(57)【要約】  本発明は、ペリレンジイミド誘導体を空気安定性のｎ型有機半導体として用いる使用に関する。
2010500745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機電界効果トランジスタの製造方法において、
ａ）ゲート構造とソース電極とドレイン電極とが基板上に配置されている基板を提供する工程と、
ｂ）式Ｉ
【化１】
2010500745.tif 000013
［式中、
Ｒ1は、（ＣnＨ2n）−Ｒa基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒaは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数であり、
Ｒ2は、（ＣnＨ2n）−Ｒb基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒbは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数である］で示される少なくとも１つの化合物を、ｎ型の有機半導体化合物として、前記のゲート構造とソース電極とドレイン電極とが配置されている基板の領域に適用する工程と
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、式Ｉにおいて、ｎが１又は２である方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、式Ｉにおいて、
Ｒa及びＲbが、
【化２】
2010500745.tif 000014
［式ＩＩ．５、ＩＩ．８、ＩＩ．１１及びＩＩ．１４中の残基Ｒhは、互いに無関係に、Ｃ1〜Ｃ3−アルキル、Ｃ1〜Ｃ3−フルオロアルキル、フッ素、塩素、臭素、ＮＥ1Ｅ2、ニトロ及びシアノから選択され、その際、Ｅ1及びＥ2は、互いに無関係に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールもしくはヘタリールであり、
式ＩＩ．６、ＩＩ．７、ＩＩ．９、ＩＩ．１０、ＩＩ．１２、ＩＩ．１３、ＩＩ．１５及びＩＩ．１６中の残基Ｒiは、互いに無関係に、Ｃ1〜Ｃ3−アルキルから選択され、
ｘは、
式ＩＩ．５、ＩＩ．６及びＩＩ．７においては、１、２、３、４もしくは５であり、
式ＩＩ．８、ＩＩ．９及びＩＩ．１０においては、１、２、３もしくは４であり、
式ＩＩ．１１、ＩＩ．１２及びＩＩ．１３においては、１、２もしくは３であり、
式ＩＩ．１４、ＩＩ．１５及びＩＩ．１６においては、１もしくは２である］から選択される方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、式
【化３】
2010500745.tif 000015
の化合物をｎ型の有機半導体化合物として使用する方法。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法において、式Ｉの化合物を、基板へと物理蒸着によって適用する方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、堆積の間の基板材料の温度が蒸気圧に相当する温度未満である方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の方法において、堆積の間の基板材料の温度が、２０〜２５０℃の範囲、有利には５０〜２００℃の範囲にある方法。
【請求項８】
請求項５から７までのいずれか１項に記載の方法において、式Ｉの化合物を、基板上に一層で適用し、該層は、１０〜１０００ｎｍの、有利には１５〜３５０ｎｍの平均厚を有する方法。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法において、式Ｉの化合物を、少なくとも部分的に結晶形で適用する方法。
【請求項１０】
請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法において、式Ｉの化合物を、基板へと薄膜の形で適用する方法。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法において、基板の表面に結合でき、かつ式Ｉの少なくとも１つの化合物を結合できる少なくとも１つの化合物（Ｃ１）を基板の表面に堆積させる工程を含む方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、化合物（Ｃ１）が、アルキルトリアルコキシシランから選択され、特にｎ−オクタデシルトリメトキシシラン又はｎ−オクタデシルトリエトキシシランである方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法において、化合物（Ｃ１）が、ヘキサアルキルジシラザンから選択され、特にヘキサメチルジシラザンである方法。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか１項に記載の方法において、昇華、物理的気相輸送、再結晶化による精製又はこれらの方法の２つ以上の組み合わせから生ずる式Ｉの化合物を使用する方法。
【請求項１５】
有機電界効果トランジスタであって：
−  基板と、
−  該基板上に配置されたゲート構造、ソース電極及びドレイン電極と、
−  少なくとも前記ゲート構造、ソース電極及びドレイン電極が配置されている基板の領域上にｎ型有機半導体化合物として式Ｉ
【化４】
2010500745.tif 000016
［式中、
Ｒ1は、（ＣnＨ2n）−Ｒa基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒaは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数であり、
Ｒ2は、（ＣnＨ2n）−Ｒb基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒbは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数である］で示される少なくとも１つの化合物を含む有機電界効果トランジスタ。
【請求項１６】
請求項１５に記載の有機電界効果トランジスタであって、薄膜型トランジスタの形であるトランジスタ。
【請求項１７】
ｎ型の有機電界効果トランジスタのパターンを含む基板の製造方法において、該トランジスタの少なくとも一部が、ｎ型有機半導体化合物として、式Ｉの化合物を含み、かつ該化合物が、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法によって得られる方法。
【請求項１８】
ｎ型の有機電界効果トランジスタのパターンを含む基板であって、該トランジスタの少なくとも一部が、ｎ型の有機半導体化合物として、式Ｉ
【化５】
2010500745.tif 000017
［式中、
Ｒ1は、（ＣnＨ2n）−Ｒa基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒaは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数であり、
Ｒ2は、（ＣnＨ2n）−Ｒb基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒbは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数である］の少なくとも１つの化合物を含む基板。
【請求項１９】
有機電界効果トランジスタのパターンを基板上に提供する工程を含む電子デバイスの製造方法において、該トランジスタの少なくとも一部が、ｎ型の有機半導体化合物として、式Ｉ
【化６】
2010500745.tif 000018
［式中、
Ｒ1は、（ＣnＨ2n）−Ｒa基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒaは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数であり、
Ｒ2は、（ＣnＨ2n）−Ｒb基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒbは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数である］の少なくとも１つの化合物を含む方法。
【請求項２０】
有機電界効果トランジスタのパターンを含む電子デバイスであって、該トランジスタの少なくとも一部が、ｎ型の有機半導体化合物として、式Ｉ
【化７】
2010500745.tif 000019
［式中、
Ｒ1は、（ＣnＨ2n）−Ｒa基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒaは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数であり、
Ｒ2は、（ＣnＨ2n）−Ｒb基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒbは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数である］の少なくとも１つの化合物を含む電子デバイス。
【請求項２１】
式Ｉ
【化８】
2010500745.tif 000020
［式中、
Ｒ1は、（ＣnＨ2n）−Ｒa基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒaは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数であり、
Ｒ2は、（ＣnＨ2n）−Ｒb基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒbは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数である］の結晶性化合物の製造方法において、式Ｉの化合物を物理的気相輸送に供することを含む方法。
【請求項２２】
ｎ型の有機半導体化合物として、式Ｉ
【化９】
2010500745.tif 000021
［式中、
Ｒ1は、（ＣnＨ2n）−Ｒa基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒaは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数であり、
Ｒ2は、（ＣnＨ2n）−Ｒb基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒbは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数である］の少なくとも１つの化合物を含む有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）。
【請求項２３】
ｎ型の有機半導体化合物として、式Ｉ
【化１０】
2010500745.tif 000022
［式中、
Ｒ1は、（ＣnＨ2n）−Ｒa基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒaは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数であり、
Ｒ2は、（ＣnＨ2n）−Ｒb基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒbは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数である］の少なくとも１つの化合物を含むインバータ。
【請求項２４】
ｎ型の有機半導体化合物として、式Ｉ
【化１１】
2010500745.tif 000023
［式中、
Ｒ1は、（ＣnＨ2n）−Ｒa基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒaは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数であり、
Ｒ2は、（ＣnＨ2n）−Ｒb基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒbは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数である］の少なくとも１つの化合物を含む有機太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペリレンジイミド誘導体を空気安定性のｎ型有機半導体として用いる使用に関する。
【０００２】
関連技術の説明
マイクロエレクトロニクスの分野においては、できる限り低い欠陥率で、簡便かつ廉価に再現できる、より小さいデバイスエレメントの開発に常に要求がある。最近のデジタル集積回路は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を基礎としており、それは半導体材料中の"チャネル"の導電性の制御を電場に頼っている。有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）は、大きなアクティブ領域を有する集積回路のためのフレキシブル又は破損しえない基板の製造を可能にする。ＯＦＥＴは複雑な回路の製造を可能にするので、それらは広い分野の潜在的な用途を有する（例えばピクセルディスプレイのドライバ回路において）。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、金属接点と半導体活性層と誘電層とについて薄膜を堆積させることによって製造された特定の種類の電界効果トランジスタである。ＴＦＴのチャネル領域は、基板（例えば液晶ディスプレイにおけるＴＦＴの適用のためのガラス）上に堆積された薄膜である。
【０００３】
集積回路（ＩＣ）にとって主要なクラスの半導体は、相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）である。ＣＭＯＳチップは、依然として、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、スタティックＲＡＭ及び他のデジタル論理回路に偏在している。過去数年間にわたって、集積回路の生産においてＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）に取って代わる高性能のｎチャネルの有機半導体を合成するために多大な努力がなされている。有機半導体化合物の例は、Ｃ60及びその誘導体、銅ヘキサデカフルオロ−フタロシアニン（Ｆ16ＣｕＰｃ）、ペリレン類及びペリレン誘導体、オリゴチオフェン類及びオリゴチオフェン誘導体である。良好な電子移動度の他に、有機半導体化合物の重要な一つの特性は、良好な耐空気性である。空気安定性のｎ型半導体を得るための基本的な設計原理は、フッ素基などの強力な電子吸引性基を導入することであった。しかしながら、これは通常、複雑な合成を必要とし、前記の材料の使用が不経済的なものとなる。
【０００４】
ＵＳ２００２／０１６４８３５号Ａ１（ＵＳ７，０２６，６４３号Ｂ２）は、Ｎ，Ｎ′−ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ジイミドをｎ型半導体材料として用いる使用を教示している。非常に一般的な用語で、イミド窒素原子に結合された４〜１８個の飽和原子の直鎖状アルキル鎖を有するペリレンテトラカルボン酸ジイミドもｎ型半導体として適していることを開示している。特に、Ｎ，Ｎ′−ジ（ｎ−オクチル）ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ジイミド及びＮ，Ｎ′−ジ（ｎ−１Ｈ，１Ｈ ペルフルオロオクチル）ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ジイミドは、例による裏付けを何ら伴わずに、名称が挙げられている。
【０００５】
ＵＳ２００３／０１８１７２１号Ａ１（Ｗｕｅｒｔｈｎｅｒ）は、式
【化１】
2010500745.tif 000003
［式中、
Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、無関係に、水素、塩素、臭素又は置換もしくは非置換のアリールオキシ、アリールチオ、アリールアミノ、ヘタリールオキシもしくはヘタリールチオであり、
Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9及びＲ10は、無関係に、水素もしくは長鎖アルキル、アルコキシもしくはアルキルチオであるが、但し、これらの基の少なくとも４つは、水素ではない］の四置換されたペリレンテトラカルボン酸ジイミドを開示している。
【０００６】
また、非常に一般的な用語で、係るペリルイミドは、発光ダイオード及び光起電ダイオード、光伝導体及びトランジスタにおける電荷輸送材料などのエレクトロニクス、オプトエレクトロニクス及びフォトニクス用途のために有用であることが述べられている。この文献は、また、ＯＦＥＴの製造のための方法を教示していない。
【０００７】
Ｊ．Ｏｓｔｒｉｃｋ、Ａ．Ｄｏｄａｂａｌａｐｕｒ、Ｌ．Ｔｏｒｓｉ、Ａ．Ｊ．Ｌｏｖｉｎｇｅｒ、Ｅ．Ｗ．Ｋｗｏｃｋ、Ｔ．Ｍ．Ｍｉｌｌｅｒ、Ｍ．Ｇａｌｖｉｎ、Ｍ．Ｂｅｒｇｇｒｅｎ及びＨ．Ｅ．Ｋａｔｚは、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．８１（１０），１９９７，６８０４−６８０８において、ペリレンテトラカルボン酸二無水物の電子輸送特性を開示している。
【０００８】
Ｄ．Ｊ．Ｇｕｎｄｌａｃｈ、Ｋ．Ｐ．Ｐｅｒｎｓｔｉｃｈ、Ｇ．Ｗｉｌｃｋｅｎｓ、Ｍ．Ｇｒｕｅｔｅｒ、Ｓ．Ｈａａｓ及びＢ．Ｂａｔｌｏｇｇは、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．９８，０６４５０２（２００５）において、半導体材料としてＮ，Ｎ′−ジトリデシルペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ジイミドを使用したｎチャネルの有機薄膜型トランジスタ（ＯＴＦＴ）について報告している。
【０００９】
Ｍ．Ｈｉｒａｍｏｔｏ、Ｋ．Ｉｈａｒａ、Ｈ．Ｆｕｋｕｓｕｍｉ及びＭ．Ｙｏｋｏｙａｍａは、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７８（１２），１９９５，７１５３−７１５７において、ｎ型のペリレン顔料膜の光起電特性に対して、反応性昇華技術による精製及び臭素ドーピングが及ぼす効果を記載している。Ｎ，Ｎ′−ジメチルペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ジイミドは、昇華とＢｒ2ガスへの暴露によって精製され、そしてその後に、光起電特性及び電流−電圧特性が測定されている。
【００１０】
Ｒ．Ｊ．Ｃｈｅｓｔｅｒｆｉｅｌｄ、Ｊ．Ｃ．ＭｃＫｅｅｎ、Ｃ．Ｒ．Ｎｅｗｍａｎ、Ｐ．Ｃ．Ｅｗｂａｎｋ、Ｄ．Ａ．Ｄａ Ｓｉｌｖａ Ｆｉｌｈｏ、Ｊ．Ｌ．Ｂｒｅｄａｓ、Ｌ．Ｌ．Ｍｉｌｌｅｒ、Ｋ．Ｒ．Ｍａｎｎ及びＣ．Ｄ．Ｆｒｉｓｂｉｅは、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ ２００４，１０８，１９２８１−１９２９２において、式
【化２】
2010500745.tif 000004
で示されるＮ−アルキルペリレンジイミドを基礎とする有機薄膜型トランジスタを記載している。
【００１１】
Ｇ．Ｈｏｒｏｗｉｔｚ、Ｆ．Ｋｏｕｋｉ、Ｐ．Ｓｐｅａｒｍａｎ、Ｄ．Ｆｉｃｈｏｕ、Ｃ．Ｎｏｇｕｅｓ、Ｘ．Ｐａｎ及びＦ．Ｇａｍｉｅｒは、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１９９６，８，Ｎｏ．３，２４２−２４４において、Ｎ，Ｎ′−ジフェニルペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ジイミドを有する光起電性ダイオード及びＦＥＴを記載している。
【００１２】
Ｊ．Ｌｏｃｋｌｉｎ、Ｄ．Ｌｉ、Ｓ．Ｃ．Ｂ．Ｍａｎｎｓｆｅｌｄ、Ｅ．−Ｊ．Ｂｏｒｋｅｎｔ、Ｈ．Ｍｅｎｇ、Ｒ．Ａｄｖｉｎｃｕｌａ及びＺ．Ｂａｏは、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．２００５，１７，３３６６ ３３７４において、シクロヘキシル置換された有機半導体、とりわけＮ，Ｎ′−ジシクロヘキシルペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ジイミドを基礎とする有機薄膜型トランジスタについて報告している。
【００１３】
Ｍ．Ｊ．Ａｈｒｅｎｓ，Ｍ．Ｊ．Ｆｕｌｌｅｒ及びＭ．Ｒ．Ｗａｓｉｅｌｅｗｓｋｉは、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．２００３，１５の第２６８４〜２６８６頁において、例えばフォトニクス及びエレクトロニクスのための発色酸化剤として、シアノ置換されたペリレン−３，４−ジカルボキシイミド及びペリレン−３，４，９，１０−ビス（ジカルボキシイミド）を記載している。
【００１４】
Ｂ．Ａ．Ｊｏｎｅｓ他は、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．２００４，１１６，Ｓ．６５２３−６５２６において、ｎ型半導体としてジシアノペリレン−３，４：９，１０−ビス（ジカルボキシイミド）の使用を記載している。
【００１５】
ＵＳ２００５／０１７６９７０号Ａ１は、ｎ型半導体としての、置換されたペリレン−３，４−ジカルボキシイミド及びペリレン−３，４：９，１０−ビス（ジカルボキシイミド）を開示している。
【００１６】
ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０５４３０７号（より以前の米国出願第１１／４１７，１４９号）は、式Ｉ
【化３】
2010500745.tif 000005
［式中、
Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、無関係に、水素、塩素もしくは臭素であるが、但し、これらの基の少なくとも１つは、水素ではなく、
Ｙ1は、ＯもしくはＮＲaであり、その際、Ｒaは、水素もしくはオルガニル残基であり、
Ｙ2は、ＯもしくはＮＲbであり、その際、Ｒbは、水素もしくはオルガニル残基であり、
Ｚ1、Ｚ2、Ｚ3及びＺ4は、Ｏであり、ここで
Ｙ1がＮＲaである場合においては、残基Ｚ1及びＺ2の一方は、ＮＲc基であってよく、その際、Ｒa及びＲcは、一緒になって、末端結合の間に２〜５個の原子を有する橋かけ基であり、ここで
Ｙ2がＮＲbである場合においては、残基Ｚ3及びＺ4の一方は、ＮＲd基であってよく、その際、Ｒb及びＲdは、一緒になって、末端結合の間に２〜５個の原子を有する橋かけ基である］で示されるｎ型の有機半導体化合物を基礎とする有機電界効果トランジスタを記載している。
【００１７】
ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０５３３３０号（より以前の欧州特許出願０６００７４１５号）には、
【化４】
2010500745.tif 000006
［式中、
ｎは、１、２、３もしくは４であり、
ｘ及びｙは、２〜６の整数であり、
Ｒn1、Ｒn2、Ｒn3及びＲn4は、ｎが１もしくは２の場合には、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＣＮから選択され、かつｎが３もしくは４の場合には、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ及びＢｒから選択され、
Ｒa及びＲbは、Ｈもしくはアルキルであり、
Ｘ1は、（ｘ＋１）価の残基であり、
Ｘ2は、（ｙ＋１）価の残基であり、
Ｒi及びＲiiは、無関係に、Ｃ4〜Ｃ30−アルキルから選択され、前記アルキルは、１もしくは１より多くの酸素原子によって中断されていてよい］は、ＯＦＥＴもしくは太陽電池用のｎ型半導体として記載される。
【００１８】
Ｆ．Ｎｏｌｄｅ、Ｗ．Ｐｉｓｕｌａ、Ｓ．Ｍｕｅｌｌｅｒ、Ｃ．Ｋｏｈｌ及びＫ．ＭｕｅｌｌｅｒはＣｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．２００６，１８，３７１５−３７２５において、式
【化５】
2010500745.tif 000007
の分枝鎖状アルキル置換基を有するコア拡張型のペリレンテトラカルボキシジイミドの合成と自己組織化を記載している。
【００１９】
ここで、驚くべきことに、強力な電子吸引性基を有さず、かつイミド窒素原子に結合された、場合により末端環式基を有する直鎖状のＣ1〜Ｃ4−アルキル基を有するペリレンジイミド誘導体は、良好なトランジスタ性能と良好な空気安定性を有することが判明した。
【００２０】
発明の要旨
第一の態様において、本発明は、有機電界効果トランジスタの製造方法において、
ａ）ゲート構造とソース電極とドレイン電極とが基板上に配置されている基板を提供する工程と、
ｂ）式Ｉ
【化６】
2010500745.tif 000008
［式中、
Ｒ1は、（ＣnＨ2n）−Ｒa基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒaは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数であり、
Ｒ2は、（ＣnＨ2n）−Ｒb基又は３員ないし５員の飽和の、非置換もしくは置換の炭素環であり、その際、Ｒbは、水素又は非置換もしくは置換のシクロアルキル、ビシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘタリールから選択される基であり、かつｎは、１〜４の整数である］で示される少なくとも１つの化合物を、ｎ型の有機半導体化合物として、前記のゲート構造とソース電極とドレイン電極とが配置されている基板の領域に適用する工程と
を含む方法を提供する。
【００２１】
特定の一実施態様によれば、前記方法は、基板の表面上に、基板の表面に結合が可能で、かつ式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物に結合が可能な少なくとも１つの化合物（Ｃ１）を堆積させる工程を含む。
【００２２】
更なる一態様においては、本発明は、有機電界効果トランジスタであって、
−  基板を有し、
−  該基板上に配置されたゲート構造、ソース電極及びドレイン電極を有し、
−  式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物を、ｎ型の有機半導体化合物として、ゲート構造とソース電極とドレイン電極とが配置されている基板の領域上に少なくとも有する有機電界効果トランジスタを提供する。
【００２３】
更なる一態様においては、本発明は、
ａ）ゲート構造とソース電極とドレイン電極とが基板上に配置されている基板を提供する工程と、
ｂ）式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物を、ｎ型の有機半導体化合物として、前記のゲート構造とソース電極とドレイン電極とが配置されている基板の領域に適用する工程と
を含む方法によって得られる有機電界効果トランジスタを提供する。
【００２４】
更なる一態様においては、本発明は、ｎ型の有機電界効果トランジスタのパターンを有する基板の製造方法において、トランジスタの少なくとも一部が、式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物を、ｎ型の有機半導体化合物として含有する製造方法を提供する。
【００２５】
更なる一態様においては、本発明は、ｎ型の有機電界効果トランジスタのパターンを有する基板であって、トランジスタの少なくとも一部が、式（Ｉ）の化合物を、ｎ型の有機半導体化合物として含有する基板を提供する。
【００２６】
更なる一態様においては、本発明は、基板上に有機電界効果トランジスタのパターンを提供する工程を含む電子デバイスの製造方法において、トランジスタの少なくとも一部が、式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物を、ｎ型の有機半導体化合物として含有する製造方法を提供する。
【００２７】
更なる一態様においては、本発明は、基板上に有機電界効果トランジスタのパターンを有する電子デバイスであって、トランジスタの少なくとも一部が、式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物を、ｎ型の有機半導体化合物として含有する電子デバイスを提供する。
【００２８】
本発明による方法を使用して、広範なデバイスを提供することができる。係るデバイスは、電気的デバイス、光学デバイス、光電子デバイス（例えば通信及び他の用途のための半導体デバイス、例えば発光ダイオード、電子吸収モジュレータ及びレーザ）、機械的デバイス及びそれらの組合せ物を含むことができる。本発明の方法により得られる複数のトランジスタから構成された機能的デバイスを使用して、種々のＩＣアーキテクチャを製造することができる。更に、式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物は、慣用の半導体デバイス、例えばダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）、インバータ、センサ及びバイポーラトランジスタにおいて使用することができる。本発明の一態様は、本発明の方法を、隣接したｎ型及び／又はｐ型の半導体コンポーネントから電子デバイスを作製するために用いる使用を含む。これは、当業者が所望のように半導体を使用して製造する本発明の方法によって製造できる任意のデバイスを含む。係るデバイスの例は、これらに制限されないが、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、トンネルダイオード、変調ドープ超格子、相補型インバータ、発光デバイス、光感知デバイス、生物学的システムイメージャ、生物学的及び化学的な検出器もしくはセンサ、熱検出器もしくは温度検出器、ジョセフィン接合、ナノスケール光源、光検出器、例えば偏光感受性光検出器、ゲート、インバータ、ＡＮＤ、ＮＡＮＤ、ＮＯＴ、ＯＲ、ＴＯＲ及びＮＯＲゲート、ラッチ、フリップフロップ、レジスタ、スイッチ、クロック回路、静的もしくは動的なメモリデバイス及びアレイ、ステートマシン、ゲートアレイ及び任意の他の動的もしくは順序論理デバイス又はプログラミング可能な回路を含む他のデジタルデバイスを含む。
【００２９】
電子デバイスの一つの特定の型は、インバータである。デジタル論理において、インバータは、その入力で駆動されたデジタル信号を反転させる論理ゲートである。それはまたＮＯＴゲートとも呼ばれる。ゲートの真理値表は、以下の通りである：入力０＝出力１；入力１＝出力０。実際に、インバータ回路は、その入力とは反対の論理レベルを表す電圧を出力する。デジタルエレクトロニクスは、論理０もしくは１に相当する固定電圧レベルで駆動する回路である。インバータ回路は、これらの２つの電圧レベルの間でスワップするための基本論理ゲートとしてはたらく。実装は、実際の電圧を決めるが、コモンレベルは、ＴＴＬ回路に関しては（０，＋５Ｖ）を含む。共通の型は、１つのトランジスタと１つのレジスタを使用する抵抗型ドレインと、１インバータ回路あたりに２つの（反対型の）トランジスタを使用するＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）とを含む。デジタルインバータの性能品質は、電圧伝達曲線（ＶＴＣ）、すなわち出力電圧に対する入力電圧のプロットを使用して測定することができる。係るグラフから、ノイズ耐量、ゲイン及び作動論理レベルを含むデバイスパラメータを得ることができる。理想的には、電圧伝達曲線（ＶＴＣ）は、反転されたステップ関数として見なされるが（すなわち、オンとオフとの間の厳密なスイッチング）、実際のデバイスにおいては、段階的な遷移領域が存在する。この遷移領域の傾きは、品質の尺度である：急勾配であればあるほど（無限に近い）、その傾きは、スイッチングをより正確にする。ノイズに対する耐量は、それぞれの作動領域についての最小入力と最大出力（オン／オフ）とを比較することによって測定することができる。出力電圧（ＶＯＨ）は、多くのデバイスがともに連なる場合には、シグナル駆動強さの尺度となることがある。デジタルインバータは、全てのデジタルエレクトロニクス用の基本的な構成単位であると考えられる。メモリ（１ビットレジスタ）は、２つの直列インバータの出力を一緒に供給することによってラッチとして構築される。マルチプレクサ、デコーダ、ステートマシン及び他の精巧なデジタルデバイスは全てがインバータに頼っている。
【００３０】
更なる一態様においては、本発明は、式Ｉの少なくとも１つの化合物を、ｎ型の有機半導体化合物として含むインバータを提供する。特定の一実施態様は、２つの（反対型の）トランジスタを含むＣＭＯＳインバータである。高速ＣＭＯＳ回路については、両方のｐチャネル型及びｎチャネル型の半導体が同様の良好な移動度を有することが極めて望まれる。ｐチャネル型のトランジスタについては、０．１ｃｍ2／Ｖｓより大きい移動度を有する多くの候補、例えばペンタセンが存在する。ここで、驚くべきことに、式Ｉの化合物は、好ましくはｎ型半導体としてインバータにおいて使用できることが判明した。
【００３１】
更なる一態様においては、本発明は、式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物を、ｎ型の半導体として用いる使用を提供する。式（Ｉ）の化合物は、有機電界効果トランジスタ、有機太陽電池及び有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のためのｎ型の半導体として特に好ましい。
【００３２】
更なる一態様においては、本発明は、ｎ型の有機半導体化合物としての結晶性の式（Ｉ）の化合物を製造するための方法において、式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物を物理気相輸送法（ＰＶＴ）に供すること含む製造方法を提供する。
【００３３】
図面の簡単な説明
図１ａ及び１ｂは、Ｎ，Ｎ′−ビス（２−フェニルエチル）ペリレン−３，４：９，１０−ビス（ジカルボキシイミド）（ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ）を有するＴＦＴの電流−電圧特性を示す。
【００３４】
図２は、平坦な基板上に１５０℃の温度で堆積された４０ｎｍのＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ薄膜と、表面がｎ−（オクタデシル）トリメトキシシラン（ＯＴＳ）及びヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）で処理された基板の面外ＸＲＤパターンを示している。
【００３５】
図３は、ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ ＴＦＴの空気安定性の測定を示している（３ａ：時間の関数としての電荷担体移動度、３ｂ：時間の関数としてのオン／オフ比）。
【００３６】
図４は、薄膜堆積の間にｎ−（オクタデシル）トリメトキシシランで種々の基板温度（室温、１２５℃、１５０℃及び２００℃）について処理された基板上の４５ｎｍＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ薄膜の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）イメージを示している。
【００３７】
図５は、ｎ−（オクタデシル）トリメトキシシラン（ＯＴＳ）で処理された基板上に１２５℃の温度で堆積された４０ｎｍのＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ薄膜の面外ＸＲＤパターンを示している。
【００３８】
図６は、ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩのサイクリックボルタンメトリーを示している。
【００３９】
図７は、ｎ型のトランジスタとしてＢＰＥ−ＰＴＣＤＩを含み、かつｐ型のトランジスタとしてペンタセンを含むインバータ構造の構造を示している。
【００４０】
図８（ａ）及び８（ｂ）は、ペンタセンとＢＰＥ−ＰＴＣＤＩの典型的な電流−電圧特性を示している。
【００４１】
図９は、ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩインバータについてのＶddが５０Ｖの場合の最高のゲインは約１０．５であり、ノイズマージンは８．５Ｖであり、かつ出力電圧振幅は、約４６Ｖであることを示している。
【００４２】
図１０は、ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩについてのヒステリシスを示している。
【００４３】
発明の好ましい形態の詳細な説明
用語"Ｃ1〜Ｃ4−アルキル"は、直鎖状の及び分枝鎖状のアルキル基を含む。これらの基は、特に、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチルである。これは、また、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルキルチオなどにおける全てのアルキル部にも当てはまる。
【００４４】
Ｃ1〜Ｃ4−アルキレンは、１〜４個の炭素原子を有する二価の直鎖状の及び分枝鎖状の炭化水素鎖、特にＣＨ2、ＣＨ2ＣＨ2、ＣＨ（ＣＨ3）、ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2、ＣＨ（ＣＨ3）ＣＨ2、ＣＨ2ＣＨ（ＣＨ3）、ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2、ＣＨ（ＣＨ3）ＣＨ2ＣＨ2、ＣＨ2ＣＨ（ＣＨ3）ＣＨ2、ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ（ＣＨ3）、ＣＨ（Ｃ2Ｈ5）ＣＨ2、ＣＨ2ＣＨ（Ｃ2Ｈ5）を含む。
【００４５】
本発明の目的のためには、用語"シクロアルキル"は、置換されたシクロアルキル基も非置換のシクロアルキル基も両方とも含み、好ましくはＣ3〜Ｃ8−シクロアルキル基、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチルもしくはシクロオクチル、特にＣ5〜Ｃ8−シクロアルキルである。置換されたシクロアルキル基は、例えば１、２、３、４、５又は５より多くの置換基を有してよく、該置換基は、好ましくは、互いに無関係に、なかでもアルキル、アルコキシ、アルキルスルファニル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘタリール、ハロゲン、ヒドロキシ、メルカプト、ＣＯＯＨ、カルボキシレート、ＳＯ3Ｈ、スルホネート、ＮＥ1Ｅ2、ニトロ及びシアノから選択され、その際、Ｅ1及びＥ2は、互いに無関係に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール又はヘタリールである。置換されたシクロアルキル基は、好ましくは１もしくは複数の、例えば１、２、３、４もしくは５個のＣ1〜Ｃ6−アルキル基を有する。
【００４６】
好ましいシクロアルキル基の例は、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、２−及び３−メチルシクロペンチル、２−及び３−エチルシクロペンチル、シクロヘキシル、２−、３−及び４−メチルシクロヘキシル、２−、３−及び４−エチルシクロヘキシル、３−及び４−プロピルシクロヘキシル、３−及び４−イソプロピルシクロヘキシル、３−及び４−ブチルシクロヘキシル、３−及び４−ｓ−ブチルシクロヘキシル、３−及び４−ｔ−ブチルシクロヘキシル、シクロヘプチル、２−、３−及び４−メチルシクロヘプチル、２−、３−及び４−エチルシクロヘプチル、３−及び４−プロピルシクロヘプチル、３−及び４−イソプロピルシクロヘプチル、３−及び４−ブチルシクロヘプチル、３−及び４−ｓ−ブチルシクロヘプチル、３−及び４−ｔ−ブチルシクロヘプチル、シクロオクチル、２−、３−、４−及び５−メチルシクロオクチル、２−、３−、４−及び５−エチルシクロオクチル、３−、４−及び５−プロピルシクロオクチルである。
【００４７】
本発明の目的のためには、用語"シクロアルケニル"は、３〜８個の、好ましくは５〜６個の炭素環員を有する非置換の及び置換された一不飽和炭化水素基、例えばシクロペンテン−１−イル、シクロペンテン−３−イル、シクロヘキセン−１−イル、シクロヘキセン−３−イル、シクロヘキセン−４−イルなどを含む。シクロアルケニルに適した置換基は、シクロアルキルについて前記したのと同じものである。
【００４８】
用語"ビシクロアルキル"は、好ましくは、５〜１０個の炭素原子を有する二環式の炭化水素基、例えばビシクロ［２．２．１］へプチ−１−イル、ビシクロ［２．２．１］へプチ−２−イル、ビシクロ［２．２．１］へプチ−７−イル、ビシクロ［２．２．２］オクチ−１−イル、ビシクロ［２．２．２］オクチ−２−イル、ビシクロ［３．３．０］オクチル、ビシクロ［４．４．０］デシルなどを含む。
【００４９】
本発明の目的のためには、用語"アリール"は、非置換もしくは置換されていてよい単環式もしくは多環式の芳香族の炭化水素基を含む。アリールは、好ましくは、非置換もしくは置換されたフェニル、ナフチル、インデニル、フルオレニル、アントラセニル、フェナントレニル、ナフタセニル、クリセニル、ピレニルなど、特にフェニルもしくはナフチルである。アリールは、置換されている場合には、環系の数と大きさに依存して、１もしくは複数の（例えば１、２、３、４、５又は５より多くの）置換基を有してよく、該置換基は、好ましくは、互いに無関係に、なかでもアルキル、アルコキシ、アルキルスルファニル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘタリール、ハロゲン、ヒドロキシ、メルカプト、ＣＯＯＨ、カルボキシレート、ＳＯ3Ｈ、スルホネート、ＮＥ1Ｅ2、ニトロ及びシアノから選択され、その際、Ｅ1及びＥ2は、互いに無関係に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール又はヘタリールである。アリールは、特にフェニルであり、置換されている場合には、一般に、１、２、３、４もしくは５個の、好ましくは１、２もしくは３個の置換基を有してよい。
【００５０】
本発明の目的のためには、ヘテロシクロアルキルは、非芳香族の、不飽和もしくは完全飽和の、一般に５〜８個の環原子、好ましくは５〜６個の環原子を有し、その環炭素原子の１、２もしくは３個が酸素、窒素、硫黄及び基−ＮＲ3−から選択されるヘテロ原子によって交換されている脂環式基を含み、前記脂環式基は、更に非置換又は１もしくは複数の、例えば１、２、３、４、５もしくは６個のＣ1〜Ｃ6−アルキル基によって置換されている。係る複素脂環式基のうちで挙げることができる例は、ピロリジニル、ピペリジニル、２，２，６，６−テトラメチルピペリジニル、イミダゾリジニル、ピラゾリジニル、オキサゾリジニル、モルホリジニル、チアゾリジニル、イソチアゾリジニル、イソキサゾリジニル、ピペラジニル、テトラヒドロチオフェニル、ジヒドロチエン−２−イル、テトラヒドロフラニル、ジヒドロフラン−２−イル、テトラヒドロピラニル、１，２−オキサゾリン−５−イル、１，３−オキサゾリン−２−イル及びジオキサニルを含む。
【００５１】
本発明の目的のためには、ヘテロアリールは、置換もしくは非置換の、複素芳香族の、単環式のもしくは多環式の基、有利にはピリジル基、キノリニル基、アクリジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、インドリル基、プリニル基、インダゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、１，２，３−トリアゾリル基、１，２，４−トリアゾリル基及びカルバゾリル基を含み、前記基は、置換されている場合には、一般に１、２もしくは３個の置換基を有してよい。置換基は、Ｃ1〜Ｃ6−アルキル、Ｃ1〜Ｃ6−アルコキシ、ヒドロキシル、カルボキシル、ハロゲン及びシアノから選択される。
【００５２】
５〜７員の窒素含有のヘテロシクロアルキル基又はヘテロアリール基であって、場合により更なるヘテロ原子を含むものは、例えばピロリル、ピラゾリル、イミダゾリル、トリアゾリル、ピロリジニル、ピラゾリニル、ピラゾリジニル、イミダゾリニル、イミダゾリジニル、ピリジニル、ピリダジニル、ピリミジニル、ピラジニル、トリアジニル、ピペリジニル、ピペラジニル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、インドリル、キノリニル、イソキノリニル又はキナルジニルである。
【００５３】
ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素もしくはヨウ素である。
【００５４】
好ましい一実施態様においては、Ｒ1及びＲ2は、シクロプロピル、シクロブチル及びシクロペンチルから選択される。
【００５５】
更なる好ましい一実施態様においては、Ｒ1は、ＣＨ2−Ｒa、ＣＨ2ＣＨ2−Ｒa、ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−Ｒa、ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−Ｒaから選択される。好ましい一実施態様においては、Ｒ2は、ＣＨ2−Ｒb、ＣＨ2ＣＨ2−Ｒb、ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−Ｒb、ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−Ｒbから選択される。
【００５６】
好ましくは、Ｒa及びＲbは、
【化７】
2010500745.tif 000009
［式ＩＩ．５、ＩＩ．８、ＩＩ．１１及びＩＩ．１４中の残基Ｒhは、互いに無関係に、Ｃ1〜Ｃ3−アルキル、Ｃ1〜Ｃ3−フルオロアルキル、フッ素、塩素、臭素、ＮＥ1Ｅ2、ニトロ及びシアノから選択され、その際、Ｅ1及びＥ2は、互いに無関係に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールもしくはヘタリールであり、
式ＩＩ．６、ＩＩ．７、ＩＩ．９、ＩＩ．１０、ＩＩ．１２、ＩＩ．１３、ＩＩ．１５及びＩＩ．１６中の残基Ｒiは、互いに無関係に、Ｃ1〜Ｃ3−アルキルから選択され、
ｘは、
式ＩＩ．５、ＩＩ．６及びＩＩ．７においては、１、２、３、４もしくは５であり、
式ＩＩ．８、ＩＩ．９及びＩＩ．１０においては、１、２、３もしくは４であり、
式ＩＩ．１１、ＩＩ．１２及びＩＩ．１３においては、１、２もしくは３であり、
式ＩＩ．１４、ＩＩ．１５及びＩＩ．１６においては、１もしくは２である］から選択される。
【００５７】
好ましくは、ｎは、１もしくは２である。
【００５８】
好ましい一実施態様においては、Ｒ1及びＲ2は、同じ意味を有する。
【００５９】
特に好ましくは以下の式の化合物である：
【化８】
2010500745.tif 000010
【００６０】
工程ａ）
ＯＦＥＴの製造方法の工程ａ）は、基板上に配置された少なくとも１つの予め形成されたトランジスタを有する基板を提供することを含む。層、領域もしくは基板などのエレメントが別のエレメントの"上"にあると言われる場合には、それは他のエレメント上に直接的にあるか、又は介在するエレメントが存在してもよいと理解される。ここで例えば、一般的な有機薄膜型トランジスタは、基板上にゲート電極を有し、該ゲート電極を埋設している基板の表面上にゲート絶縁層を含む。
【００６１】
特定の一実施態様においては、該基板は、複数の有機電界効果トランジスタのパターンを含み、各トランジスタは、
−  基板上に配置された有機半導体と、
−  該半導体のチャネル部の導電性を制御するように配置されたゲート構造と、
−  チャネル部の対向端部に位置する導電性のソース電極及びドレイン電極と
を含み、その際、該有機半導体は、式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物であるか、又は式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物を含む。
【００６２】
更なる特定の一実施態様においては、基板は、複数の有機電界効果トランジスタのパターンを含み、基板上に配置された少なくとも１つの有機半導体化合物を含む各トランジスタは、集積回路を形成するか、又は集積回路の一部であり、その際、該トランジスタの少なくとも一部は、半導体化合物として式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物を含む。好ましくは、全てのトランジスタは、半導体化合物として式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物を含む。
【００６３】
半導体デバイスの製造に適した任意の材料を、基板として使用することができる。好適な基板は、例えば金属（好ましくは周期律表の第８族、第９族、第１０族もしくは第１１族の金属、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ）、酸化物材料（例えばガラス、石英、セラミックス、ＳｉＯ2）、半導体（例えばドープトＳｉ、ドープトＧｅ）、金属合金（例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕなどを基礎とするもの）、半導体合金、ポリマー（例えばポリビニルクロリド、ポリオレフィン、例えばポリエチレン及びポリプロピレン、ポリエステル、フルオロポリマー、ポリアミド、ポリウレタン、ポリアルキル（メタ）アクリレート、ポリスチレン及びそれらの混合物並びに複合物）、無機固体（例えば塩化アンモニウム）及びそれらの組み合わせを含む。基板は、望まれる用途の要求に応じて、湾曲もしくは平坦な形状を有するフレキシブルもしくはフレキシブルでない固体の基板であってよい。
【００６４】
半導体デバイスに典型的な基板は、マトリクス（例えば石英もしくはポリマーマトリクス）と、場合により誘電性最上層（例えばＳｉＯ2）とを含む。また、基板は、一般に、ＯＦＥＴのゲート電極、ドレイン電極及びソース電極などの電極を含み、それらは通常は基板上に配置されている（例えば誘電性最上層の非導電性表面上に堆積される）。また、基板は、ＯＦＥＴの導電性のゲート電極を含み、それらは一般に誘電性最上層（すなわちゲート誘電性）の下方に配置されている。
【００６５】
特定の一実施態様によれば、ゲート絶縁層は、基板の表面の一部上に又はゲート電極を含む基板の全表面上に形成される。典型的なゲート絶縁層は、絶縁性基板、好ましくは無機絶縁性基板、例えばＳｉＯ2、ＳｉＮなど、強誘電性絶縁性基板、例えばＡｌ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、Ｌａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3など、有機絶縁性基板、例えばポリアミド、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリビニルアルコール、ポリアクリレートなど並びにそれらの組み合わせから選択される絶縁性基板を含む。
【００６６】
ソース電極及びドレイン電極は、基板表面上に、互いと銅半導体化合物を有するゲート電極との好適な間隔で配置されており、その際、式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物は、ソース電極及びドレイン電極と接触して、こうしてチャネルを形成する。
【００６７】
ソース電極及びドレイン電極のために適した材料は、原則的に、任意の導電性材料である。好適な材料は、金属、有利には周期律表の第８族、第９族、第１０族又は第１１族の金属、例えばＰｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒなどを含む。好ましい導電性材料は、約１０-3オームメートル未満の、より好ましくは約１０-4オームメートル未満の、最も好ましくは約１０-6もしくは１０-7オームメートル未満の抵抗率を有する。
【００６８】
特定の一実施態様によれば、ドレイン電極及びソース電極は、基板上だけよりもむしろ部分的には有機半導体上に堆積される。当然、基板は、半導体デバイスもしくはＩＣ類で通常使用される更なるコンポーネント、例えば絶縁体、抵抗構造、容量性構造、金属トラックなどを含んでよい。
【００６９】
工程ｂ）
式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物（と、場合により更なる半導体化合物）の適用は、公知法によって実施することができる。好適なのは、リソグラフィー技術、オフセット印刷、フレキソ印刷、エッチング、インクジェット印刷、電子写真、物理的気相輸送／物理気相堆積法（ＰＶＴ／ＰＶＤ）、化学蒸着法、レーザ転写、ドロップキャスティングなどである。
【００７０】
好ましい一実施態様においては、式（Ｉ）の化合物（と、場合により更なる半導体化合物）は、物理蒸着（ＰＶＤ）によって基板に適用される。物理的気相輸送（ＰＶＴ）及び物理蒸着（ＰＶＤ）は、原子レベルでの材料の輸送を含む蒸発／被覆技術である。ＰＶＤ法は、真空条件下で実施され、以下の工程：
−  蒸発
−  輸送
−  堆積
を含む。
【００７１】
該方法は、化学蒸着（ＣＶＤ）と類似しているが、但し、ＣＶＤは、基板を１つ以上の揮発性の前駆物質に曝す化学的方法であり、前記の前駆物質は、基板表面上で反応及び／又は分解して、所望の堆積物を産する。驚くべきことに、式Ｉの化合物は、実質的に分解せずに、かつ不所望な副生成物の形成なくして、ＰＶＤに供することができると判明した。堆積された材料は、高純度で、かつ結晶の形で得られ、高い結晶量を含む。堆積された材料は、ｎ型半導体として使用するのに適した高い均質性及び寸法で得られる。一般に、物理蒸着のためには、式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物の固体のソース材料を、蒸発温度より高い温度に加熱し、そしてその蒸気を、式（Ｉ）の化合物の結晶化温度未満に冷却することによって基板上に堆積させる。
【００７２】
堆積の間の基板材料の温度は、その蒸気圧に相当する温度未満であることが望ましい。堆積温度は、好ましくは２０〜２５０℃、より好ましくは５０〜２００℃である。驚くべきことに、堆積の間に（例えば皮膜形成のために）基板の温度を高めることが好ましいことが判明した。一般に、堆積の間の温度が高くなれば、得られる半導体材料のＸ線回折（ＸＲＤ）により得られる回折ピークの強度が高くなり、粒度は大きくなり、そして結果として電荷担体移動度も高くなる。
【００７３】
得られる半導体層は、一般に、ソース電極とドレイン電極との間のオーム接触に十分な厚さを有することが望ましい。
【００７４】
その堆積は、不活性雰囲気下で、例えば窒素、アルゴンもしくはヘリウム雰囲気下で実施できる。
【００７５】
その堆積は、大気圧もしくは減圧下で実施できる。好適な圧力範囲は、約０．０００１〜１．５バールである。
【００７６】
好ましくは、式（Ｉ）の化合物は、基板上に一層で適用され、該層は、１０〜１０００ｎｍの、有利には１５〜２５０ｎｍの平均厚を有する。
【００７７】
好ましくは、式（Ｉ）の化合物は、少なくとも部分的に結晶形で適用される。第一の一実施態様においては、式（Ｉ）の化合物は、予め形成された結晶の形で又は結晶を含む半導体組成物の形で使用することができる。第二の一実施態様においては、式（Ｉ）の化合物は、基板上に少なくとも部分的に結晶学的に規則的な層の形成を可能にする方法によって適用される。基板上に少なくとも部分的に結晶学的に規則的な層の形成を可能にする好適な適用技術は、昇華技術、例えば上述の物理蒸着である。
【００７８】
好ましい一実施態様によれば、式（Ｉ）の適用される化合物は、微結晶を含むか又は微結晶からなる。本発明の目的のためには、用語"微結晶"は、最大寸法５ミリメートルを有する小さい単結晶を指す。例示的な微結晶は、１ｍｍ以下の最大寸法を有し、好ましくはより小さい寸法（しばしば５００μｍ未満、特に２００μｍ未満、例えば０．０１〜１５０μｍの範囲内、好ましくは０．０５〜１００μｍの範囲内）を有するので、係る微結晶は基板上に微細なパターンを形成できる。ここで、個々の微結晶は、単結晶ドメインを有するが、該ドメインは、１つ以上のクラックを含んでよいが、但し、該クラックは、該微結晶を１つより多い結晶ドメインへと分離しない。
【００７９】
式（Ｉ）の化合物の結晶の規定された粒度、適用された化合物の結晶学的特性及び結晶量は、直接的Ｘ線解析によって測定することができる。式（Ｉ）の化合物の前処理及び／又は適用の間に、好ましくは好適な条件、例えば基板の前処理、温度、蒸発速度などは、高い結晶性及び大きい結晶粒を有する被膜を得るように使用される。
【００８０】
式（Ｉ）の化合物の結晶性粒子は、規則的もしくは不規則的な形状であってよい。例えば、粒子は、球形で、もしくは事実上球形で、又は針状の形状で存在してよい。好ましくは、式（Ｉ）の適用される化合物は、少なくとも１．０５の、より好ましくは少なくとも１．５の、特に少なくとも３の長さ／幅比（Ｌ／Ｗ）を有する結晶性粒子を含む。
【００８１】
有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）であって、そのチャネルが有機半導体材料として式（Ｉ）の少なくとも部分的に結晶学的に規則的な化合物から製造されるものは、一般に、非結晶性半導体から製造されるチャネルよりも大きい移動度を有する。大きな粒度と相応のより少ない粒界は、より高い電荷担体移動度をもたらす。
【００８２】
一般に、予め形成された有機半導体結晶は、特に微結晶は、適用前に式（Ｉ）の化合物の昇華によって得ることもできる。
【００８３】
好ましい方法は、以下により詳細に定義される物理的気相輸送／物理蒸着（ＰＶＴ／ＰＶＤ）を利用する。好適な方法は、Ｒ．Ａ．Ｌａｕｄｉｓｅ他によって"Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ" Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ １８７（１９９８）の第４４９〜４５４頁及び"Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｔｒ−ｓｉｚｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｓ ｏｆ α−ｈｅｘａｔｈｉｏｐｈｅｎｅ" Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ １８２（１９９７）の第４１６〜４２７頁に記載されている。これらのＬａｕｄｉｓｅ他による両方の文献は、ここでその全内容において参照をもって開示されたものとする。これらのＬａｕｄｉｓｅ他によって記載された方法は、有機半導体を蒸発させるのに十分に高い温度に保持された有機半導体基板上に不活性ガスを通すことを含む。Ｌａｕｄｉｓｅ他によって記載された方法は、また、有機半導体で飽和されたガスを冷却して、有機半導体微結晶を自発的に凝縮させることを含む。
【００８４】
好ましい一実施態様によれば、本発明による有機電界効果トランジスタは、薄膜型トランジスタである。上述のように、ＴＦＴは、ソース電極とドレイン電極とが半導体薄層上に配置され、必要に応じて絶縁膜が形成された薄膜構造を有する。ソース電極材料及びドレイン電極材料は、一般に、半導体膜とオーム接触していることが望ましい。
【００８５】
好ましい一実施態様においては、本発明による方法は、基板の表面に結合でき、かつ式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物に結合できる少なくとも１つの化合物（Ｃ１）を基板の表面に堆積させる工程を含む。第一の態様は、基板の部分表面もしくは全表面を、少なくとも１つの化合物（Ｃ１）で処理して、該表面の修飾を得て、式（Ｉ）の化合物（と、場合により更なる半導体化合物）の改善された適用を可能にする方法である。更なる一態様は、式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物（と、場合により更なる半導体化合物）で基板の表面にパターン形成する方法である。この態様によれば、基板であってその上に配置された堆積部位もしくは非結合部位の予め選択されたパターンを有する表面を有するものが有利には使用される。堆積部位は、基板表面上に選択的な堆積を可能にする任意の材料から形成させることができる。好適な化合物は、以下に挙げられる化合物Ｃ１である。改めて、ＰＶＤは、式（Ｉ）の化合物を基板に適用するために使用することができる。
【００８６】
本発明による方法の工程ｂ）の特定の一実施態様は、
−  ゲート構造と、ソース電極と、ドレイン電極とが配置されている基板表面の領域上に、基板表面に結合でき、かつ式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物を結合できる少なくとも１つの化合物（Ｃ１）を堆積させることと、
−  基板表面に少なくとも１つの式（Ｉ）の化合物を適用して、適用された式（Ｉ）の化合物の少なくとも一部を、（Ｃ１）で修飾された基板表面の領域に結合可能にすること
を含む。
【００８７】
（Ｃ１）の堆積後に得られる基板の自由表面領域は、未修飾のままにするか、又は例えば基板表面に結合でき、かつ式Ｉの少なくとも１つの式（Ｉ）の化合物の結合を妨げる少なくとも１つの化合物（Ｃ２）で被覆してよい。
【００８８】
本発明による方法の工程ｂ）の更なる特定の一実施態様は、
−  ゲート構造が配置されておらず、ソース電極と、ドレイン電極とが配置されている基板表面の領域上に、基板表面に結合でき、かつ式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物の結合を妨げることができる少なくとも１つの化合物（Ｃ２）を堆積させることと、
−  基板表面に少なくとも１つの式（Ｉ）の化合物を適用して、適用された化合物の少なくとも一部を、（Ｃ２）で修飾されていない基板表面の領域に結合可能にすること
を含む。
【００８９】
（Ｃ２）の堆積後に得られる基板の自由表面領域は、未修飾のままにするか、又は例えば基板表面に結合可能であり、かつ式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物を結合できる少なくとも１つの化合物（Ｃ１）で被覆してよい。
【００９０】
本願の目的のためには、用語"結合"は、広い意味で理解される。これは、化合物（Ｃ１）及び／又は化合物（Ｃ）と基板表面との間のあらゆる種類の結合相互作用と、化合物（Ｃ１）と式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物とのあらゆる種類の結合相互作用のそれぞれを含む。結合相互作用の種類は、化学結合（共有結合）、イオン結合の形成、配位的相互作用、疎溶媒性相互作用、ファンデルワールス相互作用（例えば双極子・双極子相互作用）など並びにそれらの組み合わせを含む。好ましい一実施態様においては、化合物（Ｃ１）と式（Ｉ）の化合物との間の結合相互作用は、非共有的相互作用である。
【００９１】
好適な化合物（Ｃ２）は、未処理の基板又は存在するのであれば（Ｃ１）よりも、式（Ｉ）の化合物に対して低い親和性を有する化合物である。基板が少なくとも１つの化合物（Ｃ２）でのみ被覆されている場合には、（Ｃ２）及び基板と式（Ｉ）の化合物との結合相互作用の強さは、式（Ｉ）の化合物が（Ｃ２）でパターン形成されていない基板領域上に実質的に堆積されるほど十分な程度まで異なることが重要である。基板が少なくとも１つの化合物（Ｃ１）及び少なくとも１つの化合物（Ｃ２）で被覆されている場合には、（Ｃ１）及び（Ｃ２）と式（Ｉ）の化合物との結合相互作用の強さは、式（Ｉ）の化合物が（Ｃ１）でパターン形成された基板領域上に実質的に堆積されるほど十分な程度まで異なることが重要である。好ましい一実施態様においては、（Ｃ２）と式（Ｉ）の化合物との間の相互作用は、反発型相互作用である。本願の目的のためには、用語"反発型相互作用"は、広い範囲で理解され、そして化合物（Ｃ２）でパターン形成された基板領域上で結晶性化合物の堆積を妨げるあらゆる種類の相互作用を含む。
【００９２】
第一の好ましい一実施態様においては、化合物（Ｃ１）は、基板表面に、及び／又は式Ｉの化合物に、共有的相互作用を介して結合される。この実施態様によれば、化合物（Ｃ１）は、基板及び／又は式（Ｉ）の化合物の相補型官能基と反応しうる少なくとも１つの官能基を含む。
【００９３】
第二の好ましい一実施態様においては、化合物（Ｃ１）は、基板表面に、及び／又は式（Ｉ）の化合物に、イオン的相互作用を介して結合される。この実施態様によれば、化合物（Ｃ１）は、基板表面及び／又は式（Ｉ）の化合物とイオン的相互作用しうる少なくとも１つの官能基を含む。
【００９４】
第三の好ましい一実施態様においては、化合物（Ｃ１）は、基板表面に、及び／又は式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物に、双極子相互作用、例えばファンデルワールス力を介して結合される。
【００９５】
（Ｃ１）と基板との間の相互作用及び／又は（Ｃ１）と式（Ｉ）の化合物との間の相互作用は、好ましくは引力型の親水性−親水性相互作用又は引力型の疎水性−疎水性相互作用である。親水性−親水性相互作用と疎水性−疎水性相互作用は、なかでもイオン対又は水素結合の形成を含んでよく、更にファンデルワールス力を含んでよい。親水性もしくは疎水性は、水との親和性によって決定される。主に、親水性の化合物もしくは材料表面は、水と高いレベルの相互作用を有し、一般に他の親水性の化合物もしくは材料表面とも高いレベルの相互作用を有するが、一方で、主に、疎水性の化合物もしくは材料は、水及び水性液体によって濡らされないか、又はわずかにのみ濡らされるにすぎない。基板表面の親水性／疎水性の特性を評価するための好適な措置は、各表面上での水の接触角の測定である。一般的な定義によれば、"疎水表面"は、水の接触角が９０゜より大きい表面である。"親水表面"は、水との接触角が９０゜より小さい表面である。親水性基で修飾された化合物もしくは材料表面は、未修飾の化合物もしくは材料よりも小さい接触角を有する。疎水性基で修飾された化合物もしくは材料表面は、未修飾の化合物もしくは材料よりも大きい接触角を有する。
【００９６】
化合物（Ｃ１）（並びに（Ｃ２））のために適した親水性基は、イオン形成性、イオン性及び非イオン性の親水性基から選択される基である。イオン形成性もしくはイオン性の基は、好ましくは、カルボン酸基、スルホン酸基、窒素含有基（アミン類）、カルボキシレート基、スルホネート基及び／又は第四級化もしくはプロトン化された窒素含有基である。好適な非イオン性の親水性基は、例えばポリアルキレンオキシド基である。化合物（Ｃ１）（並びに（Ｃ２））のために適した疎水性基は、前記の炭化水素基から選択される基である。これらは、好ましくは、例えば１、２、３、４、５もしくは５より多いフッ素原子によって場合により置換されていてよいアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基もしくはアリール基である。
【００９７】
基板表面を過度の官能基で修飾するためには、該表面を酸もしくは塩基で活性化させることができる。更に、基板表面は、酸化、電子線による照射又はプラズマ処理によって活性化されていてよい。更に、官能基を含む物質を、基板表面に、化学蒸着（ＣＶＤ）を介して適用することができる。
【００９８】
基板と相互作用するために適した官能基は、以下のものを含む：
−  シラン類、ホスホン酸類、カルボン酸類及びヒドロキサム酸類：
シラン基を含む好適な化合物（Ｃ１）は、アルキルトリクロロシラン、ｎ−（オクタデシル）トリクロロシラン；トリアルコキシシラン基を有する化合物、例えばアルキルトリアルコキシシラン、例えばｎ−オクタデシルトリメトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリエトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリ（ｎ−プロピル）オキシシラン、ｎ−オクタデシルトリ（イソプロピル）オキシシラン；トリアルコキシアミノアルキルシラン、例えばトリエトキシアミノプロピルシラン及びＮ［（３−トリエトキシシリル）−プロピル］−エチレン−ジアミン；トリアルコキシアルキル−３−グリシジルエーテルシラン、例えばトリエトキシプロピル−３−グリシジルエーテルシラン；トリアルコキシアリルシラン、例えばアリルトリメトキシシラン；トリアルコキシ（イソシアナトアルキル）シラン；トリアルコキシシリル（メタ）アクリルオキシアルカン及びトリアルコキシシリル（メタ）アクリルアミドアルカン、例えば１−トリエトキシシリル−３−アクリルオキシプロパンである。
（これらの基は、好ましくは二酸化ケイ素などの半金属酸化物表面、又は酸化アルミニウム、酸化インジウム亜鉛、酸化インジウムスズ及び酸化ニッケルなどの金属酸化物表面に結合させるために使用される）、
−  アミン類、ホスフィン類及び硫黄含有官能基、特にチオール類：
（これらの基は、好ましくは金、銀、パラジウム、白金及び銅などの金属基板に、そしてケイ素及びガリウムヒ化物などの半導体表面に結合させるために使用される）。
【００９９】
好ましい一実施態様においては、化合物（Ｃ１）は、アルキルトリアルコキシシラン類から選択され、特にｎ−オクタデシルトリエトキシシランである。更なる好ましい一実施態様においては、化合物（Ｃ１）は、ヘキサアルキルジシラザン類から、特にヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）から選択される。更なる好ましい一実施態様においては、化合物（Ｃ１）は、Ｃ8〜Ｃ30−アルキルチオール類から選択され、特にヘキサデカンチオールである。更なる好ましい一実施態様においては、化合物（Ｃ１）は、メルカプトカルボン酸、メルカプトスルホン酸並びにそれらのアルカリ金属塩もしくはアンモニウム塩から選択される。これらの化合物の例は、メルカプト酢酸、３−メルカプトプロピオン酸、メルカプトコハク酸、３−メルカプト−１−プロパンスルホン酸並びにそれらのアルカリ金属塩もしくはアンモニウム塩、例えばナトリウム塩もしくはカリウム塩である。更なる好ましい一実施態様においては、化合物（Ｃ１）は、アルキルトリクロロシラン類から選択され、特にｎ−（オクタデシル）トリクロロシランである。
【０１００】
基板上での前記化合物（Ｃ１）の堆積に加えて、又はその代わりに、基板を、該基板表面に結合できると同時に、式（Ｉ）の化合物と相互作用できる少なくとも１つの化合物（Ｃ２）と接触させて、化合物（Ｃ１）でパターン形成されていない基板領域上での式Ｉの化合物の堆積を妨げることができる。好適な一実施態様によれば、化合物（Ｃ２）は、（Ｓ）と反発型の親水性−疎水性相互作用を有する化合物から選択される。
【０１０１】
式（Ｉ）の化合物は、再結晶化又はカラムクロマトグラフィーによって精製することができる。カラムクロマトグラフィーのために適した溶剤は、例えばハロゲン化炭化水素、例えば塩化メチレンである。一つの選択的な実施態様においては、式（Ｉ）の化合物は、硫酸から再結晶化させることができる。
【０１０２】
好ましい一実施態様においては、式（Ｉ）の化合物の精製は、昇華によって実施することができる。分別昇華が好ましい。分別昇華のためには、化合物の昇華及び／又は堆積は、温度勾配を使用することによって実施される。好ましくは、式（Ｉ）の化合物は、流動するキャリヤーガス中で加熱することで昇華する。キャリヤーガスは、分離室中に流れる。好適な分離室は、異なる温度で作動する異なる分離領域を含む。好ましくは、いわゆる３領域炉が使用される。分別昇華のために更に好適な方法及び装置は、ＵＳ４，０３６，５９４号に記載されている。
【０１０３】
更なる一実施態様においては、式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物は、物理的気相輸送によって精製及び／又は結晶化に供される。好適なＰＶＤ技術は、上述のものである。物理的気相輸送による結晶成長においては、固体原料物質を、その蒸発温度より高い温度に加熱させ、そしてその蒸気を該材料の結晶化温度未満への冷却によって結晶化させる。得られた結晶を回収し、次いで上述の公知の技術によって基板の特定の領域に適用することができる。更なる一態様は、式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物（と、場合により更なる有機半導体化合物）でＣＶＤによって基板表面をパターン形成するための方法である。この態様によれば、未修飾の表面を有する基板、又は式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物の堆積を向上させる物質で少なくとも部分的に覆われている表面、又は堆積部位の予め選択されたパターンを有する表面が、好ましくは使用される。堆積部位は、基板表面上に選択的な堆積を可能にする任意の材料から形成させることができる。好適な化合物は、基板表面に結合でき、かつ式（Ｉ）の少なくとも１つの化合物を結合できる前記の化合物（Ｃ１）である。
【０１０４】
ここで、本発明を、付随の図面及び以下の実施例を基礎としてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１ａ】図１ａは、Ｎ，Ｎ′−ビス（２−フェニルエチル）ペリレン−３，４：９，１０−ビス（ジカルボキシイミド）（ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ）を有するＴＦＴの電流−電圧特性を示す。
【図１ｂ】図１ｂは、Ｎ，Ｎ′−ビス（２−フェニルエチル）ペリレン−３，４：９，１０−ビス（ジカルボキシイミド）（ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ）を有するＴＦＴの電流−電圧特性を示す。
【図２】図２は、平坦な基板上に１５０℃の温度で堆積された４０ｎｍのＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ薄膜と、表面がｎ−（オクタデシル）トリメトキシシラン（ＯＴＳ）及びヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）で処理された基板の面外ＸＲＤパターンを示している。
【図３】図３は、ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ ＴＦＴの空気安定性の測定を示している（３ａ：時間の関数としての電荷担体移動度、３ｂ：時間の関数としてのオン／オフ比）。
【図４】図４は、薄膜堆積の間にｎ−（オクタデシル）トリメトキシシランで種々の基板温度（室温、１２５℃、１５０℃及び２００℃）について処理された基板上の４５ｎｍＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ薄膜の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）イメージを示している。
【図５】図５は、ｎ−（オクタデシル）トリメトキシシラン（ＯＴＳ）で処理された基板上に１２５℃の温度で堆積された４０ｎｍのＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ薄膜の面外ＸＲＤパターンを示している。
【図６】図６は、ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩのサイクリックボルタンメトリーを示している。
【図７】図７は、ｎ型のトランジスタとしてＢＰＥ−ＰＴＣＤＩを含み、かつｐ型のトランジスタとしてペンタセンを含むインバータ構造の構造を示している。
【図８】図８は、（ａ）及び（ｂ）において、ペンタセンとＢＰＥ−ＰＴＣＤＩの典型的な電流−電圧特性を示している。
【図９】図９は、ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩインバータについてのＶddが５０Ｖの場合の最高のゲインは約１０．５であり、ノイズマージンは８．５Ｖであり、かつ出力電圧振幅は、約４６Ｖであることを示している。
【図１０】図１０は、ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩについてのヒステリシスを示している。
【０１０６】
実施例
Ｉ）  ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ
ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩを、ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸二無水物及びフェネチルアミンから公知法によって合成した。精製は、３温度領域炉（ｔｈｒｅｅ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−ｚｏｎｅ ｆｕｒｎａｃｅ）（Ｌｉｎｄｂｅｒｇ／Ｂｌｕｅ Ｔｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を使用して実施した。その３つの温度領域は、４００℃、３５０℃、そして３００℃として設定し、かつ昇華の間の真空レベルは、１０-6トル又はそれ未満であり、一方で、出発材料は、第一の温度領域中に入れた。
【０１０７】
高度にドープされたｎ型Ｓｉウェハ（２．５×２．５ｃｍ）であってゲート誘電体として熱成長されたドライ酸化物層（単位面積当たりのキャパシタンスＣi＝１０ｎＦ／ｃｍ2）を有するものを基板として使用した。基板表面は、アセトンに引き続きイソプロパノールで清浄化した。次いで、基板表面を、未修飾のままにするか（ａ）、又はｎ−オクタデシルトリメトキシシラン（ｂ）でもしくはヘキサメチルジシラザン（ｃ）で修飾した：
（ａ）表面処理なし
（ｂ）ｎ−オクタデシルトリメトキシシラン（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍ．Ｃｏ．から入手したＣ18Ｈ37Ｓｉ（ＯＣＨ3）3）数滴を、真空デシケータ内部で予熱された基板（〜１００℃）の上部に堆積させた。該デシケータを、直ちに排気（２５ｍｍＨｇ）し、そして基板を５時間にわたり真空下に留めた。最後に、基板を１１０℃で１５分間焼き付け、イソプロパノールですすぎ、気流で乾燥させた
（ｃ）基板のヘキサメチルジシラザン［（ＣＨ3）3−Ｓｉ−Ｎ−Ｓｉ−（ＣＨ3）3，ＨＭＤＳ］処理を、歩留まり向上システム（Ｙｉｅｌｄ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）（ＹＥＳ−１００）を使用して実施した。次いで、ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ薄膜（４０ｎｍ）を、室温で及び高められた温度（すなわち６０℃、９０℃、１２５℃、１５０℃及び２００℃）で、堆積速度１．０Å／ｓで１０-6トルにおいて基板上に真空堆積させた。該膜厚を、水晶微量天秤（ＱＣＭ）によって測定した。
【０１０８】
トップコンタクト型のデバイスは、金のソース電極とドレイン電極を有機半導体膜上に、チャネル長２０００μｍとチャネル幅２００μｍを有するシャドウマスクを通して堆積させることによって作製した。得られた有機薄膜型トランジスタデバイスの電気的特性は、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ４２００−ＳＣＳ型半導体パラメータアナライザを使用して測定した。電荷担体移動度（μ）、オン／オフ電流比（Ｉオン／Ｉオフ）などの重要なデバイスパラメータを、ドレイン−ソース電流（Ｉd）−ゲート電圧（Ｖg）特性から取り出した。ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ薄膜のモルフォロジーは、タッピングモードの原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ Ｎａｎｏｓｃｏｐｅ ＩＩＩ，Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｉｎｃ．）を使用して測定した。面外Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定は、Ｐｈｉｌｉｐｓ社製のＸ’Ｐｅｒｔ ＰＲＯシステムで実施した。ビーム波長は、４５ＫｅＶ及び４０ｍＡで駆動して１．５４０６であった。サイクリックボルタンメトリーデータは、無水塩化メチレン中の飽和溶液からアルゴン下で、支持電解質として０．１Ｍのテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェートを用いて得られた。スキャン速度は、５０ｍＶｓ-1であった。銀ワイヤを、擬参照電極として使用した。フェロセン／フェロセニウムのレドックス対を、参照として使用した（使用される系において、Ｆｃ／Ｆｃ+ Ｅ1/2＝０．５６Ｖ）。
【０１０９】
図１（ａ）は、ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ ＴＦＴの電流−電圧特性（Ｖdsが１００Ｖの場合のＩds−Ｖg）を示している：左軸、左の記号：対数目盛；右軸、右の記号：通常の目盛。
【０１１０】
ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ ＴＦＴの典型的な電流−電圧特性（様々なＶgの場合のＩds−Ｖds）が、図１（ｂ）に示される。
【０１１１】
以下の第１表により、少なくとも５つのデバイスにわたる平均の電界効果移動度（ｃｍ2／Ｖｓ）、様々な基板温度で堆積されたＢＰＥ−ＰＴＣＤＩについてのオン／オフ比及び閾値電圧をまとめる。
【０１１２】
第１表
【表１】
2010500745.tif 000011
【０１１３】
平坦な基板上に１５０℃の温度で堆積された４０ｎｍのＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ薄膜と、表面がｎ−（オクタデシル）トリメトキシシラン（ＯＴＳ）及びヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）で処理された基板の面外ＸＲＤパターンが、図２に示されている。格子間隔は１．４２ｎｍであり、それは分子の長軸の分子長の半分に極めて近似している。このことは、ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ分子が、薄膜中でエッジオン構造に適合していることを示している。一般的に、薄膜堆積の間の基板温度が高いと、回折ピークの強度が高くなり、より大きな粒度の観察と一致し、結果的に、より高い電荷担体移動度となる傾向にある。
【０１１４】
ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ ＴＦＴの空気安定性測定を、図３に示す。
【０１１５】
図３（ａ）、左軸：電荷担体移動度（点：空気のみにさらした；四角：空気と周囲光にさらした）、右軸：相対湿度（曲線）。
【０１１６】
図３（ｂ）：オン／オフ比。
【０１１７】
空気安定性測定は、電荷担体移動度（図３ａ）及びオン／オフ比（図３ｂ）を時間の関数としてモニタリングすることによって実施した（点：空気のみにさらした；四角：空気と周囲光にさらした）。全ての電気的試験は、空気中で環境条件下で実施した。それらのデバイスは、初期値の大きな低下を示さなかった。このことは、ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩが、良好な適用特性を有する空気安定なｎ型の半導体であることを示している。
【０１１８】
図４は、薄膜堆積の間にｎ−（オクタデシル）トリメトキシシランで種々の基板温度（室温、１２５℃、１５０℃及び２００℃）について処理された基板上の４５ｎｍＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ薄膜の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）イメージを示している。基板温度が高まると、粒度も大きくなり、そのことが、堆積の間の基板温度による移動度の増大の要因となりうる。
【０１１９】
図５は、ｎ−（オクタデシル）トリメトキシシラン（ＯＴＳ）で処理された基板上に１２５℃の温度で堆積された４０ｎｍのＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ薄膜の面外ＸＲＤパターンを示している。
【０１２０】
図６は、サイクリックボルタンメトリーによって測定されたＢＰＥ−ＰＴＣＤＩの還元電圧を示している。ＬＵＭＯレベルは、還元ピークの開始を使用して文献（Ｄ．Ｍ．ｄｅ Ｌｅｅｕｗ，Ｍ．Ｍ．Ｊ．Ｓｉｍｅｎｏｎ，Ａ．Ｒ．Ｂｒｏｗｎ，Ｒ．Ｅ．Ｆ．Ｅｉｎｅｒｈａｎｄ，Ｓｙｎｔｈ．Ｍｅｔ．１９９７，８７，５３）から公知の方法に従って計算した。参照としてフェロセン／フェロセニウムのレドックス対で、−４．１ｅＶのＬＵＭＯが測定され、それは当該技術分野で知られる他の空気安定性の有機半導体、例えばジシアノ置換されたペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ジイミド（−４．３〜−４．６ｅＶ）と比較して高い。
【０１２１】
インバータでのＢＰＥ−ＰＴＣＤＩの使用：
ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ及びペンタセンを、３温度領域炉（Ｌｉｎｄｂｅｒｇ／Ｂｌｕｅ Ｔｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を用いて高真空（５×１０-6トル未満）下で３回の連続的な真空昇華によって精製した。出発材料を、第一の温度領域に載置した。３つの温度領域を、ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩについては４００℃、３５０℃、そして３００℃であるように、ペンタセンについては２４９℃、１６０℃、そして１００℃であるように、それぞれ設定した。高ドープされたｎ++シリコン基板を共通のゲート電極として使用した。熱成長された二酸化ケイ素（３００ｎｍ、容量Ｑ＝１０ｎＦ／ｃｍ2）を、誘電性層として使用した。これらの基板を、アセトンですすぎ、引き続きイソプロピルアルコールですすぐことによって清浄化し、次いでオクタデシル−トリメトキシシラン（Ｃ18Ｈ37Ｓｉ（ＯＣＨ3）3、ＯＴＳ）で処理した。数滴の純粋なＯＴＳを、真空デシケータ内部にある予熱された石英ブロック（〜１００℃）の上部にロードした。そのデシケータを直ちに減圧し（〜２５ｍｍＨｇ）、そしてＳｉＯ2／Ｓｉ基板を、ＯＴＳで処理することで、疎水性表面を得た。最後に、該基板を次いで１１０℃で１５分間焼き付け、イソプロパノールですすぎ、そして気流で乾燥させた。トップコンタクト型のｎ型トランジスタの製造のために、ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩ層（４５ｎｍ厚）を基板上部に２×１０-6トル未満の圧力で１．０Å／ｓの堆積速度で真空薄膜堆積システム（Ａｎｇｓｔｒｏｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ．，カナダ）を用いて堆積させた。該基板を、薄膜堆積の間に約２００℃で保持した。高められた基板温度は、より大きい結晶粒度と、ひいてはより高い電荷担体移動度をもたらすことが判明した。ｎ型被膜のための領域は、約１ｃｍ×２ｃｍである。その領域の他は、ｐ型半導体の被膜堆積の間には、薄いガラスマスクによって覆った。トップコンタクト型のｐ型トランジスタの製造のために、ペンタセン層（４５ｎｍ厚）を基板上部に２×１０-6トル未満の圧力で１．０Å／ｓの堆積速度で、既に堆積させたペリレン誘導体の薄膜を覆いつつ堆積させた。該基板を、薄膜堆積の間に６０℃で保持した。様々なチャネル長さ（Ｌ）及び幅（Ｗ）を有するシャドウマスクを、金（約４０ｎｍ）金属蒸発のために使用して、ｐ型とｎ型の両方のトップコンタクト型の薄膜トランジスタを作製した。インバータに最適な駆動条件を達成するために両方の型のトランジスタからのソース／ドレイン電流を適合させるために、１０のＷ／Ｌ（すなわちＷ／Ｌ＝２０００μｍ／２００μｍ）及び５０のＷ／Ｌ（すなわちＷ／Ｌ＝２５００μｍ／５０μｍ）を、それぞれｐ型トランジスタ及びｎ型トランジスタのために使用した。インバータを形成するために、ｐ型トランジスタとｎ型トランジスタのそれぞれからの両方のドレイン電極を、インジウムなどの軟質金属で金電極に結合されたその両末端を有するアルミニウムワイヤを用いて接続した。
【０１２２】
最終的なインバータ構造を、図７に示す。２０のＷ／Ｌ比を有するＯＴＦＴを、参照として作製した。ＯＴＦＴデバイス及び相応のインバータの電気的特性を、研究室周囲環境において、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ社の４２００−ＳＣＳ型半導体パラメータアナライザを使用して測定した。電荷担体移動度などのトランジスタにとって重要なデバイスパラメータを、ドレイン−ソース電流（Ｉd）−ゲート電圧（Ｖg）特性から取り出した。ゲイン、ノイズマージン及び出力電圧振幅などのインバータのためのパラメータを、出力電圧（Ｖout）対入力電圧（Ｖin）の増幅特性曲線から取り出した。ペンタセン及びＢＰＥ−ＰＴＣＤＩの典型的な電流−電圧特性を、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す。ペンタセンＴＦＴについて取り出された移動度は、約０．５ｃｍ2／Ｖｓであった。オン／オフ比は、１．２×１０5であり、閾値電圧は−８．７Ｖであった。ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩについてのｎ型移動度、オン／オフ比及び閾値電圧は、０．１２ｃｍ2／Ｖｓ、２．２×１０5、２８．３Ｖであった。ｐ型とｎ型の材料の両方の優れた空気安定性は、有機ＴＦＴを周囲空気中で非常に良好に作動可能にする。図９に示されるように、Ｖddが５０Ｖの場合に、ＢＰＥ−ＰＴＣＤＩインバータについての最高のゲインは約１０．５であり、ノイズマージンは８．５Ｖであり、かつ出力電圧振幅は、約４６Ｖである。ここで、出力電圧振幅は、出力電圧の最大値と最小値との間の差として定義される。相応の値は、Ｖdd＝３０Ｖの場合に、５．５Ｖ、４．４Ｖ及び２６Ｖであり、かつＶdd＝４０Ｖの場合に、６．５Ｖ、６Ｖ及び３５Ｖである。出力電圧は、印加された電圧Ｖddに近い値から始まり、次いで非常に低い値に劇的に低下する。そのヒステリシスを図１０に示す。少数のヒステリシスが観察され、そのためには幾つかの原因がある。ゲート誘電体における両方の可動電荷、誘電体／半導体界面での電荷トラッピング及び／又はｐチャネル及びｎチャネルトランジスタの間での不完全なカップリングは、ヒステリシスをもたらし得る。ペンタセントランジスタについてはいかなるヒステリシスも観察されなかったが、４０Ｖ及び５０ＶのＶdsで駆動するｎチャネルトランジスタは、非常に小さいが、観察できるヒステリシスを示すが、それはおそらく、半導体／絶縁体界面での電荷トラッピングによるものである。
【０１２３】
ＩＩ）Ｎ，Ｎ′−ジメチルペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボン酸ジイミド（ＤＭＥ−ＰＴＣＤＩ）
ＤＭＥ−ＰＴＣＤＩを、３温度領域炉（Ｌｉｎｄｂｅｒｇ／Ｂｌｕｅ Ｔｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を使用して精製した。使用される材料は、第三の精製の後に第二の温度領域（Ｔ２）から回収した。
【０１２４】
第２表：  電気的特性
【表２】
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【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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