(57)【要約】本発明は、簡単なプロセスで製造され、トランジスタとしての特性が良好であり、さらに経時劣化が抑えられた有機半導体材料、それを用いた有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタの形成方法を提供する。本発明の有機半導体材料は、下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする。  一般式（１）    Ａｒ1−Ｌ−Ａｒ2（式中、Ａｒ1及びＡｒ2は水素原子または置換基を表し、Ａｒ1及びＡｒ2の少なくとも１つは芳香族炭化水素環または芳香族複素環が縮合した芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環であり、Ｌは芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した連結基を表す。）【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。
一般式（１）    Ａｒ1−Ｌ−Ａｒ2
（式中、Ａｒ1及びＡｒ2は水素原子または置換基を表し、Ａｒ1及びＡｒ2の少なくとも１つは芳香族炭化水素環または芳香族複素環が縮合した芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環であり、Ｌは芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した連結基を表す。）
【請求項２】
前記Ａｒ1及びＡｒ2が、芳香族炭化水素環または芳香族複素環が縮合した芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機半導体材料。
【請求項３】
下記一般式（２）で表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。
【化１】
2006098121.tif 000019
（式中、Ａｒ21及びＡｒ22は水素原子または置換基を表し、Ａｒ21及びＡｒ22の少なくとも１つは、芳香族炭化水素環または芳香族複素環が縮合した芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環であり、Ｒ21及びＲ22は水素原子または置換基を表し、Ｌ21は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した連結基を表す。）
【請求項４】
前記Ａｒ21及びＡｒ22が、芳香族炭化水素環または芳香族複素環が縮合した芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の有機半導体材料。
【請求項５】
前記一般式（１）または（２）で表される化合物の分子量が１万以下であることを特徴とする請求の範囲第１〜４項のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
【請求項６】
前記一般式（１）または（２）で表される化合物が、下記一般式（３）で表される部分構造を有することを特徴とする請求の範囲第１〜５項のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
【化２】
2006098121.tif 000020
（式中、Ａｒ31〜Ａｒ33は芳香族炭化水素環または芳香族複素環であり、Ｒ31は置換基であり、Ｒ32及びＲ33は水素原子または置換基を表す。）
【請求項７】
前記一般式（１）におけるＬまたは前記一般式（２）におけるＬ21が、前記一般式（３）で表される部分構造を有することを特徴とする請求の範囲第１〜５項のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
【請求項８】
前記一般式（１）におけるＬまたは前記一般式（２）におけるＬ21が、置または無置換のチオフェン環を含むことを特徴とする請求の範囲第１〜５項のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
【請求項９】
前記一般式（１）におけるＬまたは前記一般式（２）におけるＬ21が、置換または無置換のチオフェン環が２個以上連結した部分構造を有することを特徴とする請求の範囲第１〜５項のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
【請求項１０】
前記一般式（１）または（２）で表される化合物が、下記一般式（４）で表される部分構造を有することを特徴とする請求の範囲第１〜５項のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
【化３】
2006098121.tif 000021
（式中、Ｒは置換基を表す。）
【請求項１１】
前記一般式（１）におけるＬまたは前記一般式（２）におけるＬ21が、前記一般式（４）で表される部分構造を有することを特徴とする請求の範囲第１〜５項のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
【請求項１２】
請求の範囲第１〜１１項のいずれか１項に記載の有機半導体材料を含有することを特徴とする有機半導体膜。
【請求項１３】
請求の範囲第１〜１１項のいずれか１項に記載の有機半導体材料を用いることを特徴とする有機半導体デバイス。
【請求項１４】
請求の範囲第１〜１１項のいずれか１項に記載の有機半導体材料を半導体層に用いることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項１５】
前記半導体層を、請求の範囲第１〜１１項のいずれか１項に記載の有機半導体材料を含有する溶液または分散液を塗布することにより形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体材料、有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報端末の普及に伴い、コンピュータ用のディスプレイとしてフラットパネルディスプレイに対するニーズが高まっている。また、さらに情報化の進展に伴い、従来、紙媒体で提供されていた情報が電子化される機会が増え、薄くて軽い、手軽に持ち運びが可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパーあるいはデジタルペーパーへのニーズも高まりつつある。【０００３】
一般に平板型のディスプレイ装置においては、液晶、有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス）、電気泳動等を利用した素子を用いて表示媒体を形成している。また、こうした表示媒体では画面輝度の均一性や画面書き換え速度等を確保するために、画像駆動素子としてアクティブ駆動素子（ＴＦＴ素子）を用いる技術が主流になっている。例えば、通常のコンピュータディスプレイではガラス基板上にこれらＴＦＴ素子を形成し、液晶、有機ＥＬ素子等が封止されている。【０００４】
ここでＴＦＴ素子には主にａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）等の半導体を用いることができ、これらのＳｉ半導体（必要に応じて金属膜も）を多層化し、ソース、ドレイン、ゲート電極を基板上に順次形成していくことでＴＦＴ素子が製造される。こうしたＴＦＴ素子の製造には通常、スパッタリング、その他の真空系の製造プロセスが必要とされる。【０００５】
しかしながら、このようなＴＦＴ素子の製造では、真空チャンバーを含む真空系の製造プロセスを何度も繰り返して各層を形成せざるを得ず、装置コスト、ランニングコストが非常に膨大なものとなっていた。例えば、ＴＦＴ素子では、通常それぞれの層の形成のために真空蒸着、ドープ、フォトリソグラフ、現像等の工程を何度も繰り返す必要があり、何十もの工程を経て素子を基板上に形成している。スイッチング動作の要となる半導体部分に関しても、ｐ型、ｎ型等、複数種類の半導体層を積層している。こうした従来のＳｉ半導体による製造方法ではディスプレイ画面の大型化のニーズに対し、真空チャンバー等の製造装置の大幅な設計変更が必要とされる等、設備の変更が容易ではない。【０００６】
また、このような従来からのＳｉ材料を用いたＴＦＴ素子の形成には高い温度の工程が含まれるため、基板材料には工程温度に耐える材料であるという制限が加わることになる。このため実際上はガラスを用いざるをえず、先に述べた電子ペーパーあるいはデジタルペーパーといった薄型ディスプレイを、こうした従来知られたＴＦＴ素子を利用して構成した場合、そのディスプレイは重く、柔軟性に欠け、落下の衝撃で割れる可能性のある製品となってしまう。ガラス基板上にＴＦＴ素子を形成することに起因するこれらの特徴は、情報化の進展に伴う手軽な携行用薄型ディスプレイへのニーズを満たすにあたり望ましくないものである。【０００７】
一方、近年において高い電荷輸送性を有する有機化合物として、有機半導体材料の研究が精力的に進められている。これらの化合物は有機ＥＬ素子用の電荷輸送性材料のほか、例えば非特許文献１等において論じられているような有機レーザー発振素子や、例えば非特許文献２等、多数の論文にて報告されている有機薄膜トランジスタ素子（有機ＴＦＴ素子）への応用が期待されている。これら有機半導体デバイスを実現できれば、比較的低い温度での真空ないし低圧蒸着による製造プロセスの簡易化や、さらにはその分子構造を適切に改良することによって、溶液化できる半導体を得る可能性があると考えられ、有機半導体溶液をインク化することによりインクジェット方式を含む印刷法による製造も考えられる。これらの低温プロセスによる製造は、従来のＳｉ系半導体材料については不可能と考えられてきたが、有機半導体を用いたデバイスにはその可能性があり、従って前述の基板耐熱性に関する制限が緩和され、透明樹脂基板上にも例えばＴＦＴ素子を形成できる可能性がある。透明樹脂基板上にＴＦＴ素子を形成し、そのＴＦＴ素子により表示材料を駆動させることができれば、ディスプレイを従来のものよりも軽く、柔軟性に富み、落としても割れない（もしくは非常に割れにくい）ディスプレイとすることができるであろう。【０００８】
しかしながら、こうしたＴＦＴ素子を実現するための有機半導体としてこれまでに検討されてきたのは、ペンタセンやテトラセンといったアセン類（例えば、特許文献１参照）、鉛フタロシアニンを含むフタロシアニン類、ペリレンやそのテトラカルボン酸誘導体といった低分子化合物（例えば、特許文献２参照）や、α−チエニールもしくはセクシチオフェンと呼ばれるチオフェン６量体を代表例とする芳香族オリゴマー（例えば、特許文献３参照）、ナフタレン、アントラセンに５員の芳香族複素環が対称に縮合した化合物（例えば、特許文献４参照）、モノ、オリゴ及びポリジチエノピリジン（例えば、特許文献５参照）、さらにはポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリ−ｐ−フェニレンビニレンといった共役高分子等限られた種類の化合物（例えば、非特許文献１〜３参照）でしかなく、高いキャリア移動度を示す新規な電荷輸送性材料を用いた半導体性組成物の開発が待望されていた。【０００９】
また、特開２００３−２９２５８８号公報、米国特許出願公開第２００３／１３６９５８号明細書、同２００３／１６０２３０号明細書、同２００３／１６４４９５号明細書では「マイクロエレクトロニクス用の集積回路論理素子にポリマーＴＦＴを用いると、その機械的耐久性が大きく向上し、その使用可能寿命が長くなる。しかし半導体ポリチオフェン類の多くは、周囲の酸素によって酸化的にドープされ、導電率が増大してしまうため空気に触れると安定ではないと考えられる。この結果、これらの材料から製造したデバイスのオフ電流は大きくなり、そのため電流オン／オフ比は小さくなる。従ってこれらの材料の多くは、材料加工とデバイス製造の間に環境酸素を排除して酸化的ドーピングを起こさない、あるいは最小とするよう厳重に注意しなければならない。この予防措置は製造コストを押し上げるため、特に大面積デバイスのための、アモルファスシリコン技術に代わる経済的な技術としてのある種のポリマーＴＦＴの魅力が削がれてしまう。これら及びその他の欠点は、本発明の実施の形態において回避され、あるいは最小となる。従って、酸素に対して強い対抗性を有し、比較的高い電流ＯＮＮ／ＯＦＦ比を示すエレクトロニックデバイスが望まれている」との記載があり、その解決手段が種々提案されている（例えば、特許文献６、７及び８参照）が、改善のレベルは満足できるものではなく、さらなる改良が望まれている。
【特許文献１】特開平５−５５５６８号公報
【特許文献２】特開平５−１９０８７７号公報
【特許文献３】特開平８−２６４８０５号公報
【特許文献４】特開平１１−１９５７９０号公報
【特許文献５】特開２００３−１５５２８９号公報
【特許文献６】特開２００３−２６１６５５号公報
【特許文献７】特開２００３−２６４３２７号公報
【特許文献８】特開２００３−２６８０８３号公報
【非特許文献１】『サイエンス』（Ｓｃｉｅｎｃｅ）誌２８９巻、５９９ページ（２０００）
【非特許文献２】『ネイチャー』（Ｎａｔｕｒｅ）誌４０３巻、５２１ページ（２０００）
【非特許文献３】『アドバンスド・マテリアル』（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ）誌、２００２年、第２号、９９ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、簡単なプロセスで製造され、トランジスタとしての特性が良好であり、さらに経時劣化が抑えられた有機半導体材料、それを用いた有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタの形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上記課題は以下の構成により達成される。
１．下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。【００１２】
一般式（１）    Ａｒ1−Ｌ−Ａｒ2
（式中、Ａｒ1及びＡｒ2は水素原子または置換基を表し、Ａｒ1及びＡｒ2の少なくとも１つは芳香族炭化水素環または芳香族複素環が縮合した芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環であり、Ｌは芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した連結基を表す。）
２．前記Ａｒ1及びＡｒ2が、芳香族炭化水素環または芳香族複素環が縮合した芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環であることを特徴とする前記１に記載の有機半導体材料。
３．下記一般式（２）で表される化合物を含有することを特徴とする有機半導体材料。【００１３】
【化１】
2006098121.tif 000002
【００１４】
（式中、Ａｒ21及びＡｒ22は水素原子または置換基を表し、Ａｒ21及びＡｒ22の少なくとも１つは、芳香族炭化水素環または芳香族複素環が縮合した芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環であり、Ｒ21及びＲ22は水素原子または置換基を表し、Ｌ21は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した連結基を表す。）
４．前記Ａｒ21及びＡｒ22が、芳香族炭化水素環または芳香族複素環が縮合した芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環であることを特徴とする前記３に記載の有機半導体材料。
５．前記一般式（１）または（２）で表される化合物の分子量が１万以下であることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
６．前記一般式（１）または（２）で表される化合物が、下記一般式（３）で表される部分構造を有することを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の有機半導体材料。【００１５】
【化２】
2006098121.tif 000003
【００１６】
（式中、Ａｒ31〜Ａｒ33は芳香族炭化水素環または芳香族複素環であり、Ｒ31は置換基であり、Ｒ32及びＲ33は水素原子または置換基を表す。）
７．前記一般式（１）におけるＬまたは前記一般式（２）におけるＬ21が、前記一般式（３）で表される部分構造を有することを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
８．前記一般式（１）におけるＬまたは前記一般式（２）におけるＬ21が、置換または無置換のチオフェン環を含むことを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
９．前記一般式（１）におけるＬまたは前記一般式（２）におけるＬ21が、置換または無置換のチオフェン環が２個以上連結した部分構造を有することを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
１０．前記一般式（１）または（２）で表される化合物が、下記一般式（４）で表される部分構造を有することを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の有機半導体材料。【００１７】
【化３】
2006098121.tif 000004
【００１８】
（式中、Ｒは置換基を表す。）
１１．前記一般式（１）におけるＬまたは前記一般式（２）におけるＬ21が、前記一般式（４）で表される部分構造を有することを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の有機半導体材料。
１２．前記１〜１１のいずれか１項に記載の有機半導体材料を含有することを特徴とする有機半導体膜。
１３．前記１〜１１のいずれか１項に記載の有機半導体材料を用いることを特徴とする有機半導体デバイス。
１４．前記１〜１１のいずれか１項に記載の有機半導体材料を半導体層に用いることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
１５．前記半導体層を、前記１〜１１のいずれか１項に記載の有機半導体材料を含有する溶液または分散液を塗布することにより形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタの形成方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡単なプロセスで製造され、トランジスタとしての特性が良好であり、さらに経時劣化が抑えられた有機半導体材料、それを用いた有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタの形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の有機薄膜トランジスタの構成例を示す図である。
【図２】本発明の有機薄膜トランジスタシートの概略等価回路図の１例である。
【符号の説明】
【００２１】
１  有機半導体層
２  ソース電極
３  ドレイン電極
４  ゲート電極
５  絶縁層
６  支持体
７  ゲートバスライン
８  ソースバスライン
１０  有機薄膜トランジスタシート
１１  有機薄膜トランジスタ
１２  出力素子
１３  蓄積コンデンサ
１４  垂直駆動回路
１５  水平駆動回路
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の有機半導体材料においては、請求の範囲第１〜１１項のいずれか１項に規定される構成を用いることにより、薄膜トランジスタ用途に有用な有機半導体材料を得ることができる。また、該有機半導体材料を用いて作製した本発明の有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ（以下、有機ＴＦＴともいう）は、キャリア移動度が高く、良好なＯＮ／ＯＦＦ特性を示す等、優れたトランジスタ特性を示しながら、かつ、高耐久性であることが分かった。【００２３】
有機半導体材料としてはペンタセンがよく知られているが、不溶性のため従来は蒸着によってしか膜を形成できず、塗布膜を作製することは難しい。無置換６Ｔに代表されるような置換基を持たないチオフェンオリゴマーは分子間でπスタックを形成しやすいが、ペンタセンと同様に不溶性であり蒸着によってしか膜を形成できない問題点があった。また、末端チオフェンの４位の活性が高いため、材料及び塗膜の経時安定性に問題があった。【００２４】
一方で、塗布可能な材料としてＰＨＴに代表されるようなチオフェンポリマーが提案されているが、分子量分布を持つポリマーではπスタックの形成が不十分であり、分子配列が乱れている部分が多く、満足できるＴＦＴ性能が得られなかった。【００２５】
本発明者等は、上記の問題点を種々検討した結果、末端に芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環を導入することによって分子間のスタック性が向上し、さらに、分子量をある特定の範囲に制限することにより、分子の配列性を向上させることが可能となった。さらに従来公知のペンタセン等で見られたような分子が規則的に配列した膜が作製でき、ＴＦＴ性能の向上が可能となった。【００２６】
また本発明のようにチオフェンオリゴマー等の部分構造を機能分離（溶解性促進ユニットとπスタック促進ユニットに分離）することで十分な溶媒溶解性を持ちながら、分子配列性の高い膜を形成することが可能となり、ＴＦＴ性能（移動度）を向上することができた。【００２７】
また、芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環でチオフェン環の２位を置換することにより、チオフェン環の活性部位をふさぎ、経時安定性が向上する。【００２８】
以下、本発明に係る各構成要素の詳細について説明する。【００２９】
〔有機半導体材料〕
（一般式（１）で表される化合物）
本発明の有機半導体材料は、上記一般式（１）または（２）で表される化合物を含有することが特徴である。【００３０】
本発明に係る一般式（１）で表される化合物について説明する。【００３１】
一般式（１）において、Ａｒ1及びＡｒ2は水素原子または置換基を表し、Ａｒ1及びＡｒ2の少なくとも１つは、芳香族炭化水素環または芳香族複素環が縮合した芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環を表す。さらにＡｒ1及びＡｒ2の両方が、芳香族炭化水素環または芳香族複素環が縮合した芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環であることが好ましい。
本発明では、上記「芳香族炭化水素環または芳香族複素環が縮合した芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環」とは、芳香族炭化水素環のみで構成された芳香族炭化水素縮合環、芳香族複素環のみで構成された芳香族複素縮合環、または芳香族炭化水素環と芳香族複素縮合環によって構成された芳香族複素縮合環を意味する。
ここで、芳香族複素縮合環は好ましくはＮ、Ｏ及びＳから選択された少なくとも１個のヘテロ原子を含む。さらにこれらの縮合環は随意に置換基を有していてもよい。また、上記の縮合した芳香族炭化水素縮合環及び芳香族複素縮合環は、５員環または６員環から構成されていることが好ましい。【００３２】
さらに、Ａｒ1またはＡｒ2で表される芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環においてＬと結合している環が６員環である場合は、Ｌとの結合に関与する原子の隣の原子が水素以外の原子と結合していないまたは環を構成する原子以外と結合していないことが好ましい。【００３３】
芳香族炭化水素環が縮合した芳香族炭化水素縮合環としては、アセン類（アセン類とはベンゼン環が複数個縮合した化合物をいい、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、フェナントレン、ピレン等が挙げられる）、アズレン環、クリセン環、ナフタセン環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。好ましく用いられるのは、アントラセン、テトラセン、ヘプタセン、ヘキサセン、フェナントレンである。【００３４】
芳香族複素環が縮合した、または芳香族炭化水素環及び芳香族複素環が縮合した芳香族複素縮合環としては、ベンゾイミダゾール環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環（カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の一つがさらに窒素原子で置換されている環）等が挙げられる。【００３５】
また、上記の芳香族炭化水素環または芳香族複素環が縮合した芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環は、無置換でも、置換基を有していてもよいが、該置換基としては、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、アリール基（例えば、フェニル基、ナフチル基等）、芳香族複素環（例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシ基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、２−ピリジルアミノウレイド基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ピリジルスルフィニル基等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等）、アリールスルホニル基（フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、２−ピリジルスルホニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、２−ピリジルアミノ基等）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等）、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等）等が挙げられる。【００３６】
これらの置換基は、上記の置換基によってさらに置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。【００３７】
Ｌは芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した連結基を表す。【００３８】
芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、ｏ−テルフェニル環、ｍ−テルフェニル環、ｐ−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。中でも好ましく用いられるのはベンゼン環である。さらに、これらの芳香族炭化水素環は、無置換でも置換基を有していてもよいが、該置換基としては、前述の２つ以上の環が縮合した芳香族炭化水素環及び２つ以上の環が縮合した芳香族複素環の置換基として説明した置換基が挙げられる。【００３９】
芳香族複素環としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、カルバゾール環、カルボリン環、カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の少なくともひとつがさらに窒素原子で置換されている環等が挙げられる。【００４０】
（一般式（２）で表される化合物）
本発明の有機半導体材料は、上記一般式（１）または（２）で表される化合物を含有することが特徴である。【００４１】
本発明に係る一般式（２）で表される化合物について説明する。【００４２】
一般式（２）において、Ａｒ21及びＡｒ22は水素原子または置換基を表し、Ａｒ21及びＡｒ22の少なくとも１つは、芳香族炭化水素環または芳香族複素環が縮合した芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環であり、Ｒ21及びＲ22は水素原子または置換基を表し、Ｌ21は芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した連結基を表す。【００４３】
Ａｒ21、Ａｒ22で表される芳香族炭化水素環または芳香族複素環が縮合した芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環は、前記一般式（１）のＡｒ1またはＡｒ2で表される芳香族炭化水素環または芳香族複素環が縮合した芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環と同義である。【００４４】
Ｒ21及びＲ22で表される置換基は、前記一般式（１）の２つ以上の環が縮合した芳香族炭化水素環及び２つ以上の環が縮合した芳香族複素環の置換基と同義である。【００４５】
Ｌ21で表される芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した連結基は、前記一般式（１）の芳香族炭化水素環または芳香族複素環を含む共役系をもって結合した連結基Ｌと同義である。【００４６】
一般式（２）で表される化合物についても、Ａｒ21及びＡｒ22の両方が、２つ以上の環が縮合した芳香族炭化水素環または２つ以上の環が縮合した芳香族複素環であることが好ましい。【００４７】
前記一般式（１）または（２）で表される化合物の重量分子量は１万以下であることが好ましく、さらに好ましくは１００〜５０００の範囲である。分子量をこの範囲に制限することにより、分子間のスタック性及び配向性が向上し、分子が規則的に配列した膜が作製でき、ＴＦＴ性能の向上が可能となる。本発明の有機半導体材料の重量平均分子量または数平均分子量は、テトラヒドロフランをカラム溶媒として用いるＧＰＣ（ゲルパーミーションクロマトグラフィー）を用いて測定を行う。
前記一般式（１）または（２）で表される化合物が、前記一般式（３）で表される部分構造を有することが好ましい。【００４８】
さらに、前記一般式（１）におけるＬまたは前記一般式（２）におけるＬ21は、前記一般式（３）で表される部分構造を有することが好ましい。このような部分構造を有することにより、分子のスタック性が向上し、ＴＦＴ性能の向上が可能となる。【００４９】
一般式（３）において、Ａｒ31〜Ａｒ33は芳香族炭化水素環または芳香族複素環であり、Ｒ31は置換基であり、Ｒ32及びＲ33は水素原子または置換基を表す。【００５０】
Ａｒ31〜Ａｒ33で表される芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環は、前記一般式（１）における連結基Ｌで説明した芳香族炭化水素環または芳香族複素環と同義であり、Ｒ31、Ｒ32及びＲ33で表される置換基は、前記一般式（１）の芳香族炭化水素環または芳香族複素環が縮合した芳香族炭化水素縮合環または芳香族複素縮合環の置換基と同義である。【００５１】
前記一般式（１）におけるＬまたは前記一般式（２）におけるＬ21は、置換または無置換のチオフェン環を有することが好ましい。【００５２】
また、ＬまたはＬ21は、置換または無置換のチオフェン環が２個以上連結した部分構造を有することが好ましく、かつ、ＬまたはＬ21に含まれるチオフェン環の環数は２〜４０であることが好ましく、より好ましくは３〜２０であり、さらに好ましくは４〜１０である。
前記一般式（１）または（２）で表される化合物が、前記一般式（４）で表される部分構造を有することが好ましい。【００５３】
さらに好ましくは、ＬまたはＬ21が、前記一般式（４）で表される部分構造を有することである。【００５４】
一般式（４）において、Ｒは置換基を表す。置換基としては、例えば、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、アリール基（例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等）、芳香族複素環（例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、キナゾリル基、フタラジル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシ基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基、ナフチルウレイド基、２−ピリジルアミノウレイド基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ピリジルスルフィニル基等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等）、アリールスルホニル基（例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、２−ピリジルスルホニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、２−ピリジルアミノ基等）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等）、シアノ基、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等）等が挙げられる。中でも、前記Ｒがアルキル基またはアルコキシ基であることが好ましい。【００５５】
これらの置換基は上記の置換基によってさらに置換されていても、複数が互いに結合して環を形成していてもよい。【００５６】
本発明に係るチオフェンオリゴマーは、構造中に、Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｈｅａｄ構造を持たないことが好ましく、それに加えて、さらに好ましくはＨｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造またはＴａｉｌ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造を有することである。本発明に係るＨｅａｄ−ｔｏ−Ｈｅａｄ構造、Ｈｅａｄ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造、Ｔａｉｌ−ｔｏ−Ｔａｉｌ構造については、例えば、『π電子系有機固体』（１９９８年、学会出版センター発行、日本化学界編）２７〜３２頁、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１９９８，１０，Ｎｏ．２，９３〜１１６頁等により参照できる。【００５７】
以下、本発明に係る一般式（１）または（２）で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。【００５８】
【化４】
2006098121.tif 000005
【００５９】
【化５】
2006098121.tif 000006
【００６０】
【化６】
2006098121.tif 000007
【００６１】
【化７】
2006098121.tif 000008
【００６２】
【化８】
2006098121.tif 000009
【００６３】
【化９】
2006098121.tif 000010
【００６４】
【化１０】
2006098121.tif 000011
【００６５】
【化１１】
2006098121.tif 000012
【００６６】
【化１２】
2006098121.tif 000013
【００６７】
【化１３】
2006098121.tif 000014
【００６８】
【化１４】
2006098121.tif 000015
【００６９】
以下に、これらの化合物の合成例を示す。【００７０】
（化合物１２の合成）
下記スキームにより化合物１２を合成した。【００７１】
【化１５】
2006098121.tif 000016
【００７２】
〈中間体２の合成〉
Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．，９９，１０，１９９５，３２１８−３２２４に従って合成した中間体１  ６ｇをジクロロメタン２４０ｍｌと酢酸１２０ｍｌの混合溶媒中に溶解し、室温でＮ−ブロモスクシンイミド２ｇを分割して加えた。還流下で３時間攪拌した後、室温まで戻し得られた反応混合物を５質量％水酸化カリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗った。溶媒を留去したのち、カラムクロマトグラフィーにて目的物を単離し、中間体２を３．８ｇ得た（収率５５％）。【００７３】
〈化合物１２の合成〉
窒素雰囲気下、ＴＨＦ４０ｍｌ中に中間体２を１．２ｇ、中間体３を２ｇ、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）を０．３ｇ、２０質量％炭酸カリウム水溶液１ｍｌを加え、還流下７２時間攪拌した。得られた反応混合物を水、飽和食塩水で洗った後、溶媒を留去し、カラムクロマトグラフィーにより化合物１２を０．５ｇ得た（収率１９％）。得られた化合物１２の分子構造は、１Ｈ−ＮＭＲ（核磁気共鳴スペクトル）及び質量スペクトル測定を行い、目的物と矛盾しないことを確認した。さらにＨＰＬＣ測定した結果より９９％以上の純度であることを確認した。【００７４】
他の化合物も同様にして合成できる。【００７５】
〔有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタの形成方法〕
本発明の有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタの形成方法について説明する。【００７６】
本発明の有機半導体材料は、有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタの半導体層に用いることにより、良好に駆動する有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタを提供することができる。有機薄膜トランジスタは、支持体上に、半導体層として有機半導体で連結されたソース電極とドレイン電極を有し、その上にゲート絶縁層を介してゲート電極を有するトップゲート型と、支持体上にまずゲート電極を有し、ゲート絶縁層を介して有機半導体で連結されたソース電極とドレイン電極を有するボトムゲート型に大別される。【００７７】
本発明の有機半導体材料を有機半導体膜、有機半導体デバイス、有機薄膜トランジスタの半導体層に設置するには、真空蒸着により基板上に設置することもできるが、適切な溶媒に溶解し必要に応じ添加剤を加えて調製した溶液をキャストコート、スピンコート、印刷、インクジェット法、アブレーション法等によって基板上に設置するのが好ましい。【００７８】
この場合、本発明の有機半導体材料を溶解する溶媒は、有機半導体材料を溶解して適切な濃度の溶液が調製できるものであれば格別の制限はないが、具体的にはジエチルエーテルやジイソプロピルエーテル等の鎖状エーテル系溶媒、テトラヒドロフランやジオキサン等の環状エーテル系溶媒、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン系溶媒、クロロホルムや１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、トルエン、ｏ−ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、ｍ−クレゾール等の芳香族系溶媒、Ｎ−メチルピロリドン、２硫化炭素等を挙げることができる。これらの溶媒のうち、非ハロゲン系溶媒を含む溶媒が好ましく、非ハロゲン系溶媒で構成することが好ましい。【００７９】
本発明の有機薄膜トランジスタは、本発明の有機半導体材料を前述のように半導体層に用いることが好ましい。また、本発明の有機薄膜トランジスタの形成方法は、前記半導体層を、これらの有機半導体材料を含有する溶液または分散液を塗布することにより形成することが好ましい。有機半導体材料を溶解する溶媒は、前記非ハロゲン系溶媒を含む溶媒が好ましく、非ハロゲン系溶媒で構成することが好ましい。【００８０】
本発明において、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を形成する材料は導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペースト及びカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物、リチウム／アルミニウム混合物等が用いられるが、特に、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ＩＴＯ及び炭素が好ましい。あるいはドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等も好適に用いられる。中でも半導体層との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましい。【００８１】
電極の形成方法としては、上記を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅等の金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液を直接インクジェットによりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーション等により形成してもよい。さらに導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペースト等を凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等の印刷法でパターニングする方法も用いることができる。【００８２】
ゲート絶縁層としては種々の絶縁膜を用いることができるが、特に比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウム等が挙げられる。それらのうち好ましいのは酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。【００８３】
上記皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法等のドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等の塗布による方法、印刷やインクジェット等のパターニングによる方法等のウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。【００８４】
ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶媒あるいは水に必要に応じて界面活性剤等の分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えば、アルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法とゾルゲル法である。【００８５】
大気圧下でのプラズマ製膜処理による絶縁膜の形成方法は、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電し、反応性ガスをプラズマ励起し、基材上に薄膜を形成する処理で、その方法については特開平１１−６１４０６号公報、同１１−１３３２０５号公報、特開２０００−１２１８０４号公報、同２０００−１４７２０９号公報、同２０００−１８５３６２号公報等に記載されている（以下、大気圧プラズマ法とも称する）。これによって高機能性の薄膜を、生産性高く形成することができる。【００８６】
また有機化合物皮膜として、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、及びシアノエチルプルラン等を用いることもできる。有機化合物皮膜の形成法としては、前記ウェットプロセスが好ましい。無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。またこれら絶縁膜の膜厚としては、一般に５０ｎｍ〜３μｍ、好ましくは１００ｎｍ〜１μｍである。【００８７】
また、支持体はガラスやフレキシブルな樹脂製シートで構成され、例えば、プラスチックフィルムをシートとして用いることができる。前記プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。このように、プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。【００８８】
以下に、本発明の有機半導体材料を用いて形成された有機半導体膜を用いた有機薄膜トランジスタについて説明する。【００８９】
図１は、本発明の有機薄膜トランジスタの構成例を示す図である。同図（ａ）は、支持体６上に金属箔等によりソース電極２、ドレイン電極３を形成し、両電極間に本発明の有機半導体材料からなる有機半導体層１を形成し、その上に絶縁層５を形成し、さらにその上にゲート電極４を形成して有機薄膜トランジスタを形成したものである。同図（ｂ）は、有機半導体層１を、（ａ）では電極間に形成したものを、コート法等を用いて電極及び支持体表面全体を覆うように形成したものを表す。（ｃ）は、支持体６上に先ずコート法等を用いて、有機半導体層１を形成し、その後ソース電極２、ドレイン電極３、絶縁層５、ゲート電極４を形成したものを表す。【００９０】
同図（ｄ）は、支持体６上にゲート電極４を金属箔等で形成した後、絶縁層５を形成し、その上に金属箔等で、ソース電極２及びドレイン電極３を形成し、該電極間に本発明の有機半導体材料により形成された有機半導体層１を形成する。その他同図（ｅ）、（ｆ）に示すような構成を取ることもできる。【００９１】
図２は、有機薄膜トランジスタシートの概略等価回路図の１例を示す図である。【００９２】
有機薄膜トランジスタシート１０はマトリクス配置された多数の有機薄膜トランジスタ１１を有する。７は各有機薄膜トランジスタ１１のゲートバスラインであり、８は各有機薄膜トランジスタ１１のソースバスラインである。各有機薄膜トランジスタ１１のソース電極には、出力素子１２が接続され、この出力１２は例えば液晶、電気泳動素子等であり、表示装置における画素を構成する。画素電極は光センサの入力電極として用いてもよい。図示の例では、出力素子として液晶が、抵抗とコンデンサからなる等価回路で示されている。１３は蓄積コンデンサ、１４は垂直駆動回路、１５は水平駆動回路である。
【実施例】
【００９３】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。【００９４】
実施例
（有機薄膜トランジスタ１の作製）
ゲート電極としての比抵抗０．０１Ω・ｃｍのＳｉウェハーに、厚さ２００ｎｍの熱酸化膜を形成してゲート絶縁層とした後、オクタデシルトリクロロシランによる表面処理を行った。【００９５】
比較化合物１（ポリ（３−ヘキシルチオフェン）、ｒｅｇｉｏｒｅｇｕｌａｒ、アルドリッチ社製、平均分子量８９０００、ＰＨＴ）のクロロホルム溶液をアプリケーターを用いて塗布し、自然乾燥することによりキャスト膜（厚さ５０ｎｍ）を形成して、窒素雰囲気下で５０℃、３０分間の熱処理を施した。【００９６】
さらに、この膜の表面にマスクを用いて金を蒸着してソース電極及びドレイン電極を形成した。ソース電極及びドレイン電極は幅１００μｍ、厚さ２００ｎｍで、チャネル幅Ｗ＝３ｍｍ、チャネル長Ｌ＝２０μｍの有機薄膜トランジスタ１を作製した。【００９７】
（有機薄膜トランジスタ２及び３の作製）
有機薄膜トランジスタ１の作製において、比較化合物１を比較化合物２、３（ペンタセン、アルドリッチ社製市販試薬を昇華精製して用いた）に各々変更した以外は同様にして、それぞれ有機薄膜トランジスタ２、３を作製した。【００９８】
【化１６】
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【００９９】
（有機薄膜トランジスタ４〜９の作製）
有機薄膜トランジスタ１の作製において、比較化合物１の代わりに、表１に記載の本発明の有機半導体材料に変更した以外は同様にして、有機薄膜トランジスタ４〜９を作製した。本発明の有機半導体材料の分子量はいずれも１万以下であった。【０１００】
（キャリア移動度及びＯＮ／ＯＦＦ値の評価）
得られた有機薄膜トランジスタ１〜９について、作製直後と大気中で１ヶ月放置後の各素子のキャリア移動度とＯＮ／ＯＦＦ値を求めた。なお、本発明では、Ｉ−Ｖ特性の飽和領域からキャリア移動度を求め、さらに、ドレインバイアス−５０Ｖとし、ゲートバイアス−５０Ｖ及び０Ｖにしたときのドレイン電流値の比率からＯＮ／ＯＦＦ比を求めた。【０１０１】
得られた結果を表１に示す。【０１０２】
【表１】
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【０１０３】
表１から、比較の有機半導体材料を用いて作製した比較の有機薄膜トランジスタと比べて、本発明の有機半導体材料を用いて作製した有機薄膜トランジスタ４〜９は、作製直後においても優れたトランジスタ特性を示し、かつ、経時劣化が少ないという高い耐久性を併せ持つということが分かる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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