(57)【要約】  半導体デバイス、半導体デバイスの製造方法、及び半導体層を半導体デバイス内に提供するために使用可能なコーティング組成物について記載されている。コーティング組成物は、低分子半導体、絶縁ポリマー、並びに低分子半導体材料及び絶縁ポリマーの両方を溶解することができる有機溶媒を含む。低分子半導体は、２つのチオフェン基並びに２つのシリルエチニル基で置換されたアントラセン系化合物（即ち、アントラセン誘導体）である。
2011508967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）式（Ｉ）の低分子半導体
【化１】
2011508967.tif 000013
式中、
それぞれのＲ１は独立して、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、ヒドロキシアルキル、ヘテロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アラルキル、ハロ、ハロアルキル、トリアルキルシリル、チエニル、ホルミル、アシル、アルコキシカルボニル、カルボキシ、アミノカルボニル、アミノスルホニル、又はこれらの組み合わせであり、
それぞれのｎは独立して、０、１、２、又は３に相当する整数であり、及び
それぞれのＲ２は独立して、アルキル、アルコキシ、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアルキル、ヘテロアラルキル、又はヒドロキシアルキルである、
（ｂ）絶縁ポリマー、並びに
（ｃ）有機溶媒
ここで、式（Ｉ）の低分子半導体及び前記絶縁ポリマーがそれぞれ、コーティング組成物の総重量を基準として、少なくとも０．１重量％の溶解度を有する、を含むコーティング組成物。
【請求項２】
式（Ｉ）の前記低分子半導体が、
【化２】
2011508967.tif 000014
を含む、請求項１に記載のコーティング組成物。
【請求項３】
それぞれのＲ２が、１０個以下の炭素原子を有するアルキルである、請求項１又は２に記載のコーティング組成物。
【請求項４】
それぞれのＲ１が、１０個以下の炭素原子を有するアルキルであり、かつそれぞれのＲ２が、１０個以下の炭素原子を有するアルキルである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項５】
それぞれのＲ１が、１０個以下の炭素原子を有するホルミル基又はアシルであって、前記アシル基が非置換又はハロにより置換されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項６】
前記絶縁ポリマーが、ポリスチレン、ポリ（α−メチルスチレン）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリビニルフェノール、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（ビニルアセテート）、ポリ塩化ビニル、ポリビニリデンフルオライド、シアノエチルプルラン、又はポリ（ジビニルテトラメチルジシロキサン−ビス（ベンゾシクロブテン））を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項７】
前記有機溶媒が、（ａ）非置換又は少なくとも１つのアルキル基で置換されているベンゼン、（ｂ）少なくとも１つのハロ基で置換されているアルカン、（ｃ）少なくとも１つのハロ基で置換されているベンゼン、（ｄ）ケトン、（ｅ）エーテル、（ｆ）アミド、又は（ｇ）少なくとも１つのアルコキシ基で置換されているベンゼンを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項８】
（ａ）式（Ｉ）の低分子半導体
【化３】
2011508967.tif 000015
式中、
それぞれのＲ１は独立して、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、ヒドロキシアルキル、ヘテロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アラルキル、ハロ、ハロアルキル、トリアルキルシリル、チエニル、ホルミル、アシル、アルコキシカルボニル、カルボキシ、アミノカルボニル、アミノスルホニル、又はこれらの組み合わせであり、
それぞれのｎは独立して、０、１、２、又は３に相当する整数であり、及び
それぞれのＲ２は独立して、水素、アルキル、アルコキシ、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアルキル、ヘテロアラルキル、又はヒドロキシアルキルである、並びに
（ｂ）絶縁ポリマー、を含む半導体層を含む半導体デバイス。
【請求項９】
前記半導体層に隣接した導電層、誘電体層、又はこれらの組み合わせを更に含む、請求項８に記載の半導体デバイス。
【請求項１０】
前記半導体デバイスが、有機薄膜トランジスタを含む、請求項８又は９に記載の半導体デバイス。
【請求項１１】
互いに分離されかつ両方が前記半導体層と接触しているソース電極及びドレイン電極を含んでなる電極層を更に含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項１２】
前記半導体層の１つの表面に隣接した導電層及び前記半導体層の反対の表面に隣接した誘電体層を更に含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項１３】
式（Ｉ）の前記低分子半導体が、
【化４】
2011508967.tif 000016
を含む、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項１４】
前記絶縁ポリマーが、ポリスチレン、ポリ（α−メチルスチレン）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリビニルフェノール、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（ビニルアセテート）、ポリ塩化ビニル、ポリビニリデンフルオライド、シアノエチルプルラン、又はポリ（ジビニルテトラメチルジシロキサン−ビス（ベンゾシクロブテン））を含む、請求項８〜１３のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項１５】
（ａ）式（Ｉ）の低分子半導体
【化５】
2011508967.tif 000017
式中、
それぞれのＲ１は独立して、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、ヒドロキシアルキル、ヘテロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アラルキル、ハロ、ハロアルキル、トリアルキルシリル、チエニル、ホルミル、アシル、アルコキシカルボニル、カルボキシ、アミノカルボニル、アミノスルホニル、又はこれらの組み合わせであり、
それぞれのｎは独立して、０、１、２、又は３に相当する整数であり、及び
それぞれのＲ２は独立して、アルキル、アルコキシ、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアルキル、ヘテロアラルキル、又はヒドロキシアルキルである、並びに
（ｂ）絶縁ポリマー、を含む半導体層を提供することを含む、半導体デバイスの製造方法。
【請求項１６】
前記半導体層に隣接する第１の層を提供することを更に含み、前記第１の層が導電層又は誘電体層を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記半導体デバイスが、
ゲート電極、
ゲート誘電体層、
前記半導体層、及び
ソース電極及びドレイン電極を含む電極層であって、ここで、該ソース電極及び該ドレイン電極が互いに分離されており、かつ前記半導体層が該ドレイン電極及び該ソース電極の両方と接触している電極層、
の順番で配置された多層膜を含む有機薄膜トランジスタを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記半導体デバイスが、
ゲート電極、
ゲート誘電体層、
ソース電極及びドレイン電極を含む電極層であって、ここで、該ソース電極及び該ドレイン電極が互いに分離された電極層、並びに、
該ソース電極及び該ドレイン電極の両方と接触している前記半導体層、
の順番で配置された多層膜を含む有機薄膜トランジスタを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記絶縁ポリマーが、ポリスチレン、ポリ（α−メチルスチレン）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリビニルフェノール、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（ビニルアセテート）、ポリ塩化ビニル、ポリビニリデンフルオライド、シアノエチルプルラン、又はポリ（ジビニルテトラメチルジシロキサン−ビス（ベンゾシクロブテン））を含む、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記半導体層を提供することが、コーティング組成物を前記半導体デバイスの別の層の表面へと適用することを含み、該コーティング組成物が、式（Ｉ）の低分子半導体、前記絶縁ポリマー、並びに前記低分子半導体及び前記絶縁ポリマーの両方の少なくとも一部を溶解する有機溶媒を含む、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
式（Ｉ）の低分子半導体及び前記絶縁ポリマーが、それぞれ、前記コーティング組成物の総重量を基準として、少なくとも０．１重量％の濃度を有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記コーティング組成物の適用後に、前記有機溶媒の少なくとも一部を除去することを更に含む、請求項２０又は２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体デバイス、半導体デバイスの製造方法、及び半導体層を半導体デバイス内に提供するために使用可能なコーティング組成物について記載されている。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体産業においては無機材料が優位を占めてきた。例えば、ヒ化ケイ素及びガリウムヒ素が半導体材料として使用されており、二酸化ケイ素は絶縁体材料として使用されており、アルミニウム及び銅のような金属が電極材料として使用されてきた。しかしながら、近年、伝統的な無機材料よりも有機材料を半導体デバイスにおいて使用することを目的とした研究努力が高まってきている。特に他の利点として、有機材料の使用は、電子装置の製造コストを低下させることができ、広い領域に適用することを可能にし、ディスプレイ背面又は集積回路にフレキシブル回路基板の使用を可能にすることができる。
【０００３】
種々の有機半導体材料が検討されてきており、最も一般的なものとしては、テトラセン、ペンタセン、ビス（アセニル）アセチレン、及びアセン−チオフェンにより例示されるような縮合芳香族環化合物、チオフェン又はフルオレン単位を含有するオリゴマー材料、並びにレジオレギュラーポリ（３−アルキルチオフェン）などの高分子材料が挙げられる。これらの有機半導体材料の少なくとも幾つかは、電荷キャリア移動度、オン／オフ電流比、及びサブ閾値電圧などの性能特性を有し、それらはアモルファスシリコン系デバイスと同等であるかあるいはそれより優れている。これらの材料の多くは、それらがほとんどの溶媒にほとんど可溶性ではないために、蒸着する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
良好な電気的性能特性ゆえに、多くの場合ペンタセンが有機半導体として最適である。しかしながら、ペンタセンは合成及び精製が困難である。多くの一般的溶媒に対するペンタセンの溶解度が限定されたものであるために、ペンタセンを含有する半導体層は通常、溶媒系堆積技術を使用して形成することはできない。溶媒系堆積技術における更なる厄介な問題は、多くの溶液中において、ペンタセンが酸化しやすい、あるいは二量化反応を生じやすいことである。一旦半導体層内に堆積させたら、ペンタセンは時間の経過とともに酸化し得る。このことで、酸化したペンタセンを含有する半導体デバイスの性能が低下し、あるいは完全に破壊され得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
半導体デバイス、半導体デバイスの製造方法、及び半導体層を半導体デバイス内に提供するために使用可能なコーティング組成物について記載されている。より具体的には、コーティング組成物は、低分子半導体、絶縁ポリマー、並びに低分子半導体及び絶縁ポリマーの両方を溶解することができる有機溶媒を含む。低分子半導体は、２個のチオフェン基並びに２個のシリルエチニル基で置換されているアントラセン系化合物（即ち、アントラセン誘導体）である。
【０００６】
第１の態様では、（ａ）低分子半導体、（ｂ）絶縁ポリマー、及び（ｃ）有機溶媒を含むコーティング組成物が提供される。コーティング組成物は、コーティング組成物の総重量を基準にして、少なくとも０．１重量％の溶解した低分子半導体及び少なくとも０．１重量％の溶解した絶縁ポリマーを含有する。低分子半導体は、式（Ｉ）からなる。
【０００７】
【化１】
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【０００８】
式（Ｉ）において、それぞれのＲ１は、独立して、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、ヒドロキシアルキル、ヘテロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アラルキル、ハロ、ハロアルキル、トリアルキルシリル、チエニル、ホルミル、アシル、アルコキシカルボニル、カルボキシ、アミノカルボニル、アミノスルホニル、又はこれらの組み合わせであり、それぞれのｎは、独立して、０、１、２、又は３に相当する整数であり、それぞれのＲ２は、独立して、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアルキル、ヘテロアラルキル、又はヒドロキシアルキルである。
【０００９】
第２の態様では、半導体デバイスが提供される。半導体デバイスは、（ａ）式（Ｉ）の低分子半導体及び（ｂ）絶縁ポリマーを含む半導体層を含有する。
【００１０】
第３の態様では、半導体デバイスの製造方法が提供されている。方法は、（ａ）式（Ｉ）の低分子半導体及び（ｂ）絶縁ポリマーを含有する半導体層を提供することを含む。
【００１１】
上記の本発明の概要は、本発明のそれぞれの実施形態又は全ての実現形態を説明することを意図したものではない。以下の図、「発明を実施するための形態」、及び「実施例」が、これらの実施形態をより具体的に例示する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
添付の図面とともに以下の本発明の様々な実施形態の詳細な説明を検討することで、本発明は、更に完全に理解されると思われる。
【図１】第１の例示的薄膜トランジスタを概略的に示す。
【図２】第２の例示的薄膜トランジスタを概略的に示す。
【図３】第３の例示的薄膜トランジスタを概略的に示す。
【図４】第４の例示的薄膜トランジスタを概略的に示す。
【図５】第５の例示的薄膜トランジスタを概略的に示す。
【図６】第６の例示的薄膜トランジスタを概略的に示す。
【００１３】
本発明は、様々な修正例及び代替形態に変更することが可能であるが、それらの具体例が一例として図面に示されており、また詳細に記載される。しかしながら、本発明を、記載される特定の実施形態に限定することを意図しないことが理解されるべきである。それに反して、本発明は、本発明の趣旨及び範囲内にある全ての修正形態、等価形態、及び代替形態を網羅することを意図している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
薄膜トランジスタなどの半導体デバイス内に半導体層を作製するために使用可能なコーティング組成物が提供される。コーティング組成物及び半導体層の全てが、絶縁ポリマー及び低分子半導体の両方を含む。コーティング組成物はまた、有機溶媒も含有し、低分子半導体の少なくとも一部及び絶縁ポリマーの少なくとも一部が、コーティング組成物中に溶解している（例えば、コーティング組成物内の有機溶媒に溶解している）。低分子半導体は、２個のチオフェン基並びに２個のシリルエチニル基で置換されているアントラセン誘導体である。
【００１５】
本明細書で使用するとき、用語「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、「少なくとも１つの」と同じ意味で用いられ、記載された元素の１つ以上を意味する。
【００１６】
用語「アルキル」は、飽和炭化水素であるアルカンのラジカルである一価の基を指す。アルキルは、直鎖状、分枝状又は環状の、又はこれらの組み合わせであることができ、及び典型的には１〜３０の炭素原子を含む。幾つかの実施形態では、アルキル基は、１〜２０個、１〜１４個、１〜１０個、４〜１０個、４〜８個、１〜８個、１〜６個、又は１〜４個の炭素原子を含有する。アルキル基の例としては、限定されないが、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、第３ブチル、イソブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、シクロヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、及びエチルヘキシルが挙げられる。
【００１７】
用語「アルコキシ」とは、式−ＯＲの一価の基を意味し、式中、Ｒはアルキル基である。例としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシなどが挙げられる。
【００１８】
用語「アルケニル」とは、少なくとも１個の炭素−炭素二重結合を備えた炭化水素であるアルケンのラジカルである一価の基を意味する。アルケニルは、直鎖、分岐鎖、環状、又はそれらの組み合わせであることができ、通常２〜３０個の炭素原子を含む。幾つかの実施形態では、アルケニルは、２〜２０個、２〜１４個、２〜１０個、４〜１０個、４〜８個、２〜８個、２〜６個、又は２〜４個の炭素原子を含有する。例示的アルケニル基としては、エテニル、ｎ−プロペニル、及びｎ−ブテニルが挙げられる。
【００１９】
用語「アルキニル」とは、少なくとも１個の炭素−炭素３重結合を備えた炭化水素であるアルキンのラジカルである一価の基を意味する。アルキニルは、直鎖、分岐鎖、環状、又はそれらの組み合わせであることができ、通常２〜３０個の炭素原子を含む。幾つかの実施形態では、アルキニルは、２〜２０個、２〜１４個、２〜１０個、４〜１０個、４〜８個、２〜８個、２〜６個、又は２〜４個の炭素原子を含有する。代表的アルキニル基としては、エチニル、ｎ−プロピニル、及びｎ−ブチニルが挙げられる。
【００２０】
用語「アシル」とは、式−（ＣＯ）−Ｒｂの一価の基を指し、式中、Ｒｂは、アルキル、ヘテロアルキル、又はアリールであるとともに、（ＣＯ）は、炭素が酸素に二重結合で結合していることを意味する。代表的なアシル基は、Ｒがメチルのアセチルである。幾つかの実施形態では、Ｒｂ基は、少なくとも１つのハロ基によって置換可能である。例えば、アルキル基、ヘテロアルキル基、又はアリール基の任意の水素は、ハロ基で置換可能である。
【００２１】
用語「アリール」とは、芳香族炭素環化合物のラジカルである一価の基を意味する。用語「炭素環」とは、その中の全ての環原子が炭素である環状構造を意味する。アリールは、１つの芳香族環を有することができ、又は芳香族環に結合若しくは縮合した、５つ以下の炭素環構造を含むことができる。その他の環状構造は、芳香族、非芳香族、又はこれらの組み合わせであることができる。アリール基の例としては、限定されないが、フェニル、ビフェニル、テルフェニル、アントリル、ナフチル、アセナフチル、アントラキノニル、フェナントリル、アントラセニル、ピレニル、ペリレニル、及びフルオレニルが挙げられる。
【００２２】
用語「アラルキル」とは、化合物Ｒ−Ａｒのラジカルである一価の基を意味し、式中、Ａｒは芳香族炭素環基であり、Ｒは、アルキル基である。アラルキルは、多くの場合、アリール基で置換されたアルキルである。
【００２３】
用語「アミノカルボニル」とは、式−（ＣＯ）ＮＨＲａの一価の基を指し、式中、Ｒａは、水素、アルキル、又はアリールである。
【００２４】
用語「アミノスルホニル」とは、式−ＳＯ２ＮＨＲａの一価の基を指し、式中、Ｒａは、水素、アルキル、又はアリールである。
【００２５】
用語「カルボキシ」は、式−（ＣＯ）ＯＨの一価の基を指し、式中、（ＣＯ）は、炭素が酸素に二重結合にて結合していることを意味する。
【００２６】
用語「アルコキシカルボニル」とは、式−（ＣＯ）ＯＲの一価の基を指し、式中、（ＣＯ）は、炭素が酸素に二重結合にて結合していることを意味し、かつＲは、アルキルである。
【００２７】
用語「ホルミル」とは、式−（ＣＯ）Ｈの一価の基を指し、式中、（ＣＯ）は、炭素が酸素に二重結合にて結合していることを意味する。
【００２８】
用語「ハロ」とは、ハロゲン基（即ち、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、又は−Ｉ）を意味する。
【００２９】
用語「ハロアルキル」とは、少なくとも１つのハロ基で置換されたアルキルを意味する。
【００３０】
用語「ヒドロキシアルキル」とは、少なくとも１つのヒドロキシル基で置換されたアルキルを意味する。
【００３１】
「ヘテロアルキル」は、チオ、オキシ、式−ＮＲｂ−の基（式中、Ｒｂが水素又はアルキル、ヘテロアルキル、若しくはアリール）、又は式−ＳｉＲ２−の基（式中、Ｒがアルキル）で置き換えられた１つ以上の−ＣＨ２−基を有するアルキルを意味する。ヘテロアルキルは、直鎖、分枝鎖、環状、又はそれらの組み合わせであってよく、３０個以下の炭素原子及び２０個以下のヘテロ原子を含むことができる。幾つかの実施形態では、ヘテロアルキルは、２５個以下、２０個以下、１５個以下、又は１０個以下の炭素原子を含む。チオアルキル基及びアルコキシ基は、ヘテロアルキル基の部分集合である。その他のヘテロアルキル基は、チオ、オキシ、−ＮＲｂ−、又は−ＳｉＲ２−基の両側に−ＣＨ２−基を有する。
【００３２】
「ヘテロアリール」とは、環内にＳ、Ｏ、Ｎ、又はこれらの組み合わせから独立して選択される１個以上のヘテロ原子を含む５〜７員芳香環を有する一価基を指す。そのようなヘテロアリール環は、芳香族、脂肪族、又はその組み合わせである環状構造に５つまで結合若しくは縮合することができる。ヘテロアリール基の例としては、フラニル、チオフェニル、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、チアゾリル、オキサゾリル、イソキサゾリル、オキサジアゾリル、チアジアゾリル、イソチアゾリル、ピリジニル、ピリダジニル、ピラジニル、ピリミジニル、キノリニル、イソキノリニル、ベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、インドリル、カルバゾイル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンズイミダゾリル、シンノリニル、キナゾリニル、キノキサリニル、フタラジニル、ベンゾチアジアゾリル、ベンゾトリアジニル、フェナジニル、フェナントリジニル、アクリジニル、及びインダゾリル等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３３】
「ヘテロアラルキル」は、ヘテロアリールで置換されたアルキルを意味する。
【００３４】
「シリルエチニル」とは、式−Ｃ≡Ｃ−Ｓｉ（Ｒａ）３（式中、Ｒａは、独立して、アルキル、アルコキシ、アルケニル、ヘテロアルキル、ヒドロキシアルキル、アリール、アラルキル、ヘテロアリール、又はヘテロアラルキルから選択される）の一価の基を指す。これらの基は、シラニルエチニル基と呼ばれることもある。
【００３５】
用語「チエニル」とは、式−Ｃ４Ｈ３Ｓの一価の複素環基を指す。
【００３６】
用語「チオアルキル」とは、式−ＳＲの一価の基を指し、式中、Ｒは、アルキルである。
【００３７】
用語「トリアルキルシリル」とは、式−ＳｉＲ３の一価の基を指し、式中、それぞれのＲは、アルキルである。
【００３８】
語句「〜の範囲で」とは、端点、及び端点間の全ての数を含む。例えば、語句「１〜１０の範囲で」は、１、１０、及び１〜１０の全ての数を含む。
【００３９】
第１の態様では、（ａ）低分子半導体、（ｂ）絶縁ポリマー、及び（ｃ）有機溶媒を含むコーティング組成物が提供される。コーティング組成物は、コーティング組成物の総重量を基準にして、少なくとも０．１重量％の溶解した低分子半導体及び少なくとも０．１重量％の溶解した絶縁ポリマーを含有する。低分子半導体は、式（Ｉ）からなる。
【００４０】
【化２】
2011508967.tif 000004
【００４１】
式（Ｉ）において、それぞれのＲ１は、独立して、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、ヒドロキシアルキル、ヘテロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アラルキル、ハロ、ハロアルキル、トリアルキルシリル、チエニル、ホルミル、アシル、アルコキシカルボニル、カルボキシ、アミノカルボニル、アミノスルホニル、又はこれらの組み合わせである。それぞれの変数ｎは、独立して、０、１、２、又は３に相当する整数である。式（Ｉ）中のそれぞれのＲ２は、独立して、アルキル、アルコキシ、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアルキル、ヘテロアラルキル、又はヒドロキシアルキルである。
【００４２】
本発明で使用する場合、式（Ｉ）の半導体に関する用語「低分子」とは、半導体がポリマー材料ではないことを意味する。式（Ｉ）の低分子半導体は、２個のチオフェン基並びに２個のシリルエチニル基で置換されているアントラセン誘導体である。
【００４３】
低分子半導体の２個のチオフェン基は、それぞれ独立して、非置換であり（即ち、ｎは、０に相当する）あるいは３個以下のＲ１基により置換されることができる（即ち、ｎは、１、２、又は３に相当する）。それぞれのＲ１基は、独立して、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、ヒドロキシアルキル、ヘテロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アラルキル、ハロ、ハロアルキル、トリアルキルシリル、チエニル、ホルミル、アシル、アルコキシカルボニル、カルボキシ、アミノカルボニル、アミノスルホニル、又はこれらの組み合わせから選択される。Ｒ１基に関して使用される場合、用語「これらの組み合わせ」とは、１つの好適なＲ１基が別の好適なＲ１基によって置換されていることを意味する。例えば、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、ヒドロキシアルキル、ヘテロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アラルキル、トリアルキルシリル、チエニル、又はアシルは、フルオロなどのハロによって置換可能である。幾つかの実施例では、Ｒ１の水素の全部又は一部は、フルオロにより置換されている。
【００４４】
代表的なアルキル、アルコキシ、チオアルキル、ヒドロキシアルキル、ヘテロアルキル、アルケニル、及びアルキニル基は、直鎖、環状、又はこれらの組み合わせであってよく、通常１０個以下の炭素原子、８個以下の炭素原子、６個以下の炭素原子、又は４個以下の炭素原子を有する。代表的なアリール基はフェニルであり、代表的なアラルキルは、フェニル基で置換された、１０個以下の炭素原子を有するアルキル基である。代表的ヘテロアリール基は多くの場合、１個又は２個のヘテロ原子を含む、５〜６員の飽和又は不飽和複素環を有する。代表的ヘテロアラルキル基は、１個又は２個のヘテロ原子を有する、５又は６員のヘテロアリールで置換されている、１０個までの炭素原子を有するアルキルを有する。代表的トリアルキルシリル基のそれぞれのアルキル基は、１０個以下の炭素原子、８個以下の炭素原子、６個以下の炭素原子、又は４個以下の炭素原子を有する。式−（ＣＯ）Ｒｂの代表的アシル基は、１０個以下の炭素原子を有するアルキル基であるＲｂ基又は１０個以下の炭素原子、８個以下の炭素原子、６個以下の炭素原子、若しくは４個以下の炭素原子を有するヘテロアルキルであるＲｂ基を有する。多くの場合、ヘテロアルキル基は、ヘテロ原子としてのオキシ基を有する。
【００４５】
式（Ｉ）の低分子半導体の多くの実施形態において、それぞれのチエニル基上には単一のＲ１基がある。即ち、多くの場合、式（Ｉ）の化合物は、式（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、又は（ＩＶ）である。
【００４６】
【化３】
2011508967.tif 000005
【００４７】
式（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、又は（ＩＶ）の幾つかの低分子半導体において、それぞれのＲ１基は、１０個以下の炭素原子を有するアルキル、チエニルなどのヘテロアリール、１０個以下の炭素原子を有するアシル基、又はホルミル基である。
【００４８】
式（Ｉ）の低分子半導体中のそれぞれのシリルエチニル基は、式−Ｃ≡Ｃ−Ｓｉ−（Ｒ２）３であり、式中、それぞれのＲ２は、独立して、アルキル、アルコキシ、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、ヘテロアルキル、ヘテロアラルキル、又はヒドロキシアルキルである。代表的なアルキル、アルケニル、ヘテロアルキル、及びヒドロキシアルキル基は、直鎖、分枝鎖、環状、又はこれらの組み合わせであってよく、通常１０個以下の炭素原子、８個以下の炭素原子、６個以下の炭素原子、又は４個以下の炭素原子を有する。代表的なアリール基はフェニルであり、代表的なアラルキルは、フェニル基で置換された、１０個以下の炭素原子を有するアルキルである。多くの場合、代表的ヘテロアリール基は、１個又は２個のヘテロ原子を含む、５〜６員の不飽和複素環を有する。代表的ヘテロアラルキル基は、１個又は２個のヘテロ原子を有する、５又は６員のヘテロアリールで置換されている、１０個までの炭素原子を有するアルキルを有する。
【００４９】
より具体的な実施例において、それぞれのＲ２は、１０個以下の、８個以下の、又は６個以下の炭素原子を有するアルキルである。つまり、シリルエチニル基は、トリアルキルシリルエチニル基である。それぞれのアルキル基は、少なくとも１個の炭素原子、少なくとも２個の炭素原子、又は少なくとも３個の炭素原子を有する場合が多い。例えば、式（Ｉ）の幾つかのコポリマーでは、シリルエチニル基は、それぞれのＲ２がイソプロピルである、トリイソプロピルシリルエチニルである。
【００５０】
式（Ｉ）の低分子半導体は、任意の既知の合成方法によって作製することができる。例えば、反応スキームＡに示すようにして半導体を作製することができる。
【００５１】
【化４】
2011508967.tif 000006
【００５２】
まず、式Ｈ−Ｃ≡ＣＨ−Ｓｉ（Ｒ２）３のシリルアセチレン化合物は、ブチルリチウムで処理して、シリルアセチレン化合物のリチウム化させた形のＬｉ−Ｃ≡ＣＨ−Ｓｉ（Ｒ２）３を形成することができる。種々のシリルアセチレン化合物が市販されている。例えば、（トリメチルシリル）アセチレン、（トリエチルシリル）アセチレン、（トリイソプロピルシリル）アセチレン、及び（第３ブチルジメチルシリル）アセチレンは、ＧＦＳ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，ＯＨ）から入手可能である。（ジメチルフェニルシリル）アセチレン、（メチルジフェニルシリル）アセチレン、及び（トリフェニルシリル）アセチレンは、Ｓｉｇｍａ  ａｌｄｒｉｃｈ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）から入手可能である。
【００５３】
次に、シリルアセチレン化合物をリチウム化した形のものは、２，６−ジブロモアントラキノンなどの２，６−ジハロアントラキノンと反応させることができる。次に、得られたジオール中間体を塩化スズなどの還元剤と反応させて、式（Ｖ）の２，６−ジハロ−９，１０−ビス（シリルエチニル）アントラセンを形成することができる。２，６−ジブロモアントラキノンは、Ｉｔｏ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．，４２，１１５９〜１１６２（２００３）に記載の手順を使用して、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）から入手可能な２，６−ジアミノアントラキノンから調製可能である。更に、それは、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）から再結晶させることができる。
【００５４】
次に、式（Ｖ）の２，６−ジハロ−９，１０−ビス（シリルエチニル）アントラセンをビス（ピナコラト）ジボロンなどのジオキサボロランと反応させて、テトラメチルジオキサボロランなどのジオキサボロラン基を２個有する、式（ＶＩ）の化合物を形成することができる。引き続いて、式（ＩＶ）の化合物をハロチオフェン化合物と反応させて、式（ＶＩＩ）の半導体化合物を形成することができる。幾つかのハロチオフェンは、市販されている。例えば、２−ブロモチオフェン、２−ブロモ−５−チオフェンカルボキシアルデヒド、２−ブロモ−５−アセチルチオフェン、２−ブロモ−３−メチルチオフェン、２−ブロモチオフェン−５−スルホンアミド、２−ブロモ−５−チオフェンカルボン酸、２−ブロモ−５−メチルチオフェン、及び５−ブロモ−２，２’−ビチオフェンは、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）から入手可能である。２−ブロモ−３−メトキシチオフェン−４−塩化カルボニル、２−ブロモ−３−メトキシチオフェン−４−カルボン酸、エチル２−（５−ブロモチエン２−イル）グリオキシレート、２−ブロモ−５−フェニルチオフェン、及びＮ−メチル−（２−ブロモチエン−３−イル）メチルアミン、などの追加の置換２−ブロモチオフェンは、Ｍａｙｂｒｉｄｇｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．ＬＴＤ．（Ｃｏｒｎｗａｌｌ，ＵＫ）から入手可能である。化合物２−ブロモ−５−（イソオキサゾール−３−イル）チオフェンは、ＡＳＤＩ  Ｉｎｃｏｐｏｒａｔｅｄ（Ｎｅｗａｒｋ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）から入手可能であり、化合物５−ブロモチオフェン−３−カルバルデヒドは、ＵｋｒＯｒｇＳｙｎｔｈｅｓｉｓ  Ｌｔｄ．（Ｋｉｅｖ，Ｕｋｒａｉｎｅ）から入手可能である。その他の置換２−ブロモチオフェンは、対応する置換チオフェンのＮＢＳ臭素化反応を使用して調製可能である。例えば、Ｖｉｄａｌ  ｅｔ  ａｌ．，Ｃｈｅｍ．Ｅｕｒ．Ｊ．，６，１６６３〜１６７３（２０００）に記載された反応を参照のこと。
【００５５】
通常、式（Ｉ）の低分子半導体は、示差走査熱量計を使用して特性を決定する際に、熱的に安定している。多くの場合、分解温度は３５０℃より高い。式（Ｉ）の低分子半導体の溶液は、長期間、通常の周囲条件（例えば、通常の周囲温度及び湿度）下にて、及び典型的な室内照明条件下にて安定している。例えば、周囲条件及び典型的室内照明条件下にて数週間保管後、溶液の色変化は観察されなかった。良好な安定性は、アントラセン構造からもたらされる。多くの場合、アントラセンはペンタセンよりも良好な安定性を示すが、これはそのより短い共役長によるものである。９，１０−位で置換されたシリルエチニル基は、これらの分子が一重項酸素又はそれら自身で（二量化反応）ディールスアルダー付加反応を起こすことを防止する。
【００５６】
コーティング組成物は、式（Ｉ）の低分子半導体に加えて、絶縁ポリマー及び有機溶媒を含む。有機溶媒に溶解し、低分子半導体に好適な絶縁ポリマーは、コーティング組成物に使用可能である。典型的には、好適な絶縁ポリマーは、ポリマーの主鎖に沿った共役炭素−炭素二重結合を有さない。即ち、絶縁ポリマーは高分子鎖の長さにわたって非導電性である。しかし、絶縁ポリマーは、共役炭素−炭素二重結合を有する領域を有することができる。例えば、絶縁ポリマーは、ペンダント共役芳香族基を有することができる。幾つかの実施形態では、絶縁ポリマーは脂肪族であり、炭素−炭素二重結合はあったとしてもほとんどない。
【００５７】
多くの場合、絶縁ポリマーは非晶質物質である。代表的絶縁ポリマーとしては、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ（α−メチルスチレン）（ＰαＭＳ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＡ）、ポリ（ビニルアセテート）（ＰＶＡｃ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、シアノエチルプルラン（ＣＹＰＥＬ）、ポリ（ジビニルテトラメチルジシロキサン−ビス（ベンゾシクロブテン））（ＢＣＢ）、などが挙げられるが、これらに限定されない。
【００５８】
絶縁ポリマーは、有機溶媒に溶解することができる任意の好適な分子量を有することができる。絶縁ポリマーの分子量は、コーティング組成物の粘度に影響を与え得る。より高分子量の絶縁ポリマーは、より高粘度のコーティング組成物をもたらす傾向がある。所望の粘度は、少なくともある程度は、コーティング組成物からコーティング層を作製するために使用される方法に依存し得る。例えば、低粘度コーティング組成物は、ナイフコーティング法と比較して、インクジェット法とともに使用することが可能である。
【００５９】
しかし、多くの実施形態において、絶縁ポリマーの分子量は、少なくとも１０００ｇ／モル、少なくとも２０００ｇ／モル、少なくとも５０００ｇ／モル、少なくとも１０，０００ｇ／モル、少なくとも２０，０００ｇ／モル、少なくとも５００，０００ｇ／モル、又は少なくとも１００，０００ｇ／モルである。多くの場合、分子量は、１，０００，０００ｇ／モル以下、５００，０００ｇ／モル以下、２００，０００ｇ／モル以下、又は１００，０００ｇ／モル以下である。多くの場合、分子量は１０００〜１００，０００ｇ／モルの範囲内、２０００〜５００，０００ｇ／モルの範囲内、又は２０００〜２００，０００ｇ／モルの範囲内である。
【００６０】
コーティング組成物は、コーティング組成物の総重量を基準にして、少なくとも０．１重量％の溶解した絶縁ポリマー及び少なくとも０．１重量％の溶解した式（Ｉ）の低分子半導体を含有する。この最小溶解度を提供することができる任意の有機溶媒を使用することが可能である。多くの場合、有機溶媒は、選択された特定の絶縁ポリマーを基準にして、かつ式（Ｉ）の低分子半導体上に存在するＲ１基及びＲ２基を基準にして選択される。幾つかの用途では、有機溶媒は、相対的に高い沸点及び相対的に低い毒性を有するように選択される。例えば、幾つかの用途についてであって全ての用途についてではないが、８０℃より高い、９０℃より高い、あるいは１００℃より高い沸点を有する有機溶媒を使用するのが望ましい。
【００６１】
第１の好適なタイプの有機溶媒は、１つ以上のアルキル基によって任意的に置換され得る単一の芳香環を有する。即ち、第１の好適なタイプの有機溶媒は、非置換又は少なくとも１つのアルキル基にて置換されているベンゼンであることができる。この第１のタイプの有機溶媒の例としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン、エチルベンゼン、ｎ−プロピルベンゼン、ｎ−ブチルベンゼン、ｎ−ペンチルベンゼン、及びｎ−ヘキシルベンゼンが挙げられるが、これらに限定されない。第２の好適なタイプの有機溶媒は、１つ以上のハロ基で置換されているアルカンである。この第２のタイプの有機溶媒の例としては、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン、及びトリクロロエタンが挙げられるが、これらに限定されない。第３の好適なタイプの有機溶媒は、１つ以上のハロ基によって置換されている単一の芳香環を有する。即ち、第３の好適なタイプの有機溶媒は、少なくとも１つのハロ基で置換されたベンゼンであることができる。この第３のタイプの有機溶媒の例としては、クロロベンゼン及びジクロロベンゼンが挙げられるが、これらに限定されない。第４の好適なタイプの有機溶媒は、環式、直鎖、分枝鎖、又はこれらの組み合わせであるケトンである。この第４のタイプの有機溶媒の例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、イソホロン、２，４−ペンタンジオン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、２−メチルシクロペンタノン、３−メチルシクロペンタノン、２，４−ジメチルシクロペンタノン、及び１，３−シクロヘキサノンが挙げられるが、これらに限定されない。第５の好適なタイプの有機溶媒は、環状エーテルなどのエーテルである。この第５のタイプの有機溶媒の例としては、１，４−ジオキサン及びテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）が挙げられるが、これらに限定されない。第６の好適なタイプの有機溶媒は、アミドである。この第６のタイプの有機溶媒の例としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）及びＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）が挙げられるが、これらに限定されない。第７の好適なタイプの有機溶媒は、少なくとも１つのアルコキシ基によって任意的に置換され得る単一の芳香環を有する。即ち、第７の好適なタイプの有機溶媒は、少なくとも１つのアルコキシ基で置換されているベンゼンであることができる。所望により、ベンゼン環は、ハロ基によって更に置換されることができる。この第７のタイプの有機溶媒の例としては、アニソール、エトキシベンゼン、２−ブロモアニソール、４−ブロモアニソール、２−フルオロアニソールが挙げられるが、これらに限定されない。
【００６２】
コーティング組成物中の低分子半導体の濃度は、多くの場合、コーティング組成物の総重量を基準として、少なくとも０．１重量％、少なくとも０．２重量％、少なくとも０．３重量％、少なくとも０．５重量％、少なくとも１．０重量％、少なくとも１．５重量％、又は少なくとも２．０重量％である。低分子半導体の濃度は、多くの場合、コーティング組成物の総重量を基準として、１０重量％以下、５重量％以下、４重量％以下、３重量％以下、又は２重量％以下である。多くの実施形態では、少なくとも５０重量％、少なくとも６０重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも８０重量％、少なくとも９０重量％、少なくとも９５重量％、少なくとも９８重量％、又は少なくとも９９重量％の低分子半導体が、コーティング組成物中に溶解している。これらの実施形態において、コーティング組成物は、溶解かつ分散した又は懸濁させた、式（Ｉ）の低分子半導体を含むことができる。幾つかの実施形態では、コーティング組成物中に存在する低分子半導体の全量が、溶解している。即ち、これらの実施形態では、低分子半導体は、コーティング組成物中に完全に溶解されることができる。
【００６３】
コーティング組成物中の絶縁ポリマーの濃度は、多くの場合、コーティング組成物の総重量を基準として、少なくとも０．１重量％、少なくとも０．２重量％、少なくとも０．５重量％、少なくとも１．０重量％、少なくとも１．５重量％、少なくとも２．０重量％、少なくとも２．５重量％、少なくとも３重量％、少なくとも５重量％、又は少なくとも１０重量％である。下限濃度は、コーティング組成物の使用に依存し得る。インクジェット法を使用して、コーティング組成物を表面に適用する場合、多くの場合、絶縁ポリマーの濃度は、コーティング組成物の総重量を基準として、少なくとも０．５重量％である。濃度が低いと、粘度が不所望に低い場合がある。しかし、ナイフコーティングなどの異なった技術を使用して、コーティング組成物を表面に適用する場合、コーティング組成物の粘度は、より低くできる（即ち、絶縁ポリマーの濃度は、コーティング組成物の総重量を基準として、０．５重量％未満にできる）。
【００６４】
コーティング組成物中の絶縁ポリマーの濃度は、多くの場合、コーティング組成物の総重量を基準として、２０重量％以下、１０重量％以下、５重量％以下、４重量％以下、又は３重量％以下である。濃度が高すぎる場合、コーティング組成物の粘度は、多くの用途において受け入れ難いほど高い場合がある。典型的には、上限は、コーティング組成物中での絶縁ポリマーの溶解度によって決定される。通常、絶縁ポリマーは、コーティング組成物中にて、分散し又は懸濁しているというよりもむしろ、溶解又は実質的に溶解している。本発明で使用する場合、用語「実質的に溶解した」とは、絶縁ポリマーが溶解しているが、コーティング組成物中に溶解しない不純物を含有し得ることを意味する。少なくとも９８重量％、少なくとも９９重量％、少なくとも９９．５重量％、少なくとも９９．８重量％、又は少なくとも９９．９重量％の絶縁ポリマーが、コーティング組成物中に溶解している。
【００６５】
コーティング組成物内では、低分子半導体対絶縁ポリマーの任意の比が使用可能である。幾つかの用途では、低分子半導体対絶縁ポリマーの重量比は、１：１０〜２０：１の範囲内、１：１０〜１０：１の範囲内、１：８〜８：１の範囲内、１：５〜５：１の範囲内、１：４〜４：１の範囲内、１：３〜３：１の範囲内、又は１：２〜２：１の範囲内である。
【００６６】
コーティング組成物の固形分％は、任意の所望の量であることができるが、典型的には、コーティング組成物の総重量を基準として、０．２〜３０重量％の範囲内である。多くの場合、固形分％は、０．５〜２０重量％の範囲内で、０．５〜１０重量％の範囲内で、０．５〜５重量％の範囲内で、又は１〜５重量％の範囲内である。多くの実施形態では、固形分％は、有機溶媒中での、式（Ｉ）の低分子半導体の溶解度によって、加えて絶縁ポリマーの溶解度によって制限される。
【００６７】
多くの場合、コーティング組成物は、半導体層を半導体デバイス内に作製するために使用される。したがって、別の態様では、半導体層を含有する半導体デバイスが提供される。半導体層は、（ａ）式（Ｉ）の低分子半導体及び（ｂ）絶縁ポリマーを含む。
【００６８】
半導体デバイスについては、例えば、Ｓ．Ｍ．Ｓｚｅ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，２ｎｄ  ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ（１９８１）にて説明されている。これらの半導体デバイスは、整流器、トランジスタ（これには、ｐ−ｎ−ｐ、ｎ−ｐ−ｎ、及び薄膜トランジスタを包含する多数の種類がある）、光導電体、電流制限器、サーミスタ、ｐ−ｎ接合、電界効果ダイオード、ショットキーダイオード等を包含する。半導体デバイスは、回路を形成するために使用できるトランジスタ、トランジスタアレイ、ダイオード、コンデンサ、埋め込みコンデンサ、及び抵抗器のような構成要素を包含できる。半導体機器はまた、電子的機能を実行する多数の回路を含むこともできる。これらのアレイ又は統合回路の例には、インバータ、オシレータ、シフトレジスタ、及び論理回路が挙げられる。これらの半導体デバイス及びアレイの利用分野としては、無線認識デバイス（ＲＦＩＤ）、スマートカード、ディスプレイのバックプレーン、センサ、記憶装置等が挙げられる。
【００６９】
幾つかの半導体機器は、図１〜６に図式的に示される、有機薄膜トランジスタである。図１〜６に示される様々な薄膜トランジスタのいずれの任意の層は、材料の多層を含むことができる。更に、いずれの層も単一材料又は複合材料を含むことができる。更に、本明細書で使用するとき、用語「配置された」、「配置する」、「付着された」、「付着する」、及び「隣接した」は、記述された層間での別の層を排除するものではない。本明細書で使用するとき、これらの用語は、第１の層が第２の層付近に配置されることを意味する。多くの場合、第１の層は、第２の層と接触するが、第１の層と第２の層との間に別の層を配置させることが可能である。
【００７０】
有機薄膜トランジスタ１００の一実施形態を図１に図式的に示す。有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）１００は、ゲート電極１４、ゲート電極１４上に配置されるゲート誘電体層１６、ソース電極２２、ドレイン電極２４、及びソース電極２２及びドレイン電極２４の双方に接触している半導体層２０を含む。ソース電極２２及びドレイン電極２４は互いに分離しており（即ち、ソース電極２２はドレイン電極２４に接触しない）、誘電体層１６に隣接して配置される。ソース電極２２及びドレイン電極２４の双方は、半導体層の一部分がソース電極とドレイン電極との間に配置されるように、半導体層２０と接触している。ソース電極とドレイン電極との間に配置される半導体層の一部分は、チャネル２１と称される。チャネルは、ゲート誘電体層１６に隣接する。幾つかの半導体デバイスは、ゲート誘電体層１６と半導体層２０との間に任意の表面処理層を有する。
【００７１】
任意の基材が、有機薄膜トランジスタに包含されることができる。例えば、任意の基材１２は、ＯＴＦＴ  ２００について図２に概略的に示されるようにゲート電極１４に隣接することができ、又はＯＴＦＴ  ３００について、図３に概略的に示されるように半導体層２０に隣接することができる。ＯＴＦＴ  ３００は、基材１２と半導体層２０との間に任意の表面処置層を含むことができる。
【００７２】
有機薄膜トランジスタの別の実施形態を図４に図式的に示す。この有機薄膜トランジスタ４００は、ゲート電極１４、ゲート電極１４上に配置されるゲート誘電体層１６、半導体層２０、並びに半導体層２０上に配置されるソース電極２２及びドレイン電極２４を含む。この実施形態において、半導体層２０は、ゲート誘電体層１６とソース電極２２及びドレイン電極２４の両方との間にある。ソース電極２２及びドレイン電極２４は互いから分離している（即ち、ソース電極２２は、ドレイン電極２４に接触しない）。ソース電極２２及びドレイン電極２４はいずれも、半導体層の一部がソース電極とドレイン電極との間に位置付けられるように半導体層に接触する。チャネル２１は、ソース電極２２とドレイン電極２４との間に配置される半導体層の一部分である。１つ以上の任意の表面処理層が、半導体デバイスに包含されることができる。例えば、ゲート誘電体層１６と半導体層２０との間に任意の表面処置層を含むことができる。
【００７３】
任意の基材が、有機薄膜トランジスタに包含されることができる。例えば、任意の基材１２は、ＯＴＦＴ  ５００について図５に概略的に示されるようにゲート電極１４に隣接すること又はＯＴＦＴ  ６００について図６に概略的に示されるように半導体層２０に隣接することができる。ＯＴＦＴ  ６００は、基材１２と半導体層２０との間に任意の表面処置層を含むことができる。
【００７４】
図１〜６に示される半導体機器形体の運用において、ドレイン電極２４に電圧を印加することができる。しかしながら、少なくとも理想的には、ゲート電極１４にも電圧が印加されない限り、電荷（即ち、電流）は、ソース電極２２を通過しない。即ち、電圧がゲート電極１４に印加されない限り、半導体層２０のチャネル２１は非導電状態のままである。ゲート電極１４への電圧の印加により、チャネル２１は、導電性となり、電荷がチャネル２１を通ってソース電極２２からドレイン電極２４に流れる。
【００７５】
基材１２はしばしば、製造、試験、及び／又は使用中にＯＴＦＴを支持する。任意で、基材は、ＯＴＦＴに電気的機能を提供することができる。例えば、基材の裏側は、電気接点を提供する。有用な基材材料としては、これらに限定されないが、無機ガラス、セラミック材料、高分子材料、充填高分子材料（例えば、繊維強化高分子材料）、金属、紙、織布又は不織布、コーティングされた又はされていない金属箔、又はこれらの組み合わせが挙げられる。
【００７６】
ゲート電極１４は、導電性材料の１つ以上の層を包含できる。例えば、ゲート電極は、ドープシリコン材、金属、合金、導電性ポリマー、又はこれらの組み合わせを含むことができる。好適な金属及び合金には、アルミニウム、クロム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金、タンタル、チタン、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素酸化スズ（ＦＴＯ）、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）、又はこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。例示的な導電性ポリマーには、ポリアニリン、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）、又はポリピロールが挙げられるが、これらに限定されない。幾つかの有機薄膜トランジスタでは、同一の材料が、ゲート電極機能と基材の支持機能との両方を提供できる。例えば、ドープシリコンは、ゲート電極として及び基材としての両方の役割を果たすことができる。
【００７７】
幾つかの実施形態におけるゲート電極は、導電性のナノ粒子又は導電性のポリマー材などの導電性材料を含む、分散性を有する基材表面のコーティングにより形成される。導電性ナノ粒子としては、これらに限定されないが、ＩＴＯナノ粒子、ＡＴＯナノ粒子、銀ナノ粒子、金ナノ粒子、又はカーボンナノチューブが挙げられる。
【００７８】
ゲート誘電体層１６は、ゲート電極１４上に配置される。このゲート誘電体層１６は、ゲート電極１４をＯＴＦＴ機器の残部から電気的に絶縁する。ゲート電極に有用な材料としては、例えば、無機誘電体材料、高分子材料、又はこれらの組み合わせが挙げられる。ゲート誘電体は、好適な誘電体材料の単層又は多層であり得る。単一層又は多層の誘電体のそれぞれの層は、１つ以上の誘電体材料を包含できる。
【００７９】
有機薄膜トランジスタは、ゲート誘電体層１６と有機半導体層２０の少なくとも一部との間に配置された、又は基材１２と有機半導体層２０の少なくとも一部との間に配置された、任意の表面処理層を包含できる。幾つかの実施形態では、任意の表面処置層は、ゲート誘電体層と半導体層との間、又は基材と半導体層との間の境界面としての役目を果たす。表面処理層は、米国特許第６，４３３，３５９  Ｂ１号（Ｋｅｌｌｙ  ｅｔ  ａｌ．）に記載されているような自己組織化単分子層又は米国特許第６，９４６，６７６号（Ｋｅｌｌｙ  ｅｔ  ａｌ．）、及び同第６，６１７，６０９号（Ｋｅｌｌｙ  ｅｔ  ａｌ．）に記載されているようなポリマー材料であることができる。
【００８０】
ソース電極２２及びドレイン電極２４は、金属、合金、金属化合物、導電性金属酸化物、導電性セラミック、導電性分散体、並びに例えば、金、銀、ニッケル、クロム、バリウム、白金、パラジウム、アルミニウム、カルシウム、チタン、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素酸化スズ（ＦＴＯ）、アンチモン酸化スズ（ＡＴＯ）、インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）、ポリアニリン、その他の導電性ポリマー、これらの合金、これらの組み合わせ、及びこれらの多層を含む導電性ポリマーであり得る。当該技術分野において既知であるように、これらの材料幾つかは、ｎ型半導体材料への使用に適しており、その他は、ｐ型半導体材料への使用に適している。
【００８１】
薄膜電極（例えば、ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極）は、物理蒸着（例えば、熱蒸着又はスパッタリング）、インクジェット印刷等、などの当該技術分野において既知の任意の手段によって提供することができる。これらの電極のパターニングは、シャドウマスキング、加法フォトリソグラフィ、減法フォトリソグラフィ、印刷、ミクロ接触印刷、及びパターンコーティングなどの既知の方法によって達成することができる。
【００８２】
更に別の態様では、半導体デバイスの製造方法が提供される。方法は、（ａ）式（Ｉ）の低分子半導体及び（ｂ）絶縁ポリマーを含有する半導体層を提供することを含む。任意の好適な方法を使用して半導体層を提供することができるが、多くの場合、この層はコーティング組成物を使用して提供される。コーティング組成物は、上述したものと同一であることができる。
【００８３】
半導体デバイス作製の幾つかの代表的な方法では、方法は、誘電体層又は導電層から選択される第１の層を提供すること、及び第１の層に隣接して半導体層を配置することを伴う。作製又は提供に特別な順番は必要とされないが、多くの場合、誘電体層、導電層、又は基板などの別の層の表面上に半導体層が作製される。導電層は、例えば、ゲート電極などの電極の１つ以上又はソース電極及びドレイン電極の両方を含む層を含むことができる。半導体層を第１の層に隣接させて配置する工程は、（１）式（Ｉ）の低分子半導体、絶縁ポリマー、並びに低分子半導体及び絶縁ポリマーの両方の少なくとも一部を溶解する有機溶媒を含むコーティング組成物を調製すること、（２）コーティング組成物を第１の層へ適用して、コーティング層を形成すること、並びに（３）有機溶媒の少なくとも一部をコーティング層から除去すること、を多くの場合、包含する。コーティング組成物は、コーティング組成物の総重量を基準にして、少なくとも０．１重量％の溶解した低分子半導体及び少なくとも０．１重量％の溶解した絶縁ポリマーを含有する。
【００８４】
半導体デバイスの幾つかの作製方法は、有機薄膜トランジスタの作製方法である。有機薄膜トランジスタの１つの作製方法は、次の順番にて複数層を配置することを伴う：ゲート電極、ゲート誘電体層、互いに分離されているソース電極及びドレイン電極を有する層、並びにソース電極及びドレイン電極の両方と接触している半導体層。半導体層は、絶縁ポリマー及び式（Ｉ）の低分子半導体を含む。本方法による代表的有機薄膜トランジスタは、図１〜３にて概略的に示されている。
【００８５】
例えば、図１に図式的に示される有機薄膜トランジスタは、ゲート電極１４を提供すること、ゲート誘電体層１６をゲート電極１４に隣接して配置すること、ソース電極２２及びドレイン電極２４が互いから分離するようにソース電極２２及びドレイン電極２４をゲート誘電体層１６に隣接して配置すること、並びにソース電極２２上、ドレイン電極２４上、及びソース電極２２とドレイン電極２４との間の領域２１に配置される半導体層２０を形成することにより、作製することができる。半導体層２０は、ソース電極２２及びドレイン電極２４の双方に接触する。ソース電極とドレイン電極との間の領域に配置される半導体層の一部分は、チャネルを画定する。
【００８６】
図２に概略的に示す有機薄膜トランジスタは、基材１２を提供すること、ゲート電極１４を基材１２上に付着すること、ゲート電極１４が基材１２とゲート誘電体層１６との間に位置付けられるように、ゲート誘電体層１６をゲート電極１４に隣接して付着すること、ソース電極２２及びドレイン電極２４をこの２つの電極が互いに分離するように、ゲート誘電体層１６に隣接して位置付けること、並びに半導体層２０をソース電極２２、ドレイン電極２４に隣接して、ソース電極２２とドレイン電極２４との間の領域２１に形成することにより、作製することができる。半導体層２０は、ソース電極２２及びドレイン電極２４の双方に接触する。ソース電極とドレイン電極との間の領域に配置される半導体層の一部分は、チャネルを画定する。
【００８７】
図３に図式的に示される有機薄膜トランジスタは、基材１２を提供すること、基材１２に隣接して半導体層２０を形成すること、ソース電極２２及びドレイン電極２４が互いから分離するように基材１２の反対側の半導体層２０に隣接してソース電極２２及びドレイン電極２４を配置すること、ソース電極２２、ドレイン電極２４、及びソース電極２２とドレイン電極２４との間の半導体層２０の一部分に隣接してゲート誘電体層１６を配置すること、並びにゲート電極１４をゲート誘電体層１６に隣接して配置することにより、作製することができる。ソース電極２２及びドレイン電極２４の双方は、半導体層２０に接触する。半導体層の一部は、ソース電極２２とドレイン電極２４との間に位置付けられる。この半導体層の一部分は、チャネルを画定する。
【００８８】
図４〜６にて概略的に示される有機薄膜トランジスタは、複数層を次の順番にて配置させることを伴う方法によって作製することができる：ゲート電極、ゲート誘電体層、絶縁ポリマー及び式（Ｉ）の半導体を含有する半導体層、並びに互いに分離されているソース電極及びドレイン電極を有する層（ここで、半導体層はドレイン電極及びソース電極の両方に接触している）。幾つかの実施形態では、表面処理層をゲート誘電体層と半導体層との間に配置することができる。基材は、ゲート電極又はソース電極及びドレイン電極を含む層に隣接して配置することができる。
【００８９】
例えば、図４に図式的に示される有機薄膜トランジスタは、ゲート電極１４を提供する工程、ゲート誘電体層１６をゲート電極１４に隣接して配置する工程、ゲート誘電体層１６に隣接して半導体層２０を形成する（即ち、ゲート誘電体層１６は、ゲート電極１４と半導体層２０との間に配置される）工程、及び半導体層２０に隣接してソース電極２２及びドレイン電極２４を配置する工程により、作製することができる。ソース電極２２及びドレイン電極２４は、互いから分離され、双方の電極は、半導体層２０と接触する。半導体層の一部は、ソース電極とドレイン電極との間に配置される。
【００９０】
図５に図式的に示される有機薄膜トランジスタは、基材１２を提供すること、ゲート電極１４を基材１２に隣接して配置すること、ゲート電極１４が基材１２とゲート誘電体層１６との間に配置されるようにゲート誘電体層１６をゲート電極１４に隣接して配置すること、ゲート誘電体層１６に隣接して半導体層２０を形成すること、並びにソース電極２２及びドレイン電極２４を半導体層２０に隣接して配置することにより、作製することができる。ソース電極２２及びドレイン電極２４は、互いから分離され、双方の電極は、半導体層２０と接触する。半導体層の一部分２０は、ソース電極２２とドレイン電極２４との間に配置される。
【００９１】
図６に図式的に示される有機薄膜トランジスタは、基材１２を提供すること、ソース電極２２及びドレイン電極２４が互いから分離するように、ソース電極２２及びドレイン電極２４を基材に隣接して配置すること、ソース電極２２及びドレイン電極２４と接触する半導体層２０を形成すること、ソース電極２２及びドレイン電極２４の反対側の半導体層に隣接してゲート誘電体層１６を配置すること、並びにゲート電極１４をゲート誘電体層１６に隣接して配置することにより、作製することができる。半導体層の一部分２０は、ソース電極２２とドレイン電極２４との間に配置される。
【００９２】
図１〜６にて概略的に示された任意の有機薄膜トランジスタにおいて、半導体層は、（１）式（Ｉ）の低分子半導体、絶縁ポリマー、並びに低分子半導体及び絶縁ポリマーの両方の少なくとも一部を溶解する有機溶媒を含有するコーティング組成物を調製すること、（２）有機薄膜トランジスタの別層へとコーティング組成物を適用すること、並びに（３）有機溶媒の少なくとも一部を除去することにより、形成することができる。コーティング組成物は、コーティング組成物の総重量を基準にして、少なくとも０．１重量％の溶解した低分子半導体及び少なくとも０．１重量％の溶解した絶縁ポリマーを含有する。
【実施例】
【００９３】
全ての試薬は、市販供給元から購入され、特に記載がない限り、更に精製することなく使用した。
【００９４】
２，６−ジアミノアントラキノン、炭酸ナトリウム、塩化スズ（ＩＩ）、ビス（ピナコラト）ジボロン、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）、２−ブロモチオフェン、５−ブロモ−２，２’−ビチオフェン、及びＮ−ブロモスクシンイミド（ＮＢＳ）は、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）から購入した。更に、ＮＢＳは使用前に酢酸から再結晶させた。
【００９５】
アリクワット（ＡＬＩＱＵＡＴ）３３６（相間移動触媒）、ｎ−ブチルリチウム、ジクロロメタンと［１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン］ジクロロパラジウム錯体、２−ブロモ−３−メチルチオフェン、２−ブロモ−５−メチルチオフェン、２−エチルチオフェン、２−プロピルチオフェン、２−ヘキシルチオフェン、３−ヘキシルチオフェン、及び１，１，１，３，３，３−ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）は、Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ（Ｗａｒｄ  Ｈｉｌｌ，ＭＡ）から入手した。
【００９６】
トリイソプロピルシリルアセチレンは、ＧＦＳ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，ＯＨ）から購入した。
【００９７】
ｎ−ブチルベンゼンは、ＴＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａ（Ｐｏｒｔｌａｎｄ，ＯＲ）から入手した。
【００９８】
５−ブロモチオフェン−２−カルボキシアルデヒドは、Ｍａｙｂｒｉｄｇｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｌｔｄ．）（Ｃｏｒｎｗａｌｌ，ＵＫ）から入手した。
【００９９】
ヘキサン及びテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）をナトリウム上で蒸留した。
【０１００】
２，６−ジブロモアントラキノンは、Ｉｔｏ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｎｇｅｗ  Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．，４２，１１５９〜１１６２（２００３）に記載されるように、市販されている２，６−ジアミノアントラキノン（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）から、調製した。昇華後、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）からの再結晶化により、これを更に精製した。
【０１０１】
置換２−ブロモチオフェンは、市販のものを入手するか、あるいは対応する置換チオフェンのＮＢＳ臭素化反応によって調製されたかのいずれかである。同様な反応については、例えば、Ｖｉｄａｌ  ｅｔ  ａｌ．，Ｃｈｅｍ．Ｅｕｒ．Ｊ．，６，１６６３〜１６７３（２０００）を参照のこと。
【０１０２】
全ての生成物及び中間体の分子構造は、１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ）によって確認した。
【０１０３】
前駆体２，６−ビス−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）−９，１０−ビス−［（トリイソプロピルシリル）エチニル］アントラセンは、調製実施例１及び２に記載されたように、反応スキーム１に従って合成した。
【０１０４】
【化５】
2011508967.tif 000007
【０１０５】
調製実施例１−２，６−ジブロモ−９，１０−ビス［（トリイソプロピルシリル）−エチニル］アントラセンの合成
トリイソプロピルシリルアセチレン（１２．３２グラム、６７．５ミリモル）及び乾燥ヘキサン（１４０ｍＬ）を、乾燥窒素雰囲気生成装置下で、オーブンで乾燥した丸底フラスコ（１Ｌ）に添加した。ブチルリチウム（ヘキサン中２．７Ｍ、１４．５ｍＬ、３９．２ミリモル）を、乾燥窒素下で、シリンジを通して混合物に液滴添加した。添加後、室温で２時間、混合物を撹拌した。次に、乾燥窒素下にて、この無色溶液を乾燥ＴＨＦ（３００ｍＬ）中の２，６−ジブロモアントラキノン（５．４９グラム、１５．０ミリモル）懸濁液へと添加した。溶液は即座に赤色になり、数分で２，６−ジブロモアントラキノン（dibromoanthraquininone）に溶解した。混合物を室温で一晩撹拌すると、溶液は暗赤色になった。脱イオン（ＤＩ）水（６．０ｍＬ）を添加した際、色は明るい赤色に変わり、白色沈殿物が現れた。次に、塩化スズ（ＩＩ）（８．０８８グラム、４２．６ミリモル）の塩酸（ＨＣｌ）（１８ｍＬ、１０重量％）水溶液を添加した。混合物を６０℃へと２時間加熱し、次に室温まで冷却した。回転蒸発により、有機溶媒を除去した。脱イオン（ＤＩ）水（１００ｍＬ）を添加し、次に得られた混合物をヘキサンで抽出した（１００ｍＬにて３回）。中性になるまで脱イオン水でヘキサン溶液を洗浄した。洗浄したヘキサン溶液を濃縮し、カラムクロマトグラフィー（シリカゲル／ヘキサン）にて精製した。明るい黄色の固体（８．５５グラム、収率：８２％）を生成物として得た。
【０１０６】
調製実施例２−２，６−ビス−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）−９，１０−ビス［（トリイソプロピルシリル）エチニル］アントラセンの合成
調製実施例１からの２，６−ジブロモ−９，１０−ビス−［（トリイソプロピルシリル）エチニル］アントラセン（５．２２５グラム、７．５ミリモル）、ビス（ピナコラト）ジボロン（４．７６３グラム、１８．８ミリモル）、酢酸カリウム（２．９４０グラム、３０．０ミリモル）、及びクロロホルム（ＣＨＣｌ３）（１００ｍＬ）を乾燥窒素下にて２５０ｍＬフラスコへと充填した。ＫＯＡｃの懸濁した黄色溶液を得た。懸濁液を脱気させて、微量の酸素を除去した。次に、乾燥窒素下にて、［１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン］ジクロロパラジウム（０．２０５グラム）を添加した。溶液はオレンジ色になった。混合物を７０℃にて３日間還流させ、次に室温まで冷却した。それを脱イオン水で洗浄し（１００ｍＬにて３回）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）で乾燥させた。回転蒸発により、有機溶媒を除去した。固体残渣をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、ＣＨＣｌ３）により精製し、酢酸エチルから再結晶した。生成物としてオレンジ色の針状結晶を得た（３．２０グラム、収率５５％）。
【０１０７】
反応スキーム２に示すように、鈴木カップリング反応を使用して、実施例１〜９の置換アセン−チオフェン誘導体（表１）を合成した。
【０１０８】
【化６】
2011508967.tif 000008
【０１０９】
本反応では、以下の基本手順を使用した。２５０ｍＬのシュレンクフラスコに、調製実施例２の２，６−ビス−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）−９，１０−ビス−［（トリイソプロピルシリル）エチニル］アントラセン（２．００ミリモル）、２−ブロモチオフェン（５．００ミリモル）、炭酸ナトリウム（１０ミリモル）、アリクワット３３６（０．０９グラム、［ＣＨ３（ＣＨ２）９］３ＮＣＨ３＋Ｃｌ−及び［ＣＨ３（ＣＨ２）７］３ＮＣＨ３＋Ｃｌ−の混合物、相間移動触媒として使用する）、蒸留水（２５ｍＬ）、及びトルエン（１００ｍＬ）を充填した。混合物をシュレンクラインの下で脱気して、酸素を除去した。その後、窒素流下でテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（０．０２ミリモル）を添加した。混合物を窒素下９０℃にて２０時間撹拌した。上方のトルエン溶液を単離させ、脱イオン水で洗浄した（１００ｍＬにて３回）。約２５ｍＬまで濃縮した後、メタノール（ＭｅＯＨ）（１００ｍＬ）中でクエンチした。沈殿物を濾過により収集し、ゾーン昇華又はカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、クロロホルム又はヘキサン）によって精製した。エチルアセテート又はトルエンからの再結晶により固体を更に精製した。１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３）を使用して、これらの化合物全ての構造を確認した。
【０１１０】
溶解度測定
ｎ−ブチルベンゼン中、室温で、低分子半導体の溶解度を測定した。結果は、表１にまとめられている。重量％は、溶液総量を基準にしている。典型的には、クロロホルム、クロロベンゼン、及びジクロロベンゼンなどのハロゲン化溶媒と比較して、ｎ−ブチルベンゼン中の溶解度はより低い。
【０１１１】
示差走査熱量計測定
示差走査熱量計（ＤＳＣ、ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｎｅｗ  Ｃａｓｔｌｅ，ＤＥ）からのＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ２９２０）を使用して、低分子半導体の相転移点及び融点を測定した。実施例１〜８は、３０〜３５０℃まで、毎分１０℃の加熱速度で加熱した。これら全ての化合物は、３５０℃以下の温度にて良好な熱安定性を示した。試験範囲である３５０℃以下では、分解は観察されなかった。実施例１では１７６．５℃にて、実施例２では１１４．３℃にて、液晶相転移が観察された。実施例９では、３０〜３６０℃まで、毎分１０℃の加熱速度で加熱した。本実施例では１０８．４℃にて液晶相転移が観察された。実施例９では、３５７℃近辺にて分解が開始した。実施例１〜９についての融点が表１にまとめられている。
【０１１２】
表１．合成アセン−チオフェン誘導体及びそれらの性質についてのまとめ
【０１１３】
【化７】
2011508967.tif 000009
【０１１４】
【表１】
2011508967.tif 000010
【０１１５】
実施例１−ＢＴ−ＴＩＰＳ−Ａｎ（２，６−ビス（チオフェン−２−イル）−９，１０−ビス−［（トリイソプロピルシリル）エチニル］アントラセン）の合成
沈殿からの粗生成物（収率：９９％）は、減圧下（０．１６ｍＰａ（１．２×１０−６トール））でゾーン昇華によって更に精製した。ソースゾーン温度は、２８０℃に設定し、ミドルゾーンは２４０℃に設定した。オレンジ色の生成物をミドルゾーンで収集した。
【０１１６】
実施例２−Ｂ５ＭＴ−ＴＩＰＳ−Ａｎ（２，６−ビス（５−メチル−チオフェン−２−イル）−９，１０−ビス−［（トリイソプロピルシリル）エチニル］アントラセン）の合成
沈殿からの赤色／オレンジ色の粗生成物（収率：９９％）は、ゾーン昇華により更に精製した。真空は、０．１３ｍＰａ（１．０×１０−６トール）、ソースゾーン温度は、２５０℃、及びミドルゾーン温度は、２００℃であった。生成物としてミドルゾーンの赤色針状結晶を得た。
【０１１７】
実施例３−Ｂ３ＭＴ−ＴＩＰＳ−Ａｎ（２，６−ビス（３−メチル−チオフェン−２−イル）−９，１０−ビス−［（トリイソプロピルシリル）エチニル］アントラセン）の合成
沈殿からの粗生成物（収率：９９％）は、カラムクロマトグラフィー（シリカゲル、ヘキサン）によってを更に精製し、酢酸エチルから再結晶させた。生成物としてオレンジ色結晶を得た。
【０１１８】
実施例４−Ｂ５ＥＴ−ＴＩＰＳ−Ａｎ（２，６−ビス（５−エチル−チオフェン−２−イル）−９，１０−ビス−［（トリイソプロピルシリル）エチニル］アントラセン）の合成
沈殿から収集した鮮赤色／オレンジ色の粗生成物（収率：約１００％）をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、ＣＨＣｌ３）によって更に精製し、次に、酢酸エチルから再結晶させた。生成物として赤色結晶を得た。
【０１１９】
実施例５−Ｂ５ＰＴ−ＴＩＰＳ−Ａｎ（２，６−ビス（５−プロピル−チオフェン−２−イル）−９，１０−ビス−［（トリイソプロピルシリル）エチニル］アントラセン）の合成
沈殿から収集した明るいオレンジ色の固体（収率：９８％）をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、ＣＨＣｌ３）によって更に精製し、次に、酢酸エチルから再結晶させた。生成物としてオレンジ色結晶を得た。
【０１２０】
実施例６−Ｂ５ＨＴ−ＴＩＰＳ−Ａｎ（２，６−ビス（５−ヘキシル−チオフェン−２−イル）−９，１０−ビス−［（トリイソプロピルシリル）エチニル］アントラセン）の合成
沈殿から収集した明るいオレンジ色の粗生成物（収率：９９％）をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、ＣＨＣｌ３）によって更に精製し、次に、酢酸エチルから再結晶させた。生成物としてオレンジ色結晶を得た。
【０１２１】
実施例７−Ｂ３ＨＴ−ＴＩＰＳ−Ａｎ（２，６−ビス（３−ヘキシル−チオフェン−２−イル）−９，１０−ビス−［（トリイソプロピルシリル）エチニル］アントラセン）の合成
沈殿から収集した明るいオレンジ色の固体（収率：９８％）をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、ＣＨＣｌ３）によって更に精製し、次に、酢酸エチルから再結晶させた。生成物としてオレンジ色結晶を得た。
【０１２２】
実施例８−Ｂ５ＴＴ−ＴＩＰＳ−Ａｎ（２，６−ビス（２，２’−ビチオフェン−５−イル）−９，１０−ビス−［（トリイソプロピルシリル）エチニル］アントラセン）の合成
沈殿から収集した鮮赤色固体（収率：９２％）をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、ＣＨＣｌ３）によって更に精製し、次に、トルエンから再結晶させた。生成物として赤色結晶を得た。
【０１２３】
実施例９−Ｂ５ＦＴ−ＴＩＰＳ−Ａｎ（２，６−ビス（５−ホルミル−チオフェン−２−イル）−９，１０−ビス−［（トリイソプロピルシリル）エチニル］アントラセン）の合成
沈殿から収集した明るいオレンジ色の固体（収率：９２％）をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、ＣＨＣｌ３）によって更に精製し、次に、酢酸エチル／クロロホルム（１：１）から再結晶させた。生成物としてオレンジ色の針状物様結晶を得た。
【０１２４】
実施例１０−２，６−ビス（４−ホルミル−チオフェン−２−イル）−９，１０−ビス［（トリイソプロピルシリル）エチニル］アントラセンの合成
２５０ｍＬのシュレンクフラスコに、２，６−ビス−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）−９，１０−ビス−［（トリイソプロピルシリル）エチニル］アントラセン（２．００ミリモル）、５−ブロモチオフェン−３−カルバルデヒド（ＵｋｒＯｒｇＳｙｎｔｈｅｓｉｓ  Ｌｔｄ．，Ｋｉｅｖ，Ｕｋｒａｉｎｅ）（５．００ミリモル）、炭酸ナトリウム（１０ミリモル）、アリクワット３３６（０．０９ｇ、［ＣＨ３（ＣＨ２）９］３ＮＣＨ３＋Ｃｌ−及び［ＣＨ３（ＣＨ２）７］３ＮＣＨ３＋Ｃｌ−の混合物、相間移動触媒として使用する）、蒸留水（２５ｍＬ）、及びトルエン（１００ｍＬ）を充填する。混合物は、シュレンクラインの下で脱気し、酸素を除去する。その後、窒素流下でテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（０．０２ミリモル）を添加する。混合物は、窒素下９０℃にて２０時間撹拌する。上方のトルエン溶液を単離させ、脱イオン水で洗浄する（１００ｍＬにて３回）。約２５ｍＬまで濃縮した後、メタノール（ＭｅＯＨ）（１００ｍＬ）中でクエンチする。沈殿物を濾過により収集し、ゾーン昇華又はカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、クロロホルム又はヘキサン）によって精製する。
【０１２５】
有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）デバイスの作製及びキャラクタライゼイション
ＨＭＤＳ処理済Ｓｉウエハを作製するために以下の基本手順を使用した。高濃度ドープｎ＋Ｓｉウエハ（Ｓｉ  １００、Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖａｌｌｅｙ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｉｎｃ．，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，ＣＡから入手）をアセトン及びイソプロパノール中にてそれぞれ１０分間超音波処理した。次に、ウエハを脱イオン水ですすいだ。窒素流下にて乾燥後、１，１，１，３，３，３−ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を上部に１０００ｒｐｍにて３０秒間スピンコートした。基板は、使用前に窒素下にて保管した。
【０１２６】
以下の基本手順を使用して、ＯＴＦＴデバイスを使用した。ＢＴ−ＴＩＰＳ−Ａｎ等などの合成低分子半導体及びポリスチレン（ＰＳ）（分子量＝９７４００、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩから）などの絶縁ポリマーを、室温又は高温（９０℃など）にて、ｎ−ブチルベンゼンに溶解させた。次に、溶液をＨＭＤＳ処理済シリコンウエハ上へナイフコーティングした。風乾後、熱蒸発法を用いて、金ソース／ドレイン電極（厚さ６０ｎｍ）に、ポリマーシャドーマスクを通してパターン形成した。
【０１２７】
Ｈｅｗｌｅｔｔ  Ｐａｃｋａｒｄ半導体パラメータ分析機（モデル４１４５Ａ、Ｈｅｗｌｅｔｔ  Ｐａｃｋａｒｄ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｐａｌｏ  Ａｌｔｏ，ＣＡから入手可能）を使用して、ドレイン電圧（Ｖｄｓ）を−４０Ｖに維持する一方、ゲート電圧（Ｖｇ）を＋１０Ｖ〜−４０Ｖまで掃引することにより、薄膜トランジスタを周囲条件下で特性化した。Ｉｄ１／２−Ｖｇ線への線形フィットは、飽和移動度及び閾電圧（Ｖｔ）の抽出を可能にした。Ｉｄ−Ｖｇへの線状適合のトレースは、電流オン／オフ率を算出できるようにした。正孔移動度及びオン／オフ比は、表２にまとめた。
【０１２８】
実施例１１−ＢＴ−ＴＩＰＳ−ＡｎのＯＴＦＴ
ＢＴ−ＴＩＰＳ−Ａｎ及びポリスチレンをｎ−ブチルベンゼン中で混合して、それらの重量濃度を組成物の総重量を基準として、それぞれ、０．４重量％及び２．０重量％にした。組成物を９０℃まで加熱して、固体を完全に溶解させた。次に、得られた溶液を、室温にあるＨＭＤＳ処理済み基板上にナイフコーティングした。風乾させた後、０．２７ｍＰａ（２×１０−６トール）の真空下で熱蒸発法を使用して、シャドウマスクを介して金の最上部電極をパターン形成した。正孔移動度μは、０．２２ｃｍ２／Ｖｓであり、オン／オフ比は、２×１０５であると計算された。
【０１２９】
実施例１２−Ｂ５ＭＴ−ＴＩＰＳ−ＡｎのＯＴＦＴ
Ｂ５ＭＴ−ＴＩＰＳ−Ａｎ及びポリスチレンをｎ−ブチルベンゼン中で混合して、それらの重量濃度を組成物の総重量を基準として、それぞれ、０．６重量％及び２．０重量％にした。組成物を９０℃まで加熱して、固体を完全に溶解させた。次に、得られた溶液は、５０℃に保持したＨＭＤＳ処理済み基板上にナイフコーティングした。風乾させた後、０．２７ｍＰａ（２×１０−６トール）の真空下で熱蒸発法を使用して、シャドウマスクを介して金の最上部電極をパターン形成した。正孔移動度μは、０．１２ｃｍ２／Ｖｓであり、オン／オフ比は、１×１０４であると計算された。
【０１３０】
実施例１３−Ｂ５ＥＴ−ＴＩＰＳ−ＡｎのＯＴＦＴ
Ｂ５ＥＴ−ＴＩＰＳ−Ａｎ及びポリスチレンを室温でｎ−ブチルベンゼンに溶解して、それらの重量濃度を組成物の総重量を基準として、それぞれ、１．０重量％及び２．５重量％にした。次に、得られた溶液を、室温にてＨＭＤＳ処理済み基板上にナイフコーティングした。風乾させた後、０．２７ｍＰａ（２×１０−６トール）の真空下で熱蒸発法を使用して、シャドウマスクを介して金の最上部電極をパターン形成した。正孔移動度μは、０．００３ｃｍ２／Ｖｓであり、オン／オフ比は、２×１０３であると計算された。
【０１３１】
実施例１４−Ｂ５ＰＴ−ＴＩＰＳ−ＡｎのＯＴＦＴ
Ｂ５ＰＴ−ＴＩＰＳ−Ａｎ及びポリスチレンを室温でｎ−ブチルベンゼンに溶解して、それらの重量濃度を組成物の総重量を基準として、それぞれ、２．５重量％及び２．５重量％にした。次に、得られた溶液を、室温にてＨＭＤＳ処理済み基板上にナイフコーティングした。風乾させた後、０．２７ｍＰａ（２×１０−６トール）の真空下で熱蒸発法を使用して、シャドウマスクを介して金の最上部電極をパターン形成した。正孔移動度μは、１．８×１０−３ｃｍ２／Ｖｓであり、オン／オフ比は、１×１０３であると計算された。
【０１３２】
実施例１５−Ｂ５ＨＴ−ＴＩＰＳ−ＡｎのＯＴＦＴ
Ｂ５ＨＴ−ＴＩＰＳ−Ａｎ及びポリスチレンを室温でｎ−ブチルベンゼンに溶解して、それらの重量濃度を組成物の総重量を基準として、それぞれ、１．５重量％及び２．５重量％にした。次に、得られた溶液を、室温にてＨＭＤＳ処理済み基板上にナイフコーティングした。風乾させた後、０．２７ｍＰａ（２×１０−６トール）の真空下で熱蒸発法を使用して、シャドウマスクを介して金の最上部電極をパターン形成した。正孔移動度μは、０．０１３ｃｍ２／Ｖｓであり、オン／オフ比は、３×１０３であると計算された。
【０１３３】
実施例１６−Ｂ５ＴＴ−ＴＩＰＳ−ＡｎのＯＴＦＴ
Ｂ５ＴＴ−ＴＩＰＳ−Ａｎ及びポリスチレンをｎ−ブチルベンゼン中で混合して、それらの重量濃度を組成物の総重量を基準として、それぞれ、０．８重量％及び２．０重量％にした。組成物を９０℃まで加熱して、固体を完全に溶解させた。次に、得られた溶液は、５０℃に保持したＨＭＤＳ処理済み基板上にナイフコーティングした。風乾させた後、０．２７ｍＰａ（２×１０−６トール）の真空下で熱蒸発法を使用して、シャドウマスクを介して金の最上部電極をパターン形成した。正孔移動度μは、０．０７ｃｍ２／Ｖｓであり、オン／オフ比は、５×１０３であると計算された。
【０１３４】
実施例１７−Ｂ５ＦＴ−ＴＩＰＳ−ＡｎのＯＴＦＴ
Ｂ５ＦＴ−ＴＩＰＳ−Ａｎ及びポリスチレンを９０℃でｎ−ブチルベンゼンに溶解して、それらの重量濃度を組成物の総重量を基準として、それぞれ、０．７重量％及び２．０重量％にした。次に、得られた溶液を、室温にてＨＭＤＳ処理済み基板上にナイフコーティングした。風乾させた後、０．２７ｍＰａ（２×１０−６トール）の真空下で熱蒸発法を使用して、シャドウマスクを介して金の最上部電極をパターン形成した。デバイスは、窒素下１１５℃で１５分間更にアニールした。正孔移動度μは、０．０１ｃｍ２／Ｖｓであり、オン／オフ比は、１×１０２であると計算された。
【０１３５】
表２．合成アセン−チオフェン誘導体類のＯＴＦＴ特性
【０１３６】
【化８】
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【０１３７】
【表２】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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