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TWI588148B - 新穎的縮合多環芳香族化合物及其用途 - Google Patents

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TWI588148B
TWI588148B TW102137709A TW102137709A TWI588148B TW I588148 B TWI588148 B TW I588148B TW 102137709 A TW102137709 A TW 102137709A TW 102137709 A TW102137709 A TW 102137709A TW I588148 B TWI588148 B TW I588148B
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瀧宮和男
品村祥司
濱田雅裕
貞光雄一
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日本化藥股份有限公司
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Description

新穎的縮合多環芳香族化合物及其用途
本發明關於一種縮合多環芳香族化合物，及含有其之有機半導體材料、有機半導體裝置，以及縮合多環芳香族化合物及有機半導體裝置之製造方法。進一步詳細而言關於一種在大氣中也可安定地作為n型電晶體來運作的縮合多環芳香族化合物，及含有其之有機半導體材料、有機半導體裝置，以及縮合多環芳香族化合物及有機半導體裝置之製造方法。
近年來，使用有機半導體材料的有機EL裝置、有機FET(場效電晶體)裝置、有機薄膜光電轉換裝置等的薄膜裝置正受到矚目而開始實用化。在這些薄膜裝置所使用的有機半導體材料的基本物性之中，載子的移動率及開/關比很重要。例如在有機EL裝置之中，載子的移動率會影響電荷的輸送效率，因此對於高效率發光或以低電壓來驅動而言是重要的。另外，在有機FET裝置之中，載子的移動率或開/關比會直接影響交換速度或所驅動的裝置 的性能，因此對於有機FET裝置的實用化而言很重要。
另外，為了活用這些薄膜裝置所使用的有機半導體材料的特徵，在大氣中安定地驅動是很重要的。只要在大氣中安定地驅動，則沒有必要在惰性氣體環境下的作業，此外也沒有必要使用密封等的技術。因此，製造步驟的簡便化或製造所須的裝置類可大幅降低成本。
以往，在有機半導體材料之中，與無機半導體材料同樣地，已知有p型(電洞輸送)電晶體所使用的有機半導體材料(以下稱為「p型材料」)與n型(電子輸送)電晶體所使用的有機半導體材料(以下稱為「n型材料」)。例如為了製作出CMOS(互補型金屬氧化膜半導體)等的邏輯電路，p型材料及n型材料是必要的。
目前為止，關於p型材料已有許多研究完成，並且有高性能且可在大氣中安定驅動的材料的文獻報告。另一方面，關於n型材料的研究並沒有太多進展，在大氣中安定驅動的材料會受到限制。
已知在大氣中安定地驅動的n型材料的其中一個是具有醌構造的化合物。其中，噻吩并醌化合物已被廣泛研究，而開發出寡聚噻吩醌系材料、苯并二噻吩醌系材料等的高性能的材料(專利文獻1~2、非專利文獻1~3)。另一方面，在具有苯并醌構造的化合物之中，也有可能會成為在大氣中安定且高性能的n型材料，然而具有苯并醌構造的FET材料的研究極少。
在專利文獻3、非專利文獻4中揭示了一種可使用於 有機FET裝置的有機半導體材料，其係具有下述化學式所表示之構造： ，並且揭示了電子移動率高於四氰基苯醌二甲烷，且具有大氣安定性，然而關閉電流高，因此開/關比變小，而無法成為實用的電晶體。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕WO2008-032715公報
〔專利文獻2〕日本特開2009-242339公報
〔專利文獻3〕日本特開平10-135481公報
〔非專利文獻〕
〔非專利文獻1〕J. Am, Chem. Soc., 2002, 124, 4184。
〔非專利文獻2〕J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 11684。
〔非專利文獻3〕Chem. Lett., 2009, 38, 568。
〔非專利文獻4〕J. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 11331。
本發明之目的在於提供一種在大氣中安定且開/關比大的n型半導體材料。
本發明人為了解決上述課題而開發出新穎的雜環衍生物，進一步檢討了其作為有機電子裝置的可能性，而使本發明達到完成。
亦即，本發明如以下所述。
〔1〕一種縮合多環芳香族化合物，其係以一般式(1)或一般式(2)所表示： (式中，R1~R8各自獨立，表示由氫原子、鹵素原子、烴氧基、芳香族烴基、脂肪族烴基、脂環式烴基、酯基、醯基、氰基、及取代矽烷基所構成之群中選出的原子或官能基，X1~X4各自獨立，表示氰基、酯基或醯基。Y1~Y4各自獨立，表示氧原子、硫原子或硒原子)。
〔2〕如前項〔1〕所記載之縮合多環芳香族化合物，其中上述X1及X2、或X3及X4皆為氰基。
〔3〕如前項〔1〕或〔2〕所記載之縮合多環芳香族化合物，其中上述R3、R4、R7、及R8皆為氫原子。
〔4〕如前項〔1〕~〔3〕之任一項所記載之縮合多環芳香族化合物，其中上述Y1及Y2、或Y3及Y4皆為為硫原子。
〔5〕如前項〔1〕~〔4〕之任一項所記載之縮合多環芳香族化合物，其中上述R1、R2、R5、及R6各自獨立而為碳原子數1~30之芳香族烴基、或脂肪族烴基。
〔6〕如前項〔5〕所記載之縮合多環芳香族化合物，其中上述R1、R2、R5、及R6各自獨立而為碳原子數1~30之直鏈或支鏈之烷基。
〔7〕如前項〔1〕~〔4〕之任一項所記載之縮合多環芳香族化合物，其中上述R1、R2、R5、及R6各自獨立而為三甲基矽烷基、三乙基矽烷基、或三異丙基矽烷基。
〔8〕如前項〔1〕~〔4〕之任一項所記載之縮合多環芳香族化合物，其中上述R1、R2、R5、及R6皆為氫原子。
〔9〕一種有機半導體材料，其係含有如前項〔1〕~〔8〕之任一項所記載之縮合多環芳香族化合物。
〔10〕如前項〔9〕所記載之有機半導體材料，其係n型半導體材料。
〔11〕一種有機半導體形成用組成物，其係含有如前項〔1〕~〔8〕之任一項所記載之縮合多環芳香族化合物與有機溶劑。
〔12〕如前項〔11〕所記載之有機半導體形成用組成物，其中上述縮合多環芳香族化合物的含量相對於上述有 機半導體形成用組成物的總量，係在0.01重量%以上、10重量%以下的範圍內。
〔13〕一種薄膜，其係含有如前項〔1〕~〔8〕之任一項所記載之縮合多環芳香族化合物。
〔14〕一種有機半導體裝置，其係含有如前項〔13〕所記載之薄膜。
〔15〕如前項〔14〕所記載之有機半導體裝置，其係有機電晶體元件。
〔16〕一種有機半導體裝置之製造方法，其係包含藉由溶液製程將如前項〔1〕~〔8〕之任一項所記載之縮合多環芳香族化合物配置於基板之步驟。
〔17〕一種有機半導體裝置之製造方法，其係包含藉由真空製程將如前項〔1〕~〔8〕之任一項所記載之縮合多環芳香族化合物配置於基板之步驟。
本發明關於一種新穎的化合物，而該化合物為在大氣中安定地驅動的n型半導體，具有高開/關比，因此藉由使用此物可提供有機電子裝置。
在圖1~圖3之中，相同名稱採用相同編號。
1‧‧‧源極
2‧‧‧半導體層
3‧‧‧汲極
4‧‧‧絕緣體層
5‧‧‧閘極
6‧‧‧基板
7‧‧‧保護層
圖1表示本發明之薄膜電晶體之構造形態例之概略圖。
圖2係用以製造本發明之薄膜電晶體的一個形態例之 步驟概略圖。
圖3表示光電轉換元件及太陽能電池所使用的構造之概略圖。
圖4表示本發明之化合物110的電子吸收光譜與吸收波長之關係圖。
圖5表示本發明之化合物110的循環伏安圖之圖形。
圖6表示本發明之化合物110的傳導特性之圖形。
以下對本發明作詳細地說明。
針對下述以一般式(1)或(2)所表示之縮合多環芳香族化合物作說明。
一般式(1)或(2)之中，R1~R8各自獨立，表示由氫原子、鹵素原子、烴氧基、芳香族烴基、脂肪族烴基、脂環式烴基、酯基、醯基、氰基、及取代矽烷基所構成之群中選出的原子或官能基，X1~X4各自獨立，表示氰基、酯基或醯基。較具體而言，R1~R8各自獨立，表示由氫原子、鹵素原子、烴氧基、芳香族烴基、脂肪族烴基、脂環式烴基、酯基、醯基、矽烷基、及氰基所構成之群中選出的原子或官能基。R中的取代位置、取代個數、及取 代基的種類各自獨立，具有兩個以上取代基的情況，兩種以上的取代基可混合存在。
上述鹵素原子可列舉氟原子、氯原子、溴原子、及碘原子。
脂肪族烴基可列舉飽和或不飽和之直鏈或分支狀烴基，其碳數係以1~30為佳，1~20為較佳，6~12為更佳，8~12為特佳。此處，飽和或不飽和之直鏈或分支狀脂肪族烴基的例子可列舉例如甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、烯丙基、第三丁基、正戊基、正己基、正辛基、正癸基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正鯨蠟基、正十七烷基、正丁烯基等。宜為飽和的直鏈烷基。特別以正辛基、正癸基、或正十二烷基為佳。
脂環式烴基可列舉飽和或不飽和之環狀烴基為環狀烴基的例子，可列舉環己基、環戊基、金剛烷基、降莰基等的碳數3~12之環狀烴基。
芳香族烴基可列舉苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基、苯并芘基等，進一步可列舉吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、喹啉基、異喹啉基、吡咯基、吲哚烯基、咪唑基、咔唑基、噻吩基、呋喃基、吡喃基、吡啶基等的雜環基、苯并喹啉基、蒽喹啉基、苯并噻吩基、苯并呋喃基等的縮合系雜環基。該等之中，合適者為苯基、萘基、吡啶基及噻吩基，尤其以苯基為佳。
烴氧基可列舉含有上述脂肪族烴基的烴氧基。
酯基可列舉含有上述脂肪族烴基的酯基，醯基可列舉 含有上述脂肪族烴基的醯基。
取代矽烷基可列舉三甲基矽烷基、三乙基矽烷基、第三丁基二甲基矽烷基、三異丙基矽烷基等的經兩個以上的碳數1~4之烷基取代的矽烷基。宜為三甲基矽烷基、或三異丙基矽烷基。
X1~X4各自獨立，表示氰基、酯基、或醯基，酯基及醯基分別可列舉含有上述脂肪族烴基的酯基、及醯基。其中以在式(1)及(2)之中X1及X2、或X3及X4為氰基的化合物為佳。
Y1~Y2各自獨立，表示氧原子、硫原子或硒原子。其中，以式(1)及(2)之中Y1及Y2、或Y3及Y4為硫原子的化合物為佳。
一般式(1)之化合物，如以下的路徑圖般，可藉以一般式(3)與一般式(5)的反應而得到。
一般式(3)中之Y1及Y2、R1~R4與前述同樣。X5表示鹵素原子，鹵素原子可列舉氟原子、氯原子、溴原子、及碘原子。宜為溴原子、或碘原子。X7表示氰基、酯基、或醯基，酯基及醯基分別可列舉含有上述脂肪族烴基的酯基及醯基。其中，以氰基為佳。
一般式(2)之化合物如以下的路徑圖般，可藉以一 般式(4)與一般式(5)之化合物的反應而得到。
一般式(4)中之Y3及Y4、R5~R8以及X7與前述同樣。X6表示鹵素原子，鹵素原子可列舉氟原子、氯原子、溴原子、及碘原子。宜為溴原子、或碘原子。
本發明之以一般式(1)或(2)所表示之縮合多環芳香族化合物之製造方法，可藉由例如J.Org.Chem.,1994,59,3077所記載的方法來合成。具體而言，藉由使一般式(3)或(4)之化合物在溶劑中或無溶劑中，使用觸媒並在鹼的存在下與一般式(5)之化合物發生反應，可得到一般式(1)或(2)之化合物。
這種反應所使用的觸媒係以PdCl2(PPh3)2、Pd(PPh3)4、Pd(OAc)2、PdCl2等的鈀系觸媒為佳。這些觸媒的使用量並無特別限定，而相對於上述一般式(3)或(4)之化合物1莫耳，通常為0.001~1莫耳，宜為0.01~0.5莫耳，較佳為0.05莫耳~0.3莫耳。另外還可使用三苯膦、1,1'-雙(二苯基膦基)二茂鐵(dppf)、1,2-雙(二苯基膦基)乙烷(dppe)、1,3-雙(二苯基膦基)丙烷(dppp)等的膦系配位子等，宜為使用dppf。
鹼可列舉碳酸鉀、碳酸鈉、氫化鉀、氫化鈉等的無機 鹼，宜為使用氫化鈉。此鹼的使用量只要是反應所必要的量即可，並無特別限定，相對於上述一般式(3)或(4)之化合物1莫耳，通常為0.1~100莫耳，宜為0.5~50莫耳，較佳為1~10莫耳。
在溶劑中進行反應的情況，反應溶劑可採用二乙醚、苯甲醚、四氫呋喃等的醚類、二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺等的醯胺類、乙腈、丙腈、苯甲腈等的腈類、甲醇、乙醇、丁醇等的醇類等。其中以四氫呋喃等的醚系溶劑為佳。此溶劑的使用量並無特別限定，相對於上述一般式(3)或(4)之化合物1莫耳為1~10000莫耳左右。
反應溫度係以-50℃~300℃為佳。可因應必要在此範圍改變反應溫度，較佳為0℃~250℃、更佳為10℃~200℃。反應一般而言以在短時間結束為佳。具體而言，反應時間係以10分鐘~1000小時為佳，30分鐘~100小時為較佳，30分鐘~24小時為更佳。宜調整反應溫度、觸媒、鹼及溶劑的使用量以使反應在短時間結束。
因應必要藉由周知的分離或純化方法，可由反應混合物分離或純化出目標物。在使用作為有機半導體的情況，需要高純度化合物的情形很多，利用再結晶、管柱層析及真空昇華純化等周知的方法可得到高純度的化合物。另外，可因應必要將這些手段組合來進行純化。
本發明之以一般式(3)或(4)所表示的雜環化合物之製造方法，可採用以往的周知的方法。
亦即，例如使一般式(6)或(7)所表示之化合物藉 由Chem.Rev.2010,110,890所記載之方法來鹵素化，可製造一般式(3)或(4)所表示之化合物。
此外，一般式(6)或(7)所表示之化合物，可藉由J.Org.Chem.,2010,75,1228、J.Am.Chem.Soc.,2011,133,5024、Chem.Commun.,2012,48,5671所記載之方法、或使一般式(8)或(9)所表示之化合物藉由J.Org.Chem.2002,67,1905.、J.Org.Chem.2005,70,10292.所記載之方法環化，進行交叉耦合反應(例如鈴木耦合、根岸耦合、熊田耦合等)來合成。
上述一般式(6)或(7)中之Y1~Y4、及R1~R8與前述同樣。
上述一般式(8)或(9)中之X8及X9表示鹵素原子，鹵素原子可列舉氟原子、氯原子、溴原子、及碘原子。宜為溴原子或碘原子。另外，Y5~Y8各自獨立，表示氧原子、硫原子或硒原子，宜為硫原子。
將本發明所關連之一般式(1)所表示之化合物的具體例揭示如下。在表1中記載了X1及X2為氰基，Y1及Y2為硫原子的化合物。但是，本發明並不受該等所限定。
本發明所關連之一般式(2)所表示之化合物的具體例如下述所表示。在表2中記載了X3及X4為氰基，Y3及Y4為硫原子的化合物。但是，本發明並不受該等所限定。
本發明之有機半導體組成物係使以一般式(1)或(2)所表示之縮合多環芳香族化合物溶解或分散於溶劑而成。溶劑只要含有該化合物組成物且可在基板上成膜，則無特別限制，以有機溶劑為佳。有機溶劑可單獨使用一種或混合兩種以上。有機溶劑可採用二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷等的鹵化烴類、二乙醚、苯甲醚、四氫呋喃等的醚類、二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺、N-甲基吡咯烷酮等的醯胺類、乙腈、丙腈、苯甲腈等的腈類、甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇等的醇類、八氟戊醇、五氟丙醇等的氟化醇類、醋酸乙酯、醋酸丁酯、安息香酸乙酯、碳酸二乙基等的酯類、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、均三甲苯、乙苯、二氯苯、氯萘、四氫萘等的芳香族烴類、己烷、環己烷、辛烷、癸烷、四氫萘等的烴類等。
有機半導體組成物之以一般式(1)或(2)所表示之縮合多環芳香族化合物的濃度會依照溶劑的種類或所形成的薄膜厚度而有所不同，相對於溶劑通常為0.001重量%~20重量%，宜為0.01重量%~10重量%。另外，本發明之有機半導體組成物中，只要該化合物可溶解或分散於上 述溶劑中即可，然而以均勻溶解為佳。
使用含有本發明之以一般式(1)或(2)所表示之縮合多環芳香族化合物的有機半導體材料，可形成薄膜。該薄膜的厚度依照其用途而有所不同，通常為0.1nm~10μm，宜為0.5nm~3μm，較佳為1nm~1μm。
薄膜之形成方法一般而言，可列舉選自電阻加熱蒸鍍、電子束蒸鍍、濺鍍、分子層合法等的真空程序、旋轉塗佈法、液滴塗佈法、浸漬塗佈法、噴霧法等的溶液程序、彈性印刷、樹脂凸版印刷等的凸版印刷法、膠版印刷法、乾式膠版印刷法、移印法等的平板印刷法、凹版印刷法等的凹版印刷法、絲網印刷法、謄寫版印刷法、蝕刻印刷法等的孔版印刷法、噴墨印刷法、及微接觸印刷法所構成之群中的單獨一種或組合兩種以上之方法。
上述之中，真空程序係以電阻加熱蒸鍍法為佳，溶液程序係以旋轉塗佈法為佳。
使用上述以一般式(1)或(2)所表示之縮合多環芳香族化合物作為電子用途的材料，可製作出有機電子裝置。有機電子裝置可列舉例如薄膜電晶體、光電轉換元件、有機太陽能電池元件、有機EL元件、有機發光電晶體元件、有機半導體雷射元件等。針對該等作詳細說明。
首先針對薄膜電晶體作詳細說明。
薄膜電晶體與半導體相接，而有兩個電極(源極及汲極)，藉由施加在稱為閘極的另一個電極的電壓來控制在該電極之間流動的電流。
一般而言，薄膜電晶體元件常採用以絕緣膜使閘極絕緣的構造(Metal-Insulator-Semiconductor MIS構造)。絕緣膜採用金屬氧化膜者，是被稱為MOS構造。其他還有透過肖特基能障形成閘極的構造(亦即MES構造)，而在使用有機半導體材料的薄膜電晶體的情況，常使用MIS構造。
以下參照圖式，同時針對使用有機半導體材料所製作出的薄膜電晶體作更詳細的說明，而本發明不受這些構造所限定。
圖1表示薄膜電晶體(元件)的幾個形態例。
在圖1中的各形態例之中，分別以1表示源極、2表示半導體層、3表示汲極、4表示絕緣體層、5表示閘極、6表示基板。此外，各層或電極的配置可依照元件的用途適當地選擇。A~D、F的電流在與基板並行的方向流動，因此稱為橫型電晶體。A稱為下接觸下閘極構造，B稱為上接觸下閘極構造。另外，C是在半導體上設置源極以及汲極，並且設置絕緣體層，進一步在其上形成閘極，而稱為上接觸上閘極構造。D是稱為上下接觸下閘極型電晶體的構造。F為下接觸上閘極構造。E為具有縱型構造的電晶體，亦即靜電誘導電晶體(SIT)之模式圖。此SIT的電流的流動呈平面狀擴展，因此一次可使大量的載子移動。另外，源極與汲極是縱向排列，所以可縮小電極間的距離，因此應答高速。所以適合使用於流過高電流、進行高速交換等的用途。另外，在圖1中的E並未記載基 板，而通常的情況是在圖1E中的1及3所表示的源極或汲極的外側設置基板。
針對各形態例中的各構成要素作說明。
基板6必須使形成於其上的各層不會剝離而保持住。基板6可藉由樹脂性的板或薄膜、紙、玻璃、石英、陶瓷等的絕緣性材料，或者塗佈在金屬或合金等的導電性基材上等而形成絕緣層，或由樹脂與無機材料等之中的兩種以上材料的組合所構成之材料來製作。樹脂性的板或薄膜可藉由例如聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚醚碸、聚醯胺、聚醯亞胺、聚碳酸酯、纖維素三醋酸酯、聚醚醯亞胺等來製作。若使用樹脂薄膜或紙，則可製成可撓且質輕的元件，實用性提升。基板的厚度通常為1μm~10mm，宜為5μm~5mm。
源極1、汲極3、及閘極5可採用具有導電性的材料。可採用例如白金、金、銀、鋁、鉻、鎢、鉭、鎳、鈷、銅、鐵、鉛、錫、鈦、銦、鈀、鉬、鎂、鈣、鋇、鋰、鉀、鈉等的金屬及含有該等的合金；InO2、ZnO2、SnO2、ITO等的導電性氧化物；聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚對苯乙烯、乙烯、聚二乙炔等的導電性高分子化合物；矽、鍺、鎵砷等的半導體；碳黑、富樂烯、奈米碳管、石墨、石墨烯等的碳材料等。另外還可對導電性高分子化合物或半導體實施摻雜。摻雜物可列舉例如鹽酸、硫酸等的無機酸；磺酸等的具有酸性官能基的有機酸；PF5、AsF5、FeCl3等的路易士酸；碘等的鹵素原子； 鋰、鈉、鉀等的金屬原子等。硼、磷、砷等大多被使用作為矽等的無機半導體用的摻雜物。
另外還可使用使碳黑或金屬粒子等分散於上述摻雜物的導電性的複合材料。為了減低直接與半導體接觸的源極1及汲極3的接觸電阻，選擇適當的工作函數或表面處理等很重要。
另外，源極與汲極間的距離(通道長)是決定元件特性的重要因子。該通道長通常為0.01~300μm，宜為0.1~100μm。如果通道長度短，則可取出的電流量會增加，但是反而因為接觸電阻的影響等產生短通道效果，而難以控制，因此必須有適當的通道長。源極與汲極之間的寬度(通道寬)通常為10~10000μm，宜為100~5000μm。另外，藉由將電極的構造設計成梳型構造等可形成更長的通道寬度，必須依照必要的電流量或元件的構造等將該通道寬設定在適當的長度。
分別針對源極及汲極的構造(構形)作說明。源極與汲極的構造可相同或相異。
在下接觸構造的情況，一般而言是使用蝕刻法製作出各電極，另外，各電極係以形成立方體為佳。最近利用了各種印刷方法提升印刷精密度，逐漸能夠使用噴墨印刷、凹版印刷或絲網印刷等的手段高精密地製作出電極。在半導體上具有電極的上接觸構造的情況，可使用陰影遮罩等來蒸鍍。近來也能夠使用噴墨等的手段直接印刷而形成電極圖型。電極長度與前述通道寬度相同。電極寬度並無特 別規定，而為了使電氣特性在可安定化的範圍以及縮小元件的面積，以寬度短為佳。電極寬度通常為0.1~1000μm，宜為0.5~100μm。電極厚度通常為0.1~1000nm，宜為1~500nm，較佳為5~200nm。在各電極1、3、5有配線連結，而配線亦可藉由與電極大致同樣的材料來製作。
絕緣體層4可採用具有絕緣性的材料。可使用例如聚對二甲苯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯酚、聚醯胺、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚胺甲酸乙酯、聚碸、氟樹脂、環氧樹脂、酚樹脂等的聚合物及將該等組合而成的共聚合物；二氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鉭等的金屬氧化物；SrTiO3、BaTiO3等的強介電性金屬氧化物；氮化矽、氮化鋁等的氮化物、硫化物、氟化物等的介電體；或使這些介電體的粒子分散的聚合物等。為了減少漏電流，此絕緣體層係以電氣絕緣特性高為佳。藉此可使膜厚薄膜化，而提高絕緣容量，取出的電流變多。另外，為了提升半導體的移動率，降低絕緣體層表面的表面能量，以沒有凹凸而平滑的膜為佳。為了達到此目的，會有形成自組織化單分子膜、或兩層絕緣體層的情形。絕緣體層4的膜厚會依照材料而有所不同，通常為0.1nm~100μm，宜為0.5nm~50μm，較佳為1nm~10μm。
半導體層2的材料可採用本發明之以一般式(1)或(2)所表示之縮合多環芳香族化合物。使用先前所揭示 的方法，以薄膜的形式使其形成半導體層2。為了改善薄膜電晶體的特性及賦予其他特性等目的，亦可因應必要混合其他有機半導體材料或各種添加劑。
在薄膜電晶體之中，可使用由上述以一般式(1)或(2)所表示之縮合多環芳香族化合物之至少一種化合物作為有機半導體材料。在以溶液程序形成以一般式(1)或(2)所表示之化合物的薄膜的情況，亦即在使用溶劑的情況，在實質上使溶劑蒸發後使用薄膜為佳。該有機半導體材料係以藉由乾式程序的蒸鍍方法形成薄膜為佳。
為了改善電晶體的特性之目的等，亦可含有摻雜物等的添加劑。將有機半導體材料的總量定為1時，添加劑通常以在0.01~10重量%，宜為0.05~5重量%，較佳為0.1~3重量%的範圍來添加。
半導體層亦可形成多個層，而以單層構造為較佳。在不失去必要機能的範圍，半導體層2的膜厚愈薄愈好。這是因為如A、B及D所示般，在橫型的薄膜電晶體之中，如果膜厚超過既定值，則元件的特性不會依存於膜厚，另一方面若膜厚變厚，則漏電流增加的情形很多。表現出必要的機能所需的半導體層的膜厚，通常為1nm~1μm，宜為5nm~500nm，較佳為10nm~300nm。
在薄膜電晶體的例如基板層與絕緣膜層之間、絕緣膜層與半導體層之間、或元件的外面，可因應必要設置其他層。例如若在有機半導體層上直接或隔著其他層形成保護層，則可縮小濕度等的外部氣體的影響。另外還有可提高 薄膜電晶體元件的ON/OFF比等使電氣特性安定化的優點。
上述保護層並未受到特別限定，而適合使用例如由環氧樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯等的丙烯酸樹脂、聚胺甲酸乙酯、聚醯亞胺、聚乙烯醇、氟樹脂、聚烯烴等的各種樹脂所構成之膜；由氧化矽、氧化鋁、氮化矽等的無機氧化膜；及氮化膜等的介電體所構成之膜等，尤其以氧或水分的透過率或吸水率小的樹脂(聚合物)為佳。有機EL顯示器用所開發出的氣體遮蔽性保護材料亦可使用。保護層的膜厚可因應其目的而選擇任意膜厚，通常為100nm~1mm。
另外還可藉由預先對層合了有機半導體層的基板或絕緣體層進行表面改質或表面處理來提升作為薄膜電晶體元件的特性。例如可藉由調整基板表面的親水性/疏水性的程度來改良成膜於其上的膜的膜質或成膜性。尤其有機半導體材料依照分子的配向等膜的狀態會有特性大幅改變的情形。因此，藉由對基板、絕緣體層等實施表面處理，然後，成膜的有機半導體層的界面部分的分子配向受到控制、或藉由減少基板或絕緣體層上的陷阱部位，認為可改良載子移動率等的特性。
陷阱部位是指存在於未處理的基板的例如羥基般的官能基，若存在這種官能基，則電子會被該官能基吸引，其結果造成載子移動率降低。所以，減少陷阱部位對於改良載子移動率等的特性而言大多是有效的。
如上述般用以改良特性的表面處理，可列舉例如選自利用六甲基二矽氮烷、辛基三氯矽烷、十八烷基三氯矽烷等進行的自組織化單分子膜處理；利用聚合物等進行的表面處理；利用鹽酸或硫酸、醋酸等進行的酸處理；利用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氨等進行的鹼處理；臭氧處理；氟化處理；氧或氬等的電漿處理；朗謬-布洛傑膜的形成處理；其他絕緣體或半導體薄膜的形成處理；機械的處理；電暈放電等的電氣處理；及利用纖維等的摩擦處理所構成之群中的一種或兩種以上的組合。
接下來，針對本發明所關連之薄膜電晶體元件之製造方法，以圖1的形態例B所表示的上接觸下閘極型薄膜電晶體為例子，基於圖2在以下作說明。此製造方法，亦可同樣地適用於前述其他形態的薄膜電晶體等。
(關於薄膜電晶體的基板及基板處理)
本發明之薄膜電晶體可藉由在基板6上設置所必要的各種層或電極來製作(參照圖2(1))。基板可採用上述所說明者。在此基板上亦可進行前述表面處理等。在不妨礙必要機能的範圍，基板6的厚度係以薄者為佳。依照材料而有所不同，通常為1μm~10mm，宜為5μm~5mm。另外還可依照必要使基板具有電極的機能。
(關於閘極的形成)
在基板6上形成閘極5(參照圖2(2))。電極材料 可採用上述所說明者。使電極膜成膜的方法可採用各種方法，可採用例如真空蒸鍍法、濺鍍法、塗佈法、熱轉印法、印刷法、溶膠凝膠法等。宜在成膜時或成膜後，因應必要進行圖型化而成為所希望的形狀。圖型化的方法亦可採用各種方法，可列舉例如將光阻的圖型化與蝕刻組合而成的光蝕刻法等。另外，還可利用使用陰影遮罩的蒸鍍法或濺鍍方法或噴墨印刷、絲網印刷、膠版印刷、凸版印刷等的印刷法、微接觸印刷法等的軟蝕刻法的手段、及將這些手段多種組合而成的手段來進行圖型化。閘極5的膜厚會依照材料而有所不同，通常為0.1nm~10μm，宜為0.5nm~5μm，較佳為1nm~3μm。另外，在閘極兼帶基板這樣的情況，亦可使上述膜厚較厚。
(關於絕緣體層的形成)
在閘極5上形成絕緣體層4(參照圖2(3))。絕緣體材料可採用上述所說明的材料。在形成絕緣體層4時可採用各種方法。可列舉例如旋轉塗佈、噴霧塗佈、浸漬塗佈、澆鑄、棒式塗佈、刮刀塗佈等的塗佈法、絲網印刷、膠版印刷、噴墨等的印刷法、真空蒸鍍法、分子束磊晶成長法、團簇離子束法、離子鍍法、濺鍍法、大氣壓電漿法、CVD法等的乾式程序法。其他還可採用溶膠凝膠法，或如鋁上的防蝕鋁、矽上的二氧化矽般，在金屬上藉由熱氧化法等形成氧化物膜的方法等。此外，在絕緣體層與半導體層相接的部分的兩層界面，為了使構成半導體的 分子，例如上述式(1)所表示之化合物的分子良好地配向，亦可對絕緣體層進行既定表面處理。表面處理的手段可採用與基板的表面處理同樣者。關於絕緣體層4的膜厚，由於可藉由提高其電容量來增加取出的電量，因此膜厚以盡量薄為佳。在此時若為薄膜，則會增加漏電流，因此在不損及其機能的範圍以薄為佳。通常為0.1nm~100μm，宜為0.5nm~50μm，較佳為5nm~10μm。
(關於有機半導體層的形成)
含有本發明之上述以一般式(1)或(2)所表示之縮合多環芳香族化合物的有機半導體材料，可使用於有機半導體層的形成(參照圖2(4))。在使有機半導體層成膜時可採用各種方法。具體而言可列舉濺鍍法、CVD法、分子束磊晶成長法、真空蒸鍍法等的利用真空程序的形成方法；浸漬塗佈法、模具塗佈法、輥式塗佈法、棒式塗佈法、旋轉塗佈法等的塗佈法、噴墨法、絲網印刷法、膠版印刷法、微接觸印刷法等的利用溶液程序的形成方法。
首先，針對藉由真空程序使有機半導體材料成膜而得到有機半導體層的方法作說明。利用真空程序的成膜方法，適合採用將前述有機半導體材料置於坩鍋或金屬皿中並以真空加熱，使蒸發的有機半導體材料附著(蒸鍍)於對象物(基板、絕緣體層、源極及汲極等)之方法，亦即真空蒸鍍法。此時，真空度通常為1.0×10-1Pa以下，宜為 1.0×10-3Pa以下。另外，依照蒸鍍時的基板溫度，有機半導體膜甚至薄膜電晶體的特性會有發生變化的情形，因此宜非常小心地選擇基板溫度。蒸鍍時的基板溫度通常為0~200℃，宜為5~180℃，較佳為10~150℃，更佳為15~120℃，特佳為20~100℃。
另外，蒸鍍速度通常為0.001nm/秒鐘~10nm/秒鐘，宜為0.01nm/秒鐘~1nm/秒鐘。由有機半導體材料所形成的有機半導體層的膜厚通常為1nm~1μm，宜為5nm~500nm較佳為10nm~300nm。
此外，還可使用其他手段來代替將形成有機半導體層用的有機半導體材料加熱蒸發而使其附著於對象物的蒸鍍方法。
接下來針對藉由溶液程序成膜而得到有機半導體層的方法作說明。使本發明之以一般式(1)或(2)所表示之縮合多環芳香族化合物溶於溶劑等，甚至如果有必要，可將添加了添加劑等的組成物塗佈於對象物(絕緣體層、源極及汲極的露出部)。塗佈的方法可列舉澆鑄、旋轉塗佈、浸漬塗佈、刮刀塗佈、線棒塗佈、噴霧塗佈等的塗佈法、或噴墨印刷、絲網印刷、膠版印刷、彈性印刷、凸版印刷等的印刷法、或微接觸印刷法等的軟蝕刻法的手段、或將這些手段中的多種加以組合而成的方法。
此外，與塗佈方法類似的方法，還可採用將藉由在水面上滴入上述組成物所製作出的有機半導體層的單分子膜移至基板並且層合的朗謬-布洛傑(Langmuir Blodgett) 法、藉由毛管現象將液晶或熔液狀態的材料導入兩枚基板之間的方法等。
在製膜時，基板或組成物的溫度等的環境也很重要，依照基板或組成物的溫度，電晶體的特性會有發生變化的情形，因此宜非常小心地選擇基板及組成物的溫度。基板溫度通常為0~200℃，宜為10~120℃，較佳為15~100℃。另外，電晶體特性會大幅依存於所使用的組成物中的溶劑等，因此必須注意。
藉由此方法所製作出的有機半導體層的膜厚，在不損及機能的範圍，以薄者為佳。若膜厚變厚，則會有漏電流變大的顧慮。有機半導體層的膜厚通常為1nm~1μm，宜為5nm~500nm，較佳為10nm~300nm。
以這種方式所形成的有機半導體層(參照圖2(4))可藉由後處理來進一步改良特性。例如可為了緩和因熱處理成膜時於膜中產生的形變、減少小孔等、可控制膜中的排列．配向等的理由而謀求有機半導體特性的提升或安定化。在製作本發明之薄膜電晶體時進行此熱處理，對於提升特性之目的而言是有效果的。該熱處理係藉由在形成有機半導體層之後將基板加熱來進行。熱處理的溫度並無特別限制，而通常在室溫至150℃左右，宜為40~120℃、更佳為45~100℃。熱處理時間並無特別限制，而通常為10秒鐘至24小時，宜為30秒鐘至3小時左右。熱處理時的氣體環境可在大氣中或可在氮或氬等的惰性氣體環境下。其他還可藉由溶劑蒸氣來進行膜形狀的 控制等。
其他有機半導體層的後處理，可列舉藉由以氧、氫等的氧化性或還原性的氣體、或氧化性或還原性的液體等對有機半導體層實施處理，利用氧化或還原來引起特性變化的處理。這可利用於例如增加或減少膜中的載子密度之目的。
另外，藉由稱為摻雜的手段將微量的元素、原子團、分子、或高分子添加至有機半導體層，藉此可改變有機半導體層特性。可摻雜例如氧、氫、鹽酸、硫酸、磺酸等的酸；PF5、AsF5、FeCl3等的路易士酸；碘等的鹵素原子；鈉、鉀等的金屬原子；TTF、酞青素等的供體化合物。這可藉由使有機半導體層與這些氣體接觸、或浸漬於溶液、電化學的摻雜處理來達成。這些摻雜可在有機半導體層的製作後來進行，而亦可在合成有機半導體化合物時進行，在使用組成物形成有機半導體層的程序之中，在該組成物中添加上述摻雜物、或在形成薄膜的階段等亦可添加上述摻雜物。另外，在蒸鍍時，在形成有機半導體層的材料中添加上述摻雜物以進行共蒸鍍，或製作有機半導體層時，與周圍的氣體環境混合(亦即在上述摻雜物的存在下製作出有機半導體層)，進一步亦可使摻雜物的離子在真空中加速而衝撞膜來進行摻雜。
這些摻雜的效果，可列舉載子密度的增加或減少所產生的導電度變化、載子極性的變化(p型、n型)、費米能階的變化等。
(源極及汲極的形成)
源極1及汲極3的形成可依照閘極5的情況來進行(參照圖2(5))。另外，為了減低與有機半導體層的接觸電阻，可使用各種添加劑。
(關於保護層)
若在有機半導體層上形成保護層7，則可使外部氣體的影響降到最低，另外還有可使有機薄膜電晶體的電氣特性安定化的優點(參照圖2(6))。保護層的材料是使用前述者。保護層7的膜厚可因應其目的而採用任意膜厚，通常為100nm~1mm。
在使保護層成膜時可採用各種方法，而在保護層由樹脂所構成的情況，可列舉例如塗佈樹脂溶液後使其乾燥而製成樹脂膜的方法；將樹脂單體塗佈或蒸鍍之後使其聚合的方法等。在成膜後亦可進行交聯處理。在保護層由無機物所構成的情況，亦可採用例如濺鍍法、蒸鍍法等的以真空程序進行的形成方法、或溶膠凝膠法等的以溶液程序進行的形成方法。
在薄膜電晶體之中，除了有機半導體層上之外，在各層之間亦可因應必要設置保護層。這些保護層會有發揮薄膜電晶體的電氣特性的安定化的功能的情形。
由於使用了上述以一般式(1)或(2)所表示之縮合多環芳香族化合物作為有機半導體材料，因此可在較低溫 的程序製造薄膜電晶體。所以，在暴露於高溫的條件下會無法使用的塑膠板、塑膠薄膜等的可撓材質亦可使用作為基板。其結果，可製造出質輕、柔軟性優異且不易壞的元件，可利用作為顯示器的主動矩陣的交換元件等。
薄膜電晶體亦可利用作為記憶體電路元件、訊號驅動電路元件、訊號處理電路元件等的數位元件或類比元件。藉由進一步將該等組合，可製作出顯示器、IC卡、IC標籤等。此外，薄膜電晶體會因為化學物質等的外部刺激而使得其特性發生變化，因此亦可利用作為FET偵測器。
接下來針對有機EL元件作說明。
有機EL元件為固態，且可利用於自發光型的大面積彩色顯示或照明等的用途，而受到矚目，目前有許多種類正在開發。已知其構成有：在由陰極與陽極所構成的對向電極之間具有發光層及電荷輸送層的兩層的構造者；具有層合於對向電極之間的電子輸送層、發光層及正電洞輸送層的三層構造者；及具有三層以上者等，另外還已知有單層發光層者。
上述以一般式(1)或(2)所表示之縮合多環芳香族化合物可利用作為上述電子輸送層、發光層及正電洞輸送層。
(關於光電轉換元件)
藉由利用本發明之以一般式(1)或(2)所表示之縮合多環芳香族化合物之半導體特性，可利用作為有機光電 轉換元件。光電轉換元件，可列舉作為固體攝影元件的影像偵測器而具有將動畫或靜止畫等的映像訊號轉換成數位訊號的機能的電荷耦合元件(CCD)等，藉由活用較低價且大面積化的加工性、或有機物固有的可撓機能性等，亦可期待利用作為有機光電轉換元件。
(關於有機太陽能電池元件)
使用本發明之以一般式(1)或(2)所表示之縮合多環芳香族化合物，可簡便地製作出可撓且低成本之有機太陽能電池元件。亦即，有機太陽能電池元件的特長在於因為是固體元件，所以從柔軟性或壽命提升的觀點看來是有利的，以往開發的主流是利用將導電性聚合物或富樂烯等組合而成的有機薄膜半導體的太陽能電池，然而發電轉換效率方面會有問題。
一般有機太陽能電池元件的構成，與矽系太陽能電池同樣地，將進行發電的層(發電層)以陽極與陰極夾住，在各電極接受因吸收光線所產生的正電洞與電子，而發揮出太陽能電池的機能。其發電層是由P型的供體材料與N型的受體材料及緩衝層等的其他材料所構成，將其材料採用有機材料者稱為有機太陽能電池。
構造可列舉肖特基接合、異質接合、塊材異質接合、奈米構造接合、混成體等，各材料會有效率地吸收入射光而產生電荷，將所產生的電荷(正電洞與電子)加以分離、輸送、收集，可發揮太陽能電池的機能。此外，將一 般太陽能電池構造的異質接合元件的一例的構造表示於圖3。
接下來針對有機太陽能電池元件中的構成要素作說明。
有機太陽能電池元件中的陽極及陰極，與前述的有機EL元件同樣。必須將光線有效率地吸收進來，因此希望為設計成發電層在吸收波長區域具有透明性的電極。另外，為了得到良好的太陽能電池特性，薄片電阻宜為20Ω/□以下，且光線的透過率宜為85%以上。
發電層是由一層或多層至少含有本發明之以一般式(1)或(2)所表示之化合物的有機薄膜所形成。有機太陽能電池元件可採用先前所表示的構造，而基本上是由P型的供體材料與N型的受體材料及緩衝層所構成。
P型的供體材料基本上與有機EL元件的項目所敘述的正電洞注入及正電洞輸送層同樣，可列舉可輸送正電洞的化合物、或聚對伸苯基乙烯衍生物、聚噻吩衍生物、聚茀衍生物、聚苯胺衍生物等的π共軛型聚合物、含有咔唑或其他雜環側鏈的聚合物。另外還可列舉稠五苯衍生物、紅螢烯衍生物、紫質衍生物、酞青素衍生物、靛藍衍生物、喹吖啶酮衍生物、部花青素衍生物、花青基苷衍生物、方酸菁衍生物、苯并醌衍生物等的低分子化合物。
本發明之一般式(1)或(2)之縮合多環芳香族化合物適合使用作為n型的受體材料。此受體材料可使用單一種類，亦可混合使用其他的受體材料。混合的受體材料， 可列舉基本上與有機EL元件的項目所敘述的電子輸送層同樣地可輸送電子的化合物，或在骨架具有吡啶及其衍生物的寡聚物或聚合物、在骨架具有喹啉及其衍生物的寡聚物或聚合物、具有苯并啡啉類及其衍生物的聚合物、氰基聚伸苯基乙烯衍生物(CN-PPV等)等的高分子材料、或氟化酞青素衍生物、苝衍生物、萘衍生物、浴銅靈衍生物、C60或C70、PCBM等的富樂烯衍生物、等的低分子材料。
有效率地吸收各光線而產生電荷為佳，所使用的材料的吸光係數高者為佳。
有機太陽能電池之發電層用的薄膜的形成方法，與前述有機EL元件的項目所敘述的方法同樣。薄膜的膜厚等依照太陽能電池的構成而有所不同，為了充分吸收光線以及為了防止短路，以厚者為佳，然而產生的電荷的輸送距離以短為佳，因此以薄者為適合。一般而言發電層係以10~500nm左右為佳。
(關於有機半導體雷射元件)
本發明之以一般式(1)或(2)所表示之縮合多環芳香族化合物係具有有機半導體特性的化合物，因此可期待利用作為有機半導體雷射元件。
亦即，如果可在含有本發明之以一般式(1)或(2)所表示之化合物的有機半導體元件中安裝共振器構造，有效率地注入載子，充分提高激發狀態的密度，則光線會被 增幅，可期待達成雷射發光。以往只有利用光激發才會觀測到雷射發光，將利用電激發的雷射發光所須要的高密度載子注入有機半導體元件以產生高密度的激發狀態被認為是非常困難的，然而藉由使用含有本發明之式(1)或(2)所表示的化合物的有機半導體元件，可期待達成高效率發光(電場發光)的可能性。
〔實施例〕
以下揭示合成一般式(10)或一般式(11)所表示之縮合多環芳香族化合物的實施例。
一般式(10)或一般式(11)所表示之縮合多環芳香族化合物的合成具體而言，可進行如以下般的操作。在以下的操作之中，在惰性氣體下的反應或測定，是使用無水蒸餾的溶劑，在其他反應或操作之中，是使用市售的一級或特級溶劑。另外，試藥可因應必要藉由無水蒸餾等來純化，其他是使用市售的一級或特級試藥。利用管柱層析的純化是使用Daiso Gel IR-60(二氧化矽膠體，活性)、MERCK Art 1097 Aluminiumoxide 90(氧化鋁，活性)、TLC是使用Silicagel 60 F254(MERCK)。溶劑的餾除是使用旋轉蒸發器。以下揭示所使用的分析機器及測定機 器。
核磁氣共振分光(以下稱為「1H-NMR」)是使用LAMBDA-NMR(395.75MHz，σ值，ppm，內標準品TMS)來進行。質量分析(以下稱為「MS」)是使用MALDI-MS KRATOS ANALYTICAL KOMPACT MALDI、島津GCMS-QP5050型質量分析裝置來進行。
實施例1
在氮氣環境下，在20mL雙口燒瓶中加入丙二腈(0.9mmol)、THF(10mL)、氫化鈉(2.1mmol)，攪拌30分鐘。接下來加入5,10-二溴萘并〔1,2-b：5,6-b'〕二噻吩(0.3mmol)、Pd(PPh3)4(0.07mmol)，回流3小時。反應結束後，放涼至室溫，加入少量1N鹽酸，將所析出的固體濾出。接下來，使所得到的固體溶於乙腈(5mL)中，加入溴水之後，將所析出的固體濾出，藉此得到深紫色固體的化合物101。
以產率55%所得到化合物101。測定結果為1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.71(d,2H)、7.81(s,2H)、8.43(d,2H)。
實施例2
在實施例1之中，使用2,7-二辛基-5,10-二溴萘并〔1,2-b：5,6-b'〕二噻吩來代替5,10-二溴萘并〔1,2-b：5,6-b'〕二噻吩，除此之外，進行與實施例1同樣的處理，藉此得到化合物110。
以一定量的產率得到化合物110。測定結果為1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 0.88(t,6H),1,25-1.51(m,20H)、1.76(Quin,4H),2.94(t,4H)7.61(s,2H)、8.02(s,2H)。
實施例3
在實施例1之中，使用2,7-二(十二烷基)-5,10-二溴萘并〔1,2-b：5,6-b'〕二噻吩來代替5,10-二溴萘并〔1,2-b：5,6-b'〕二噻吩，除此之外，進行與實施例1同樣的處理，藉此得到化合物112。
以產率25%所得到化合物112。測定結果為1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 0.87(t,6H)、1.24-1.42(m,36H)、1.76(Quin,4H)、2.93(t,4H)7.61(s,2H)、8.02(s,2H)。
實施例4
在實施例1之中，使用2,7-雙(三異丙基矽烷基)-5,10-二溴萘并〔1,2-b：5,6-b'〕二噻吩來代替5,10-二溴萘并〔1,2-b：5,6-b'〕二噻吩，除此之外，進行與實施例1同樣的處理，藉此得到化合物136。
以產率63%所得到化合物136。測定結果為1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 1.16(d,36H)、1.45(sept,6H)、7.80(s,2H)、8.53(s,2H)。
實施例5
在實施例1之中，使用5,10-二溴萘并〔2,1-b：6,5-b'〕二噻吩來代替5,10-二溴萘并〔1,2-b：5,6-b'〕二噻吩，除此之外，進行與實施例1同樣的處理，藉此得到化合物201。
以產率55%所得到化合物201。測定結果為1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.83(d,2H)、7.94(d,2H)、7.97(s,2H)。
實施例6
在實施例1之中，使用2,7-二辛基-5,10-二溴萘并〔2,1-b：6,5-b'〕二噻吩來代替5,10-二溴萘并〔1,2-b：5,6-b'〕二噻吩，除此之外，進行與實施例1同樣的處理，藉此得到化合物210。
以產率55%得到化合物210。測定結果為1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 0.87(t,6H)、1.24-1.42(m, 20H)、1.79(Quin,4H)、2.97(t,4H)7.45(s,2H)、7.81(s,2H)。
實施例7
在實施例1之中，使用2,7-二(十二烷基)-5,10-二溴萘并〔2,1-b：6,5-b'〕二噻吩來代替5,10-二溴萘并〔1,2-b：5,6-b'〕二噻吩，除此之外，進行與實施例1同樣的處理，藉此得到化合物212。
以產率22%所得到化合物212。測定結果為1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 0.87(t,6H)、1.24-1.42(m,36H)、1.79(Quin,4H)、2.97(t,4H)7.45(s,2H)、7.81(s,2H)。
實施例8
在實施例1之中，使用2,7-二(十六烷基)-5,10-二溴萘并〔2,1-b：6,5-b'〕二噻吩來代替5,10-二溴萘并〔1,2-b：5,6-b'〕二噻吩，除此之外，進行與實施例1同樣的處理，藉此得到化合物214。
以產率22%所得到化合物214。測定結果為1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 0.87(t,6H)、1.24-1.42(m,52H)、1.79(Quin,4H)、2.97(t,4H)7.45(s,2H)、7.81(s,2H)。
實施例9
在實施例1之中，使用2,7-雙(三異丙基矽烷基)-5,10-二溴萘并〔2,1-b：6,5-b'〕二噻吩來代替5,10-二溴萘并〔1,2-b：5,6-b'〕二噻吩，除此之外，進行與實施例1同樣的處理，藉此得到化合物236。
以產率47%所得到化合物236。測定結果為1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ 1.18(d,36H)、1.47(sept,6H)、7.79(s,2H)、7.93(s,2H)。
縮合多環芳香族化合物的物性評估
(1)溶解度的測定
溶劑採用氯仿，進行溶解度的測定。表3揭示了製作出化合物110與化合物112的飽和氯仿溶液時的質量百分率濃度。
(2)電子吸收光譜(UV-Vis)的測定
溶劑採用二氯甲烷，進行電子吸收光譜測定。圖4表示化合物110之電子吸收光譜(ε/M-1cm-1)與吸收波長(λ/nm)的關係。
(3)CV(循環伏安法)之測定
溶劑採用二氯甲烷、支持鹽採用四丁基銨六氟磷酸鹽(n-BuN4PF6、0.1M)、作用電極及對電極採用白金線、參考電極採用銀/氯化銀電極，以100mV/sec的速度來掃引電位，進行CV測定。在化合物101、110、112、136、201、210、212、214、236全部的化合物之中，觀察到兩組氧化還原波，第1半波還原電位皆為0.06V、第2半波還原電位為-0.28V，可知具有高電子受容能力。
(4)FET特性的評估
在上述縮合多環芳香族化合物中的FET特性評估之中，是藉由以下的方法製作出FET元件。
關於上述化合物101，是在附SiO2熱氧化膜的n摻雜矽晶圓上使用陰影遮罩，藉由真空蒸鍍製作出有機薄膜。
另一方面，關於上述化合物110、112，是在附SiO2熱氧化膜的n摻雜矽晶圓上藉由旋轉塗佈法製作出有機薄膜。
最後，藉由在有機薄膜上使用陰影遮罩進行Au真空蒸鍍，而製作出源極和汲極。這次製作的FET元件的設定為通道長度50μm、通道寬度1.5mm。以這種方式所製作出的FET元件為上接觸型，圖1B表示其構造。
此外，在本實施例中的場效電晶體之中，在附熱氧化膜的n摻雜矽晶圓上的熱氧化膜係具有絕緣層(4)的機能，n摻雜矽晶圓兼具基板(6)及閘極(5)的機能。
FET元件的性能，在對閘極施加電位的狀態下，會依存於源極和汲極之間施加電位時所流動的電流量。藉由測定此電流值，可決定FET特性的移動率。移動率可由對作為絕緣體的SiO2施加閘電場的結果，由表示有機半導體層中所產生的載子種電氣特性的式(a)來計算。
Id=ZμCi(Vg-Vt)2/2L．．．(a)
此處，Id為飽和的源．汲電流值、z為通道寬、Ci為絕緣體的電容量、Vg為閘電位、Vt為臨界電位、L為通道長，μ為既定的移動率(cm2/Vs)。Ci為所使用的SiO2絕緣膜的電容率；Z、L是由FET元件的元件構造來決定；Id、Vg是在的測定FET元件的電流值時決定；Vt可由Id、Vg求得。將各值代入式(a)，可計算出在各閘 電位的移動率。
使用以上的方式，針對在大氣中上述縮合多環芳香族化合物的化合物(1)或(2)的FET特性進行評估。表3揭示FET特性的結果。
〔產業上的可利用性〕
如以上般，在本發明中，可提升縮合多環芳香族化合物及有機半導體材料的溶解性、傳導性、及電子移動率，因此可提供一種可利用熔接法並且即使在大氣中也可安定地作為n型電晶體運作的縮合多環芳香族化合物及有機半導體材料。因此，本發明可利用於電晶體、有機FET裝置、二極體、電容、薄膜光電轉換元件、色素增感太陽能電池、薄膜電晶體(TFT)、具有有機載子輸送層及/或發光層的發光裝置、有機EL裝置等的領域。

Claims (17)

  1. 一種縮合多環芳香族化合物，其係以一般式(1)或一般式(2)所表示者： (式中，R1~R8各自獨立，表示由氫原子、鹵素原子、烴氧基、芳香族烴基、脂肪族烴基、脂環式烴基、酯基、醯基、氰基、及取代矽烷基所構成之群中選出的原子或官能基；X1~X4各自獨立，表示氰基、酯基或醯基；Y1~Y4各自獨立，表示氧原子、硫原子或硒原子)。
  2. 如請求項1之縮合多環芳香族化合物，其中上述X1~X4皆為氰基。
  3. 如請求項1或2之縮合多環芳香族化合物，其中上述R3、R4、R7、及R8皆為氫原子。
  4. 如請求項1或2之縮合多環芳香族化合物，其中上述Y1~Y4皆為硫原子。
  5. 如請求項1或2之縮合多環芳香族化合物，其中上述R1、R2、R5、及R6各自獨立而為碳原子數1~30之芳香族烴基、或脂肪族烴基。
  6. 如請求項5之縮合多環芳香族化合物，其中上述R1、R2、R5、及R6各自獨立而為碳原子數1~30之直鏈或支鏈之烷基。
  7. 如請求項1或2之縮合多環芳香族化合物，其中上述R1、R2、R5、及R6各自獨立而為三甲基矽烷基、三乙基矽烷基、或三異丙基矽烷基。
  8. 如請求項1或2之縮合多環芳香族化合物，其中上述R1、R2、R5、及R6皆為氫原子。
  9. 一種有機半導體材料，其係含有如請求項1~8中任一項之縮合多環芳香族化合物。
  10. 如請求項9之有機半導體材料，其係n型半導體材料。
  11. 一種有機半導體形成用組成物，其係含有如請求項1~8中任一項之縮合多環芳香族化合物與有機溶劑。
  12. 如請求項11之有機半導體形成用組成物，其中上述縮合多環芳香族化合物的含量相對於上述有機半導體形成用組成物的總量，係在0.01重量%以上、10重量%以下的範圍內。
  13. 一種薄膜，其係含有如請求項1~8中任一項之縮合多環芳香族化合物。
  14. 一種有機半導體裝置，其係含有如請求項13之薄膜。
  15. 如請求項14之有機半導體裝置，其係有機電晶體元件。
  16. 一種有機半導體裝置之製造方法，其係包含藉由溶液製程將如請求項1~8中任一項之縮合多環芳香族化合物配置於基板之步驟。
  17. 一種有機半導體裝置之製造方法，其係包含藉由真空製程將如請求項1~8中任一項之縮合多環芳香族化合物配置於基板之步驟。
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