ型NMRスペクトロメータを用いて測定した。１H-NMR(CDCl３, TMS/ppm): 0.89(t,6H,J=6.83Hz), 1.38(overlapped peaks, 20H), 1.59(m,4H), 2.43(t,4H,J=6.83Hz), 6.90(d,2H,J=3.42Hz), 7.00(d,2H,J=3.42Hz), 7.03(s,2H).
【００９０】
＜5,5’’’-Dibromo-2,2’:5’,2’’:5’’,2’’’-Quaterthiopheneの合成＞
【００９１】
【化１８】
2006339475.tif 000018
【００９２】
100ml滴下ロートと還流管を付した1000mlの３つ口フラスコに、2,2’:5’,2’’:5’’,2’’’-Quaterthiophene(20.0g,60.5mmol）及びDMF(500ml)を入れ、１２０℃及びアルゴン気流中で約１時間かけてNBS(22.1g, 124mmol)とDMF(100ml)からなる溶液を滴下した。滴下終了後、約２時間、１２０℃にて加熱攪拌を行った。反応終了後、反応溶液を水(1000ml)にあけ、析出した黄茶色粉末を濾取、真空乾燥することで、目的物である5,5’’’-Dibromo-2,2’:5’,2’’:5’’,2’’’-Quaterthiopheneを29.5g（収率100％）得た。得られた化合物の質量分析を、株式会社島津製作所製のGCMS-QP5000を用いて測定した。EI-MS: m/e=487.90(C１６H８Br２S４, M＋, 100%).
【００９３】
＜5,5’’’-bis(decyl-2-yne)-2,2’:5’,2’’:5’’,2’’’-Quaterthiophene(8-yne-QT-yne-8)の合成＞
【００９４】
【化１９】
2006339475.tif 000019
【００９５】
還流管を付した1000mlのフラスコに、上記のようにして得られた5,5’’’-Dibromo-2,2’:5’,2’’:5’’,2’’’-Quaterthiophene(10.0g, 20.5mmol）、1-Decyne(11.3g, 81.9mmol）、Bis(triphenylphosphine)palladium(II) dichloride(720mg, 1.02mmol）、Copper(I) Iodide(194mg, 1.02mmol）、Triethylamine(100ml)、及びToluene(200ml)を入れ、アルゴン気流中で約６時間かけて還流を行った。反応終了後、反応溶液に水(200ml)を加え、有機層をクロロホルムにて抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、カラムクロマトグラフィー(n-Hexane:CHCl3=9:1)に供することで、目的物である黄色粉末、5,5’’’-bis(decyl-2-yne)-2,2’:5’,2’’:5’’,2’’’-Quaterthiophene(8-yne-QT-yne-8)を7.2g（収率58.1％）得た。得られた化合物のNMRスペクトルを、室温において、日本電子株式会社製のＪＮＭ−ＬＡ４００Ｗ型NMRスペクトロメータを用いて測定した。１H-NMR(CDCl３, TMS/ppm): 0.89(t,6H,J=6.83Hz), 1.36(overlapped peaks, 20H), 1.60(m,4H), 2.44(t,4H,J=7.32Hz), 7.02(m,8H).
【００９６】
＜ＦＥＴ素子の作製＞
試験デバイスに使用したウエハは、上記の実施例１と同様、株式会社エレクトロニクスエンドマテリアルズコーポレーションから購入したものを用いた。このウエハ上に、ソース及びドレイン電極を、クロム（5nm）、金（50nm）の順で、様々なチャネル長さと幅のシャドウマスクを通して真空蒸着し、様々な大きさの一連のトランジスタ電極を作製した。次に、このウエハを、0.1MのPhenyltrichlorosilaneの脱水トルエン溶液に、60℃で２０分間浸した。次いで、このウエハをトルエンで洗い、残液を窒素エアガンで除いた後、100℃で１時間乾燥した。
【００９７】
次に、このウエハを90℃に加熱し、有機半導体層を、速さ2000rpm、約10秒間のスピンコーティングにより、溶液温度90℃にて塗布した。有機半導体層の製造に使用した溶液は、キシレンに、上記のようにして得られた5,5’’’-bis(decyl-2-yne)-2,2’:5’,2’’:5’’,2’’’-Quaterthiophene(8-yne-QT-yne-8)を1.0重量％溶解したものである。これらの操作は周囲条件中で行い、周囲の酸素、湿気、又は光への材料と装置の暴露を防止する対策は何ら講じなかった。
【００９８】
ＦＥＴ特性評価は、実施例１と同様の、KEITHLEY製237 HIGH VOLTAGE SOURCE MEASURE UNITで行った。キャリヤ移動度(μ)も、上記の実施例１と同様、飽和領域(ゲート電圧ＶＧ＜ソース・ドレイン電圧ＶＳＤ）におけるデータより、上記式(1)に従って計算した。なお、Ｗ（幅）＝１２００μｍ、Ｌ（長さ）＝２５μｍの大きさのトランジスタを用い、５個以上のトランジスタから得た平均特性値は、正孔移動度：１．７×１０−２ｃｍ２／Ｖｓ、電流オン／オフ比：１０５（Ｖｄｓ＝−８０Ｖ）であった。こうした大きなオン／オフ比を示すポリマー材料は、酸化し難いことを示唆するものであり、大気安定性に優れ、良好なプロセス特性を示すものと考えられる。
【００９９】
図３は、8-yne-TTP-yne-8を注入したガラスセルを使って偏光顕微鏡（オリンパス株式会社製BH2-UMA）と加熱ステージ（メトラー・ドレド社製 FP82HT、FP80HT）によるテクスチャー観察結果であり、図４は、8-yne-QT-yne-8を注入したガラスセルを使って偏光顕微鏡（オリンパス株式会社製BH2-UMA）と加熱ステージ（メトラー・ドレド社製 FP82HT、FP80HT）によるテクスチャー観察結果である。なお、ＦＥＴ素子の作製において、8-yne-QT-yne-8単体における結晶相とＳｍＧ相との相転移温度は１０１．２℃であるが、上記のような8-yne-QT-yne-8とキシレンとの溶液は混合効果により相転移温度が低下するので、約９０℃の加熱であっても混合液晶状態にある8-yne-QT-yne-8の塗布膜を形成することができた。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の有機半導体装置の一例を示す断面図である。
【図２】8T-yne-TTP-yne-T8を注入したガラスセルを使って偏光顕微鏡と加熱ステージによるテクスチャー観察結果である。
【図３】8-yne-TTP-yne-8を注入したガラスセルを使って偏光顕微鏡と加熱ステージによるテクスチャー観察結果である。
【図４】8-yne-QT-yne-8を注入したガラスセルを使って偏光顕微鏡と加熱ステージによるテクスチャー観察結果である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０１  有機半導体装置
１１  基板
１２  ゲート電極
１３  ゲート絶縁層
１４  高分子有機半導体層
１５  ドレイン電極
１６  ソ−ス電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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