(57)【要約】      （修正有）【課題】ＦＥＴ特性に優れたケイ素架橋チオフェンオリゴマー及び電子デバイスの提供。【解決手段】一般式（Ｉ）、（ＩＩ）等で表わされるケイ素架橋チオフェンオリゴマー。2007311569.tif 0000292007311569.tif 000030【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（Ｉ）、一般式（II）または一般式（III）
【化１】
2007311569.tif 000024
【化２】
2007311569.tif 000025
【化３】
2007311569.tif 000026
（式（Ｉ）、（II）および（III）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８およびＲ９はそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アリール基、シリル基、下記一般式（IV）
【化４】
2007311569.tif 000027
（式中、Ｒ５は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アルキルチオ基、シリル基またはアリール基であり、ｎ３は４〜１０の整数であり、チオフェン環のβ位には、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アリール基、アミノ基、アルキルチオ基の郡から選ばれる少なくとも１つの置換基が置換されていてもよい）
で表される構造を有する置換基、または下記一般式（Ｖ）
【化５】
2007311569.tif 000028
（式中、Ｒ５は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アルキルチオ基、シリル基またはアリール基であり、ｎ３は４〜１０の整数であり、Ｒ１０およびＲ１１はそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アリール基、シリル基であり、ｍ４は１〜６の整数であり、チオフェン環のβ位には、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アリール基、アミノ基、アルキルチオ基の郡から選ばれる少なくとも１つの置換基が置換されていてもよい）
で表される構造を有する置換基であり、Ｒ３およびＲ４はそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アルキルチオ基、シリル基またはアリール基を示し、ｎ１およびｎ２はそれぞれ独立して、４〜１０の整数であり、ｍ１は１〜６の整数（但し、ｎ１およびｎ２が４のときは、ｍ１は２〜６の整数）であり、ｍ２およびｍ３はそれぞれ独立に、１〜３の整数であり、チオフェン環のβ位には、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アリール基、アミノ基、アルキルチオ基の群から選ばれる少なくとも１つの置換基が置換されていてもよい）
で表される構造を有していることを特徴とするケイ素架橋チオフェンオリゴマー。
【請求項２】
ｍ１が１〜３の範囲内であること、またはｍ２およびｍ３が１であることを特徴とする請求項１に記載のケイ素架橋チオフェンオリゴマー。
【請求項３】
ｎ１とｎ２とが同じであり、Ｒ３とＲ４とが同じ置換基である、またはｎ１とｎ２とｎ３とが同じであり、Ｒ３とＲ４とＲ５とが同じ置換基であることを特徴とする請求項１または２に記載のケイ素架橋チオフェンオリゴマー。
【請求項４】
Ｒ１とＲ２とが同じ置換基、またはＲ１とＲ２とＲ６とＲ７とが同じ置換基であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のケイ素架橋チオフェンオリゴマー。
【請求項５】
ｎ１およびｎ２が、それぞれ独立に４〜８の範囲内であること、またはｎ１、ｎ２およびｎ３が、それぞれ独立に４〜８の範囲内であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のケイ素架橋チオフェンオリゴマー。
【請求項６】
有機層と電極とを含む電子デバイスであって、該有機層が請求項１〜５の何れか１項に記載のケイ素架橋チオフェンオリゴマーを含むことを特徴とする電子デバイス。
【請求項７】
ソース電極と、ドレイン電極と、該ソース電極とドレイン電極との間に配置されるチャネルと、該チャネルに直接または間接に接するゲート電極とから構成され、該ゲート電極に印加する電圧を変化させることによってソース電極とドレイン電極との間に流れる電流を制御する電界効果トランジスタであって、
該チャネルが請求項１〜５の何れか１項に記載のケイ素架橋チオフェンオリゴマーを含む有機層からなることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＥＴ特性を有するケイ素架橋チオフェンオリゴマーおよびこれを用いた電子デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：field-effect transistor）は、半導体層としてシリコン（Ｓｉ）などの無機半導体材料を用いたものが広く用いられているが、近年、有機半導体材料を用いる電界効果トランジスタが盛んに研究されている。
【０００３】
有機半導体材料は、無機半導体材料と比較して低温でのプロセスが可能であることから、電界効果トランジスタの基板としてプラスチック基板を用いることができる。このため、有機半導体材料を用いた電界効果トランジスタは、無機半導体材料を用いたものと比べて、軽量で柔軟性に優れている。
【０００４】
このため、有機半導体材料を用いた電界効果トランジスタは、フラットパネルディスプレイなどにおけるフレキシブルな基板での使用や、ケミカルセンサとしての利用の観点から非常に注目され、様々な有機半導体材料の開発が行われている。これら有機半導体材料として、オリゴチオフェンとケイ素原子とを主鎖に含むケイ素系高分子（ケイ素架橋チオフェンポリマー）が報告されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１１４７０１号公報（２００６年４月２７日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の構成では、電界効果トランジスタの移動度は１０−５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１オーダー以下であり、オン／オフ比は１０３以下である。このため、キャリア移動度およびオン／オフ比により優れた有機半導体材料が望まれていた。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＦＥＴ特性に優れたケイ素架橋チオフェンオリゴマーおよびこれを用いた電子デバイスを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、従来のケイ素架橋チオフェンポリマーよりも優れたＦＥＴ特性を有する有機半導体材料を得るため検討を行なった。そして、ケイ素架橋チオフェンポリマーは、その製造方法のため、必然的に様々な鎖長を有する混合物となり、ＦＥＴ特性に優れた化合物とＦＥＴ特性に劣った化合物とが混在しているという考えの下に、ポリマーのような分子量分布を有しないケイ素架橋チオフェンオリゴマーの合成方法を確立した。その結果、ＦＥＴ特性に優れた特定の構造を有するケイ素架橋チオフェンオリゴマーを見出した。
【０００８】
即ち、本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーは、上記課題を解決するために、下記一般式（Ｉ）、一般式（II）または一般式（III）
【０００９】
【化１】
2007311569.tif 000002
【００１０】
【化２】
2007311569.tif 000003
【００１１】
【化３】
2007311569.tif 000004
【００１２】
（式（Ｉ）、（II）および（III）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８およびＲ９はそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アリール基、シリル基、下記一般式（IV）
【００１３】
【化４】
2007311569.tif 000005
【００１４】
（式中、Ｒ５は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アルキルチオ基、シリル基またはアリール基であり、ｎ３は４〜１０の整数であり、チオフェン環のβ位には、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アリール基、アミノ基、アルキルチオ基の郡から選ばれる少なくとも１つの置換基が置換されていてもよい）
で表される構造を有する置換基、または下記一般式（Ｖ）
【００１５】
【化５】
2007311569.tif 000006
【００１６】
（式中、Ｒ５は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アルキルチオ基、シリル基またはアリール基であり、ｎ３は４〜１０の整数であり、Ｒ１０およびＲ１１はそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アリール基、シリル基であり、ｍ４は１〜６の整数であり、チオフェン環のβ位には、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アリール基、アミノ基、アルキルチオ基の郡から選ばれる少なくとも１つの置換基が置換されていてもよい）
で表される構造を有する置換基であり、Ｒ３およびＲ４はそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アルキルチオ基、シリル基またはアリール基を示し、ｎ１およびｎ２はそれぞれ独立して、４〜１０の整数であり、ｍ１は１〜６の整数（但し、ｎ１およびｎ２が４のときは、ｍ１は２〜６の整数）であり、ｍ２およびｍ３はそれぞれ独立に、１〜３の整数であり、チオフェン環のβ位には、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アリール基、アミノ基、アルキルチオ基の群から選ばれる少なくとも１つの置換基が置換されていてもよい）
で表される構造を有していることを特徴としている。
【００１７】
上記構成によれば、キャリア移動度やオン／オフ比などの特性に優れているため、ＦＥＴ特性に優れた電界効果トランジスタなどの様々な特性に優れた電子デバイスを提供することができるという効果を奏する。
【００１８】
更には、上記ケイ素架橋チオフェンオリゴマーは、紫外線を照射すると、時間の経過と共に移動度が変化する。このため、上記ケイ素架橋チオフェンオリゴマーを用いて電子デバイスなどの素子を作製した場合に、ケイ素架橋チオフェンオリゴマーを含む層（有機層）における任意の領域を、紫外線照射により絶縁化させることができる。これにより、従来のようにインクジェット法や、マスクを用いた真空蒸着法などにより有機層を微小領域に作成する必要がない。つまり、有機層を製膜した後に、マスクなどにより特定のパターンの紫外光を照射することにより、ＦＥＴ特性を示す有機層の微細パターンを形成することができる。
【００１９】
従って、上記構成によれば、低コストで、微細なパターンを有する電子デバイスを作製することができる。
【００２０】
本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーでは、ｍ１が１〜３の範囲内であること、またはｍ２およびｍ３が１であることが好ましい。
【００２１】
上記構成によれば、より容易に製造することができ、ＦＥＴ特性により優れた電子デバイスを提供することができるという更なる効果を奏する。
【００２２】
また、本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーでは、ｎ１とｎ２とが同じであり、Ｒ３とＲ４とが同じ置換基である、またはｎ１とｎ２とｎ３とが同じであり、Ｒ３とＲ４とＲ５とが同じ置換基であることが好ましい。
【００２３】
上記構成によれば、より容易に製造することができるという更なる効果を奏する。
【００２４】
また、本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーでは、Ｒ１とＲ２とが同じ置換基、またはＲ１とＲ２とＲ６とＲ７とが同じ置換基であることが好ましい。
【００２５】
上記構成によれば、より容易に製造することができるという更なる効果を奏する。
【００２６】
また、本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーでは、ｎ１およびｎ２が、それぞれ独立に４〜８の範囲内であること、またはｎ１、ｎ２およびｎ３が、それぞれ独立に４〜８の範囲内であることが好ましい。
【００２７】
上記構成によれば、より容易に製造することができるという更なる効果を奏する。
【００２８】
本発明に係る電子デバイスは、上記課題を解決するために、有機層と電極とを含む電子デバイスであって、該有機層が上記本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーを含むことを特徴としている。
【００２９】
上記構成によれば、上記ケイ素架橋チオフェンオリゴマーは、キャリア移動度やオン／オフ比などの特性に優れているため、優れた特性を示す電子デバイスを提供することができるという効果を奏する。
【００３０】
更には、上記ケイ素架橋チオフェンオリゴマーは、紫外線を照射すると、時間の経過と共に移動度が変化するため、有機層を製膜した後に、マスクなどにより特定のパターンの紫外光を照射することにより、上記特性を有する有機層の微細パターンが形成された電子デバイスを提供することができる。
【００３１】
本発明に係る電界効果トランジスタは、上記課題を解決するために、ソース電極と、ドレイン電極と、該ソース電極とドレイン電極との間に配置されるチャネルと、該チャネルに直接または間接に接するゲート電極とから構成され、該ゲート電極に印加する電圧を変化させることによってソース電極とドレイン電極との間に流れる電流を制御する電界効果トランジスタであって、該チャネルが上記本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーを含む有機層からなることを特徴としている。
【００３２】
上記構成によれば、上記ケイ素架橋チオフェンオリゴマーは、キャリア移動度やオン／オフ比などの特性に優れているため、優れた特性を示す電界効果トランジスタを提供することができるという効果を奏する。
【００３３】
更には、上記ケイ素架橋チオフェンオリゴマーは、紫外線を照射すると、時間の経過と共に移動度が変化するため、有機層を製膜した後に、マスクなどにより特定のパターンの紫外光を照射することにより、上記特性を有する有機層の微細パターンが形成された電界効果トランジスタを提供することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーは、以上のように、一般式（Ｉ）、一般式（II）および一般式（III）で表される構造を有していることを特徴としている。
【００３５】
このため、優れたキャリア移動度やオン／オフ比などの特性を有する有機層の微細パターンが形成された電子デバイスを提供することができるという効果を奏する。
【００３６】
また、本発明に係る電子デバイスは、有機層と電極とを含む電子デバイスであって、該有機層が上記本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーを含むことを特徴としている。
【００３７】
このため、優れたキャリア移動度やオン／オフ比などの特性を有する有機層の微細パターンが形成された電子デバイスを提供することができるという効果を奏する。
【００３８】
また、本発明に係る電界効果トランジスタは、ソース電極と、ドレイン電極と、該ソース電極とドレイン電極との間に配置されるチャネルと、該チャネルに直接または間接に接するゲート電極とから構成され、該ゲート電極に印加する電圧を変化させることによってソース電極とドレイン電極との間に流れる電流を制御する電界効果トランジスタであって、該チャネルが上記本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーを含む有機層からなることを特徴としている。
【００３９】
このため、優れたキャリア移動度やオン／オフ比などの特性を有する有機層の微細パターンが形成された電界効果トランジスタを提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明について詳しく説明する。尚、本明細書における「（オリゴ）チオフェン」は、「チオフェンまたはオリゴチオフェン」を意味し、範囲を示す「Ａ〜Ｂ」は、Ａ以上Ｂ以下であることを示す。
【００４１】
（Ａ）ケイ素架橋チオフェンオリゴマー
本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーは、下記一般式（Ｉ）、一般式（II）または一般式（III）
【００４２】
【化６】
2007311569.tif 000007
【００４３】
【化７】
2007311569.tif 000008
【００４４】
【化８】
2007311569.tif 000009
【００４５】
で表される構造を有している。
【００４６】
上記式（Ｉ）、（II）および一般式（III）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８およびＲ９はそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アリール基、シリル基、または下記一般式（IV）
【００４７】
【化９】
2007311569.tif 000010
【００４８】
で表される構造を有する置換基、または下記一般式（Ｖ）
【００４９】
【化１０】
2007311569.tif 000011
【００５０】
で表される構造を有する置換基である。
【００５１】
また、上記式（Ｖ）におけるＲ１０およびＲ１１はそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アリール基、シリル基である。
【００５２】
上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０およびＲ１１におけるアルキル基としては、特には限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基などの直鎖若しくは分岐状の炭素数１〜１８の範囲内のアルキル基が挙げられる。アルキル基の炭素数は、より好ましくは１〜８の範囲内であり、１〜４の範囲内であることが更に好ましい。アルキル基の炭素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００５３】
上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０およびＲ１１におけるアルケニル基としては、特には限定されないが、例えば、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基などの直鎖若しくは分岐状の炭素数２〜１８の範囲内のアルケニル基が挙げられる。アルケニル基の炭素数は、より好ましくは２〜８の範囲内であり、２〜４の範囲内であることが更に好ましい。アルケニル基の炭素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００５４】
上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０およびＲ１１におけるアルキニル基としては、特には限定されないが、例えば、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、ヘプチニル基、オクチニル基などの直鎖若しくは分岐状の炭素数２〜１８の範囲内のアルキニル基が挙げられる。アルキニル基の炭素数は、より好ましくは２〜８の範囲内であり、２〜４の範囲内であることが更に好ましい。アルキニル基の炭素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００５５】
上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０およびＲ１１におけるアルコキシル基としては、特には限定されないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基などの直鎖若しくは分岐状の炭素数１〜１８の範囲内のアルコキシル基が挙げられる。アルコキシル基の炭素数は、より好ましくは１〜８の範囲内であり、１〜４の範囲内であることが更に好ましい。アルコキシル基の炭素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００５６】
上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０およびＲ１１におけるアリール基としては、特には限定されないが、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アニシル基、ピリジル基、アミノフェニル基などの炭素数６〜１４の範囲内のアリール基が挙げられる。アリール基の炭素数は、より好ましくは６〜１０の範囲内であり、６〜８の範囲内であることが更に好ましい。アリール基の炭素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００５７】
上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０およびＲ１１におけるシリル基としては、特には限定されないが、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリフェニルシリル基、ペンタメチルジシリル基などのケイ素数１〜６の範囲内のシリル基が挙げられる。シリル基のケイ素数は、より好ましくは１〜３の範囲内であり、１〜２の範囲内であることが更に好ましい。シリル基のケイ素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００５８】
上記式（Ｉ）、（II）、（III）、（IV）および（Ｖ）におけるＲ３、Ｒ４およびＲ５はそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アルキルチオ基、シリル基またはアリール基である。
【００５９】
上記アルキル基としては、特には限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基などの直鎖若しくは分岐状の炭素数１〜１８の範囲内のアルキル基が挙げられる。アルキル基の炭素数は、より好ましくは１〜８の範囲内であり、１〜４の範囲内であることが更に好ましい。アルキル基の炭素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００６０】
上記Ｒ３、Ｒ４およびＲ５におけるアルケニル基としては、特には限定されないが、例えば、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基などの直鎖若しくは分岐状の炭素数２〜１８の範囲内のアルケニル基が挙げられる。アルケニル基の炭素数は、より好ましくは２〜８の範囲内であり、２〜４の範囲内であることが更に好ましい。アルケニル基の炭素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００６１】
上記Ｒ３、Ｒ４およびＲ５におけるアルキニル基としては、特には限定されないが、例えば、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、ヘプチニル基、オクチニル基などの直鎖若しくは分岐状の炭素数２〜１８の範囲内のアルキニル基が挙げられる。アルキニル基の炭素数は、より好ましくは２〜８の範囲内であり、２〜４の範囲内であることが更に好ましい。アルキニル基の炭素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００６２】
上記Ｒ３、Ｒ４およびＲ５におけるアルコキシル基としては、特には限定されないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基などの直鎖若しくは分岐状の炭素数１〜１８の範囲内のアルコキシル基が挙げられる。アルコキシル基の炭素数は、より好ましくは１〜８の範囲内であり、１〜４の範囲内であることが更に好ましい。アルコキシル基の炭素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００６３】
上記Ｒ３、Ｒ４およびＲ５におけるアルキルチオ基としては、特には限定されないが、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基などの炭素数１〜１８の範囲内のアリール基が挙げられる。アリール基の炭素数は、より好ましくは１〜８の範囲内であり、１〜４の範囲内であることが更に好ましい。アルキルチオ基の炭素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００６４】
上記Ｒ３、Ｒ４およびＲ５におけるシリル基としては、特には限定されないが、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリフェニルシリル基、ペンタメチルジシリル基などのケイ素数１〜６の範囲内のシリル基が挙げられる。シリル基のケイ素数は、より好ましくは１〜３の範囲内であり、１〜２の範囲内であることが更に好ましい。シリル基のケイ素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００６５】
上記Ｒ３、Ｒ４およびＲ５におけるアリール基としては、特には限定されないが、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基などの炭素数６〜１４の範囲内のアリール基が挙げられる。アリール基の炭素数は、より好ましくは６〜１０の範囲内であり、６〜８の範囲内であることが更に好ましい。アリール基の炭素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００６６】
また、上記式（Ｉ）、（II）、（III）、（IV）および（Ｖ）におけるチオフェン環のβ位には、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、アリール基、アミノ基、アルキルチオ基の群から選ばれる少なくとも１つの置換基が置換されていてもよい。これらの置換基は、チオフェン環の全てに置換されていなくてもよい。例えば、一般式（Ｉ）において、ｎ１が３である場合には、ターチオフェンユニット（チオフェン３量体）を有するが、ターチオフェンユニットにおける３つのチオフェン環のβ位の全てに上記置換基が置換していなくてもよく、３つのチオフェン環の１つのみのβ位に上記置換基が置換していてもよい。更には、上記置換基が複数個置換する場合には、置換基は全てが同じである必要はなく、それぞれ異なっていてもよい。
【００６７】
上記チオフェン環のβ位に置換され得るアルキル基としては、特には限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基などの直鎖若しくは分岐状の炭素数１〜１８の範囲内のアルキル基が挙げられる。アルキル基の炭素数は、より好ましくは１〜８の範囲内であり、１〜４の範囲内であることが更に好ましい。アルキル基の炭素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００６８】
上記チオフェン環のβ位に置換され得るアルケニル基としては、特には限定されないが、例えば、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基などの直鎖若しくは分岐状の炭素数２〜１８の範囲内のアルケニル基が挙げられる。アルケニル基の炭素数は、より好ましくは２〜８の範囲内であり、２〜４の範囲内であることが更に好ましい。アルケニル基の炭素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００６９】
上記チオフェン環のβ位に置換され得るアルキニル基としては、特には限定されないが、例えば、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、ヘプチニル基、オクチニル基などの直鎖若しくは分岐状の炭素数２〜１８の範囲内のアルキニル基が挙げられる。アルキニル基の炭素数は、より好ましくは２〜８の範囲内であり、２〜４の範囲内であることが更に好ましい。アルキニル基の炭素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００７０】
上記チオフェン環のβ位に置換され得るアルコキシル基としては、特には限定されないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基などの直鎖若しくは分岐状の炭素数１〜１８の範囲内のアルコキシル基が挙げられる。アルコキシル基の炭素数は、より好ましくは１〜８の範囲内であり、１〜４の範囲内であることが更に好ましい。アルコキシル基の炭素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００７１】
上記チオフェン環のβ位に置換され得るアリール基としては、特には限定されないが、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基などの炭素数６〜１４の範囲内のアリール基が挙げられる。アリール基の炭素数は、より好ましくは６〜１０の範囲内であり、６〜８の範囲内であることが更に好ましい。アリール基の炭素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００７２】
上記チオフェン環のβ位に置換され得るアルキルチオ基としては、特には限定されないが、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基などの炭素数１〜１８の範囲内のアリール基が挙げられる。アリール基の炭素数は、より好ましくは１〜８の範囲内であり、１〜４の範囲内であることが更に好ましい。アルキルチオ基の炭素数が上記範囲内であれば、ＦＥＴ特性を低下させることなく、溶媒に対する溶解性を向上させることができる。
【００７３】
上記式（Ｉ）、（II）、（III）、（IV）および（Ｖ）におけるｎ１、ｎ２およびｎ３は、それぞれ独立して、４〜１０の範囲内の整数であり、より好ましくは４〜８の範囲内の整数である。ｎ１、ｎ２およびｎ３が上記範囲内であれば、より容易に製造することができる。
【００７４】
上記式（Ｉ）におけるｍ１は１〜６の範囲内の整数（但し、ｎ１およびｎ２が４のときは、ｍ１は２〜６の整数）であり、より好ましくは１〜３の範囲内の整数（但し、ｎ１およびｎ２が４のときは、ｍ１は２〜３の整数）である。ｍ１が上記範囲内であれば、より容易に製造することができる。
【００７５】
また、上記式（III）におけるｍ２およびｍ３はそれぞれ独立に、１〜３の範囲内の整数であり、より好ましくは１である。ｍ２およびｍ３が上記範囲内であれば、より容易に製造することができる。
尚、上記式（Ｉ）、（II）および（III）で表される構造を有するケイ素架橋チオフェンオリゴマーにおけるＲ１、Ｒ２、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８およびＲ９のうち２以上が、一般式（IV）で表される構造の置換基、または一般式（Ｖ）で表される構造の置換基である場合、各置換基において、Ｒ５、ｎ３、Ｒ１０、Ｒ１１およびｍ４は、全て同じである必要は無く、それぞれ異なっていてもよい。
【００７６】
また、上記式（Ｉ）、（II）および（III）で表される構造を有するケイ素架橋チオフェンオリゴマーでは、ｎ１とｎ２とが同じであり、Ｒ３とＲ４とが同じ置換基である、またはｎ１とｎ２とｎ３とが同じであり、Ｒ３とＲ４とＲ５とが同じ置換基であることがより好ましい。つまり、Ｓｉ元素に置換しているオリゴチオフェン基は、全て同じ構造を有していることがより好ましい。これにより、より容易に製造することができる。
【００７７】
また、Ｒ１とＲ２とが同じ置換基、またはＲ１とＲ２とＲ６とＲ７とが同じ置換基であることがより好ましい。これにより、より容易に製造することができる。
【００７８】
上述した本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーは、キャリア移動度（移動度）やオン／オフ比などの特性に優れている。このため、後述する電界効果トランジスタなどの電子デバイスに好適に使用することができる。
【００７９】
また、本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーは、常温常圧下の空気中では、長期間（３ヶ月以上）放置しても移動度やオン／オフ比などのＦＥＴ特性はほとんど変化しない。一方、紫外線などの特定の波長の光を、一定時間（数分〜数時間程度）照射することにより、紫外線を照射した領域の移動度などのＦＥＴ特性が低下する。
【００８０】
これにより、本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーを用いて電子デバイスなどの素子を作製した場合に、ケイ素架橋チオフェンオリゴマーを含む層（有機層）における任意の領域を絶縁化させることができるため、従来のようにインクジェット法やマスクを用いた真空蒸着法などにより有機層を微小領域に作成する必要がない。つまり、有機層を製膜した後に、マスクなどにより特定のパターンの紫外光を照射することにより、ＦＥＴ特性を示す有機層の微細パターンを形成することができる。
【００８１】
例えば、１つの基板に複数個の電界効果トランジスタを書き込む製造プロセスでは、１つの基板上にゲート、ゲート絶縁膜、ドレインおよびソースの順番で、製膜し、最後に有機層（有機半導体層）を製膜して電界効果トランジスタを作製する。この場合、有機層は、基板上に形成された電界効果トランジスタとなり得る各領域上に、それぞれ電気的に独立に製膜させる必要がある。従来では、各有機層の大きさに対応した穴の開いたマスクを用いて、蒸着などにより製膜する方法や、インクジェット法により、所定の領域のみを狙って製膜する方法などが用いられている。
【００８２】
これに対して、本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーは、上述したように、紫外線照射により電気的に絶縁化させることができるため、上記基板の全面に有機層を製膜させ、素子（電界効果トランジスタ）間の領域のみに紫外線を照射することにより、簡便に微細なパターンの電界効果トランジスタを形成することができる。
【００８３】
従って、本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーを用いることにより、より低い製造コストで微細なパターンを有する電子デバイスを実現することができる。
【００８４】
（Ｂ）ケイ素架橋チオフェンオリゴマーの製造方法
上述した一般式（Ｉ）で表される構造を有するケイ素架橋チオフェンオリゴマーは、下記反応式（VI）
【００８５】
【化１１】
2007311569.tif 000012
【００８６】
に示すように、化合物（１）を出発物質として、化合物（２）と反応させることにより合成することができる。また、一般式（II）で表される構造を有するケイ素架橋チオフェンオリゴマーは、下記反応式（VII）
【００８７】
【化１２】
2007311569.tif 000013
【００８８】
に示すように、化合物（１）の替わりに化合物（４）を出発物質として用い、反応式（VI）と同様の反応により合成することができる。
【００８９】
また、一般式（III）で表される構造を有するケイ素架橋チオフェンオリゴマーは、化合物（１）の替わりに下記化合物（６）
【００９０】
【化１３】
2007311569.tif 000014
【００９１】
を出発物質として用い、反応式（VI）と同様の反応により合成することができる。
【００９２】
上記反応式（VI）および反応式（VII）、並びに化合物（６）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、ｍ１、ｍ２およびｍ３は一般式（Ｉ）、一般式（II）および一般式（III）と同じである。ｐ１、ｐ２およびｐ３は、ｐ１＋ｐ３＝ｎ１およびｐ２＋ｐ３＝ｎ２の関係式を満たす任意の整数である。また、Ｘは塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子であり、臭素またはヨウ素であることがより好ましい。Ｍは比較的活性なトリアルキルスタニル基を示す。この中でも、該トリアルキルスタニル基はアルキル基の炭素数が１〜１８であることが好ましく、２〜６であることがより好ましく、試薬の入手のしやすさから、トリ（ｎ−ブチル）スタニル基、またはトリメチルスタニル基であることが特に好ましい。
【００９３】
また、化合物（２）に加えて、化合物（２）におけるＲ３をＲ４とした化合物を併用して用いれば、末端の置換基が同じＲ３である化合物（３）および化合物（５）のみならず、末端の置換基が異なった（つまり、末端の置換基がＲ３およびＲ４である）一般式（Ｉ）、一般式（II）および一般式（III）で表される構造を有するケイ素架橋チオフェンオリゴマーを合成することができる。
【００９４】
反応式（VI）における上記化合物（１）は、例えば、文献（Kunai,A. ;Ueda, T. ;Horota, K. ;Toyoda, E. ;Nagamoto, I. ;Ohshita, J. ;Ishikawa, M. ,Organometallics, 1996, 15, 2000）などで報告されている従来公知の方法により合成することができる。具体的には、α位がジハロゲン化された（オリゴ）チオフェンを、１当量のアルキルリチウムと反応させることにより、片側のみのα位をリチオ化した後、ジハロゲン化ケイ素と反応させることにより合成することができる。
【００９５】
また、反応式（VII）における上記化合物（４）は、対応するジシラン化合物の酸化反応、またはα位がジハロゲン化された（オリゴ）チオフェンを、１当量のアルキルリチウムと反応させることにより、片側のみのα位をリチオ化した後、ジハロゲン化ジシロキサン化合物と反応させることにより合成することができる。
【００９６】
また、反応式（VI）および（VII）における上記化合物（２）は、例えば、モノハロゲン化（オリゴ）チオフェンを１当量のアルキルリチウム試薬と反応させて、リチオ化物とした後、１当量のトリアルキルクロロスタナンと反応させることによって得ることができる。
【００９７】
上記反応式（VI）および（VII）の反応で用いられる溶媒としては、例えば、ヘキサン、ペンタン、ベンゼン、トルエンなどの炭化水素や、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等を用いることができる。これらの中でも、トルエン、ジエチルエーテル、ＴＨＦをより好適に用いることができる。また、溶媒は、上記溶媒を単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。また、溶媒の量は化合物（２）と化合物（１）若しくは化合物（３）との合計１００重量部当り、１００〜１０００００重量部であればよい。
【００９８】
また、上記反応式（VI）および（VII）の反応で用いられる触媒としては、例えば、パラジウム触媒を好適に用いることができる。パラジウム触媒としては、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウムを特に好適に用いることができる。なお、上記触媒はパラジウム触媒には限定されず、他の触媒であってもかまわない。
【００９９】
一般式（Ｉ）、（II）および（III）で表される構造を有するケイ素架橋チオフェンオリゴマーは、化合物（２）と、化合物（１）または化合物（４）または化合物（６）とを、触媒の存在下で反応させることにより合成することができる。ここで、化合物（２）は、反応性が比較的高いため、化合物（１）または化合物（４）または化合物（６）との反応直前に系中で発生させることが望ましいが、別に調製して、精製後に系に加えてもよい。
【０１００】
例えば、化合物（２）を、化合物（１）または化合物（４）または化合物（６）との反応直前に系中で発生させる場合には、化合物（２）を、上述した方法によって合成し、精製せずに、化合物（１）または化合物（４）または化合物（６）と、触媒の存在下で反応させる。
【０１０１】
上記反応式（VI）および（VII）の反応における反応温度は、２０℃〜１５０℃の範囲内であることが好ましく、一般的には使用する溶媒の還流温度に加熱することが好ましい。また、反応時間は、例えば、０．１〜２００時間程度である。
【０１０２】
反応終了後の処理は、特には限定されず従来公知の方法により行うことができる。例えば、まず、反応混合液に蒸留水を加えて加水分解した後、溶媒不溶の成分を除去する。そして、水層と油層とを分液ロートで分離し、クロロホルムなどの有機溶媒でさらに抽出を行い、該抽出物を油層に加える。分離した油層（クロロホルム溶液）を乾燥、濃縮した後、カラムクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィーなどの分離手段によって精製することにより、一般式（Ｉ）、（II）および（III）で表される構造を有するケイ素架橋チオフェンオリゴマーを得ることができる。
【０１０３】
更には、一般式（II）で表される構造を有するケイ素架橋チオフェンオリゴマーは、下記の反応式（VIII）
【０１０４】
【化１４】
2007311569.tif 000015
【０１０５】
に示す酸化反応によっても合成することができる。上記反応は、例えば、トリメチルアミンオキシドなどの酸化剤を加え、加熱することにより合成することができる。尚、反応式（VIII）中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ６、Ｒ７、ｎ１およびｎ２は、一般式（II）と同じである。
【０１０６】
（Ｃ）電子デバイス
本発明に係る電子デバイスは、有機層と電極とを含み、該有機層が上記本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーを含む。
【０１０７】
上記電子デバイスとしては、例えば、抵抗器、ダイオード、トランジスタなどの増幅素子、トランジスタやインバータ、ＣＭＯＳ等のスイッチング素子、センサ、またはこれらの素子を組み合わせたデバイスや、これらの素子を集積したデバイスなどが挙げられる。
【０１０８】
本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーは、キャリア移動度およびオン／オフ比がともに高いため、これらの中でもスイッチング素子に好適に用いることができ、電界効果トランジスタにより好適に用いることができる。
【０１０９】
本発明に係る電界効果トランジスタは、ソース電極と、ドレイン電極と、該ソース電極とドレイン電極との間に配置されるチャネルと、該チャネルに直接または間接に接するゲート電極とから構成され、該ゲート電極に印加する電圧を変化させることによってソース電極とドレイン電極との間に流れる電流を制御する電界効果トランジスタであって、該チャネルが上記本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーを含む有機層からなる。
【０１１０】
本発明に係る電界効果トランジスタは、ソース電極と、ドレイン電極と、該ソース電極とドレイン電極との間に配置されるチャネルと、該チャネルに直接または間接に接するゲート電極とから構成されるものであれば特には限定されない。その具体的な構造としては、例えば、図１や、図２に示すような構造が挙げられる。尚、図１および図２中、１が有機層、２が絶縁体層、３および４がそれぞれソース電極およびドレイン電極、５がゲート電極、６が基板を示す。本発明に係る電界効果トランジスタは、これら図１および図２に例示した構造を有するものに限られるものではなく、これら以外の構造を有するものであってもよい。また、各層や電極の配置は、電子デバイスの用途により適宜選択することができる。
【０１１１】
上記ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極の材料としては、導電性を有するものであれば特には限定されず、例えば、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、コバルト、銅、チタン、マグネシウム、カルシウム、ナトリウムなどの金属；これらの金属を含む合金；ＳｎＯ２、ＩｎＯ２、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）などの導電性の酸化物；シリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素などの半導体；ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリチオフェンなどの導電性高分子化合物；カーボンブラック、フラーレン、グラファイトなどの炭素材料などが挙げられる。
【０１１２】
また、導電性高分子化合物や半導体はドーピングされたものであってもよい。ドーパントとしては、例えば、ＰＦ６、ＡｓＦ５、ＦｅＣｌ３等のルイス酸；塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸；ヨウ素、臭素等のハロゲン原子；ナトリウム、カリウムなどの金属原子などが挙げられる。
【０１１３】
上記電極は、蒸着、スパッタ法、ゾルゲル法、塗布法、印刷法などにより作製することができる。また、パターニングの方法としては、例えば、フォトリソグラフィー法、インクジェット印刷、凸版印刷等の印刷法、これらを組み合わせた方法などが挙げられる。
【０１１４】
また、上記電極の厚みは、作製する電解効果トランジスタの種類、構造等に応じて適宜選択すればよく特に限定されるものではない。例えば、図１のような構造の電解効果トランジスタを作製する場合、一般に、電極の厚みは、０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましく、０．０２μｍ以上、０．１μｍ以下であることがより好ましい。０．０１μｍ以上であることにより、電極として機能することができ、また０．１μｍ以下であることにより、平滑性が維持できる。但し、好ましい電極の厚みは種々の要素に影響されるため、これに限定されるものではない。
【０１１５】
上記絶縁体層の材料としては、絶縁性を有する種々の材料を用いることができる。これら材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリビニルフェノール、ポリイミド、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリスルホン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などのポリマー；これらを組合わせた共重合体；二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化スズ、酸化タンタル等の酸化物；窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどの窒化物；チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムなどの強誘電性酸化物；またはこれらの誘電の粒子を分散させたポリマーなどを挙げることができる。
【０１１６】
上記絶縁体層の形成方法としては、用いる材料に応じて適宜選択すればよく、例えば、蒸着、スパッタ法、ＣＶＤ、塗布法、印刷法などが挙げられる。また、上記絶縁体層の膜厚は、ピンホールのないものであれば特に限定されるものではなく、作成プロセス、材料の種類、デバイスの構造などに応じて適宜選択すればよい。具体的には、通常は１０ｎｍ程度から作製可能であり、例えば、０．１〜１μｍの範囲内に設定することができる。
【０１１７】
有機層の膜厚は、デバイスの構造、大きさに応じて適宜選択すればよく、特に限定されるものではない。通常は１０ｎｍくらいからピンホールのない膜を形成することができる。具体的には、例えば、２００〜１０００ｎｍの範囲内に設定することができる。
【０１１８】
また、上記有機層は、例えば、蒸着、スパッタ法、ＣＶＤ、塗布法、印刷法等により形成することができる。この中でも、有機層は、本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーを溶媒に溶解し、溶液を塗布または印刷することにより形成することが好ましい。これにより、蒸着やＣＶＤ等、真空下での複雑なプロセスを必要としないので、電界効果トランジスタの製造コストを抑えることができる。更には、塗布法や印刷法による有機層の形成は、大面積デバイスの製造に適している。
【０１１９】
上記塗布法としては、例えば、スピンコート、溶液キャスティング、ディップコートなどが挙げられる。また、上記印刷法としては、例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷などが挙げられる。
【０１２０】
ケイ素架橋チオフェンオリゴマーを溶解する上記溶媒としては、例えば、クロロホルム、ＴＨＦ、トルエン、クロロベンゼン、1,1,2,2−テトラクロロエチレン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、ジオキサンなどを好適に用いることができる。
【０１２１】
さらに、有機層は、必要に応じて、例えば、ＰＦ６、ＡｓＦ５、ＦｅＣｌ３などのルイス酸；塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸；ヨウ素、臭素等のハロゲン原子；ナトリウム、カリウム等の金属原子などをドープすることにより、導電性を調整してもよい。ドープの方法としては、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いることができる。ドープは有機層を形成した後に行ってもよいし、有機層の形成と同時に行ってもよい。ドープの方法としては、特には限定されないが、例えば、気相ドーピング、液相ドーピング、固相ドーピングが挙げられる。また、有機層の形成と同時にドーピングを行う場合には、例えば、ケイ素架橋チオフェンオリゴマーとドーパントとを共蒸着する方法や、ケイ素架橋チオフェンオリゴマーとドーパントとが溶解した溶液を塗布または印刷する方法などを用いることができる。
【０１２２】
上記基板の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、紙、プラスチック板、プラスチックフィルム、金属や合金等の導電性基板に絶縁層を形成したもの、またはこれらの組み合わせたものなどが挙げられる。本発明に係る電界効果トランジスタにおいては、ケイ素架橋チオフェンオリゴマーを用いるため、基板として高温に耐える材料を用いる必要はなく、プラスチック板、プラスチックフィルム等のプラスチック材料を好適に用いることができる。したがって、軽量で柔軟性を有する電子デバイスの提供が可能となる。
【０１２３】
上記プラスチック材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミドなどが挙げられる。
【０１２４】
また、本発明に係る電界効果トランジスタは、上述した層以外に他の層を有していてもよい。他の層としては、例えば、外気の影響を防ぐための保護層などが挙げられる。
【０１２５】
尚、ソース電極とドレイン電極との距離であるチャネル長は、作製するデバイスの大きさや目的に応じて適宜選択すればよく、特に限定されるものではない。
【０１２６】
本発明に係る電界効果トランジスタの製造方法は、特に限定されるものではなく、その構造に応じて上述したような材料を用いて上述した方法で各層を形成すればよい。また、本発明に係る電界効果トランジスタの製造方法は、必要に応じて半導体層をドープする工程や、その他の層を形成する工程を含んでいてもよい。
【実施例】
【０１２７】
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【０１２８】
尚、全ての反応は乾燥窒素雰囲気下で行った。また、出発物質である（ｉ）ビス（ブロモチエニル）シラン、（ii）ビス（ブロモチエニル）ジシラン、（iii）ビス（ブロモビチエニル）シラン、および（iv）ビス（ブロモビチエニル）ジシランは、文献（Kunai,A. ;Ueda, T. ;Horota, K. ;Toyoda, E. ;Nagamoto, I. ;Ohshita, J. ;Ishikawa, M. ,Organometallics, 1996, 15, 2000）で報告されている方法に従って合成した。また、ＴＨＦ、ジエチルエーテルおよびトルエンは、使用直前に、ナトリウム−カリウム合金で乾燥蒸留したものを用いた。
【０１２９】
尚、本実施例において記載されている「通常の後処理」とは、水で加水分解を行い、有機層を分離し、水層から抽出を行い、有機層と水層からの抽出物とを合わせ、乾燥させ、溶媒を蒸発させることを含んでいる。また、分取リサイクルＧＰＣ（Gel permeation chromatography）は、Shodex GPC H-2001L,2002Lカラムを備えたGL Science PU 614により、クロロホルムを溶離液として用いて行なった。
【０１３０】
〔電界効果トランジスタの作製〕
電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）として、図３に示す構造のトップコンタクト型のＴＦＴ（thin-film transistor）素子を以下の方法により作製した。尚、本実施例で作製した電界効果トランジスタは、図３に示すように、基板とゲート電極とを兼ねるドープシリコン基板８を用いるものであり、図３中、７は接点（ゲートコンタクト）である。
【０１３１】
電界効果トランジスタは、従来公知の方法により、ソース電極およびドレイン電極として金を用い、絶縁体層（酸化シリコン）２上に、トップコンタクト型のＴＦＴ素子を作製した。チャネル長は５０μｍ、チャネル幅は１．５ｍｍとした。半導体層１（有機層）は、室温下、基板上に４０〜５０ｎｍの厚さで、蒸着（１０−３Ｐａ）により作製した。
【０１３２】
〔電界効果トランジスタの特性の測定〕
電界効果トランジスタの特性（ｐ型トランジスタ特性）は、室温真空下で、Ｒ６２４６（アドバンテスト社製）を用いて測定した。測定は、作製した電界効果トランジスタのソース・ドレイン間に０から−１００Ｖの電圧を印加し、ソース・ゲート間に印加された電圧を０Ｖから〜１００Ｖの範囲で変化させて、ソース・ドレイン間に印加された電圧（Ｖｄ）に対して流れる電流を測定することにより行った。得られた測定データから、以下の式
ｉｄ＝｛Ｗ・μ・（Ｖｇ−Ｖｔ）２・Ｃｉ｝／２Ｌ
を用いてキャリア移動度（μ）を求めた（Y. Kunugi, K. Takimiya, K. Yamashita, Y. Aso, T. Otsubo, Chem. Lett.,958 (2002)）。ここで、ｉｄはソース・ドレイン間に印加された電圧Ｖｄに対して流れる電流を、Ｖｇはソース・ゲート間に印加される電圧を、Ｖｔは閾値電圧を、Ｃｉは絶縁体層の単位面積当たりの静電容量を、Ｗはチャネル幅を、Ｌはチャネル長を表す。また、オン／オフ比は、ソース・ドレイン間に−１００Ｖの電圧を印加し、ソース・ゲート間に印加される電圧を０Ｖから−１００Ｖの範囲で変化させたときの、最大と最小のソース・ドレイン間に流れる電流の比として求めた。
【０１３３】
〔実施例１：Ｄ５Ｔ−ＭＳの合成〕
下記式
【０１３４】
【化１５】
2007311569.tif 000016
【０１３５】
で表される構造を有する化合物（Ｄ５Ｔ−ＭＳ）を下記操作により合成した。
【０１３６】
ビス（ブロモビチエニル）ジブチルシラン０．１９ｇ（０．３ｍｍｏｌ）と、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４１９ｍｇ（０．０１６ｍｍｏｌ）と、トルエン５ｍｌとを、２５ｍｌの２口フラスコに入れ、５”−エチル−５−トリブチルスタニル−２,２’：５’,２”−ターチオフェン０．３６ｇ（０．６４ｍｍｏｌ）を加えた。この混合物を、１００℃で３日間攪拌した。通常の後処理後、濃縮し、温ヘキサンで洗浄することにより、Ｄ５Ｔ−ＭＳが０．１４ｇ（外観：橙色固体、融点：２４０〜２４２℃、収率４５％）得られた。Ｄ５Ｔ−ＭＳの分析データを以下に示す。
【０１３７】
TOF-MS m/z 1020; Anal. Calcd for C52H48S10Si:C, 61.13; H, 4.74 Found:C, 60.89; H, 4.53
得られたＤ５Ｔ−ＭＳを用いて電界効果トランジスタを作製した。電界効果トランジスタの特性の測定結果を表１に示す。
【０１３８】
〔実施例２：Ｄ４Ｔ−ＤＳの合成〕
下記式
【０１３９】
【化１６】
2007311569.tif 000017
【０１４０】
で表される構造を有する化合物（Ｄ４Ｔ−ＤＳ）を、ビス（ブロモビチエニル）ジブチルシランの替わりに、ビス（ブロモチエニル）テトラエチルジシランを使用し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶離液：ヘキサン／クロロホルム）、分取リサイクルＧＰＣ（溶離液：クロロホルム）を行うことにより精製したこと以外は実施例１と同様の操作を行うことにより合成した（外観：黄色固体、融点：１７９〜１８１℃、収率２３％）。Ｄ４Ｔ−ＤＳの分析データを以下に示す。
【０１４１】
TOF-MS m/z 886(M+); H1NMR(δ in CDCl３) 0.99-1.07(m, 20H, SiCH2CH3), 1.32(t, 6H, J=7.6Hz, CH3), 2.83(q, 4H, J=7.56Hz, CH2), 6.69(d, 2H, J=3.4Hz), 7.08(d, 4H, J=3.9Hz), 7.02-7.07(m, 8H), 7.21(d, 2H, J=3.4Hz); C13 NMR(δ in CDCl３) 5.13, 8.15, 15.73, 23.50, 123.50, 123.69, 123.95, 124.01, 124.15, 124.21, 124.40, 124.87, 134.37, 135.32, 135.79, 136.00, 136.20, 136.84, 142.39, 147.15; Anal. Calcd for C44H46S8Si2:C, 59.54; H, 5.22 Found:C, 59.49; H, 5.22
得られたＤ４Ｔ−ＤＳを用いて電界効果トランジスタを作製した。電界効果トランジスタの特性の測定結果を表１に示す。
【０１４２】
〔実施例３：Ｄ５Ｔ−ＤＳの合成〕
下記式
【０１４３】
【化１７】
2007311569.tif 000018
【０１４４】
で表される構造を有する化合物（Ｄ５Ｔ−ＤＳ）を、ビス（ブロモビチエニル）ジブチルシランの替わりにビス（ブロモビチエニル）テトラエチルジシランを使用したこと以外は実施例１と同様の操作を行うことにより合成した（外観：橙色固体、融点：２５６〜２５８℃、収率３８％）。Ｄ５Ｔ−ＤＳの分析データを以下に示す。
【０１４５】
Anal. Calcd for C52H50S10Si2:C, 59.38; H, 4.79 Found:C, 59.24; H, 4.69
得られたＤ５Ｔ−ＤＳを用いて電界効果トランジスタを作製した。電界効果トランジスタの特性の測定結果を表１に示す。
【０１４６】
更には、作製した電界効果トランジスタを、空気中、紫外線（２５４ｎｍ、６Ｗ）を照射したところ、図４に示すように時間の経過と共に急激に移動度が低下することが確認できた。
【０１４７】
〔実施例４：Ｔ５Ｔ−ＴＳの合成〕
下記式
【０１４８】
【化１８】
2007311569.tif 000019
【０１４９】
で表される構造を有する化合物（Ｔ５Ｔ−ＴＳ）を下記操作により合成した。
【０１５０】
ジムロート冷却管と磁気攪拌子を備えた３０ｍｌの二口フラスコにトルエン５ｍｌ、トリス（５−ブロモ−２,２’−ジチエン−２−イル  ジメチルシリル）メチルシラン０．１ｇ（０．１１ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４３．８ｍｇ（０．００３３ｍｍｏｌ）、ＣｕＩ０．８ｍｇ（０．００４２ｍｍｏｌ）、５’’−エチル−５−トリブチルチン−２，２':５',２''−ターチオフェン０．２５ｇ（０．４４ｍｍｏｌ）を加え、１１０℃で７２時間攪拌した。反応混合物をエーテルで洗浄し、Ｔ５Ｔ―ＴＳを０．１１ｇ（０．０６９ｍｍｏｌ、外観：橙色固体、融点：２３６〜２３８℃、収率６５％）得た。
【０１５１】
Ｔ５Ｔ−ＴＳの分析データを以下に示す。
【０１５２】
Anal. Calcd for C73H66S15Si4: C, 57.06; H, 4.33. Found: C, 57.09; H, 4.30
得られたＴ５Ｔ−ＴＳを用いて電界効果トランジスタを作製した。電界効果トランジスタの特性の測定結果を表１に示す。
【０１５３】
〔実施例５：Ｄ４Ｔ−ＳＯの合成〕
下記式
【０１５４】
【化１９】
2007311569.tif 000020
【０１５５】
で表される構造を有する化合物（Ｄ４Ｔ−ＳＯ）を下記操作により合成した。
【０１５６】
Ｄ４Ｔ―ＤＳ  ０．１５ｇ（０．１７ｍｍｏｌ)の１０ｍｌのＴＨＦ溶液に、０．０３ｇ（０．２５ｍｍｏｌ)のトリメチルアミンオキシドを加え、１２時間加熱還流した。溶媒を留去した後、昇華精製して、Ｄ４Ｔ−ＳＯを０．１３ｇ（外観：黄色固体、融点：１９３〜１９５℃、収率８２％）得た。
【０１５７】
Ｄ４Ｔ−ＳＯの分析データを以下に示す。
【０１５８】
TOF-MS m/z 902; 1H NMR (δ in CDCl3) 0.85(q, 8H, J=7.6Hz, CH2 of SiEt), 1.02(t, 12H, J=7.6Hz, CH3 of SiEt), 1.32(t, 6H, J=7.56Hz, CH3 of ethyl), 2.83(q, 4H, J=7.56Hz, CH2), 6.68(d, 2H, J=3.4Hz), 6.96(d, 4H, J=3.68Hz), 7.01(d, 2H, J=3.64Hz), 7.02(d, 2H, J=3.68Hz), 7.07(d, 2H, J=3.68Hz), 7.15(d, 2H, J=3.16Hz), 7.20(d, 2H, J=3.4Hz); 13C NMR (δ in CDCl3) 6.74, 7.76, 15.84, 23.53, 123.42, 123.60, 124.06, 124.16, 124.53, 124.70, 134.37, 135.22, 135.52, 136.02, 136.12, 136.61, 136.82, 140.93, 142.39, 147.12; Anal. Calcd for C44H46OS8Si2: C, 58.49; H, 5.13. Found: C, 58.73; H, 5.18
得られたＤ４Ｔ−ＳＯを用いて電界効果トランジスタを作製した。電界効果トランジスタの特性の測定結果を表１に示す。
【０１５９】
〔比較例１：Ｄ４Ｔ−ＭＳの合成〕
下記式
【０１６０】
【化２０】
2007311569.tif 000021
【０１６１】
で表される構造を有する化合物（Ｄ４Ｔ−ＭＳ）を、ビス（ブロモビチエニル）ジブチルシランの替わりに、ビス（５−ブロモチエン−２−イル）ジエチルシランを使用し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶離液：ヘキサン／クロロホルム）、分取リサイクルＧＰＣ（溶離液：クロロホルム）を行うことにより精製したこと以外は実施例１と同様の操作を行うことにより合成した（外観：黄色固体、融点：１７８〜１８０℃、収率３０％）。Ｄ４Ｔ−ＭＳの分析データを以下に示す。
【０１６２】
TOF-MS m/z 856; H1 NMR(δ in CDCl３) 0.91(t, 6H, J=7.1Hz, CH3 of Bu), 1.08-1.12(m, 4H, CH2 of Bu), 1.32(t, 6H, J=7.6Hz, CH3 of Et), 1.36-1.48(m, 8H, CH2 and CH2 of Bu), 2.83(q, 4H, J=7.6Hz, CH2of Et), 6.69(d, 2H, J=3.4Hz), 6.97-6.99(m, 4H), 7.04-7.05(m, 4H), 7.10(d, 2H, J=3.9Hz), 7.22-7.23(m, 4H); C13 NMR(δ in CDCl３)13.68, 14.36, 15.83,23.53, 25.84, 26.48, 123.49, 123.62, 124.11, 124.19, 124.22, 124.71, 124.92, 134.33, 134.87, 135.21, 135.87, 136.31, 136.90, 136.96, 143.11, 147; Anal. Calcd for C44H44S8Si:C, 61.63; H, 5.17 Found:C, 61.48; H, 5.01
得られたＤ４Ｔ−ＭＳを用いて電界効果トランジスタを作製したが、電界効果トランジスタの特性は示さなかった。
【０１６３】
〔比較例２：Ｔ３Ｔ−ＴＳの合成〕
下記式
【０１６４】
【化２１】
2007311569.tif 000022
【０１６５】
で表される構造を有する化合物（Ｔ３Ｔ−ＴＳ）を下記操作により合成した。
【０１６６】
ジムロート冷却管と磁気攪拌子を備えた５０ｍｌの二口フラスコにエーテル３０ｍｌ、５’’−エチル−５−ブロモ−２，２’：５’，２’’−ターチオフェンを０．３０ｇ(０．８５ｍｍｏｌ)加え、―８０℃で１．５２Ｍのｎ−ブチルリチウム−ヘキサン溶液を０．５９ｍｌ（０．９０ｍｍｏｌ）加えた。室温で３時間攪拌した後、―８０℃でトリス（クロロジメチルシリル）メチルシラン０．０８０ｇ（０．２５ｍｍｏｌ）を１０ｍｌのＴＨＦに溶かして加えた。室温で５時間攪拌した後、還流させながら２４時間攪拌した。反応混合物を加水分解し、有機層をエーテルで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶液を濃縮した後、リサイクル型ＧＰＣカラムで精製し、Ｔ３Ｔ―ＴＳを０．１５ｇ（０．１４ｍｍｏｌ、外観：黄色固体、融点：１２６〜１２７℃、収率５７％）得た。
【０１６７】
Ｔ３Ｔ−ＴＳの分析データを以下に示す。
【０１６８】
TOF-MS m/z 1042; 1H NMR (δ in CDCl3) 0.35(s, 3H, MeSi), 0.39(s, 18H, Me2Si), 1.33(t, 9H, J=7.6Hz, CH3), 2.83(q, 6H, J=7.5, CH2), 6.67(d, 3H, J=3.6Hz, thienyl ring protons), 6.92(d, 3H, J=3.9Hz, thienyl ring protons), 6.93(d, 3H, J=3.8Hz, thienyl ring protons), 6.94(d, 3H, J=2.9Hz, thienyl ring protons), 6.97(d, 3H, J=3.8Hz, thienyl ring protons), 7.11(d, 3H, J=3.4Hz, thienyl ring protons); 13C NMR (δ in CDCL3) -11.86(MeSi), -0.45(Me2Si), 15.82(CH3), 23.51(CH2), 123.26, 123.55, 124.10, 124.23, 124.69, 134.51, 134.94, 135.50, 136.63, 138.78, 142.53, 146.86(thienyl ring carbons)
【０１６９】
【表１】
2007311569.tif 000023
【０１７０】
表１に示すように、本発明に係るケイ素架橋チオフェンオリゴマーを用いて作製した電界効果トランジスタは、移動度およびオン／オフ比が大きく、ＴＦＴ特性に優れていることが確認できた。
【０１７１】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明のケイ素架橋チオフェンオリゴマーは、移動度やオン／オフ比などの優れた特性を有するため、電界効果トランジスタなどの電子デバイスに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】本実施形態に係る電界効果トランジスタの構成例を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係る電界効果トランジスタの別の構成例を示す模式図である。
【図３】実施例において作製した電界効果トランジスタの構成を示す模式図である。
【図４】実施例３におけるＤ５Ｔ−ＤＳの時間の経過に対する移動度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１７４】
１    半導体層
２    絶縁体層
３    ソース電極
４    ドレイン電極
５    ゲート電極
６    基板
７    ゲートコンタクト
８    基板（ゲート電極）
【図１】
2007311569.tif 000031
【図２】
2007311569.tif 000032
【図３】
2007311569.tif 000033
【図４】
2007311569.tif 000034