(57)【要約】【課題】高い電荷移動度、大きな電流オン／オフ比を有し、さらには保存安定性（耐湿熱性）に優れた有機トランジスタを提供する。【解決手段】有機半導体層を有する有機トランジスタにおいて、該有機半導体層に一般式（１）で表される化合物から選ばれる少なくとも１種の化合物を含有してなる有機トランジスタ。2018182056.tif 000019（式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立に炭素数２〜１２のアルキル基を表す）【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機半導体層を有する有機トランジスタにおいて、該有機半導体層に一般式（１）で表される化合物から選ばれる少なくとも１種の化合物を含有してなる有機トランジスタ。
2018182056.tif 000018
（式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立に炭素数２〜１２のアルキル基を表す）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機トランジスタに関する。さらに詳しくは、特定の有機化合物を有機半導体層に用いてなる有機トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アモルファスシリコンや多結晶シリコンを用いてなる薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)は、液晶表示装置などのフラットパネル表示用のスイッチング素子として広く用いられている。しかし、これらシリコンを用いた薄膜トランジスタの作製に用いられるＣＶＤ装置は、高価であり、大型の薄膜トランジスタ素子の製造は、製造コストの増大を伴うという難点がある。
また、アモルファスシリコンや多結晶シリコンの成膜は、高温度下で実施されるため、基板としては、軽量で、フレキシビリティーではあるが、耐熱性に乏しいプラスチック材料などは使用できないという難点がある。
上記問題を解決するために、アモルファスシリコンや多結晶シリコンに代えて、有機化合物をチャネル半導体層（以下、有機半導体層という）に用いた有機トランジスタ（有機薄膜トランジスタ、有機ＴＦＴとも称される）が提案されている（非特許文献１）。
【０００３】
有機半導体層を形成する方法としては、例えば、真空蒸着法や塗布法などが知られており、これらの成膜方法によれば、製造コストを抑えつつ、有機トランジスタ素子の大型化が容易となる。
さらには、成膜時に必要となる温度を下げることができ、有機化合物を用いた有機トランジスタでは、基板にプラスチック材料を使用することが可能となり、フレキシブルな表示素子への適用が可能となり、その実用化に期待が集まっている。
【０００４】
実用的な有機トランジスタは、高い電荷移動度、および大きな電流オン／オフ比などの特性を有している必要がある。ここで「オン／オフ比」という用語は、有機トランジスタがオンであるときのソース電極とドレイン電極間の電流の、有機トランジスタがオフであるときのソース電極とドレイン電極間の電流に対する比を意味する。
さらには、有機トランジスタの実用化に向けては、優れた保存安定性が必要となる。
【０００５】
現在までに、有機半導体層に、例えば、ペンタセンを用いた有機トランジスタが提案されている(非特許文献２)。しかし、ペンタセンを用いてなる有機トランジスタは、大気中では有機トランジスタとしての機能は低く、且つ、保存安定性が低いという難点がある。
さらに、チオフェンオリゴマー（α−ヘキサチエニレン）を有機半導体層に用いた有機トランジスタが提案されている（非特許文献３）。しかし、該有機トランジスタも、空気中での保存安定性が低いという難点がある。
これらの欠点を改良するものとして、例えば、ジチエノベンゾジチオフェン化合物を有機半導体層に用いた有機トランジスタが提案されている（非特許文献４、特許文献１）。
【０００６】
特許文献１では、例えば、式（Ａ）〜式（Ｄ）の化合物を有機半導体層に用いた有機トランジスタが提案されている。
2018182056.tif 000002
2018182056.tif 000003
【０００７】
式（Ａ）および式（Ｂ）の化合物を有機半導体層に用いた有機トランジスタの電荷移動度は低いことが判明した。
式（Ｃ）および式（Ｄ）の化合物を有機半導体に用いた有機トランジスタの電荷移動度は比較的高いものの、保存安定性（耐湿熱性）に難があることが判明した。
現在では、実用化に向け、一層改良された有機トランジスタの開発が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−５４８１０号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６３，１３７２（１９９３）
【非特許文献２】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７２，１８５４（１９９８）
【非特許文献３】Ｓｃｉｅｎｃｅ，２６８，２７０（１９９５）
【非特許文献４】Ａｄｖ．  Ｍａｔｅｒ．，２１，２１３（２００９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
現在までに、種々の有機化合物を有機半導体層に用いた有機トランジスタの提案がなされているが、そのいずれもが、実用的に充分満足できる特性を有しているとはいい難いものであった。本発明は、上述に鑑み、電荷移動度が高く、大きな電流オン／オフ比を有し、さらに保存安定性（耐湿熱性）に優れた有機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】
【００１１】
本発明者は、前記課題を解決するため、鋭意検討した結果、一般式（１）で表される化合物から選ばれる少なくとも１種の化合物を有機半導体層に含有してなる有機トランジスタは、電荷移動度が高く、大きな電流オン／オフ比を有し、さらに保存安定性(耐湿熱性)に優れていることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、
有機半導体層を有する有機トランジスタにおいて、該有機半導体層に一般式(１)で表される化合物から選ばれる少なくとも１種の化合物を含有してなる有機トランジスタである。
2018182056.tif 000004
（式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立に炭素数２〜１２のアルキル基を表す）
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、電荷移動度が高く、電流のオン／オフ比が大きく、さらに保存安定性（耐湿熱性）に優れた有機トランジスタを提供することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の有機トランジスタの模式的断面図である。
【図２】本発明の有機トランジスタの模式的断面図である。
【図３】本発明の有機トランジスタの模式的断面図である。
【図４】本発明の有機トランジスタの模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の有機トランジスタは、有機半導体層に一般式（１）で表される化合物から選ばれる少なくとも１種の化合物を含有してなるものである。
2018182056.tif 000005
（式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立に炭素数２〜１２のアルキル基を表す）
【００１６】
一般式（１）で表される化合物におけるＲ１およびＲ２は、それぞれ独立に炭素数２〜１２のアルキル基を表し、好ましくは、炭素数２〜１２の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、より好ましくは、炭素数３〜１１の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、さらに好ましくは、炭素数４〜１０の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、特に好ましくは、炭素数４〜１０の直鎖、または分岐のアルキル基を表す。
【００１７】
一般式（１）で表される化合物における置換基Ｒ１およびＲ２のアルキル基の具体例としては、例えば、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｓｅｃ−ペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、１−エチルプロピル基、２−メチルブチル基、３−メチルブチル基、ｎ−ヘキシル基、１−メチルペンチル基、２−メチルペンチル基、３−メチルペンチル基、４−メチルペンチル基、４−メチル−２−ペンチル基、３，３−ジメチルブチル基、２−エチルブチル基、ｎ−ヘプチル基、３−エチルペンチル基、１−メチルヘキシル基、３−メチルヘキシル基、４−メチルヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ｎ−オクチル基、ｔｅｒｔ−オクチル基、１−メチルヘプチル基、３−メチルヘプチル基、５−メチルヘプチル基、２−エチルヘキシル基、４−エチルヘキシル基、２−プロピルペンチル基、ｎ−ノニル基、１−エチルヘプチル基、３−エチルヘプチル基、２，２−ジメチルヘプチル基、２，６−ジメチル−４−ヘプチル基、３，５，５−トリメチルヘキシル基、４−メチルオクチル基、６−メチルオクチル基、ｎ−デシル基、４−エチルオクチル基、３，７−ジメチルオクチル基、ｎ−ウンデシル基、１−メチルデシル基、ｎ−ドデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、４−メチルシクロヘキシル基、４−ｎ−プロピルシクロヘキシル基、４−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシル基、４−ｎ−ペンチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などの炭素数２〜１２の直鎖、分岐または環状のアルキル基を挙げることができる。
【００１８】
本発明に係る一般式（１）で表される化合物の具体例としては、例えば、以下の化合物を挙げることができる。
【００１９】
2018182056.tif 000006
【００２０】
2018182056.tif 000007
【００２１】
2018182056.tif 000008
【００２２】
2018182056.tif 000009
【００２３】
本発明に係る一般式（１）で表される化合物は、それ自体公知の方法を参考にして製造することができる。
すなわち、一般式（１）で表される化合物は、例えば、一般式（２）で表される化合物、一般式（３）で表される化合物および一般式（４）で表される化合物を、あるいは一般式（５）で表される化合物、一般式（６）で表される化合物および一般式（７）で表される化合物を、塩基の存在下、触媒として、例えば、パラジウム触媒〔例えば、ビス（トリフェニルフォスフィン）パラジウムジクロライド、テトラキス（トリフェニルフォスフィン）パラジウム、酢酸パラジウム、パラジウム／炭素〕、またはニッケル触媒〔例えば、塩化ニッケル、臭化ニッケル、ビス（トリフェニルフォスフィン）ニッケルジクロライド〕を作用させることにより製造することができる〔例えば、Chem.Rev.,95、2457(1995)、Chem.Rev.,102、1359(2002)、Chem.Rev.,107、133(2007)、Tetrahedron,54、263(1998)に記載の方法を参考にすることができる〕。
【００２４】
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〔式中、Ｒ１およびＲ２は一般式（１）と同じ意味を表し、Ｚ１〜Ｚ４は脱離基を表し、Ｍ１〜Ｍ４は金属含有基を表す〕
【００２５】
尚、一般式(２)、一般式(６)および一般式（７）において、Ｚ１〜Ｚ４は脱離基を表し、好ましくは、ハロゲン原子または−ＯＳＯ２−Ｒ基を表す。
Ｚ１〜Ｚ４で表される好ましい脱離基であるハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子である。
Ｚ１〜Ｚ４で表される好ましい脱離基である−ＯＳＯ２−Ｒ基において、Ｒは置換または未置換のアリール基、あるいはハロゲン原子で置換されていてもよい直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、より好ましくは、炭素数６〜１０の置換または未置換のアリール基、あるいは炭素数１〜１０のハロゲン原子で置換されていてもよい直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、さらに好ましくは、炭素数１〜８のハロゲン原子で置換されていてもよい直鎖、分岐または環状のアルキル基を表す。
【００２６】
−ＯＳＯ２−Ｒ基において、Ｒで表される置換または未置換のアリール基の具体例としては、例えば、フェニル基、４−メチルフェニル基、４−クロロフェニル基を挙げることができる。
−ＯＳＯ２−Ｒ基において、Ｒで表されるハロゲン原子で置換されていてもよい直鎖、分岐または環状のアルキル基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ｎ−オクチル基、ｎ−デシル基などのアルキル基、トリフルオロメチル基、クロロジフルオロメチル基、ジクロロフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ｎ−ノナフルオロブチル基などのハロゲン原子で置換されたアルキル基を挙げることができる。
Ｚ１〜Ｚ４で表される好ましい脱離基である−ＯＳＯ２−Ｒ基としては、より好ましくは、ベンゼンスルフォニルオキシ基、ｐ−トルエンスルフォニルオキシ基、メタンスルフォニルオキシ基、トリフルオロメタンスルフォニルオキシ基である。
【００２７】
また、一般式（３）、一般式（４）および一般式（５）において、Ｍ１〜Ｍ４で表される金属含有基は、好ましくは、ホウ素金属含有基、スズ金属含有基、マグネシウム金属含有基、亜鉛金属含有基、マンガン金属含有基、ジルコニウム金属含有基、インジウム金属含有基、ゲルマニウム金属含有基、鉛金属含有基、ビスマス金属含有基、または銅金属含有基を表し、より好ましくは、ホウ素金属含有基、スズ金属含有基、マグネシウム金属含有基、または亜鉛金属含有基を表す。
【００２８】
ホウ素金属含有基としては、好ましくは、一般式（Ｍ−1）で表される基である。
−Ｂ（ＯＲ０）（ＯＲ００）            （Ｍ−１）
（式中、Ｒ０およびＲ００は水素原子またはアルキル基を表し、さらにＲ０とＲ００が互いに結合して環状のアルキレン基、あるいはアリーレン基を形成していてもよいを表す）
一般式（Ｍ−１）において、Ｒ０およびＲ００は、水素原子またはアルキル基を表し、好ましくは、水素原子または炭素数１〜８のアルキル基を表す。
また、Ｒ０およびＲ００が互いに結合して環状のアルキレン基を表す場合、好ましくは、炭素数２〜１０の環状のアルキレン基を表す。
また、Ｒ０およびＲ００が互いに結合してアリーレン基を表す場合、好ましくは、アルキル基で置換されていてもよい炭素数６〜１０の１，２−フェニレン基を表す。
【００２９】
スズ金属含有基としては、好ましくは、一般式（Ｍ−２）で表される基である。
−Ｓｎ（Ｒ０００）３            （Ｍ−２）
（式中、Ｒ０００はアルキル基を表す）
一般式（Ｍ−２）において、Ｒ０００はアルキル基を表し、好ましくは、炭素数１〜８のアルキル基を表す。
【００３０】
マグネシウム金属含有基としては、好ましくは、一般式（Ｍ−３）で表される基である。
−ＭｇＺ０                    （Ｍ−３）
（式中、Ｚ０はハロゲン原子を表す）
一般式（Ｍ−３）において、Ｚ０はハロゲン原子を表し、好ましくは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を表す。
【００３１】
亜鉛金属含有基としては、好ましくは、一般式（Ｍ−４）で表される基である。
−ＺｎＺ００                    （Ｍ−４）
（式中、Ｚ００はハロゲン原子を表す）
一般式（Ｍ−４）において、Ｚ００はハロゲン原子を表し、好ましくは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を表す。
【００３２】
尚、本発明に係る一般式(１)で表される化合物は、場合により使用した溶媒(例えば、トルエンなどの芳香族炭化水素系溶媒)との溶媒和を形成した型で製造されることがあるが、本発明の有機トランジスタには、一般式(１)で表される化合物の無溶媒和物は勿論、このような溶媒和物をも使用することができる。
一般式(１)で表される化合物を、有機トランジスタに使用する場合、再結晶法、カラムクロマトグラフィー法、昇華精製法などの精製方法、あるいはこれらの方法を併用して、純度を高めた化合物を使用することは好ましいことである。
【００３３】
本発明の有機トランジスタにおいては、有機半導体層に一般式（１）で表される化合物を少なくとも１種含有することが特徴であり、このことにより、従来にはない、電荷移動度が高く、電流のオン／オフ比が大きく、かつ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可能となる。
有機半導体層中の一般式(１)で表される化合物は、アモルファス、または結晶の形態でもよく、結晶の形態であることがより好ましい。尚、結晶とは、単結晶状態でもよく、また多結晶状態でもよい。
【００３４】
有機トランジスタは、通常、ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極、およびゲート絶縁層、有機半導体層を有して成るものであり、本発明の有機トランジスタにおいては、該有機半導体層に一般式（１）で表される化合物を少なくとも１種含有してなるものである。
【００３５】
本発明の有機トランジスタの形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の有機トランジスタの一形態を示す模式的断面図である。
この有機トランジスタの形態においては、基板１１上にゲート電極２１が設けられ、そのゲート電極上にゲート絶縁層３１が積層されており、その上に所定の間隔で形成されたソース電極６１およびドレイン電極４１が形成されており、さらにその上に有機半導体層５１が積層されている（ボトムゲート・ボトムコンタクト構造）。
【００３６】
図２に示した有機トランジスタの形態においては、基板１２上にゲート電極２２が設けられ、そのゲート電極上にゲート絶縁層３２が積層されており、その上に有機半導体層５２が積層されており、さらにその上に、所定の間隔でソース電極６２およびドレイン電極４２が形成されている（ボトムゲート・トップコンタクト構造）。
【００３７】
また、図３に示した有機トランジスタの形態においては、基板１３の上に、所定の間隔でソース電極６３およびドレイン電極４３が形成されており、その上に有機半導体層５３が積層されており、その上にゲート絶縁層３３が積層されており、さらにその上にゲート電極２３が設けられている（トップゲート・ボトムコンタクト構造）。
【００３８】
図４に示した有機トランジスタの形態においては、基板１４の上に、有機半導体層５４が積層されており、その上に、所定の間隔でソース電極６４およびドレイン電極４４が形成されており、その上にゲート絶縁層３４が積層されており、さらにその上にゲート電極２４が設けられている（トップゲート・トップコンタクト構造）。
【００３９】
このような構成を有する有機トランジスタでは、有機半導体層がチャネル領域を形成しており、ゲート電極に印加される電圧で、ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流が制御されることによってオン／オフ動作する。
さらに、本発明の有機トランジスタは、縦型有機トランジスタ、段差型有機トランジスタ〔例えば、応用物理、第７９巻、９９３（２０１０）に記載されている〕の形態をとることもできる。
【００４０】
本発明の有機トランジスタに使用する基板としては、特に限定するものではないが、一般には、ガラス、石英、シリコン単結晶、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、紙、セラミック、プラスチック基板などを用いることができる。さらには、これらを組み合わせた複合基板も用いることができ、一層構造でも、多層構造の形態でもよい。
【００４１】
プラスチック基板としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート、トリアセチルセルロース、セルロースアセテートプロピオネートなどから成る基板が挙げられる。
尚、導電性のある基板、例えば、シリコンを基板に用いた場合、その基板はゲート電極を兼ねることもできる。
【００４２】
本発明の有機トランジスタにおいて、ソース電極、ドレイン電極、およびゲート電極に用いる材料としては特に限定するものではなく、導電性の材料であれば任意に用いることができる。
【００４３】
電極材料としては、例えば、酸化インジウムスズ合金(ＩＴＯ)、酸化スズ(ＮＥＳＡ)、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化モリブデン、金、銀、白金、銅、インジウム、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、クロム、鉄、錫、タンタル、パラジウム、テルル、イリジウム、ルテニウム、ゲルマニウム、タングステン、モリブデン、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、亜鉛、マグネシウム／インジウム合金、マグネシウム／銅合金、マグネシウム／銀合金、マグネシウム／アルミニウム合金、クロム／モリブデン合金、アルミニウム／リチウム合金、アルミニウム／スカンジウム／リチウム合金、ナトリウム／カリウム合金などの金属や合金、さらには、フッ素ドープ酸化亜鉛、導電率を向上させたシリコン単結晶、多結晶シリコン、アモルファスシリコン等のシリコン系材料、カーボンブラック、グラファイト、グラッシーカーボン等の炭素材料などを挙げることができ、より好ましくは、酸化インジウムスズ合金、金、銀、白金、銅、インジウム、アルミニウム、導電率を向上させたシリコン系材料、炭素材料である。これらはバルク状、薄片状、微粒子状等、様々な形態で使用できる。
【００４４】
また、電極材料としては、ドーピング処理などで導電率を向上させた導電性ポリマー（例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸の錯体など）も好適に用いられる。
尚、これらの電極材料は、１種を単独で使用してもよく、あるいは複数併用してもよい。
ソース電極、ドレイン電極は、上に挙げた電極材料の中でも、有機半導体層との接触面において電気抵抗が小さいものが好ましい。
【００４５】
各電極の形成方法としては、特に限定するものではないが、例えば、導電性の材料を、蒸着やスパッタリングなどの方法を用いて形成することができ、リソグラフやエッチング処理により、所望の形状にパターニングできる。
また、導電性ポリマーや導電性微粒子を用いて電極を形成する場合には、導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子の分散液を、インクジェット法によりパターニングしてもよく、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーションなどにより形成してもよい。さらには、導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペースト（銀ペースト、金ペースト、カーボンペーストなど）などを凸版、凹版、平版、スクリーン印刷、グラビア印刷などの印刷法、インクジェット法でパターニングする方法を用いることもできる。
【００４６】
ソース電極、ドレイン電極の膜厚は、特に限定するものではないが、一般に、数ｎｍ〜数百μｍの範囲に設定することが好ましく、より好ましくは、1ｎｍ〜1００μｍであり、さらに好ましくは、１０ｎｍ〜２０μｍである。
尚、ソース電極、ドレイン電極は、互いに対向するように配置されるが、その間隔（チャネル長）は、一般に、数百ｎｍ〜数ｍｍの範囲に設定することが好ましく、より好ましくは、1００ｎｍ〜1ｍｍであり、さらに好ましくは、１μｍ〜５００μｍである。
【００４７】
また、ソース電極、ドレイン電極の表面は、例えば、４，４−ジメチルペンタンチオール、パーフルオロヘキサンチオール、パーフルオロヘプタンチオール、パーフルオロオクタンチオールなどの脂肪族アルキルチオール化合物、例えば、４−フルオロチオフェノール、２，４，６−トリフルオロチオフェノール、２，３,５，６−テトラフルオロチオフェノール、ペンタフルオロチオフェノール、４−トリフルオロメチルチオフェノール、３，５−ビストリフルオロメチルチオフェノール、４−ニトロチオフェノールなどの芳香族チオール化合物で修飾されていてもよい。
【００４８】
ゲート絶縁層に使用する材料としては、種々の絶縁材料を用いることができ、無機絶縁体あるいは有機高分子化合物が好ましい。
無機絶縁体としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、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、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウムなどを挙げることができ、より好ましくは、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。
【００４９】
無機絶縁体からなるゲート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、低エネルギーイオンビーム法、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、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法、エアーナイフ法、スライドホッパー法、エクストリュージョン法などの塗布法、各種印刷法やインクジェット法などのウェットプロセスを挙げることができ、使用する材料の特性に応じて適宜選択して適用することができる。また、シリコン系材料をゲート電極として用い、有機半導体形成前にゲート絶縁層を形成する場合には、熱酸化法で形成してもよい。
【００５０】
ゲート絶縁層に用いる有機高分子化合物としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系の光硬化性樹脂、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ノボラック樹脂、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチルプルラン、ポリ（パーフルオロアルケニルビニルエーテル）、パリレンなどを用いることができる。有機高分子化合物を用いたゲート絶縁層の形成法としては、ウェットプロセスが好ましい。
ゲート絶縁層に使用する絶縁材料は、１種を単独で使用してもよく、あるいは複数併用してもよい。
【００５１】
尚、ゲート絶縁層に無機絶縁体として、例えば、酸化ケイ素を使用する場合、有機半導体層との界面になる酸化ケイ素の表面は、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、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、ベンジルトリクロロシラン、１−ヘキシルフォスフォン酸、１−オクチルフォスフォン酸、１−ヘキサデシルフォスフォン酸、３，７，１１，１５−テトラメチル−１−ヘキサデシルフォスフォン酸などで処理されていてもよい。
また、有機高分子化合物をゲート絶縁層に使用し、ゲート絶縁層を形成した後に有機半導体層を形成する場合は、有機高分子化合物からなるゲート絶縁層上にラビング処理を施してから有機半導体層を形成するようにしてもよい。
【００５２】
ゲート絶縁層の膜厚は、特に限定するものではないが、一般に、数ｎｍ〜数十μｍの範囲に設定することが好ましく、より好ましくは、５ｎｍ〜1０μｍであり、さらに好ましくは、１０ｎｍ〜５μｍである。
【００５３】
本発明の有機トランジスタは、有機半導体層に一般式（１）で表される化合物を少なくとも１種含有してなるものであり、一般式（１）で表される化合物は、１種を単独で使用してもよく、複数種を併用してもよい。
【００５４】
さらに、有機半導体層は、一般式（１）で表される少なくとも１種の化合物と、他のキャリア輸送性化合物（例えば、ポリアセチレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリチエニレンビニレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリピロール誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリアリールアミン誘導体、ポリキノリン誘導体、ペリレン誘導体、テトラセン誘導体、ペンタセン誘導体、フタロシアニン誘導体など）を併用して形成されていてもよい。この場合、一般式（１）で表される化合物の含有量は、２０質量％以上が好ましく、５０質量％以上になるように調製することがより好ましい。
【００５５】
さらに、有機半導体層は、一般式（１）で表される少なくとも１種の化合物と、高分子化合物から形成されていてもよい。
係る高分子化合物としては、例えば、ポリアクリル酸誘導体、ポリメタクリル酸誘導体、ポリ（シクロヘキシルメタクリレート）誘導体、ポリエチレン誘導体、ポリプロピレン誘導体、ポリイソプレン誘導体、ポリブタジエン誘導体、ポリイソブチレン誘導体、ポリメチルペンテン誘導体、
ポリ（ビニルシクロヘキサン）誘導体、ポリスチレン誘導体、ポリ（４−メチルスチレン）誘導体、ポリ（α−メチルスチレン）誘導体、ポリ（α−ビニルナフタレン）誘導体、ポリ（ビニルトルエン）誘導体、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）誘導体、ポリ（４−ビニルビフェニル）誘導体、ポリ（２−メチル−１，３−ブタジエン）誘導体、ポリ（スチレン・アクリロニトリル）共重合体、ポリ（スチレン・ブタジエン）共重合体、ポリ塩化ビニル誘導体、ポリエチレンテレフタレート誘導体、ポリブチレンテレフタレート誘導体、ナイロン誘導体、ポリエステル誘導体、ポリイミド誘導体、ポリフェノール誘導体、セルロース誘導体、ビニロン誘導体などを挙げることができる。
これらの高分子化合物は、１種を単独で使用してもよく、あるいは複数併用してもよい。
尚、一般式（１）で表される少なくとも１種の化合物と、高分子化合物を併用して、有機半導体層を形成する場合、一般式（１）で表される少なくとも１種の化合物の含有量は、高分子化合物に対して、５質量％以上が好ましく、２０質量％以上になるように調製することがより好ましい。
【００５６】
本発明の有機トランジスタは、ｐ型（正孔がキャリアとして機能する）の有機トランジスタ、またはｎ型（電子がキャリアとして機能する）の有機トランジスタとして機能するが、好ましくは、ｐ型の有機トランジスタとして使用するのが好ましい。
【００５７】
有機半導体層の形成方法としては、特に限定するものではなく、公知の形成方法を用いることができる。
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、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、プラズマ重合法、熱転写法、レーザー転写法などのドライプロセス、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法、ＬＢ法(ラングミューア・ブロジェット法)、各種印刷法、インクジェット法などのウェットプロセスを挙げることができる。
【００５８】
ウェットプロセスにより、有機半導体層の形成する場合は、一般式（１）で表される少なくとも１種の化合物を、溶媒に溶解、または分散させた溶液を用いる。
係る溶媒としては、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、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、１,２−プロパンジオール、１,３−プロパンジオール、オクタフルオロペンタノール、ペンタフルオロプロパノールなどのアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、アセトフェノン、プロピオフェノンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル系溶媒、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル、アニソール、ジメトキシベンゼン、ジメチルアニソール、４−tert-ブチルアニソール、２−メトキシナフタレンなどのエーテル系溶媒、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン、メシチレン、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン、インダン、フェニルシクロヘキサン、デカヒドロナフタレン、トリメチルシクロヘキサン、ビシクロヘキシル、シクロヘキシルベンゼン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、テトラクロロエタン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、フルオロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、１−フルオロナフタレン、１−クロロナフタレン、３−クロロチオフェ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、ベンゾ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、１−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、テトラメチル尿素などの非プロトン性極性溶媒などの有機溶媒を挙げることができる。これらの溶媒は、１種を単独で使用してもよく、あるいは複数併用してもよい。
係る溶媒中の一般式（１）で表される少なくとも１種の化合物の濃度に関しては、特に制限するものではないが、一般には、０．０１〜２０質量％、より好ましくは、０．０５〜１５質量％程度に調製することが好ましい。
【００５９】
有機半導体層の膜厚に関しては、特に制限するものではないが、一般に、数ｎｍ〜数十μｍの範囲に設定することが好ましく、より好ましくは、1ｎｍ〜1０μｍであり、さらに好ましくは、５ｎｍ〜１μｍである。
【００６０】
本発明においては、有機半導体層の形成後、さらに所望により後処理を施してもよい。
例えば、有機半導体層の形成後に、熱処理を施して、形成時に生じた膜厚の歪を緩和したり、あるいは生成したピンホールなどの改善することが可能な場合がある。
また、有機半導体層中の分子の配列、配向を制御するなどの目的で、熱処理を行うことは好ましい場合がある。
熱処理の温度に関しては、特に制限するものではないが、室温〜２００℃程度、好ましくは、４０℃〜１５０℃で実施する。尚、熱処理は、空気中で実施してもよく、また窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気下で実施してもよい。
【００６１】
本発明の有機トランジスタにおいては、所望により、有機半導体層はドーピング処理を施されていてもよい。
尚、ドーパントとしては、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可能であり、アクセプター性ドーパントを使用することは好ましい。
【００６２】
ドナー性ドーパントとしては、有機半導体層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適に用いることができる。
ドナー性ドーパントとしては、例えば、Ｌi、Ｎa、Ｋ、Ｒb、Ｃｓなどのアルカリ金属、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、Ｒ４Ｐ＋（Ｒはアルキル基を表す）、Ｒ４Ａｓ＋（Ｒはアルキル基を表す）、Ｒ３Ｓ＋（Ｒはアルキル基を表す）、アセチルコリンなどが挙げられる。
【００６３】
アクセプター性ドーパントとしては、有機半導体層の有機化合物から電子を取り去る機能を有する化合物であれば好適に用いることができる。
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、ＩＦなどのハロゲン化合物、ＰＦ５、ＡsＦ５、ＳbＦ５、ＢＦ３、ＢＣｌ３、ＢＢｒ３、ＳＯ３などのルイス酸、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＮＯ３、Ｈ2ＳＯ４、ＨＣｌＯ４、ＦＳＯ３Ｈ、ＣｌＳＯ３Ｈ、ＣＦ３ＳＯ３Ｈなどのプロトン酸、酢酸、蟻酸、アミノ酸などの有機酸、ＦｅＣｌ３、ＦｅＯＣｌ、ＴｉＣｌ４、ＺｒＣｌ４、ＨｆＣｌ４、ＮｂＦ５、ＮｂＣｌ５、ＴａＣｌ５、ＭｏＣｌ５、ＷＦ５、ＷＣｌ６、ＵＦ６、ＬｎＣｌ３(Ｌｎ＝Ｌa、Ｃe、Ｎd、ＰｒなどのランタノイドとＹ)などの遷移金属化合物、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＣｌＯ４−、ＰＦ６−、ＡｓＦ５−、ＳｂＦ６−、ＢＦ４−、スルホン酸アニオンなどの電解質アニオンなどが挙げられる。尚、ドーピング方法としては、有機半導体層を形成した後にドーパントを導入する方法、あるいは有機半導体層の形成時に、ドーパントを導入する方法を適用することができる。
【００６４】
また、本発明の有機トランジスタは、大気中の酸素、水分などの影響を軽減する目的で、有機トランジスタの外周面の全面、または一部にガスバリア層を設けることもできる。ガスバリア層を形成する材料としては、例えば、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ（パーフルオロアルケニルビニルエーテル）などを挙げることができる。さらには、ゲート絶縁層に使用する材料として挙げた無機絶縁体もガスバリア層の形成に用いることができる。
尚、本発明の有機トランジスタは、例えば、液晶表示素子、有機電界発光素子、電子ペーパー、各種センサー、ＲＦＩＤｓ(radio frequency identification cards)などに使用することができる。
【実施例】
【００６５】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
ゲート電極としての抵抗率０．０２Ω・ｃｍのシリコン基板に、厚さ２００ｎｍの熱酸化膜（ＳｉＯ２）を形成した。ここで、シリコン基板自体がゲート電極となり、シリコン基板表面に形成されたＳｉＯ２層がゲート絶縁層となる。この上に、真空下（５×１０−４Ｐａ）で、例示化合物番号１の化合物を、蒸着速度０．０３ｎｍ／ｓｅｃの速度で、３０ｎｍの厚さに蒸着し、有機半導体層を形成した。さらに、この上に、マスクを用いて、金を蒸着してソース電極およびドレイン電極を形成した。尚、ソース電極およびドレイン電極の厚みは４０ｎｍであり、チャネル幅は５ｍｍ、チャネル長は７０μｍであった。
以上のように作製した有機トランジスタは、ｐ型のトランジスタ素子としての特性を示した。
有機トランジスタの電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性の飽和領域から、電荷移動度を求めた。
さらに、ドレインバイアス−５０Ｖとし、ゲートバイアス−５０Ｖおよび０Ｖにした時のドレイン電流値を測定し、電流のオン／オフ比を求めた。
さらに、作製した素子を、湿熱性試験後（６０℃、相対湿度８０％の雰囲気下で、２４時間保管後）、同様の方法で電荷移動度、電流のオン／オフ比を測定した。測定結果を第１表に示した。
【００６６】
（実施例２〜６）
実施例１において、有機半導体層の形成に際して、例示化合物番号１の化合物を使用する代わりに、例示化合物番号２の化合物（実施例２）、例示化合物番号３の化合物（実施例３)、例示化合物番号５の化合物(実施例４)、例示化合物番号７の化合物（実施例５)、例示化合物番号２３の化合物（実施例６）を使用した以外は、実施例１に記載の方法により、有機トランジスタを作製した。
尚、作製した有機トランジスタは、ｐ型のトランジスタ素子としての特性を示した。
さらに、実施例１に記載の方法により、作製直後、および湿熱性試験後（６０℃、相対湿度８０％の雰囲気下で、２４時間保管後）、有機トランジスタの特性を調べ、結果を第１表に示した。
【００６７】
以下の比較例において有機半導体層の形成の際に用いた化合物は、以下の式(Ａ)〜式(Ｆ)の化合物である。
2018182056.tif 000012
2018182056.tif 000013
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【００６８】
（比較例１〜３）
実施例１において、有機半導体層の形成に際して、例示化合物番号１の化合物を使用する代わりに、式（Ａ）の化合物（比較例１）、式（Ｂ）の化合物（比較例２）、式（Ｃ）の化合物（比較例３）を使用した以外は、実施例１に記載の方法により、有機トランジスタを作製した。尚、作製した有機トランジスタは、ｐ型のトランジスタ素子としての特性を示した。
さらに、実施例１に記載の方法により、作製直後、および湿熱性試験後（６０℃、相対湿度８０％の雰囲気下で、２４時間保管後）、有機トランジスタの特性を調べ、結果を第１表に示した。
【００６９】
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【００７０】
第１表より、一般式（１）で表される化合物を用いてなる有機トランジスタは、高い電荷移動度、大きな電流オン／オフ比を有し、さらに保存安定性（耐湿熱性）に優れていることが明らかである。
【００７１】
（実施例７）
ゲート電極としての抵抗率０．０２Ω・ｃｍのシリコン基板に、厚さ２００ｎｍの熱酸化膜(ＳｉＯ２)を形成した。ここで、シリコン基板自体がゲート電極となり、シリコン基板表面に形成されたＳｉＯ２層がゲート絶縁層となる。シリコン基板を８０℃に加熱しておき、その上に、例示化合物番号１の化合物のクロロベンゼン溶液(濃度：０.３質量％)を塗布したところ、クロロベンゼンが蒸発し、５０ｎｍの厚さの例示化合物番号１の化合物からなる有機半導体層が形成された。さらに、この上に、マスクを用いて、金を蒸着してソース電極およびドレイン電極を形成した。尚、ソース電極およびドレイン電極の厚みは４０ｎｍであり、チャネル幅は５ｍｍ、チャネル長は７０μｍであった。
尚、作製した有機トランジスタは、ｐ型のトランジスタ素子としての特性を示した。
さらに、実施例１に記載の方法により、作製直後、および湿熱性試験後（６０℃、相対湿度８０％の雰囲気下で、２４時間保管後）、有機トランジスタの特性を調べ、結果を第２表に示した。
【００７２】
（実施例８〜１８）
実施例７において、有機半導体層の形成に際して、例示化合物番号１の化合物を使用する代わりに、例示化合物番号２の化合物（実施例８）、例示化合物番号３の化合物（実施例９）、例示化合物番号５の化合物（実施例１０）、例示化合物番号８の化合物（実施例１１）、例示化合物番号９の化合物（実施例１２）、例示化合物番号１１の化合物（実施例１３）、例示化合物番号１２の化合物（実施例１４）、例示化合物番号１３の化合物（実施例１５）、例示化合物番号１４の化合物（実施例１６）、例示化合物番号２０の化合物（実施例１７）、例示化合物番号２８の化合物（実施例１８）を使用した以外は、実施例７に記載の方法により、有機トランジスタを作製した。
尚、作製した有機トランジスタは、ｐ型のトランジスタ素子としての特性を示した。
さらに、実施例１に記載の方法により、作製直後、および湿熱性試験後（６０℃、相対湿度８０％の雰囲気下で、２４時間保管後）、有機トランジスタの特性を調べ、結果を第２表に示した。
【００７３】
（比較例４〜９）
実施例７において、有機半導体層の形成に際して、例示化合物番号１の化合物を使用する代わりに、式（Ａ）の化合物（比較例４）、式（Ｂ）の化合物（比較例５）、式（Ｃ）の化合物(比較例６)、式（Ｄ）の化合物（比較例７）、式（Ｅ）の化合物（比較例８）、式（Ｆ）の化合物（比較例９）を使用した以外は、実施例７に記載の方法により、有機トランジスタを作製した。
尚、作製した有機トランジスタは、ｐ型のトランジスタ素子としての特性を示した。
さらに、実施例１に記載の方法により、作製直後、および湿熱性試験後（６０℃、相対湿度８０％の雰囲気下で、２４時間保管後）、有機トランジスタの特性を調べ、結果を第２表に示した。
【００７４】
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【００７５】
第２表より、一般式（１）で表される化合物を用いてなる有機トランジスタは、高い電荷移動度、大きな電流オン／オフ比を有し、さらに保存安定性（耐湿熱性）に優れていることが明らかである。
【００７６】
（実施例１９）
ゲート電極としての抵抗率０.０２Ω・ｃｍのシリコン基板に、厚さ２００ｎｍの熱酸化膜(ＳｉＯ２)を形成した。ここで、シリコン基板自体がゲート電極となり、シリコン基板表面に形成されたＳｉＯ２層がゲート絶縁層となる。
１,２−ジクロロベンゼン２ｇに、例示化合物番号１の化合物１０ｍｇとポリスチレン(シグマ−アルドリッチ製、Ｍｗ：350000）１０ｍｇを溶解させ塗布液を調整した。シリコン基板を８０℃に加熱しておき、その上に、この塗布液を塗布し、１，２−ジクロロベンゼンを蒸発させて、５０ｎｍの厚さの例示化合物番号１の化合物およびポリスチレンからなる有機半導体層を形成した。さらに、この上に、マスクを用いて、金を蒸着してソース電極およびドレイン電極を形成した。尚、ソース電極およびドレイン電極の厚みは４０ｎｍであり、チャネル幅は５ｍｍ、チャネル長は７０μｍであった。尚、作製した有機トランジスタは、ｐ型のトランジスタ素子としての特性を示した。さらに、実施例１に記載の方法により、作製直後、有機トランジスタの特性を調べ、結果を第３表に示した。
【００７７】
（実施例２０〜２７）
実施例１９において、有機半導体層の形成に際して、例示化合物番号１の化合物を使用する代わりに、例示化合物番号３の化合物(実施例２０)、例示化合物番号５の化合物（実施例２１）、例示化合物番号７の化合物（実施例２２）、例示化合物番号８の化合物（実施例２３）、例示化合物番号１２の化合物（実施例２４）、例示化合物番号１３の化合物（実施例２５）、例示化合物番号１４の化合物（実施例２６）、例示化合物番号２０の化合物（実施例２７）を使用した以外は、実施例１９に記載の方法により、有機トランジスタを作製した。
尚、作製した有機トランジスタは、ｐ型のトランジスタ素子としての特性を示した。
さらに、実施例１に記載の方法により、作製直後、有機トランジスタの特性を調べ、結果を第３表に示した。
【００７８】
（比較例１０〜１４）
実施例１９において、有機半導体層の形成に際して、例示化合物番号１の化合物を使用する代わりに、式（Ａ）の化合物（比較例１０）、式（Ｂ）の化合物（比較例１１）、式（Ｃ）の化合物（比較例１２）、式（Ｄ）の化合物（比較例１３）、式（Ｅ）の化合物（比較例１４）を使用した以外は、実施例１９に記載の方法により、有機トランジスタを作製した。尚、作製した有機トランジスタは、ｐ型のトランジスタ素子としての特性を示した。さらに、実施例１に記載の方法により、作製直後、有機トランジスタの特性を調べ、結果を第３表に示した。
【００７９】
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【００８０】
第３表より、有機半導体層を一般式（１）で表される化合物と、高分子化合物を併用して形成してなる有機トランジスタは、高い電荷移動度、大きな電流オン／オフ比を有していることが明らかである。また、上記実施例の有機トランジスタは湿熱性試験においても優れた保存安定性を示した。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の有機トランジスタは、高い電荷移動度、大きな電流オン／オフ比を有し、さらには保存安定性（耐湿熱性）に優れており、液晶表示素子、有機電界発光素子、電子ペーパー、各種センサー、ＲＦＩＤｓ(radio frequency identification cards)などに使用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１１：基板
２１：ゲート電極
３１：ゲート絶縁層
４１：ドレイン電極
５１：有機半導体層
６１：ソース電極
【００８３】
１２：基板
２２：ゲート電極
３２：ゲート絶縁層
４２：ドレイン電極
５２：有機半導体層
６２：ソース電極
【００８４】
１３：基板
２３：ゲート電極
３３：ゲート絶縁層
４３：ドレイン電極
５３：有機半導体層
６３：ソース電極
【００８５】
１４：基板
２４：ゲート電極
３４：ゲート絶縁層
４４：ドレイン電極
５４：有機半導体層
６４：ソース電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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