(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表わされる分子量３０００以下の化合物を含み、結晶ドメインのサイズが１ｎｍ以上１００ｎｍ以下にある微結晶有機半導体膜。
【化１】
0006676181.tif 000088
一般式（１）中、
Ｘは酸素原子、硫黄原子、セレン原子、テルル原子又はＮＲ５を示す。
Ｙ及びＺはＣＲ６、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、窒素原子又はＮＲ７を示し、Ｙ及びＺを有する５員環は芳香族ヘテロ環である。
一般式（１）において、Ｒ１及びＲ２は直接に又は２価の基Ａを介して間接に、Ｙ及びＺを含む５員環の環構成原子に結合し、Ｒ３及びＲ４は直接に又は２価の基Ａを介して間接に、ベンゼン環の環構成原子に結合している。この２価の基Ａは−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＲ８−、−ＣＯ−、−ＳＯ−及び−ＳＯ２−から選ばれる基であるか、又はこれらの基の２種以上が連結してなる基である。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基を示す。
Ｒ３及びＲ４はハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基を示す。
ｍ及びｎは０〜２の整数である。
ただし、Ｘが酸素原子又は硫黄原子であり、かつＹ及びＺを有する５員環がイミダゾール環である形態、並びに、Ｘが硫黄原子、ＹがＣＨ、Ｚが硫黄原子であり、かつＲ１及びＲ２がともに水素原子であり、かつｍ及びｎがともに０である形態は除く。
【請求項２】
前記のＹ及びＺを有する５員環がチオフェン環、フラン環、セレノフェン環、ピロール環、チアゾール環、及びオキサゾール環から選ばれる環である、請求項１記載の微結晶有機半導体膜。
【請求項３】
前記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の炭素数が３０以下である、請求項１又は２記載の微結晶有機半導体膜。
【請求項４】
前記Ｒ１及びＲ２が炭素数２０以下のアルキル基、炭素数２０以下のアリール基、又は炭素数２０以下のヘテロアリール基である、請求項１〜３のいずれか１項記載の微結晶有機半導体膜。
【請求項５】
前記Ｒ１とＲ２とが同一、前記Ｒ３とＲ４とが同一で、かつｍとｎとが同一である、請求項１〜４のいずれか１項記載の微結晶有機半導体膜。
【請求項６】
前記ｍ及びｎがともに０である、請求項１〜５のいずれか１項記載の微結晶有機半導体膜。
【請求項７】
前記一般式（１）で表わされる分子量３０００以下の化合物が下記一般式（２）又は（３）で表される、請求項１記載の微結晶有機半導体膜。
【化２】
0006676181.tif 000089
一般式（２）及び（３）中、
Ｘａは酸素原子、硫黄原子又はセレン原子を示す。
Ｙａ及びＺａは酸素原子、硫黄原子、セレン原子又はＮＲ７ａを示す。Ｒ７ａは前記一般式（１）におけるＲ７と同義である。
Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａ、Ｒ４ａ、ｍａ及びｎａは、それぞれ一般式（１）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、ｍ及びｎと同義であり、Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａ及びＲ４ａの環構成原子との結合形態も、それぞれ一般式（１）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の環構成原子との結合形態と同じである。
ただし、一般式（２）においてＸａが硫黄原子、Ｚａが硫黄原子であり、かつＲ１ａ及びＲ２ａがともに水素原子であり、かつｍａ及びｎａがともに０である形態は除く。
【請求項８】
前記Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａ及びＲ４ａの炭素数が３０以下である、請求項７記載の微結晶有機半導体膜。
【請求項９】
前記Ｒ１ａ及びＲ２ａが炭素数２０以下のアルキル基、炭素数２０以下のアリール基、又は炭素数２０以下のヘテロアリール基である、請求項７又は８記載の微結晶有機半導体膜。
【請求項１０】
前記Ｒ１ａとＲ２ａとが同一、前記Ｒ３ａとＲ４ａとが同一で、かつｍａとｎａとが同一である、請求項７〜９のいずれか１項記載の微結晶有機半導体膜。
【請求項１１】
前記一般式（２）で表される分子量３０００以下の化合物が下記一般式（４）で表され、前記一般式（３）で表される分子量３０００以下の化合物が下記一般式（５）で表される、請求項７記載の微結晶有機半導体膜。
【化３】
0006676181.tif 000090
一般式（４）及び（５）中、
Ｘｂ、Ｙｂ及びＺｂは酸素原子、硫黄原子又はセレン原子を示す。
Ｒ１ｂ及びＲ２ｂは、それぞれ一般式（２）におけるＲ１ａ及びＲ２ａと同義であり、Ｒ１ｂ及びＲ２ｂの環構成原子との結合形態も、それぞれ一般式（２）におけるＲ１ａ及びＲ２ａの環構成原子との結合形態と同じである。
ただし、一般式（４）においてＸｂが硫黄原子、Ｚｂが硫黄原子であり、かつＲ１ｂ及びＲ２ｂがともに水素原子である形態は除く。
【請求項１２】
前記Ｒ１ｂ及びＲ２ｂの炭素数が３０以下である、請求項１１記載の微結晶有機半導体膜。
【請求項１３】
前記Ｒ１ｂ及びＲ２ｂが炭素数２０以下のアルキル基、炭素数２０以下のアリール基、又は炭素数２０以下のヘテロアリール基である、請求項１１又は１２記載の微結晶有機半導体膜。
【請求項１４】
前記Ｒ１ｂ及びＲ２ｂが、脂肪族炭化水素基を有する請求項１１〜１３のいずれか１項記載の微結晶有機半導体膜。
【請求項１５】
前記Ｒ１ｂ及びＲ２ｂが、直鎖状脂肪族炭化水素基を有するアリール基を示すか、又は、直鎖状脂肪族炭化水素基を有するヘテロアリール基を示す、請求項１４記載の微結晶有機半導体膜。
【請求項１６】
蒸着膜である、請求項１〜１５のいずれか１項記載の微結晶有機半導体膜。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項記載の微結晶有機半導体膜を有機半導体層として有する有機半導体トランジスタ。
【請求項１８】
前記有機半導体トランジスタがボトムゲート形態である、請求項１７記載の有機半導体トランジスタ。
【請求項１９】
前記有機半導体トランジスタがボトムコンタクト形態である、請求項１７又は１８記載の有機半導体トランジスタ。
【請求項２０】
請求項１〜１６のいずれか１項記載の微結晶有機半導体膜を形成し、この微結晶有機半導体膜をパターニングして有機半導体層とすることを含む、請求項１７〜１９のいずれか１項記載の有機半導体トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微結晶有機半導体膜、有機半導体トランジスタ、及び有機半導体トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ等のディスプレイ、ＲＦＩＤ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ：ＲＦタグ）、メモリ等の論理回路にはスイッチング素子として微小のトランジスタが集積されている。半導体層に有機半導体化合物を用いた有機半導体トランジスタ（電界効果トランジスタ）は、軽量化が可能で、さらに柔軟性にも優れる。そのため、シリコン系半導体層を有するトランジスタに代わる次世代トランジスタとして注目され、開発が進められている。【０００３】
有機半導体トランジスタの高性能化にはキャリア移動度の向上が重要な要素となる。キャリア移動度を高めることにより、わずかな電界で高速にスイッチングを行うことができ、処理速度の向上と低消費電力化を実現することが可能となる。この移動度の向上を実現すべく、有機半導体層に用いる有機半導体の化学構造が検討されてきた。例えば特許文献１及び２には、環構成原子にヘテロ原子を含む縮合多環構造を有する特定の芳香族化合物を、トランジスタの半導体活性層（有機半導体層）に用いることにより、このトランジスタが優れたキャリア移動度を示したことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１９５３６１号公報
【特許文献２】特開２０１５−１９５３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１及び２記載の技術では、有機半導体化合物を溶解した塗布液を用いて有機半導体層を形成し、有機半導体層中に有機半導体結晶を析出させることにより高移動度を実現している。上記特許文献１及び２では、有機半導体結晶の析出を偏光顕微鏡で観察しているが、この偏光顕微鏡で観察可能な結晶は結晶ドメインが大きなものに限られる。すなわち、上記特許文献１及び２記載の技術において、有機半導体層に析出した結晶のドメインサイズは数μｍを超えるものである。
本発明者らは、上記各特許文献記載の化合物をトランジスタの有機半導体層に用い、その性能について検討を重ねた結果、膜の結晶ドメインが大きいが故に、トランジスタを集積するに当たり問題が生じ得ることが分かってきた。より詳細には、集積化における有機半導体層のパターニング（本発明において単に「パターニング」という場合、特段の断りのない限り、外部からの物理的な力、あるいは化学的作用により有機半導体層を所望の形状にすることを意味する。例えば、有機半導体層を針で罫書いたり、あるいはエッチングすること等が挙げられる。）の際に、膜の端部に生じたひび割れ（亀裂）が結晶ドメイン全体へと広がりやすいことによる性能の劣化の問題である。この亀裂がチャネル部分に達するとキャリア輸送が大きく妨げられ、所望のキャリア移動度が得られない。つまり、得られる有機半導体トランジスタの性能にばらつきが生じやすくなる。
また、有機半導体層の結晶ドメインの大きさと熱安定性とは負の相間があることも明らかとなってきた。すなわち、特許文献１及び２記載の技術では、有機半導体層を形成後の後工程として、加熱工程（焼成、封止工程等）を実施すると、熱膨張等により結晶構造に亀裂が生じやすく、この亀裂はキャリア移動度を低下させる原因となる。つまり、上記各特許文献記載の化合物をトランジスタの有機半導体層に用いると、有機半導体層が熱に曝された場合にも、得られる有機半導体トランジスタの性能にばらつきが生じやすい。
また、上記特許文献１及び２記載の技術では有機半導体層の結晶ドメインが大きいため、有機半導体層の形成工程において有機半導体層の下に残った溶媒が揮発せず残りやすい。ボトムゲート形態のトランジスタにおいては、ゲート絶縁層と有機半導体層との間に溶媒が残留することになり、この残留溶媒は、閾値電圧の絶対値を高めたり、閾値電圧のヒステリシスを悪化させたりする一因になると考えられる。
また、ボトムコンタクト形態のトランジスタにおいては、絶縁膜と電極とで通常は濡れ性が異なるため、上記各特許文献記載の化合物を用いた場合でも、チャネル領域全体を覆うような大きなドメインの結晶膜を形成することが難しい場合がある。つまり、有機半導体膜全体を均一な結晶状態とすることが困難な場合があり、このことも、得られる有機半導体トランジスタの性能にばらつきを生じる一因になると考えられる。【０００６】
そこで本発明は、上記特許文献１ないし２に記載の特定構造の芳香族化合物を用いて形成した有機半導体膜であって、パターニングのような外部からの物理的な力によっても、また高熱に曝されても、亀裂の発生ないしは亀裂の広がりを効果的に抑えることができる有機半導体膜を提供することを課題とする。また本発明は、素子間の性能のばらつきが少なく、また消費電力も抑えた有機半導体トランジスタ、及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは上記課題に鑑み鋭意検討を重ねた結果、上記特許文献１ないし２に記載の特定構造の芳香族化合物を用いて膜を形成するに当たり、蒸着による膜形成を適用することにより、結晶ドメインサイズが格段に小さな微結晶有機半導体膜が得られること、また、この微結晶有機半導体膜がパターニングによっても、また焼成等の熱に曝されても亀裂が生じにくく、また亀裂が生じてもその亀裂が広がりにくいことを見い出した。さらに本発明者らは、この微結晶有機半導体膜を有機半導体トランジスタの有機半導体層として用いることにより、得られるトランジスタ素子間の性能のばらつきを高度に抑制できること、また閾値電圧の絶対値が低く消費電力の少ない素子を提供できることを見い出した。本発明はこれらの知見に基づきさらに検討を重ね、完成されるに至ったものである。【０００８】
本発明の上記課題は下記の手段により解決された。
〔１〕
下記一般式（１）で表わされる分子量３０００以下の化合物を含み、結晶ドメインのサイズが１ｎｍ以上１００ｎｍ以下にある微結晶有機半導体膜。【０００９】
【化１】
0006676181.tif 000002
【００１０】
一般式（１）中、
Ｘは酸素原子、硫黄原子、セレン原子、テルル原子又はＮＲ５を示す。
Ｙ及びＺはＣＲ６、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、窒素原子又はＮＲ７を示し、Ｙ及びＺを有する５員環は芳香族ヘテロ環である。
一般式（１）において、Ｒ１及びＲ２は直接に又は２価の基Ａを介して間接に、Ｙ及びＺを含む５員環の環構成原子に結合し、Ｒ３及びＲ４は直接に又は２価の基Ａを介して間接に、ベンゼン環の環構成原子に結合している。この２価の基Ａは−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＲ８−、−ＣＯ−、−ＳＯ−及び−ＳＯ２−から選ばれる基であるか、又はこれらの基の２種以上が連結してなる基である。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基を示す。
Ｒ３及びＲ４はハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基を示す。
ｍ及びｎは０〜２の整数である。
ただし、Ｘが酸素原子又は硫黄原子であり、かつＹ及びＺを有する５員環がイミダゾール環である形態、並びに、Ｘが硫黄原子、ＹがＣＨ、Ｚが硫黄原子であり、かつＲ１及びＲ２がともに水素原子であり、かつｍ及びｎがともに０である形態は除く。
〔２〕
上記のＹ及びＺを有する５員環がチオフェン環、フラン環、セレノフェン環、ピロール環、チアゾール環、及びオキサゾール環から選ばれる環である、〔１〕記載の微結晶有機半導体膜。
〔３〕
上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の炭素数が３０以下である、〔１〕又は〔２〕記載の微結晶有機半導体膜。
〔４〕
上記Ｒ１及びＲ２が炭素数２０以下のアルキル基、炭素数２０以下のアリール基、又は炭素数２０以下のヘテロアリール基である、〔１〕〜〔３〕のいずれか記載の微結晶有機半導体膜。
〔５〕
上記Ｒ１とＲ２とが同一、上記Ｒ３とＲ４とが同一で、かつｍとｎとが同一である、〔１〕〜〔４〕のいずれか記載の微結晶有機半導体膜。
〔６〕
上記ｍ及びｎがともに０である、〔１〕〜〔５〕のいずれか記載の微結晶有機半導体膜。
〔７〕
上記一般式（１）で表わされる分子量３０００以下の化合物が下記一般式（２）又は（３）で表される、〔１〕記載の微結晶有機半導体膜。【００１１】
【化２】
0006676181.tif 000003
【００１２】
一般式（２）及び（３）中、
Ｘａは酸素原子、硫黄原子又はセレン原子を示す。
Ｙａ及びＺａは酸素原子、硫黄原子、セレン原子又はＮＲ７ａを示す。Ｒ７ａは上記一般式（１）におけるＲ７と同義である。
Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａ、Ｒ４ａ、ｍａ及びｎａは、それぞれ一般式（１）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、ｍ及びｎと同義であり、Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａ及びＲ４ａの環構成原子との結合形態も、それぞれ一般式（１）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の環構成原子との結合形態と同じである。
ただし、一般式（２）においてＸａが硫黄原子、Ｚａが硫黄原子であり、かつＲ１ａ及びＲ２ａがともに水素原子であり、かつｍａ及びｎａがともに０である形態は除く。
〔８〕
上記Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａ及びＲ４ａの炭素数が３０以下である、〔７〕記載の微結晶有機半導体膜。
〔９〕
上記Ｒ１ａ及びＲ２ａが炭素数２０以下のアルキル基、炭素数２０以下のアリール基、又は炭素数２０以下のヘテロアリール基である、〔７〕又は〔８〕記載の微結晶有機半導体膜。
〔１０〕
上記Ｒ１ａとＲ２ａとが同一、上記Ｒ３ａとＲ４ａとが同一で、かつｍａとｎａとが同一である、〔７〕〜〔９〕のいずれか記載の微結晶有機半導体膜。
〔１１〕
上記一般式（２）で表される分子量３０００以下の化合物が下記一般式（４）で表され、上記一般式（３）で表される分子量３０００以下の化合物が下記一般式（５）で表される、〔７〕記載の微結晶有機半導体膜。【００１３】
【化３】
0006676181.tif 000004
【００１４】
一般式（４）及び（５）中、
Ｘｂ、Ｙｂ及びＺｂは酸素原子、硫黄原子又はセレン原子を示す。
Ｒ１ｂ及びＲ２ｂは、それぞれ一般式（２）におけるＲ１ａ及びＲ２ａと同義であり、Ｒ１ｂ及びＲ２ｂの環構成原子との結合形態も、それぞれ一般式（２）におけるＲ１ａ及びＲ２ａの環構成原子との結合形態と同じである。
ただし、一般式（４）においてＸｂが硫黄原子、Ｚｂが硫黄原子であり、かつＲ１ｂ及びＲ２ｂがともに水素原子である形態は除く。
〔１２〕
上記Ｒ１ｂ及びＲ２ｂの炭素数が３０以下である、〔１１〕記載の微結晶有機半導体膜。
〔１３〕
上記Ｒ１ｂ及びＲ２ｂが炭素数２０以下のアルキル基、炭素数２０以下のアリール基、又は炭素数２０以下のヘテロアリール基である、〔１１〕又は〔１２〕記載の微結晶有機半導体膜。
〔１４〕
上記Ｒ１ｂ及びＲ２ｂが、脂肪族炭化水素基を有する〔１１〕〜〔１３〕のいずれか記載の微結晶有機半導体膜。
〔１５〕
上記Ｒ１ｂ及びＲ２ｂが、直鎖状脂肪族炭化水素基を有するアリール基を示すか、又は、直鎖状脂肪族炭化水素基を有するヘテロアリール基を示す、〔１４〕記載の微結晶有機半導体膜。
〔１６〕
蒸着膜である、〔１〕〜〔１５〕のいずれか記載の微結晶有機半導体膜。
〔１７〕
〔１〕〜〔１６〕のいずれか記載の微結晶有機半導体膜を有機半導体層として有する有機半導体トランジスタ。
〔１８〕
上記有機半導体トランジスタがボトムゲート形態である、〔１７〕記載の有機半導体トランジスタ。
〔１９〕
上記有機半導体トランジスタがボトムコンタクト形態である、〔１７〕又は〔１８〕記載の有機半導体トランジスタ。
【００１６】
〔２０〕
〔１〕〜〔１６〕のいずれか記載の微結晶有機半導体膜を形成し、この微結晶有機半導体膜をパターニングして有機半導体層とすることを含む、〔１７〕〜〔１９〕のいずれか記載の有機半導体トランジスタの製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の微結晶有機半導体膜は、パターニングによっても、また焼成等の熱に曝されても亀裂が生じにくく、また生じた亀裂が広がりにくい。本発明の有機半導体トランジスタは、有機半導体層が本発明の微結晶有機半導体膜で構成され、トランジスタ素子間における性能のばらつきが格段に抑えられ、また消費電力も少ない。
本発明の製造方法によれば、素子間における性能がのばらつきが小さく、また消費電力も少ない有機半導体トランジスタを得ることができる。
本発明の上記および他の特徴および利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の有機半導体トランジスタの一例であるボトムゲート−ボトムコンタクト型有機半導体トランジスタの一形態を表す断面模式図である。
【図２】本発明の有機半導体トランジスタの一例であるボトムゲート−トップコンタクト型有機半導体トランジスタの一形態を表す断面模式図である。
【図３】本発明の有機半導体トランジスタの一例であるボトムゲート−トップコンタクト型有機半導体トランジスタの別の形態を表す断面模式図である。
【図４】本発明の有機半導体トランジスタの一例であるボトムゲート−ボトムコンタクト型有機半導体トランジスタの別の形態を表す断面模式図である。
【図５】微結晶有機半導体膜を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察した表面形状像の一例である。
【図６】微結晶有機半導体膜を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察した断面プロファイル像の一例である。縦線で区切られた１つの長さが結晶ドメインのサイズである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
【００２０】
本明細書において、化合物の表示については、化合物そのもののほか、その塩、そのイオンを含む。また、目的とする効果を損なわない範囲で、構造の一部を変化させたものを含む。
また、置換又は無置換を明記していない化合物については、目的とする効果を損なわない範囲で、任意の置換基を有するものを含む。このことは、置換基、連結基、環構造等（以下、置換基等という）についても同様である。
【００２１】
本明細書おいて、特定の符号で表示された置換基等が複数あるとき、又は、複数の置換基等を同時に規定するときには、特段の断りがない限り、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよい。このことは、置換基等の数の規定についても同様である。また、複数の置換基等が近接（特に隣接）するとき、特段の断りがない限り、それらが互いに連結して環を形成してもよい。
また、基の炭素原子数（炭素数ともいう。）が記載されている場合、この基の炭素原子数は、特段の断りがない限り、置換基を含めた全炭素原子数を意味する。
本発明において、基が非環状骨格及び環状骨格を形成しうる場合、特段の断りがない限り、この基は、非環状骨格の基と環状骨格の基を含む。例えば、アルキル基は、直鎖アルキル基、分岐アルキル基及び環状（シクロ）アルキル基を含む。基が環状骨格を形成しうる場合、環状骨格を形成する基の原子数の下限は、この基について具体的に記載した原子数の下限にかかわらず、３以上であり、５以上が好ましい。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態について以下に説明する。
【００２３】
［有機半導体微結晶膜］
本発明の有機半導体微結晶膜（以下、「本発明の微結晶膜」ともいう。）は、下記一般式（１）で表され、かつ分子量が３０００以下の化合物を含む。本発明の微結晶膜は、結晶ドメインのサイズが１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲内にあり、２〜９０ｎｍの範囲内にあることがより好ましく、３〜８０ｎｍの範囲内にあることがさらに好ましく、５〜８０ｎｍの範囲内にあることが特に好ましい。
本発明において結晶ドメインのサイズとは、結晶ドメイン１つのサイズを意味し、原子間力顕微鏡を用いて、後述する実施例に記載の方法により測定されるものである。
【００２４】
【化５】
0006676181.tif 000005
【００２５】
一般式（１）中、Ｘは酸素原子、硫黄原子、セレン原子、テルル原子又はＮＲ５を示す。トランジスタの有機半導体層に適用した際のキャリア移動度の観点から、Ｘは酸素原子、硫黄原子又はセレン原子であることが好ましい。Ｒ５の詳細は後述する。
【００２６】
Ｙ及びＺはＣＲ６、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、窒素原子又はＮＲ７を示し、Ｙ及びＺを有する５員環は芳香族ヘテロ環である。Ｒ６及びＲ７の詳細は後述する。
ＹはＣＲ６、酸素原子又は硫黄原子が好ましく、ＣＲ６又は硫黄原子であることがより好ましい。またＺは、ＣＲ６、酸素原子、硫黄原子又はＮＲ７が好ましく、ＣＲ６、酸素原子又は硫黄原子であることがより好ましく、ＣＲ６又は硫黄原子であることがさらに好ましい。
ＹがＣＲ６の場合、Ｚは酸素原子、硫黄原子、セレン原子又はＮＲ７であることが好ましく、酸素原子、硫黄原子又はセレン原子であることがより好ましく、酸素原子又は硫黄原子であることがさらに好ましく、硫黄原子であることがさらに好ましい。
またＹが酸素原子の場合、ＺはＣＲ６、酸素原子又は硫黄原子が好ましく、ＣＲ６又は硫黄原子がより好ましく、ＣＲ６であることがさらに好ましい。
Ｙが硫黄原子の場合、ＺはＣＲ６、酸素原子、硫黄原子、又は窒素原子であることが好ましく、ＣＲ６又は窒素原子がより好ましく、ＣＲ６であることがさらに好ましい。
ＺがＣＲ６の場合、Ｙは酸素原子、硫黄原子、セレン原子又はＮＲ７が好ましく、酸素原子、硫黄原子又はセレン原子であることがより好ましい。
【００２７】
一般式（１）中、Ｙ及びＺを有する５員環の芳香族ヘテロ環は、チオフェン環、フラン環、セレノフェン環、ピロール環、チアゾール環及びオキサゾール環から選ばれる環であることが好ましく、さらに好ましくはチオフェン環、フラン環、セレノフェン環又はピロール環であり、なかでもチオフェン環又はセレノフェン環が好ましい。
【００２８】
一般式（１）中、Ｒ１及びＲ２は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基を示す。Ｒ１及びＲ２はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基であることが好ましく、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基であることがより好ましい。
Ｒ１及びＲ２として採り得るアルキル基は、炭素数が３０以下であることが好ましく、２０以下であることがより好ましい。より詳細には、Ｒ１及びＲ２として採り得るアルキル基の炭素数は１〜３０が好ましく、１〜２０がより好ましく、１〜１５がさらに好ましく、３〜１１がさらに好ましい。アルキル基の炭素数を上記好ましい範囲内とすることにより、分子の直線性を高めることができ、トランジスタの有機半導体層に適用した際にキャリア移動度がより向上し得る。
Ｒ１及びＲ２として採り得るアルキル基は直鎖でも分岐を有してもよく、環状であってもよい。キャリア移動度の観点からは直鎖アルキル基が好ましい。
【００２９】
Ｒ１又はＲ２が置換基を有するアルキル基である場合、このアルキル基が有する置換基に特に限定はなく、ハロゲン原子（例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子）；シクロアルキル基（好ましくは炭素数３〜２０、より好ましくは炭素数４〜１５のシクロアルキル基であり、このシクロアルキル基は好ましくは５員環又は６員環である。）；アリール基（好ましくは炭素数６〜２０、より好ましくは炭素数６〜１８、さらに好ましくは炭素数６〜１５のアリール基であり、例えばフェニル基、ナフチル基、ｐ−ペンチルフェニル基、３，４−ジペンチルフェニル基、ｐ−ヘプトキシフェニル基、及び３，４−ジヘプトキシフェニル基が挙げられる。）；複素環基（ヘテロ環基）（好ましくは３〜８員環、より好ましくは５又は６員環である。環構成原子として酸素原子、硫黄原子及び／又は窒素原子を有することが好ましい。例えば２−ヘキシルフラニル基が挙げられる。）；シアノ基；ヒドロキシ基；ニトロ基；アシル基（好ましくは炭素数２〜２０、より好ましくは炭素数２〜１５、より好ましくは炭素数２〜１０のアシル基であり、例えばヘキサノイル基及びベンゾイル基が挙げられる。）；アルコキシ基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１５、さらに好ましくは炭素数１〜１０のアルコキシ基であり、例えばブトキシ基が挙げられる。）；アリールオキシ基（好ましくは炭素数６〜２０、より好ましくは炭素数６〜１８、さらに好ましくは炭素数６〜１５のアリールオキシ基）；シリルオキシ基（好ましくは炭素数０〜１８、より好ましくは炭素数０〜１５、さらに好ましくは炭素数０〜１２のシリルオキシ基）；ヘテロ環オキシ基（好ましくは３〜８員環、より好ましくは５又は６員環のヘテロ環オキシ基）；アシルオキシ基（好ましくは炭素数２〜２０、より好ましくは炭素数２〜１５、さらに好ましくは炭素数２〜１０のアシルオキシ基）；カルバモイルオキシ基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１５、さらに好ましくは炭素数１〜１０のカルバモイルオキシ基）；アミノ基（好ましくは炭素数０〜２０、より好ましくは炭素数０〜１５、さらに好ましくは炭素数０〜１０のアミノ基であり、アニリノ基を含む）；アシルアミノ基（好ましくは炭素数２〜２０、より好ましくは炭素数２〜１５、さらに好ましくは炭素数２〜１０のアシルアミノ基）；アミノカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１５、さらに好ましくは炭素数１〜１０のアミノカルボニルアミノ基）；アルコキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数２〜２０、より好ましくは炭素数２〜１５、さらに好ましくは炭素数２〜１０のアルコキシカルボニルアミノ基）；アリールオキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数７〜２０、より好ましくは炭素数７〜１８、さらに好ましくは炭素数７〜１５のアリールオキシカルボニルアミノ基）；アルキルスルホニルアミノ基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１５、さらに好ましくは炭素数１〜１０のアルキルスルホニルアミノ基）；アリールスルホニルアミノ基（好ましくは炭素数６〜２０、より好ましくは炭素数６〜１８、さらに好ましくは炭素数６〜１５のアリールスルホニルアミノ基）、メルカプト基、アルキルチオ基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１５、さらに好ましくは炭素数１〜１０のアルキルチオ基であり、例えばメチルチオ基及びオクチルチオ基が挙げられる。）；アリールチオ基（好ましくは炭素数６〜２０、より好ましくは炭素数６〜１８、さらに好ましくは炭素数６〜１５のアリールチオ基）；ヘテロ環チオ基（好ましくは３〜８員環、より好ましくは５又は６員環のヘテロ環チオ基）；スルファモイル基（好ましくは炭素数０〜２０、より好ましくは炭素数０〜１５、さらに好ましくは炭素数０〜１０のスルファモイル基）；スルホ基；アルキルスルフィニル基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１５、さらに好ましくは炭素数１〜１０のアルキルスルフィニル基）；アリールスルフィニル基（好ましくは炭素数６〜２０、より好ましくは炭素数６〜１８、さらに好ましくは炭素数６〜１５のアリールスルフィニル基）；アルキルスルホニル基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１５、さらに好ましくは炭素数１〜１０のアルキルスルホニル基）；アリールスルホニル基（好ましくは炭素数６〜２０、より好ましくは炭素数６〜１８、さらに好ましくは炭素数６〜１５のアリールスルホニル基）；アルキルオキシカルボニル基（好ましくは炭素数２〜２０、より好ましくは炭素数２〜１５、さらに好ましくは炭素数２〜１０のアルキルオキシカルボニル基）；アリールオキシカルボニル基（好ましくは炭素数７〜２０、より好ましくは炭素数７〜１８、さらに好ましくは炭素数７〜１５のアリールオキシカルボニル基）；カルバモイル基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１５、さらに好ましくは炭素数１〜１０のカルバモイル基）；アリールアゾ基（好ましくは炭素数６〜２０、より好ましくは炭素数６〜１８、さらに好ましくは炭素数６〜１５のアリールアゾ基）；ヘテロ環アゾ基（好ましくは３〜８員環、より好ましくは５又は６員環のヘテロ環アゾ基）；ホスフィノ基；ホスフィニル基；ホスフィニルオキシ基；ホスフィニルアミノ基；ホスホノ基；シリル基（好ましくは炭素数０〜１８、より好ましくは炭素数０〜１５、さらに好ましくは炭素数０〜１２のシリル基であり、例えばジトリメチルシロキシメチルブトキシ基が挙げられる。）；ヒドラジノ基；ウレイド基；ボロン酸基（−Ｂ（ＯＨ）２）、ホスファト基（−ＯＰＯ（ＯＨ）２）、スルファト基（−ＯＳＯ３Ｈ）、その他の公知の置換基が挙げられる。また、Ｒ１及びＲ２として採り得るアルキル基がシクロアルキル基の場合、このシクロアルキル基は、後述する、Ｒ１及びＲ２として採り得るアリール基が有し得るアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基を、置換基として有していてもよい。
これらの中でも、Ｒ１又はＲ２は無置換のアルキル基であることが好ましい。
【００３０】
Ｒ１及びＲ２として採り得るアルケニル基は、炭素数が３０以下であることが好ましく、２０以下であることがより好ましい。より詳細には、Ｒ１及びＲ２として採り得るアルケニル基の炭素数は２〜３０が好ましく、２〜２０がより好ましく、２〜１５がさらに好ましく、２〜１０がさらに好ましく、２〜４が特に好ましい。
このアルケニル基が有し得る置換基は特に制限されない。例えば、Ｒ１及びＲ２として採り得るアルケニル基は置換基として、上記のＲ１及びＲ２として採り得るアルキル基が有しうる置換基を有していてもよい。
【００３１】
Ｒ１及びＲ２として採り得るアルキニル基は、炭素数が３０以下であることが好ましく、２０以下であることがより好ましい。より詳細には、Ｒ１及びＲ２として採り得るアルケニル基の炭素数は２〜３０が好ましく、２〜２０がより好ましく、２〜１５がさらに好ましく、２〜１０がさらに好ましく、２〜４が特に好ましく、２であることがとりわけ好ましい。
このアルキニル基が有し得る置換基は特に制限されない。例えば、Ｒ１及びＲ２として採り得るアルキニル基は置換基として、上記のＲ１及びＲ２として採り得るアルキル基が有しうる置換基を有していてもよい。なかでもこのアルキニル基が有しうる置換基は、シリル基及びアリール基から選ばれる基が好ましく、トリアルキルシリル基及びフェニル基から選ばれる基がさらに好ましく、なかでもトリアルキルシリル基が好ましい。
【００３２】
Ｒ１及びＲ２として採り得るアリール基は、炭素数が３０以下であることが好ましく、２０以下であることがより好ましい。より詳細には、Ｒ１及びＲ２として採り得るアリール基の炭素数は６〜３０が好ましく、６〜２０がより好ましく、６〜１８がより好ましく、６〜１２がさらに好ましい。
このアリール基が有し得る置換基は特に制限されない。例えば、Ｒ１及びＲ２として採り得るアリール基は置換基として、上記のＲ１及びＲ２として採り得るアルキル基が有しうる置換基を有していてもよい。また、Ｒ１及びＲ２として採り得るアリール基が有し得る置換基は、アルキル基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１５、さらに好ましくは炭素数１〜１０のアルキル基であり、直鎖でもよく、分岐を有してもよく、環状であってもよい。）であることも好ましく、アルケニル基（好ましくは炭素数２〜２０、より好ましくは炭素数２〜１５、さらに好ましくは炭素数２〜１０のアルケニル基であり、このアルケニル基は直鎖でもよく、分岐を有してもよい。）であってもよく、アルキニル基（好ましくは炭素数２〜２０、より好ましくは炭素数２〜１５、さらに好ましくは炭素数２〜１０のアルケニル基であり、このアルキニル基は直鎖でもよく、分岐を有してもよい。）であってもよい。
Ｒ１及びＲ２として採り得るアリール基が置換基を有する形態である場合、このアリール基が有する置換基の数は１〜３個が好ましく、１又は２個がより好ましく、１個であることがさらに好ましい。
【００３３】
Ｒ１及びＲ２として採り得るヘテロアリール基は、炭素数が３０以下であることが好ましく、２０以下であることがより好ましい。より詳細には、Ｒ１及びＲ２として採り得るヘテロアリール基の炭素数は３〜３０が好ましく、４〜２０がより好ましく、４〜１０がさらに好ましく、４であることがさらに好ましい。このヘテロアリール基は、環構成ヘテロ原子として、硫黄原子、窒素原子、セレン原子、酸素原子又はテルル原子よりなる群から選択された少なくとも１つの原子を含むことが好ましい。また、このヘテロアリール基は３〜８員環が好ましく、５又は６員環がより好ましい。
Ｒ１及びＲ２として採り得るヘテロアリール基の好ましい具体例としては、フラニル基、ピロリル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、チエニル基、チアゾリル基、チエノチエニル基、ベンゾチエニル基、チエノフェニル基、ピリジル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基及びピラジニル基を挙げることができる。なかでもチエニル基又はフリル基であることがより好ましく、チエニル基であることが特に好ましい。
【００３４】
このヘテロアリール基が有しうる置換基は特に制限されない。例えば、上述したＲ１及びＲ２として採り得るアリール基が有しうる置換基を有する形態を挙げることができる。Ｒ１及びＲ２として採り得るヘテロアリール基が置換基を有する形態である場合、この置換基はアルキル基であることが好ましい。
【００３５】
Ｒ１及びＲ２は、トランジスタの有機半導体層に適用した際にキャリア移動度をより高める観点から、その構造中に脂肪族炭化水素基を有することが好ましい。なかでもＲ１及びＲ２がアリール基又はヘテロアリール基であり、このアリール基又はヘテロアリール基が置換基として脂肪族炭化水素基を有することが好ましい。
本発明において「脂肪族炭化水素基」は、直鎖、分岐鎖もしくは環式の非芳香族性炭化水素基をいい、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等が挙げられ、アルキル基が好ましい。
【００３６】
一般式（１）において、Ｒ１及びＲ２は、直接に又は２価の基Ａを介して間接に、Ｙ及びＺを含む５員環の環構成原子に結合している。つまり、本発明で規定する一般式（１）には、Ｒ１及び／又はＲ２が、２価の基Ａを介してＹ及びＺを含む５員環の環構成原子に結合している形態も包含されるものとする。この２価の基Ａとしては、、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＲ８−、−ＣＯ−、−ＳＯ−及び−ＳＯ２−から選ばれる基であるか、又は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＲ８−、−ＣＯ−、−ＳＯ−及び−ＳＯ２−から選ばれる２以上の基が連結してなる基である。２価の基Ａが−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＲ８−、−ＣＯ−、−ＳＯ−及び−ＳＯ２−から選ばれる２以上の基が連結してなる基である場合、２以上の基の連結数は２〜４が好ましく、２又は３がより好ましい。
なかでも２価の基Ａは、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＲ８−、−ＣＯ−、−ＳＯ−及び−ＳＯ２−から選ばれる基であることが好ましく、−Ｏ−、−Ｓ−又は−ＣＯ−であることがより好ましく、−Ｏ−であることが特に好ましい。
【００３７】
Ｒ１とＲ２の構造は、２価の基Ａを含めて同じ構造であることが好ましい。
【００３８】
一般式（１）中、Ｒ３及びＲ４はハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、又はヘテロアリール基を示す。Ｒ３及びＲ４として採り得るハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子であることが好ましく、フッ素原子又は塩素原子であることがより好ましい。
Ｒ３及びＲ４として採り得るアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、及びヘテロアリール基の好ましい形態は、上述したＲ１として採り得るアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、及びヘテロアリール基の好ましい形態と同じである。これらの形態のうち、Ｒ３及びＲ４として採り得るアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、及びヘテロアリール基は置換基としてハロゲン原子を有する形態であることも好ましい。
また、Ｒ３及びＲ４は直接に又は上述した２価の基Ａを介して間接に、一般式（１）中に示されたベンゼン環の環構成原子に結合する。つまり、本発明で規定する一般式（１）には、Ｒ３及び／又はＲ４が、２価の基Ａを介してベンゼン環の環構成原子に結合している形態も包含されるものとする。
Ｒ３とＲ４の構造は、２価の基Ａを含めて同じ構造であることが好ましい。
【００３９】
Ｒ３及びＲ４の数を示すｍ及びｎは、０〜２の整数である。ｍ及びｎは０又は１が好ましく、より好ましくは０である。ｍ及びｎの数は同じであることが好ましい。
【００４０】
一般式（１）において、上述したＸとして採り得るＮＲ５のＲ５、Ｙ及びＺとして採り得るＣＲ６のＲ６とＮＲ７のＲ７、２価の基Ａとして採り得るＮＲ８中のＲ８は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基を示す。Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８として採り得るアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基及びヘテロアリール基の好ましい形態として、それぞれ上記Ｒ１として採り得るアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基及びヘテロアリール基の好ましい形態を挙げることができる。
なかでもＲ５は炭素数１〜１１のアルキル基が好ましく、炭素数１〜５のアルキル基がより好ましい。またＲ６は水素原子又はアルキル基が好ましく、水素原子であることがより好ましい。またＲ７はアルキル基又はアリール基が好ましく、アルキル基がより好ましい。またＲ８はアルキル基又はアリール基が好ましい。
【００４１】
一般式（１）において、Ｒ１とＲ２が同一で、かつ、Ｒ３とＲ４が同一で、かつ、ｍとｎが同一であることが、分子対象性を高めてキャリア移動度がより向上し得る観点から好ましい。
【００４２】
本発明において、一般式（１）の化合物には、Ｘが酸素原子又は硫黄原子であり、かつＹ及びＺを有する５員環がイミダゾール環（イミダゾール環の環構成原子が置換基を有する形態を含む）である形態は含まれないものとする。また本発明においては、Ｘが硫黄原子であり、ＹがＣＨ、Ｚが硫黄原子であり、かつＲ１及びＲ２がともに水素原子であり、かつｍ及びｎがともに０である形態も、一般式（１）の化合物には含まれないものとする。これらの一般式（１）から除かれる化合物は、トランジスタの有機半導体層に適用しても、所望のキャリア移動度が得られにくく、また素子間の性能のばらつきも生じやすく、所望の効果が得られにくい傾向にある。
なお、これらの除かれる形態の化合物であっても、これらの化合物を用いて結晶ドメインサイズが大きな有機半導体膜を形成し、これを有機半導体トランジスタの有機半導体層として用いた場合と、これらの除かれる形態の化合物を用いて微結晶状態の有機半導体膜を形成し、これを有機半導体トランジスタの有機半導体層として用いた場合とを比較すれば、有機半導体膜が微結晶膜である方が素子間のばらつき等が抑えられる。
本発明で規定する一般式（１）に示された母核（縮合多環構造）を有する化合物は、この母核以外の構造（置換基の構造）にかかわらず高い結晶性を示す傾向にあり、通常の溶液プロセスによる成膜では結晶ドメインサイズの大きな膜が形成され、この膜を有機半導体層に用いたトランジスタは素子間の性能のばらつき等が大きくなる傾向がある。これに対し、膜形成を蒸着等により行い結晶ドメインサイズを微小化することにより、一般式（１）の化合物の置換基の構造にかかわらず、素子間の性能のばらつきをより抑え、また消費電力をより抑えることが可能になる。
【００４３】
上記一般式（１）で表される分子量３０００以下の化合物は、下記一般式（２）又は（３）で表される化合物であることが好ましい。
【００４４】
【化６】
0006676181.tif 000006
【００４５】
一般式（２）及び（３）において、Ｘａは酸素原子、硫黄原子又はセレン原子を示す。
Ｙａ及びＺａは酸素原子、硫黄原子、セレン原子又はＮＲ７ａを示す。Ｒ７ａは上記一般式（１）におけるＲ７と同義である。
Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａ、Ｒ４ａ、ｍａ及びｎａは、それぞれ一般式（１）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、ｍ及びｎと同義であり、好ましい形態も同じである。
また、Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａ及びＲ４ａの環構成原子との結合形態も、それぞれ一般式（１）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の、環構成原子との結合形態と同じであり、好ましい結合形態も同じである。つまり、Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａ及びＲ４ａは環構成原子に直接結合していてもよいし、上述した２価の基Ａを介して連結していてもよい。本発明においては、Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａ及び／又はＲ４ａが２価の基Ａを介して環構成原子に結合している形態も、上記一般式（２）及び（３）の構造に包含されるものとする。
ただし、一般式（２）においてＸａが硫黄原子、Ｚａが硫黄原子であり、かつＲ１ａ及びＲ２ａがともに水素原子であり、かつｍａ及びｎａがともに０である形態は、一般式（２）の化合物からは除かれるものとする。
【００４６】
上記一般式（２）で表される分子量３０００以下の化合物は、より好ましくは下記一般式（４）で表される。また、上記一般式（３）で表される分子量３０００以下の化合物は、より好ましくは下記一般式（５）で表される。
【００４７】
【化７】
0006676181.tif 000007
【００４８】
一般式（４）及び（５）において、Ｘｂ、Ｙｂ及びＺｂは酸素原子、硫黄原子又はセレン原子を示す。
Ｒ１ｂ及びＲ２ｂは、それぞれ一般式（２）におけるＲ１ａ及びＲ２ａと同義であり、好ましい形態も同じである。Ｒ１ｂ及びＲ２ｂの、環構成原子との結合形態も、それぞれ一般式（２）におけるＲ１ａ及びＲ２ａの、環構成原子との結合形態と同じであり、好ましい結合形態も同じである。つまり、Ｒ１ｂ及びＲ２ｂは環構成原子に直接結合していてもよいし、上述した２価の基Ａを介して連結していてもよい。本発明においては、Ｒ１ｂ及び／又はＲ２ｂが２価の基Ａを介して環構成原子に結合している形態も、上記一般式（４）及び（５）の構造に包含されるものとする。
ただし、一般式（４）においてＸｂが硫黄原子、Ｚｂが硫黄原子であり、かつＲ１ｂ及びＲ２ｂがともに水素原子である形態は、一般式（４）の化合物からは除かれるものとする。
【００４９】
上記一般式（４）及び（５）において、Ｒ１ｂ及びＲ２ｂは脂肪族炭化水素基を有することが好ましい。この脂肪族炭化水素基は直鎖状脂肪族炭化水素基が好ましい。Ｒ１ｂ及びＲ２ｂは直鎖状脂肪族炭化水素基を有するアリール基であるか、又は直鎖状脂肪族炭化水素基を有するヘテロアリール基が好ましい。
【００５０】
上記一般式（１）で表される分子量３０００以下の化合物は常法により合成することができる。この化合物の合成においては、例えば、特開２０１５−１９５３６２号公報の実施例を参照することができる。
【００５１】
上記式（１）で表される分子量３０００以下の化合物について、その具体例を以下及び実施例に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５２】
上記式（１）で表される分子量３０００以下の化合物として、特開２０１５−１９５３６２号公報の段落［００５３］〜［００７５］に示された具体例１〜４５８、段落［００７９］〜［００８７］に示された具体例５３５〜６８６を挙げることができる。
また、上記式（１）で表される分子量３０００以下の化合物として下表に示すものを挙げることができる。なお、下記表において、Ｒ１及びＲ２が２価の基Ａを介して環構成原子に結合している形態を示す場合、Ｒ１及びＲ２のカラムには、２価の基Ａも含めた構造を示した。下表において、ｉＰｒはイソプロピルを、Ｂｕはブチルを示す。
【００５３】
【表１】
0006676181.tif 000008
【００５４】
【表２】
0006676181.tif 000009
【００５５】
【表３】
0006676181.tif 000010
【００５６】
【表４】
0006676181.tif 000011
【００５７】
【表５】
0006676181.tif 000012
【００５８】
【表６】
0006676181.tif 000013
【００５９】
【表７】
0006676181.tif 000014
【００６０】
【表８】
0006676181.tif 000015
【００６１】
【表９】
0006676181.tif 000016
【００６２】
【表１０】
0006676181.tif 000017
【００６３】
【表１１】
0006676181.tif 000018
【００６４】
【表１２】
0006676181.tif 000019
【００６５】
【表１３】
0006676181.tif 000020
【００６６】
【表１４】
0006676181.tif 000021
【００６７】
【表１５】
0006676181.tif 000022
【００６８】
【表１６】
0006676181.tif 000023
【００６９】
【表１７】
0006676181.tif 000024
【００７０】
【表１８】
0006676181.tif 000025
【００７１】
【表１９】
0006676181.tif 000026
【００７２】
【表２０】
0006676181.tif 000027
【００７３】
【表２１】
0006676181.tif 000028
【００７４】
【表２２】
0006676181.tif 000029
【００７５】
【表２３】
0006676181.tif 000030
【００７６】
【表２４】
0006676181.tif 000031
【００７７】
【表２５】
0006676181.tif 000032
【００７８】
【表２６】
0006676181.tif 000033
【００７９】
【表２７】
0006676181.tif 000034
【００８０】
【表２８】
0006676181.tif 000035
【００８１】
【表２９】
0006676181.tif 000036
【００８２】
【表３０】
0006676181.tif 000037
【００８３】
【表３１】
0006676181.tif 000038
【００８４】
【表３２】
0006676181.tif 000039
【００８５】
【表３３】
0006676181.tif 000040
【００８６】
【表３４】
0006676181.tif 000041
【００８７】
【表３５】
0006676181.tif 000042
【００８８】
【表３６】
0006676181.tif 000043
【００８９】
【表３７】
0006676181.tif 000044
【００９０】
【表３８】
0006676181.tif 000045
【００９１】
【表３９】
0006676181.tif 000046
【００９２】
【表４０】
0006676181.tif 000047
【００９３】
【表４１】
0006676181.tif 000048
【００９４】
【表４２】
0006676181.tif 000049
【００９５】
【表４３】
0006676181.tif 000050
【００９６】
【表４４】
0006676181.tif 000051
【００９７】
【表４５】
0006676181.tif 000052
【００９８】
【表４６】
0006676181.tif 000053
【００９９】
【表４７】
0006676181.tif 000054
【０１００】
【表４８】
0006676181.tif 000055
【０１０１】
【表４９】
0006676181.tif 000056
【０１０２】
【表５０】
0006676181.tif 000057
【０１０３】
【表５１】
0006676181.tif 000058
【０１０４】
【表５２】
0006676181.tif 000059
【０１０５】
【表５３】
0006676181.tif 000060
【０１０６】
【表５４】
0006676181.tif 000061
【０１０７】
【表５５】
0006676181.tif 000062
【０１０８】
【表５６】
0006676181.tif 000063
【０１０９】
【表５７】
0006676181.tif 000064
【０１１０】
【表５８】
0006676181.tif 000065
【０１１１】
【表５９】
0006676181.tif 000066
【０１１２】
【表６０】
0006676181.tif 000067
【０１１３】
本発明の微結晶膜は、上記一般式（１）で表される分子量３０００以下の化合物（以下、「本発明の有機半導体化合物」ともいう。）を、例えば、基板上に蒸着することにより形成することができる。本発明の有機半導体化合物を溶液プロセスにより塗布し、成膜した場合には、膜が結晶化しやすく、結晶ドメインサイズが非常に大きな結晶膜が形成される。実際、特許文献１及び２では、本発明の有機半導体化合物に包含される化合物を有機溶媒中に溶解して塗布液を調製し、この塗布液を塗布して膜を形成し、結晶化の有無を偏光顕微鏡により観察している。この偏光顕微鏡で観察可能な結晶構造は、数μｍを超える大きな結晶ドメインサイズを有するものである。
他方、本発明の微結晶膜は、結晶ドメインのサイズが１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲内にある。このような微結晶構造は偏光顕微鏡で観察することはできず、後述する実施例に示すように、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によりはじめて検出することが可能である。
本発明者らは、本発明の有機半導体化合物を蒸着により成膜することにより、得られる膜を微結晶状態とできることを見い出した。この微結晶膜は、有機半導体トランジスタの有機半導体層に用いることにより、得られるトランジスタの性能を高度に均一化することができる。この理由としては、外部から圧力が加わっても微結晶構造の結晶ドメイン同士の間がクッションのように働き、その力を分散できるためと考えられる。例えば大きなドメインサイズの結晶膜の場合には、膜のどこかに亀裂が生じた場合、その亀裂が膜を横断するように拡大してしまう傾向があるが、微結晶膜ではそのような現象が生じにくい。また熱に曝した際にも同様に、微結晶膜に亀裂が生じにくい。
【０１１４】
本発明の微結晶膜を形成するための蒸着方法自体は特に制限はなく、通常の蒸着方法を適用すればよく、真空蒸着により形成することが好ましい。
本発明の微結晶膜は、膜厚が１〜１００ｎｍであることが好ましく、５〜７０ｎｍであることがより好ましい。
【０１１５】
本発明の微結晶膜は本発明の有機半導体トランジスタの有機半導体として好適に用いることができる。本発明の有機半導体トランジスタについて以下に説明する。
【０１１６】
［有機半導体トランジスタ］
本発明の有機半導体トランジスタ（以下、「本発明のトランジスタ」とも称す。）は、有機半導体層として上述した本発明の微結晶膜を有し、更に、ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極とを有することができる。
本発明のトランジスタは、基板上に、ゲート電極と、有機半導体層と、ゲート電極及び有機半導体層の間に設けられたゲート絶縁層と、有機半導体層に接して設けられ、有機半導体層を介して連結されたソース電極及びドレイン電極とを有する。
本発明のトランジスタは、上記各層を備えていればその構造については特に限定されない。例えば、ボトムコンタクト型（ボトムゲート−ボトムコンタクト型及びトップゲート−ボトムコンタクト型）、又は、トップコンタクト型（ボトムゲート−トップコンタクト型及びトップゲート−トップコンタクト型）などのいずれの構造を有していてもよい。本発明のトランジスタは、より好ましくは、ボトムゲート−ボトムコンタクト型又はボトムゲート−トップコンタクト型（これらを総称してボトムゲート型という。）である。
以下、本発明のトランジスタの一例について、図面を参照して説明する。
【０１１７】
（ボトムゲート−ボトムコンタクト型）
図１は、本発明のトランジスタの一例であるボトムゲート−ボトムコンタクト型の有機半導体トランジスタ１００の断面模式図である。
この有機半導体トランジスタ１００は、図１に示されるように、基板（基材）１０と、ゲート電極２０と、ゲート絶縁膜３０と、ソース電極４０及びドレイン電極４２と、有機半導体膜５０と、封止層６０とをこの順で有する。
以下、基板（基材）、ゲート電極、ゲート絶縁層（膜）、ソース電極、ドレイン電極、有機半導体層（膜）及び封止層、並びに、それぞれの作製方法について詳述する。
【０１１８】
−基板−
基板は、後述するゲート電極、ソース電極及びドレイン電極等を支持する役割を果たす。
基板の種類は、特に制限されず、例えば、プラスチック基板、シリコン基板、ガラス基板又はセラミック基板等が挙げられる。中でも、汎用性、各デバイスへの適用性及びコストの観点から、シリコン基板、ガラス基板又はプラスチック基板であることが好ましい。
基板の厚みは、特に限定されないが、例えば、１０ｍｍ以下であるのが好ましく、２ｍｍ以下であるのが更に好ましく、１．５ｍｍ以下であるのが特に好ましい。一方、０．０１ｍｍ以上であるのが好ましく、０．０５ｍｍ以上であるのが更に好ましい。
【０１１９】
−ゲート電極−
ゲート電極は、有機ＴＦＴ素子のゲート電極として用いられている通常の電極を特に制限されることなく適用できる。
ゲート電極を形成する材料（電極材料）としては、特に限定されず、例えば、金、銀、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、コバルト、チタン、白金、マグネシウム、カルシウム、バリウム若しくはナトリウム等の金属、ＩｎＯ２、ＳｎＯ２若しくはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の導電性の酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン若しくはポリジアセチレン等の導電性高分子、シリコン、ゲルマニウム若しくはガリウム砒素等の半導体、又は、フラーレン、カーボンナノチューブ若しくはグラファイト等の炭素材料等が挙げられる。中でも、上記金属が好ましく、銀又はアルミニウムがより好ましい。
ゲート電極の厚みは、特に限定されないが、２０〜２００ｎｍであることが好ましい。
ゲート電極は、シリコン基板のように上記基板として機能するものでもよく、この場合、上記基板はなくてもよい。
【０１２０】
ゲート電極を形成する方法は、特に限定されないが、例えば、基板上に、上述の電極材料を真空蒸着（以下単に、蒸着ともいう）又はスパッタする方法、上述の電極材料を含有する電極形成用組成物を塗布又は印刷する方法等が挙げられる。また、電極をパターニングする場合、パターニング方法としては、例えば、インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷若しくは凸版印刷（フレキソ印刷）等の印刷法、フォトリソグラフィー法又はマスク蒸着法等が挙げられる。
【０１２１】
−ゲート絶縁層−
ゲート絶縁層は、ゲート電極と有機半導体層との間に設けられ、絶縁性を有する層であれば特に限定されず、単層であってもよいし、多層であってもよい。
ゲート絶縁層は、絶縁性の材料で形成されるのが好ましく、絶縁性の材料として、例えば、有機高分子などの有機材料、無機酸化物などの無機材料等が好ましく挙げられる。取り扱い性などの点から、基板にプラスチック基板やガラス基板を用いる場合には有機材料を用いることが好ましい。
有機高分子及び無機酸化物等は、絶縁性を有するものであれば特に限定されず、薄膜、例えば厚み１μｍ以下の薄膜を形成できるものが好ましい。
有機高分子及び無機酸化物は、ぞれぞれ、１種を用いても、２種以上を併用してもよい。また、ゲート絶縁層は、それぞれ後述する有機高分子と無機酸化物とを混合させたハイブリッド層としてもよい。
【０１２２】
有機高分子としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリビニルフェノール、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメチルメタクリレートに代表されるポリ（メタ）アクリレート、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ＣＹＴＯＰに代表される環状フルオロアルキルポリマー、ポリシクロオレフィン、ポリエステル、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリベンゾオキサゾール、エポキシ樹脂、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）に代表されるポリオルガノシロキサン、ポリシルセスキオキサン又はブタジエンゴム等が挙げられる。また、上記の他にも、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、シンナメート樹脂、アクリル樹脂、ポリパラキシリレン樹脂等の熱硬化性樹脂も挙げられる。
有機高分子は、アルコキシシリル基やビニル基、アクリロイルオキシ基、エポキシ基、メチロール基等の反応性置換基を有する化合物と併用することもできる。
【０１２３】
有機高分子でゲート絶縁層を形成する場合、ゲート絶縁層の耐溶媒性や絶縁耐性を増す目的等で、有機高分子を架橋し、硬化させることも好ましい。架橋は、光、熱又はこれら双方を用いて、酸又はラジカルを発生させることにより、行うのが好ましい。
【０１２４】
ラジカルにより架橋する場合、光又は熱によりラジカルを発生させるラジカル発生剤として、例えば、特開２０１３−２１４６４９号公報の［０１８２］〜［０１８６］に記載の熱重合開始剤（Ｈ１）及び光重合開始剤（Ｈ２）、特開２０１１−１８６０６９号公報の［００４６］〜［００５１］に記載の光ラジカル発生剤、特開２０１０−２８５５１８号公報の［００４２］〜［００５６］に記載の光ラジカル重合開始剤等を好適に用いることができ、好ましくはこれらの内容は本願明細書に組み込まれる。
また、特開２０１３−２１４６４９号公報の［０１６７］〜［０１７７］に記載の「数平均分子量（Ｍｎ）が１４０〜５，０００であり、架橋性官能基を有し、フッ素原子を有さない化合物（Ｇ）」を用いるのも好ましく、これらの内容は好ましくは本願明細書に組み込まれる。
【０１２５】
酸により架橋する場合、光により酸を発生させる光酸発生剤として、例えば、特開２０１０−２８５５１８号公報の［００３３］〜［００３４］に記載の光カチオン重合開始剤、特開２０１２−１６３９４６号公報の［０１２０］〜［０１３６］に記載の酸発生剤、特にスルホニウム塩、ヨードニウム塩等を好ましく使用することができ、好ましくはこれらの内容は本願明細書に組み込まれる。
熱により酸を発生させる熱酸発生剤（触媒）として、例えば、特開２０１０−２８５５１８号公報の［００３５］〜［００３８］に記載の熱カチオン重合開始剤、特にオニウム塩等や、特開２００５−３５４０１２号公報の［００３４］〜［００３５］に記載の触媒、特にスルホン酸類及びスルホン酸アミン塩等を好ましく使用することができ、好ましくはこれらの内容は本願明細書に組み込まれる。
また、特開２００５−３５４０１２号公報の［００３２］〜［００３３］に記載の架橋剤、特に二官能以上のエポキシ化合物、オキセタン化合物、特開２００６−３０３４６５号公報の［００４６］〜［００６２］に記載の架橋剤、特に２個以上の架橋基を有し、この架橋基の少なくとも一つがメチロール基もしくはＮＨ基であることを特徴とする化合物、及び、特開２０１２−１６３９４６号公報の［０１３７］〜［０１４５］に記載の、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を分子内に２個以上有する化合物を用いるのも好ましく、これらの内容は好ましくは本願明細書に組み込まれる。
【０１２６】
ゲート絶縁層を有機高分子で形成する方法としては、例えば、有機高分子を塗工、硬化する方法が挙げられる。塗工方法は、特に限定されず、上記の各印刷法が挙げられる。なかでも、マイクログラビアコート法、ディップコート法、スクリーンコート印刷、ダイコート法又はスピンコート法等のウエットコーティング法が好ましい。
【０１２７】
上記無機酸化物としては、特に限定されるものではないが、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素（ＳｉＮＹ）、酸化ハフニウム、酸化チタン、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化銅、酸化ニッケル等の酸化物、また、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＳｒＮｂ２Ｏ６のようなペロブスカイト、あるいはこれらの複合酸化物又は混合物等が挙げられる。ここで、酸化ケイ素としては、酸化シリコン（ＳｉＯＸ）の他に、ＢＰＳＧ（Boron  Phosphorus  Silicon  Glass）、ＰＳＧ（Phosphorus  Silicon  Glass）、ＢＳＧ（borosilicate  glass）、ＡｓＳＧ（砒素シリケートガラス）、ＰｂＳＧ（鉛シリケートガラス）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低誘電率ＳｉＯ２系材料（例えば、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロカーボンポリマー及びベンゾシクロブテン、環状フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、有機ＳＯＧ）を含む。
【０１２８】
ゲート絶縁層を無機酸化物で形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング又はＣＶＤ（chemical vapor deposition）法等の真空成膜法を用いることができ、また成膜中に任意のガスを用いたプラズマやイオン銃、ラジカル銃等でアシストを行ってもよい。
また、それぞれの金属酸化物に対応する前駆体、具体的には塩化物、臭化物等の金属ハロゲン化物や金属アルコキシド、金属水酸化物等を、アルコールや水中で塩酸、硫酸、硝酸等の酸や水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基と反応させて加水分解することにより、形成してもよい。このような溶液系のプロセスを用いる場合、上記ウエットコーティング法を用いることができる。
【０１２９】
ゲート絶縁層は、上記の方法以外にも、リフトオフ法、ゾル−ゲル法、電着法及びシャドウマスク法のいずれかと、必要に応じてパターニング法とを組合せた方法により設けることもできる。
【０１３０】
ゲート絶縁層は、コロナ処理、プラズマ処理、ＵＶ（紫外線）／オゾン処理等の表面処理を施してもよい。
【０１３１】
ゲート絶縁膜は表面粗さが粗くないのが好ましい。好ましくは、ゲート絶縁層表面の算術平均粗さＲａ又は二乗平均粗さＲＭＳは０．５ｎｍ以下である。表面処理を実施する場合も、絶縁膜表面を粗くしない処理が好ましい。
【０１３２】
ゲート絶縁層の膜厚は、特に限定されないが、１００〜１０００ｎｍであることが好ましい。
【０１３３】
−ソース電極及びドレイン電極−
本発明のトランジスタにおいて、ソース電極は、配線を通じて外部から電荷が流入する電極である。また、ドレイン電極は、配線を通じて外部に電荷を送り出す電極である。
ソース電極及びドレイン電極を形成する材料は、上述したゲート電極を形成する電極材料と同じものを用いることができる。中でも、金属が好ましく、金又は銀がより好ましい。また、金属と有機半導体の間に電荷注入層を設けることにより、ソースから有機半導体への電荷注入を促進し、移動度を向上させることが好ましい。
ソース電極及びドレイン電極の厚みは、特に限定されないが、それぞれ、１ｎｍ以上が好ましく、１０ｎｍ以上が特に好ましい。また、５００ｎｍ以下が好ましく、３００ｎｍ以下が特に好ましい。
ソース電極とドレイン電極との間の間隔（ゲート長）は、適宜に決定できるが、例えば、２００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下が特に好ましい。また、ゲート幅は、適宜に決定できるが、例えば、１０μｍ以上が好ましく、５０μｍ以上が特に好ましい。
ソース電極及びドレイン電極を形成する方法は、特に限定されないが、例えば、ゲート電極とゲート絶縁膜とが形成された基板上に、電極材料を真空蒸着又はスパッタする方法、電極形成用組成物を塗布又は印刷する方法等が挙げられる。パターニングする場合、パターニングする方法は上述したゲート電極の方法と同じである。
【０１３４】
−有機半導体層−
本発明のトランジスタにおいて、有機半導体層は上述したように蒸着により形成することができる。
【０１３５】
（封止層）
本発明のトランジスタは、耐久性の観点から、最外層に封止層を備えるのが好ましい。封止層には、有機半導体トランジスタに通常用いられる封止剤（封止層形成用組成物）を用いることができる。
封止層の膜厚は、特に限定されないが、０．１〜１０μｍであることが好ましい。
【０１３６】
（ボトムゲート−トップコンタクト型有機半導体トランジスタ）
図２は、本発明のトランジスタの一例であるボトムゲート−トップコンタクト型の有機半導体トランジスタ２００を表す断面模式図である。
有機半導体トランジスタ２００は、図２に示されるように、基板１０と、ゲート電極２０と、ゲート絶縁層（膜）３０と、有機半導体層（膜）５０と、ソース電極４０及びドレイン電極４２と、封止層６０とをこの順で有する。
有機半導体トランジスタ２００は、層構成（積層態様）が異なること以外は、有機半導体トランジスタ１００を同じである。したがって、基板、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極、有機半導体層及び封止層については、上述の、ボトムゲート−ボトムコンタクト型有機ＴＦＴにおけるものと同じであるので、その説明を省略する。
【０１３７】
本発明のトランジスタは、その製造時におけるパターニング、熱処理等によっても有機半導体層（微結晶相）の性能、特性が安定に保たれ、トランジスタ素子間において性能のばらつきが格段に抑えられる。また閾値電圧の絶対値が低く消費電力も抑えられる。
【０１３８】
本発明の有機半導体トランジスタの製造方法（以下、「本発明の製造方法」ともいう。）は、本発明の有機半導体化合物を蒸着して有機半導体層を形成することを含む。この蒸着は、マスクを介して所望のパターン形状に、本発明の有機半導体化合物を蒸着する形態であることも好ましい。また本発明の製造方法は、上述した本発明の微結晶膜を形成し、その後、形成した微結晶膜をパターニングして有機半導体層とすることを含む形態であることも好ましい。例えば、本発明の有機半導体化合物を、ゲート絶縁層上に蒸着し（トップコンタクト型の場合）、あるいはゲート絶縁層と、このゲート絶縁層上に形成されたソース電極及びドレイン電極とに被せるように本発明の有機半導体化合物を蒸着し（ボトムコンタクト型の場合）て微結晶膜を形成し、この微結晶膜をパターニングして有機半導体トランジスタの有機半導体層を形成することを含む形態とすることができる。このパターニングは、有機半導体膜をエッチングしたり、トランジスタ形成領域の周りの有機半導体を罫書いたりすることにより行われる。
本発明の製造方法は、有機半導体層が本発明の微結晶膜で形成された有機半導体トランジスタを得る方法であり、有機半導体膜を形成した後、この膜にパターニング処理を施しているにもかかわらず、有機半導体層全体（特にチャネル領域）にひび割れが生じにくく、得られるトランジスタにおいて、素子間の性能のばらつきを高度に抑えることができる。
【実施例】
【０１３９】
本発明を実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。【０１４０】
［合成例１］  化合物１の合成
下記反応スキーム中、Ｂｕはブチル、Ｅｔはエチル、ＴＨＦはテトラヒドロフラン、ＤＭＦはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ＴＭＰはテトラメチルピペリジン、ｄｐｐｆは１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセンを示す。
−中間体１ａの合成−【０１４１】
【化８】
0006676181.tif 000068
【０１４２】
２，３−ジブロモチオフェンｎ−ブチルリチウム溶液（１５．９ｇ，６５．８ｍｍｏｌ）をジエチルエーテル１２０ｍｌに溶解させ、−９０℃で撹拌しながらこの溶液に対してｎーブチルリチウム（１．６Ｍ溶液）を滴下した。３０分後２，５−セレノフェンジカルボキシアルデヒド（６．００ｇ，３２．１ｍｍｏｌ）を５０ｍｌのテトラヒドロフランに溶解させた溶液を滴下して２０分間―７８℃で撹拌後、室温まで昇温した。反応液を水でクエンチし、有機層をジエチルエーテルで抽出後、硫酸マグネシウムで乾燥した。エバポレーターで濃縮後、茶色の油状の目的物の中間体１ａ（１２．９ｇ）を得た。得られた目的物の粗体をさらに精製することなく後続の反応に用いた。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，４００ＭＨｚ）δ：７．２８（ｄ，Ｊ＝５．２Ｈｚ，２Ｈ），７．０４（ｄ，Ｊ＝５．２Ｈｚ，２Ｈ），６．９３（ｄ，Ｊ＝５．２Ｈｚ，２Ｈ），６．３１（ｓ，２Ｈ）．【０１４３】
−中間体２ａの合成−【０１４４】
【化９】
0006676181.tif 000069
【０１４５】
中間体１ａ（１２．９ｇ）とトリエチルシラン（１５．４ｍｌ，９６．２ｍｍｏｌ）をジクロロメタン７０ｍｌに溶解させ０℃に冷却した溶液に対してボロントリフルオリド・エーテラート（１１．９ｍｌ，９６．２ｍｍｏｌ）を滴下し、３０分間撹拌させた。その後水でクエンチして酢酸エチルで有機層を抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥させた。濃縮後の粗体をカラムクロマトグラフィー（ｈｅｘａｎｅ：酢酸エチル＝９５：５）で精製し黄色の油状物である目的物の中間体２ａ（９．２０ｇ，１９．１ｍｍｏｌ，６０％  ｙｉｅｌｄ  ｆｏｒ  ２  ｓｔｅｐｓ）を得た。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，４００ＭＨｚ）δ：７．１６（ｄ，Ｊ＝５．２Ｈｚ，２Ｈ），６．９２（ｄ，Ｊ＝５．２Ｈｚ，２Ｈ），６．８６（ｓ，２Ｈ），４．２８（ｓ，４Ｈ）．【０１４６】
−中間体３ａの合成−【０１４７】
【化１０】
0006676181.tif 000070
【０１４８】
ｎ−ブチルリチウム（１．６Ｍ溶液）（５８．５ｍｌ，９３．５ｍｍｏｌ）を−７８℃に冷却したところに中間体２ａ（９．００ｇ，１８．７ｍｍｏｌ）をジエチルエーテル２４０ｍｌに溶解させた溶液を滴下し、３０分間撹拌した。その後、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（８．７ｍｌ，１１２ｍｍｏｌ）を滴下した。−７８℃で２０分間撹拌した後室温まで昇温し、その後水でクエンチしてジエチルエーテルで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した。濃縮して赤色の油状物である目的物の中間体３ａ（６．５０ｇ）を得た。得られた目的物の粗体をさらに精製することなく後続の反応に用いた。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，４００ＭＨｚ）δ：１０．０（ｓ，２Ｈ），７．４０（ｄ，Ｊ＝４．８Ｈｚ，２Ｈ），７．１５（ｄ，Ｊ＝４．８Ｈｚ，２Ｈ），６．８８（ｓ，２Ｈ），４．６８（ｓ，４Ｈ）．【０１４９】
−中間体４ａの合成−【０１５０】
【化１１】
0006676181.tif 000071
【０１５１】
中間体３ａ（６．５０ｇ）をトルエン３５０ｍｌに溶解させ、そこにアンバーリスト（登録商標）１５  ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｆｏｒｍ  ｄｒｙ（１５．０ｇ）を加えて２時間還流した。反応液をろ別し、ろ液を濃縮した後トルエン／メタノールで再結晶して、カラムクロマトグラフィー（トルエン）で精製して白色固体である目的物の中間体４ａ（２．３５ｇ，６．８４ｍｍｏｌ，３６％  ｙｉｅｌｄ  ｆｏｒ  ２  ｓｔｅｐｓ）を得た。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，４００ＭＨｚ）δ：８．６３（ｓ，２Ｈ），８．３１（ｄ，Ｊ＝０．８Ｈｚ，２Ｈ），７．４６（ｍ，４Ｈ）．【０１５２】
−中間体５ａの合成−【０１５３】
【化１２】
0006676181.tif 000072
【０１５４】
−９０℃で中間体４ａ（２．００ｇ，５．８３ｍｍｏｌ）とテトラヒドロフラン５８ｍｌの混合液を撹拌したところにリチウムテトラメチルピペリジン（１２．８ｍｍｏｌ）のテトラヒドロフラン溶液２０ｍｌを滴下し３０分間撹拌した。反応溶液中に、ジブロモテトラクロロエタン（５．６９ｇ，１７．５ｍｍｏｌ）を２０ｍｌのテトラヒドロフランに溶解させた溶液を滴下して、−７８℃で２０分間撹拌した後、室温まで昇温した。反応液を水でクエンチしてジクロロメタンで抽出したのち硫酸マグネシウムで乾燥した。濃縮後テトラヒドロフラン／メタノールで再結晶して白色固体の目的物：中間体５ａ（２．２１ｇ，４．４１ｍｍｏｌ，  ７６％  ｙｉｅｌｄ）を得た。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，４００ＭＨｚ）δ：８．４６（ｓ，２Ｈ），８．１６（ｓ，２Ｈ），７．４５（ｓ，２Ｈ）．【０１５５】
−化合物１の合成−【０１５６】
【化１３】
0006676181.tif 000073
【０１５７】
反応剤として用いるｎ−デシルマグネシウムブロミド溶液（１．０ｍｏｌ／Ｌ  ｉｎ  ｄｉｅｔｈｙｌｅｔｈｅｒ，  １．５０ｍｌ，１．５０ｍｍｏｌ）に対して塩化亜鉛（ＩＩ）溶液（１．０ｍｏｌ／Ｌ  テトラヒドロフラン溶液，１．５０ｍｌ）を０℃で加えて１５分撹拌した後、中間体５ａ（２５０ｍｇ，０．４５ｍｍｏｌ）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（ＩＩ）・ジクロロメタン付加体（２０．２ｍｇ，０．０２５ｍｍｏｌ）を加えた。反応液を７０℃で１時間撹拌した後に濃縮してカラムクロマトグラフィー（ヘキサン／クロロホル＝９５／５）で精製して白色固体である目的物の化合物１（１０２ｍｇ，０．１６ｍｍｏｌ，３３％  ｙｉｅｌｄ）を得た。
１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，４００ＭＨｚ）δ：８．４３（ｓ，２Ｈ），８．１７（ｓ，２Ｈ），７．１０（ｓ，２Ｈ），２．９３（ｔ，Ｊ＝７．６Ｈｚ，４Ｈ），１．７８（ｑｕｉｎｔ，Ｊ＝６．４Ｈｚ，４Ｈ），１．４６−１．２７（ｍ，２８Ｈ），０．８８（ｔ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，６Ｈ）．【０１５８】
［合成例２〜１０８］  化合物２〜１０８の合成
上記合成例１と同様にして、また特開２０１５−１９５３６２号公報の実施例を参照し、下表に示す化合物２〜１０８を合成した。【０１５９】
［製造例１−１〜１−１０８、比較製造例１−１〜１−４］  ボトムゲート−トップコンタクト型有機半導体トランジスタの製造
図３に示すボトムゲート−トップコンタクト型有機半導体トランジスタ３００を下記の通り製造した。【０１６０】
＜ゲート電極、ゲート絶縁層＞
ＳｉＯ２の熱酸化膜（ゲート絶縁層、３５０ｎｍ）がついた導電性シリコン基板（ゲート電極、０．７ｍｍ）を用いた。ＳｉＯ２の熱酸化膜表面はフェニチルトリクロロシラン（β―ＰＴＳ）で処理した。【０１６１】
＜有機半導体膜（層）の形成＞
上記各合成例で得られた化合物１〜１０８、及び比較化合物１〜４を、上記β―ＰＴＳ処理面上に真空蒸着（基板温度：常温、真空度：１×１０−５〜１×１０−４Ｐａ）し、有機半導体膜（膜厚３０ｎｍ）を形成した。【０１６２】
＜ソース電極、ドレイン電極の形成＞
有機半導体層にマスクをつけて７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（東京化成）及び金電極を蒸着してそれぞれソース電極（厚さ１．５ｎｍ）及びドレイン電極（厚さ５０ｎｍ）とし、本発明の有機半導体トランジスタ、及び比較のための有機半導体トランジスタを製造した。【０１６３】
＜パターニング＞
有機半導体トランジスタ形成領域の周りを針で罫書くことにより、有機半導体トランジスタの形成領域とそれ以外の領域とを分離した。【０１６４】
化合物１〜１０８に対応する製造例をそれぞれ製造例１−１〜１−１０８とし、比較化合物１〜４に対応する製造例をそれぞれ比較製造例１−１〜１−４とする。【０１６５】
［測定方法、評価方法］
（１）Ｘ線回析による分析
形成した有機半導体膜のＸ線回析を評価した。いずれの膜も結晶構造に対応したピークが観察され、得られた膜がアモルファスではなく結晶であることが明らかになった。
＜有機半導体膜の結晶ドメインサイズの測定＞
（２）偏光顕微鏡による観察
形成した有機半導体膜を偏光顕微鏡で観察した。光学二色性のあるドメインが観察できた場合には結晶ドメインサイズが１μｍ超と判断し、ドメインが観察できなかった場合に結晶ドメインサイズが１μｍ以下と判断した。【０１６６】
（３）ＡＦＭによる観察と結晶ドメインサイズの測定
上記（１）において結晶ドメインが１μｍ以下と判断したものについて、有機半導体膜をＡＦＭ（商品名：Dimension  FastScan  AFM、Bruker社製）により観察した。ＡＦＭにより得られた断面プロファイルで、後述の分析条件によりなめらかな１つの山として区切られた長さを、結晶ドメインのサイズとした。つまり本発明において結晶ドメインのサイズとは、結晶ドメイン１つのサイズを意味し、結晶ドメインサイズが１ｎｍ以上１００ｎｍ以下とは、観察したすべての結晶ドメインサイズが１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを意味する。（同様に、例えば結晶ドメインサイズが５ｎｍ以上８０ｎｍ以下とは、観察したすべての結晶ドメインサイズが５ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることを意味する。）
化合物１を蒸着して形成した有機半導体膜をＡＦＭ観察した画像を図５に、断面プロファイルを図６に示す。図６に示された縦線で区切られた長さを結晶ドメインとして評価する。図６における結晶ドメインサイズの分析条件は下記の通りとした。
＜結晶ドメインサイズ分析条件＞
・モード：タッピングモード
・カンチレバー：ＮＣＨ−１０Ｔ（東陽テクニカ社製）
・視野：５００ｎｍ×２５０ｎｍ
・分解能：１０２４×５１２【０１６７】
＜有機半導体トランジスタの特性評価＞
製造した各有機半導体トランジスタについて、半導体特性評価装置：４１５５Ｃ（商品名、アジレントテクノロジーズ社製）を用いて、大気下におけるトランジスタの特性を調べた。
より詳細には、各有機薄膜トランジスタのソース電極−ドレイン電極間に−１５Ｖの電圧を印加し、ゲート電圧を＋４０Ｖ〜−４０Ｖの範囲で往復して変化させ、ドレイン電流Ｉｄを表す下記式を用いてキャリア移動度μ（ｃｍ２／Ｖｓ）及び閾値電圧Ｖｔｈ（Ｖ）を、ゲート電圧を＋４０Ｖ〜−４０Ｖに変化させた場合と、ゲート電圧を−４０Ｖ〜＋４０Ｖに変化させた場合のそれぞれについて算出した。【０１６８】
Ｉｄ＝（ｗ／２Ｌ）μＣｉ（Ｖｇ−Ｖｔｈ）２
式中、Ｌはゲート長、ｗはゲート幅、μはキャリア移動度、Ｃｉはゲート絶縁層の単位面積当たりの容量、Ｖｇはゲート電圧、Ｖｔｈは閾値電圧を示す。【０１６９】
各化合物を用いた有機半導体層を有する有機半導体トランジスタをそれぞれ１００個ずつ作製し（すなわち、有機半導体層を構成する化合物が同一の有機半導体トランジスタを１００個ずつ作製し）、各１００個のトランジスタの特性に基づき、トランジスタの性能を下記評価基準に基づき評価した。【０１７０】
（平均移動度の評価基準）
上記１００個の有機半導体トランジスタのキャリア移動度の平均を求め、下記評価基準により評価した。なお、１個の有機半導体トランジスタのキャリア移動度は、ゲート電圧を＋４０Ｖ〜−４０Ｖへと掃引した場合のキャリア移動度と、ゲート電圧を−４０Ｖ〜＋４０Ｖへと掃引した場合のキャリア移動度の平均とした。
Ａ：キャリア移動度の平均が１ｃｍ２／Ｖｓ以上
Ｂ：キャリア移動度の平均が０．５ｃｍ２／Ｖｓ以上１ｃｍ２／Ｖｓ未満
Ｃ：キャリア移動度の平均が０．１ｃｍ２／Ｖｓ以上０．５ｃｍ２／Ｖｓ未満
Ｄ：キャリア移動度の平均が０．０１ｃｍ２／Ｖｓ以上０．１ｃｍ２／Ｖｓ未満
Ｅ：キャリア移動度の平均が０．０１ｃｍ２／Ｖｓ未満【０１７１】
（移動度のバラツキの評価基準）
下記式で求められる変動係数に基づき、キャリア移動度のバラツキを下記評価基準により評価した。
変動係数（％）＝１００×［上記１００個の有機半導体トランジスタのキャリア移動度の標準偏差］／［上記１００個の有機半導体トランジスタのキャリア移動度の平均値］
なお、１個の有機半導体トランジスタのキャリア移動度は、ゲート電圧を＋４０Ｖ〜−４０Ｖへと掃引した場合のキャリア移動度と、ゲート電圧を−４０Ｖ〜＋４０Ｖへと掃引した場合のキャリア移動度の平均とした。
Ａ：変動係数が１０％未満
Ｂ：変動係数が１０％以上２０％未満
Ｃ：変動係数が２０％以上３０％未満
Ｄ：変動係数が３０％以上４０％未満
Ｅ：変動係数が４０％以上【０１７２】
（良品率）
各化合物を用いた有機半導体層を有する有機半導体トランジスタをそれぞれ１００個ずつ作製し、１００個の有機半導体トランジスタのうち、キャリア移動度が０．０１ｃｍ２／Ｖｓ未満であった不良品の数を指標にして、下記評価基準により良品率を評価した。
なお、１個の有機半導体トランジスタのキャリア移動度は、ゲート電圧を＋４０Ｖ〜−４０Ｖへと掃引した場合のキャリア移動度と、ゲート電圧を−４０Ｖ〜＋４０Ｖへと掃引した場合のキャリア移動度の平均とした。
Ａ：不良品の数０個
Ｂ：不良品の数１〜２個
Ｃ：不良品の数３〜５個
Ｄ：不良品の数６〜１０個
Ｅ：不良品の数１１個以上【０１７３】
（Ｖｔｈシフト）
上記１００個の各有機半導体トランジスタについて、ゲート電圧を＋４０Ｖ〜−４０Ｖへと掃引した場合のＶｔｈと、ゲート電圧を−４０Ｖ〜＋４０Ｖへと掃引した場合のＶｔｈとの平均を平均Ｖｔｈとし、１００個の有機半導体トランジスタにおける各平均Ｖｔｈについてそれらの平均（「Ｖｔｈ１００」という）を求め（すなわち１００個の平均Ｖｔｈの平均を算出し）、下記評価基準により評価した。
Ａ：Ｖｔｈ１００の絶対値が３Ｖ未満
Ｂ：Ｖｔｈ１００の絶対値が３Ｖ以上５Ｖ未満
Ｃ：Ｖｔｈ１００の絶対値が５Ｖ以上１０Ｖ未満
Ｄ：Ｖｔｈ１００の絶対値が１０Ｖ以上１５Ｖ未満
Ｅ：Ｖｔｈ１００の絶対値が１５Ｖ以上【０１７４】
（ヒステリシスの評価）
ゲート電圧を＋４０Ｖ〜−４０Ｖへと掃引した場合のＶｔｈと、ゲート電圧を−４０Ｖ〜＋４０Ｖへと掃引した場合のＶｔｈとの差の絶対値をヒステリシスと定義し、上記１００個の有機半導体トランジスタのヒステリシスについて、それらの平均を求め、下記評価基準により評価した。
Ａ：ヒステリシスの平均が３Ｖ未満
Ｂ：ヒステリシスの平均が３Ｖ以上５Ｖ未満
Ｃ：ヒステリシスの平均が５Ｖ以上１０Ｖ未満
Ｄ：ヒステリシスの平均が１０Ｖ以上１５Ｖ未満
Ｅ：ヒステリシスの平均が１５Ｖ以上【０１７５】
上記製造例１〜１０８、比較製造例１〜４の評価結果を下表に示す。
上記製造例１〜１０８、比較製造例１〜４において、有機半導体層の結晶ドメインサイズはいずれも５ｎｍ以上８０ｎｍ以下の範囲内にあった。【０１７６】
【表６１】
0006676181.tif 000074
【０１７７】
【表６２】
0006676181.tif 000075
【０１７８】
【表６３】
0006676181.tif 000076
【０１７９】
【表６４】
0006676181.tif 000077
【０１８０】
【表６５】
0006676181.tif 000078
【０１８１】
【表６６】
0006676181.tif 000079
【０１８２】
【表６７】
0006676181.tif 000080
【０１８３】
【表６８】
0006676181.tif 000081
【０１８４】
【表６９】
0006676181.tif 000082
【０１８５】
【表７０】
0006676181.tif 000083
【０１８６】
上記表に示される通り、本発明で規定する化合物に包含されない比較化合物１〜４を用いて有機半導体層を形成した比較製造例１−１〜１−４の有機半導体トランジスタは、平均移動度が低く、また良品率にも劣る結果となった。
これに対し、有機半導体層として本発明の有機半導体膜を用いた製造例１−１〜１−１０８の有機半導体トランジスタは、平均移動度が良好で、移動度のバラツキも少なく、良品率にも優れていた。また、Ｖｔｈシフトも全体的に低く抑えられ、ヒステリシスの評価も良好であった。このように、本発明の有機半導体トランジスタは移動度が良好で、素子間の性能にバラツキが少なく、また消費電力も少ないことがわかる。【０１８７】
［比較製造例１−５］  ボトムゲート−トップコンタクト型有機半導体トランジスタの製造
上記製造例１−１において、有機半導体膜の形成を下記の通り変更したこと以外は、製造例１−１と同様にして有機半導体トランジスタを作製した。【０１８８】
＜有機半導体膜（層）の形成＞
化合物１をアニソールに溶解し、化合物１を０．１質量％濃度で含有する塗布液を調製した。この塗布液を用いて、特開２０１５−１９５３６２号公報の段落［０１８７］〜［０１８８］に記載された方法（エッジキャスト法）と同様にして、上記β―ＰＴＳ処理面上に、有機半導体膜（膜厚３０ｎｍ）を形成した。
形成した有機半導体膜は偏光顕微鏡により結晶構造を観察することができた。この有機半導体膜は、結晶ドメインのサイズが１０μｍを遥かに上回っており、１ｍｍ以上のサイズの結晶ドメインも観察された。【０１８９】
この比較製造例１−５の有機半導体トランジスタについて、上述した評価方法と同様にして、平均移動度、移動度のバラツキ、良品率、Ｖｔｈシフト、ヒステリシスを評価した。その結果を、上記の製造例１−１の有機半導体トランジスタの評価結果と対比して下表に示す。【０１９０】
【表７１】
0006676181.tif 000084
【０１９１】
上記表に示される通り、有機半導体膜を溶液プロセスにより形成し、有機半導体膜の結晶ドメインサイズを本発明で規定するよりも大きくした比較製造例１−５の有機半導体トランジスタは、製造例１−１の有機半導体トランジスタと比較して移動度のバラツキが大きかった。比較製造例１−５の有機半導体トランジスタは、キャリア移動度の高い素子が得られる一方、キャリア移動度が著しく低い素子も高い確率で出現し、良品率も悪化した。また、Ｖｔｈシフトが高くヒステリシスも劣っており、消費電力の点でも劣る結果となった。【０１９２】
上記比較製造例１−５において化合物１に代えて化合物２〜１０８を用いたこと以外は上記比較製造例１−５と同様にして有機半導体トランジスタを製造し、それらの性能を、それぞれに対応する化合物を用いた（すなわち有機半導体層に用いた化合物が同一である）製造例１−２〜１−１０８の有機半導体トランジスタの性能と比較すると、いずれも移動度のバラツキ、良品率、Ｖｔｈシフト、ヒステリシスのすべてにおいて劣る結果となった。【０１９３】
［製造例２−１〜２−１０８、比較製造例２−１〜２−４］  ボトムゲート−ボトムコンタクト型有機半導体トランジスタの製造
図４に示すボトムゲート−ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ４００を下記の通り製造した。【０１９４】
＜ゲート電極、ゲート絶縁層＞
ＳｉＯ２の熱酸化膜（ゲート絶縁層、３５０ｎｍ）がついた導電性シリコン基板（ゲート電極、０．７ｍｍ）を用いた。ＳｉＯ２の熱酸化膜表面はβ―ＰＴＳで処理した。【０１９５】
＜ソース電極、ドレイン電極の形成＞
上記β―ＰＴＳ処理面上にＡｕを蒸着したあと、レーザーによるパターニングを行い、チャネル長Ｌ＝５μｍ、チャネル幅Ｗ＝５０μｍに調整した。各電極の厚さは３０ｎｍであった。【０１９６】
＜有機半導体膜（層）の形成＞
上記表に示した化合物１〜１０８、及び比較化合物１〜４を、上記ソース電極及びドレイン電極を覆うように真空蒸着（基板温度：常温、真空度：１×１０−５〜１×１０−４Ｐａ）し、有機半導体膜（膜厚５０ｎｍ）を形成した。【０１９７】
＜パターニング＞
有機半導体トランジスタ形成領域の周りを針で罫書くことにより、有機半導体トランジスタの形成領域とそれ以外の領域とを分離した。【０１９８】
化合物１〜１０８に対応する製造例をそれぞれ製造例２−１〜２−１０８とし、比較化合物１〜４に対応する製造例をそれぞれ比較製造例２−１〜２−４とする。【０１９９】
製造例２−１〜２−１０８及び比較製造例２−１〜２−４において、有機半導体膜の結晶ドメインサイズはいずれも５ｎｍ以上８０ｎｍ以下の範囲内にあった。【０２００】
製造例２−１〜２−１０８及び比較製造例２−１〜２−４で得られた有機半導体トランジスタについて、上述した評価方法と同様にして、平均移動度、移動度のバラツキ、良品率、Ｖｔｈシフト、ヒステリシスを評価した。その結果、本発明で規定する化合物に包含されない比較化合物１〜４を用いて有機半導体層を形成した比較製造例２−１〜２−４の有機半導体トランジスタは、比較製造例１−１〜１−４と同様に、平均移動度が低く、また良品率にも劣る結果となった。
これに対し、有機半導体層として本発明の有機半導体膜を用いた製造例２−１〜２−１０８の有機半導体トランジスタはいずれも、平均移動度が良好で、移動度のバラツキも少なく、良品率にも優れていた。また、Ｖｔｈシフトも低く抑えられ、ヒステリシスの評価も良好であった。このように、本発明の有機半導体トランジスタは移動度が良好で、素子間の性能にバラツキが少なく、また消費電力も少ないことがわかった。【０２０１】
［比較製造例２−５］  ボトムゲート−ボトムコンタクト型有機半導体トランジスタの製造
上記製造例２−１において、有機半導体膜の形成を下記の通り変更したこと以外は、製造例２−１と同様にして有機半導体トランジスタを作製した。【０２０２】
＜有機半導体膜（層）の形成＞
化合物１をアニソールに溶解し、化合物１を０．１質量％濃度で含有する塗布液を調製した。この塗布液を用いて、特開２０１５−１９５３６２号公報の段落［０１８７］〜０１８８］に記載された方法（エッジキャスト法）と同様にして、ソース電極及びドレイン電極を覆うように、有機半導体膜（膜厚３０ｎｍ）を形成した。
形成した有機半導体膜は偏光顕微鏡により結晶構造を観察することができた。この有機半導体膜は、結晶ドメインのサイズが１０μｍを遥かに上回っており、１ｍｍ以上のサイズの結晶ドメインも観察された。【０２０３】
この比較製造例２−５の有機半導体トランジスタについて、上述した評価方法と同様にして、平均移動度、移動度のバラツキ、良品率、Ｖｔｈシフト、ヒステリシスを評価した。その結果を、上述した製造例２−１の有機半導体トランジスタの評価結果と併せて下表に示す。【０２０４】
【表７２】
0006676181.tif 000085
【０２０５】
上記表に示される通り、有機半導体膜を溶液プロセスにより形成し、有機半導体膜の結晶ドメインサイズを本発明で規定するよりも大きくした比較製造例２−５の有機半導体トランジスタは、製造例２−１の有機半導体トランジスタと比較して平均移動度が低下し、移動度のバラツキも大きかった。比較製造例２−５の有機半導体トランジスタは、キャリア移動度が高い素子が得られる一方、キャリア移動度が著しく低い素子も高い確率で出現し、良品率も悪化した。また、Ｖｔｈシフトが高く、ヒステリシスも劣っており、消費電力の点でも劣る結果となった。【０２０６】
上記比較製造例２−５において化合物１に代えて化合物２〜１０８を用いたこと以外は上記比較製造例２−５と同様にして有機半導体トランジスタを製造し、それらの性能を、それぞれ対応する化合物を用いた（すなわち有機半導体層に用いた化合物が同一である）製造例２−２〜２−１０８の有機半導体トランジスタの性能と比較すると、いずれも移動度のバラツキ、良品率、Ｖｔｈシフト、ヒステリシスのすべてにおいて劣る結果となった。【０２０７】
［製造例３−１〜３−１０８、比較製造例３−１〜３−４］  ボトムゲート−トップコンタクト型有機半導体トランジスタの製造
上記製造例１−１〜１−１０８及び比較製造例１−１〜１−４の有機半導体トランジスタにおいて、ソース電極とドレイン電極を形成した後、パターニングの前に、１５０℃で１時間加熱したこと以外は、上記製造例１−１〜１−１０８及び比較製造例１−１〜１−４の有機半導体トランジスタと同様にして、それぞれ製造例３−１〜３−１０８及び比較製造例３−１〜３−４の有機半導体トランジスタを製造した。【０２０８】
製造例３−１〜３−１０８及び比較製造例３−１〜３−４で得られた有機半導体トランジスタについて、上述した評価方法と同様にして、平均移動度、移動度のバラツキ、良品率、Ｖｔｈシフト、ヒステリシスを評価した。その結果、本発明で規定する化合物に包含されない比較化合物１〜４を用いて有機半導体層を形成した比較製造例３−１〜３−４の有機半導体トランジスタは、移動度が低く、また良品率にも劣る結果となった。
これに対し、有機半導体層として本発明の有機半導体膜を用いた製造例３−１〜３−１０８の有機半導体トランジスタはいずれも、平均移動度が良好で、素子間の移動度のバラツキも抑えられ、良品率にも優れていた。また、Ｖｔｈシフトも低く抑えられ、ヒステリシスの評価も良好であった。このように、本発明の有機半導体トランジスタは素子間の性能にバラツキが少なく、また消費電力も少ないことがわかった。【０２０９】
［比較製造例３−５］  ボトムゲート−トップコンタクト型有機半導体トランジスタの製造
比較製造例１−５の有機半導体トランジスタの製造において、ソース電極とドレイン電極を形成した後、パターニングの前に、１５０℃で１時間加熱したこと以外は、上記比較製造例１−５の有機半導体トランジスタと同様にして、比較製造例３−５の有機半導体トランジスタを製造した。【０２１０】
この比較製造例３−５の有機半導体トランジスタについて、上述した評価方法と同様にして、平均移動度、移動度のバラツキ、良品率、Ｖｔｈシフト、ヒステリシスを評価した。その結果を、上述した製造例３−１の有機半導体トランジスタの評価結果と併せて下表に示す。【０２１１】
【表７３】
0006676181.tif 000086
【０２１２】
上記表に示される通り、有機半導体膜を溶液プロセスにより形成し、有機半導体膜の結晶ドメインサイズを本発明で規定するよりも大きくし、さらに熱処理に付した比較製造例３−５の有機半導体トランジスタは、製造例３−１の有機半導体トランジスタと比べて平均移動度、移動度バラツキ、良品率、Ｖｔｈシフト、ヒステリシスのすべての評価において、劣る結果となった。比較製造例３−５の有機半導体トランジスタの有機半導体層を偏光顕微鏡で観察すると、チャネル間に大きな結晶ドメインの境界が生じていたり、亀裂が生じているものが多かった。【０２１３】
上記比較製造例３−５において化合物１に代えて化合物２〜１０８を用いたこと以外は上記比較製造例３−５と同様にして有機半導体トランジスタを製造し、それらの性能を、それぞれ対応する化合物を用いた（すなわち有機半導体層に用いた化合物が同一である）製造例３−２〜３−１０８の有機半導体トランジスタの性能と比較すると、いずれも移動度のバラツキ、良品率、Ｖｔｈシフト、ヒステリシスのすべてにおいて劣る結果となった。【０２１４】
［製造例４−１〜４−１０８、比較製造例４−１〜４−４］  ボトムゲート−ボトムコンタクト型有機半導体トランジスタの製造
上記製造例２−１〜２−１０８及び比較製造例２−１〜２−４において、ソース電極及びドレイン電極の形成方法を下記の通りに変更し、また有機半導体膜の形成方法を下記の通りに変更し、また、有機半導体トランジスタ形成領域の周りを針で罫書くパターニングを行わなかったこと以外は、製造例２−１〜２−１０８及び比較製造例２−１〜２−４と同様にして、それぞれ製造例４−１〜４−１０８及び比較製造例４−１〜４−４の有機半導体トランジスタを製造した。【０２１５】
＜ソース電極、ドレイン電極の形成＞
上記β―ＰＴＳ処理面上にクロム及びＡｕを、マスクを介してパターニングして蒸着することにより、ソース電極及びドレイン電極を形成した。各電極の厚さは３０ｎｍであった。
＜有機半導体膜（層）の形成＞
上記表に示した化合物１〜１０８、及び比較化合物１〜４を、上記ソース電極及びドレイン電極を覆うように、マスクを介してパターニングして真空蒸着（基板温度：常温、真空度：１×１０−５〜１×１０−４Ｐａ）し、有機半導体膜（膜厚５０ｎｍ）を形成した。【０２１６】
製造例４−１〜４−１０８及び比較製造例４−１〜４−４において、有機半導体膜の結晶ドメインサイズはいずれも５ｎｍ以上８０ｎｍ以下の範囲内にあった。【０２１７】
製造例４−１〜４−１０８及び比較製造例４−１〜４−４で得られた有機半導体トランジスタについて、上述した評価方法と同様にして、平均移動度、移動度のバラツキ、良品率、Ｖｔｈシフト、ヒステリシスを評価した。その結果、本発明で規定する化合物に包含されない比較化合物１〜４を用いて有機半導体層を形成した比較製造例４−１〜４−４の有機半導体トランジスタは、平均移動度が低く、また良品率にも劣る結果となった。
これに対し、有機半導体層として本発明の有機半導体膜を用いた製造例４−１〜４−１０８の有機半導体トランジスタはいずれも、平均移動度が良好で、素子間の移動度のバラツキも抑えられ、良品率にも優れていた。また、Ｖｔｈシフトも低く抑えられ、ヒステリシスの評価も良好であった。このように、本発明の有機半導体トランジスタは移動度が良好で、素子間の性能にバラツキが少なく、また消費電力も少ないことがわかった。【０２１８】
［比較製造例４−５］  ボトムゲート−ボトムコンタクト型有機半導体トランジスタの製造
比較製造例２−５の有機半導体トランジスタの製造において、ソース電極及びドレイン電極の形成方法を下記の通りに変更し、また有機半導体膜の形成方法を下記の通りに変更し、また、有機半導体トランジスタ形成領域の周りを針で罫書くパターニングを行わなかったこと以外は、比較製造例２−５の有機半導体トランジスタの製造と同様にして、比較製造例４−５の有機半導体トランジスタを製造した。【０２１９】
＜ソース電極、ドレイン電極の形成＞
上記β―ＰＴＳ処理面上にクロム及びＡｕを、マスクを介してパターニングして蒸着することにより、ソース電極及びドレイン電極を形成した。各電極の厚さは３０ｎｍであった。
＜有機半導体膜（層）の形成＞
上記表に示した化合物１を０．５質量％濃度となるようにテトラリンに溶解し、この溶液を、インクジェットプリンター（ＤＭＰ２８３１、富士フイルム社製）を用いて、上記ソース電極及びドレイン電極を覆うようにパターニングされた状態に塗布して成膜し、有機半導体膜を形成した。【０２２０】
この比較製造例４−５の有機半導体トランジスタについて、上述した評価方法と同様にして、平均移動度、移動度のバラツキ、良品率、Ｖｔｈシフト、及びヒステリシスを評価した。その結果を、上述した製造例４−１の有機半導体トランジスタの評価結果と併せて下表に示す。【０２２１】
【表７４】
0006676181.tif 000087
【０２２２】
比較製造例４−５の有機半導体トランジスタは、製造例４−１の有機半導体トランジスタに比べて平均移動度、移動度バラツキ、良品率、Ｖｔｈシフト、及びヒステリシスのいずれにおいても劣る結果となった。比較製造例４−５の有機半導体トランジスタの有機半導体膜を偏光顕微鏡で観察すると、結晶がソース電極及びドレイン電極上にのみ析出しており、チャネル間には結晶が形成されていないものが多かった。これは、電極表面の方が絶縁層上よりも表面エネルギーが高く、電極上にインクが引き寄せられてチャネル間にインクがうまく乗らなかったためと考えられる。
【符号の説明】
【０２２３】
１０  基板
２０  ゲート電極
３０  ゲート絶縁層（膜）
４０  ソース電極
４２  ドレイン電極
５０  有機半導体層（膜）
６０  封止層
１００、２００  有機半導体トランジスタ
２１  シリコン基板（ゲート電極）
３１  熱酸化膜（ゲート絶縁層）
４１ａ  ソース電極
４１ｂ  ドレイン電極
５１  有機半導体層
６１  封止層
３００、４００  有機半導体トランジスタ【０２２４】
本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。【０２２５】
本願は、２０１６年９月２９日に日本国で特許出願された特願２０１６−１９１９１３に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。
【図１】
0006676181.tif 000091
【図２】
0006676181.tif 000092
【図３】
0006676181.tif 000093
【図４】
0006676181.tif 000094
【図５】
0006676181.tif 000095
【図６】
0006676181.tif 000096