(57)【要約】【課題】  より高いキャリア移動度を有する有機薄膜トランジスタ、及び有機薄膜トランジスタの製造方法、並びに有機薄膜トランジスタを含む有機薄膜デバイスを提供する。【解決手段】  有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタにおいて、有機半導体層は、式Ｃ４ｎ十２Ｆ２ｎ十４で表され、ｎが２以上の整数であるフッ素化アセン化合物を含む。フッ素化アセン化合物は、好ましくは、テトラデカフルオロペンタセン又はドデカフルオロナフタセンである。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタにおいて、
前記有機半導体層は、式Ｃ４ｎ十２Ｆ２ｎ十４で表され、ｎが２以上の整数であるフッ素化アセン化合物を含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項２】
ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、ゲート絶縁膜、及び有機半導体層からなる有機薄膜トランジスタであって、
前記有機半導体層は、式Ｃ４ｎ十２Ｆ２ｎ十４で表され、ｎが２以上の整数であるフッ素化アセン化合物を含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記フッ素化アセン化合物の複数の分子は、前記分子の分子軸が互いに略平行であると共に前記分子の分子平面の法線方向が前記有機半導体層を流れる電流の方向と略一致するように配向されていることを特徴とする請求項１又は２記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記フッ素化アセン化合物は、テトラデカフルオロペンタセンであることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記フッ素化アセン化合物は、ドデカフルオロナフタセンであることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項６】
基板及び有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、
前記有機半導体層は、前記基板の温度を３０℃以上６５℃以下に制御すると共にテトラデカフルオロペンタセンを前記基板上に真空蒸着させることによって形成されることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
基板及び有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、
前記有機半導体層は、前記基板の温度を２４℃以上６０℃以下に制御すると共にドデカフルオロナフタセンを前記基板上に真空蒸着させることによって形成されることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至５いずれか１項記載の有機薄膜トランジスタを含むことを特徴とする有機薄膜デバイス。
【請求項９】
ｎ型薄膜トランジスタを構成する前記有機薄膜トランジスタとｐ型薄膜トランジスタとを有することを特徴とする請求項８記載の有機薄膜デバイス。
【請求項１０】
前記ｐ型薄膜トランジスタは、ペンタセンを含む有機半導体層を有することを特徴とする請求項９記載の有機薄膜デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタの製造方法並びに有機薄膜デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体材料として有機化合物を利用する研究開発が活発に行なわれており、論理素子やスイッチング素子として多用されている薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＴＦＴ）の分野においても、従来のシリコンを主材料としたデバイスに代えて、有機化合物の材料を利用することを目的とする研究が注目されている。無機物のシリコンと比較して有機化合物を加工することは容易であるため、半導体材料として有機化合物を用いることによって低価格なデバイスを実現することができることが期待されている。また、有機化合物を用いた半導体デバイスに関しては、デバイスを１００℃以下の温度で製造することが可能であるため、プラスチック基板を含む多種多様な基板を用いることができる。さらに、有機化合物の半導体材料は構造的に柔軟であるため、プラスチック基板及び有機化合物の半導体材料を組み合わせて用いることで、フレキシブルなデバイスを実現できることが期待されている。
【０００３】
代表的な有機ＴＦＴは、基板、ゲート電極、ゲート絶縁膜、有機半導体層、ソース電極、及びドレイン電極を有する。このような有機ＴＦＴにおいては、基板上にゲート電極及びゲート絶縁膜が設けられ、ゲート電極は、ゲート絶縁膜で覆われている。ゲート絶縁膜上には、有機半導体層が設けられ、有機半導体層上にソース電極及びドレイン電極が設けられている。また、ソース電極及びドレイン電極は、有機半導体層上にわずかな間隔で隣接している。ここで、ゲート電極に印加する電圧を変化させると、ソース電極及びドレイン電極間における有機半導体層の導電率が変化するため、ゲート電圧を調整することによって、ソース電極及びドレイン電極の間を流れる電流を制御することができる。
【０００４】
また、有機ＴＦＴに用いられる半導体材料として様々な有機化合物が提案されている。例えば、銅フタロシアニン及びぺンタセンなどのような低分子材料、α−セキシチオフェンなどのようなオリゴマー材料、並びにポリアルキルチオフェンなどのようなポリマー材料が報告されている。
【０００５】
これらの材料の中で、ナフタセン及びぺンタセンなどのようなアセン化合物は、優れた特性を有するｐ型の有機半導体材料として知られている。これらのアセン化合物は、広がったπ電子系を有する平面分子の有機化合物である。そして、アセン化合物の複数の平面分子が、それら分子の分子軸が互いに平行であるように配向する薄膜を形成することができる。その結果、複数のアセン化合物の分子におけるπ電子軌道が、分子平面に垂直な方向において互いに重なり合い、有機半導体材料におけるキャリアの移動度は、分子平面に垂直な方向で大きくなる。例えば、ナフタセンからなる有機半導体層を有するｐ型の有機ＴＦＴに関して、０．１ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１の高い正孔移動度が報告されている（例えば、非特許文献１参照。）。また、ペンタセンからなる有機半導体層を有するｐ型の有機ＴＦＴに関しては、有機半導体の中で最も高い１ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１以上の正孔移動度が室温で得られている（例えば、非特許文献２参照。）。特に、ペンタセンからなる有機半導体層を有するｐ型の有機ＴＦＴの正孔移動度は、液晶ディスプレイで広く使用されているアモルファスシリコンにおける電子移動度と同程度以上である。
【０００６】
一方、ｎ型の有機半導体材料としては、これまでにフッ素化銅フタロシアニン、ナフタレンテトラカルボジイミド誘導体、及びペリレン誘導体などが知られている。しかしながら、アモルファスシリコンにおける電子移動度に匹敵する高い電子移動度を有するｎ型の有機ＴＦＴをこれらの材料を用いて得ることは困難である（例えば、非特許文献３、４及び５参照。）。
【０００７】
このため、ｎ型有機ＴＦＴに関しても、高い電子移動度を有する有機半導体材料が要求されている。高い電子移動度を有するｎ型の有機半導体材料を得るためには、高い正孔移動度を有するｐ型の有機半導体材料であるペンタセンと同様に、広がったπ電子系を有する平面分子の有機化合物を得ることが要求される。
【０００８】
また、上述のように、このような広がったπ電子系を有する平面分子からなる有機半導体の多くは、これら複数の平面分子の配向に依存して異なるキャリア移動度を有し、これら平面分子の配向は、有機半導体の薄膜におけるキャリアの伝導に影響する。例えば、ｐ型の有機半導体材料であるπ電子系を有するぺンタセンについては、ペンタセンのπ電子軌道が、分子平面に垂直な方向において互いに重なり合うように、ペンタセンを配向させることによって、ペンタセンからなるｐ型の有機半導体材料は分子の分子平面に垂直な方向で高い正孔移動度を有することが知られている。同様に、ｎ型の有機半導体材料が、その有機半導体材料を構成する分子の分子平面に垂直な方向において高い電子移動度を有するためには、これら複数の平面分子におけるπ電子軌道が、分子平面に垂直な方向において互いに重なり合うように、これらの平面分子を配向させることが好ましい。すなわち、ｎ型有機ＴＦＴにおける電子移動度を改善するためには、有機ＴＦＴにおける活性層としてのｎ型の有機半導体材料は、好ましくは、ｐ型の有機半導体材料であるペンタセンと同様の良好な結晶性及び有機半導体材料の分子の配向性を有する薄膜である。
【非特許文献１】Ｄ．Ｊ．Ｇｕｎｄｌａｃｈ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．８０，ｐｐ．２９２５−２９２７（２００２）
【非特許文献２】Ｙ．Ｙ．Ｌｉｎ  ｅｔ  ａｌ．，ＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．１８、Ｎｏ．１２，ｐｐ．６０６−６０８（１９９７）
【非特許文献３】Ｚ．Ｂａｏ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ，Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．１２０．ｐｐ．２０７−２０８（１９９８）
【非特許文献４】Ｈ．Ｅ．Ｋａｔｚ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ，Ｖｏｌ．４０４，ｐｐ．４７８−４８０（２０００）
【非特許文献５】Ｐ．Ｒ．Ｌ．Ｍａｌｅｎｆａｎｔ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．８０，ｐｐ．２５１７−２５１９（２００２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、より高いキャリア移動度を有する有機薄膜トランジスタ、及び前記有機薄膜トランジスタの製造方法、並びに前記有機薄膜トランジスタを含む有機薄膜デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明は、有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタにおいて、前記有機半導体層は、式Ｃ４ｎ十２Ｆ２ｎ十４で表され、ｎが２以上の整数であるフッ素化アセン化合物を含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、前記有機半導体層は、式Ｃ４ｎ十２Ｆ２ｎ十４で表され、ｎが２以上の整数であるフッ素化アセン化合物を含むので、より高いキャリア移動度を有する有機薄膜トランジスタを提供することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、ゲート絶縁膜、及び有機半導体層からなる有機薄膜トランジスタであって、前記有機半導体層は、式Ｃ４ｎ十２Ｆ２ｎ十４で表され、ｎが２以上の整数であるフッ素化アセン化合物を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、前記有機半導体層は、式Ｃ４ｎ十２Ｆ２ｎ十４で表され、ｎが２以上の整数であるフッ素化アセン化合物を含むので、より高いキャリア移動度を有する有機薄膜トランジスタを提供することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の有機薄膜トランジスタにおいて、前記フッ素化アセン化合物の複数の分子は、前記分子の分子軸が互いに略平行であると共に前記分子の分子平面の法線方向が前記有機半導体層を流れる電流の方向と略一致するように配向されていることを特徴とする。なお、前記分子の分子軸が互いに略平行であるとは、フッ素化アセン化合物の複数の分子の分子軸が互いに完全に平行である場合に加えて、フッ素化アセン化合物の複数の分子の分子軸が互いに実質的に平行であるとみなせる場合を含む。また、前記有機半導体層を流れる電流の方向と略一致するとは、フッ素化アセン化合物の複数の分子の分子平面の法線方向が、有機半導体層を流れる電流の方向と完全に一致する場合に加えて、フッ素化アセン化合物の複数の分子の分子平面の法線方向が、有機半導体層を流れる電流の方向と実質的に一致するとみなせる場合を含む。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、前記フッ素化アセン化合物の複数の分子は、前記分子の分子軸が互いに略平行であると共に前記分子の分子平面の法線方向が前記有機半導体層を流れる電流の方向と略一致するように配向されているので、さらに高いキャリア移動度を有する有機薄膜トランジスタを提供することができる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３いずれか１項記載の有機薄膜トランジスタにおいて、前記フッ素化アセン化合物は、テトラデカフルオロペンタセンであることを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明によれば、前記フッ素化アセン化合物は、テトラデカフルオロペンタセンであるので、より高いキャリア移動度を有する有機薄膜トランジスタをより確実に提供することができる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至３いずれか１項記載の有機薄膜トランジスタにおいて、前記フッ素化アセン化合物は、ドデカフルオロナフタセンであることを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、前記フッ素化アセン化合物は、ドデカフルオロナフタセンであるので、より高いキャリア移動度を有する有機薄膜トランジスタをより確実に提供することができる。
【００２０】
請求項６記載の発明は、基板及び有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、前記有機半導体層は、前記基板の温度を３０℃以上６５℃以下に制御すると共にテトラデカフルオロペンタセンを前記基板上に真空蒸着させることによって形成されることを特徴とする。
【００２１】
請求項６記載の発明によれば、前記有機半導体層は、前記基板の温度を３０℃以上６５℃以下に制御すると共にテトラデカフルオロペンタセンを前記基板上に真空蒸着させるので、より高いキャリア移動度を有する有機薄膜トランジスタの製造方法を提供することができる。
【００２２】
請求項７記載の発明は、基板及び有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、前記有機半導体層は、前記基板の温度を２４℃以上６０℃以下に制御すると共にドデカフルオロナフタセンを前記基板上に真空蒸着させることによって形成されることを特徴とする。
【００２３】
請求項７記載の発明によれば、前記有機半導体層は、前記基板の温度を２４℃以上６０℃以下に制御すると共にドデカフルオロナフタセンを前記基板上に真空蒸着させるので、より高いキャリア移動度を有する有機薄膜トランジスタの製造方法を提供することができる。
【００２４】
請求項８記載の発明は、有機薄膜デバイスにおいて、請求項１乃至５いずれか１項記載の有機薄膜トランジスタを含むことを特徴とする。
【００２５】
請求項８記載の発明によれば、請求項１乃至５いずれか１項記載の有機薄膜トランジスタを含むので、より高いキャリア移動度を有する有機薄膜トランジスタを含む有機薄膜デバイスを提供することができる。
【００２６】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の有機薄膜デバイスにおいて、ｎ型薄膜トランジスタを構成する前記有機薄膜トランジスタとｐ型薄膜トランジスタとを有することを特徴とする。
【００２７】
請求項９記載の発明によれば、ｎ型薄膜トランジスタを構成する前記有機薄膜トランジスタとｐ型薄膜トランジスタとを有するので、より高いキャリア移動度を有するｎ型の有機薄膜トランジスタ、及びｐ型薄膜トランジスタを含む様々な有機薄膜デバイスを提供することができる。
【００２８】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の有機薄膜デバイスにおいて、前記ｐ型薄膜トランジスタは、ペンタセンを含む有機半導体層を有することを特徴とする。
【００２９】
請求項１０記載の発明によれば、前記ｐ型薄膜トランジスタは、ペンタセンを含む有機半導体層を有するので、より高いキャリア移動度を有するｎ型の有機薄膜トランジスタ、及び高いキャリア移動度を有するｐ型薄膜トランジスタを含む有機薄膜デバイスを提供することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、より高いキャリア移動度を有する有機薄膜トランジスタ、及び前記有機薄膜トランジスタの製造方法、並びに前記有機薄膜トランジスタを含む有機薄膜デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
【００３２】
まず、本発明による有機薄膜トランジスタについて説明する。本発明による有機薄膜トランジスタは、有機半導体層を有する。その有機半導体層は、フッ素化アセン化合物を含む。ここで、フッ素化アセン化合物は、式Ｃ４ｎ十２Ｆ２ｎ十４で表される化合物であり、ｎは２以上の整数である。すなわち、フッ素化アセン化合物は、アセン化合物の全ての水素原子がフッ素原子で置換された化合物である。ここで、アセン化合物は、２個以上のベンゼン環が一直線状に縮合した炭化水素化合物を表す。フッ素化アセン化合物の具体例としては、オクタフルオロナフタレン（ｎ＝２、Ｃ１０Ｆ８）、デカフルオロアントラセン（ｎ＝３、Ｃ１４Ｆ１０）、ドデカフルオロナフタセン（ｎ＝４、Ｃ１８Ｆ１２）、テトラデカフルオロペンタセン（ｎ＝５、Ｃ２２Ｆ１４）、ヘキサデカフルオロヘキサセン（ｎ＝６、Ｃ２６Ｆ１６）、及びオクタデカフルオロヘプタセン（ｎ＝７、Ｃ３０Ｆ１８）などが挙げられる。ｎは、好ましくは１０以下である。
【００３３】
このようなフッ素化アセン化合物は、広がったπ電子系を有する平面分子の有機化合物である。このように、フッ素化アセン化合物は、広がったπ電子系を有する平面分子であるため、フッ素化アセン化合物の複数の分子におけるπ電子軌道が、互いに重なり合うことにより、これら複数の分子間におけるキャリアの移動度を向上させることができる。特に、フッ素化アセン化合物の複数の分子における分子軸（分子平面の長軸、短軸、及び法線方向の軸）が、互いに略平行であるように、すなわち、フッ素化アセン化合物の複数の分子の分子平面が略平行に重なり合うように、フッ素化アセン化合物の複数の分子が配向すると、フッ素化アセン化合物の複数の分子におけるπ電子軌道の重なりを大きくすることができる。その結果、フッ素化アセン化合物の複数の分子間におけるキャリアの移動度をより向上させることができる。なお、特許請求の範囲及び明細書中における「略平行」の用語は、完全に平行であることに加えて、実質的に平行であるとみなせることを含む。
【００３４】
また、フッ素化アセン化合物の複数の分子における分子軸を略一致させると共にフッ素化アセン化合物の分子の分子平面に対する法線方向（分子平面に垂直な方向）を有機半導体層に流れる電流の方向と略一致させるように、フッ素化アセン化合物の複数の分子を配向させると、有機半導体層を流れるキャリアの移動度をさらに向上させることができる。例えば、フッ素化アセン化合物の分子の分子平面を、互いに略平行にすると共に、フッ素化アセン化合物の分子の長軸方向を、有機薄膜トランジスタの基板の表面に対して略垂直な方向に向けるように、フッ素化アセン化合物の複数の分子を配向させると、これら複数の分子におけるπ電子軌道が、基板の表面に略平行な方向に沿って重なり合い、有機半導体層に誘起されたキャリアは、基板の表面と略平行な方向に沿って比較的容易に移動することができる。なお、特許請求の範囲及び明細書中における「略一致」の用語は、完全に一致することに加えて、実質的に一致するとみなせることを含む。
【００３５】
このようにして、本発明によれば、高いキャリア移動度（電界効果移動度）を有する有機薄膜トランジスタを提供することが可能となる。
【００３６】
さらに、フッ素化アセン化合物においては、アセン化合物の水素原子が、水素原子より高い電気陰性度を有するフッ素原子で置換されているため、フッ素化アセン化合物のπ電子密度は、フッ素原子の電子吸引性によって、アセン化合物のπ電子密度より減少している。このため、フッ素化アセン化合物は、アセン化合物よりも高い電子受容性を有し、電子伝導性を有する。すなわち、フッ素化アセン化合物を移動するキャリアは、電子であり、フッ素化アセン化合物は、ｎ型の有機半導体材料として好適に用いられる。よって、フッ素化アセン化合物は、大きな電子移動度を有することができ、フッ素化アセン化合物を有機半導体層の材料として用いることで、高い電子移動度を有するｎ型の有機薄膜トランジスタを提供することができる。
【００３７】
具体的には、例えば、フッ素化アセン化合物としてのテトラデカフルオロペンタセンからなる有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタは、ｎ型の有機薄膜トランジスタであり、０．１ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度及び１０４以上の有機半導体を流れる電流（ソース電極及びドレイン電極間を流れる電流）のオン／オフ比を示す。すなわち、フッ素化アセン化合物を含む有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタは、ナフタセン及びペンタセンのようなアセン化合物からなる有機半導体層を有するｐ型の薄膜トランジスタと同程度以上の高いキャリア移動度を有するｎ型の有機薄膜デバイスになり得る。
【００３８】
ここで、上記のフッ素化アセン化合物は、好ましくは、テトラデカフルオロペンタセン（Ｃ２２Ｆ１４）である。すなわち、フッ素化アセン化合物は、式
【００３９】
【化１】
2005235923.tif 000002
で表される化合物であり、この化合物は、式Ｃ４ｎ十２Ｆ２ｎ十４で表される化合物においてｎ＝５の化合物である。上記のフッ素化アセン化合物が、テトラデカフルオロペンタセンであることにより、高いキャリア移動度を有する有機薄膜トランジスタをより確実に提供することができる。
【００４０】
なお、フッ素化アセン化合物としてテトラデカフルオロペンタセンからなる有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタを製造する際に、有機半導体層は、好ましくは、有機薄膜トランジスタの基板の温度を３０℃以上６５℃以下に制御すると共にテトラデカフルオロペンタセンを基板上に真空蒸着させることによって形成される。ここで、テトラフルオロペンタセンを基板上に真空蒸着させることは、テトラフルオロペンタセンを基板の表面上に直接真空蒸着させて、基板の表面上に直接テトラフルオロペンタセンの薄膜を形成すること、及び基板の表面に別の層を形成した後、その基板に形成された別の層の表面上にテトラフルオロペンタセンを真空蒸着させて、基板に形成された別の層の表面上にテトラフルオロペンタセンの薄膜を形成することの両方を含む。このように、有機薄膜トランジスタの基板の温度を３０℃以上６５℃以下に制御すると共にテトラデカフルオロペンタセンを基板上に真空蒸着させて、テトラデカフルオロペンタセンからなる有機半導体層を形成することによって、テトラデカフルオロペンタセンの複数の分子が、比較的均一に配向した有機半導体層を得ることができる。また、この場合には、テトラデカフルオロペンタセンの複数の分子における分子平面が互いに略平行であり、テトラデカフルオロペンタセンの分子の長軸方向が、有機薄膜トランジスタの基板の表面に対して略垂直な方向に向いている。従って、高いキャリア移動度を有する有機薄膜トランジスタを製造することができる。
【００４１】
また、上記のフッ素化アセン化合物は、好ましくは、ドデカフルオロナフタセン（Ｃ１８Ｆ１２）である。すなわち、フッ素化アセン化合物は、式
【００４２】
【化２】
2005235923.tif 000003
で表される化合物であり、この化合物は、式Ｃ４ｎ十２Ｆ２ｎ十４で表される化合物においてｎ＝４の化合物である。上記のフッ素化アセン化合物が、ドデカフルオロナフタセンであることにより、高いキャリア移動度を有する有機薄膜トランジスタをより確実に提供することができる。
【００４３】
なお、フッ素化アセン化合物としてドデカフルオロナフタセンからなる有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタを製造する際に、有機半導体層は、好ましくは、有機薄膜トランジスタの基板の温度を２４℃以上６０℃以下に制御すると共にドデカフルオロナフタセンを基板上に真空蒸着させることによって形成される。ここで、ドデカフルオロナフタセンを基板上に真空蒸着させることは、ドデカフルオロナフタセンを基板の表面上に直接真空蒸着させて、基板の表面上に直接ドデカフルオロナフタセンの薄膜を形成すること、及び基板の表面に別の層を形成した後、その基板に形成された別の層の表面上にドデカフルオロナフタセンを真空蒸着させて、基板に形成された別の層の表面上にドデカフルオロナフタセンの薄膜を形成することの両方を含む。このように、有機薄膜トランジスタの基板の温度を２４℃以上６０℃以下に制御すると共にドデカフルオロナフタセンを基板上に真空蒸着させて、ドデカフルオロナフタセンからなる有機半導体層を形成することによって、ドデカフルオロナフタセンの複数の分子が、比較的均一に配向した有機半導体層を得ることができる。また、この場合には、ドデカフルオロナフタセンの複数の分子における分子平面が互いに略平行であり、ドデカフルオロナフタセンの分子の長軸方向が、有機薄膜トランジスタの基板の表面に対して略垂直な方向に向いている。従って、高いキャリア移動度を有する有機薄膜トランジスタを製造することができる。
【００４４】
次に、本発明による有機薄膜トランジスタの一つの態様及びその製造方法を図１と共に説明する。
【００４５】
図１は、本発明における有機薄膜トランジスタの一つの態様を説明する断面図である。この有機薄膜トランジスタは、一般的な逆スタガー型構造と呼ばれる有機薄膜トランジスタである。本発明における有機薄膜トランジスタは、図１に示すように、基板１１、ゲート電極１２、ゲート絶縁膜１３、ソース電極１４、ドレイン電極１５、及び有機半導体層１６を有する。より詳しくは、基板１１の表面上にゲート電極１２及びゲート絶縁膜１３が設けられ、ゲート電極１２は、ゲート絶縁層１３で覆われている。ゲート電極１２と反対側のゲート絶縁膜１３の表面上には、有機半導体層１６が設けられ、ゲート絶縁膜１３と反対側の有機半導体層１６の表面上にはソース電極１４及びドレイン電極１５が設けられている。ソース電極１４及びドレイン電極１５は、有機半導体層１６の表面上で小さい間隔で対向している。有機半導体層１６におけるこれらソース電極１４及びドレイン電極１５の間における空隙の広さによって、有機半導体のチャネル長及びチャネル幅が決定される。
【００４６】
また、図１に示す有機薄膜トランジスタにおいては、ソース電極１４及びドレイン電極１５の間に形成される有機半導体層１６におけるチャネルを通じてキャリアが移動する。ここで、ゲート電極１２に印加する電圧を調整することによって、有機半導体層１６に形成されたチャネルを通じたキャリアの移動を制御することができる。本発明による有機薄膜トランジスタにおいては、有機半導体層が、フッ素化アセン化合物を含むので、有機半導体層を移動するキャリアは、電子であり、ゲート電極に正の電圧を印加することで、有機半導体層を移動する電子の流れ（電流）を制御する。すなわち、本発明による有機薄膜トランジスタは、ｎ型の有機薄膜トランジスタである。
【００４７】
図１に示す本発明による有機薄膜トランジスタの一般的な製造方法としては、基板１１にゲート電極１２、ゲート絶縁膜１３、フッ素化アセン化合物を含む有機半導体層１６、並びにソース電極１４及びドレイン電極１５の薄膜を、順次積層することで、有機薄膜トランジスタを得ることができる。
【００４８】
基板１１の材料としては、ガラス、石英、シリコン、金属及びセラミック等のような無機材料、並びにプラスチックのような有機材料を用いることができる。ここで、基板１１の材料として、金属のような導電性物質を使用した場合には、基板１１がゲート電極としての機能も果たすことができるので、ゲート電極１２としての機能を有する基板１１に別のゲート電極１２の製作を省略することができる。本発明による有機薄膜トランジスタは、ゲート電極１２、ゲート絶縁膜１３、ソース電極１４、ドレイン電極１５、及びフッ素化アセン化合物を含む有機半導体層１６からなるＭＩＳ（ｍｅｔａｌ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型薄膜トランジスタである。このようなＭＩＳ型薄膜トランジスタは、良好なｎ型の有機薄膜トランジスタの特性を示し、別の基板を必要としないので、低コストで容易に製造することができる。また、基板１１の材料としてプラスチック基板を使用した場合には、プラスチック基板を含む有機薄膜トランジスタの全体が、柔軟性を有することができるため、本発明による有機薄膜トランジスタを、フレキシブルディスプレイの駆動回路、クレジットカードなどのＩＣカード、及び商品に貼り付けて使用するＩＤタグなどのような様々な有機薄膜デバイスに用いることができる。ただし、プラスチック基板に用いられるプラスチック材料は、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、加工性、低通気性及び低吸湿性に優れていることが必要である。このようなプラスチック材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、及びポリイミド等が挙げられる。
【００４９】
次に、ゲート電極１２の材料としては、金、白金、クロム、タングステン、タンタル、ニッケル、銅、アルミニウム、銀、マグネシウム、及びカルシウム等の金属並びにそれら金属の合金、並びにポリシリコン、アモルファスシリコン、グラファイト、酸化スズインジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、及び導電性ポリマーが挙げられる。ゲート電極１２は、ゲート電極１２の材料を用いて、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、ＲＦスパッタ法、及び印刷法等の周知の成膜方法により形成される。
【００５０】
次に、ゲート絶縁膜１３の材料としては、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、アモルファスシリコン、ポリイミド樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、ポリパラキシリレン樹脂、及びポリメチルメタクリレート樹脂等の材料が挙げられる。ゲート絶縁膜１３は、上記の材料から選択される一種類の材料を用いて、ゲート電極１２と同様の周知の成膜方法により形成されるか、又は上記の材料から選択される二種類以上の材料を混合し、ゲート電極１２と同様の周知の成膜方法により形成される。
【００５１】
次に、有機半導体層（有機活性層）１６は、上記のフッ素化アセン化合物を用いて、真空蒸着法などの周知の膜作製方法により形成される。
【００５２】
最後に、ソース電極１４及びドレイン電極１５の材料としては、金、白金、クロム、タングステン、タンタル、ニッケル、銅、アルミニウム、銀、マグネシウム、及びカルシウムなどの金属並びにそれら金属の合金、並びにポリシリコン、アモルファスシリコン、グラファイト、酸化スズインジウム、酸化亜鉛、及び導電性ポリマー等の材料が挙げられる。ソース電極１４及びドレイン電極１５は、ソース電極１４及びドレイン電極１５の材料を用いて、ゲート電極１２と同様の周知の成膜方法により（好ましくは同時に）形成される。
【００５３】
さらに、基板１１におけるゲート電極１２と同じ側の面、基板１１におけるゲート電極１２と反対側の面、又はその両方に、透湿防止層（ガスバリア層）を設けることが好ましい。このように、基板１１に透湿防止層を設けることによって、有機半導体層に空気中の水分及び／又は酸素が進入することを防止することができる。その結果、有機半導体層の寿命が急激に減少することを防止することができる。このような透湿防止層用の材料としては、窒化ケイ素及び酸化ケイ素等のような無機物を用いることが好ましい。また、透湿防止層は、高周波スパッタリング法等の周知の方法により成膜される。
【００５４】
また、本発明による有機薄膜トランジスタにおいては、必要に応じて、基板１１にハードコート層及びアンダーコート層のような保護層を設けてもよい。
【００５５】
次に、本発明における有機薄膜トランジスタに用いられるフッ素化アセン化合物の合成方法を説明する。
【００５６】
式Ｃ４ｎ十２Ｆ２ｎ十４で表され、ｎは２以上の整数であるフッ素化アセン化合物は、一般に、アセン化合物の水素原子の一部がフッ素原子で置換され、アセン化合物の水素原子の残りが酸素原子を含む官能基で置換された化合物から合成される。このため、必要に応じて、アセン化合物の骨格における所望の位置の炭素原子に酸素原子を含む官能基を導入する。ここで、酸素原子を含む官能基は、オキソ基（カルボニル基の酸素原子）、水酸基、及びアルコキシ基を含む。次に、アセン化合物の骨格における酸素原子を含む官能基を、フッ素化反応により、二つのフッ素原子で置換する。そして、二つのフッ素原子が結合したアセン化合物の骨格の炭素原子から、部分的な脱フッ素化反応により、二つのフッ素原子の一つを除去して、所望のフッ素化アセン化合物を得ることができる。
【００５７】
次に、フッ素化アセン化合物の合成方法の例として、テトラデカフルオロペンタセン（ペルフルオロペンタセン）の合成法を、より詳細に説明する。
【００５８】
まず、スキーム１
【００５９】
【化３】
2005235923.tif 000004
に示すように、化合物（１）を化合物（２）とルイス酸の存在下で反応させることにより、化合物（３）を得る。すなわち、５，６，７，８−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロキシアントラセン−１，４−ジオン（１）を、４，５，６，７−テトラフルオロイソベンゾフラン−１，３−ジオン（２）と反応させ、１，２，３，４，８，９，１０，１１−オクタフルオロ−５，７，１２，１４−テトラヒドロキシペンタセン−６，１３−ジオン（３）を得る。なお、ルイス酸を塩化ナトリウムと組み合わせて用いてもよい。
【００６０】
スキーム１で用いるルイス酸は、特に制限されないが、例えば塩化アルミニウム、塩化亜鉛、塩化鉄（ＩＩ１）、塩化スズ（ＩＶ）、及び三フッ化ホウ素エーテル錯体などを使用することができるが、塩化アルミニウムが好ましい。ルイス酸の使用量は、原料に対して０．１当量以上５．０当量以下、好ましくは０．２当量以上５．０当量以下である。ルイス酸とともに塩化ナトリウムを使用する揚合には、塩化ナトリウムの使用量は、原料に対して０．１当量以上１０．０当量以下、好ましくは５．０当量以上７．０当量以下である。化合物（２）の使用量は、化合物（１）に対して１．０当量以上５．０当量以下、好ましくは１．１当量以上２．０当量以下である。反応温度は、０℃以上３２０℃以下、好ましくは２００℃以上３００℃以下である。反応時間は、好ましくは、１時間以上１０時間以下である。反応終了後は、通常の後処理を実施し、精製を行うことによって、目的化合物（３）を得ることができる。
【００６１】
次に、スキーム２
【００６２】
【化４】
2005235923.tif 000005
に示すように、化合物（３）をフッ素化剤と反応させてフッ素化し、化合物（４）を得る。すなわち、１，２，３，４，８，９，１０，１１−オクタフルオロ−５，７，１２，１４−テトラヒドロキシペンタセン−６，１３−ジオン（３）を、フッ素化剤と反応させ、１，２，３，４，５，５，６，６，７，７，８，９，１０，１１，１２，１２，１３，１３，１４，１４−アイコサフルオロ−５，６，７，１２，１３，１４−ヘキサヒドロペンタセン（４）を得る。
【００６３】
スキーム２で用いるフッ素化剤は、特に制限されず、各種のフッ化物を用いることができるが、好ましくは１５族元素及び１６族元素のフッ化物であり、より好ましくは四フッ化硫黄である。好ましい四フッ化硫黄の使用量は、原料に対して４．０倍モル量以上３０．０倍モル量以下である。これらのフッ素化剤の一つを単独で用いてもよく、複数のフッ素化剤を組み合わせて用いてもよい。例えば、四フッ化硫黄及びフッ化水素の混合物を使用することができる。反応を加圧下で行う場合、フッ化水素は溶媒としても作用する。フッ素化工程においては、原料及びフッ素化剤のみを用いてもよく、その他の物質を反応系に共存させてもよい。反応系に共存する他の物質としては、溶媒や触媒として作用する物質を選択することができる。溶媒として作用する物質は、反応条件下で液体である物質であれば特に制限されず、フッ化水素、並びにジクロロメタン及びクロロホルムのような塩素系溶媒が挙げられる。フッ化水素を使用する場合には、フッ化水素の使用量は、好ましくは、原料１ｇに対して、１ｍＬ以上２０ｍＬ以下である。フッ素化工程は、常圧で行ってもよいが、反応系を加熱する場合には、加圧下で加熱を行うことが好ましい。好ましくは、反応圧力は、０ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下の範囲にあり、反応温度は−４０℃以上３２０℃以下の範囲にあり、反応時間は２時間以上１５０時間以下の範囲にある。フッ素化反応の終了後には、通常の後処理を行い、続いて精製を行うことにより、目的化合物（４）を得ることができる。精製方法には従来公知の方法を用いることができ、溶媒抽出及び再結晶が含まれる。スキーム２では、クロロホルムのような有機溶媒で溶媒抽出を行い、さらに再結晶を行うことにより、目的化合物（４）を得ることができる。
【００６４】
最後に、スキーム３
【００６５】
【化５】
2005235923.tif 000006
に示すように、化合物（４）を還元剤と反応させて、化合物（５）を得る。すなわち、１，２，３，４，５，５，６，６，７，７，８，９，１０，１１，１２，１２，１３，１３，１４，１４−アイコサフルオロ−５，６，７，１２，１３，１４−ヘキサヒドロペンタセン（４）を還元剤と反応させて部分的に脱フッ素化し、テトラデカフルオロペンタセン（ペルフルオロペンタセン）（５）を得る。
【００６６】
脱フッ素化工程で使用される還元剤は、特に制限されず、一般的な還元剤が使用される。還元剤の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、及びセシウムのような１族元素の単体、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、及びバリウムのような２族元素の単体、スカンジウム、イットリウム、及びランタノイド元素のような３族元素の単体、チタン、ジルコニウム、及びハフニウムのような４族元素の単体、バナジウム、ニオブ、及びタンタルのような５族元素の単体、クロム、モリブデン、及びタングステンのような６族元素の単体、マンガン及びレニウムのような７族元素の単体、鉄、ルテニウム、及びオスミウムのような８族元素の単体、コバルト、ロジウム、及びイリジウムのような９族元素の単体、ニッケル、パラジウム、及び白金のような１０族元素の単体、銅、銀、及び金のような１１族元素の単体、亜鉛、カドミウム、及び水銀のような１２族元素の単体、ホウ素、アルミニウム、インジウム、ガリウム、及びタリウムのような１３族元素の単体、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、及び鉛のような１４族元素の単体、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスのような１５族元素の単体、イオウ、セレン、及びテルルのような１６族元素の単体、シュウ酸ナトリウム、活性炭、並びにヨウ化サマリウムなどが挙げられ、好ましくは、亜鉛、鉄、銅、ニッケル、及びパラジウムであり、より好ましくは亜鉛である。これらの還元剤の一つを単独で用いてもよく、複数の還元剤を組み合わせて用いてもよい。亜鉛を使用する場合には、亜鉛の使用量は、原料に対して６．０当量以上２００当量以下であり、好ましくは５０当量以上１００当量以下である。脱フッ素化の反応は、窒素、ヘリウム、ネオン、及びアルゴンのような不活性気体の雰囲気又は真空下で行うことが好ましい。反応温度は、０℃以上６００℃以下であり、好ましくは２００℃以上３００℃以下である。反応時間は、好ましくは、２時間以上２４時間以下である。脱フッ素化工程は、原料及び還元剤のみを用いて行ってもよく、他の物質を反応系に共存させてもよい。反応系に共存する他の物質としては、溶媒や触媒として作用する物質を選択することができる。例えば、有機溶媒中で原料をヨウ化サマリウム、亜鉛、ナトリウム−ベンゾフェノン、及びそれらの組み合わせと反応させてもよい。有機溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド及びテトラヒドロフランなどが挙げられる。脱フッ素化の反応の終了後には、通常の後処理を行い、続いて精製を行うことにより、目的化合物（５）を得ることができる。精製方法には従来公知の方法を用いることができ、溶媒抽出、再結晶、及び昇華が含まれる。
【００６７】
次に、フッ素化アセン化合物の合成方法の例として、ドデカフルオロナフタセンの合成法を、より詳細に説明する。
【００６８】
まず、スキーム４
【００６９】
【化６】
2005235923.tif 000007
に示すように、化合物（６）を化合物（２）とルイス酸の存在下で反応させることにより、化合物（７）を得る。すなわち、１，２，３，４−テトラフルオロ−５，８ージメトキシナフタレン（６）を、４，５，６，７−デトラフルオロイソベンソフラン−１，３−ジオン（２）とルイス酸存在下で反応させ、１，２，３，４，７，８，９，１０−オクタフルオロ−６，１１−ジヒドロキシナフタセン−５，１２−ジオン（７）を得る。なお、ルイス酸を塩化ナトリウムと組み合わせて用いてもよい。
【００７０】
スキーム４で用いるルイス酸は、特に制限されないが、例えば塩化アルミニウム、塩化亜鉛、塩化鉄（ＩＩ１）、塩化スズ（ＩＶ）、及び三フッ化ホウ素エーテル錯体などを使用することができるが、塩化アルミニウムが好ましい。ルイス酸の使用量は、原料に対して０．１当量以上５．０当量以下、好ましくは０．２当量以上５．０当量以下である。ルイス酸とともに塩化ナトリウムを使用する揚合には、塩化ナトリウムの使用量は、原料に対して０．１当量以上１０．０当量以下、好ましくは５．０当量以上７．０当量以下である。化合物（２）の使用量は、化合物（６）に対して１．０当量以上５．０当量以下、好ましくは１．１当量以上２．０当量以下である。反応温度は、０℃以上３２０℃以下、好ましくは２００℃以上３００℃以下である。反応時間は、好ましくは、１時間以上１０時間以下である。反応終了後は、通常の後処理を実施し、精製を行うことによって、目的化合物（７）を得ることができる。
【００７１】
次に、スキーム５
【００７２】
【化７】
2005235923.tif 000008
に示すように、化合物（７）をフッ素化剤と反応させてフッ素化し、化合物（８）及び（９）を得る。すなわち、１，２，３，４，７，８，９，１０−オクタフルオロ−６，１１一ジヒドロキシナフタセン−５，１２−ジオン（７）を、フッ素化剤と反応させ、１，２，３，４，５，５，６，６，７，８，９，１０，１１，１１，１２，１２−へキサデカフルオロ−５，６，１１，１２−テトラヒドロナフタセン（８）及び１，２，３，４，５，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１２−テトラデカフルオロ−５，１２−ジヒドロナフタセン（９）を得る。
【００７３】
スキーム５で用いるフッ素化剤は、特に制限されず、各種のフッ化物を用いることができるが、好ましくは１５族元素及び１６族元素のフッ化物であり、より好ましくは四フッ化硫黄である。好ましい四フッ化硫黄の使用量は、原料に対して４．０倍モル量以上３０．０倍モル量以下であり、好ましくは、１０倍モル量以上２０倍モル量以下である。これらのフッ素化剤の一つを単独で用いてもよく、複数のフッ素化剤を組み合わせて用いてもよい。例えば、四フッ化硫黄及びフッ化水素の混合物を使用することができる。反応を加圧下で行う場合、フッ化水素は溶媒としても作用する。フッ素化工程においては、原料及びフッ素化剤のみを用いてもよく、その他の物質を反応系に共存させてもよい。反応系に共存する他の物質としては、溶媒や触媒として作用する物質を選択することができる。溶媒として作用する物質は、反応条件下で液体である物質であれば特に制限されず、フッ化水素、並びにジクロロメタン及びクロロホルムのような塩素系溶媒が挙げられる。フッ化水素を使用する場合には、フッ化水素の使用量は、好ましくは、原料１ｇに対して、１ｍＬ以上２０ｍＬ以下である。フッ素化工程は、常圧で行ってもよいが、反応系を加熱する場合には、加圧下で加熱を行うことが好ましい。好ましくは、反応圧力は、０ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下の範囲にあり、反応温度は−４０℃以上３２０℃以下の範囲にあり、反応時間は２時間以上１５０時間以下の範囲にある。フッ素化反応の終了後には、通常の後処理を行い、続いて精製を行うことにより、目的化合物（８）及び（９）を得ることができる。精製方法には従来公知の方法を用いることができ、溶媒抽出、再結晶及び昇華が含まれる。スキーム５では、真空下で昇華を行うことによって、目的化合物（８）及び（９）を得ることができる。
【００７４】
最後に、スキーム６
【００７５】
【化８】
2005235923.tif 000009
及びスキーム７
【００７６】
【化９】
2005235923.tif 000010
に示すように、化合物（８）及び／又は（９）を還元剤と反応させて、化合物（１０）を得る。すなわち、スキーム６に示すように、１，２，３，４，５，５，６，６，７，８，９，１０，１１，１１，１２，１２−ヘキサデカフルオロ−５，６，１１，１２−テトラヒドロナフタセン（８）を還元剤と反応させて部分的に脱フッ素化し、ドデカフルオロナフタセン（１０）を得る。また、スキーム７に示すように、１，２，３，４，５，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１２−テトラデカフルオロ−５，１２−ジヒドロナフタセン（９）を還元剤と反応させて部分的に脱フッ素化しても、ドデカフルオロナフタセン（１０）を得る。
【００７７】
なお、脱フッ素化工程を行う場合において、原料の化合物（８）及び（９）は、精製物を用いてもよく、未精製の混台物を用いてもよい。具体的には、化合物（６）及び四フッ化硫黄の反応によって得られた反応混合物（１，２，３，４，５，５，６，６，７，８，９，１０，１１，１１，１２，１２−へキサデカフルオロ−５，６，１１，１２−テトラヒドロナフタセン（８）及び１，２，３，４，５，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１２−テトラデカフルオロ−５，１２−ジヒドロナフタセン（９））を溶媒抽出した後、抽出物をそのまま脱フッ素化工程に用いることができる。
【００７８】
脱フッ素化工程で使用される還元剤は、特に制限されず、一般的な還元剤が使用される。還元剤の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、及びセシウムのような１族元素の単体、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、及びバリウムのような２族元素の単体、スカンジウム、イットリウム、及びランタノイド元素のような３族元素の単体、チタン、ジルコニウム、及びハフニウムのような４族元素の単体、バナジウム、ニオブ、及びタンタルのような５族元素の単体、クロム、モリブデン、及びタングステンのような６族元素の単体、マンガン及びレニウムのような７族元素の単体、鉄、ルテニウム、及びオスミウムのような８族元素の単体、コバルト、ロジウム、及びイリジウムのような９族元素の単体、ニッケル、パラジウム、及び白金のような１０族元素の単体、銅、銀、及び金のような１１族元素の単体、亜鉛、カドミウム、及び水銀のような１２族元素の単体、ホウ素、アルミニウム、インジウム、ガリウム、及びタリウムのような１３族元素の単体、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、及び鉛のような１４族元素の単体、リン、ヒ素、アンチモン、及びビスマスのような１５族元素の単体、イオウ、セレン、及びテルルのような１６族元素の単体、シュウ酸ナトリウム、活性炭、並びにヨウ化サマリウムなどが挙げられ、好ましくは、亜鉛、鉄、銅、ニッケル、及びパラジウムであり、より好ましくは亜鉛である。これらの還元剤の一つを単独で用いてもよく、複数の還元剤を組み合わせて用いてもよい。亜鉛を使用する場合には、亜鉛の使用量は、原料に対して６．０当量以上２００当量以下であり、好ましくは５０当量以上１００当量以下である。脱フッ素化の反応は、窒素、ヘリウム、ネオン、及びアルゴンのような不活性気体の雰囲気又は真空下で行うことが好ましい。反応温度は、０℃以上６００℃以下であり、好ましくは２００℃以上３００℃以下である。反応時間は、好ましくは、２時間以上２４時間以下である。脱フッ素化工程は、原料及び還元剤のみを用いて行ってもよく、他の物質を反応系に共存させてもよい。反応系に共存する他の物質としては、溶媒や触媒として作用する物質を選択することができる。例えば、有機溶媒中で原料をヨウ化サマリウム、亜鉛、ナトリウム−ベンゾフェノン、及びそれらの組み合わせと反応させてもよい。有機溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド及びテトラヒドロフランなどが挙げられる。脱フッ素化の反応の終了後には、通常の後処理を行い、続いて精製を行うことにより、目的化合物（１０）を得ることができる。精製方法には従来公知の方法を用いることができ、溶媒抽出、再結晶、及び昇華が含まれる。
【００７９】
次に、本発明による有機薄膜デバイスについて説明する。本発明による有機薄膜デバイスは、本発明による有機薄膜トランジスタ、すなわち、フッ素化アセン化合物を含む有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタを含む。従って、本発明によれば、高いキャリア移動度を有する有機薄膜トランジスタを含む有機薄膜デバイスを提供することができる。
【００８０】
本発明による有機薄膜デバイスは、好ましくは、ｎ型薄膜トランジスタを構成する本発明による有機薄膜トランジスタとｐ型薄膜トランジスタとを有する。すなわち、本発明による有機薄膜デバイスは、ｎ型薄膜トランジスタ及びｐ型薄膜トランジスタを有し、ｎ型薄膜トランジスタは、フッ素化アセン化合物を含む有機半導体層を有する。この場合には、高い電子移動度を有するｎ型の有機薄膜トランジスタ、及びｐ型薄膜トランジスタを含む様々な有機薄膜デバイスを提供することができる。例えば、フッ素化アセン化合物を含む有機半導体層を有するｎ型薄膜トランジスタとｐ型薄膜トランジスタとを互いに接続させて、様々な論理素子及びスイッチング素子を形成することができる。このような論理素子としては、例えば、一つのｎ型薄膜トランジスタと一つのｐ型薄膜トランジスタとを直列に接続したインバータ回路、直列した二つのｎ型薄膜トランジスタと並列した二つのｐ型薄膜トランジスタとで構成されるＮＡＮＤ回路、並びに並列した二つのｎ型薄膜トランジスタと直列した二つのｐ型薄膜トランジスタとで構成されるＮＯＲ回路のような公知の論理素子が挙げられる。また、スイッチング素子としては、一つのｎ型薄膜トランジスタと一つのｐ型薄膜トランジスタとを直列に接続したインバータ回路などのような公知のスイッチング素子が挙げられる。
【００８１】
また、本発明による有機薄膜デバイスに含まれるｐ型薄膜トランジスタは、好ましくは、ペンタセンを含む有機半導体層を有する。この場合には、有機薄膜デバイスは、フッ素化アセン化合物を含む有機半導体層を有するｎ型薄膜トランジスタとペンタセンを含む有機半導体層を有するｐ型薄膜トランジスタを有するので、高い電子移動度を有するｎ型有機薄膜トランジスタと高い正孔移動度を有するｐ型薄膜トランジスタを用いて、高性能な有機薄膜デバイスを提供することができる。すなわち、フッ素化アセン化合物を含む有機半導体層を有するｎ型薄膜トランジスタとペンタセンを含む有機半導体層を有するｐ型薄膜トランジスタとを互いに接続させて、上述したように、様々な高性能の論理素子及びスイッチング素子を形成することができる。
【実施例１】
【００８２】
｛１｝テトラデカフルオロペンタセンの合成
まず、テトラデカフルオロペンタセンを以下の手順で合成した。
【００８３】
｛１−１｝最初に、５，６，７，８−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロキシ−２，３−ジヒドロアントラセン−１，４−ジオン（１）及び４，５，６，７−テトラフルオロイソベンゾフラン−１，３−ジオン（２）から１，２，３，４，８，９，１０，１１−オクタフルオロ−５，７，１２，１４−テトラヒドロキシペンタセン−６，１３ージオン（３）を合成した。
【００８４】
２００ｍＬのＳＵＳ製オートクレーブに、５，６，７，８−テトラフルオロ−９，１０−ジヒドロキシ−２，３−ジヒドロアントラセン−１，４−ジオン（１）（９．８４ｇ，３１．３ｍｍｏｌ）、４，５，６，７−テトラフルオロイソベンゾフラン−１，３−ジオン（２）（５．７５ｇ、２６．１ｍｍｏｌ）、塩化アルミニウム（１．５３ｇ，１１．５ｍｍｏｌ）及び塩化ナトリウム（１０．０ｇ，１７１ｍｍｏｌ）を加え、２８０℃で１時間加熱した。反応終了後、室温まで冷却し、反応混合物を希塩酸中に入れて、１００℃で１時間攪拌した。その後、混合物をろ過し、残留物を、メタノール、ジクロロメタン、トルエン及びエーテルで順次洗浄した。得られた固体を真空乾燥させ、１，２，３，４，８，９，１０，１１−オクタフルオロ−５，７，１２，１４−テトラヒドロキシペンタセン−６，１３−ジオン（３）を１１．５ｇ得た（収率８５％）。
【００８５】
融点：３００℃（分解）
質量分析（ＭＳ  ｍ／ｚ）：５１６（Ｍ＋，１００）、２５８（２９）
元素分析
Ｃ２２Ｈ４Ｆ８Ｏ６に対する計算値：Ｃ，５１．１８、Ｈ，０．７８
実測値：Ｃ，５１．４０、Ｈ，１．０７
｛１−２｝次に、得られた１，２，３，４，８，９，１０，１１−オクタフルオロ−５，７，１２，１４−テトラヒドロキシペンタセン−６，１３−ジオン（３）から１，２，３，４，５，５，６，６，７，７，８，９，１０，１１，１２，１２，１３，１３，１４，１４−アイコサフルオロ−５，６，７，１２，１３，１４−へキサヒドロペンタセン（４）を合成した。
【００８６】
５００ｍＬのＳＵＳ製オートクレーブに、得られた１，２，３，４，８，９，１０，１１−オクタフルオロ−５，７，１２，１４−テトラヒドロキシペンタセン−６，１３−ジオン（３）（５ｇ，９．６８ｍｍｏｌ）を仕込み、容器を−７８℃まで冷却し、フッ化水素（１００ｇ）を加え、引き続き四フッ化硫黄（２５ｇ，２３１ｍｍｏ１）を加えた。その後、反応容器を密封した状態で、混合物を１５０℃まで加熱した。このとき、反応容器内の圧力は、４．０ＭＰａ（ゲージ圧）に達した。９６時間反応をさせた後、反応容器を徐々に室温まで冷却し、低沸点化合物を除害装置へゆっくりと放棄した。内部圧力が常圧に達した時点で、窒素を容器に導入し、残存しているフッ化水素を全て取り除いた。その後反応生成物（６．６ｇ）を、６００ｍＬの熱クロロホルムで抽出し、ろ過後、溶液を濃縮して化合物（４）の粗生成物を４．８ｇ得た。これをクロロホルム中で再結晶させることで、純枠な化合物（４）を２．５ｇ（３．８７ｍｍｏｌ、収率４０％）得た。
【００８７】
融点：２６７〜２６９℃
１９Ｆ  ＮＭＲ（１８８ＭＨｚ，溶媒：ＣＤＣｌ３，標準物質：Ｃ６Ｆ６）
δ  ７０．９１−７０．７３（ｍ，８Ｆ）、６１．６４−６４．４６（ｍ，４Ｆ）、２５．８６−２５．６６（ｍ，４Ｆ）、１６．７０（ｄ，Ｊ＝１２．８Ｈｚ，４Ｆ）
質量分析（ＭＳ  ｍ／ｚ）：６４４（Ｍ＋，１００）、６２５（Ｍ＋−Ｆ，３２）、５７５（Ｍ＋−ＣＦ３，７７．２）
元素分析
Ｃ２２Ｆ２０に対する計算値：Ｃ，４１．０２
実測値：Ｃ，４０．９６
｛１−３｝最後に、得られた１，２，３，４，５，５，６，６，７，７，８，９，１０，１１，１２，１２，１３，１３，１４，１４−アイコサフルオロ−５，６，７，１２，１３，１４−へキサヒドロペンタセン（４）からテトラデカフルオロペンタセン（５）を合成した。
【００８８】
得られた１，２，３，４，５，５，６，６，７，７，８，９，１０，１１，１２，１２，１３，１３，１４，１４−アイコサフルオロ−５，６，７，１２，１３，１４−へキサヒドロペンタセン（４）（１．２３ｇ，１．９１ｍｍｏｌ）及び亜鉛（１０．８ｇ，１６５ｍｍｏｌ）の混合物を、ガラスチューブ（長さ１００ｍｍ，外径２６ｍｍ）に仕込み、真空下で封管し、２３０℃で３０分、引き統いて２８０℃で３時問加熱した。反応混合物を２０％塩酸中で８時間攪拌させた。得られた懸濁液をろ過し、残留固体を希塩酸、水、メタノールで順次洗浄し、濃青色固体を得た。得られた固体を２８０℃、真空下で昇華することによって、テトラデカフルオロペンタセン（５）を６６３ｍｇ（１．２５ｍｍｏｌ、収率６５％）得た。
【００８９】
質量分析（ＭＳ  ｍ／ｚ）：５３０（Ｍ＋，１００）、４９９（Ｍ＋−ＣＦ，２５）、２６５（５１）
元素分析
Ｃ２２Ｆ１４に対する計算値：Ｃ，４９．８４
実測値：Ｃ，４９．５６
なお、上記テトラデカフルオロペンタセンの合成において、融点の測定には、
【００９０】
【化１０】
2005235923.tif 000011
のＢ−５４０型を使用した。ＮＭＲには、Ｖａｒｉａｎ社のＧｅｍｉｎｉ２００  ＮＭＲ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒを使用した。質量分析には、島津製作所のＧＣＭＳ−ＱＰ５０５０Ａを使用した。元素分析には、ヤナコ分析工業株式会社のＣＨＮコーダーＭＴ−６型を使用した。
【００９１】
｛２｝テトラデカフルオロペンタセンからなる有機半導体層を有する有機ＴＦＴの製造
有機ＴＦＴの基板として、表面に膜厚２００ｎｍの熱酸化シリコンを形成したシリコンウェハを用いた。ここで、上記のシリコンウェハには、低抵抗のシリコンウェハを用い、基板におけるシリコンの層を有機ＴＦＴのゲート電極としても機能させた。基板をアセトン及びイソプロピルアルコール等の有機溶媒で洗浄した後、基板をさらに紫外線−オゾン洗浄器を使用して洗浄した。また、必要に応じてオクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）を用いて基板の表面処理を行った。
【００９２】
次に、基板における酸化シリコン膜をゲート絶縁膜として用い、その酸化シリコン膜上に｛１｝で合成したテトラデカフルオロペンタセンを用いた真空蒸着法により、テトラデカフルオロペンタセンからなる有機半導体層を形成した。ここで、テトラデカフルオロペンタセンからなる有機半導体層を以下の条件下で形成した。真空蒸着法に用いた装置チェンバ内の真空度は、１×１０−４パスカル以下であった。基板の温度は、室温（２４℃）以上８０℃以下の範囲であった。昇華により精製したテトラデカフルオロペンタセンをカーボン製のルツボに入れ、ルツボ周囲に巻かれたタンタル線フィラメントによりテトラデカフルオロペンタセンを加熱した。有機半導体層の蒸着速度は、０．３オングストローム／秒以上０．５オングストローム／秒以下であり、膜厚は、約３５ｎｍであった。
【００９３】
最後に、金属マスクを用いて膜厚５０ｎｍの金の層を真空蒸着法で上記有機半導体層上に成膜して、ソース電極及びドレイン電極を形成した。ここで、ソース電極及びドレイン電極を形成することによって得られた有機ＴＦＴのチャネル幅及びチャネル長は、それぞれ、５０μｍ以上２００μｍ以下及び１０００μｍであった。
【００９４】
このようにして、図１に示すようなテトラデカフルオロペンタセンからなる有機半導体層を有する有機ＴＦＴを製造することができた。
【００９５】
｛３｝テトラデカフルオロペンタセンからなる有機半導体層を有する有機ＴＦＴに関する測定
｛２｝で製造したテトラデカフルオロペンタセンからなる有機半導体層に対してＸ線結晶解析を行なった。テトラデカフルオロペンタセンからなる有機半導体層のＸ線回折パターンを図２に示す。ここで、図２の横軸は、基板に対して水平な方向の角度を０°としたときのＸ線の回折角度２θ（ここで、θは、基板に対するＸ線の入射角である）を示し、縦軸は、回折Ｘ線の強度を示す。なお、Ｘ線回折パターンの測定に使用したＸ線は、波長５．１４ÅのＣｕ−Ｋα線であった。図２における３つの回折パターンは、それぞれ、テトラデカフルオロペンタセンを真空蒸着する際の基板の温度２５℃、５０℃、及び７０℃に対応する。Ｘ線回折パターンの第一次ピークは、回折角度５．６°に得られ、第二次ピークは、１１．３°に得られ、第三次ピークは、１７．０°に得られた。これらの回折角度は、１５．８オングストロームの分子間間隔に対応しているため、テトラデカフルオロペンタセンの分子の長軸方向が、基板の表面に対して垂直方向に向いていることを確認することができた。このようなテトラデカフルオロペンタセンの分子配向は、分子のπ電子軌道が、基板の表面に平行な方向において互いに重なり合うため、好ましい。これにより、有機半導体層に誘起されたキャリアが、基板の表面に平行な方向へ比較的容易に移動することができるものと推測される。また、テトラデカフルオロペンタセンの分子におけるπ電子軌道が互いに重なり合う方向は、図１に示す有機ＴＦＴにおけるソース電極からドレイン電極へ向かうキャリアの移動方向と一致することから、分子の長軸方向が、基板の表面に対して垂直方向に向いているテトラデカフルオロペンタセンの薄膜は、有機ＴＦＴの有機半導体層として好適であることを理解することができる。また、基板の温度を約３０℃以上約６５℃以下に制御して製造したテトラデカフルオロペンタセンの薄膜においては、Ｘ線回折パターンのピーク強度が比較的強くピーク半値幅が比較的狭いため、テトラデカフルオロペンタセンの分子の間隔が比較的均一であることを理解することができる。
【００９６】
次に、｛２｝で製造したテトラデカフルオロペンタセンからなる有機半導体層を有する有機ＴＦＴの電気特性を図３に示す。ここで、図３の横軸は、ドレイン電圧（Ｖ）を示し、縦軸は、ドレイン電流（Ａ）を示す。ドレイン電圧に対するドレイン電流の変化は、ゲート電圧Ｖｇ（Ｖ）に依存する。各々のゲート電圧において、ドレイン電圧に対するドレイン電流の変化曲線は、低いドレイン電圧における線形領域（電圧比例領域）及び高いドレイン電圧における飽和領域を有する。また、ゲート電極に印加する正のゲート電圧を増加させると、正のドレイン電流も増加することから、｛２｝で製造したテトラデカフルオロペンタセンからなる有機半導体層を有する有機ＴＦＴは、ｎ型の有機ＴＦＴであることを確認することができた。さらに、有機ＴＦＴのキャリアの電界効果移動度μは、有機ＴＦＴの電気的特性の飽和領域におけるドレイン電流Ｉｄを表す式
Ｉｄ＝（Ｗ／２Ｌ）μＣｉ（Ｖｇ−Ｖｔ）２・・・（Ａ）
を用いて算出することができる。ここで、Ｌ及びＷは、それぞれ、有機ＴＦＴのゲート長及びゲート幅であり、Ｃｉは、ゲート絶縁膜の単位面積当たりの容量であり、Ｖｇは、ゲート電圧であり、Ｖｔは、ゲート電圧のしきい値電圧である。式（Ａ）を用いて、｛２｝で製造したテトラデカフルオロペンタセンからなる有機半導体層を有する有機ＴＦＴのキャリアの電界効果移動度を計算した結果、基板の温度５０℃で製造したテトラデカフルオロペンタセンからなる有機半導体層を有する有機ＴＦＴにおけるキャリアの電界効果移動度は、０．１ｃｍ２／Ｖｓであった。
【実施例２】
【００９７】
｛１｝ドデカフルオロナフタセンの合成
まず、ドデカフルオロナフタセンを以下の手順で合成した。
【００９８】
｛１−１｝最初に、１，２，３，４−テトラフルオロ−５，８−ジメトキシナフタレン（６）及び４，５，６，７−テトラフルオロイソベンゾフラン−１，３−ジオン（２）から１，２，３，４，７，８，９，１０−オクタフルオロ−６，１１−テトラヒドロキシナフタセン−５，１２−ジオン（７）を合成した。
【００９９】
２００ｍＬのオートクレーブに、１，２，３，４−テトラフルオロ−５，８−ジメトキシナフタレン（６）（４．７７ｇ、１８．３ｍｍｏｌ）、４，５，６，７−テトラフルオロイソベンゾフラン−１，３−ジオン（２）（４．７７ｇ，２１．７ｍｍｏｌ）、塩化アルミニウム（２３．１ｇ，１７３ｍｍｏｌ）及び塩化ナトリウム（３．５６ｇ，６０．９ｍｍｏｌ）を加え、２００℃で１時間加熱した。反応終了後、室温まで冷却し、反応混合物を希塩酸中に入れて、１００℃で１時間攪拌した。その後、混合物をろ過し、残留物を、水、メ夕ノール、及びエーテルで順次洗浄した。得られた固体をジクロロメタンで再結晶させ、１，２，３，４，７，８，９，１０−オクタフルオロ−６，１１−ジヒドロキシナフタセン−５，１２−ジオン（７）を６．３ｇ得た（収率７９％）。
【０１００】
融点：３００℃（分解）
質重分析（ＭＳ  ｍ／ｚ）：４３４（Ｍ＋，１００）
元素分析
Ｃ１８Ｈ２Ｆ８Ｏ４に対する計算値：Ｃ，４９．７９、Ｈ，０．４９
実測値：Ｃ，４９．８１、Ｈ，０．５７
｛１−２―１｝｛１−１｝に引き続き、得られた１，２，３，４，７，８，９，１０−オクタフルオロ−６，１１−ジヒドロキシナフタセン−５，１２−ジオン（７）から１，２，３，４，５，５，６，６，７，８，９，１０，１１，１１，１２，１２−ヘキサデカフルオロ−５，６，１１，１２−テトラヒドロナフタセン（８）を合成した。
【０１０１】
２００ｍＬのＳＵＳ製オートクレーブに、得られた１，２，３，４，７，８，９，１０−オクタフルオロ−６，１１−ジヒドロキシナフタセン−５，１２−ジオン（７）（１ｇ，２．３ｍｍｏｌ）を仕込み、容器を−７８℃まで冷却し、フッ化水素（５６ｇ）を加え、引き続き四フッ化硫黄（６．９ｇ，６４ｍｍｏｌ）を導入した。その後、反応容器を密封した状態で、１５０℃まで加熱した。このとき、反応容器内の圧力は、３．２ＭＰａ（ゲージ圧）に達した。２４時間反応をさせた後、反応容器を徐々に室温まで冷却し、低沸点化合物を除害装置へゆっくりと放棄した。内部圧力が常圧に達した時点で、窒素を容器に導入し、残存しているフッ化水素を全て取り除き、１，２，３，４，５，５，６，６，７，８，９，１０，１１，１１，１２，１２−ヘキサデカフルオロ−５，６，１１，１２−テトラヒドロナフタセン（８）及び高沸点生成物の混合物を１．２ｇ（（８）：高沸点生成物＝７０：３０（質量分析結果））を得た。その後、反応生成物を昇華により精製することで、純粋な（８）を０．４２５ｇ（０．８２ｍｍｏｌ，収率３６％）得た。
【０１０２】
融点：１７９〜１８３℃
１９Ｆ  ＮＭＲ（１８８ＭＨｚ，溶媒：ＣＤＣｌ３，標準物質：Ｃ６Ｆ６）
δ  ７１．９０−７１．７８（ｍ，８Ｆ）、２５．６４−２５．４４（ｍ，４Ｆ）、１６．３０（ｄ，Ｊ＝１２．４Ｈｚ，４Ｆ）
質量分析（ＭＳ  ｍ／ｚ）：５２０（Ｍ＋，９３）、５０１（Ｍ＋−Ｆ，４０）、４５１（Ｍ＋−ＣＦ３，１００）、４３２（２９）、４１３（４７．２）、４０１（４３）、３８２（８０）
元素分析
Ｃ１８Ｆ１６に対する計算値：Ｃ，４１．５６
実測値：Ｃ，４１．２２
｛１−２−２｝｛１−１｝に引き続き、得られた１，２，３，４，７，８，９，１０−オクタフルオロ−６，１１−ジヒドロキシナフタセン−５，１２−ジオン（７）から１，２，３，４，５，５，６，６，７，８，９，１０，１１，１１，１２，１２−ヘキサデカフルオロ−５，６，１１，１２−テトラヒドロナフタセン（８）及び１，２，３，４，５，５，６，６，７，８，９，１０，１１，１１，１２，１２−ヘキサデカフルオロ−５，６，１１，１２−テトラヒドロナフタセン（９）を合成した。
【０１０３】
２００ｍＬのＳＵＳ製オートクレーブに、得られた１，２，３，４，７，８，９，１０−オクタフルオロ−６，１１−ジヒドロキシナフタセン−５，１２−ジオン（７）（１ｇ，２．３ｍｍｏｌ）を仕込み、容器を−７８℃まで冷却し、フッ化化水素（５６ｇ）を加え、引き統き四フッ化硫黄（５．４ｇ，５０ｍｍｏｌ）を導入した。その後、反応容器を密封した状態で、１５０℃まで加熱した。このとき、反応容器内の圧力は３．４ＭＰａ（ゲージ圧）に達した。４時間反応をさせた後、反応容器を徐々に室温まで冷却し、低沸点化合物を除害装置にへゆっくりと放棄した。内部圧力が常圧に達した時点で、窒素を容器に導入し、残存しているフッ化水素を全て取り除き、１，２，３，４，５，５，６，６，７，８，９，１０，１１，１１，１２，１２−ヘキサデカフルオロ−５，６，１１，１２−テトラヒドロナフタセン（８）、１，２，３，４，５，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１２−テトラデカフルオロ−５，１２−ジヒドロナフタセン（９）及び高沸点生成物の混合物１．１ｇ（（８）：（９）：高沸点生成物＝４７：４７：６（質量分析結果））を得た。
【０１０４】
（９）に関する質量分析（ＭＳ  ｍ／ｚ）：４８２（Ｍ＋，１００）
｛１−３｝｛１−２−１｝に引き続き、得られた１，２，３，４，５，５，６，６，７，８，９，１０，１１，１１，１２，１２−ヘキサデカフルオロ−５，６，１１，１２−テトラヒドロナフタセン（８）からドデカフルオロナフタセン（１０）を合成した。
【０１０５】
得られた１，２，３，４，５，５，６，６，７，８，９，１０，１１，１１，１２，１２−ヘキサデカフルオロ−５，６，１１，１２−テトラヒドロナフタセン（８）（４２６ｍｇ，０．８２ｍｍｏｌ）及び亜鉛（４．３ｇ，６６ｍｍｏｌ）の混合物を、ガラスチューブ（長さ：１００ｍｍ、外径：２６ｍｍ）に仕込み、真空下で封管し、２３０℃で３０分、引き統いて２８０℃で３時間加熱した。反応混合物を２１０℃、真空下で昇華することによって、ドデカフルオロナフタセン（１０）を１９７ｍｇ（５４％）得た。
【０１０６】
融点：３１８℃
１９Ｆ  ＮＭＲ（１８８ＭＨｚ，溶媒：ＣＤＣｌ３，標準物質：Ｃ６Ｆ６）
δ  ４３．３０−４３．０３（ｍ，４Ｆ）、１７．８２−１７．５５（ｍ，４Ｆ）、９．５３−９．３６（ｍ，４Ｆ）
質量分析（ＭＳ  ｍ／ｚ）：４４４（Ｍ＋，１００）、４１３（Ｍ＋−ＣＦ，２３）、３７５（１４）、２２２（３２）
元素分析
Ｃ１８Ｆ１２：に対する計算値Ｃ，４８．６７
実測値；Ｃ，４８．５４
なお、上記ドデカフルオロナフタセンの合成において、融点の測定には、ＢＯｃｈｉ社のＢ−５４０型を使用した。ＮＭＲには、Ｖａｒｉａｎ社のＧｅｍｉｎｉ２００  ＮＭＲ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒを使用した。質量分析には、島津製作所のＧＣＭＳ−ＱＰ５０５０Ａを使用した。元素分析には、ヤナコ分析工業株式会社のＣＨＮコーダーＭＴ−６型を使用した。
【０１０７】
｛２｝ドデカフルオロナフタセンからなる有機半導体層を有する有機ＴＦＴの製造
有機ＴＦＴの基板として、表面に膜厚２００ｎｍの熱酸化シリコンを形成したシリコンウェハを用いた。ここで、上記のシリコンウェハには、低抵抗のシリコンウェハを用い、基板におけるシリコンの層を有機ＴＦＴのゲート電極としても機能させた。基板をアセトン及びイソプロピルアルコール等の有機溶媒で洗浄した後、基板をさらに紫外線−オゾン洗浄器を使用して洗浄した。また、必要に応じてオクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）を用いて基板の表面処理を行った。
【０１０８】
次に、基板における酸化シリコン膜をゲート絶縁膜として用い、その酸化シリコン膜上に｛１｝で合成したドデカフルオロナフタセンを用いた真空蒸着法により、ドデカフルオロナフタセンからなる有機半導体層を形成した。ここで、ドデカフルオロナフタセンからなる有機半導体層を以下の条件下で形成した。真空蒸着法に用いた装置チェンバ内の真空度は、１×１０−４パスカル以下であった。基板の温度は、室温（２４℃）以上８０℃以下の範囲であった。昇華により精製したドデカフルオロナフタセンをカーボン製のルツボに入れ、ルツボ周囲に巻かれたタンタル線フィラメントによりドデカフルオロナフタセンを加熱した。有機半導体層の蒸着速度は、０．３オングストローム／秒以上０．５オングストローム／秒以下であり、膜厚は、約３５ｎｍであった。
【０１０９】
最後に、金属マスクを用いて膜厚５０ｎｍの金の層を真空蒸着法で上記有機半導体層上に成膜して、ソース電極及びドレイン電極を形成した。ここで、ソース電極及びドレイン電極を形成することによって得られた有機ＴＦＴのチャネル幅及びチャネル長は、それぞれ、５０μｍ以上２００μｍ以下及び１０００μｍであった。
【０１１０】
このようにして、図１に示すようなドデカフルオロナフタセンからなる有機半導体層を有する有機ＴＦＴを製造することができた。
【０１１１】
｛３｝ドデカフルオロナフタセンからなる有機半導体層を有する有機ＴＦＴに関する測定
｛２｝で製造したドデカフルオロナフタセンからなる有機半導体層に対してＸ線結晶解析を行なった。Ｘ線回折パターンの測定に使用したＸ線は、波長５．１４ÅのＣｕ−Ｋα線であった。ドデカフルオロナフタセンからなる有機半導体層に対して得られたＸ線の回折パターンとして、１３オングストロームの分子間間隔に対応する第一次、第二次、及び第三次ピークが測定された。１３オングストロームの分子間間隔に対応するＸ線の回折パターンから、ドデカフルオロナフタセンの分子の長軸方向が、基板の表面に対して垂直方向に向いていることを確認することができた。このようなドデカフルオロナフタセンの分子配向は、分子のπ電子軌道が、基板の表面に平行な方向において互いに重なり合うため、好ましい。これにより、有機半導体層に誘起されたキャリアが、基板の表面に平行な方向へ比較的容易に移動することができるものと推測される。また、ドデカフルオロナフタセンの分子におけるπ電子軌道が互いに重なり合う方向は、図１に示す有機ＴＦＴにおけるソース電極からドレイン電極へ向かうキャリアの移動方向と一致することから、分子の長軸方向が、基板の表面に対して垂直方向に向いているドデカフルオロナフタセンの薄膜は、有機ＴＦＴの有機半導体層として好適であることを理解することができる。また、基板の温度を約２４℃以上約６０℃以下に制御して製造したドデカフルオロナフタセンの薄膜においては、Ｘ線回折パターンのピーク強度が比較的強くピーク半値幅が比較的狭いため、ドデカフルオロナフタセンの分子の間隔が比較的均一であることを理解することができる。
【０１１２】
次に、｛２｝で製造したドデカフルオロナフタセンからなる有機半導体層を有する有機ＴＦＴの電気特性を測定した。その結果、あるゲート電圧において、ドレイン電圧に対するドレイン電流の変化曲線は、良好であり、低いドレイン電圧における線形領域（電圧比例領域）及び高いドレイン電圧における飽和領域を有していた。また、ゲート電極に印加する正のゲート電圧を増加させると、正のドレイン電流も増加することから、｛２｝で製造したドデカフルオロナフタセンからなる有機半導体層を有する有機ＴＦＴは、ｎ型の有機ＴＦＴであることを確認することができた。さらに、有機ＴＦＴの電気的特性の飽和領域におけるドレイン電流Ｉｄを表す上式（Ａ）を用いて｛２｝で製造したドデカフルオロナフタセンからなる有機半導体層を有する有機ＴＦＴのキャリアの電界効果移動度μを計算した結果、基板の温度４０℃で製造したドデカフルオロナフタセンからなる有機半導体層を有する有機ＴＦＴにおけるキャリアの電界効果移動度は、０．０１ｃｍ２／Ｖｓであった。
【０１１３】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を具体的に説明してきたが、本発明は、これらの実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、これら本発明の実施の形態及び実施例を、本発明の主旨及び範囲を逸脱することなく、変更又は変形することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、より高いキャリア移動度を有する有機薄膜トランジスタ、及び前記有機薄膜トランジスタの製造方法、並びに前記有機薄膜トランジスタを含む有機薄膜デバイスに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明における有機薄膜トランジスタの一つの態様を説明する断面図である。
【図２】実施例１におけるテトラデカフルオロペンタセンからなる有機半導体層のＸ線回折パターンを示す図である。
【図３】実施例１におけるテトラデカフルオロペンタセンからなる有機半導体層を有する有機ＴＦＴの電気特性を示す図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１１    基板
１２    ゲート電極
１３    ゲート絶縁膜
１４    ソース電極
１５    ドレイン電極
１６    有機半導体層
【図１】
2005235923.tif 000012
【図２】
2005235923.tif 000013
【図３】
2005235923.tif 000014