(57)【要約】【課題】低分子の縮合多環ヘテロ芳香族化合物とこれを含む有機薄膜、及びこの有機薄膜を備える電子素子を提供する。【解決手段】本発明の縮合多環ヘテロ芳香族化合物は、７以上の環が互いに融合されているコンパクトな平面構造を有する。これにより、高い電荷移動度を示すだけではなく、素子への適用時に蒸着工程又は常温溶液工程のいずれも行えることから、優れた工程性を有する。【選択図】図１
2013253080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式１で表わされることを特徴とする縮合多環ヘテロ芳香族化合物。
［一般式１］
【化１】
2013253080.tif 000025
上記一般式１において、
Ａｒは、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０の芳香族環基であり、
Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ独立して、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｎ−Ｒａ、又はＣＲｂであり、ここで、Ｒａ及びＲｂは、それぞれ独立して、水素、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ３０のアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリールオキシ基（−ＯＲ１１、ここで、Ｒ１１は、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基である）、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ３０のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ３０のシクロアルキルオキシ基（−ＯＲ１２、ここで、Ｒ１２は、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ３０のシクロアルキル基である）、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、アシル基（−Ｃ（＝Ｏ）Ｒ１３、ここで、Ｒ１３は、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基である）、スルホニル基（−Ｓ（＝Ｏ）２Ｒ１４、ここで、Ｒ１４は、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基である）、又はカルバメート基（−ＮＨＣ（＝Ｏ）ＯＲ１５、ここで、Ｒ１５は、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基である）であり、
Ｘ１及びＸ２のうちの少なくとも一方は、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、及びＮ−Ｒａのうちのいずれか一種であり、Ｘ３及びＸ４のうちの少なくとも一方は、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、及びＮ−Ｒａのうちのいずれか一種であり、
Ｘ５及びＸ６は、それぞれ独立して、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｎ−Ｒａ、又はＣＲｂＲｃであり、ここで、Ｒａ〜Ｒｃは、それぞれ独立して、水素、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ３０のアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリールオキシ基（−ＯＲ１１、ここで、Ｒ１１は、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基である）、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ３０のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ３０のシクロアルキルオキシ基（−ＯＲ１２、ここで、Ｒ１２は、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ３０のシクロアルキル基である）、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、アシル基（−Ｃ（＝Ｏ）Ｒ１３、ここで、Ｒ１３は、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基である）、スルホニル基（−Ｓ（＝Ｏ）２Ｒ１４、ここで、Ｒ１４は、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基である）、又はカルバメート基（−ＮＨＣ（＝Ｏ）ＯＲ１５、ここで、Ｒ１５は、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基である）であり、
Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン（−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、又は−Ｉ）、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルケニル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルキニル基、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ３０のアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のアルキルヘテロアリール基、置換若しくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、又は置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基である。
【請求項２】
前記縮合多環ヘテロ芳香族化合物は、下記一般式１Ａで表わされることを特徴とする請求項１に記載の縮合多環ヘテロ芳香族化合物。
［一般式１Ａ］
【化２】
2013253080.tif 000026
上記一般式１Ａにおいて、
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６は、それぞれ上記一般式１における定義と同様であり、
Ｒ１００は、水素、ハロゲン（−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、又は−Ｉ）、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルケニル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルキニル基、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ３０のアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のアルキルヘテロアリール基、置換若しくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、又は置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基であり、
ｘは、１又は２の整数である。
【請求項３】
前記縮合多環ヘテロ芳香族化合物は、下記一般式１Ｂ〜１Ｄで表わされる縮合多環ヘテロ芳香族化合物のうちのいずれか一種であることを特徴とする請求項１に記載の縮合多環ヘテロ芳香族化合物。
［一般式１Ｂ］
【化３】
2013253080.tif 000027
［一般式１Ｃ］
【化４】
2013253080.tif 000028
［一般式１Ｄ］
【化５】
2013253080.tif 000029
上記一般式１Ｂ〜１Ｄにおいて、
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６は、それぞれ上記一般式１における定義と同様であり、
Ｒ１００及びＲ１０１は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン（−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、又は−Ｉ）、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルケニル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルキニル基、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ３０のアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のアルキルヘテロアリール基、置換若しくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、又は置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基であり、
ｘ及びｙは、１又は２の整数である。
【請求項４】
前記縮合多環ヘテロ芳香族化合物は、下記一般式１Ｅ〜１Ｇで表わされる縮合多環ヘテロ芳香族化合物のうちのいずれか一種であることを特徴とする請求項１に記載の縮合多環ヘテロ芳香族化合物。
［一般式１Ｅ］
【化６】
2013253080.tif 000030
［一般式１Ｆ］
【化７】
2013253080.tif 000031
［一般式１Ｇ］
【化８】
2013253080.tif 000032
上記一般式１Ｅ〜１Ｇにおいて、
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６は、それぞれ上記一般式１における定義と同様であり、
Ｒ１００〜Ｒ１０２は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン（−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、又は−Ｉ）、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルケニル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルキニル基、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ３０のアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のアルキルヘテロアリール基、置換若しくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、又は置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基であり、
ｘ、ｙ、及びｚは、１又は２の整数である。
【請求項５】
上記一般式１において、Ｘ１及びＸ２のうちのいずれか一方と、Ｘ３及びＸ４のうちのいずれか一方は、硫黄原子（Ｓ）であることを特徴とする請求項１に記載の縮合多環ヘテロ芳香族化合物。
【請求項６】
上記一般式１において、Ｒ１〜Ｒ６のそれぞれは、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルケニル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルキニル基、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ３０のアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のアルキルヘテロアリール基、置換若しくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基から選択されることを特徴とする請求項１に記載の縮合多環ヘテロ芳香族化合物。
【請求項７】
上記一般式１において、Ｘ１及びＸ４のそれぞれの原子が互いに対称し、かつ、Ｘ２及びＸ３のそれぞれの原子は互いに対称して位置することを特徴とする請求項１に記載の縮合多環ヘテロ芳香族化合物。
【請求項８】
上記一般式１において、Ａｒは、置換若しくは非置換のベンゼン、置換若しくは非置換のナフタレン、及び置換若しくは非置換のアントラセンのうちの一種であることを特徴とする請求項１に記載の縮合多環ヘテロ芳香族化合物。
【請求項９】
前記縮合多環ヘテロ芳香族化合物は、３５０〜３０００の平均分子量を有することを特徴とする請求項１に記載の縮合多環ヘテロ芳香族化合物。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のうちのいずれか１項に記載の縮合多環ヘテロ芳香族化合物を含むことを特徴とする有機薄膜。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項９のうちのいずれか１項に記載の縮合多環ヘテロ芳香族化合物を含む有機薄膜を備えることを特徴とする電子素子。
【請求項１２】
前記電子素子は、トランジスタ、有機発光素子（ＯＬＥＤ）、光起電素子、太陽電池、レーザー素子、メモリ、又はセンサーであることを特徴とする請求項１１に記載の電子素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縮合多環ヘテロ芳香族化合物とこれを含む有機薄膜、及びこの有機薄膜を備える電子素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ素子や有機電界発光ディスプレイ素子などのフラットパネルディスプレイ素子には、これらの素子を駆動するための種々の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などが配設される。薄膜トランジスタは、ゲート電極と、ソース電極及びドレイン電極と、ゲート電極の駆動によって活性化される半導体層と、を備え、半導体層は、ゲート電圧によってソース電極及びドレイン電極間の電流が制御される有機半導体物質を含む。
【０００３】
最近、薄膜トランジスタのチャンネルに用いられる有機半導体物質として、ペンタセン、ポリチオフェンなどの有機材料への取り組みが盛んに行われている。中でも、ポリチオフェン系物質であるＦ８Ｔ２（ｐｏｌｙ（９，９−ｄｉｏｃｔｙｌｆｌｕｏｒｅｎｅ−ｃｏ−ｂｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））などの高分子系又はオリゴマー系有機材料の場合には、スピンキャストなどの溶液工程を適用することができるというメリットを有しているとはいえ、電荷移動度が低く、遮断漏れ電流が高いという欠点を抱えている。これに対し、ペンタセンなどの低分子有機材料は、約３．２〜約５．０ｃｍ２／Ｖｓ以上の高い電荷移動度を有することが報告されているが、薄膜の成膜に際して高価な真空蒸着装備を必要とするが故に工程性及び大面積化の側面で好ましくないという問題点がある。
【０００４】
これらの理由から、最近は、高い電荷移動度と優れた工程性を併せ持つ新規な有機半導体物質に対する要求が高まりつつある。例えば、下記の特許文献１には、環が３つずつ融合されているため高い電荷移動度を示す二量体型ビスベンゾジチオフェンなどの物質が開示されている。
【０００５】
しかしながら、当業界においては、より優れた電気的な特性及び優れた工程性を併せ持つ新規な有機半導体物質に対する開発の要求が依然として続いているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，９１３，７１０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、７以上の環が互いに融合されているコンパクトな平面構造を有することから高い電荷移動度を示すだけではなく、素子への適用時に蒸着工程又は常温溶液工程が両方とも行えることから、優れた工程性を有する低分子の縮合多環ヘテロ芳香族化合物を提供することにある。
また、本発明の目的は、上記縮合多環ヘテロ芳香族化合物を含む有機薄膜を提供することにある。
また、本発明の目的は、上記有機薄膜を備える電子素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によれば、下記一般式１で表わされる縮合多環ヘテロ芳香族化合物を提供する。
［一般式１］
【化１】
2013253080.tif 000003
上記一般式１において、Ａｒは、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０の芳香族環基であり、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ独立して、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｎ−Ｒａ、又はＣＲｂであり、ここで、Ｒａ及びＲｂは、それぞれ独立して、水素、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ３０のアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリールオキシ基（−ＯＲ１１、ここで、Ｒ１１は、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基である）、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ３０のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ３０のシクロアルキルオキシ基（−ＯＲ１２、ここで、Ｒ１２は、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ３０のシクロアルキル基である）、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、アシル基（−Ｃ（＝Ｏ）Ｒ１３、ここで、Ｒ１３は、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基である）、スルホニル基（−Ｓ（＝Ｏ）２Ｒ１４、ここで、Ｒ１４は、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基である）、又はカルバメート基（−ＮＨＣ（＝Ｏ）ＯＲ１５、ここで、Ｒ１５は、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基である）であり、Ｘ１及びＸ２のうちの少なくとも一方は、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、及びＮ−Ｒａのうちのいずれか一種であり、Ｘ３及びＸ４のうちの少なくとも一方は、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、及びＮ−Ｒａのうちのいずれか一種であり、Ｘ５及びＸ６は、それぞれ独立して、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｎ−Ｒａ、又はＣＲｂＲｃであり、ここで、Ｒａ〜Ｒｃは、それぞれ独立して、水素、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ３０のアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリールオキシ基（−ＯＲ１１、ここで、Ｒ１１は、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基である）、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ３０のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ３０のシクロアルキルオキシ基（−ＯＲ１２、ここで、Ｒ１２は、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ３０のシクロアルキル基である）、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、アシル基（−Ｃ（＝Ｏ）Ｒ１３、ここで、Ｒ１３は、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基である）、スルホニル基（−Ｓ（＝Ｏ）２Ｒ１４、ここで、Ｒ１４は、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基である）、又はカルバメート基（−ＮＨＣ（＝Ｏ）ＯＲ１５、ここで、Ｒ１５は、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基である）であり、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン（−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、又は−Ｉ）、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルケニル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルキニル基、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ３０のアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のアルキルヘテロアリール基、置換若しくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、又は置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基である。
【０００９】
前記縮合多環ヘテロ芳香族化合物は、下記一般式１Ａ〜１Ｇで表わされる縮合多環ヘテロ芳香族化合物のうちのいずれか一種であることが好ましい。
［一般式１Ａ］
【化２】
2013253080.tif 000004
［一般式１Ｂ］
【化３】
2013253080.tif 000005
［一般式１Ｃ］
【化４】
2013253080.tif 000006
［一般式１Ｄ］
【化５】
2013253080.tif 000007
［一般式１Ｅ］
【化６】
2013253080.tif 000008
［一般式１Ｆ］
【化７】
2013253080.tif 000009
［一般式１Ｇ］
【化８】
2013253080.tif 000010
上記一般式１Ａ〜１Ｇにおいて、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６は、それぞれ上記一般式１における定義と同様であり、Ｒ１００〜Ｒ１０２は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン（−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、又は−Ｉ）、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルケニル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルキニル基、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ３０のアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のアルキルヘテロアリール基、置換若しくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、又は置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基であり、ｘ、ｙ、及びｚは、１又は２の整数である。
上記一般式１において、Ｘ１及びＸ２のうちのいずれか一方と、Ｘ３及びＸ４のうちのいずれか一方は、硫黄原子（Ｓ）であることが好ましい。
前記縮合多環ヘテロ芳香族化合物は、約３５０〜約３０００の平均分子量を有することが好ましい。
上記一般式１において、Ｘ１及びＸ４のそれぞれの原子が互いに対称し、かつ、Ｘ２及びＸ３のそれぞれの原子は互いに対称して位置することが好ましい。
上記一般式１において、Ａｒは、置換若しくは非置換のベンゼン、置換若しくは非置換のナフタレン、及び置換若しくは非置換のアントラセンのうちの一種であることが好ましい。
上記一般式１において、Ｒ１〜Ｒ６のそれぞれは、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルケニル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルキニル基、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ３０のアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のアルキルヘテロアリール基、置換若しくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基から選択されることが好ましい。
【００１０】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によれば、縮合多環ヘテロ芳香族化合物を含む有機薄膜とこの有機薄膜を備える電子素子を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、縮合多環ヘテロ芳香族化合物は、７以上の環が互いに融合されているコンパクトな平面構造を有することから、高い電荷移動度を示すだけではなく、素子への適用時に蒸着工程又は常温溶液工程のいずれも行えることから優れた工程性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態によるトランジスタの概略断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態によるトランジスタの概略断面図である。
【図３】実施例１に従い製造された化合物４のＭａｌｄｉ−ＭＳスペクトルを示す図である。
【図４】実施例２による有機薄膜トランジスタの電流伝達特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。しかし、本発明は種々の異なる形態で具現可能であり、ここで説明する実施形態に限定されない。
【００１４】
図中、各種の層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示す。
【００１５】
層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとしたとき、これは、他の部分の「直上に」ある場合だけではなく、これらの間に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の「真上に」あるとしたときには、これらの間に他の部分がないことを意味する。
【００１６】
本明細書において、「これらの組み合わせ」とは、構成物の混合物、積層物、複合体、合金などを意味する。
【００１７】
本明細書において、「ヘテロ」とは、環（リング）内にＮ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、及びＰから選ばれるヘテロ原子を１〜４個含むものを意味する。環の総メンバーは、３〜１０であることが好ましい。多重環が存在する場合、それぞれの環は、芳香族環、飽和又は部分飽和環又は多重環（融合リング、ペンダントリング、スピロサイクリックリング、又はこれらの組み合わせ）であることが好ましい。ヘテロシクロアルキル基は、ヘテロ原子を含む少なくとも一つの非芳香族環であることが好ましく、ヘテロアリール基は、ヘテロ原子を含む少なくとも一つの芳香族環であることが好ましい。少なくとも一つの環がヘテロ原子を含む芳香族環である場合、非芳香族及び／又は炭素環がヘテロアリール基に存在することが好ましい。
【００１８】
以下において、特に断りのない限り、「アルキル基」とは、直鎖状又は分岐鎖状、飽和、１価炭化水素基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ｉｓｏ−アミル基、ヘキシル基など）を意味する。
【００１９】
「アルケニル基」とは、少なくとも一つの炭素−炭素二重結合を有する直鎖状又は分岐鎖状、飽和、１価炭化水素基（例えば、エテニル基）を意味する。
【００２０】
「アルキニル基」とは、少なくとも一つの炭素−炭素三重結合を有する直鎖状又は分岐鎖状、飽和、１価炭化水素基（例えば、エチニル基）を意味する。
【００２１】
「アルコキシ基」とは、酸素を介して連結されたアルキル基を意味し、例えば、メトキシ、エトキシ、及びｓｅｃ−ブチルオキシ基を意味する。
【００２２】
「アリール基」とは、アレーンの１以上のリングに存在する水素原子の除去によって形成される１価の官能基を意味し、例えば、フェニル又はナフチルが挙げられる。アレーンは、芳香族環を有する炭化水素基であり、単一環及び複数環炭化水素基を含み、複数環炭化水素基の付加的な環は、芳香族環又は非芳香族環でありうる。
【００２３】
「アリールオキシ基」とは、酸素を介して連結されたアリール基を意味し、アリール基は、上記において説明している通りである。
【００２４】
「アリールアルキル基」とは、上記において定義されているアリール基において、水素原子の一部が低級アルキレン、例えば、メチレン、エチレン、プロピレンなどで置換されたものを意味する。例えば、ベンジル基、フェニルエチル基などが挙げられる。
【００２５】
「シクロアルキル基」とは、全てのメンバーが炭素である１以上の飽和リングを有する１価の官能基（例えば、「シクロペンチル基及びシクロヘキシル基」）を意味する。
【００２６】
「シクロアルケニル基」とは、炭素−炭素二重結合を有する少なくとも一つのリングを含む１価の官能基を意味し、ここで、全てのリングメンバーが炭素であるものを意味する（例えば、シクロペンテニル又はシクロヘキセニル）。
【００２７】
「シクロアルキニル基」とは、少なくとも一つの炭素−炭素三重結合を含む安定した脂肪族単一環又は複数環官能基を意味する。
【００２８】
「ヘテロアリールアルキル基」とは、上記において定義されているアルキル基の水素原子のうちの少なくとも一つがヘテロアリール基で置換されたものを意味する。
【００２９】
「アルキルヘテロアリール基」とは、上記において定義されているヘテロアリール基の水素原子のうちの少なくとも一つがアルキル基で置換されたものを意味する。
【００３０】
本明細書において、特に断りのない限り、「芳香族環」とは、環状の官能基の全ての元素がｐ−オービタルを有しており、これらのｐ−オービタルが共役を形成している官能基を意味する。例えば、芳香族環は、Ｃ６〜Ｃ２０のアリール基でありうる。
【００３１】
本明細書において、特に断りのない限り、「ヘテロ芳香族環」とは、環（リング）内にＮ、Ｏ、及びＳから選ばれるヘテロ原子を含み、環状の官能基の全ての元素がｐ−オービタルを有しており、これらのｐ−オービタルが共役を形成している官能基を意味する。例えば、ヘテロ芳香族環は、Ｃ２〜Ｃ２０のヘテロアリール基でありうる。
【００３２】
本明細書において、特に断りのない限り、「指環族環」とは、共役構造を有していない環を意味し、例えば、Ｃ３〜Ｃ２０のシクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ２０のヘテロシクロアルキル基、Ｃ３〜Ｃ２０のシクロアルケニル基、Ｃ３〜Ｃ２０のヘテロシクロアルケニル基などが挙げられる。
【００３３】
本明細書において、「置換」とは、官能基や化合物中の水素が結合価数を超えない範囲内において、ハロゲン（−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、又は−Ｉ）基、Ｃ１〜Ｃ３０の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、例えば、Ｃ１〜Ｃ１０の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、Ｃ２〜Ｃ３０の直鎖状又は分岐鎖状のアルケニル基、例えば、Ｃ２〜Ｃ１０の直鎖状又は分岐鎖状のアルケニル基、Ｃ２〜Ｃ３０の直鎖状又は分岐鎖状のアルキニル基、例えば、Ｃ２〜Ｃ１０の直鎖状又は分岐鎖状のアルキニル基、Ｃ６〜Ｃ３０のアリール基、例えば、Ｃ６〜Ｃ１２のアリール基、Ｃ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、例えば、Ｃ２〜Ｃ１２のヘテロアリール基、Ｃ３〜Ｃ３０のシクロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のフルオロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のペルフルオロアルキル基（ＣｎＦ２ｎ＋１）、Ｃ１〜Ｃ３０の直鎖状又は分岐鎖状のアルコキシ基、Ｃ３〜Ｃ３０のシクロアルコキシ基、Ｃ２〜Ｃ３０の直鎖状又は分岐鎖状のアルコキシアルキル基、Ｃ４〜Ｃ３０のシクロアルコキシアルキル基、シアノ基、アミノ基（−ＮＲＲ′、ここで、ＲとＲ′は、互いに独立して、水素又はＣ１〜Ｃ１０のアルキル基である）、アミジノ基（−Ｃ（＝ＮＨ）ＮＨ２）、ニトロ基（−ＮＯ２）、アミド基（−Ｃ（＝Ｏ）Ｎ（Ｈ）Ｒ、ここで、Ｒは、水素又はＣ１〜Ｃ１０のアルキル基である）、アルデヒド基（−Ｃ（＝Ｏ）Ｈ）、ヒドロキシ基（−ＯＨ）、スルホニル基（−Ｓ（＝Ｏ）２Ｒ、ここで、Ｒは、互いに独立して、水素又はＣ１〜Ｃ１０のアルキル基である）、及びカルバメート基（−ＮＨＣ（＝Ｏ）ＯＲ、ここで、Ｒは、Ｃ１〜Ｃ１０のアルキル基である）から選ばれる官能基で置換されるものを意味する。
【００３４】
本発明の一実施形態によれば、７以上の環が互いに融合されているコンパクトな平面構造を有する下記一般式１で表わされる縮合多環ヘテロ芳香族化合物を提供する。
【００３５】
［一般式１］
【化９】
2013253080.tif 000011
【００３６】
上記一般式１において、Ａｒは、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０の芳香族環基であり、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ独立して、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｎ−Ｒａ、又はＣＲｂであり、ここで、Ｒａ及びＲｂは、それぞれ独立して、水素、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、例えば、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ３０のアリールアルキル基、例えば、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ２０のアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、例えば、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ２０のアリール基、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、例えば、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリールオキシ基、例えば、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ２０のアリールオキシ基（−ＯＲ１１、ここで、Ｒ１１は、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、例えば、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ２０のアリール基である）、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ３０のシクロアルキル基、例えば、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ３０のシクロアルキルオキシ基、例えば、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ２０のシクロアルキルオキシ基（−ＯＲ１２、ここで、Ｒ１２は、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ３０のシクロアルキル基、例えば、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ２０のシクロアルキル基である）、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、例えば、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のヘテロアリール基、アシル基（−Ｃ（＝Ｏ）Ｒ１３、ここで、Ｒ１３は、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、例えば、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基である）、スルホニル基（−Ｓ（＝Ｏ）２Ｒ１４、ここで、Ｒ１４は、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、例えば、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基である）、又はカルバメート基（−ＮＨＣ（＝Ｏ）ＯＲ１５、ここで、Ｒ１５は、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、例えば、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基である）であり、Ｘ１及びＸ２のうちの少なくとも一方は、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ及びＮ−Ｒａのうちのいずれか一種であり、Ｘ３及びＸ４のうちの少なくとも一方は、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、及びＮ−Ｒａのうちのいずれか一種であり、Ｘ５及びＸ６は、それぞれ独立して、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｎ−Ｒａ、又はＣＲｂＲｃであり、ここで、Ｒａ〜Ｒｃは、それぞれ独立して、水素、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、例えば、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ３０のアリールアルキル基、例えば、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ２０のアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、例えば、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ２０のアリール基、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、例えば、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ２０のアルコキシ基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリールオキシ基、例えば、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ２０のアリールオキシ基（−ＯＲ１１、ここで、Ｒ１１は、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、例えば、Ｃ６〜Ｃ２０のアリール基である）、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ３０のシクロアルキル基、例えば、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ３０のシクロアルキルオキシ基、例えば、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ２０のシクロアルキルオキシ基（−ＯＲ１２、ここで、Ｒ１２は、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ３０のシクロアルキル基、例えば、置換若しくは非置換のＣ４〜Ｃ２０のシクロアルキル基である）、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、例えば、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のヘテロアリール基、アシル基（−Ｃ（＝Ｏ）Ｒ１３、ここで、Ｒ１３は、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、例えば、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基である）、スルホニル基（−Ｓ（＝Ｏ）２Ｒ１４、ここで、Ｒ１４は、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、例えば、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基である）、又はカルバメート基（−ＮＨＣ（＝Ｏ）ＯＲ１５、ここで、Ｒ１５は、置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、例えば、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基である）であり、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルケニル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルキニル基、例えば、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ２０のアルキニル基、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ３０のアリールアルキル基、例えば、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ２０のアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、例えば、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のヘテロアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のアルキルヘテロアリール基、例えば、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のアルキルヘテロアリール基、置換若しくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルキル基、例えば、置換若しくは非置換のＣ５〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、例えば、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、例えば、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ２０のアリール基又は置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基、例えば、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のヘテロアリール基である。
【００３７】
上記一般式１で表わされる縮合多環ヘテロ芳香族化合物は、７以上の芳香族環及びヘテロ芳香族環が融合されている構造を有する。このようなコンパクトな平面状の分子構造を有することにより、縮合多環ヘテロ芳香族化合物を電子素子に適用したときに酸化電位が均一であり、しかも、安定しているだけではなく、分子間のパッキング及びスタッキングにも有利であるため、高い電荷移動度を示し、合成し易くて半導体物質や電子輸送物質などに有効に用いられる。即ち、上記一般式１において、芳香族リング（Ａｒ）で連結されている２つのＸ５とＸ６を含む２つのリングを中心として両側にベンゼンリングを位置させ、ベンゼンリングにＸ１とＸ２含有のヘテロ環及びＸ３とＸ４含有のヘテロ環を縮合された状態で位置させることにより、共役構造が拡張され、これにより、分子間の相互作用を増大させることができる。
【００３８】
また、ベンゼンリングの間にヘテロ環を設けることにより、縮合多環ヘテロ芳香族化合物の有機溶媒に対する溶解性を向上させることができる。また、一般式１のＲ１〜Ｒ６にＣ１０〜Ｃ３０の長い脂肪族鎖基（例えば、置換若しくは非置換のＣ１０〜Ｃ３０のアルキル基、又は置換若しくは非置換のＣ１０〜Ｃ３０のアルケニル基）を取り入れることにより、縮合多環ヘテロ芳香族化合物の有機溶媒に対する溶解性を向上させることができる。このような溶解性の向上により、蒸着工程の他にも、常温溶液工程によっても簡単にコートを行うことができるだけではなく、薄くて大面積の薄膜を成膜し易くて工程性及び作業性の側面から効果的である。
【００３９】
上記一般式１において、Ｘ１とＸ４、及びＸ２とＸ３がそれぞれ対称となる位置に同じ元素が存在してパッキング又はスタッキングの特性を高めることができる。
【００４０】
上記一般式１において、Ｘ１及びＸ２のうちのいずれか一方と、Ｘ３及びＸ４のうちのいずれか一方は、硫黄原子（Ｓ）でありうる。
【００４１】
上記一般式１において、Ａｒは、置換若しくは非置換のベンゼン、置換若しくは非置換のナフタレン、又は置換若しくは非置換のアントラセンでありうる。
【００４２】
縮合多環ヘテロ芳香族化合物は、下記一般式１Ａ〜１Ｇで表わされる縮合多環ヘテロ芳香族化合物のうちのいずれか一種でありうる。
【００４３】
［一般式１Ａ］
【化１０】
2013253080.tif 000012
【００４４】
［一般式１Ｂ］
【化１１】
2013253080.tif 000013
【００４５】
［一般式１Ｃ］
【化１２】
2013253080.tif 000014
【００４６】
［一般式１Ｄ］
【化１３】
2013253080.tif 000015
【００４７】
［一般式１Ｅ］
【化１４】
2013253080.tif 000016
【００４８】
［一般式１Ｆ］
【化１５】
2013253080.tif 000017
【００４９】
［一般式１Ｇ］
【化１６】
2013253080.tif 000018
【００５０】
上記一般式１Ａ〜１Ｇにおいて、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６は、それぞれ上記一般式１における定義と同様であり、Ｒ１００〜Ｒ１０２は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン（−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、又は−Ｉ）、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ１〜Ｃ３０のアルキル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルケニル基、置換若しくは非置換の直鎖状又は分岐鎖状のＣ２〜Ｃ３０のアルキニル基、置換若しくは非置換のＣ７〜Ｃ３０のアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のアルキルヘテロアリール基、置換若しくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換のＣ６〜Ｃ３０のアリール基、又は置換若しくは非置換のＣ２〜Ｃ３０のヘテロアリール基であり、ｘ、ｙ、及びｚは、１又は２の整数である。
【００５１】
上記一般式１Ａ〜１Ｇにおいて、Ｘ１及びＸ２のうちのいずれか一方と、Ｘ３及びＸ４のうちのいずれか一方は、硫黄原子（Ｓ）でありうる。
【００５２】
縮合多環ヘテロ芳香族化合物の具体例としては、下記化合物（１）〜（１２）が挙げられる。
2013253080.tif 000019
【００５３】
上記化合物（１）〜（１２）のうち、化合物（１）、（２）、（５）、及び（６）の再構築エネルギーを、ガウシアン０３プログラムを用いてＤＦＴ  Ｂ３ＰＷ９１６−３１１Ｇ＋（ｄ，ｐ）レベルで計算した結果を下記表１に示す。比較のために、下記ｒｅｆ−１及びｒｅｆ−２の化合物の再構築エネルギーを表１に併記する。
2013253080.tif 000020
【００５４】
【表１】
2013253080.tif 000021
【００５５】
表１から明らかなように、化合物（１）、（２）、（５）、及び（６）が化合物ｒｅｆ−１及びｒｅｆ−２に比べて再構築エネルギーが小さい。これにより、化合物（１）、（２）、（５）、及び（６）が化合物ｒｅｆ−１及びｒｅｆ−２に比べて優れた電荷移動度を有するということを予測することができる。
【００５６】
本発明の一実施形態による縮合多環ヘテロ芳香族化合物は、通常の方法、例えば、芳香族又はヘテロ芳香族化合物の代表的な重合方法である化学的又は電気化学的な酸化合成法、ニッケルやパラジウムなどの有機遷移金属化合物を用いる縮合重合法がいずれも利用可能である。
【００５７】
例えば、上記一般式１の化合物は、下記一般式１−１で表わされる中間体化合物の環化反応により得られる。環化反応は、例えば、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．２００５，７０，４５０２−４５０５に記載の方法により行うことができる。
【００５８】
［一般式１−１］
【化１７】
2013253080.tif 000022
【００５９】
上記一般式１−１において、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ６は、一般式１における定義と同様であり、Ｙ１は、アシル基（−Ｃ（＝Ｏ）Ｒ４、ここで、Ｒ４は、一般式１における定義と同様である）又はハロゲン（例えば、−Ｂｒ）であり、Ｙ２は、アシル基（−Ｃ（＝Ｏ）Ｒ５、ここで、Ｒ５は、一般式１における定義と同様である）又はハロゲン（例えば、−Ｂｒ）である。例えば、一般式１Ａにおいて、Ｘ１、Ｘ４、Ｘ５、及びＸ６がＳであり、Ｘ２とＸ３がＣＨであり、Ｒ１とＲ２がオクチル基であり、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６が水素である縮合多環ヘテロ芳香族化合物は、下記反応式１によって合成可能であるが、特にこれに制限されない。
【００６０】
［反応式１］
【化１８】
2013253080.tif 000023
【００６１】
上記合成は、上記反応式１において臭素で置換されたヘテロ芳香族環化合物を用いて、大気中又は窒素雰囲気下、約−７８℃〜常温（約２３℃〜約２５℃）において行われうるが、溶媒としては、通常のトルエン、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、テトラヒドロフランなどが使用可能であり、最後の段階において脱水を行うための触媒としては、アンバーリスト１５（Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ  １５、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）などの酸性触媒が使用可能である。
【００６２】
このような合成過程によって得られる本実施形態による縮合多環ヘテロ芳香族化合物の分子量は、当業者が用途及び場合によって適切に調節可能であるが、好ましくは、約３５０〜約３０００の範囲の分子量を有しうる。
【００６３】
本発明の他の実施形態は、縮合多環ヘテロ芳香族化合物を含む有機薄膜及び前記有機薄膜を備える電子素子を提供する。
【００６４】
上記実施形態による有機薄膜は、上述した縮合多環ヘテロ芳香族化合物を含むことにより、電子素子の有機半導体層、チャンネル層などのキャリア輸送層として使用可能であり、これを備える電子素子は、優れた工程性及び作業性と共に、高い電荷移動度の優れた電気的な特性を示しうる。
【００６５】
このとき、有機薄膜は、縮合多環ヘテロ芳香族化合物を基板の上に通常の方法により蒸着したり、縮合多環ヘテロ芳香族化合物を有機溶媒に溶解するか又は通常の常温溶液工程によってコートしたりして成膜することができ、必要に応じて、蒸着又はコート後に熱処理する過程を行うことにより、薄膜の緻密性及び均一性を更に高めることができる。
【００６６】
具体的に、有機溶媒としては、通常の有機溶媒が１種以上使用可能であるが、例えば、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素溶媒、トルエン、ピリジン、キノリン、アニソール、メシチレン、キシレンなどの芳香族系炭化水素溶媒、メチルイソブチルケトン、１−メチル−２−ピロリジノン、シクロヘキサノン、アセトンなどのケトン系溶媒、テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテルなどのエーテル系溶媒、エチルアセテート、ブチルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートなどのアセテート系溶媒、イソプロピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコール系溶媒、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミドなどのアミド系溶媒、シリコン系溶媒、及びこれらの溶媒の混合物から選ばれる１種以上が使用可能である。有機溶媒中に溶解される縮合多環ヘテロ芳香族化合物の含量は、当業者が適切に選択して決定することができるが、好ましくは、溶解性及びコート性の側面から、全体の溶液中の約０．０１〜５０重量％の範囲でありうる。
【００６７】
また、有機薄膜の成膜方法としては、熱蒸着法、真空蒸着法、レーザー蒸着法、スクリーン印刷法、プリント法、インプリント法、スピンキャスト法、ディップ法、インクジェット法、ロールコート法、フローコート法、ドロップキャスト法、スプレイコート法、ロールプリント法などが挙げられるが、これらに制限されない。なお、熱処理過程は、８０〜２５０℃の温度下で１分〜２時間行われうるが、これに制限されない。
【００６８】
有機薄膜の膜厚は、当業者が、用いられた化合物の種類及び溶媒の種類などを考慮して、用途及び場合によって適切に調節可能であるが、好ましくは、約２００Å〜約１０，０００Åの範囲でありうる。
【００６９】
このような有機薄膜をキャリア輸送層として備える電子素子の非制限的な例としては、トランジスタ、有機発光素子（ＯＬＥＤ）、光起電素子、太陽電池、レーザー素子、メモリ、又はセンサーなどが挙げられ、有機薄膜は、当業界における周知の通常の工程によって各素子に適用されうる。
【００７０】
例えば、トランジスタは、基板の上に配設されるゲート電極と、相対向してチャンネル領域を限定するソース電極及びドレイン電極と、ソース電極及びドレイン電極とゲート電極を電気的に絶縁する絶縁層と、チャンネル領域に形成されている縮合多環ヘテロ芳香族化合物を含む活性層と、を備える。
【００７１】
活性層は、縮合多環ヘテロ芳香族化合物を蒸着するか、或いは縮合多環ヘテロ芳香族化合物を含む組成物を、スクリーン印刷法、プリント法、スピンコート法、ディップ法、インクジェット法などの溶液工程を用いて形成されうる。このように溶液工程により活性層を形成する場合、工程コストが節減されるので、大面積の素子の製造に好適に用いられる。
【００７２】
図１及び図２は、本発明の一実施形態によるトランジスタの概略断面図である。本実施形態によるトランジスタは、薄膜トランジスタでありうる。薄膜トランジスタである場合、薄膜の膜厚は、数ｎｍ〜数μｍでありうる。
【００７３】
図１を参照すると、トランジスタ１０は、基板１２の上にゲート電極１４が形成され、ゲート電極１４を覆う絶縁層１６が形成されている。絶縁層１６にチャンネル領域を限定するソース電極１７ａ及びドレイン電極１７ｂが形成されており、チャンネル領域に活性層１８が形成され、この活性層１８は、縮合多環ヘテロ芳香族化合物を含む。
【００７４】
図２を参照すると、トランジスタ２０は、基板２２の上にチャンネル領域を限定するソース電極２７ａ及びドレイン電極２７ｂが形成されており、チャンネル領域に活性層２８が形成され、この活性層２８は、縮合多環ヘテロ芳香族化合物を含む。ソース電極２７ａ、ドレイン電極２７ｂ、及び活性層２８を覆う絶縁層２６が形成され、この上にゲート電極２４が形成されている。
【００７５】
基板１２、２２は、無機物、有機物、又は無機物と有機物との複合体を含むものであってもよい。有機物としては、例えば、ポリエチレンナフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリイミド、ポリノルボルネン（ｐｏｌｙｎｏｒｂｏｒｎｅｎｅ）、ポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ：ＰＥＳ）などのプラスチックが挙げられ、無機物としては、例えば、ガラス又は金属が挙げられる。
【００７６】
また、ゲート電極１４、２４、ソース電極１７ａ、２７ａ、及びドレイン電極１７ｂ、２７ｂとしては、通常の金属が使用可能であり、具体的には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などが使用可能であるが、これらに限定されない。
【００７７】
絶縁層１６、２６としては、通常の高誘電率の絶縁体が使用可能であり、具体的には、ＢａＯ．３３ＳｒＯ．６６ＴｉＯ３（ＢＳＴ：Ｂａｒｉｕｍ  Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ  Ｔｉｔａｎａｔｅ）、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２などの強誘電性の絶縁体と、ＰｂＺｒＯ．３３ＴｉＯ．６６Ｏ３（ＰＺＴ）、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、ＢａＭｇＦ４、ＳｒＢｉ２（ＴａＮｂ）２Ｏ９、Ｂａ（ＺｒＴｉ）Ｏ３（ＢＺＴ）、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ（ｘは、Ｓｉの原子価によって決定される）、ＡｌＯＮなどの無機絶縁体と、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ：ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）、パリレン（ｐａｒｙｌｅｎｅ）、ポリアクリレート（ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）、ポリビニルフェノル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｈｅｎｏｌ）などの有機絶縁体が使用可能であるが、これらに限定されない。言及していないが、米国特許第５，９４６，５５１号に開示されている無機絶縁体と、米国特許第６，２３２，１５７号に開示されている有機絶縁体なども絶縁層１６、２６として使用可能である。
【００７８】
以下、本発明の具体的な実施例を挙げる。但し、下記の実施例は、本発明を具体的に例示又は説明するためのものに過ぎず、これらに本発明が制限されてはならない。
【００７９】
［実施例１］縮合多環ヘテロ芳香族化合物の製造
【００８０】
下記の反応式２に従い、縮合多環ヘテロ芳香族化合物を合成した。
【００８１】
［反応式２］
【化１９】
2013253080.tif 000024
【００８２】
＜化合物１の合成＞
【００８３】
ベンゾジチオフェン（ｂｅｎｚｏｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、５．２９ｇ，２８ｍｍｏｌ）を１００ｍＬのドライテトラヒドロフラン（ＴＨＦ：ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）に溶かし、これを０℃に冷却されたブチルリチウム（２５ｍＬ、２．５Ｍヘキサン溶液）入り１００ｍＬ無水ジエチルエーテル溶液に滴加した後、温度を徐々に昇温して常温下で２時間攪拌した。濁った溶液に３−ブロモ−チエノチオフェン−２−アルデヒド（３−ｂｒｏｍｏ−ｔｈｉｅｎｏ［３，２：ｂ］ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２−ａｌｄｅｈｙｄｅ）（１２ｇ，６２ｍｍｏｌ）を徐々に滴加し、一晩中攪拌した。ここにアンモニウムクロリド飽和水溶液１００ｍＬを加えた後、沈殿された物質をろ過し、水とジエチルエーテルで洗浄して所望の化合物１を得た（歩留まり：７０％）。
【００８４】
１Ｈ  ＮＭＲ  （３００  ＭＨｚ，  ＣＤＣｌ３）：  δ  ｐｐｍ  ８．１１  （ｄ，  ２Ｈ），  ７．３２  （ｄ，  ２Ｈ），  ７．２７  （ｄ，  ２Ｈ），  ６．９８  （ｄ，  ２Ｈ），  ６．４７  （ｄ，  ２Ｈ），  ２．７９  （ｄ，  ２Ｈ）  ；  １３ＣＮＭＲ  （７５．５  ＭＨｚ，  ＣＤＣｌ３）：  δ  ｐｐｍ  １４６．７，  １４０．７，  １３７．２，  １３７．１，  １３０．１，  １２６．０，  １２０．８，  １１７．２，  １０９．０，  ６８．６．
【００８５】
＜化合物２の合成＞
【００８６】
ジオール化合物１（４．６６ｇ，８．１５ｍｍｏｌｅ）をジクロロメタン４００ｍＬに溶かした後、ＺｎＩ２（８．３ｇ，２６ｍｍｏｌｅ）とＮａＣＮＢＨ３（７．２ｇ，１１４ｍｍｏｌｅ）を徐々に加えた。混合物を常温下で２４時間攪拌した後、セライトパッドに通させた。ろ液をアンモニウムクロリド飽和溶液と水でそれぞれ洗浄した後、ＭｇＳＯ４で乾燥及び減圧濃縮して黄色オイルを得た。この黄色オイルをシリカクロマトグラフィで精製して所望の化合物２を得た（歩留まり：７７％）。
【００８７】
１Ｈ  ＮＭＲ  （３００  ＭＨｚ，  ＣＤＣｌ３）：  δ  ｐｐｍ  ８．０２  （ｓ，  ２Ｈ），  ７．２０  （ｄ，  ２Ｈ），  ７．０７  （ｄ，  ２Ｈ），  ６．９６  （ｄ，  ２Ｈ），  ４．３８  （ｓ，  ４Ｈ）．
【００８８】
＜化合物３の合成＞
【００８９】
ｔ−ブチルリチウム（１．７Ｍ，４．５ｍＬ，７．７ｍｍｏｌｅ）が溶解されている−７８℃に冷却されたＴＨＦ（５０ｍＬ）溶液に化合物２（１．４ｇ，２．６ｍｍｏｌｅ）を溶かしたＴＨＦ溶液（５０ｍＬ）を徐々に滴加した。−７８℃の温度下で約３０分間攪拌した後、ＤＭＦ（１ｍＬ）を加え、更に約１時間攪拌した。水を注いで反応を終えた後、エチルアセテート１００ｍＬを加え、水と塩水で洗浄した後、有機層をＭｇＳＯ４で乾燥及び減圧濃縮して無色オイルを得た。この無色オイルをシリカクロマトグラフィで精製して所望の化合物３を得た（歩留まり：６０％）
【００９０】
１Ｈ  ＮＭＲ  （３００  ＭＨｚ，  ＣＤＣｌ３）：  δ  ｐｐｍ  １０．１  （ｓ，  ２Ｈ），  ８．０４  （ｓ，  ２Ｈ），  ７．４５  （ｄ，  ２Ｈ），  ７．１９  （ｄ，  ２Ｈ），  ７．１０  （ｓ，  ２Ｈ），  ４．８０  （ｓ，  ４Ｈ）；  １３Ｃ  ＮＭＲ  （７５．５  ＭＨｚ，  ＣＤＣｌ３）：  δ  ｐｐｍ  １８４．７，  １５２．７，  １４２．８，  １３７．３，  １３７．２，  １３６．９，  １２８．２，  １２４．２，  １２１．５，  １１６．４，  ２９．５．
【００９１】
＜化合物４の合成＞
【００９２】
化合物３（０．３５ｇ）を３０ｍＬのベンゼンに溶かし、アンバーリスト１５（Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ  １５、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、０．５ｇ）を加えた後、混合物を攪拌還流しながらディーン・スタークトラップを用いて水を除去した。約２４時間経過後に黄色の固体が沈殿された。温度を常温まで下げ、アンバーリスト１５を沈殿させ、浮遊物をろ過することにより除去して、所望の化合物４を黄色の固体として得た（歩留まり：６０％）。
【００９３】
化合物４のＭａｌｄｉ−ＭＳスペクトル（Ｕｌｔｒａｆｌｅｘ  ＩＩＩ  ＴＯＦ／ＴＯＦ  ２００ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ、Ｂｒｕｋｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を図３に示す。
【００９４】
［実施例２］縮合多環ヘテロ芳香族化合物を用いた有機薄膜トランジスタの製造
【００９５】
先ず、シリコン酸化膜が３０００Å覆われているシリコン基板を、イソプロピルアルコールを用いて１０分間洗浄して乾燥した。洗浄されたシリコン基板を酸素プラズマで処理した後に、ヘキサンに５ｍＭの濃度に希釈したオクタデシルトリクロロシラン溶液に３０分間浸漬し、次いで、ヘキサンとエタノールで洗浄した後、１２０℃の温度下で３０分間焼成し、クロロホルム溶液に浸漬して超音波洗浄した。洗浄されたシリコン基板を乾燥した後、真空熱蒸着方法を用いて、実施例１に従い合成された縮合多環ヘテロ芳香族化合物４を７００Åの膜厚に塗布した。その上に、ソース電極及びドレイン電極として用いられるＡｕを、スパッタリング法により１０００Åの膜厚に蒸着してＯＴＦＴ素子を製作した。
【００９６】
実施例２による有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）素子に対し、ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製のＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ（４２００−ＳＣＳ）を用いて電流伝達特性を測定して図４に示す。図４から明らかなように、実施例２によるＯＴＦＴ素子が優れた電流伝達特性を有している。
【００９７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１０、２０    トランジスタ
１２、２２    基板
１６、２６    絶縁層
１８、２８    活性層
１４、２４    ゲート電極
１７ａ、２７ａ    ソース電極
１７ｂ、２７ｂ    ドレイン電極
【図１】
2013253080.tif 000033
【図２】
2013253080.tif 000034
【図３】
2013253080.tif 000035
【図４】
2013253080.tif 000036