(57)【要約】【課題】高い電界効果移動度と良好な薄膜形成性とを示す半導体組成物を提供する。【解決手段】半導体組成物は、非非晶質半導体材料と分子性ガラスとを含む。また、電子デバイスである薄膜トランジスタ（ＴＦＴ１０）は、半導体層７０を含み、半導体層７０は、非非晶質半導体材料と分子性ガラスとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非非晶質半導体材料と分子性ガラスとを含むことを特徴とする半導体組成物。
【請求項２】
半導体層を含む電子デバイスであって、前記半導体層は、非非晶質半導体材料と分子性ガラスとを含むことを特徴とする電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの電子デバイスにおいて有用な半導体層を作るための半導体組成物に関する。この半導体層は、特に、高い電界効果移動度と良好な薄膜形成性を示す点において優れている。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、例えば、センサ、イメージスキャナ、電子ディスプレイデバイスなどの現代のエレクトロニクスにおいて不可欠な構成要素である。現在主流のシリコンテクノロジーを用いたＴＦＴ回路は、一部の用途、特に、高いスイッチング速度を必ずしも必要としない、ディスプレイ（例えば、アクティブマトリックス型液晶モニタまたはテレビ）のバックプレーンスイッチング回路のような大面積電子デバイス用としてはコストが高すぎる。シリコン系ＴＦＴ回路のコストが高いのは、主として、資本集約的なシリコン製造設備と、厳しく制御された環境下での複雑な、高温、高真空フォトリソグラフ製造工程を用いるためである。製造コストがより低いだけでなく、小型、軽量、柔軟性などの魅力的な機械的性質も備えたＴＦＴの製造が一般に望まれている。
【０００３】
ＴＦＴは一般に、基材上にある、導電性のゲート電極と、ソースおよびドレイン電極と、ゲート電極をソースおよびドレイン電極と隔てている電気絶縁性のゲート誘電体層と、ゲート誘電体層に接し、ソース電極とドレイン電極との間を繋いでいる半導体層とで構成されている。
【０００４】
プリント有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）は、ＲＦＩＤタグやＬＣＤディスプレイなどの用途で期待されている。ＯＴＦＴの性能は移動度によって測ることができる。移動度はｃｍ２／Ｖ・秒の単位で測定し、より高い移動度が望ましい。半導体組成物は一般に、小分子と高分子（ポリマー）の２種類に分けられる。小分子は、移動度は高いが溶液工程の際の薄膜形成性が不良である。ポリマーは、薄膜形成性は良いが、一般に移動度が低い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，６９０，０２９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，７７４，３９３号明細書
【特許文献３】米国特許第６，３７２，０７１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００７／０１４６４２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高い電界効果移動度と良好な薄膜形成性とを示す半導体組成物の開発が望まれていると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、様々な実施の形態において、非非晶質（non-amorphous）半導体材料と分子性ガラスとを含む半導体組成物を開示する。この半導体組成物を組み込んだ、薄膜トランジスタなどの電子デバイスも開示する。本半導体組成物は、良好な薄膜形成性と高い移動度とを示す。
【０００８】
いくつかの実施の形態では、非非晶質半導体材料と分子性ガラスとを含む半導体組成物を開示する。分子性ガラスは、直線構造、Ｔ形構造、三脚構造、四面体構造、または超分岐構造を持つ。
【０００９】
分子性ガラスは、構造式（１）または構造式（２）で示されるスピロ化合物を含むものである。
【化１】
2011233886.tif 000003
構造式（１）
【化２】
2011233886.tif 000004
構造式（２）
式中、それぞれのＲ置換基は、独立して、水素、炭素数約１から約１８のアルキル、炭素数約３から約１８のアリールまたは置換アリール、ヒドロキシル、保護ヒドロキシル、アミノ、保護アミノ、−ＯＲ’、−ＯＣＯＯＲ’、−ＣＮＯ、−ＮＨＣＯＯＲ’、ヒドロキシフェニル、−ＣＯＯＨ、およびエポキシから成る群より選ばれ、Ｒ’はアルキルである。
【００１０】
いくつかの実施の形態において、分子性ガラスの構造は、構造式（３）から構造式（８）のいずれかより選ばれる。
【化３】
2011233886.tif 000005
構造式（３）
【化４】
2011233886.tif 000006
構造式（４）
【化５】
2011233886.tif 000007
構造式（５）
【化６】
2011233886.tif 000008
構造式（６）
【化７】
2011233886.tif 000009
構造式（７）
【化８】
2011233886.tif 000010
構造式（８）
式中、それぞれのＲ置換基は、独立して、水素、炭素数約１から約１８のアルキル、炭素数約３から約１８のアリールまたは置換アリール、ヒドロキシル、保護ヒドロキシル、アミノ、保護アミノ、−ＯＲ’、−ＯＣＯＯＲ’、−ＣＮＯ、−ＮＨＣＯＯＲ’、ヒドロキシフェニル、−ＣＯＯＨ、およびエポキシから成る群より選ばれ、Ｒ’はアルキルである。
【００１１】
別の実施の形態において、分子性ガラスは、構造式（９）で示されるシランである。
【化９】
2011233886.tif 000011
構造式（９）
式中、それぞれのＲは、独立して、水素、炭素数約１から約１８のアルキル、炭素数約３から約１８のアリールまたは置換アリール、ヒドロキシル、保護ヒドロキシル、アミノ、保護アミノ、−ＯＲ’、−ＯＣＯＯＲ’、−ＣＮＯ、−ＮＨＣＯＯＲ’、ヒドロキシフェニル、−ＣＯＯＨ、およびエポキシから成る群より選ばれ、Ｒ’はアルキルであり、ｍおよびｎはいずれも整数であって、ｍ＋ｎ＝４である。
【００１２】
具体的な実施の形態において、シランは、構造式（９ａ）で示される。
【化１０】
2011233886.tif 000012
構造式（９ａ）
【００１３】
更に別の実施の形態において、分子性ガラスは、構造式（１０）で示されるアダマンタン誘導体である。
【００１４】
【化１１】
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構造式（１０）
式中、それぞれのＲは、独立して、ヘテロ原子を含む置換基である。
【００１５】
更に別の実施の形態において、分子性ガラスの構造は、構造式（１１）から構造式（１３）のいずれかより選ばれる。
【化１２】
2011233886.tif 000014
構造式（１１）
【化１３】
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構造式（１２）
【化１４】
2011233886.tif 000016
構造式（１３）
式中、それぞれのＲ置換基は、独立して、水素、炭素数約１から約１８のアルキル、炭素数約３から約１８のアリールまたは置換アリール、ヒドロキシル、保護ヒドロキシル、アミノ、保護アミノ、−ＯＲ’、−ＯＣＯＯＲ’、−ＣＮＯ、−ＮＨＣＯＯＲ’、ヒドロキシフェニル、−ＣＯＯＨ、およびエポキシから成る群より選ばれ、Ｒ’はアルキルである。
【００１６】
更に別の実施の形態において、分子性ガラスは、構造式（１４）で示されるカリックスアレーン誘導体である。
【化１５】
2011233886.tif 000017
構造式（１４）
式中、それぞれのＲ置換基は、独立して、水素、炭素数約１から約１８のアルキル、炭素数約３から約１８のアリールまたは置換アリール、ヒドロキシル、保護ヒドロキシル、アミノ、保護アミノ、−ＯＲ’、−ＯＣＯＯＲ’、−ＣＮＯ、−ＮＨＣＯＯＲ’、ヒドロキシフェニル、−ＣＯＯＨ、およびエポキシから成る群より選ばれ、Ｒ’はアルキルであり、Ｒ１は、酸素含有ラジカルで置換したフェニル基である。
【００１７】
更に別の実施の形態において、分子性ガラスは、構造式（１５）から構造式（２４）のいずれかより選ばれるアリールアミン誘導体である。
【化１６】
2011233886.tif 000018
構造式（１５）
【化１７】
2011233886.tif 000019
構造式（１６）
【化１８】
2011233886.tif 000020
構造式（１７）
【化１９】
2011233886.tif 000021
構造式（１８）
【化２０】
2011233886.tif 000022
構造式（１９）
【化２１】
2011233886.tif 000023
構造式（２０）
【化２２】
2011233886.tif 000024
構造式（２１）
【化２３】
2011233886.tif 000025
構造式（２２）
【化２４】
2011233886.tif 000026
構造式（２３）
【化２５】
2011233886.tif 000027
構造式（２４）
式中、それぞれのＲ、Ｒ１、およびＲ２置換基は、独立して、水素、炭素数約１から約１８のアルキル、炭素数約３から約１８のアリールまたは置換アリール、ヒドロキシル、保護ヒドロキシル、アミノ、保護アミノ、−ＯＲ’、−ＯＣＯＯＲ’、−ＣＮＯ、−ＮＨＣＯＯＲ’、ヒドロキシフェニル、−ＣＯＯＨ、およびエポキシから成る群より選ばれ、Ｒ’はアルキルであり、ｎは１から６の整数であり、Ａｒは、独立して、アリール、ヘテロアリール、置換アリール、および置換ヘテロアリールより選ばれる。
【００１８】
具体的な実施の形態において、分子性ガラスは、４，４’−（１，４−フェニレンジイソプロピリデン）ビスフェノール、テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）シラン、テトラキス（３−ヒドロキシフェニル）シラン、テトラキス（２−ヒドロキシフェニル）シラン、テトラキス（４−ヒドロキシビフェニル）シラン、テトラキス［３−（３−ヒドロキシビフェニル）］シラン、テトラキス［４−（３−ヒドロキシビフェニル）］シラン、テトラキス［３−（４−ヒドロキシビフェニル）］シラン、テトラキス［４−（４−ヒドロキシビフェニル）］シラン、テトラキス（３−メトキシフェニル）シラン、テトラキス（４−メトキシフェニル）シラン、テトラキス［３−（３−メトキシビフェニル）］シラン、テトラキス［４−（３−メトキシビフェニル）］シラン、テトラキス［３−（４−メトキシビフェニル）］シラン、テトラキス［４−（４−メトキシビフェニル）］シラン、トリ（２−アダマンチルオキシメチルコラート（cholate））−３−イル−アダマンタン−１，３，５−トリカルボキシラート、トリ{［（２−メチル−２−アダマンチル）オキシ］カルボニルメチルコラート｝−３−イル−アダマンタン−１，３，５−トリカルボキシラート、アダマンタン−１，３，５−トリイルトリス（オキシメチレン）トリコラート、アダマンタン−１，３，５−トリイルトリス（オキシメチレン）トリ−３−（２−アダマンチルオキシメトキシ）コラート、トリ（２−メチル−２−アダマンチル）アダマンタン−１，３，５−トリカルボキシラート、１，３，４−トリ［（２−アダマンチルオキシメチルコラート）−３−オキシメチルオキシ］アダマンタン、１，２，３，４，６−ペンタ−Ｏ−（２−アダマンチルオキシメチル）−α−Ｄ−グルコース、１，２，３，４，６−ペンタ−Ｏ−｛［（２−メチル−２−アダマンチル）オキシ］カルボニルメチル｝−α−Ｄ−グルコース、構造式（１ａ）、構造式（２ａ）、および構造式（ａ）から構造式（ｅ）で示されるものから成る群より選ばれる。
【化２６】
2011233886.tif 000028
構造式（１ａ）
【化２７】
2011233886.tif 000029
構造式（２ａ）
【化２８】
2011233886.tif 000030
構造式（ａ）
【化２９】
2011233886.tif 000031
構造式（ｂ）
【化３０】
2011233886.tif 000032
構造式（ｃ）
【化３１】
2011233886.tif 000033
構造式（ｄ）
【化３２】
2011233886.tif 000034
構造式（ｅ）
【００１９】
分子性ガラスは、デンドリマーであっても良い。分子性ガラスはまた、それ自体と、あるいは非晶質分子材料と架橋したものであっても良い。
【００２０】
非非晶質半導体材料は、構造式（Ｉａ）または構造式（Ｉｂ）で表すことができる。
【化３３】
2011233886.tif 000035
構造式（Ｉａ）
【化３４】
2011233886.tif 000036
構造式（Ｉｂ）
式中、Ｒ１およびＲ２は、独立して、水素、アルキル、アリール、アルコキシ、置換アルキル、置換アリール、置換アルコキシ、トリアルキルシリル、シアノ、ニトロ、またはハロゲンより選ばれ、Ｒ３およびＲ４は、独立して、アルキル、アリール、アルコキシ、置換アルキル、置換アリール、置換アルコキシ、水素、トリアルキルシリル、シアノ、ニトロ、またはハロゲンより選ばれ、Ｒ５およびＲ６は、独立して、水素、ハロゲン、シアノ、ニトロ、アルキル、アリール、アルコキシ、置換アルキル、置換アリール、置換アルコキシ、またはトリアルキルシリルより選ばれ、Ａｒは、独立して、アリール、ヘテロアリール、置換アリール、および置換ヘテロアリールより選ばれ、Ｚは、−ＣＨ＝ＣＨ−、イオウ、酸素、セレン、またはＮＲ（式中、Ｒは、水素、あるいは、アルキルまたはアリールなどの炭化水素）を表し、ｘおよびｙは、独立して、０から約６であり、ａおよびｂは、独立して、０から約３であり、ｃおよびｄは、独立して、０から約４である。
【００２１】
いくつかの実施の形態において、非非晶質半導体材料は、構造式（２５）から構造式（４１）のいずれかで表される。
【化３５】
2011233886.tif 000037
構造式（２５ａ）
【化３６】
2011233886.tif 000038
構造式（２５ｂ）
【化３７】
2011233886.tif 000039
構造式（２６ａ）
【化３８】
2011233886.tif 000040
構造式（２６ｂ）
【化３９】
2011233886.tif 000041
構造式（２７ａ）
【化４０】
2011233886.tif 000042
構造式（２７ｂ）
【化４１】
2011233886.tif 000043
構造式（２８ａ）
【化４２】
2011233886.tif 000044
構造式（２８ｂ）
【化４３】
2011233886.tif 000045
構造式（２９ａ）
【化４４】
2011233886.tif 000046
構造式（２９ｂ）
【化４５】
2011233886.tif 000047
構造式（３０ａ）
【化４６】
2011233886.tif 000048
構造式（３０ｂ）
【化４７】
2011233886.tif 000049
構造式（３１ａ）
【化４８】
2011233886.tif 000050
構造式（３１ｂ）
【化４９】
2011233886.tif 000051
構造式（３２ａ）
【化５０】
2011233886.tif 000052
構造式（３２ｂ）
【化５１】
2011233886.tif 000053
構造式（３３ａ）
【化５２】
2011233886.tif 000054
構造式（３３ｂ）
【化５３】
2011233886.tif 000055
構造式（３４ａ）
【化５４】
2011233886.tif 000056
構造式（３４ｂ）
【化５５】
2011233886.tif 000057
構造式（３５ａ）
【化５６】
2011233886.tif 000058
構造式（３５ｂ）
【化５７】
2011233886.tif 000059
構造式（３６ａ）
【化５８】
2011233886.tif 000060
構造式（３６ｂ）
【化５９】
2011233886.tif 000061
構造式（３７ａ）
【化６０】
2011233886.tif 000062
構造式（３７ｂ）
【化６１】
2011233886.tif 000063
構造式（３８ａ）
【化６２】
2011233886.tif 000064
構造式（３８ｂ）
【化６３】
2011233886.tif 000065
構造式（３９ａ）
【化６４】
2011233886.tif 000066
構造式（３９ｂ）
【化６５】
2011233886.tif 000067
構造式（４０ａ）
【化６６】
2011233886.tif 000068
構造式（４０ｂ）
【化６７】
2011233886.tif 000069
構造式（４１）
式中、Ｒ７は、独立して、水素、ハロゲン、アルキル、１つのアルキル鎖で置換されたフェニル、またはトリアルキルシリルから成る群より選ばれる。
【００２２】
別の実施の形態において、半導体材料は、構造式（４２）から構造式（４５）のいずれかで表される。
【化６８】
2011233886.tif 000070
構造式（４２）
【化６９】
2011233886.tif 000071
構造式（４３ａ）
【化７０】
2011233886.tif 000072
構造式（４３ｂ）
【化７１】
2011233886.tif 000073
構造式（４４ａ）
【化７２】
2011233886.tif 000074
構造式（４４ｂ）
【化７３】
2011233886.tif 000075
構造式（４５）
式中、Ｒ、Ｒ’、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、独立して、アルキル、パーフルオロアルキル、アリール、アルコキシ、およびトリアルキルシリル（trialkysilyl）から成る群より選ばれ、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、または−ＮＨであり、ｅおよびｆは、独立して、０から約４であり、Ａｒ１およびＡｒ２は、独立して、アリール、ヘテロアリール、置換アリール、および置換ヘテロアリールより選ばれる。
【００２３】
Ａｒ１およびＡｒ２は、独立して、次のものから成る群より選ばれる。
【化７４】
2011233886.tif 000076
【化７５】
2011233886.tif 000077
、および
【化７６】
2011233886.tif 000078
式中、Ｚは、Ｃ（Ｒ’Ｒ”）、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、ＮＲ”’、およびＳｉ（Ｒ’Ｒ”）から成る群より選ばれ、このとき、Ｒ’、Ｒ”、およびＲ”’は、独立して、水素、アルキル、またはアリールから成る群より選ばれる。Ｙは、炭素原子または窒素原子である。
【００２４】
具体的な実施の形態において、非非晶質半導体材料は、構造式（４６）および構造式（４７）のいずれかで表される。
【化７７】
2011233886.tif 000079
構造式（４６）
【化７８】
2011233886.tif 000080
構造式（４７ａ）
【化７９】
2011233886.tif 000081
構造式（４７ｂ）
【００２５】
非非晶質半導体材料は、結晶性、半結晶性、または液晶性半導体である。別の態様において、半導体材料は小分子であり、高結晶性半導体である。分子性ガラスは、４．０以下の誘電率、例えば、３．５以下の誘電率を持つ。
【００２６】
更に、半導体層を含む電子デバイスも開示する。この半導体層は、非非晶質半導体材料と分子性ガラスとを含んでいる。電子デバイスは薄膜トランジスタである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるＴＦＴの第１の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明によるＴＦＴの第２の実施の形態を示す図である。
【図３】本発明によるＴＦＴの第３の実施の形態を示す図である。
【図４】本発明によるＴＦＴの第４の実施の形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
数量に添付して用いられる修飾語の“約”は、記述されている値を含み、文脈の示す意味を持っている（例えば、特定の数量の測定に伴う誤差程度を少なくとも含む）。範囲を示す文中で用いられている場合、修飾語“約”は、２つの終点の絶対値で定められる範囲も示していると考えるべきである。例えば、“約２から約１０”の範囲は、“２から１０”の範囲も示している。
【００２９】
本件でいう“炭化水素基”は、炭素と水素だけから成る化学基である。代表的な炭化水素基としては、アルキル、アリール、アルキルアリール、およびアリールアルキルが挙げられる（但し、これらに限定しない）。
【００３０】
用語“アルキル”とは、完全に飽和し、ＣｎＨ２ｎ＋１の構造式で示される、全てが炭素原子と水素原子から成るラジカルを指す。アルキルラジカルは、直鎖、分枝、または環状である。用語“アリール”とは、全てが炭素原子と水素原子から成る芳香族ラジカルを指す。用語“アルコキシ”とは、酸素原子に結合したアルキルラジカルを指す。
【００３１】
置換アルキル、置換アリール、および置換アルコキシ基は、例えば、アルキル、ハロゲン、−ＣＮ、−ＮＯ２で置換することができる。代表的な置換アルキル基は、アルキル基中の全ての水素原子が、フッ素、塩素、ヨウ素、臭素などのハロゲン原子で置換された、パーハロアルキル基である。用語“ヘテロ原子含有基”とは、直鎖骨格、分枝骨格、または環状骨格を形成している、元々は炭素原子と水素原子から成るラジカルを指す。この元々のラジカルは飽和または不飽和である。次に、骨格内の１つ以上の炭素原子をヘテロ原子、一般には、窒素、酸素、またはイオウで置換して、ヘテロ原子含有基とする。用語“ヘテロアリール”とは、一般に、炭素原子を置き換えた少なくとも１つのヘテロ原子を含む芳香族化合物を指し、これは、ヘテロ原子含有基の一部と考えることができる。
【００３２】
図１は、本発明による、ボトムゲートボトム接触（bottom-gate bottom-contact）型のＴＦＴ構造を示したものである。ＴＦＴ１０は、ゲート電極３０とゲート誘電体層４０とに接した基材２０を含んでいる。ここで、ゲート電極３０は基材２０の中に描かれているが、必ずしもそうである必要はない。しかし、ゲート誘電体層４０が、ゲート電極３０を、ソース電極５０、ドレイン電極６０、半導体層７０と隔てていることが重要である。半導体層７０は、ソース電極５０およびドレイン電極６０の上とその間にある。半導体は、ソース電極５０とドレイン電極６０との間にチャネル長さ８０を備えている。
【００３３】
図２は、本発明による、別の、ボトムゲートトップ接触（bottom-gate top-contact）型ＴＦＴ構造を示したものである。ＴＦＴ１０は、ゲート電極３０とゲート誘電体層４０とに接した基材２０を含んでいる。半導体層７０は、ゲート誘電体層４０の上にあり、ゲート誘電体層４０をソース電極５０およびドレイン電極６０と隔てている。
【００３４】
図３は、本発明による、ボトムゲートボトム接触型ＴＦＴ構造を示したものである。ＴＦＴ１０は、ゲート電極としても働き、ゲート誘電体層４０に接している基材２０を含んでいる。ソース電極５０、ドレイン電極６０、半導体層７０は、ゲート誘電体層４０の上にある。
【００３５】
図４は、本発明による、トップゲートトップ接触型ＴＦＴ構造を示したものである。ＴＦＴ１０は、ソース電極５０、ドレイン電極６０、半導体層７０と接している基材２０を含んでいる。半導体層７０は、ソース電極５０およびドレイン電極６０の上とその間にある。ゲート誘電体層４０は半導体層７０の上にある。ゲート電極３０はゲート誘電体層４０の上にあるが半導体層７０とは接していない。
【００３６】
薄膜トランジスタや発光ダイオード（ＬＥＤ）などの電子デバイスの半導体層を、非非晶質半導体材料と分子性ガラスとを含む半導体組成物から作ることができる。
【００３７】
この半導体組成物は、分子性ガラスとしても知られる、非晶質（amorphous）分子材料を含んでいる。いくつかの実施の形態において、分子性ガラスは架橋していない。別の実施の形態において、分子性ガラスは架橋してマトリックスまたは網目構造体を形成している。更に別の実施の形態では、分子性ガラスと共に架橋剤を使用し、分子性ガラスと架橋剤の両方を含む、半導体層のためのマトリックスまたは網目構造体を形成する。別の実施の形態において、分子性ガラスは、自己架橋して半導体層のための網目構造体を形成する。別の実施の形態において、分子性ガラスは別の分子性ガラスと架橋して、半導体層のための網目構造体を形成する。官能基間の化学反応、および／または、一部の小分子成分の脱離のため、分子性ガラスの化学構造は、架橋後、僅かに変化することが分かる。
【００３８】
分子性ガラスは非晶質分子材料であり、これは、融点ではなく、ガラス転移温度（望ましくは、室温よりもかなり高い）を示す。他の小分子と異なるこの特徴的なガラス形成性は、結晶化できないことによる。このため本件に開示の分子は、動力学的に安定な非晶質状態に留めておくことができる。つまりこれは、非晶質薄膜の形成が可能な小分子である。分子性ガラスは、例えば、Ｘ線回折技術を用いて調べたところ、分子間距離および／または配向がいずれも無秩序で、自由体積が存在するという特徴を持つことが分かった。 
【００３９】
本件に開示の非晶質分子性ガラスは、小分子の特長に加え、ポリマーの好ましい特長の多くも備えている。このような非晶質分子材料は、ポリマー材料とは異なり、明確な構造を持っていて、例えば、９５％以上、９９％以上、または９９．５％以上の純度を持つ、電子グレードの高純度とすることができる。更に、非晶質分子材料は、例えば、高い熱安定性、薄膜形成能など、ポリマー材料に類似したいくつかの長所を備えている。非晶質分子性ガラス（および架橋剤）中に官能基が均一に分散していることで、半導体層中において高い架橋密度が可能である。
【００４０】
適当であればどのような非晶質分子材料を用いても良い。分子の３次元構造を見た場合、本件に開示の非晶質分子材料は、以下に示すような、直線構造（Ｉ）、Ｔ形構造（ＩＩ）、三脚構造（ＩＩＩ）、または四面体構造（ＩＶ）を持つことができる。分子の形状は、分子の柔軟性と充填能力を決定する。具体的な実施の形態において、非晶質分子材料は、三脚構造（ＩＩＩ）または四面体構造（ＩＶ）を持っている。分子自体が、対称軸（Ｃ２およびＣ３対称など）、対称面、または対称中心などの分子対称性を持つと考えられる。しかし、半導体層中（固体状態）では、ガラスのように、広範囲での規則性は欠けている。
【化８０】
2011233886.tif 000082
【００４１】
非晶質分子材料は、−ＯＨ（ヒドロキシル）、−ＮＨ２（アミノ）、−ＣＮＯ（イソシアナト）、−ＣＯＯＨ（カルボン酸）、−ＯＲ’、−ＣＯＯＲ’、−ＯＣＯＯＲ’、エポキシなど（式中、Ｒ’はアルキル）の官能基を持っていても良い。これらの官能基は、構造（Ｉ）から構造（ＩＶ）に示されている、長方形および／または正方形の部分に存在できる。非晶質分子材料上の官能基から、非晶質分子材料は、例えば、フェノール分子性ガラス、アミノ分子性ガラス、カルボン酸分子性ガラス、エポキシ分子性ガラス、メトキシ分子性ガラス、エステル分子性ガラス、イソシアナト分子性ガラスなどに分類できる。
【００４２】
実施の形態において、非晶質分子材料はまた、コア構成要素によって、スピロ系誘導体、ビスフェノールＡ系誘導体、四面体アリールシラン系誘導体、アダマンタン系誘導体、環または縮合環系誘導体、トリアリールアミン系誘導体など、様々なカテゴリーに分類できる。具体的な実施の形態において、非晶質分子材料は、スピロビスインダン化合物またはスピロビ［クロマン］化合物などのスピロ化合物の誘導体である。スピロ化合物のそれぞれの環には、少なくとも１つの官能基がある。具体的な実施の形態において、非晶質分子材料は、構造式（１）のスピロビスインダン化合物、または構造式（２）のスピロビ［クロマン］化合物である。
【化８１】
2011233886.tif 000083
構造式（１）
【化８２】
2011233886.tif 000084
構造式（２）
式中、それぞれのＲ置換基は、独立して、水素、炭素数約１から約１８のアルキル、炭素数約３から約１８のアリールまたは置換アリール、ヒドロキシル、保護ヒドロキシル、アミノ、保護アミノ、−ＯＲ’、−ＯＣＯＯＲ’、−ＣＮＯ、−ＮＨＣＯＯＲ’、ヒドロキシフェニル、−ＣＯＯＨ、およびエポキシから成る群より選ばれ、Ｒ’はアルキルである。具体的な実施の形態において、それぞれのＲ置換基は、独立して、水素、−ＯＨ、−ＮＨ２、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣＨ３、−ＯＣＯＯＣ４Ｈ９、−ＣＮＯ、−ＮＨＣＯＯＲ’、−Ｃ６Ｈ４ＯＨ（ヒドロキシフェニル）、−ＣＯＯＨ、およびエポキシから成る群より選ばれる。更に別の実施の形態において、これらの具体的な化合物は、各スピロ化合物のそれぞれの環に、２つ以上のヒドロキシル基または保護ヒドロキシル基（例えば、メトキシ基、メトキシシクロヘキシル基などで保護された）を備えている。構造式（１）で示される代表的な化合物は、５，５’，６，６’−テトラヒドロキシ−３，３，３’，３’−テトラメチル−１，１’−スピロビスインダン（式中、それぞれのＲはヒドロキシル）である。構造式（２）で示される代表的な化合物は、６，６’，７，７’−テトラヒドロキシ−４，４，４’，４’−テトラメチル−２，２’−スピロビス［クロマン］（式中、それぞれのＲはヒドロキシル）である。これら２つの代表的な化合物は、構造式（１ａ）および構造式（２ａ）で表される。
【化８３】
2011233886.tif 000085
構造式（１ａ）
【化８４】
2011233886.tif 000086
構造式（２ａ）
【００４３】
他の実施の形態において、非晶質分子材料の構造は、ビスフェノールＡの誘導体である。代表的な誘導体としては、構造式（３）から構造式（８）で示される化合物が挙げられる。
【化８５】
2011233886.tif 000087
構造式（３）
【化８６】
2011233886.tif 000088
構造式（４）
【化８７】
2011233886.tif 000089
構造式（５）
【化８８】
2011233886.tif 000090
構造式（６）
【化８９】
2011233886.tif 000091
構造式（７）
【化９０】
2011233886.tif 000092
構造式（８）
式中、それぞれのＲは、独立して、水素、炭素数約１から約１８のアルキル、炭素数約３から約１８のアリールまたは置換アリール、ヒドロキシル、保護ヒドロキシル、アミノ、保護アミノ、−ＯＲ’、−ＯＣＯＯＲ’、−ＣＮＯ、−ＮＨＣＯＯＲ’、ヒドロキシフェニル、−ＣＯＯＨ、およびエポキシから成る群より選ばれ、Ｒ’はアルキルである。更に別の実施の形態において、Ｒ基は、−ＯＨ基、または、保護−ＯＨ基（−ＯＣＨ３、−ＯＣＯＯＣ４Ｈ９、メトキシシクロヘキシル基など）である。構造式（４）で示される代表的な化合物は、４，４’−（１，４−フェニレンジイソプロピリデン）ビスフェノールのヒドロキシフェニル誘導体である。他の代表的なビスフェノールＡ系分子性ガラスとしては、構造式（ａ）から構造式（ｅ）で示されるものが挙げられる。
【化９１】
2011233886.tif 000093
（ａ）
【化９２】
2011233886.tif 000094
（ｂ）
【化９３】
2011233886.tif 000095
（ｃ）
【化９４】
2011233886.tif 000096
（ｄ）
【化９５】
2011233886.tif 000097
（ｅ）
【００４４】
他の実施の形態において、非晶質分子材料は、構造式（９）で示されるシランである。
【化９６】
2011233886.tif 000098
構造式（９）
式中、それぞれのＲは、独立して、水素、炭素数約１から約１８のアルキル、炭素数約３から約１８のアリールまたは置換アリール、ヒドロキシル、保護ヒドロキシル、アミノ、保護アミノ、−ＯＲ’、−ＯＣＯＯＲ’、−ＣＮＯ、−ＮＨＣＯＯＲ’、ヒドロキシフェニル、−ＣＯＯＨ、およびエポキシから成る群より選ばれ、Ｒ’はアルキルであり、ｍおよびｎはいずれも整数で、ｍ＋ｎ＝４である。
【００４５】
具体的な実施の形態において、構造式（９）で示されるシランは、構造式（９ａ）の構造を持つ。
【化９７】
2011233886.tif 000099
構造式（９ａ）
式中、それぞれのＲは、独立して、水素、−ＯＨ、−ＮＨ２、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣＯＯＣ４Ｈ９、−ＣＮＯ、−ＮＨＣＯＯＲ’、−Ｃ６Ｈ４ＯＨ（ヒドロキシフェニル）、−ＣＯＯＨ、エポキシ基などから成る群より選ばれる。構造式（９）で示される代表的な実施の形態としては、例えば、テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）シラン、テトラキス（３−ヒドロキシフェニル）シラン、テトラキス（２−ヒドロキシフェニル）シラン、テトラキス（４−ヒドロキシビフェニル）シラン、テトラキス［３−（３−ヒドロキシビフェニル）］シラン、テトラキス［４−（３−ヒドロキシビフェニル）］シラン、テトラキス［３−（４−ヒドロキシビフェニル）］シラン、テトラキス［４−（４−ヒドロキシビフェニル）］シラン、テトラキス（３−メトキシフェニル）シラン、テトラキス（４−メトキシフェニル）シラン、テトラキス［３−（３−メトキシビフェニル）］シラン、テトラキス［４−（３−メトキシビフェニル）］シラン、テトラキス［３−（４−メトキシビフェニル）］シラン、テトラキス［４−（４−メトキシビフェニル）］シラン、およびこれらの混合物が挙げられる。
【００４６】
別の実施の形態において、非晶質分子材料は、構造式（１０）で示されるアダマンタン系分子性ガラスである。
【化９８】
2011233886.tif 000100
構造式（１０）
【００４７】
式中、それぞれのＲは、独立して、酸素や窒素などのヘテロ原子を含む置換基である。更に別の実施の形態において、Ｒは、アセタールおよび／またはエステル部分を含む基、例えば、グルコースである。別の実施の形態において、Ｒは、１つ以上のコール酸基を含んでいる。代表的なＲ基としては、例えば、構造式（ｆ）から構造式（ｈ）のものが挙げられる。
【化９９】
2011233886.tif 000101
（ｆ）
【化１００】
2011233886.tif 000102
（ｇ）
【化１０１】
2011233886.tif 000103
（ｈ）
代表的なアダマンタン系分子性ガラスとしては、トリ（２−アダマンチルオキシメチルコラート）−３−イル−アダマンタン−１，３，５−トリカルボキシラート、トリ｛［（２−メチル−２−アダマンチル）オキシ］カルボニルメチルコラート｝−３−イル−アダマンタン−１，３，５−トリカルボキシラート、アダマンタン−１，３，５−トリイルトリス（オキシメチレン）トリコラート、アダマンタン−１，３，５−トリイルトリス（オキシメチレン）−トリ−３−（２−アダマンチルオキシメトキシ）コラート、トリ（２−メチル−２−アダマンチル）アダマンタン−１，３，５−トリカルボキシラート、１，３，４−トリ［（２−アダマンチルオキシメチルコラート）−３−オキシメチルオキシ］アダマンタン、１，２，３，４，６−ペンタ−Ｏ−（２−アダマンチルオキシメチル）−α−Ｄ−グルコース、１，２，３，４，６−ペンタ−Ｏ−｛［（２−メチル−２−アダマンチル）オキシ］カルボニルメチル}−α−Ｄ−グルコースなどが挙げられる。
【００４８】
別の実施の形態において、非晶質分子材料は、環または縮合環系誘導体である。環または縮合環コアは、例えば、ベンゼン、ヘキサフェニルベンゼン、トリフェニルベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントラセン（phenanthracene）、ピレンなどである。環系または縮合環系を持つ代表的な分子性ガラスとしては、構造式（１１）から構造式（１３）の構造を持つものが挙げられる。
【化１０２】
2011233886.tif 000104
構造式（１１）
【化１０３】
2011233886.tif 000105
構造式（１２）
【化１０４】
2011233886.tif 000106
構造式（１３）
式中、それぞれのＲ置換基は、独立して、水素、炭素数約１から約１８のアルキル、炭素数約３から約１８のアリールまたは置換アリール、ヒドロキシル、保護ヒドロキシル、アミノ、保護アミノ、−ＯＲ’、−ＯＣＯＯＲ’、−ＣＮＯ、−ＮＨＣＯＯＲ’、ヒドロキシフェニル、−ＣＯＯＨ、およびエポキシから成る群より選ばれ、Ｒ’はアルキルである。
【００４９】
別の実施の形態において、非晶質分子材料は、構造式（１４）に示すようなカリックスアレーン誘導体である。
【化１０５】
2011233886.tif 000107
構造式（１４）
式中、それぞれのＲ置換基は、独立して、水素、炭素数約１から約１８のアルキル、炭素数約３から約１８のアリールまたは置換アリール、ヒドロキシル、保護ヒドロキシル、アミノ、保護アミノ、−ＯＲ’、−ＯＣＯＯＲ’、−ＣＮＯ、−ＮＨＣＯＯＲ’、ヒドロキシフェニル、−ＣＯＯＨ、およびエポキシから成る群より選ばれ、Ｒ’はアルキルであり、それぞれのＲ１は、酸素含有ラジカルで置換されたフェニル基である。代表的なＲ１基としては、ヒドロキシフェニル、メトキシフェニル、ブトキシカルボニルオキシベンジル基などが挙げられる。更に別の実施の形態において、Ｒ基は、独立して、−ＯＨ基、または、保護−ＯＨ基（−ＯＣＨ３、−ＯＣＯＯＣ４Ｈ９、メトキシシクロヘキシル基など）である。
【００５０】
分子性ガラスは、デンドリマー、即ち、Ｒがコアと同じ構造を持つものでも良い。いくつかの実施の形態において、デンドリマーは、Ｇ１、Ｇ２、またはＧ３デンドリマーである。デンドリマーの命名において、ＧＸはデンドリマーの世代を示し、Ｘはデンドリマー世代数である。デンドリマー世代数が１とは、分子性ガラスコア構造体が同じ構造体から成るひとつのシェルで囲まれていることを指している。構造式（１４−１）のＧ１デンドリマーと、これとは異なる、構造式（１４−２）、構造式（１４−３）、および構造式（１４−４）のデンドリマーを以下に示す。
【化１０６】
2011233886.tif 000108
構造式（１４−１）
【化１０７】
2011233886.tif 000109
構造式（１４−２）
【化１０８】
2011233886.tif 000110
構造式（１４−３）
【化１０９】
2011233886.tif 000111
構造式（１４−４）
コアを取り囲む４つの部分がシェルを構成している。Ｇ２デンドリマーでは、構造式（１４−１）のＲ１基が、構造式（１４）に示す構造体、あるいはいくつかの実施の形態では、異なる分子性ガラス構造体であり、これが第２のシェルを構成していると考えられる。構造式（１４−２）から構造式（１４−４）は別の代表的なデンドリマーであり、構造式（１４）には相当しない。
【００５１】
いくつかの実施の形態において、非晶質分子材料は、次の構造式（１５）から構造式（２４）で示されるアリールアミン誘導体である。
【化１１０】
2011233886.tif 000112
構造式（１５）
【化１１１】
2011233886.tif 000113
構造式（１６）
【化１１２】
2011233886.tif 000114
構造式（１７）
【化１１３】
2011233886.tif 000115
構造式（１８）
【化１１４】
2011233886.tif 000116
構造式（１９）
【化１１５】
2011233886.tif 000117
構造式（２０）
【化１１６】
2011233886.tif 000118
構造式（２１）
【化１１７】
2011233886.tif 000119
構造式（２２）
【化１１８】
2011233886.tif 000120
構造式（２３）
【化１１９】
2011233886.tif 000121
構造式（２４）
式中、それぞれのＲ、Ｒ１、およびＲ２置換基は、独立して、水素、炭素数約１から約１８のアルキル、炭素数約３から約１８のアリールまたは置換アリール、ヒドロキシル、保護ヒドロキシル、アミノ、保護アミノ、−ＯＲ’、−ＯＣＯＯＲ’、−ＣＮＯ、−ＮＨＣＯＯＲ’、ヒドロキシフェニル、−ＣＯＯＨ、およびエポキシから成る群より選ばれ、Ｒ’はアルキルであり、ｎは１から６の整数であり、Ａｒは、独立して、アリール、ヘテロアリール、置換アリール、および置換ヘテロアリールより選ばれる。
【００５２】
非晶質分子材料は、約２００から約１万の分子量、例えば、約２５０から約５０００の分子量を持つ。これは、典型的なポリマー材料の分子量（Ｍｗ）よりもかなり小さい。ポリマー材料の分子量は異なる長さのポリマー鎖の平均値であるが、分子性ガラスでは全ての分子が同じ分子量を持つことに注意すべきである。このため、この分子量は分子自体のものであり、質量平均分子量や数平均分子量などのポリマーの概念は分子性ガラスには適用されない。
【００５３】
実施の形態において、分子性ガラスは、ほぼ室温（２５℃）から約３５０℃のガラス転移温度、例えば、約５０から約２００℃のガラス転移温度を持つ。架橋後、分子性ガラスの網目構造体は、ガラス転移温度を持つことも、持たない場合もある。実施の形態において、分子性ガラスは、４．０以下の誘電率、例えば、３．５以下の誘電率を持つ。
【００５４】
いくつかの実施の形態において、非晶質分子材料は架橋していない。別の実施の形態では、非晶質分子材料は架橋して、より頑丈な層となる。先に述べた官能基（−ＯＨ、−ＮＨ２、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣＯＯＣ４Ｈ９、−ＣＮＯ、−ＮＨＣＯＯＲ’、−Ｃ６Ｈ４ＯＨ（ヒドロキシフェニル）、−ＣＯＯＨ、メトキシフェニル、ブトキシカルボニルオキシベンジル、エポキシ基など）によって、非晶質分子材料は半導体層中で、光化学的に、または架橋剤を用いて架橋し、マトリックスを形成する。非晶質分子材料は、それ自体で架橋し、あるいは他の非晶質分子材料と架橋して、半導体層の網目構造体またはマトリックスを形成することができる。マトリックスは、非晶質分子材料と架橋した架橋剤を含んでいても良い。一般的に言えば、架橋剤は、アミノ、ヒドロキシル、アルコキシなどの、少なくとも２つの架橋基を含んでおり、これらは非晶質分子材料の官能基と反応して、架橋剤または架橋剤の一部を含む、架橋した網目構造体またはマトリックスを形成することができる。代表的な架橋剤としては、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、および１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）グリコールウリルが挙げられる。理想的なメラミン−ホルムアルデヒド樹脂を構造式（Ａ）に示し、１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）グリコールウリルを構造式（Ｂ）に示す。他の架橋剤、例えば、少なくとも２つのイソシアナト基、アミン基、カルボン酸基などを含む化合物も使用可能である。
【化１２０】
2011233886.tif 000122
構造式（Ａ）
【化１２１】
2011233886.tif 000123
構造式（Ｂ）
【００５５】
一般に、非晶質分子材料と架橋剤のモル比は、非晶質分子材料と架橋剤の全ての架橋基が反応して、できるだけ架橋密度が高くなるよう計算する。例えば、非晶質分子材料が４つのヒドロキシル基を持ち、架橋剤が４つの架橋基を持つならば、非晶質分子材料と架橋剤とのモル比は１：１である。別の例として、非晶質分子材料が４つのヒドロキシル基を持ち、架橋剤が３つの架橋基を持つならば、非晶質分子材料と架橋剤とのモル比は３：４である。
【００５６】
半導体組成物は、非非晶質（non-amorphous）半導体材料も含んでいる。半導体層中において、半導体材料は、分子性ガラスで形成された非晶質薄膜内／全体に分散している。半導体組成物には、適当であればどのような半導体材料も使用できる。実施の形態において、非非晶質（non-amorphous）半導体材料は、結晶質、半結晶質、または液晶半導体である。更に別の実施の形態において、半導体材料は、高結晶質分子半導体である。望ましい材料としては、移動度の高い小分子半導体が挙げられる。いくつかの実施の形態において、半導体組成物は、分子性ガラスと非非晶質半導体材料とから成る。
【００５７】
いくつかの実施の形態において、半導体材料は、構造式（Ｉ）で示されるビス（エチニル）ヘテロアセンである。
【化１２２】
2011233886.tif 000124
構造式（Ｉａ）
【化１２３】
2011233886.tif 000125
構造式（Ｉｂ）
式中、Ｒ１およびＲ２は、独立して、水素、アルキル、アリール、アルコキシ、置換アルキル、置換アリール、置換アルコキシ、トリアルキルシリル、シアノ、ニトロ、またはハロゲンより選ばれ、Ｒ３およびＲ４は、独立して、アルキル、アリール、アルコキシ、置換アルキル、置換アリール、置換アルコキシ、水素、トリアルキルシリル、シアノ、ニトロ、またはハロゲンより選ばれ、Ｒ５およびＲ６は、独立して、水素、ハロゲン、シアノ、ニトロ、アルキル、アリール、アルコキシ、置換アルキル、置換アリール、置換アルコキシ、またはトリアルキルシリルより選ばれ、Ａｒは、独立して、アリール、ヘテロアリール、置換アリール、および置換ヘテロアリールより選ばれ、Ｚは、−ＣＨ＝ＣＨ−、イオウ、酸素、セレン、またはＮＲ（式中、Ｒは、水素、あるいは、アルキルまたはアリールなどの炭化水素）を表し、ｘ、ｙ、ａ、ｂ、ｃ、およびｄは、側鎖、環、または芳香族基の数を示す整数である。
【００５８】
いくつかの実施の形態では、Ｚを、中心部分の２つの端が５員環となるよう選ぶ。すなわち、Ｚは、−ＣＨ＝ＣＨ−ではない。変数ｘおよびｙは、独立して、０から約６または０から約２である。ｘとｙの和は、０から約１２、０から約６、または０から約４である。変数ｃおよびｄは、独立して、０から約４である。変数ａおよびｂは、独立して、０から約３である。具体的な実施の形態において、ａとｂはいずれも少なくとも１、あるいは１である。
【００５９】
それぞれのＡｒは、次の基から成る群より選ばれる。
【化１２４】
2011233886.tif 000126
【化１２５】
2011233886.tif 000127
および、
【化１２６】
2011233886.tif 000128
式中、Ｚは、Ｃ（Ｒ’Ｒ”）、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、ＮＲ”’、またはＳｉ（Ｒ’Ｒ”）であり、式中、Ｒ’、Ｒ”、およびＲ”’は、独立して、水素、アルキル、またはアリールであり、Ｙは炭素原子または窒素原子である。
【００６０】
実施の形態において、ビス（エチニル）ヘテロアセンは、次の構造式の１つで表される。
【化１２７】
2011233886.tif 000129
構造式（２５ａ）
【化１２８】
2011233886.tif 000130
構造式（２５ｂ）
【化１２９】
2011233886.tif 000131
構造式（２６ａ）
【化１３０】
2011233886.tif 000132
構造式（２６ｂ）
【化１３１】
2011233886.tif 000133
構造式（２７ａ）
【化１３２】
2011233886.tif 000134
構造式（２７ｂ）
【化１３３】
2011233886.tif 000135
構造式（２８ａ）
【化１３４】
2011233886.tif 000136
構造式（２８ｂ）
【化１３５】
2011233886.tif 000137
構造式（２９ａ）
【化１３６】
2011233886.tif 000138
構造式（２９ｂ）
【化１３７】
2011233886.tif 000139
構造式（３０ａ）
【化１３８】
2011233886.tif 000140
構造式（３０ｂ）
【化１３９】
2011233886.tif 000141
構造式（３１ａ）
【化１４０】
2011233886.tif 000142
構造式（３１ｂ）
【化１４１】
2011233886.tif 000143
構造式（３２ａ）
【化１４２】
2011233886.tif 000144
構造式（３２ｂ）
【化１４３】
2011233886.tif 000145
構造式（３３ａ）
【化１４４】
2011233886.tif 000146
構造式（３３ｂ）
【化１４５】
2011233886.tif 000147
構造式（３４ａ）
【化１４６】
2011233886.tif 000148
構造式（３４ｂ）
【化１４７】
2011233886.tif 000149
構造式（３５ａ）
【化１４８】
2011233886.tif 000150
構造式（３５ｂ）
【化１４９】
2011233886.tif 000151
構造式（３６ａ）
【化１５０】
2011233886.tif 000152
構造式（３６ｂ）
【化１５１】
2011233886.tif 000153
構造式（３７ａ）
【化１５２】
2011233886.tif 000154
構造式（３７ｂ）
【化１５３】
2011233886.tif 000155
構造式（３８ａ）
【化１５４】
2011233886.tif 000156
構造式（３８ｂ）
【化１５５】
2011233886.tif 000157
構造式（３９ａ）
【化１５６】
2011233886.tif 000158
構造式（３９ｂ）
【化１５７】
2011233886.tif 000159
構造式（４０ａ）
【化１５８】
2011233886.tif 000160
構造式（４０ｂ）
【化１５９】
2011233886.tif 000161
構造式（４１）
式中、Ｒ７は、アルキル、１つのアルキル鎖で置換されたフェニル、またはトリアルキルシリルである。代表的なアルキル鎖は、３から１８個の炭素原子を含んでいる。フェニル基上のアルキル鎖も、３から１８個の炭素原子を含んでいる。シリル基上の３つのアルキル鎖は、それぞれ、１から１２個の炭素原子を含むことができ、３つの鎖は同じものである。
【００６１】
ビス（エチニル）ヘテロアセンのＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７基は、独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、またはハロゲンである。アルキル鎖は、約１から約２５個の炭素原子、例えば、約４から約１８個の炭素原子、約６から約１６個の炭素原子を含んでいる。これには、これらのアルキル鎖の直鎖状のものと異性体が含まれる。アルコキシ鎖は、約１から約３０個の炭素原子、例えば、約２から約１８個の炭素原子を含んでいる。アリール基には、約６から約４８個の炭素原子を含む芳香環、例えば、約６から約３６個の炭素原子または約１２から約２４個の炭素原子を含む芳香環が含まれる。これらの炭素原子の範囲は、芳香環自体の中の炭素原子の数を指しており、側鎖を含むと考えてはいけないことに注意すべきである。例えば、メチルフェニル基は７個の炭素原子を含んでいるが、アリール基とは見なさない。用語“ハロゲン”とは、塩素、臭素、フッ素、ヨウ素を指す。
【００６２】
実施の形態のビス（エチニル）ヘテロアセン類は、一般的なコーティング溶媒に可溶または実質的に可溶であって、例えば、実施の形態において、これらは少なくとも約０．１から約９５質量％の溶解度を持ち、より具体的には、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、メシチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどの溶媒に、約０．５から約５質量％の溶解度を持つ。更に、本発明のポリ［ビス（エチニル）ヘテロアセン］類を、実施の形態において、ＴＦＴデバイス中の半導体チャネル層とすると、安定した伝導率、例えば、従来型の４プローブ伝導率測定法による測定で、約１０−９Ｓ／ｃｍから約１０−４Ｓ／ｃｍ、より具体的には約１０−８Ｓ／ｃｍから約１０−５Ｓ／ｃｍの伝導率となる。
【００６３】
他の実施の形態において、半導体材料は、構造式（４２）から構造式（４５）のものより選ばれる。
【化１６０】
2011233886.tif 000162
構造式（４２）
【化１６１】
2011233886.tif 000163
構造式（４３ａ）
【化１６２】
2011233886.tif 000164
構造式（４３ｂ）
【化１６３】
2011233886.tif 000165
構造式（４４ａ）
【化１６４】
2011233886.tif 000166
構造式（４４ｂ）
【化１６５】
2011233886.tif 000167
構造式（４５）
式中、Ｒ、Ｒ’、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、独立して、アルキル、パーフルオロアルキル、アリール、アルコキシ、およびトリアルキルシリルから成る群より選ばれ、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、または−ＮＨであり、ｅおよびｆは、独立して、０から約４であり、Ａｒ１およびＡｒ２は、独立して、次のものから成る群より選ばれる。
【化１６６】
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【化１６７】
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および、
【化１６８】
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式中、Ｚは、Ｃ（Ｒ’Ｒ”）、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、ＮＲ”’、およびＳｉ（Ｒ’Ｒ”）から成る群より選ばれ、このとき、Ｒ’、Ｒ”、およびＲ”’は、独立して、水素、アルキル、またはアリールから成る群より選ばれ、Ｙは炭素原子または窒素原子である。
【００６４】
非非晶質半導体材料の具体例としては、構造式（４６）および構造式（４７）で表されるものが挙げられる。
【化１６９】
2011233886.tif 000171
構造式（４６）
【化１７０】
2011233886.tif 000172
構造式（４７ａ）
【化１７１】
2011233886.tif 000173
構造式（４７ｂ）
【００６５】
実施の形態において、分子性ガラスは、半導体層の約１から約６０質量％、例えば、半導体層の約１０から約５０質量％を占めている。半導体材料は、半導体層の約４０から約９９質量％、例えば、半導体層の約５０から約９０質量％を占めている。具体的な実施の形態において、分子性ガラスと非非晶質半導体材料の質量比は約１：１である。
【００６６】
半導体層は約５から約１０００ｎｍの厚さ、例えば、約２０から約１００ｎｍの厚さである。図１および図４に示されている構造のようなある特定の構造において、半導体層は、ソース電極とドレイン電極を完全に覆っている。
【００６７】
半導体層は、当該技術で公知の従来の方法を用いて形成することができる。実施の形態において、半導体層は、液体堆積法を用いて形成する。適当であればどのような液体堆積法を用いても良い。代表的な液体堆積法としては、ブランケットコーティング（blanket coating）（スピンコーティング、ブレードコーティング、ロッドコーティング、ディップコーティングなど）と、印刷（スクリーン印刷、インクジェット印刷、スタンプ印刷、ステンシル印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷など）が挙げられる。
【００６８】
詳細には、半導体層の形成に用いられる液体組成物は、非晶質分子材料と、半導体材料と、必要に応じた架橋剤と、必要に応じた触媒とを含んでいる。必要に応じた触媒は酸である。代表的な酸触媒としては、トルエンスルホン酸（ＴＳＡ）が挙げられる。光酸発生体、即ち、光の照射によって酸を発生する化合物を酸触媒として使用すると、半導体層を所望の構造パターンとすることができる。代表的な光酸発生体としては、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム＝パーフルオロ−１−ブタンスルホナート、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム＝ｐ−トルエンスルホナート、ｂｏｃ−メトキシフェニルジフェニルスルホニウム＝トリフラート、ジフェニルヨードニウム＝９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルホナート、ジフェニルヨードニウム＝ｐ−トルエンスルホナート、ジフェニルヨードニウム＝トリフラート、Ｎ−ヒドロナフタルイミド＝トリフラート、（４−ヨードフェニル）ジフェニルスルホニウム＝トリフラート、（４−メチルフェニル）ジフェニルスルホニウム＝トリフラート、トリス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）スルホニウム＝トリフラート、トリアリールスルホニウム＝ヘキサフルオロリン酸塩などが挙げられる。必要に応じた触媒は塩基であっても良い。代表的な塩基触媒としては、トリエチルアミンなどの有機アミン類、ホスファン類、カルボニル、ニトロシル、Ｎ−複素環カルビン（carbine）配位子、イミダゾリジノンおよびピロリジン誘導体などが挙げられる。
【００６９】
溶液に用いられる代表的な溶媒としては、アルコール類（プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、テトラデカノール、ヘキサデカノールなど）；ジオール（ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオールなど）；不飽和二重結合を持つアルコール（ファルネソール、デデカジエノール（dedecadienol）、リナロオール、ゲラニオール、ネロール、ヘプタジエノール、テトラデセノール、ヘキサデセノール、フィトール、オレイルアルコール、デデセノール（dedecenol）、デセノール、ウンデシレニルアルコール、ノネノール、シトロネロール、オクテノール、ヘプテノールなど）；不飽和二重結合を含む、または含まない脂環式アルコール（メチルシクロヘキサノール、メントール、ジメチルシクロヘキサノール、メチルシクロヘキセノール、テルピネオール、ジヒドロカルベオール、イソプレゴール、クレゾール、トリメチルシクロヘキセノールなど）など、またこれらの混合物および異性体；炭化水素または芳香族炭化水素（ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン、メシチレン、トリメチルベンゼン、エチルベンゼンなど）、塩素化溶媒（クロロベンゼン、クロロトルエン、ジクロロベンゼン、ジクロロエタンなど）；ケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）；アセタート類（プロピレングリコールモノエチルエーテルアセタート、酢酸エチルなど）；ピリジン、テトラヒドロフランなどが挙げられる。溶液中の分子性ガラスの濃度は、約２質量％から約６０質量％、例えば、約５質量％から約３０質量％または約８質量％から約２０質量％である。液体組成物は、例えば、約２ｃＰから約１０００ｃＰの粘度、例えば、約５ｃＰから約５００ｃＰの粘度を持つ。更に別の実施の形態において、液体組成物は、インクジェットで噴射することが可能で、約２ｃＰから約２０ｃＰの粘度、例えば、約５ｃＰから１２ｃＰの粘度を持つ。実施の形態において、液体組成物はニュートン流体である。別の実施の形態において、液体組成物は非ニュートン流体である。液体組成物はコーティングおよび印刷法に適した表面張力を備えている。例えば、いくつかの実施の形態において、液体組成物は、約２２ｍＮ／ｍから約３８ｍＮ／ｍの表面張力、例えば、約２５ｍＮ／ｍから約３２ｍＮ／ｍの表面張力を持つ。
【００７０】
薄膜トランジスタは一般に、半導体層の他に、基材と、必要に応じたゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、誘電体層とを含んでいる。
【００７１】
基材は、ケイ素、ガラス板、プラスチックフィルムまたはシートなど（但し、これらに限定しない）の材料から成る。構造の柔軟なデバイスには、例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミドシートなどのプラスチック基材が望ましい。基材の厚さは約１０μｍから１０ｍｍ以上で、代表的な厚さは、特に、可撓性プラスチック基材では約５０から約１００μｍ、ガラスまたはケイ素などの硬い基材では約０．５から約１０ｍｍである。
【００７２】
誘電体層は一般に、無機材料フィルム、有機ポリマーフィルム、または有機−無機複合材フィルムとすることができる。誘電体層に適した無機材料の例としては、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸バリウムジルコニウムなどが挙げられる。適当な有機ポリマーの例としては、ポリエステル類、ポリカーボネート類、ポリ（ビニルフェノール）、ポリイミド類、ポリスチレン、ポリメタクリラート類、ポリアクリラート類、エポキシ樹脂などが挙げられる。誘電体層の厚さは使用する材料の誘電率に応じて変わり、例えば、約１０ｎｍから約５００ｎｍとすることができる。誘電体層は、例えば、約１０−１２ジーメンス／ｃｍ（Ｓ／ｃｍ）以下の伝導率を持つ。誘電体層は、ゲート電極の形成で述べた方法など、当該技術で公知の従来の方法を用いて形成する。
【００７３】
ゲート電極は導電性材料で出来ている。これは、金属箔、導電性ポリマーフィルム、導電性インクまたはペーストから作った導電性フィルムであっても良く、あるいは、基材自体、例えば、大量にドープしたケイ素でも良い。ゲート電極材料の例としては、アルミニウム、金、銀、クロム、酸化インジウムスズ、導電性ポリマー（ポリスチレンスルホナートをドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＳＳ−ＰＥＤＯＴ）など）、カーボンブラック／グラファイトを含む導電性インク／ペーストが挙げられる（但し、これらに限定しない）。ゲート電極は、真空蒸着、金属または導電性金属酸化物のスパッタリング、従来のリソグラフィおよびエッチング、化学蒸着、スピンコーティング、キャスティング、または印刷、あるいは他の堆積法で調製される。ゲート電極の厚さの範囲は、例えば、金属箔では約１０から約２００ｎｍ、導電性ポリマーでは約１から約１０μｍである。ソースおよびドレイン電極としての使用に適した典型的な材料としては、ゲート電極材料として挙げられたもの、例えば、アルミニウム、金、銀、クロム、亜鉛、インジウム、導電性金属酸化物（酸化亜鉛ガリウム、酸化インジウムスズ、酸化インジウムアンチモンなど）、導電性ポリマー、導電性インクなどが挙げられる。ソースおよびドレイン電極の典型的な厚さは、例えば、約４０ｎｍから約１μｍ、より具体的な厚さは、約１００から約４００ｎｍである。
【００７４】
ソースおよびドレイン電極としての使用に適した典型的な材料としては、ゲート電極材料として挙げられたもの、例えば、金、銀、ニッケル、アルミニウム、白金、導電性ポリマー、導電性インクなどが挙げられる。具体的な実施の形態において、電極材料は、半導体に対して低接触抵抗となる。典型的な厚さは、例えば、約４０ｎｍから約１μｍ、より具体的な厚さは約１００から約４００ｎｍである。本発明のＯＴＦＴデバイスは、半導体チャネルを備えている。半導体チャネル幅は、例えば、約５μｍから約５ｍｍ、具体的なチャネル幅は約１００μｍから約１ｍｍである。半導体チャネル長さは、例えば、約１μｍから約１ｍｍ、より具体的なチャネル長さは約５μｍから約１００μｍである。
【００７５】
ソース電極は接地しており、例えば、約０Ｖから約８０のバイアス電圧をドレイン電極に印加して、例えば、約＋１０Ｖから約−８０Ｖの電圧をゲート電極に印加した際に、半導体チャネルを通って移動する電荷キャリアを集める。電極は、当該技術で公知の従来の方法を用いて形成または堆積する。
【００７６】
所望ならば、ＴＦＴの上に更に障壁層を堆積して、その電気的性質を損なうおそれのある、光、酸素、湿気などの環境条件からこれを保護する。このような障壁層は、当該技術において公知であり、単にポリマーから成るものでも良い。
【００７７】
ＯＴＦＴの様々な構成要素は、どのような順で基材上に堆積しても良い。しかし一般的には、ゲート電極と半導体層はいずれもゲート誘電体層と接していなければならない。更に、ソースおよびドレイン電極はいずれも半導体層と接していなければならない。語句“どのような順でも”には、順次的形成と同時形成が含まれる。例えば、ソース電極とドレイン電極を、同時に、あるいは順次的に形成することができる。用語、基材の“上（onまたはupon）”とは、基材に対する様々な層および構成要素を指し、基材は底となっており、あるいは、その上にある層および構成要素を支えている。言い換えると、全ての構成要素は、たとえ全てが基材と直接接触していなくても、基材の上にある。例えば、誘電体層と半導体層は、一方の層が他方の層よりも基材の近くあるとしても、いずれも基材の上にある。生成するＴＦＴは良好な移動度と良好な電流オン／オフ比を持つ。
【符号の説明】
【００７８】
１０  ＴＦＴ、２０  基材、３０  ゲート電極、４０  ゲート誘電体層、５０  ソース電極、６０  ドレイン電極、７０  半導体層、８０  チャネル長さ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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