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WO2019065056A1 - 有機薄膜トランジスタ - Google Patents

有機薄膜トランジスタ Download PDF

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Publication number
WO2019065056A1
WO2019065056A1 PCT/JP2018/031903 JP2018031903W WO2019065056A1 WO 2019065056 A1 WO2019065056 A1 WO 2019065056A1 JP 2018031903 W JP2018031903 W JP 2018031903W WO 2019065056 A1 WO2019065056 A1 WO 2019065056A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
group
carbon atoms
insulating layer
gate insulating
substituent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2018/031903
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真也 伊藤
優季 横井
吉川　栄二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Publication of WO2019065056A1 publication Critical patent/WO2019065056A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40—Organic transistors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10—Esters
    • C08F220/22—Esters containing halogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10—Esters
    • C08F220/34—Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate
    • C08F220/343—Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate in the form of urethane links

Definitions

  • the present invention relates to an organic thin film transistor.
  • Organic thin film transistors are used as elements for forming switching circuits and the like in printed electronics, which has recently attracted attention.
  • the organic thin film transistor generally comprises a source electrode, a drain electrode, an organic semiconductor layer serving as a current path between them, a gate electrode controlling a current passing through the current path, the organic semiconductor layer, and the gate electrode
  • Patent Document 1 includes, as the insulating layer, a polymer compound having a repeating unit containing a blocked isocyanate group, and two or more active hydrogen groups in the molecule.
  • An organic thin film transistor having a layer consisting of a cured product with a compound is described.
  • an object of the present invention is to provide an organic thin film transistor having high carrier mobility.
  • the present invention includes the inventions of the following items.
  • An organic thin film transistor comprising a gate electrode, a gate insulating layer (A), a gate insulating layer (B), an organic semiconductor layer, a source electrode, and a drain electrode, A gate insulating layer (A) and a gate insulating layer (B) are provided between the gate electrode and the organic semiconductor layer, and one surface of the gate insulating layer (B) is adjacent to the organic semiconductor layer,
  • the surface free energy of the gate insulating layer (A) is ⁇ L (mN / m)
  • the surface free energy of the gate insulating layer (B) is ⁇ S (mN / m) ⁇ L and ⁇ S satisfy the following equation (11)
  • the organic thin-film transistor whose gate insulating layer (B) is a layer containing the compound which has a group represented by following formula (1).
  • R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent, or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms which may have a substituent
  • the surface free energy ⁇ L (mN / m) of the gate insulating layer (A) and the surface free energy ⁇ S (mN / m) of the gate insulating layer (B) satisfy the following formula (12) The organic thin-film transistor as described in 1].
  • the thickness T S (nm) of the gate insulating layer (B) is 200 nm or less.
  • the ratio (T S / T L ) of the thickness T S (nm) of the gate insulating layer (B) to the thickness T L (nm) of the gate insulating layer (A) is 0.2 or less [1 ] Or the organic thin-film transistor as described in [2].
  • [5] One or more structural units selected from the group consisting of a structural unit represented by the following formula (2-a) and a structural unit represented by the following formula (2-b):
  • Raa is a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a group represented by -O-, a group represented by -CO-, a group represented by -COO-, a group represented by -NHCO- Or a group represented by -NHCOO-.
  • R b represents a hydrogen atom, a chlorine atom, a bromine atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms
  • Rf represents a fluorine atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted by a fluorine atom
  • m represents an integer of 0 to 6
  • n represents an integer of 1 to 5;
  • Ring A represents a thiophene ring, a benzothiophene ring or a thienothiophene ring, and two rings A may be the same or different.
  • the ring B represents a fused ring in which 2 to 4 rings selected from the group consisting of an aromatic ring, an aromatic heterocycle or an aromatic ring and an aromatic heterocycle are fused, and these rings have a substituent May be ) [7]
  • the organic thin film transistor according to any one of the gate insulating layer represented (B gamma S h is greater than 0) [1] - [6] by the following equation (21).
  • ⁇ S ⁇ S d + ⁇ S p + ⁇ S h (21)
  • Expression (21) is an expression based on Kitazaki and field theory of surface free energy
  • ⁇ S represents the surface free energy of the gate insulating layer (B)
  • ⁇ S d represents a dispersion component of the ⁇ S
  • gamma S p represents the dipole component of the gamma S
  • gamma S h is a hydrogen bonding component of the gamma S.
  • an organic thin film transistor with high carrier mobility can be provided.
  • Structural unit means a unit structure which exists one or more in the polymer compound.
  • the “structural unit” is preferably contained in the polymer compound as a “repeating unit” (ie, a unit structure in which two or more are present in the polymer compound).
  • the element constituting the ring is not only a carbon atom, but also a heteroatom such as oxygen, sulfur, nitrogen, phosphorus, boron or arsenic within the ring We say thing including.
  • Conjugation is a sequence of unsaturated bond-single bond-unsaturated bond, in which two ⁇ bonds of ⁇ orbitals are adjacent to each other, each ⁇ electron is arranged in parallel, and ⁇ electrons are locally located on the unsaturated bond. It does not exist, it refers to a state in which ⁇ electrons are spread on the adjacent single bond and ⁇ electrons are delocalized.
  • the unsaturated bond refers to a double bond or a triple bond.
  • the "polymer compound” refers to a polymer compound having a weight average molecular weight of 1000 or more.
  • the polymer compound preferably has a weight average molecular weight of 3,000 to 1,000,000.
  • the weight average molecular weight of the polymer compound is more preferably 5,000 to 800,000, and still more preferably 10,000 to 500,000.
  • the weight average molecular weight in this specification refers to the thing of the weight average molecular weight of polystyrene conversion calculated using the standard sample of polystyrene using gel permeation chromatography (GPC).
  • the carbon number means the number of carbon atoms.
  • the number of carbon atoms of the substituent is not included in the number of carbon atoms of the group which may have a substituent.
  • the organic thin film transistor of the present invention is an organic thin film transistor including a gate electrode, a gate insulating layer (A), a gate insulating layer (B), an organic semiconductor layer, a source electrode, and a drain electrode, A gate insulating layer (A) and a gate insulating layer (B) are provided between the gate electrode and the organic semiconductor layer, and one surface of the gate insulating layer (B) is an organic thin film transistor adjacent to the organic semiconductor layer.
  • the organic thin film transistor of the present invention comprises a gate insulating layer (A) and a gate insulating layer (B) between the gate electrode and the organic semiconductor layer.
  • the gate insulating layer (B) is a layer containing a compound having a group represented by Formula (1).
  • R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent, or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms which may have a substituent Represents
  • One surface of the gate insulating layer (B) is adjacent to the organic semiconductor layer.
  • the other surface of the gate insulating layer (B) is preferably adjacent to the gate insulating layer (A).
  • the compound having a group represented by the formula (1) can be obtained by curing a raw material composition capable of forming the group represented by the formula (1) in the step of curing the insulating layer described later. .
  • the compound contained in the raw material composition may have a group represented by the formula (1).
  • a composition comprising a polymer compound having a hydroxy group or a hydroxy group protected by a protecting group which can be removed by an acid, and methylol urea;
  • a composition comprising diallyl isocyanurates or triallyl isocyanurate and a siloxane compound having a plurality of hydrosilane moieties,
  • a composition comprising a polymer compound having a hydroxy group or a hydroxy group protected with a protecting group which can be removed by an acid, and a compound having an isocyanato group or an isothiocyanato group,
  • a composition containing a polymer compound containing a repeating unit having a blocked isocyanato group or a blocked isothiocyanato group can be mentioned.
  • Examples of the polymer compound having a hydroxy group or a hydroxy group protected by a protecting group removable by an acid include a polymer compound having the following structural unit as a repeating unit.
  • methylol urea examples include 1,1,3-tris (hydroxymethyl) urea, 1,3-bis (hydroxymethyl) urea and the like.
  • diallyl isocyanurates examples include diallyl isocyanurate, diallyl monoglycidyl isocyanurate and the like.
  • siloxane compound having a plurality of hydrosilane moieties examples include the following compounds:
  • tolylene diisocyanate diphenylmethane diisocyanate, polyphenylmethane polyisocyanate, modified diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, tetramethyl xylylene diisocyanate, phenylene diisocyanate, naphthalene diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate Isocyanate, isophorone diisocyanate, norbornene diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, lysine triisocyanate and the like.
  • Examples of the blocked isocyanato group or the blocked isothiocyanato group include, for example, the formula (4-1) or the formula (4-2). (4-1) (4-2) [Wherein, X 12 represents an oxygen atom or a sulfur atom, and R 5 to R 9 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms. Represent. ]
  • Examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 5 to R 9 include a linear alkyl group, a branched alkyl group and a cycloalkyl group.
  • the carbon number of the alkyl group is preferably 1 to 6.
  • the linear alkyl group methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-dodecyl group, n-pentadecyl group, n-hexadecyl group, n- Heptadecyl group etc. are mentioned.
  • Examples of branched alkyl groups include isopropyl, isobutyl, sec-butyl, 2-ethylhexyl, 2-butyloctyl, 2-octyldodecyl and the like.
  • Examples of the cycloalkyl group include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group. These alkyl groups may have a substituent.
  • the substituent which the alkyl group having 1 to 20 carbons may have includes a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, and an alkylthio having 1 to 20 carbon atoms. And a dialkylamino group having 2 to 20 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and a monovalent heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms.
  • aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms examples include phenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 1-anthracenyl group, 2-anthracenyl group, 9-anthracenyl group, 1-pyrenyl group, 2-pyrenyl group Groups, 4-pyrenyl group, 2-fluorenyl group, 3-fluorenyl group, 4-fluorenyl group etc. are mentioned, and a phenyl group is preferable.
  • R 5 and R 6 in the formula (4-1) are preferably each independently a group selected from the group consisting of a methyl group and an ethyl group.
  • R 7 and R 9 in the formula (4-2) be a methyl group
  • R 8 be a hydrogen atom.
  • a blocked isocyanato group for example, O- (methylideneamino) carboxyamino group, O- (1-ethylideneamino) carboxyamino group, O- (1-methylethylideneamino) carboxyamino group, O- [1-methylpropiyl group] Phenylamino] carboxyamino group, (N-3,5-dimethylpyrazolylcarbonyl) amino group, (N-3-ethyl-5-methylpyrazolylcarbonyl) amino group, (N-3,5-diethylpyrazolylcarbonyl) amino group And (N-3-propyl-5-methylpyrazolylcarbonyl) amino group, (N-3-ethyl-5-propylpyrazolylcarbonyl) amino group, and the like.
  • a blocked isothiocyanato group for example, O- (methylideneamino) thiocarboxyamino group, O- (1-ethylideneamino) thiocarboxyamino group, O- (1-methylethylideneamino) thiocarboxyamino group, O- [1 -Methylpropylideneamino] thiocarboxyamino group, (N-3,5-dimethylpyrazolylthiocarbonyl) amino group, (N-3-ethyl-5-methylpyrazolylthiocarbonyl) amino group, (N-3,5- Diethylpyrazolylthiocarbonyl) amino group, (N-3-propyl-5-methylpyrazolylthiocarbonyl) amino group, (N-3-ethyl-5-propylpyrazolylthiocarbonyl) amino group and the like can be mentioned.
  • Examples of the polymer compound containing a repeating unit having a blocked isocyanato group or a blocked isothiocyanato group include the following compounds.
  • Each of R r1 to R r12 independently represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • the gate insulating layer (B) is represented by the structural unit represented by the following formula (2-a) and the following formula (2-b) from the viewpoint of reducing the surface free energy of the gate insulating layer (B)
  • the layer is preferably a layer containing a polymer compound having one or more structural units selected from the group consisting of structural units.
  • the compound having a group represented by the formula (1) contained in the gate insulating layer (B) further comprises a structural unit represented by the formula (2-a) and a structural unit represented by the formula (2-b) It may be a polymer compound further having one or more structural units selected from the group consisting of
  • the gate insulating layer is selected from the group consisting of a compound having a group represented by formula (1), a structural unit represented by formula (2-a) and a structural unit represented by formula (2-b) And a polymer compound having one or more structural units (however, the polymer compound is different from the compound having a group represented by the formula (1)).
  • R ′ represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • Raa is a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, a group represented by -O-, a group represented by -CO-, a group represented by -COO-, a group represented by -NHCO- Or a group represented by -NHCOO-.
  • R b represents a hydrogen atom, a chlorine atom, a bromine atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms
  • Rf represents a fluorine atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted by a fluorine atom
  • m represents an integer of 0 to 6
  • n represents an integer of 1 to 5;
  • examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R ′ include Examples thereof include 10 straight-chain alkyl groups, branched alkyl groups having 3 to 10 carbon atoms, and cycloalkyl groups having 3 to 10 carbon atoms.
  • Examples of linear alkyl groups include methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, n-pentyl and n-hexyl groups.
  • Examples of branched alkyl groups include isopropyl, isobutyl and tert-butyl.
  • examples of the cycloalkyl group include cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group and cyclohexyl group.
  • R ′ is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by Raa may be linear, branched or cyclic any one of It may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group.
  • Examples of the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms include A divalent linear aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, A bivalent branched aliphatic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, A divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, There may be mentioned a bivalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.
  • the hydrogen atom in the group is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkoxy group having 3 to 20 carbon atoms, carbon It may be substituted by a monovalent aromatic hydrocarbon group of the number 6 to 20, or a halogen atom.
  • divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms A divalent linear aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, A divalent branched aliphatic hydrocarbon group having 3 to 6 carbon atoms, A divalent alicyclic hydrocarbon group of 3 to 6 carbon atoms is preferred.
  • Examples of the divalent linear aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include methylene group, ethylene group, n-propylene group, n-butylene group, n-pentylene group and n-hexylene group.
  • Examples of the divalent branched aliphatic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms include an isopropylene group, an isobutylene group, a sec-butylene group, a tert-butylene group, a 1-methyl-n-butylene group and a 2-methyl-n group.
  • -Butylene group, 3-methyl-n-butylene group, 1,1-dimethyl-n-propylene group, 1,2-dimethyl-n-propylene group, 2,2-dimethyl-n-propylene group, 1-ethyl- Examples include n-propylene group and 1-methyl-n-pentylene group.
  • Examples of the divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms include cyclopropylene group, cyclobutylene group, 1-methyl-cyclopropylene group, 2-methyl-cyclopropylene group, cyclopentylene group and cyclohexylene group And 1-methyl-cyclopentylene group, 2-methyl-cyclopentylene group, 3-methyl-cyclopentylene group and the like.
  • divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms include phenylene group, naphthylene group, anthrylene group, dimethylphenylene group, trimethylphenylene group, ethylenephenylene group, diethylenephenylene group, triethylenephenylene group, Examples thereof include a propylene phenylene group, a butylene phenylene group, a methylnaphthylene group, a dimethylnaphthylene group, a trimethylnaphthylene group, a vinylnaphthylene group, an ethenylnaphthylene group, a methylanthrylene group and an ethylanthrylene group.
  • the halogen atom is a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom.
  • one of the two Ras is a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.
  • m is 3 to 6, the group represented by -O-, the group represented by -CO-, the group represented by -COO-, the group represented by -NHCO-, or the table by -NHCOO- Next to at least one of the groups, a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms is present.
  • Raa is preferably a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or a group represented by -COO-.
  • the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R b is the same as the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by R ′ described above .
  • the aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms represented by R b in the structural unit represented by the formula (2-a) has the same meaning as the aromatic hydrocarbon group described in the explanation of R 5 to R 9 is there.
  • examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, represented by Rf, in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom include, for example, monofluoromethyl group, Difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, pentafluoroethyl group, heptafluoropropyl group, nonafluorobutyl group, heptadecafluorodecyl group, perfluorododecyl group, perfluorohexadecyl And tridecafluorooctyl group, heptadecafluorodecyl group, 1,1,1,2,2,2-hexafluoroisopropyl group and the like.
  • Rf is preferably a fluorine atom or a trifluoromethyl group.
  • n is preferably an integer of 0 to 2. n is preferably 1 or 5.
  • a C1-C20 bivalent aliphatic hydrocarbon group represented by Rcc in the structural unit represented by Formula (2-b) a C1-C20 bivalent linear aliphatic group Examples thereof include a hydrocarbon group, a divalent branched aliphatic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms.
  • C1-C20 bivalent linear aliphatic hydrocarbon group, C3-C20 bivalent branched aliphatic hydrocarbon group, C3-C20 bivalent alicyclic hydrocarbon group The specific examples of are the same as those described in the description of Raa.
  • Rcc is preferably a single bond or a methylene group.
  • Rff an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • Rff an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • at least one hydrogen atom is substituted by a fluorine atom, a monofluoromethyl group, difluoromethyl and the like Group, trifluoromethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, pentafluoroethyl group, heptafluoropropyl group, nonafluorobutyl group, heptadecafluorodecyl group, perfluorododecyl group, perfluorohexadecyl group, Examples thereof include tridecafluorooctyl group and 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl group.
  • Rff is preferably a trifluoroethyl group.
  • the compound having a group represented by the formula (1) is one or more structural units selected from the group consisting of a structural unit represented by the formula (2-a) and a structural unit represented by the formula (2-b) And compounds obtained by curing a polymer compound having at least two or more isocyanato groups blocked with a blocking agent and blocked with a blocking agent.
  • acetophenone 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, 4-isopropyl-2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 2-hydroxy-2 -Methylpropiophenone, 4,4'-bis (diethylamino) benzophenone, benzophenone, methyl (o-benzoyl) benzoate, 1-phenyl-1,2-propanedione-2- (o-ethoxycarbonyl) oxime, 1- Phenyl-1,2-propanedione-2- (o-benzoyl) oxime, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin octyl ether, benzyl, benzyl dimethyl Carbonyl compounds such as tar, benzyl dieth
  • the wavelength of light irradiated to the polymerizable monomer is usually 360 nm or more, preferably 360 nm or more and 450 nm or less.
  • an initiator of radical polymerization is preferable.
  • the gate insulating layer (B) uses the surface free energy of the gate insulating layer (A) as ⁇ L (mN / m) and the surface free energy of the gate insulating layer (B) as ⁇ S (mN / m). It is a layer in which ⁇ L and ⁇ S satisfy the following formula (11). ⁇ L - ⁇ S 5 5 (11)
  • ⁇ 12 ⁇ 1 + ⁇ 2 ⁇ 2 ( ⁇ 1 d ⁇ ⁇ 2 d ) 1/2 ⁇ 2 ( ⁇ 1 p ⁇ ⁇ 2 p ) 1/2 ⁇ 2 ( ⁇ 1 h ⁇ ⁇ 2 h ) 1/2
  • the surface free energy ⁇ is determined by the above equation (20) based on Kitazaki and the field theory.
  • the surface free energy gamma S of the gate insulating layer (B) is obtained by the following equation (21).
  • ⁇ S ⁇ S d + ⁇ S p + ⁇ S h (21)
  • Expression (21) is an expression based on Kitazaki and field theory of surface free energy
  • ⁇ S represents the surface free energy of the gate insulating layer (B)
  • ⁇ S d represents a dispersion component of the ⁇ S
  • gamma S p represents the dipole component of the gamma S
  • gamma S h is a hydrogen bonding component of the gamma S.
  • the surface free energy ⁇ L of the gate insulating layer (A) is determined by the following equation (22).
  • ⁇ L ⁇ L d + ⁇ L p + ⁇ L h (22)
  • Equation (22) is an equation based on Kitazaki and field theory of surface free energy,
  • ⁇ L represents the surface free energy of the gate insulating layer (B)
  • ⁇ L d represents the dispersion component of the ⁇ L
  • ⁇ L p represents a dipole component of the ⁇ L
  • ⁇ L h represents a hydrogen bonding component of the ⁇ L.
  • the measuring method of surface free energy can measure and calculate adhesiveness with this reagent, using a reagent in which each component of surface free energy of d, p and h is known. Specifically, pure water, diiodomethane and ethylene glycol are used as reagents, and the contact angles of the above reagents to the insulating film are measured using an automatic contact angle meter manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. The surface free energy ⁇ was calculated by the surface free energy analysis software FAMAS. As the reagent, in addition to the above, ones in which each component of d, p and h is an appropriate combination may be used.
  • ⁇ S h of the gate insulating layer (B) represented by the formula (21) be larger than 0.
  • the gate insulating layer (A) uses the surface free energy of the gate insulating layer (A) as ⁇ L (mN / m) and the surface free energy of the gate insulating layer (B) as ⁇ S (mN / m). It is a layer in which ⁇ L and ⁇ S satisfy the following formula (11).
  • ⁇ L - ⁇ S 5 5 (11)
  • the surface free energy ⁇ L (mN / m) of the gate insulating layer (A) and the surface free energy ⁇ S (mN / m) of the gate insulating layer (B) It is preferable to satisfy the following formula (12), and it is more preferable to satisfy the following formula (13).
  • ⁇ L - ⁇ S is preferably 40 or less, and more preferably 30 or less.
  • the compound contained in the gate insulating layer (A) is not particularly limited in its structure as long as ⁇ L and ⁇ S satisfy the formula (11), but ionic components that adversely affect the transistor characteristics It is preferable that it is a non-ionic high molecular compound which is not contained.
  • the compound which has group represented by said Formula (1) polyvinyl alcohol, polyvinyl phenol, polymethyl methacrylate, cyanoethylated polysaccharide, a fluoropolymer, polyurethane, poly chloride Vinyl, polyvinyl acetate, polyimide, polycarbonate, polyester, polysulfone, polybenzoxazole, polysilsesquioxane, epoxy resin, silicon dioxide, aluminum oxide, TiO 2 , Ta 2 O 5 , SrTiO 3 , Bi 4 Ti 3 Examples include O 12 , BaMgF 4 , barium zirconium titanate, barium strontium titanate and the like.
  • cyanoethylated polysaccharides include cyanoethyl pullulan.
  • the fluoropolymers include polyvinylidene fluoride.
  • the compound which a gate insulating layer (A) contains, and the compound which a gate insulating layer (B) contains can be suitably selected so that the surface free energy of each layer may satisfy a formula (11).
  • a compound having a polar group such as a hydroxy group, a carboxy group, a carbonyl group, a cyano group or an amide group as the compound forming the gate insulating layer (A)
  • ⁇ L can be increased.
  • the compound which forms a gate insulating layer (A) has a polyvinyl alcohol, a polyvinyl phenol, polyvinylidene fluoride, the cyanoethylated polysaccharide, and the compound which has a group represented by Formula (1), and a cyanoethyl group is preferable.
  • the thickness Ts (nm) of the gate insulating layer (B) is preferably 200 nm or less in order to further improve the mobility of the organic thin film transistor, with respect to the thickness T L (nm) of the gate insulating layer (A)
  • the ratio (T S / T L ) of the thickness T S (nm) of the gate insulating layer (B) is preferably 0.2 or less.
  • the thickness Ts (nm) of the gate insulating layer (B) is usually 10 nm or more.
  • the T S / T L is preferably 0.01 or more.
  • the organic semiconductor layer provided in the organic thin film transistor of the present invention is a layer containing an organic semiconductor compound, and the organic semiconductor compound is usually a solvent-soluble organic semiconductor compound.
  • Examples of the organic semiconductor compound include low molecular weight semiconductor compounds and high molecular weight semiconductor compounds.
  • the low molecular weight semiconductor compounds include fused polycyclic aromatic compounds, metal phthalocyanines, tetrathiapentalene and derivatives thereof, naphthalenetetracarboxylic acid diimides, fused ring tetracarboxylic acid diimides, fullerenes, carbon nanotubes, and dyes.
  • fused polycyclic aromatic compounds include naphthacene, pentacene (2,3,6,7-dibenzoanthracene), hexacene, heptacene, acene such as dibenzopentacene, tetrabenzopentacene, anthradithiophene, pyrene, benzopyrene, dicene Examples include benzopyrene, chrysene, perylene, coronene, terrylene, ovalene, quaterylene, circumanthracene, polyanthracene and triphenylene.
  • a part of carbon atoms may be substituted with a nitrogen atom, a sulfur atom, an oxygen atom or the like.
  • at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom may be substituted with a functional group such as a carbonyl group.
  • a fused polycyclic aromatic compound in which at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom is substituted by another atom or a functional group a dioxaanthanthrene compound, triphenodioxazine, triphenodithiazine, hexacene- 6,15-quinone, quinacridone and the like.
  • dioxaanthanthrene-based compounds include perixanthenoxanthene and derivatives thereof.
  • Copper phthalocyanine is mentioned as metal phthalocyanine.
  • naphthalenetetracarboxylic acid diimide naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide, N, N'-bis (4-trifluoromethylbenzyl) naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic acid Diimide, N, N'-bis (1H, 1H-perfluorooctylnaphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide), N, N'-bis (1H, 1H-perfluorobutyl) naphthalene-1,4 1,5,8-tetracarboxylic acid diimide, N, N'-dioctyl naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide derivative, naphthalene-2,3,6,7-tetracarboxylic acid diimide, etc.
  • fused ring tetracarboxylic acid diimides include anthracene-2,3,6,7-tetracarboxylic acid diimide and the like.
  • the fullerenes include fullerenes such as C60, C70, C76, C78, C84 and derivatives thereof.
  • As a carbon nanotube SWNT (Single-wall nanotubes) etc. are mentioned.
  • dyes include merocyanine dyes, hemicyanine dyes and derivatives thereof.
  • polypyrrole and its substitution product for example, polypyrrole and its substitution product, polydiketopyrrole and its substitution product, polythiophene and its derivative, polyisothianaphthene, polythienylenevinylene, poly (p-phenylenevinylene), polyaniline and its derivative ,
  • the derivative of polythiophene is not particularly limited.
  • poly-3-hexylthiophene obtained by introducing hexyl group into polythiophene, polyethylenedioxythiophene, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / polystyrene sulfonic acid (PEDOT / PSS) and the like, which may be oligomers (eg, oligothiophenes).
  • P3HT poly-3-hexylthiophene
  • PEDOT / PSS polystyrene sulfonic acid
  • the polymer etc. of the fused polycyclic aromatic compound is not particularly limited.
  • a polymer compound having a diketopyrrolopyrrole moiety examples include a polymer compound having a moiety, a polymer compound having a cross-linked bithiophene moiety, and a polymer compound having a structural unit represented by Formula (3).
  • the organic semiconductor layer preferably contains a polymer semiconductor compound from the viewpoint that the characteristics of the obtained organic thin film transistor are uniform, and from the viewpoint that higher mobility is obtained, the structure represented by the formula (3) It is more preferable to contain a polymer compound having a unit.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent An alkoxy group, an alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkylcarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, carbon which may have a substituent An alkoxycarbonyl group of 2 to 20, a dialkylamino group of 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, An aromatic hydrocarbon group having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms as a substituent, an aromatic hydrocarbon group having an alkoxy group having
  • Ring A represents a thiophene ring, a benzothiophene ring or a thienothiophene ring, and two rings A may be the same or different.
  • the ring B represents a fused ring in which 2 to 4 rings selected from the group consisting of an aromatic ring, an aromatic heterocycle or an aromatic ring and an aromatic heterocycle are fused, and these rings have a substituent May be )
  • C1-C20 alkyl group optionally having substituent (s) in the formula (3), as an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted, represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 , a linear alkyl group or a branched alkyl group And cycloalkyl groups.
  • the carbon number of the alkyl group is preferably 6 to 20, and more preferably 10 to 20, from the viewpoint that the solvent solubility of the polymer compound having a structural unit represented by the formula (3) is more excellent. Is more preferred.
  • linear alkyl group methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-dodecyl group, n-pentadecyl group, n-hexadecyl group, n- Heptadecyl group etc. are mentioned.
  • branched alkyl groups include isopropyl, isobutyl, sec-butyl, 2-ethylhexyl, 2-butyloctyl and 2-octyldodecyl.
  • the cycloalkyl group include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group. These alkyl groups may have a substituent.
  • alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent (Alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent)
  • the alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted which is represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 , has the above-mentioned substituent
  • groups in which an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is bonded to an oxygen atom are also included.
  • alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms include a linear alkoxy group, a branched alkoxy group and a cycloalkoxy group.
  • linear alkoxy groups include methoxy, ethoxy, n-propoxy, n-butyloxy, n-pentyloxy, n-hexyloxy, n-heptyloxy, n-octyloxy and n-dodecyl And oxy group, n-hexadecyloxy group and the like.
  • a branched alkoxy group isopropoxy group, isobutyloxy group, sec-butyloxy group, tert-butyloxy group, 2-ethylhexyloxy group, 2-butyloctyloxy group, 2-hexyldecyloxy group, 2-octyldodecyloxy group Etc.
  • the cycloalkoxy group include a cyclopentyloxy group and a cyclohexyloxy group. These alkoxy groups may have a substituent.
  • the optionally substituted alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 has the above-mentioned substituent And groups in which an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is bonded to a sulfur atom are also included.
  • the alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms include a linear alkylthio group, a branched alkylthio group and a cycloalkylthio group.
  • methylthio group methylthio group, ethylthio group, n-propylthio group, n-butylthio group, n-pentylthio group, n-hexylthio group, n-heptylthio group, n-octylthio group, n-dodecylthio group, n- Hexadecylthio group etc.
  • alkylthio group isopropylthio group, isobutylthio group, sec-butylthio group, tert-butylthio group, 2-ethylhexylthio group, 2-butyloctylthio group, 2-hexyldecylthio group, 2-octyldodecylthio group Etc.
  • cycloalkylthio group examples include a cyclopentylthio group, a cyclohexylthio group and the like. These alkylthio groups may have a substituent.
  • the optionally substituted alkylcarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 has the above-mentioned substituent And a group in which an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and a carbonyl group are bonded may be mentioned.
  • the alkylcarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms include a linear acyl group, a branched acyl group and a cycloalkylcarbonyl group.
  • linear acyl group an acetyl group, n-propanoyl group, n-butyl group, n-pentaroyl group, n-hexanoyl group, n-heptanoyl group, n-octanoyl group, n-dodecanoyl group, n-hexadecanoyl group And the like.
  • branched acyl groups examples include isobutanoyl group, sec-butanoyl group, tert-butoxycarbonyl group, 2-ethylhexanoyl group, 2-butyloctanoyl group, 2-hexyldecanoyl group, 2-octyldodecanoyl group and the like.
  • Be Examples of the cycloalkylcarbonyl group include cyclopentylcarbonyl group and cyclohexylcarbonyl group. These alkylcarbonyl groups may have a substituent.
  • the optionally substituted alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 has the above-mentioned substituent And the group which the C1-C20 alkoxy group which may have, and the carbonyl group couple
  • bonded is mentioned.
  • the alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms include a linear alkoxycarbonyl group, a branched alkoxycarbonyl group and a cycloalkoxycarbonyl group.
  • linear alkoxycarbonyl group methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, n-propylcarbonyl group, n-butoxycarbonyl group, n-pentyloxycarbonyl group, n-hexyloxycarbonyl group, n-heptyloxycarbonyl group, n And-octyloxycarbonyl group, n-dodecyloxycarbonyl group, n-hexadecyloxycarbonyl group and the like.
  • an isopropoxycarbonyl group As a branched alkoxycarbonyl group, an isopropoxycarbonyl group, an isopropyloxy carbonyl group, a sec-butyloxycarbonyl group, a tert-butyloxycarbonyl group, a 2-ethylhexyloxycarbonyl group, a 2-butyloctyloxycarbonyl group, 2-hexyl Examples include decyloxycarbonyl group, 2-octyldodecyloxycarbonyl group and the like. A cyclopentyloxycarbonyl group, a cyclohexyloxycarbonyl group etc. are mentioned. These alkoxycarbonyl groups may have a substituent.
  • the optionally substituted C2-C20 dialkylamino group represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 has the above-mentioned substituent Examples thereof also include a group in which two alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms are bonded to a nitrogen atom.
  • Specific examples of the dialkylamino group having 2 to 20 carbon atoms include an amino group substituted with a linear alkyl group such as dimethylamino, diethylamino, dibutylamino, dihexylamino, dioctylamino and didodecylamino.
  • amino groups substituted with branched alkyl groups such as bis (2-ethylhexyl) amino group and bis (2-hexyldecyl) amino group
  • amino groups substituted with cycloalkyl group such as dicyclohexylamino group.
  • dialkylamino groups may have a substituent.
  • an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms of an aromatic hydrocarbon group having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms as a substituent represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 “Includes an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have the above-mentioned substituent.
  • an aromatic hydrocarbon group having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms as a substituent an aromatic hydrocarbon group having a linear alkyl group as a substituent, an aromatic hydrocarbon group having a branched alkyl group as a substituent, The aromatic hydrocarbon group which has a cycloalkyl group as a substituent is mentioned.
  • the aromatic hydrocarbon group is an atomic group obtained by removing one hydrogen atom directly bonded to a carbon atom constituting an aromatic ring from an aromatic hydrocarbon.
  • the aromatic hydrocarbon group is at least two selected from a group having a benzene ring, a group having a fused ring in which two or more aromatic rings are fused, a fused ring in which an independent benzene ring and two or more aromatic rings are fused Includes directly linked groups.
  • the carbon number of the aromatic hydrocarbon group is 6 to 20, and preferably 6 to 14.
  • aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms include phenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 1-anthracenyl group, 2-anthracenyl group, 9-anthracenyl group, 1-pyrenyl group, Examples thereof include 2-pyrenyl group, 4-pyrenyl group, 2-fluorenyl group, 3-fluorenyl group, 4-fluorenyl group and the like, and a phenyl group is preferable.
  • the total carbon number of the aromatic hydrocarbon group having an alkyl group of 1 to 20 carbon atoms as a substituent is preferably 7 to 40.
  • the aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms may be substituted with a plurality of alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms.
  • the plurality of C 1-20 alkyl groups may be the same or different.
  • an aromatic hydrocarbon group having an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms as a substituent an aromatic hydrocarbon group having a linear alkoxy group as a substituent, an aromatic hydrocarbon group having a branched alkoxy group as a substituent, The aromatic hydrocarbon group which has a cyclo alkoxy group as a substituent is mentioned.
  • the total carbon number of the aromatic hydrocarbon group having an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms as a substituent is preferably 7 to 40.
  • the aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms may be substituted with a plurality of alkoxy groups having 1 to 20 carbon atoms.
  • the plurality of C 1-20 alkoxy groups may be the same or different.
  • the monovalent heterocyclic group having an alkyl group of 1 to 20 carbon atoms as a substituent includes a heterocyclic group having a linear alkyl group as a substituent, a heterocyclic group having a branched alkyl group as a substituent, and a cycloalkyl group And heterocyclic groups having as a substituent.
  • the monovalent heterocyclic group is an atomic group obtained by removing one hydrogen atom directly bonded to a carbon atom constituting the heterocyclic ring from the heterocyclic compound.
  • the monovalent heterocyclic group is a group having a fused ring in which a heterocycle and one or more rings selected from the group consisting of a heterocycle and an aromatic ring are fused, an independent heterocycle, an aromatic ring, a heterocycle or an aromatic ring It includes a group in which two or more condensed rings selected from the group consisting of a ring and a heterocyclic ring are directly bonded to each other.
  • the carbon number of the monovalent heterocyclic group is 2 to 20, preferably 3 to 14.
  • the monovalent heterocyclic group is preferably a monovalent aromatic heterocyclic group.
  • the monovalent heterocyclic group having a carbon number of 2 to 20 2-furyl group, 3-furyl group, 2-thienyl group, 3-thienyl group, 2-pyrrolyl group, 3-pyrrolyl group, 2-oxazolyl group, 2-thiazolyl group, 2-imidazolyl group, 2-pyridyl group, 3-pyridyl group, 4-pyridyl group, 2-benzofuryl group, 2-benzothienyl group, 2-thienothienyl group, etc., and 2-thienyl group is mentioned. preferable.
  • the total carbon number of the monovalent heterocyclic group having an alkyl group of 1 to 20 carbon atoms as a substituent is preferably 3 to 40.
  • the monovalent heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms may be substituted with a plurality of alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms.
  • the plurality of C 1-20 alkyl groups may be the same or different.
  • the monovalent heterocyclic group having an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms as a substituent includes a heterocyclic group having a straight chain alkoxy group as a substituent, a heterocyclic group having a branched alkoxy group as a substituent, a cycloalkoxy group And heterocyclic groups having as a substituent.
  • examples of the alkynyl group having 2 to 22 carbon atoms represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 include a linear alkynyl group, a branched alkynyl group and a cycloalkynyl group.
  • the number of carbon atoms of the alkynyl group is preferably 6 to 20, and more preferably 10 to 20, from the viewpoint that the solvent solubility of the polymer compound having a structural unit represented by Formula (3) is more excellent. More preferable.
  • alkynyl group having 2 to 22 carbon atoms examples include propynyl group, n-butynyl group, n-pentynyl group, n-hexynyl group, n-octynyl group, n-dodecynyl group, n-hexadecynyl group, sec-butynyl group Groups, isobutynyl groups, cyclohexylethynyl groups and the like.
  • alkenyl group having 2 to 22 carbon atoms examples of the alkenyl group having 2 to 22 carbon atoms represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 include linear alkenyl groups, branched alkenyl groups and cycloalkenyl groups.
  • the number of carbon atoms of the alkenyl group is preferably 6 to 20, and more preferably 10 to 20, from the viewpoint that the solvent solubility of the polymer compound having a structural unit represented by the formula (3) is more excellent. More preferable.
  • alkenyl group having 2 to 22 carbon atoms include propenyl group, n-butenyl group, n-pentenyl group, n-hexenyl group, n-octenyl group, n-dodecenyl group, n-hexadecenyl group, sec-butenyl group Groups, isobutenyl groups, cyclohexenyl groups and the like.
  • the substituent which the dialkylamino group having a number of 2 to 20 may have is a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms, A dialkylamino group having 2 to 20 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, a monovalent heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 22 carbon atoms, or 2 to 22 carbon atoms It is an alkynyl group or a substituted silyl group having 3 to 20 carbon atom
  • the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, the alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, the alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms, and the dialkylamino group having 2 to 20 carbon atoms do not have a substituent, but Each of the alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, the alkoxy groups having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and carbons which may have a substituent, as described above It has the same meaning as the alkylthio group of 1 to 20 and the dialkylamino group of 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent.
  • the aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, the monovalent heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, the alkenyl group having 2 to 22 carbon atoms, and the alkynyl group having 2 to 22 carbon atoms are as described above.
  • Examples of the substituted silyl group having 3 to 20 carbon atoms include silyl groups having one or more groups selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.
  • Specific examples of the substituted silyl group include trimethylsilyl group, triethylsilyl group, triisopropylsilyl group, tert-butyldimethylsilyl group, dimethylphenylsilyl group, diphenylmethylsilyl group and the like.
  • the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is the same as the alkyl group which may have a substituent described above except that it does not have a substituent, and is an aromatic hydrocarbon having 6 to 20 carbon atoms
  • the groups are as already mentioned.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 an alkyl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable in terms of expressing higher carrier mobility Chain alkyl groups are more preferred.
  • examples of the aromatic ring represented by ring B include a benzene ring.
  • a fused ring in which 2 to 4 rings selected from the group consisting of an aromatic ring and an aromatic heterocycle are fused a naphthalene ring, anthracene ring, naphthacene ring, thienothiophene ring, benzothiophene ring, benzodithiophene ring, naphtho ring Dithiophene ring and benzothienobenzothiophene ring can be mentioned. These rings may have a substituent.
  • substituents which these rings may have include a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms, and 2 to 20 carbon atoms.
  • the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, the alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, the alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms, and the dialkylamino group having 2 to 20 carbon atoms do not have a substituent, except that The alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent described above as the group represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 , and the number of carbon atoms which may have a substituent It has the same meaning as an alkoxy group of 1 to 20, an alkylthio group of 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and a dialkylamino group of 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent.
  • the aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, the monovalent heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, the alkenyl group having 2 to 22 carbon atoms, and the alkynyl group having 2 to 22 carbon atoms are as described above.
  • the structural unit represented by Formula (3) may be contained only by 1 type in a high molecular compound, and 2 or more types may be contained.
  • the polymer compound having a structural unit represented by Formula (3) is preferably a conjugated polymer compound.
  • the polymer semiconductor compound contained in the organic semiconductor layer can be produced, for example, by the method described in WO 2015/025981 or WO 2010/020329.
  • Examples of the material forming the gate electrode, the material forming the source electrode, and the material forming the drain electrode include chromium, gold, silver, aluminum, and the like.
  • the organic thin film transistor may include a substrate and a protective film in addition to the above-described electrode, gate insulating layer, and organic semiconductor layer.
  • the organic thin film transistor comprises a substrate in the lowermost layer.
  • the substrate may, for example, be a plastic film, a glass plate or a silicon plate.
  • a protective film on the outermost surface of the organic thin film transistor.
  • the organic thin film transistor is shut off from the air, and the deterioration of the characteristics of the organic thin film transistor can be suppressed.
  • the influence on the organic thin film transistor in the formation process can also be reduced by the protective film.
  • a low molecular weight compound having an electron transporting property a low molecular weight compound having a hole transporting property, an alkali metal, an alkaline earth metal, and a rare earth compound between the source electrode and the drain electrode and the organic semiconductor layer.
  • the organic thin film transistor of the present invention may have a bottom gate structure or a top gate structure.
  • the bottom gate type organic thin film transistor includes a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor and a bottom gate top contact type organic thin film transistor.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a bottom gate bottom contact type organic thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
  • the organic thin film transistor 100 includes a substrate 1, a gate electrode 2 provided to be in contact with the main surface of the substrate 1, and a gate insulating layer 3 A (gate insulating layer A)), the gate insulating layer 3B (gate insulating layer (B)) adjacent to the gate insulating layer 3A, and the gate insulating layer 3B when viewed in the thickness direction of the substrate 1 And the source electrode 4 and the drain electrode 5 provided apart from each other so that the channel region overlaps the gate electrode 2 and the source electrode 4 and the drain electrode 5 and adjacent to the gate insulating layer 3B An organic semiconductor layer 6 provided so as to cover the region directly above the gate electrode 2 and an overcoat layer 7 provided so as to cover the organic semiconductor layer 6 are provided.
  • a gate insulating layer different from the gate insulating layer 3A may be further provided between the gate insulating layer 3A and the gate electrode.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a bottom gate top contact type organic thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
  • the organic thin film transistor 120 includes a substrate 1, a gate electrode 2 provided to be in contact with the main surface of the substrate 1, and a gate insulating layer 3 A (gate insulating layer A), the gate insulating layer 3B (gate insulating layer (B)) adjacent to the gate insulating layer 3A, and the gate insulating layer 3B adjacent to and joined, and provided so as to cover directly above the gate electrode 2 It is joined to the organic semiconductor layer 6 and the organic semiconductor layer 6 and provided so as to be separated from each other so that the channel region overlaps the gate electrode 2 when viewed in the thickness direction of the substrate 1 (in plan view).
  • the source electrode 4 and the drain electrode 5 and the overcoat layer 7 provided to cover the organic semiconductor layer 6 are provided.
  • a gate insulating layer different from the gate insulating layer 3A may be further provided between the gate insulating layer 3A and the gate electrode.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a structure of a top gate bottom contact type organic thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
  • the organic thin film transistor 110 is bonded to the substrate 1 and the substrate 1 and separated from each other so that the channel region overlaps the gate electrode 2 (in plan view) when viewed in the thickness direction of the substrate 1
  • Gate electrode 2 provided so as to be joined to gate insulating layer 3B (gate insulating layer (B)), gate insulating layer 3A (gate insulating layer (A)) adjacent to gate insulating layer 3B, and gate insulating layer 3A
  • an overcoat layer 7 provided to cover the gate electrode 2.
  • a gate insulating layer different from the gate insulating layer 3A may be further provided between the gate insulating layer 3A and the gate electrode.
  • the organic thin film transistor is preferably a bottom gate structure.
  • the organic thin film transistor can be manufactured by a known method, for example, the method described in JP-A-5-110069.
  • the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode can be formed by an evaporation method, a sputtering method, a printing method, an inkjet method, or the like.
  • the organic semiconductor layer can be formed by applying a coating solution containing an organic semiconductor compound and an organic solvent by a spin coating method, a die coater method, a screen printing method, an inkjet method or the like, and drying the coating layer.
  • the organic solvent is not particularly limited as long as it dissolves the organic semiconductor compound, but preferably has a boiling point of 50 ° C. to 200 ° C. at normal pressure.
  • Examples of the organic solvent include chloroform, toluene, anisole, xylene, mesitylene, tetralin, cyclohexylbenzene and the like.
  • Method of manufacturing gate insulating layer The following method is mentioned as a manufacturing method of a gate insulating layer (B).
  • ⁇ Method 1> (1) applying a coating solution having a material forming the gate insulating layer (B) and an organic solvent to form a coating layer; (2) A manufacturing method including the step of forming the group represented by Formula (1) (curing step) by drying the applied layer and further curing it. (1) applying a coating solution having a material having a group represented by the formula (1) constituting the gate insulating layer (B) and an organic solvent to form a coating layer; (2) A process comprising drying and further curing the coated layer.
  • a manufacturing method of a gate insulating layer (A) (1 ′) applying a coating solution having a material forming the gate insulating layer (A) and an organic solvent to form a coating layer; (2 ')
  • the manufacturing method including the process of drying the said application layer is mentioned.
  • the layer obtained by the step (2 ') may be cured, or after the step (2'), the layer obtained by drying may or may not be cured.
  • the coating method include a spin coating method, a die coater method, a screen printing method, and an ink jet method.
  • the coating solution may contain a leveling agent, a surfactant, a curing catalyst, and the like as required.
  • the organic solvent is not particularly limited as long as it dissolves the material constituting the gate insulating layer, but preferably has a boiling point of 100 ° C. to 200 ° C. at normal pressure.
  • Examples of the organic solvent include 2-heptanone, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and the like.
  • the bottom gate top contact type organic thin film transistor according to one embodiment of the present invention can be produced, for example, by a method including the following steps (I) to (V). (I) forming a gate electrode on the main surface of the substrate; (II) forming a gate insulating layer (A) on the surface of the substrate provided with the gate electrode so as to cover the gate electrode; (III) forming a gate insulating layer (B) on the gate insulating layer (A); (IV) forming a source electrode and a drain electrode on the gate insulating layer (B), (V) A step of forming an organic semiconductor layer so as to cover the gate insulating layer (B) including the source electrode, the drain electrode, and the channel region over the source electrode and the drain electrode.
  • the bottom gate top contact type organic thin film transistor according to one embodiment of the present invention can be produced, for example, by a method including the following steps (I) to (V). (I) forming a gate electrode on the main surface of the substrate; (II) forming a gate insulating layer (A) on the surface of the substrate provided with the gate electrode so as to cover the gate electrode; (III) forming a gate insulating layer (B) on the gate insulating layer (A); (IV) Step of forming an organic semiconductor layer on the gate insulating layer (B) (V) Step of forming a source electrode and a drain electrode on the organic semiconductor layer.
  • the top gate and bottom contact type organic thin film transistor according to one embodiment of the present invention can be produced, for example, by a method including the following steps (I) to (V). (I) forming a source electrode and a drain electrode on a substrate; (II) forming an organic semiconductor layer on the substrate so as to straddle the source electrode and the drain electrode; (III) forming a gate insulating layer (B) on the organic semiconductor layer, (IV) forming a gate insulating layer (A) on the gate insulating layer (B); (V) A step of forming a gate electrode on the gate insulating layer (A).
  • the organic thin film transistor of the present invention can also be used in an OFET sensor.
  • the OFET sensor is a sensor using an organic thin film transistor (organic field effect transistor: OFET) as a signal conversion element that converts an input signal into an electric signal and outputs the electric signal, and is in the structure of any of an electrode, an insulating layer, and an organic semiconductor layer To which a sensitive function or selective function is added.
  • the OFET sensor includes, for example, a biosensor, a gas sensor, an ion sensor, and a humidity sensor.
  • the biosensor comprises the organic thin film transistor having the configuration as described above.
  • the organic thin film transistor has a probe (sensitive region) that specifically interacts with the target substance in the channel region and / or the gate insulating film.
  • the electrical property of the probe is changed to allow it to function as a biosensor.
  • a method for detecting a target substance in a test sample for example, a method of immobilizing a biomolecule such as a nucleic acid or a protein or an artificially synthesized functional group on the surface of a solid support and using these as a probe Can be mentioned.
  • the probe is immobilized on the surface of the solid phase carrier by a method according to the type of probe selected and the type of solid phase carrier.
  • a probe can be synthesized on the surface of a solid support (eg, a probe can be synthesized by a nucleic acid extension reaction).
  • the probe immobilized on the surface of the solid support is brought into contact with the test sample and treated under appropriate conditions to form a probe-target substance complex on the surface of the solid support .
  • the channel region of the organic thin film transistor and / or the gate insulating layer itself may function as a probe.
  • a gas sensor is provided with the organic thin-film transistor provided with the above-mentioned structure.
  • the channel region and / or the gate insulating film function as a gas sensitive part.
  • the electric characteristic (conductivity, dielectric constant, etc.) of the gas sensitive part changes, so that it can function as a gas sensor.
  • Examples of the gas to be detected include an electron accepting gas and an electron donating gas.
  • Examples of the electron accepting gas include halogen gas such as F 2 and Cl 2 , nitrogen oxide gas, sulfur oxide gas, and organic acid gas such as acetic acid.
  • Examples of the electron donating gas include ammonia gas, amines such as aniline gas, carbon monoxide gas, and hydrogen gas.
  • the organic thin film transistor of the present invention can also be used to manufacture a pressure sensor.
  • the pressure sensor includes an organic thin film transistor having the configuration as described above.
  • the channel region and / or the gate insulating layer function as a pressure sensitive portion.
  • the electric characteristics of the pressure sensitive portion change, thereby functioning as a pressure sensitive sensor.
  • the organic thin film transistor may further have an alignment layer in order to further enhance the crystallinity of the organic semiconductor contained in the channel region.
  • an orientation layer the monomolecular layer provided so that it might bond to a gate insulating layer using silane coupling agents, such as hexamethyldisilazane, is mentioned, for example.
  • the organic thin film transistor of the present invention can also be used for the manufacture of a conductivity modulation type sensor.
  • the conductivity modulation type sensor uses a conductivity measurement element as a signal conversion element that converts an input signal into an electric signal and outputs the electric signal, and any layer constituting the organic thin film transistor is sensitive to the input of the detection target It has sexual function or selectivity function.
  • the conductivity modulation type sensor detects an input to be detected as a change in conductivity of one of the layers constituting the organic thin film transistor. Examples of the conductivity modulation type sensor include a biosensor, a gas sensor, an ion sensor, and a humidity sensor.
  • the organic thin film transistor of the present invention can also be used for the manufacture of an amplification circuit including an organic thin film transistor for amplifying output signals from various sensors such as a biosensor, a gas sensor, an ion sensor, a humidity sensor, and a pressure sensor.
  • the organic thin film transistor of the present invention can also be used for manufacturing a sensor array in which a plurality of various sensors such as a biosensor, a gas sensor, an ion sensor, a humidity sensor, a pressure sensor, and the like are integrated.
  • the organic thin film transistor of the present invention includes an organic thin film transistor for amplifying a plurality of individual sensors such as a biosensor, a gas sensor, an ion sensor, a humidity sensor, and a pressure sensor and individually amplifying output signals from each sensor. It can also be used to manufacture a sensor array with an amplification circuit.
  • the number average molecular weight and weight average molecular weight of the polymer compounds 1 to 13 were determined using gel permeation chromatography (GPC, manufactured by Tosoh Corp.). Tetrahydrofuran was used as the mobile phase of GPC. As a column, “PLgel 10 ⁇ m MIXED-B (one, manufactured by Agilent Technologies, Inc.)” was used. A UV detector was used as a detector.
  • Synthesis Example 1 ( Synthesis of Polymer Compound C) Polymer Compound C was synthesized according to the following scheme. After the gas in the reaction vessel was replaced with nitrogen gas, compound B-1 (286.8 mg, 0.200 mmol) represented by the following formula B-1, compound B-2 represented by the following formula B-2 ( 77.6 mg (0.200 mmol), 19 mL of tetrahydrofuran, 7.3 mg of tris (dibenzylideneacetone) dipalladium, 9.3 mg of tri-tert-butylphosphonium tetrafluoroborate were added and stirred.
  • the obtained toluene solution was dropped into acetone to obtain a precipitate.
  • the obtained precipitate was subjected to Soxhlet washing using acetone as a solvent to obtain Polymer Compound C containing a repeating unit represented by the following Formula C.
  • the amount of the polymer compound C obtained was 244 mg, the polystyrene reduced number average molecular weight was 3.1 ⁇ 10 4 , and the weight average molecular weight was 6.5 ⁇ 10 4 .
  • Synthesis Example 2 ( Synthesis of Polymer Compound (1)) 6.79 g of 2,3,4,5,6-pentafluorobenzyl methacrylate (Shinquest Laboratories Inc.), 2- [O- [1'-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-methacrylate (Showa Denko stock Company-made, brand name "Karenz MOI-BM” 0.36 g, 4-vinylbenzoic acid (made by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.44 g, 2,2'-azobis (2-methyl propionitrile) 0.038 g 22.90 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is placed in a 50 mL pressure container (manufactured by ACE GLASS), bubbled with nitrogen gas, sealed tightly, and placed in an oil bath at 70 ° C.
  • PGMEA propylene glycol monomethyl ether a
  • Synthesis Example 4 Synthesis of Polymer Compound (3) 6.50 g of styrene (manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.), 7.81 g of cyanoethyl acrylate (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), 2- [O- [1'-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl methacrylate (Showa Denko KK) Company-made, brand name "Karenz MOI-BM”) 3.78 g, 2-hydroxyethyl methacrylate (made by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 2.03 g, 0.12 g of 2,2'-azobis (2-methyl propionitrile) 60.65 g of PGMEA (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is placed in a 125 mL pressure container (manufactured by ACE GLASS), bubbled with nitrogen gas, sealed tightly, polymerized in an oil bath at
  • a repeating unit represented by the following formula (vi), a repeating unit represented by the following formula (vii), or the following formula (ii) A polymer compound containing a repeating unit represented by the repeating units and formula (v) (3) to obtain a viscous PGMEA solution dissolved.
  • the polystyrene equivalent number average molecular weight of the obtained polymer compound (3) was 4.2 ⁇ 10 4 , and the weight average molecular weight was 9.4 ⁇ 10 4 .
  • Synthesis Example 5 ( Synthesis of Polymer Compound (4)) 24.4 g of 2,3,4,5,6-pentafluorostyrene (manufactured by Aldrich), 2- [O- [1'-methylpropylideneamino] carboxyamino] ethyl-methacrylate (manufactured by Showa Denko KK, trade name) : Karenz MOI-BM 7.54 g, 0.12 g of 2,2'-azobis (2-methylpropionitrile), 48.15 g of 2-heptanone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 125 ml pressure container (Ace After bubbling nitrogen, the flask is tightly capped, polymerized in an oil bath at 60 ° C.
  • a viscous 2-heptanone solution in which the polymer compound (4) containing the compound is dissolved is obtained.
  • the polystyrene equivalent number average molecular weight of the obtained polymer compound (4) was 7.8 ⁇ 10 4 , and the weight average molecular weight was 1.6 ⁇ 10 5 .
  • Synthesis Example 7 (Preparation of Coating Solution a) A sample of 80.26 g of a 2-heptanone solution of the polymer compound (4) obtained in Synthesis Example 5, 147.34 g of a 2-heptanone solution of the polymer compound (5) obtained in Synthesis Example 6, and 168.23 g of 2-heptanone The mixture was placed in a bottle and dissolved by stirring to prepare a uniform coating solution (a).
  • Synthesis Example 8 (Preparation of Coating Solution b) Polyvinylphenol (manufactured by Aldrich Co .: weight average molecular weight 2.5 ⁇ 10 4 ) 3.00 g, 2,4,6-tris [bis (methoxymethyl) amino] -1,3,5-triazine (manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.) Product name: Nikalac MW-390) 0.30 g, 2-hydroxy-3-[[(4-methylphenyl) sulfonyl] oxy] -1,2-diphenyl-1-propanone] (Midori Kagaku Co., Ltd.) Brand name: MBZ-101) 0.15 g of cyclopentanone (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 17.00 g of cyclopentanone (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) are put into a 50 mL sample bottle, and stirred to dissolve to prepare a uniform coating solution (b).
  • Example 1 (Preparation and Evaluation of Organic Thin Film Transistor 1)
  • a PGMEA solution of the polymer compound (3) obtained in Synthesis Example 4 was spin-coated and dried at a temperature of 180 ° C. for 30 minutes to form a gate insulating layer (L1) made of a cured film.
  • the thickness of the formed gate insulating layer (L1) was 950 nm.
  • a PGMEA solution of the polymer compound (1) obtained in Synthesis Example 2 was spin-coated and dried at a temperature of 180 ° C.
  • the thickness of the formed gate insulating layer (S1) was 90 nm.
  • a source electrode and a drain electrode were formed by depositing gold by evaporation.
  • the channel length was 20 ⁇ m and the channel width was 2 mm.
  • the surface of the electrode formed on the substrate was modified by immersing the substrate in a dilute solution of pentafluorobenzenethiol in isopropyl alcohol for 2 minutes.
  • a 0.5 wt% toluene solution of the polymer compound C is spin-coated and dried on a hot plate at a temperature of 120 ° C. for 30 minutes to form an organic semiconductor layer, as shown in FIG.
  • Bottom gate bottom contact type organic thin film transistor 1 was manufactured.
  • the gate voltage Vg and source-drain voltage Vsd of the obtained organic thin film transistor 1 were changed to measure the transistor characteristics.
  • the on / off ratio was 10 7 and the carrier mobility was 0.76 cm 2 / Vs.
  • Example 2 (Preparation and Evaluation of Organic Thin Film Transistor 2) Example 1 was repeated except that the gate insulating layer (L2) was formed using the coating solution (b) prepared in Synthesis Example 8 instead of PGMEA solution of the polymer compound (3) of Example 1. The organic thin film transistor 2 was fabricated.
  • the thickness of the formed gate insulating layer (L2) was 890 nm, and the thickness of the gate insulating layer (S1) was 80 nm.
  • the gate voltage Vg and source-drain voltage Vsd of the obtained organic thin film transistor 2 were changed to measure the transistor characteristics.
  • the on / off ratio was 10 7 and the carrier mobility was 0.63 cm 2 / Vs.
  • Example 3 (Preparation and Evaluation of Organic Thin Film Transistor 3) Example 1 was repeated except that the gate insulating layer (L3) was formed using the coating solution (c) prepared in Synthesis Example 9 instead of the PGMEA solution of the polymer compound (3) of Example 1. The organic thin film transistor 3 was manufactured.
  • the thickness of the formed gate insulating layer (L3) was 1110 nm, and the thickness of the gate insulating layer (S1) was 80 nm.
  • the gate voltage Vg and source-drain voltage Vsd of the obtained organic thin film transistor 3 were changed to measure the transistor characteristics.
  • the on / off ratio was 10 6 and the carrier mobility was 1.20 cm 2 / Vs. The results are presented in Table 1.
  • Example 4 (Preparation and Evaluation of Organic Thin Film Transistor 4) Example except that the PGMEA solution of the polymer compound (1) of Example 1 is replaced with the PGMEA solution of the polymer compound (2) obtained in Synthesis Example 3 to form the gate insulating layer (S4) In the same manner as in No. 1, an organic thin film transistor 4 was produced.
  • the thickness of the formed gate insulating layer (L1) was 920 nm, and the thickness of the gate insulating layer (S4) was 90 nm.
  • the gate voltage Vg and source-drain voltage Vsd of the obtained organic thin film transistor 4 were changed to measure the transistor characteristics.
  • the on / off ratio was 10 6 and the carrier mobility was 0.87 cm 2 / Vs.
  • Example 1 Comparative Example 1 (Production and Evaluation of Organic Thin Film Transistor 5) Example 1 was repeated except that the gate insulating layer (L5) was formed using the coating solution (a) prepared in Synthesis Example 7 instead of the PGMEA solution of the polymer compound (3) of Example 1. The organic thin film transistor 5 was manufactured.
  • the thickness of the formed gate insulating layer (L5) was 930 nm, and the thickness of the gate insulating layer (S1) was 90 nm.
  • the gate voltage Vg and source-drain voltage Vsd of the obtained organic thin film transistor 5 were changed to measure the transistor characteristics.
  • the on / off ratio was 10 7 and the carrier mobility was 0.51 cm 2 / Vs.
  • Comparative Example 2 (Preparation and Evaluation of Organic Thin Film Transistor 6)
  • a PGMEA solution of the polymer compound (1) obtained in Synthesis Example 2 was spin-coated and dried at a temperature of 180 ° C. for 30 minutes to form a gate insulating layer made of a cured film.
  • the thickness of the formed gate insulating layer was 1090 nm.
  • a source electrode and a drain electrode were formed by depositing gold by evaporation.
  • the channel length was 20 ⁇ m and the channel width was 2 mm.
  • the surface of the electrode formed on the substrate was modified by immersing the substrate in a dilute solution of pentafluorobenzenethiol in isopropyl alcohol for 2 minutes. Subsequently, a 0.5 wt% toluene solution of the polymer compound C is spin-coated and dried on a hot plate at a temperature of 120 ° C. for 30 minutes to form an organic semiconductor layer, as shown in FIG. Bottom gate bottom contact type organic thin film transistor 6 was manufactured.
  • the gate voltage Vg and source-drain voltage Vsd of the obtained organic thin film transistor 6 were changed to measure the transistor characteristics.
  • the on / off ratio was 10 6 and the carrier mobility was 0.52 cm 2 / Vs.
  • Comparative Example 3 (Preparation and Evaluation of Organic Thin Film Transistor 7) An organic thin film transistor was prepared in the same manner as in Comparative Example 2, except that the PGMEA solution of the polymer compound (2) obtained in Synthesis Example 3 was used instead of the PGMEA solution of the polymer compound (1) obtained in Synthesis example 2 7 was manufactured.
  • the thickness of the formed gate insulating layer was 1000 nm.
  • the gate voltage Vg and the source-drain voltage Vsd of the obtained organic thin film transistor 7 were changed to measure the transistor characteristics.
  • the on / off ratio was 10 6 and the carrier mobility was 0.63 cm 2 / Vs.
  • the surface free energy of the gate insulating layer was determined using a contact angle meter (DM-501, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). Each of the above samples was spin-coated on a glass substrate to form an insulating layer, and the contact angle was determined by a solution method. Ultra pure water, diiodomethane and ethylene glycol were used as the probe liquid. The amount of probe droplets was 1 ⁇ L.
  • the surface free energy was calculated based on Kitazaki-Hata theory using internal organs software (FAMAS). The results are presented in Table 1. Further, representative of the gamma h ingredients in Table 2.

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Abstract

キャリア移動度が高い有機薄膜トランジスタを提供する。ゲート電極と、ゲート絶縁層（Ａ）と、ゲート絶縁層（Ｂ）と、有機半導体層と、ソース電極と、ドレイン電極とを備える有機薄膜トランジスタであって、ゲート電極と有機半導体層との間にゲート絶縁層（Ａ）とゲート絶縁層（Ｂ）とを備え、ゲート絶縁層（Ｂ）の一方の面は有機半導体層に隣接し、ゲート絶縁層（Ａ）の表面自由エネルギーをγＬ、ゲート絶縁層（Ｂ）の表面自由エネルギーをγＳとして、γＬとγＳとが下記式（１１）を満足し、ゲート絶縁層（Ｂ）が、下記式（１）で表される基を有する化合物を含有する層である有機薄膜トランジスタ。 －（Ｃ＝Ｏ）－ＮＲ－　（１） γＬ－γＳ≧５　（１１）

Description

有機薄膜トランジスタ
　本発明は、有機薄膜トランジスタに関する。
　有機薄膜トランジスタは近年注目されているプリンテッドエレクトロニクスにおいて、スイッチング回路などを構成するための素子として用いられている。有機薄膜トランジスタは、通常、ソース電極と、ドレイン電極と、これらの間の電流経路となる有機半導体層と、前記電流経路を通る電流を制御するゲート電極と、前記有機半導体層と前記ゲート電極とを絶縁する絶縁層とを備えており、例えば特許文献１には、前記絶縁層として、例えば、ブロック化イソシアネート基を含む繰り返し単位を有する高分子化合物と、分子内に活性水素基を２個以上有する化合物との硬化物からなる層を有する有機薄膜トランジスタが記載されている。
特開２０１０－１０６０８号公報
　近年、よりキャリア移動度が高い有機薄膜トランジスタが求められている。
　かかる状況のもと、本発明の目的は、キャリア移動度が高い有機薄膜トランジスタを提供することにある。
　本発明は、次の各項の発明を含む。
［１］　ゲート電極と、ゲート絶縁層（Ａ）と、ゲート絶縁層（Ｂ）と、有機半導体層と、ソース電極と、ドレイン電極とを備える有機薄膜トランジスタであって、
ゲート電極と有機半導体層との間にゲート絶縁層（Ａ）とゲート絶縁層（Ｂ）とを備え、ゲート絶縁層（Ｂ）の一方の面は有機半導体層に隣接し、
ゲート絶縁層（Ａ）の表面自由エネルギーをγＬ（ｍＮ／ｍ）、ゲート絶縁層（Ｂ）の表面自由エネルギーをγＳ（ｍＮ／ｍ）として、
γＬとγＳとが下記式（１１）を満足し、
ゲート絶縁層（Ｂ）が、下記式（１）で表される基を有する化合物を含有する層である有機薄膜トランジスタ。
－（Ｃ＝Ｏ）－ＮＲ－　　　（１）
（式（１）中、Ｒは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数１～１０のアルキル基または置換基を有していてもよい炭素数６～１４の芳香族炭化水素基を表す。）
γＬ－γＳ≧５　　　（１１）
［２］　ゲート絶縁層（Ａ）の表面自由エネルギーγＬ（ｍＮ／ｍ）と、ゲート絶縁層（Ｂ）の表面自由エネルギーγＳ（ｍＮ／ｍ）とが下記式（１２）を満足する［１］に記載の有機薄膜トランジスタ。
γＬ－γＳ≧１０　　　（１２）
［３］　前記ゲート絶縁層（Ｂ）の厚さＴＳ（ｎｍ）が２００ｎｍ以下であり、
前記ゲート絶縁層（Ａ）の厚さＴＬ（ｎｍ）に対する、前記ゲート絶縁層（Ｂ）の厚さＴＳ（ｎｍ）の比（ＴＳ／ＴＬ）が０．２以下である［１］または［２］に記載の有機薄膜トランジスタ。
［４］　前記ゲート絶縁層（Ｂ）の他方の面が前記ゲート絶縁層（Ａ）に隣接する［１］～［３］のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。
［５］　前記ゲート絶縁層（Ｂ）が、下記式（２－ａ）で表される構造単位および下記式（２－ｂ）で表される構造単位からなる群より選ばれる一種以上の構造単位を有する高分子化合物を含有する層である［１］～［４］のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
（式（２－ａ）中、
Ｒ’は、水素原子または炭素数１～１０のアルキル基を表す。
Ｒａａは、炭素数１～２０の２価の有機基、－Ｏ－で表される基、－ＣＯ－で表される基、－ＣＯＯ－で表される基、－ＮＨＣＯ－で表される基、または－ＮＨＣＯＯ－で表される基を表す。前記－Ｏ－で表される基、前記－ＣＯ－で表される基、前記－ＣＯＯ－で表される基、前記－ＮＨＣＯ－で表される基、および前記－ＮＨＣＯＯ－で表される基の結合手は、前記式（２－ａ）中の前記Ｒ’が結合する炭素原子側に位置していても、前記式（２－ａ）中のベンゼン環を構成する炭素原子側に位置していてもよい。
Ｒｂは、水素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数１～１０のアルキル基または炭素数６～１４の芳香族炭化水素基を表し、
Ｒｆは、フッ素原子または少なくとも１つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数１～１０のアルキル基を表し、
ｍは０～６の整数を表し、
ｎは１～５の整数を表す。）
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
（式（２－ｂ）中、
Ｒ’は前記と同じであり、
Ｘは、酸素原子または－ＮＨ－で表される基を表し、
Ｒｃｃは、単結合または炭素数１～２０の２価の脂肪族炭化水素基を表し、
Ｒｆｆは少なくとも１つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数１～１０のアルキル基を表す。）
［６］　前記有機半導体層が、下記式（３）で表される構造単位を有する高分子化合物を含有する層である［１］～［５］のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
（式（３）中、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキルチオ基、置換基を有していてもよい炭素数２～２０のアルキルカルボニル基、置換基を有していてもよい炭素数２～２０のアルコキシカルボニル基、置換基を有していてもよい炭素数２～２０のジアルキルアミノ基、
炭素数１～２０のアルキル基を置換基として有する芳香族炭化水素基、炭素数１～２０のアルコキシ基を置換基として有する芳香族炭化水素基、炭素数１～２０のアルキル基を置換基として有する１価の複素環基、炭素数１～２０のアルコキシ基を置換基として有する１価の複素環基、炭素数２～２２のアルキニル基または炭素数２～２２のアルケニル基を表す。
　環Ａは、チオフェン環、ベンゾチオフェン環またはチエノチオフェン環を表し、２つの環Ａは同一であっても異なっていてもよい。
　環Ｂは、芳香環、芳香族複素環または、芳香環および芳香族複素環からなる群より選ばれる２～４個の環が縮合した縮合環を表し、これらの環は置換基を有していてもよい。）［７］　下記式（２１）により表されるゲート絶縁層（Ｂ）のγＳ ｈが０より大きい［１］～［６］のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。
γＳ＝γＳ ｄ＋γＳ ｐ＋γＳ ｈ　　　（２１）
（式（２１）は、表面自由エネルギーに関する北崎、畑の理論に基づく式であり、
式（２１）中、
γＳは、ゲート絶縁層（Ｂ）の表面自由エネルギーを表し、
γＳ ｄは、前記γＳの分散成分を表し、
γＳ ｐは、前記γＳの双極子成分を表し、
γＳ ｈは、前記γＳの水素結合成分を表す。）
　本発明によれば、キャリア移動度が高い有機薄膜トランジスタを提供することができる。
ボトムゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタの構造を示す模式断面図である。 ボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタの構造を示す模式断面図である。 トップゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタの構造を示す模式断面図である。
　以下、本発明について詳細に説明する。必要に応じて図面を参照することにより、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
　＜共通する用語の説明＞
　以下、本明細書で共通して用いられる用語は、特記しない限り、以下の意味である。
　「構造単位」とは、高分子化合物中に１個以上存在する単位構造を意味する。「構造単位」は、「繰返し単位」（即ち、高分子化合物中に２個以上存在する単位構造）として高分子化合物中に含まれることが好ましい。
　「複素環式化合物」とは、環式構造をもつ有機化合物のうち、環を構成する元素が炭素原子だけでなく、酸素、硫黄、窒素、リン、ホウ素、ヒ素等のヘテロ原子を環内に含むものをいう。
　共役とは、不飽和結合－単結合－不飽和結合の順に連鎖し、π軌道の２個のπ結合が隣り合い、それぞれのπ電子が平行に配置し、不飽和結合上にπ電子が局在するのではなく、隣の単結合上にπ電子が広がってπ電子が非局在化している状態のことを指す。ここで不飽和結合とは、二重結合や三重結合を指す。
　「高分子化合物」は、重量平均分子量が１０００以上である高分子化合物を表す。高分子化合物は、重量平均分子量が３０００～１００００００であることが好ましい。重量平均分子量が３０００より大きいと有機トランジスタ素子作製時の膜形成に欠陥が生じにくく、１００００００より小さいと溶媒溶解性、塗布成膜加工性が向上する観点から好ましい。高分子化合物は、重量平均分子量が５０００～８０００００であることがより好ましく、１００００～５０００００であることがさらに好ましい。
　なお、本明細書における重量平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）を用い、ポリスチレンの標準試料を用いて算出したポリスチレン換算の重量平均分子量のことを指す。
　炭素数は、炭素原子数を意味する。置換基を有していてもよい基の炭素数には、置換基の炭素数は含めない。
＜有機薄膜トランジスタ＞
　本発明の有機薄膜トランジスタは、ゲート電極と、ゲート絶縁層（Ａ）と、ゲート絶縁層（Ｂ）と、有機半導体層と、ソース電極と、ドレイン電極とを備える有機薄膜トランジスタであって、
ゲート電極と有機半導体層との間にゲート絶縁層（Ａ）とゲート絶縁層（Ｂ）とを備え、ゲート絶縁層（Ｂ）の一方の面は有機半導体層に隣接する有機薄膜トランジスタである。
＜ゲート絶縁層＞
　本発明の有機薄膜トランジスタは、ゲート電極と有機半導体層との間にゲート絶縁層（Ａ）とゲート絶縁層（Ｂ）とを備える。
（ゲート絶縁層（Ｂ））
　ゲート絶縁層（Ｂ）は、式（１）で表される基を有する化合物を含有する層である。
－（Ｃ＝Ｏ）－ＮＲ－　　　（１）
（式（１）中、Ｒは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数１～１０のアルキル基または置換基を有していてもよい炭素数６～１４の芳香族炭化水素基を表す。）
　ゲート絶縁層（Ｂ）の一方の面は有機半導体層に隣接する。ゲート絶縁層（Ｂ）の他方の面は、ゲート絶縁層（Ａ）に隣接することが好ましい。
　式（１）で表される基を有する化合物は、後述する絶縁層の硬化工程において式（１）で表される基を形成することができる原料組成物を硬化することにより、得ることができる。該原料組成物に含まれる化合物が式（１）で表される基を有していてもよい。
　絶縁層の硬化工程において式（１）で表される基を形成することができる原料組成物としては、
　ヒドロキシ基または酸により脱離可能な保護基で保護されたヒドロキシ基を有する高分子化合物と、メチロール尿素とを含有する組成物、
　ジアリルイソシアヌレート類またはトリアリルイソシアヌレートと、複数のヒドロシラン部位を有するシロキサン化合物とを含有する組成物、
　ヒドロキシ基または酸により脱離可能な保護基で保護されたヒドロキシ基を有する高分子化合物と、イソシアナト基またはイソチオシアナト基を有する化合物とを含有する組成物、
　ブロック化イソシアナト基またはブロック化イソチオシアナト基を有する繰り返し単位を含む高分子化合物を含有する組成物が挙げられる。
　ヒドロキシ基または酸により脱離可能な保護基で保護されたヒドロキシ基を有する高分子化合物としては、例えば、以下の構成単位を繰り返し単位に有する高分子化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
　メチロール尿素としては、例えば、１，１，３－トリス（ヒドロキシメチル）尿素、１，３－ビス（ヒドロキシメチル）尿素等が挙げられる。
　ジアリルイソシアヌレート類としては、例えば、ジアリルイソシアヌレート、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート等が挙げられる。
　複数のヒドロシラン部位を有するシロキサン化合物としては、例えば、以下の化合物が挙げられる
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
　イソシアナト基を有する化合物としては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリフェニルメタンポリイソシアネート、変性ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、１，３－ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、リジントリイソシアネート等が挙げられる。
　イソチオシアナト基を有する化合物としては、トリレンジイソチオシアネート、ジフェニルメタンジイソチオシアネート、ポリフェニルメタンポリイソチオシアネート、変性ジフェニルメタンジイソチオシアネート、キシリレンジイソチオシアネート、テトラメチルキシリレンジイソチオシアネート、フェニレンジイソチオシアネート、ナフタレンジイソチオシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソチオシアネート、水素添加キシリレンジイソチオシアネート、イソホロンジイソチオシアネート、ノルボルネンジイソチオシアネート、１，３－ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン、ヘキサメチレンジイソチオシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソチオシアネート、リジンジイソチオシアネート、リジントリイソチオシアネート等が挙げられる。
ブロック化イソシアナト基またはブロック化イソチオシアナト基としては例えば、式（４－１）または式（４－２）が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
　（４－１）　　　　

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
　（４－２）
〔式中、Ｘ１２は、酸素原子または硫黄原子を表し、Ｒ５～Ｒ９は、それぞれ独立に水素原子、炭素数１～２０のアルキル基または炭素数６～２０の芳香族炭化水素基を表す。〕　
　Ｒ５～Ｒ９で表される炭素数１～２０のアルキル基としては、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、シクロアルキル基が挙げられる。該アルキル基が有する炭素数は、１～６であることが好ましい。
　直鎖アルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｎ－ブチル基、ｎ－ヘキシル基、ｎ－オクチル基、ｎ－ドデシル基、ｎ－ペンタデシル基、ｎ－ヘキサデシル基、ｎ－ヘプタデシル基等が挙げられる。分岐アルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、２－エチルヘキシル基、２－ブチルオクチル基、２－オクチルドデデシル等が挙げられる。シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらのアルキル基は、置換基を有していてもよい。
　前記炭素数１～２０のアルキル基が有していていてもよい置換基としては、フッ素原子、炭素数１～２０のアルキル基、炭素数１～２０のアルコキシ基、炭素数１～２０のアルキルチオ基、炭素数２～２０のジアルキルアミノ基、炭素数６～２０の芳香族炭化水素基、炭素数２～２０の１価の複素環基が挙げられる。
　炭素数６～２０の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、１－ナフチル基、２－ナフチル基、１－アントラセニル基、２－アントラセニル基、９－アントラセニル基、１－ピレニル基、２－ピレニル基、４－ピレニル基、２－フルオレニル基、３－フルオレニル基、４－フルオレニル基等が挙げられ、フェニル基が好ましい。
　本発明の一実施形態では、前記式（４－１）中のＲ５及びＲ６は、それぞれ独立に、メチル基及びエチル基からなる群から選択される基であることが好ましい。また、他の実施形態では、前記式（４－２）中のＲ７及びＲ９はメチル基であり、Ｒ８は水素原子であることが好ましい。
　ブロック化イソシアナト基としては、例えば、Ｏ－（メチリデンアミノ）カルボキシアミノ基、Ｏ－（１－エチリデンアミノ）カルボキシアミノ基、Ｏ－（１－メチルエチリデンアミノ）カルボキシアミノ基、Ｏ－[１－メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ基、（Ｎ－３，５－ジメチルピラゾリルカルボニル）アミノ基、（Ｎ－３－エチル－５－メチルピラゾリルカルボニル）アミノ基、（Ｎ－３，５－ジエチルピラゾリルカルボニル）アミノ基、（Ｎ－３－プロピル－５－メチルピラゾリルカルボニル）アミノ基、（Ｎ－３－エチル－５－プロピルピラゾリルカルボニル）アミノ基等が挙げられる。
　ブロック化イソチオシアナト基としては、例えば、Ｏ－（メチリデンアミノ）チオカルボキシアミノ基、Ｏ－（１－エチリデンアミノ）チオカルボキシアミノ基、Ｏ－（１－メチルエチリデンアミノ）チオカルボキシアミノ基、Ｏ－[１－メチルプロピリデンアミノ] チオカルボキシアミノ基、（Ｎ－３，５－ジメチルピラゾリルチオカルボニル）アミノ基、（Ｎ－３－エチル－５－メチルピラゾリルチオカルボニル）アミノ基、（Ｎ－３，５－ジエチルピラゾリルチオカルボニル）アミノ基、（Ｎ－３－プロピル－５－メチルピラゾリルチオカルボニル）アミノ基、（Ｎ－３－エチル－５－プロピルピラゾリルチオカルボニル）アミノ基等が挙げられる。
　ブロック化イソシアナト基またはブロック化イソチオシアナト基を有する繰り返し単位を含む高分子化合物としては例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014

　Ｒｒ１～Ｒｒ１2は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。
　ゲート絶縁層（Ｂ）は、該ゲート絶縁層（Ｂ）の表面自由エネルギーを小さくする観点から、下記式（２－ａ）で表される構造単位および下記式（２－ｂ）で表される構造単位からなる群より選ばれる一種以上の構造単位を有する高分子化合物を含有する層であることが好ましい。ゲート絶縁層（Ｂ）に含有される式（１）で表される基を有する化合物が、さらに式（２－ａ）で表される構造単位および式（２－ｂ）で表される構造単位からなる群より選ばれる一種以上の構造単位をさらに有する高分子化合物であってもよい。ゲート絶縁層は、式（１）で表される基を有する化合物と、式（２－ａ）で表される構造単位および式（２－ｂ）で表される構造単位からなる群より選ばれる一種以上の構造単位を有する高分子化合物（ただし、該高分子化合物は、式（１）で表される基を有する化合物とは異なる）とを含有してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
（式（２－ａ）中、
Ｒ’は、水素原子または炭素数１～１０のアルキル基を表す。
Ｒａａは、炭素数１～２０の２価の有機基、－Ｏ－で表される基、－ＣＯ－で表される基、－ＣＯＯ－で表される基、－ＮＨＣＯ－で表される基、または－ＮＨＣＯＯ－で表される基を表す。前記－Ｏ－で表される基、前記－ＣＯ－で表される基、前記－ＣＯＯ－で表される基、前記－ＮＨＣＯ－で表される基、および前記－ＮＨＣＯＯ－で表される基の結合手は、前記式（２－ａ）中の前記Ｒ’が結合する炭素原子側に位置していても、前記式（２－ａ）中のベンゼン環を構成する炭素原子側に位置していてもよい。Ｒｂは、水素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数１～１０のアルキル基または炭素数６～１４の芳香族炭化水素基を表し、
Ｒｆは、フッ素原子または少なくとも１つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数１～１０のアルキル基を表し、
ｍは０～６の整数を表し、
ｎは１～５の整数を表す。）
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016
（式（２－ｂ）中、
Ｒ’は前記と同じであり、
Ｘは、酸素原子または－ＮＨ－で表される基を表し、
Ｒｃｃは、単結合または炭素数１～２０の２価の脂肪族炭化水素基を表し、
Ｒｆｆは少なくとも１つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数１～１０のアルキル基を表す。）
　式（２－ａ）で表される構造単位および式（２－ｂ）で表される構造単位において、Ｒ’で表される炭素数１～１０のアルキル基としては、例えば、炭素数１～１０の直鎖アルキル基、炭素数３～１０の分岐アルキル基、炭素数３～１０のシクロアルキル基が挙げられる。
　直鎖アルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｎ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、ｎ－ヘキシル基が挙げられる。分岐アルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基が挙げられる。シクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。Ｒ’は、水素原子、またはメチル基であることが好ましい。
　式（２－ａ）で表される構造単位において、Ｒａａで表される炭素数１～２０の２価の有機基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれの態様であってもよく、脂肪族炭化水素基であっても芳香族炭化水素基であってもよい。
　炭素数１～２０の２価の有機基としては、例えば、
炭素数１～２０の２価の直鎖状脂肪族炭化水素基、
炭素数３～２０の２価の分岐状脂肪族炭化水素基、
炭素数３～２０の２価の脂環式炭化水素基、
炭素数６～２０の２価の芳香族炭化水素基
が挙げられる。
　これらの基は、基中の水素原子が炭素数１～２０のアルキル基、炭素数３～２０のシクロアルキル基、炭素数１～２０のアルコキシ基、炭素数３～２０のシクロアルコキシ基、炭素数６～２０の１価の芳香族炭化水素基、またはハロゲン原子で置換されていてもよい。
　中でも、炭素数１～２０の２価の有機基としては、
炭素数１～６の２価の直鎖状脂肪族炭化水素基、
炭素数３～６の２価の分岐状脂肪族炭化水素基、
炭素数３～６の２価の脂環式炭化水素基が好ましい。
　炭素数１～２０の２価の直鎖状脂肪族炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、ｎ－プロピレン基、ｎ－ブチレン基、ｎ－ペンチレン基、ｎ－ヘキシレン基が挙げられる。
　炭素数３～２０の２価の分岐状脂肪族炭化水素基としては、イソプロピレン基、イソブチレン基、ｓｅｃ－ブチレン基、ｔｅｒｔ－ブチレン基、１－メチル－ｎ－ブチレン基、２－メチル－ｎ－ブチレン基、３－メチル－ｎ－ブチレン基、１，１－ジメチル－ｎ－プロピレン基、１，２－ジメチル－ｎ－プロピレン基、２，２－ジメチル－ｎ－プロピレン基、１－エチル－ｎ－プロピレン基、１－メチル－ｎ－ペンチレン基が挙げられる。
　炭素数３～２０の２価の脂環式炭化水素基としては、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、１－メチル－シクロプロピレン基、２－メチル－シクロプロピレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、１－メチル－シクロペンチレン基、２－メチル－シクロペンチレン基、３－メチル－シクロペンチレン基などが挙げられる。
　炭素数６～２０の２価の芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、ジメチルフェニレン基、トリメチルフェニレン基、エチレンフェニレン基、ジエチレンフェニレン基、トリエチレンフェニレン基、プロピレンフェニレン基、ブチレンフェニレン基、メチルナフチレン基、ジメチルナフチレン基、トリメチルナフチレン基、ビニルナフチレン基、エテニルナフチレン基、メチルアントリレン基、エチルアントリレン基などが挙げられる。
　ハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子である。
　式（２－ａ）中、ｍが２の場合、２つのＲａａのうちの一方は、炭素数１～２０の二価の有機基である。ｍが３～６の場合、－Ｏ－で表される基、－ＣＯ－で表される基、－ＣＯＯ－で表される基、－ＮＨＣＯ－で表される基、または－ＮＨＣＯＯ－で表される基の少なくとも一方の隣には、炭素数１～２０の二価の有機基が存在する。
　Ｒａａは、炭素原子数１～２０の２価の有機基、または－ＣＯＯ－で表される基であることが好ましい。
　式（２－ａ）で表される構造単位において、Ｒｂで表される炭素数１～１０のアルキル基は、既に説明したＲ’で表される炭素数１～１０のアルキル基と同義である。
　式（２－ａ）で表される構造単位における、Ｒｂで表される炭素数６～１４の芳香族炭化水素基は、Ｒ５～Ｒ９の説明で述べた芳香族炭化水素基と同義である。
　式（２－ａ）で表される構造単位において、Ｒｆで表される、少なくとも１つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数１～２０のアルキル基としては、例えば、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、２，２，２－トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基、ヘプタデカフルオロデシル基、パーフルオロドデシル基、パーフルオロヘキサデシル基、トリデカフルオロオクチル基、ヘプタデカフルオロデシル基、１，１，１，２，２，２－ヘキサフルオロイソプロピル基などが挙げられる。Ｒｆは、フッ素原子または、トリフルオロメチル基であることが好ましい。
　ｍは、０～２の整数であることが好ましい。
　ｎは、１または５であることが好ましい。
　式（２－ａ）で表される構造単位としては、例えば以下の構造単位が好ましいが、これらに限られない。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017
　
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018
　式（２－ｂ）で表される構造単位において、Ｒｃｃで表される炭素数１～２０の２価の脂肪族炭化水素基としては、炭素数１～２０の２価の直鎖状脂肪族炭化水素基、炭素数３～２０の２価の分岐状脂肪族炭化水素基、炭素数３～２０の２価の脂環式炭化水素基が挙げられる。炭素数１～２０の２価の直鎖状脂肪族炭化水素基、炭素数３～２０の２価の分岐状脂肪族炭化水素基、炭素数３～２０の２価の脂環式炭化水素基の具体例は、Ｒａａの説明で述べたものと同じである。Ｒｃｃは単結合またはメチレン基が好ましい。
　式（２－ｂ）で表される構造単位において、Ｒｆｆで表される、少なくとも１つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数１～１０のアルキル基としては、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、２，２，２－トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基、ヘプタデカフルオロデシル基、パーフルオロドデシル基、パーフルオロヘキサデシル基、トリデカフルオロオクチル基、１，１，１，３，３，３－ヘキサフルオロイソプロピル基などが挙げられる。Ｒｆｆは、トリフルオロエチル基が好ましい。
式（２－ｂ）で表される構造単位としては、例えば以下の構造単位が好ましいが、これらに限られない。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020
　式（１）で表される基を有する化合物は、式（２－ａ）で表される構造単位および式（２－ｂ）で表される構造単位からなる群より選ばれる一種以上の構造単位を有し、且つブロック化剤でブロックされたイソシアナト基またはブロック化剤でブロックされたイソチオシアナト基を少なくとも２つ以上有する高分子化合物を硬化することにより得られる化合物が好ましい。
　式（２－ａ）で表される構造単位および式（２－ｂ）で表される構造単位からなる群より選ばれる一種以上の構造単位を有し、且つブロック化剤でブロックされたイソシアナト基またはブロック化剤でブロックされたイソチオシアナト基を少なくとも２つ以上有する高分子化合物は、前記ブロックされたイソシアナト基またはブロックされたイソチオシアナト基と不飽和二重結合とを分子内に有するモノマーと、式（２－ａ）で表される構造単位および式（２－ｂ）で表される構造単位からなる群より選ばれる一種以上の構造単位に対応するモノマーとを、光重合開始剤もしくは熱重合開始剤を用いて、共重合させることにより製造することができる。
　前記ブロックされたイソシアナト基と不飽和二重結合とを分子内に有するモノマーとしては、２－［（３，５－ジメチルピラゾリル）カルボキシアミノ］エチルメタクリレート（カレンズＭＯＩ－ＢＰ,昭和電工製）；メタクリル酸２－（０－［１’－メチルプロビリデンアミノ］カルボキシアミノ）エチル（カレンズＭＯＩ－ＢＭ,昭和電工製）、２－〔ビス（エトキシカルボニル）メチル］カルボニルアミノ〕－エチルメタクリレート、２－〔Ｏ－［１’－メチルプロピリデンアミノ］カルボキシアミノ〕エチル－アクリレート、２－〔（３，５－ジメチルピラゾリル）カルボキシアミノ〕エチル－アクリレート等が挙げられる。
　光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、２，２－ジメトキシ－２－フェニルアセトフェノン、２，２－ジエトキシアセトフェノン、４－イソプロピル－２－ヒドロキシ－２－メチルプロピオフェノン、２－ヒドロキシ－２－メチルプロピオフェノン、４，４’－ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、ベンゾフェノン、メチル（ｏ－ベンゾイル）ベンゾエート、１－フェニル－１，２－プロパンジオン－２－（ｏ－エトキシカルボニル）オキシム、１－フェニル－１，２－プロパンジオン－２－（ｏ－ベンゾイル）オキシム、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインオクチルエーテル、ベンジル、ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタール、ジアセチル等のカルボニル化合物；メチルアントラキノン、クロロアントラキノン、クロロチオキサントン、２－メチルチオキサントン、２－イソプロピルチオキサントン等のアントラキノン誘導体およびチオキサントン誘導体；ジフェニルジスルフィド、ジチオカーバメート等の硫黄化合物が挙げられる。
　共重合を開始させるエネルギーとして光エネルギーを用いる場合、重合性モノマーに照射する光の波長は、通常、３６０ｎｍ以上であり、好ましくは、３６０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下である。
　熱重合開始剤としては、ラジカル重合の開始剤が好ましく、例えば、２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオニトリル）、２，２’－アゾビスイソブチロニトリル、２，２’－アゾビスイソバレロニトリル、２，２’－アゾビス（２，４－ジメチルバレロニトリル）、４，４’－アゾビス（４－シアノバレリックアシッド）、１、１’－アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）、２，２’－アゾビス（２－メチルプロパン）、２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオンアミジン）２塩酸塩等のアゾ系化合物；メチルエチルケトンパーオキシド、メチルイソブチルケトンパーオキシド、シクロヘキサノンパーオキシド、アセチルアセトンパーオキシド等のケトンパーオキシド化合物；イソブチルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、２，４－ジクロロベンゾイルパーオキシド、ｏ－メチルベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ｐ－クロロベンゾイルパーオキシド等のジアシルパーオキシド化合物；２，４，４－トリメチルペンチル－２－ヒドロパーオキシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキシド、クメンヒドロパーオキシド、ｔｅｒｔ－ブチルヒドロパーオキシド等のヒドロパーオキシド化合物；ジクミルパーオキシド、ｔｅｒｔ－ブチルクミルパーオキシド、ジ－ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシド、トリス（ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシ）トリアジン等のジアルキルパーオキシド化合物；１，１－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシシクロヘキサン、２，２－ジ（ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシ）ブタン等のパーオキシケタール化合物；ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシピバレート、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシ－２－エチルヘキサノエート、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシイソブチレート、ジ－ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート、ジ－ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシアゼレート、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシ－３，５，５－トリメチルヘキサノエート、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシアセテート、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシベンゾエート、ジ－ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシトリメチルアジペート等のアルキルパーエステル化合物；ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ－ｓｅｃ－ブチルパーオキシジカーボネート、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等のパーオキシカーボネート化合物が挙げられる。
　ゲート絶縁層（Ｂ）は、ゲート絶縁層（Ａ）の表面自由エネルギーをγＬ（ｍＮ／ｍ）、ゲート絶縁層（Ｂ）の表面自由エネルギーをγＳ（ｍＮ／ｍ）として、
γＬとγＳとが下記式（１１）を満足する層である。
γＬ－γＳ≧５　　　（１１）
　北崎寧昭、畑敏雄らは、日本接着協会紙８（３）、１３１～１４１（１９７２）で、界面自由エネルギー（界面張力と同義）に関し、非極性な分子間力について述べたＦｏｒｋｅｓの理論に対し、更に、極性又は水素結合性の分子間力による成分にまで拡張できることが示している。この拡張Ｆｏｒｋｅｓ理論により、各物質の表面自由エネルギーを３成分で求めることができる。下に、付着濡れの場合を例に、３成分の理論について記す。この理論は下記の如き仮定の基で成り立っている。
　表面自由エネルギー（γ）の加算則
　γ＝γｄ＋γｐ＋γｈ　　　（２０）
　γｄ：分散成分（非極性のぬれ）
　γｐ：双極子成分（極性によるぬれ）
　γｈ：水素結合成分（水素結合によるぬれ）
　これをＦｏｒｋｅＳ理論に適用して、２つの物質の界面自由エネルギーγ１２　は、下記の様になる。
　γ１２＝γ１＋γ２－２（γ１ ｄ・γ２ ｄ）１/２―２（γ１ ｐ・γ２ ｐ）１/２－２（γ１ ｈ・γ２ ｈ）１/２
　本発明において、表面自由エネルギーγは、北崎、畑の理論に基づく上記式（２０）により求められる。
　具体的には、ゲート絶縁層（Ｂ）の表面自由エネルギーγＳは、下記式（２１）により求められる。
γＳ＝γＳ ｄ＋γＳ ｐ＋γＳ ｈ　　　（２１）
（式（２１）は、表面自由エネルギーに関する北崎、畑の理論に基づく式であり、
式（２１）中、
γＳは、ゲート絶縁層（Ｂ）の表面自由エネルギーを表し、
γＳ ｄは、前記γＳの分散成分を表し、
γＳ ｐは、前記γＳの双極子成分を表し、
γＳ ｈは、前記γＳの水素結合成分を表す。）
　ゲート絶縁層（Ａ）の表面自由エネルギーγＬは、下記式（２２）により求められる。
γＬ＝γＬ ｄ＋γＬ ｐ＋γＬ ｈ　　　（２２）
（式（２２）は、表面自由エネルギーに関する北崎、畑の理論に基づく式であり、
式（２２）中、
γＬは、ゲート絶縁層（Ｂ）の表面自由エネルギーを表し、
γＬ ｄは、前記γＬの分散成分を表し、
γＬ ｐは、前記γＬの双極子成分を表し、
γＬ ｈは、前記γＬの水素結合成分を表す。）
　表面自由エネルギーの測定方法は、ｄ、ｐ、ｈの表面自由エネルギー各成分が既知の試薬を使用し、該試薬との付着性を測定し、算出することができる。具体的には、試薬に純水、ジヨードメタン、エチレングリコールを使用し、協和界面科学株式会社製の自動接触角計を使用して、上記各試薬の絶縁膜への接触角を測定し、同社製表面自由エネルギー解析ソフトＦＡＭＡＳにて表面自由エネルギーγを算出した。試薬は上記のほかにも、ｄ、ｐ、ｈの各成分が適宜な組み合わせのものを使用すればよい。
　前記式（２１）により表されるゲート絶縁層（Ｂ）のγＳ ｈは０より大きいことが好ましい。
（ゲート絶縁層（Ａ））
　ゲート絶縁層（Ａ）は、ゲート絶縁層（Ａ）の表面自由エネルギーをγＬ（ｍＮ／ｍ）、ゲート絶縁層（Ｂ）の表面自由エネルギーをγＳ（ｍＮ／ｍ）として、
γＬとγＳとが下記式（１１）を満足する層である。
γＬ－γＳ≧５　　　（１１）
　有機薄膜トランジスタの移動度をより向上させるために、ゲート絶縁層（Ａ）の表面自由エネルギーγＬ（ｍＮ／ｍ）と、ゲート絶縁層（Ｂ）の表面自由エネルギーγＳ（ｍＮ／ｍ）とが下記式（１２）を満足することが好ましく、下記式（１３）を満足することがより好ましい。
γＬ－γＳ≧１０　　　（１２）
γＬ－γＳ≧１５　　　（１３）
　また、γＬ－γＳは、４０以下が好ましく、３０以下がより好ましい。
　ゲート絶縁層（Ａ）が含有する化合物は、γＬとγＳとが前記式（１１）を満足するものであれば、その構造は特に限定されないが、トランジスタ特性に悪影響を与えるイオン性成分を含まない、非イオン性高分子化合物であることが好ましい。
ゲート絶縁層（Ａ）を形成する化合物としては、上記の式（１）で表される基を有する化合物、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリメチルメタクリレート、シアノエチル化多糖類、フルオロポリマー、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスルフォン、ポリベンゾキサゾール、ポリシルセスキオキサン、エポキシ樹脂、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＳｒＴｉＯ３、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、ＢａＭｇＦ４、チタン酸バリウムジルコニウム、チタン酸バリウムストロンチウムなどを挙げることができる。
　シアノエチル化多糖類としては、シアノエチルプルランが挙げられる。
　フルオロポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデンが挙げられる。
　ゲート絶縁層（Ａ）が含有する化合物、およびゲート絶縁層（Ｂ）が含有する化合物は、各層の表面自由エネルギーが式（１１）を満足するように、適宜選択することができる。
　ゲート絶縁層（Ａ）を形成する化合物として、ヒドロキシ基、カルボキシ基、カルボニル基、シアノ基、アミド基などの極性基を含有する化合物を選択することにより、γＬを大きくすることができる。
　ゲート絶縁層（Ａ）を形成する化合物は、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチル化多糖類、式（１）で表される基とシアノエチル基とを有する化合物が好ましい。
　前記ゲート絶縁層（Ｂ）の厚さＴｓ（ｎｍ）は、有機薄膜トランジスタの移動度をより向上させるために、２００ｎｍ以下が好ましく、前記ゲート絶縁層（Ａ）の厚さＴＬ（ｎｍ）に対する、前記ゲート絶縁層（Ｂ）の厚さＴＳ（ｎｍ）の比（ＴＳ／ＴＬ）は０．２以下であることが好ましい。
　前記ゲート絶縁層（Ｂ）の厚さＴｓ（ｎｍ）は、通常１０ｎｍ以上である。
　前記ＴＳ／ＴＬは、０．０１以上であることが好ましい。
　＜有機半導体層＞
　本発明の有機薄膜トランジスタが備える有機半導体層は、有機半導体化合物を含有する層であり、該有機半導体化合物は、通常、溶媒可溶性の有機半導体化合物である。
　有機半導体化合物としては、低分子半導体化合物、高分子半導体化合物が挙げられる。
低分子半導体化合物としては、縮合多環芳香族化合物、金属フタロシアニン、テトラチアペンタレンおよびその誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、縮合環テトラカルボン酸ジイミド、フラーレン、カーボンナノチューブ、色素が挙げられる。
　縮合多環芳香族化合物としては、例えば、ナフタセン、ペンタセン（２，３，６，７－ジベンゾアントラセン）、ヘキサセン、ヘプタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン等のアセン、アントラジチオフェン、ピレン、ベンゾピレン、ジベンゾピレン、クリセン、ペリレン、コロネン、テリレン、オバレン、クオテリレン、サーカムアントラセン、ポリアントラセン、トリフェニレンが挙げられる。上記縮合多環芳香族化合物は、炭素原子の一部が窒素原子、硫黄原子、酸素原子等で置換されていてもよい。上記縮合多環芳香族化合物は、炭素原子に結合している少なくとも１つの水素原子がカルボニル基等の官能基で置換されていてもよい。炭素原子に結合している少なくとも１つの水素原子が他の原子または官能基で置換された縮合多環芳香族化合物としては、ジオキサアンタントレン系化合物、トリフェノジオキサジン、トリフェノジチアジン、ヘキサセン－６，１５－キノン、キナクリドン等が挙げられる。ジオキサアンタントレン系化合物としては、ペリキサンテノキサンテンおよびその誘導体が挙げられる。
　金属フタロシアニンとしては、銅フタロシアニンが挙げられる。
　ナフタレンテトラカルボン酸ジイミドとしては、ナフタレン－１，４，５，８－テトラカルボン酸ジイミド、Ｎ，Ｎ’－ビス（４－トリフルオロメチルベンジル）ナフタレン－１，４，５，８－テトラカルボン酸ジイミド、Ｎ，Ｎ’－ビス（１Ｈ，１Ｈ－ペルフルオロオクチルナフタレン－１，４，５，８－テトラカルボン酸ジイミド）、Ｎ，Ｎ’－ビス（１Ｈ，１Ｈ－ペルフルオロブチル）ナフタレン－１，４，５，８－テトラカルボン酸ジイミド、Ｎ，Ｎ’－ジオクチルナフタレン－１，４，５，８－テトラカルボン酸ジイミド誘導体、ナフタレン－２，３，６，７－テトラカルボン酸ジイミド等が挙げられる。
　縮合環テトラカルボン酸ジイミドとしては、アントラセン－２，３，６，７－テトラカルボン酸ジイミド等が挙げられる。
　フラーレンとしては、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８４等のフラーレンおよびこれらの誘導体が挙げられる。
　カーボンナノチューブとしては、ＳＷＮＴ（Ｓｉｎｇｌｅ－ｗａｌｌ　ｎａｎｏｔｕｂｅｓ）等が挙げられる。
　色素としては、メロシアニン色素、ヘミシアニン色素およびこれらの誘導体等が挙げられる。
　高分子半導体化合物としては、例えば、ポリピロールおよびその置換体、ポリジケトピロールおよびその置換体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリイソチアナフテン、ポリチエニレンビニレン、ポリ（ｐ－フェニレンビニレン）、ポリアニリンおよびその誘導体、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリアズレン、ポリピレン、ポリカルバゾール、ポリセレノフェン、ポリフラン、ポリ（ｐ－フェニレン）、ポリインドール、ポリピリダジン、ポリテルロフェン、ポリナフタレン、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレンスルフィド、ポリビニレンスルフィド、縮合多環芳香族化合物の重合体等を挙げることができる。
　ポリチオフェンの誘導体としては、特に限定されないが、例えば、ポリチオフェンにヘキシル基を導入したポリ－３－ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等が挙げられ、これらはオリゴマーであってもよい（例えば、オリゴチオフェン）。
　縮合多環芳香族化合物の重合体等としては、特に限定されないが、例えば、ジケトピロロピロール部位を有する高分子化合物、イソインジゴ部位を有する高分子化合物、ナフタレンジイミド部位を有する高分子化合物、ベンゾチアジアゾール部位を有する高分子化合物、渡環ビチオフェン部位を有する高分子化合物、式（３）で表される構造単位を有する高分子化合物などが挙げられる。
　有機半導体層は、得られる有機薄膜トランジスタの特性が均一であるという点から、高分子半導体化合物を含有することが好ましく、より高い移動度が得られるという点から、式（３）で表される構造単位を有する高分子化合物を含有することがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000021
（式（３）中、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキルチオ基、置換基を有していてもよい炭素数２～２０のアルキルカルボニル基、置換基を有していてもよい炭素数２～２０のアルコキシカルボニル基、置換基を有していてもよい炭素数２～２０のジアルキルアミノ基、
炭素数１～２０のアルキル基を置換基として有する芳香族炭化水素基、炭素数１～２０のアルコキシ基を置換基として有する芳香族炭化水素基、炭素数１～２０のアルキル基を置換基として有する１価の複素環基、炭素数２～２２のアルキニル基または炭素数２～２２のアルケニル基を表す。
　環Ａは、チオフェン環、ベンゾチオフェン環またはチエノチオフェン環を表し、２つの環Ａは同一であっても異なっていてもよい。
　環Ｂは、芳香環、芳香族複素環または、芳香環および芳香族複素環からなる群より選ばれる２～４個の環が縮合した縮合環を表し、これらの環は置換基を有していてもよい。）　
（置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキル基）
　式（３）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４で表される、置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキル基としては、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、シクロアルキル基が挙げられる。該アルキル基が有する炭素数は、式（３）で表される構造単位を有する高分子化合物の溶媒溶解性がより優れるという観点から、６～２０であることが好ましく、１０～２０であることがより好ましい。
　直鎖アルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｎ－ブチル基、ｎ－ヘキシル基、ｎ－オクチル基、ｎ－ドデシル基、ｎ－ペンタデシル基、ｎ－ヘキサデシル基、ｎ－ヘプタデシル基等が挙げられる。分岐アルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、２－エチルヘキシル基、２－ブチルオクチル基、２－オクチルドデシル等が挙げられる。シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらのアルキル基は、置換基を有していてもよい。
（置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルコキシ基）
　式（３）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４で表される、置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルコキシ基としては、上記置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキル基と酸素原子とが結合した基が挙げられる。炭素数１～２０のアルコキシ基としては、直鎖アルコキシ基、分岐アルコキシ基、シクロアルコキシ基が挙げられる。
　直鎖アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ｎ－プロポキシ基、ｎ－ブチルオキシ基、ｎ－ペンチルオキシ基、ｎ－ヘキシルオキシ基、ｎ－ヘプチルオキシ基、ｎ－オクチルオキシ基、ｎ－ドデシルオキシ基、ｎ－ヘキサデシルオキシ基等が挙げられる。
分岐アルコキシ基としては、イソプロポキシ基、イソブチルオキシ基、ｓｅｃ－ブチルオキシ基、ｔｅｒｔ－ブチルオキシ基、２－エチルヘキシルオキシ基、２－ブチルオクチルオキシ基、２－ヘキシルデシルオキシ基、２－オクチルドデシルオキシ基等が挙げられる。シクロアルコキシ基としては、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。これらのアルコキシ基は、置換基を有していてもよい。
（置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキルチオ基）
　式（３）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４で表される、置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキルチオ基としては、上記置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキル基と硫黄原子とが結合した基が挙げられる。炭素数１～２０のアルキルチオ基としては、直鎖アルキルチオ基、分岐アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基が挙げられる。
　直鎖アルキルチオ基としては、メチルチオ基、エチルチオ基、ｎ－プロピルチオ基、ｎ－ブチルチオ基、ｎ－ペンチルチオ基、ｎ－ヘキシルチオ基、ｎ－ヘプチルチオ基、ｎ－オクチルチオ基、ｎ－ドデシルチオ基、ｎ－ヘキサデシルチオ基等が挙げられる。分岐アルキルチオ基としては、イソプロピルチオ基、イソブチルチオ基、ｓｅｃ－ブチルチオ基、ｔｅｒｔ－ブチルチオ基、２－エチルヘキシルチオ基、２－ブチルオクチルチオ基、２－ヘキシルデシルチオ基、２－オクチルドデシルチオ基等が挙げられる。シクロアルキルチオ基としては、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等が挙げられる。これらのアルキルチオ基は、置換基を有していてもよい。
（置換基を有していてもよい炭素数２～２０のアルキルカルボニル基）
　式（３）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４で表される、置換基を有していてもよい炭素数２～２０のアルキルカルボニル基としては、上記置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキル基とカルボニル基とが結合した基が挙げられる。炭素数２～２０のアルキルカルボニル基としては、直鎖アシル基、分岐アシル基、シクロアルキルカルボニル基が挙げられる。
　直鎖アシル基としては、アセチル基、ｎ－プロパノイル基、ｎ－ブタイル基、ｎ－ペンタロイル基、ｎ－ヘキサノイル基、ｎ－ヘプタノイル基、ｎ－オクタノイル基、ｎ－ドデカノイル基、ｎ－ヘキサデカノイル基等が挙げられる。分岐アシル基としては、イソブタノイル基、ｓｅｃ－ブタノイル基、ｔｅｒｔ－ブトキシカルボニル基、２－エチルヘキサノイル基、２－ブチルオクタノイル基、２－ヘキシルデカノイル基、２－オクチルドデカノイル基等が挙げられる。シクロアルキルカルボニル基としては、シクロペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基等が挙げられる。これらのアルキルカルボニル基は、置換基を有していてもよい。
（置換基を有していてもよい炭素数２～２０のアルコキシカルボニル基）
　式（３）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４で表される、置換基を有していてもよい炭素数２～２０のアルコキシカルボニル基としては、上記置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルコキシ基とカルボニル基とが結合した基が挙げられる。炭素数２～２０のアルコキシカルボニル基としては、直鎖アルコキシカルボニル基、分岐アルコキシカルボニル基、シクロアルコキシカルボニル基が挙げられる。
　直鎖アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ｎ－プロピルカルボニル基、ｎ－ブトキシカルボニル基、ｎ－ペンチルオキシカルボニル基、ｎ－ヘキシルオキシカルボニル基、ｎ－ヘプチルオキシカルボニル基、ｎ－オクチルオキシカルボニル基、ｎ－ドデシルオキシカルボニル基、ｎ－ヘキサデシルオキシカルボニル基等が挙げられる。分岐アルコキシカルボニル基としては、イソプロポキシカルボニル基、イソプチルオキシカルボニル基、ｓｅｃ－ブチルオキシカルボニル基、ｔｅｒｔ－ブチルオキシカルボニル基、２－エチルヘキシルオキシカルボニル基、２－ブチルオクチルオキシカルボニル基、２－ヘキシルデシルオキシカルボニル基、２－オクチルドデシルオキシカルボニル基等が挙げられる。シクロペンチルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基等が挙げられる。これらのアルコキシカルボニル基は、置換基を有していてもよい。
（置換基を有していてもよい炭素数２～２０のジアルキルアミノ基）
　式（３）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４で表される、置換基を有していてもよい炭素数２～２０ジアルキルアミノ基としては、上記置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキル基２つと窒素原子とが結合した基が挙げられる。
　炭素数２～２０のジアルキルアミノ基の具体例としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジヘキシルアミノ基、ジオクチルアミノ基およびジドデシルアミノ基などの直鎖アルキル基で置換されたアミノ基、ビス（２－エチルヘキシル）アミノ基およびビス（２－ヘキシルデシル）アミノ基などの分岐アルキル基で置換されたアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基などのシクロアルキル基で置換されたアミノ基が挙げられる。これらのジアルキルアミノ基は、置換基を有していてもよい。
（炭素数１～２０のアルキル基を置換基として有する芳香族炭化水素基）
　式（３）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４で表される、炭素数１～２０のアルキル基を置換基として有する芳香族炭化水素基の「炭素数１～２０のアルキル基」としては、上記置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキル基が挙げられる。炭素数１～２０のアルキル基を置換基として有する芳香族炭化水素基としては、直鎖アルキル基を置換基として有する芳香族炭化水素基、分岐アルキル基を置換基として有する芳香族炭化水素基、シクロアルキル基を置換基として有する芳香族炭化水素基が挙げられる。
　芳香族炭化水素基は、芳香族炭化水素から芳香環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子１個を除いた残りの原子団である。該芳香族炭化水素基は、ベンゼン環を有する基、２以上の芳香環が縮合した縮合環を有する基、独立したベンゼン環および２以上の芳香環が縮合した縮合環から選ばれる２個以上が直接結合した基を含む。芳香族炭化水素基の炭素数は、６～２０であり、６～１４であることが好ましい。
　炭素数６～２０の芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニル基、１－ナフチル基、２－ナフチル基、１－アントラセニル基、２－アントラセニル基、９－アントラセニル基、１－ピレニル基、２－ピレニル基、４－ピレニル基、２－フルオレニル基、３－フルオレニル基、４－フルオレニル基等が挙げられ、フェニル基が好ましい。
　炭素数１～２０のアルキル基を置換基として有する芳香族炭化水素基の全体の炭素数は、７～４０であることが好ましい。炭素数６～２０の芳香族炭化水素基は、複数の炭素数１～２０のアルキル基で置換されていてもよい。複数ある炭素数１～２０のアルキル基は、同一でも異なっていてもよい。
（炭素数１～２０のアルコキシ基を置換基として有する芳香族炭化水素基）
　式（３）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４で表される、炭素数１～２０のアルコキシ基を置換基として有する芳香族炭化水素基の「炭素数１～２０のアルコキシ基」としては、上記置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルコキシ基が挙げられる。炭素数１～２０のアルコキシ基を置換基として有する芳香族炭化水素基としては、直鎖アルコキシ基を置換基として有する芳香族炭化水素基、分岐アルコキシ基を置換基として有する芳香族炭化水素基、シクロアルコキシ基を置換基として有する芳香族炭化水素基が挙げられる。
　炭素数１～２０のアルコキシ基を置換基として有する芳香族炭化水素基の全体の炭素数は、７～４０であることが好ましい。炭素数６～２０の芳香族炭化水素基は、複数の炭素数１～２０のアルコキシ基で置換されていてもよい。複数ある炭素数１～２０のアルコキシ基は、同一でも異なっていてもよい。
（炭素数１～２０のアルキル基を置換基として有する１価の複素環基）
　式（３）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４で表される、炭素数１～２０のアルキル基を置換基として有する１価の複素環基の「炭素数１～２０のアルキル基」としては、上記置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキル基が挙げられる。炭素数１～２０のアルキル基を置換基として有する１価の複素環基としては、直鎖アルキル基を置換基として有する複素環基、分岐アルキル基を置換基として有する複素環基、シクロアルキル基を置換基として有する複素環基が挙げられる。
　１価の複素環基は、複素環式化合物から、複素環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子１個を除いた残りの原子団である。１価の複素環基は、複素環と、複素環および芳香環からなる群より選ばれる１以上の環とが縮合した縮合環を有する基、独立した複素環と、芳香環、複素環または芳香環および複素環からなる群より選ばれる２以上が縮合した縮合環とが直接結合した基を含む。１価の複素環基の炭素数は、２～２０であり、３～１４であることが好ましい。また、１価の複素環基としては、１価の芳香族複素環基であることが好ましい。
　炭素数２～２０の１価の複素環基としては、２－フリル基、３－フリル基、２－チエニル基、３－チエニル基、２－ピロリル基、３－ピロリル基、２－オキサゾリル基、２－チアゾリル基、２－イミダゾリル基、２－ピリジル基、３－ピリジル基、４－ピリジル基、２－ベンゾフリル基、２－ベンゾチエニル基、２－チエノチエニル基等が挙げられ、２－チエニル基が好ましい。
　炭素数１～２０のアルキル基を置換基として有する１価の複素環基の全体の炭素数は３～４０であることが好ましい。炭素数２～２０の１価の複素環基は、複数の炭素数１～２０のアルキル基で置換されていてもよい。複数ある炭素数１～２０のアルキル基は、同一でも異なっていてもよい。
（炭素数１～２０のアルコキシ基を置換基として有する１価の複素環基）
　式（３）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４で表される、炭素数１～２０のアルコキシ基を置換基として有する１価の複素環基の「炭素数１～２０のアルコキシ基」としては、上記置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルコキシ基が挙げられる。炭素数１～２０のアルコキシ基を置換基として有する１価の複素環基としては、直鎖アルコキシ基を置換基として有する複素環基、分岐アルコキシ基を置換基として有する複素環基、シクロアルコキシ基を置換基として有する複素環基が挙げられる。
（炭素数２～２２のアルキニル基）
　式（３）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４で表される、炭素数２～２２のアルキニル基としては、直鎖アルキニル基、分岐アルキニル基、シクロアルキニル基が挙げられる。アルキニル基が有する炭素数は、式（３）で表される構造単位を有する高分子化合物の溶媒溶解性がより優れるという観点から、６～２０であることが好ましく、１０～２０であることがより好ましい。
　炭素数２～２２のアルキニル基の具体例としては、プロピニル基、ｎ－ブチニル基、ｎ－ペンチニル基、ｎ－ヘキシニル基、ｎ－オクチニル基、ｎ－ドデシニル基、ｎ－ヘキサデシニル基、ｓｅｃ－ブチニル基、イソブチニル基、シクロヘキシルエチニル基等が挙げられる。
（炭素数２～２２のアルケニル基）
　式（３）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４で表される炭素数２～２２のアルケニル基としては、直鎖アルケニル基、分岐アルケニル基、シクロアルケニル基が挙げられる。アルケニル基が有する炭素数は、式（３）で表される構造単位を有する高分子化合物の溶媒溶解性がより優れるという観点から、６～２０であることが好ましく、１０～２０であることがより好ましい。
　炭素数２～２２のアルケニル基の具体例としては、プロペニル基、ｎ－ブテニル基、ｎ－ペンテニル基、ｎ－ヘキセニル基、ｎ－オクテニル基、ｎ－ドデセニル基、ｎ－ヘキサデセニル基、ｓｅｃ－ブテニル基、イソブテニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。
（置換基）
　前記炭素数１～２０のアルキル基、炭素数１～２０のアルコキシ基、炭素数１～２０のあるアルキルチオ基、炭素数２～２０のアルキルカルボニル基、炭素数２～２０のアルコキシカルボニル基および炭素数２～２０のジアルキルアミノ基が有していていてもよい置換基は、フッ素原子、炭素数１～２０のアルキル基、炭素数１～２０のアルコキシ基、炭素数１～２０のアルキルチオ基、炭素数２～２０のジアルキルアミノ基、炭素数６～２０の芳香族炭化水素基、炭素数２～２０の１価の複素環基、炭素数２～２２のアルケニル基、炭素数２～２２のアルキニル基または炭素数３～２０の置換シリル基である。
　該炭素数１～２０のアルキル基、炭素数１～２０のアルコキシ基、炭素数１～２０のアルキルチオ基、炭素数２～２０のジアルキルアミノ基は、置換基を有していないこと以外は、それぞれ既に説明した置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキルチオ基および置換基を有していてもよい炭素数２～２０のジアルキルアミノ基と同義である。
　炭素数６～２０の芳香族炭化水素基、炭素数２～２０の１価の複素環基、炭素数２～２２のアルケニル基、炭素数２～２２のアルキニル基は既に述べたとおりである。
　炭素数３～２０の置換シリル基としては、炭素数１～２０のアルキル基および炭素数６～２０の芳香族炭化水素基からなる群より選ばれる１以上の基を有するシリル基が挙げられる。
　置換シリル基の具体例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、ｔｅｒｔ－ブチルジメチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、ジフェニルメチルシリル基等が挙げられる。炭素数１～２０のアルキル基は、置換基を有していないこと以外は、既に説明した置換基を有していてもよいアルキル基と同義であり、炭素数６～２０の芳香族炭化水素基は既に述べたとおりである。
　式（３）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４としては、より高いキャリア移動度を発現するという点から、炭素数６～２０のアルキル基が好ましく、炭素数６～２０の直鎖アルキル基がより好ましい。
　式（３）中、環Ｂで表される芳香環としては、ベンゼン環が挙げられる。
　芳香環および芳香族複素環からなる群より選ばれる２～４個の環が縮合した縮合環としては、ナフタレン環、アントラセン環、ナフタセン環、チエノチオフェン環、ベンゾチオフェン環、ベンゾジチオフェン環、ナフトジチオフェン環、ベンゾチエノベンゾチオフェン環が挙げられる。
　これらの環は置換基を有していてもよい。
　これらの環が有していてもよい置換基としては、フッ素原子、炭素数１～２０のアルキル基、炭素数１～２０のアルコキシ基、炭素数１～２０のアルキルチオ基、炭素数２～２０のジアルキルアミノ基、炭素数６～２０の芳香族炭化水素基、炭素数３～２０の１価の複素環基、炭素数２～２２のアルケニル基、炭素数２～２２のアルキニル基が挙げられる。当該炭素数１～２０のアルキル基、炭素数１～２０のアルコキシ基、炭素数１～２０のアルキルチオ基、炭素数２～２０のジアルキルアミノ基は、置換基を有していないこと以外は、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４で表される基としてそれぞれ既に説明した置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキルチオ基および置換基を有していてもよい炭素数２～２０のジアルキルアミノ基と同義である。炭素数６～２０の芳香族炭化水素基、炭素数２～２０の１価の複素環基、炭素数２～２２のアルケニル基、炭素数２～２２のアルキニル基は既に述べたとおりである。
　式（３）で表される構造単位は、高分子化合物中に一種のみ含まれていてもよく、二種以上含まれていてもよい。式（３）で表される構造単位を有する高分子化合物は、共役高分子化合物であることが好ましい。
　以下に、式（３）で表される構造単位を有する高分子化合物の具体例を例示する。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000023

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000024

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000025

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000026

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000027
　有機半導体層に含有される高分子半導体化合物は、例えばＷＯ２０１５／０２５９８１やＷＯ２０１０／０２０３２９に記載の方法によって製造することができる。
　＜ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極＞
　ゲート電極を構成する材料、ソース電極を構成する材料およびドレイン電極を構成する材料としては、クロム、金、銀、アルミニウム等が挙げられる。
　＜その他の層＞
　有機薄膜トランジスタは、前述の電極、ゲート絶縁層、有機半導体層以外に、基板や保護膜を備えてもよい。
　通常、有機薄膜トランジスタは、最下層に基板を備える。基板としては、プラスチックフィルム、ガラス板、シリコン板などが挙げられる。
　また、素子全体を保護するため、有機薄膜トランジスタの最表面に保護膜（オーバーコート層）を形成することが好ましい。これにより、有機薄膜トランジスタが大気から遮断され、有機薄膜トランジスタの特性の低下を抑制することができる。有機薄膜トランジスタの上に有機薄膜トランジスタで駆動される表示デバイスを形成する場合、その形成工程における有機薄膜トランジスタへの影響も該保護膜により低減することができる。
　本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、ソース電極およびドレイン電極と、有機半導体層との間には、電子輸送性を有する低分子化合物、ホール輸送性を有する低分子化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、これらの金属と有機化合物との錯体、ヨウ素、臭素、塩素、塩化ヨウ素等のハロゲン、硫酸、無水硫酸、二酸化硫黄、硫酸塩等の酸化硫黄化合物、硝酸、二酸化窒素、硝酸塩等の酸化窒素化合物、過塩素酸、次亜塩素酸等のハロゲン化化合物、アルキルチオール化合物、芳香族チオール類およびフッ素化アルキル芳香族チオール類等の芳香族チオール化合物等からなる群より選ばれる１種以上を含む層が設けられていてもよい。
＜有機薄膜トランジスタの構造＞
　本発明の有機薄膜トランジスタは、ボトムゲート型構造であってもトップゲート型構造であってもよい。
　ボトムゲート型有機薄膜トランジスタとしては、ボトムゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタ、ボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタが挙げられる。
（ボトムゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタ）
　図１は、本発明の一実施形態であるボトムゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタの構造を示す模式断面図である。この有機薄膜トランジスタ１００は、基板１と、基板１の主表面に接合するように設けられたゲート電極２と、ゲート電極２を覆うように基板１に設けられたゲート絶縁層３Ａ（ゲート絶縁層（Ａ））と、ゲート絶縁層３Ａに隣接するゲート絶縁層３Ｂ（ゲート絶縁層（Ｂ））と、ゲート絶縁層３Ｂに接合しており、かつ基板１の厚さ方向に見たときに（平面視で）チャネル領域がゲート電極２と重なるように互いに離間させて設けられたソース電極４およびドレイン電極５と、ソース電極４およびドレイン電極５に接合し、かつゲート絶縁層３Ｂに隣接して接合しており、ゲート電極２の直上を覆うように設けられた有機半導体層６と、有機半導体層６を覆うように設けられたオーバーコート層７とを、備えている。
　ボトムゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタは、ゲート絶縁層３Ａとゲート電極との間に、ゲート絶縁層３Ａとは異なるゲート絶縁層をさらに設けてもよい。
（ボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタ）
　図２は、本発明の一実施形態であるボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタの構造を示す模式断面図である。この有機薄膜トランジスタ１２０は、基板１と、基板１の主表面に接合するように設けられたゲート電極２と、ゲート電極２を覆うように基板１に設けられたゲート絶縁層３Ａ（ゲート絶縁層（Ａ））と、ゲート絶縁層３Ａに隣接するゲート絶縁層３Ｂ（ゲート絶縁層（Ｂ））と、ゲート絶縁層３Ｂに隣接して接合しており、ゲート電極２の直上を覆うように設けられた有機半導体層６と、有機半導体層６に接合しており、かつ基板１の厚さ方向に見たときに（平面視で）チャネル領域がゲート電極２と重なるように互いに離間させて設けられたソース電極４およびドレイン電極５と、有機半導体層６を覆うように設けられたオーバーコート層７とが、備えられている。
　ボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタは、ゲート絶縁層３Ａとゲート電極との間に、ゲート絶縁層３Ａとは異なるゲート絶縁層をさらに設けてもよい。
　トップゲート型有機薄膜トランジスタとしては、トップゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタが挙げられる。
（トップゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタ）
　図３は、本発明の一実施形態であるトップゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタの構造を示す模式断面図である。この有機薄膜トランジスタ１１０には、基板１と、基板１に接合しており、かつ基板１の厚さ方向に見たときに（平面視で）チャネル領域がゲート電極２と重なるように互いに離間させて設けられたソース電極４およびドレイン電極５と、ソース電極４、ドレイン電極５および基板に接合し、ゲート電極２の直下を覆うように設けられた有機半導体層６と、有機半導体層６に隣接するゲート絶縁層３Ｂ（ゲート絶縁層（Ｂ））と、ゲート絶縁層３Ｂに隣接するゲート絶縁層３Ａ（ゲート絶縁層（Ａ））と、ゲート絶縁層３Ａに接合するように設けられたゲート電極２と、ゲート電極２を覆うように設けられたオーバーコート層７とを、備えている。
　トップゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタは、ゲート絶縁層３Ａとゲート電極との間に、ゲート絶縁層３Ａとは異なるゲート絶縁層をさらに設けてもよい。
有機薄膜トランジスタは、ボトムゲート型構造であることが好ましい。
＜有機薄膜トランジスタの製造方法＞
　有機薄膜トランジスタは、公知の方法、例えば特開平５－１１００６９号公報記載の方法により製造することができる。
（ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極の製造方法）
　ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極は、蒸着法、スパッタ法、印刷法、インクジェット法等の方法により形成することができる。
（有機半導体層の製造方法）
　有機半導体層は、有機半導体化合物および有機溶媒を含む塗布溶液を、スピンコート法、ダイコーター法、スクリーン印刷法、インクジェット法等により塗布し、該塗布層を乾燥することによって形成することができる。
　当該有機溶媒としては、有機半導体化合物を溶解させるものであれば特に制限はないが、好ましくは、常圧での沸点が５０℃～２００℃のものである。当該有機溶媒としては、クロロホルム、トルエン、アニソール、キシレン、メシチレン、テトラリン、シクロヘキシルベンゼン等が挙げられる。
（ゲート絶縁層の製造方法）
　ゲート絶縁層（Ｂ）の製造方法としては、以下の方法が挙げられる。
＜方法１＞
（１）当該ゲート絶縁層（Ｂ）を構成する材料および有機溶媒を有する塗布溶液を塗布し、塗布層を形成する工程と、
（２）前記塗布層を乾燥し、さらに硬化することにより、式（１）で表される基を形成する工程（硬化工程）と
を含む製造方法。
（１）当該ゲート絶縁層（Ｂ）を構成する式（１）で表される基を有する材料および有機溶媒を有する塗布溶液を塗布し、塗布層を形成する工程と、
（２）前記塗布層を乾燥し、さらに硬化する工程と
を含む製造方法。
　ゲート絶縁層（Ａ）の製造方法としては、
（１’）当該ゲート絶縁層（Ａ）を構成する材料および有機溶媒を有する塗布溶液を塗布し、塗布層を形成する工程と、
（２’）前記塗布層を乾燥する工程と
を含む製造方法が挙げられる。前記工程（２’）中に硬化してもよく、または前記工程（２’）の後に、乾燥して得られた層を硬化してもよく、硬化しなくてもよい。
　塗布する方法としては、スピンコート法、ダイコーター法、スクリーン印刷法、インクジェット法等が挙げられる。塗布溶液は、必要に応じてレベリング剤、界面活性剤、硬化触媒等を含んでいてもよい。
　当該有機溶媒としては、当該ゲート絶縁層を構成する材料を溶解させるものであれば特に制限はないが、好ましくは、常圧での沸点が１００℃～２００℃のものである。当該有機溶媒としては、２－ヘプタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）等が挙げられる。
（ボトムゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタの製造方法）
　本発明の一実施態様であるボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタは、例えば以下の工程（Ｉ）～工程（Ｖ）を含む方法により製造することができる。
（Ｉ）基板の主表面にゲート電極を形成する工程、
（ＩＩ）ゲート電極を覆うように、ゲート電極が設けられた基板の表面にゲート絶縁層（Ａ）を形成する工程、
（ＩＩＩ）ゲート絶縁層（Ａ）上に、ゲート絶縁層（Ｂ）を形成する工程、
（ＩＶ）ゲート絶縁層（Ｂ）上にソース電極およびドレイン電極を形成する工程、
（Ｖ）ソース電極およびドレイン電極にまたがり、ソース電極、ドレイン電極およびチャネル領域を含むゲート絶縁層（Ｂ）を覆うように、有機半導体層を形成する工程。
（ボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタの製造方法）
　本発明の一実施態様であるボトムゲートトップコンタクト型有機薄膜トランジスタは、例えば以下の工程（Ｉ）～工程（Ｖ）を含む方法により製造することができる。
（Ｉ）基板の主表面にゲート電極を形成する工程、
（ＩＩ）ゲート電極を覆うように、ゲート電極が設けられた基板の表面にゲート絶縁層（Ａ）を形成する工程、
（ＩＩＩ）ゲート絶縁層（Ａ）上に、ゲート絶縁層（Ｂ）を形成する工程、
（ＩＶ）ゲート絶縁層（Ｂ）上に、有機半導体層を形成する工程
（Ｖ）有機半導体層上にソース電極およびドレイン電極を形成する工程。
（トップゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタの製造方法）
　本発明の一実施態様であるトップゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタは、例えば以下の工程（Ｉ）～工程（Ｖ）を含む方法により製造することができる。
（Ｉ）基板上に、ソース電極およびドレイン電極を形成する工程、
（ＩＩ）ソース電極およびドレイン電極にまたがるように、基板上に有機半導体層を形成する工程、
（ＩＩＩ）有機半導体層上に、ゲート絶縁層（Ｂ）を形成する工程、
（ＩＶ）ゲート絶縁層（Ｂ）上に、ゲート絶縁層（Ａ）を形成する工程、
（Ｖ）ゲート絶縁層（Ａ）上に、ゲート電極を形成する工程。
＜センサ＞
　本発明の有機薄膜トランジスタは、ＯＦＥＴセンサに用いることもできる。ＯＦＥＴセンサは、入力信号を電気信号に変換して出力する信号変換素子として有機薄膜トランジスタ（有機電界効果トランジスタ：ＯＦＥＴ）を用いたセンサであり、電極、絶縁層および有機半導体層のいずれかの構造中に、感応性機能または選択性機能を付与したものである。ＯＦＥＴセンサとしては、例えば、バイオセンサ、ガスセンサ、イオンセンサ、湿度センサが挙げられる。
　例えばバイオセンサは、上記のとおりの構成を有する有機薄膜トランジスタを備える。
有機薄膜トランジスタは、チャネル領域および／またはゲート絶縁膜に、標的物質と特異的に相互作用するプローブ（感応性領域）を有している。標的物質の濃度が変化すると、プローブの電気的特性が変化することにより、バイオセンサとして機能させることができる。
　被検試料中の標的物質を検出する手法としては、例えば、核酸、タンパク質等の生体分子、または、人工的に合成した官能基を固相担体の表面に固定して、これらをプローブとして用いる方法が挙げられる。
　この方法では、相補的な配列を有する核酸鎖の相互作用、抗原－抗体反応、酵素－基質反応、受容体－リガンドの相互作用等の物質同士または官能基同士の特異的な親和性を利用して、標的物質を固相担体のプローブで捕捉する。そのため、標的物質に対して特異的な親和性を有する物質または官能基が、プローブとして選択される。
　プローブは、選択されたプローブの種類や固相担体の種類に応じた方法により、固相担体の表面に固定される。また、固相担体の表面でプローブを合成する（例えば、核酸伸長反応によりプローブを合成する。）こともできる。いずれの場合も、固相担体の表面に固定されたプローブと被検試料とを接触させ、適当な条件下で処理することにより、固相担体の表面でプローブ－標的物質複合体が形成される。有機薄膜トランジスタのチャネル領域および／またはゲート絶縁層自体が、プローブとして機能してもよい。
　ガスセンサは、上記のとおりの構成を備える有機薄膜トランジスタを備える。この場合の有機薄膜トランジスタにおいては、チャネル領域および／またはゲート絶縁膜が、ガス感応部として機能する。ガス感応部に検知ガスが接触した際に、ガス感応部の電気的な特性（導電率、誘電率等）に変化が生じることにより、ガスセンサとして機能させることができる。
　被検知ガスとしては、例えば、電子受容性ガス、電子供与性ガスが挙げられる。電子受容性ガスとしては、例えば、Ｆ２、Ｃｌ２等のハロゲンガス、窒素酸化物ガス、硫黄酸化物ガス、酢酸等の有機酸ガスが挙げられる。電子供与性ガスとしては、例えば、アンモニアガス、アニリン等のアミン類ガス、一酸化炭素ガス、水素ガスが挙げられる。
　本発明の有機薄膜トランジスタは、圧力センサの製造に用いることもできる。圧力センサは、上記のとおりの構成を備える有機薄膜トランジスタを備える。この場合、有機薄膜トランジスタにおいては、チャネル領域および／またはゲート絶縁層が、感圧部として機能する。感圧部に応力が加わった場合に、感圧部の電気的な特性に変化が生じることにより、感圧センサとして機能させることができる。
　チャネル領域が感圧部として機能する場合、チャネル領域に含有される有機半導体の結晶性をより高めるため、有機薄膜トランジスタは更に配向層を有していてもよい。配向層としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン等のシランカップリング剤を用いてゲート絶縁層に接合するように設けられた単分子層が挙げられる。
　また、本発明の有機薄膜トランジスタは、電導度変調型センサの製造に用いることもできる。電導度変調型センサは、入力信号を電気信号に変換して出力する信号変換素子として電導度計測素子を用いたものであり、有機薄膜トランジスタを構成するいずれかの層に、検出対象の入力に対する感応性機能または選択性機能を付与したものである。電導度変調型センサは、検出対象の入力を、有機薄膜トランジスタを構成するいずれかの層の電導度の変化として検出するものである。電導度変調型センサとしては、例えば、バイオセンサ、ガスセンサ、イオンセンサ、湿度センサが挙げられる。
　また、本発明の有機薄膜トランジスタは、バイオセンサ、ガスセンサ、イオンセンサ、湿度センサ、圧力センサ等の各種センサからの出力信号を増幅するための、有機薄膜トランジスタを含む増幅回路の製造に用いることもできる。
　また、本発明の有機薄膜トランジスタは、バイオセンサ、ガスセンサ、イオンセンサ、湿度センサ、圧力センサ等の各種センサが複数個集積されたセンサアレイの製造に用いることもできる。
　また、本発明の有機薄膜トランジスタは、バイオセンサ、ガスセンサ、イオンセンサ、湿度センサ、圧力センサ等の各種センサが複数個集積され、各センサからの出力信号を個別に増幅するための、有機薄膜トランジスタを含む増幅回路付きセンサアレイの製造に用いることもできる。
　以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。本発明は以下に説明する実施例に限定されない。
（分子量分析）
　後述する高分子化合物Ｃの数平均分子量および重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフィ（ＧＰＣ、Ｗａｔｅｒｓ社製、商品名：Ａｌｌｉａｎｃｅ　ＧＰＣ　２０００）を用いて求めた。測定される高分子化合物Ｃは、オルトジクロロベンゼンに溶解させ、ＧＰＣに注入した。ＧＰＣの移動相にはオルトジクロロベンゼンを用いた。カラムは、「ＴＳＫｇｅｌ　ＧＭＨＨＲ－Ｈ（Ｓ）ＨＴ（２本連結、東ソー株式会社製）」を用いた。検出器にはＵＶ検出器を用いた。
　高分子化合物１～１３の数平均分子量および重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフィ（ＧＰＣ、東ソー株式会社製）を用いて求めた。ＧＰＣの移動相にはテトラヒドロフランを用いた。カラムは、「ＰＬｇｅｌ　１０μｍ　ＭＩＸＥＤ－Ｂ（１本、アジレント・テクノロジー株式会社製）」を用いた。検出器にはＵＶ検出器を用いた。
　合成例１（高分子化合物Ｃの合成）
　下記のスキームに沿って、高分子化合物Ｃを合成した。
　反応容器内の気体を窒素ガスで置換した後に、下記式Ｂ－１で表される化合物Ｂ－１（２８６．８ｍｇ、０．２００ｍｍｏｌ）、下記式Ｂ－２で表される化合物Ｂ－２（７７．６ｍｇ、０．２００ｍｍｏｌ）、テトラヒドロフランを１９ｍＬ、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウムを７．３ｍｇ、トリ－ｔｅｒｔ－ブチルホスホニウムテトラフルオロボレートを９．３ｍｇ加えて、撹拌した。得られた反応溶液に、３ｍｏｌ／Ｌのリン酸カリウム水溶液を１．０ｍＬ滴下し、３時間還流させた。得られた反応溶液に、フェニルボロン酸を２４．４ｍｇ加えて、１時間還流させた。得られた反応溶液に、Ｎ，Ｎ－ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物を０．１ｇ加えて、３時間還流させた。
得られた反応溶液を水に注ぎ、トルエンを加え、トルエン層を抽出した。得られたトルエン溶液を、酢酸水溶液および水で洗浄した後、シリカゲルカラムを用いて精製した。得られたトルエン溶液をアセトンに滴下したところ、析出物が得られた。得られた析出物を、アセトンを溶媒として用いてソックスレー洗浄し、下記式Ｃで表される繰り返し単位を含む高分子化合物Ｃを得た。高分子化合物Ｃの得量は２４４ｍｇであり、ポリスチレン換算の数平均分子量は３．１×１０４であり、重量平均分子量は６．５×１０４であった。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000028
　合成例２（高分子化合物（１）の合成）
　２，３，４，５，６－ペンタフルオロベンジルメタクリレート（シンクエスト・ラボラトリーズ社製）６．７９ｇ、２－〔Ｏ－［１’－メチルプロピリデンアミノ］カルボキシアミノ〕エチル－メタクリレート（昭和電工株式会社製、商品名「カレンズＭＯＩ－ＢＭ」）０．３６ｇ、４－ビニル安息香酸（東京化成工業株式会社製）０．４４ｇ、２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオニトリル）０．０３８ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）（東京化成工業株式会社製）２２．９０ｇを、５０ｍＬ耐圧容器（ＡＣＥ　ＧＬＡＳＳ社製）に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、７０℃のオイルバス中で１８時間重合させて、下記式（ｉ）で表される繰り返し単位、下記式（ｉｉ）で表される繰り返し単位および下記式（ｉｉｉ）で表される繰り返し単位を含む高分子化合物（１）が溶解している粘稠なＰＧＭＥＡ溶液を得た。得られた高分子化合物（１）のポリスチレン換算の数平均分子量は４．５×１０４であり、重量平均分子量は２．２×１０５であった。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000029
　合成例３（高分子化合物（２）の合成）
　２，２，２－トリフルオロエチルメタクリレート（東京化成工業株式会社製）５．７７ｇ、２－〔Ｏ－［１’－メチルプロピリデンアミノ］カルボキシアミノ〕エチル－メタクリレート（昭和電工株式会社製、商品名「カレンズＭＯＩ－ＢＭ」）１．７８ｇ、２－ヒドロキシエチルメタクリレート（東京化成工業株式会社製）０．９６ｇ、２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオニトリル）０．０６４ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）（東京化成工業株式会社製）１９．９９ｇを、５０ｍＬ耐圧容器（ＡＣＥ　ＧＬＡＳＳ社製）に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、７０℃のオイルバス中で１８時間重合させて、下記式（ｉｖ）で表される繰り返し単位、下記式（ｉｉ）で表される繰り返し単位および下記式（ｖ）で表される繰り返し単位を含む高分子化合物（２）が溶解している粘稠なＰＧＭＥＡ溶液を得た。得られた高分子化合物（２）のポリスチレン換算の数平均分子量は３．３×１０４であり、重量平均分子量は１．１×１０５であった。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000030
　合成例４（高分子化合物（３）の合成）
　スチレン（純正化学株式会社製）６．５０ｇ、シアノエチルアクリレート（東京化成工業株式会社製）７．８１ｇ、２－〔Ｏ－［１’－メチルプロピリデンアミノ］カルボキシアミノ〕エチル－メタクリレート（昭和電工株式会社製、商品名「カレンズＭＯＩ－ＢＭ」）３．７８ｇ、２－ヒドロキシエチルメタクリレート（東京化成工業株式会社製）２．０３ｇ、２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオニトリル）０．１０１ｇ、ＰＧＭＥＡ（東京化成工業株式会社製）６０．６５ｇを、１２５ｍＬ耐圧容器（ＡＣＥ　ＧＬＡＳＳ社製）に入れ、窒素ガスでバブリングした後、密栓し、７０℃のオイルバス中で１６時間重合させて、下記式（ｖｉ）で表される繰り返し単位、下記式（ｖｉｉ）で表される繰り返し単位、下記式（ｉｉ）で表される繰り返し単位および下記式（ｖ）で表される繰り返し単位を含む高分子化合物（３）が溶解している粘稠なＰＧＭＥＡ溶液を得た。得られた高分子化合物（３）のポリスチレン換算の数平均分子量は４．２×１０４であり、重量平均分子量は９．４×１０４であった。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000031
　合成例５（高分子化合物（４）の合成）
　２，３，４，５，６－ペンタフルオロスチレン（アルドリッチ製）２４．４ｇ、２－〔Ｏ－［１’－メチルプロピリデンアミノ］カルボキシアミノ〕エチル－メタクリレート（昭和電工株式会製、商品名：カレンズＭＯＩ－ＢＭ）７．５４ｇ、２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオニトリル）０．１６ｇ、２－ヘプタノン（和光純薬工業株式会社製）４８．１５ｇを、１２５ｍｌ耐圧容器（エース製）に入れ、窒素をバブリングした後、密栓し、６０℃のオイルバス中で１６時間重合させて、下記式（ｖｉｉｉ）で表される繰り返し単位および下記式（ｉｉ）で表される繰り返し単位を含む高分子化合物（４）が溶解している粘稠な２－ヘプタノン溶液を得た。得られた高分子化合物（４）のポリスチレン換算の数平均分子量は７．８×１０４であり、重量平均分子量は１．６×１０５であった。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000032
　合成例６（高分子化合物（５）の合成）
　４－アミノスチレン（アルドリッチ製）３．７５ｇ、２，３，４，５，６－ペンタフルオロスチレン（アルドリッチ製）５５．０ｇ、２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオニトリル）０．２９ｇ、２－ヘプタノン（和光純薬工業株式会社製）８８．５６ｇを、２５０ｍｌ耐圧容器（エース製）に入れ、窒素をバブリングした後、密栓し、６０℃のオイルバス中で１６時間重合させて、下記式（ｖｉｉｉ）で表される繰り返し単位および下記式（ｉｘ）で表される繰り返し単位を含む高分子化合物（５）が溶解している粘稠な２－ヘプタノン溶液を得た。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000033
　合成例７（塗布溶液ａの調製）
　合成例５で得た高分子化合物（４）の２－ヘプタノン溶液８０．２６ｇ、合成例６で得た高分子化合物（５）の２－ヘプタノン溶液１４７．３４ｇおよび２－ヘプタノン１６８．２３ｇをサンプル瓶に入れ、撹拌溶解して均一な塗布溶液（ａ）を調製した。
　合成例８（塗布溶液ｂの調製）
　ポリビニルフェノール（アルドリッチ社製：重量平均分子量２．５×１０４）３．００ｇ、２，４，６－トリス［ビス（メトキシメチル）アミノ］－１，３，５－トリアジン（株式会社三和ケミカル製、商品名：ニカラックＭＷ－３９０）０．３０ｇ、２－ヒドロキシ－３－［［（４－メチルフェニル）スルホニル］オキシ］－１，２－ジフェニル－１－プロパノン］（みどり化学株式会社製、商品名：ＭＢＺ－１０１）０．１５ｇ、シクロペンタノン（東京化成工業株式会社製）１７．００ｇを、５０ｍＬのサンプル瓶に入れ、撹拌して溶解することにより均一な塗布溶液（ｂ）を調整した。
　合成例９（塗布溶液ｃの調製）
　シアノレジン（信越化学工業社製：ＣＲ－Ｖ）３．００ｇ、２，４，６―トリス［ビス（メトキシメチル）アミノ］－１，３，５－トリアジン（株式会社三和ケミカル製、商品名：ニカラックＭＷ－３９０）０．１５ｇ、２－ヒドロキシ－３－［［（４－メチルフェニル）スルホニル］オキシ］－１，２－ジフェニル－１－プロパノン］（みどり化学株式会社製、商品名：ＭＢＺ－１０１）０．０９ｇ、シクロペンタノン（東京化成工業株式会社製）１７．００ｇを、５０ｍＬのサンプル瓶に入れ、撹拌して溶解することにより均一な塗布溶液（ｃ）を調整した。
実施例１（有機薄膜トランジスタ１の作製および評価）
　フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程によりガラス基板に形成されたクロム（Ｃｒ）層をパターニングしてゲート電極を形成した。
　続いて合成例４で得た高分子化合物（３）のＰＧＭＥＡ溶液をスピンコートし、温度１８０℃で３０分間乾燥し、硬化膜からなるゲート絶縁層（Ｌ１）を形成した。形成されたゲート絶縁層（Ｌ１）の厚みは９５０ｎｍであった。さらに、合成例２で得た高分子化合物（１）のＰＧＭＥＡ溶液をスピンコートし、温度１８０℃で３０分間乾燥し、硬化膜からなるゲート絶縁層（Ｓ１）を形成した。形成されたゲート絶縁層（Ｓ１）の厚みは９０ｎｍであった。続いて、蒸着法により金を成膜することでソース電極およびドレイン電極を形成した。チャネル長が２０μｍ、チャネル幅が２ｍｍであった。ペンタフルオロベンゼンチオールのイソプロピルアルコール希釈液に、基板を２分間浸漬することにより、基板上に形成した電極の表面を修飾した。続いて０．５重量％の前記高分子化合物Ｃのトルエン溶液をスピンコートし、ホットプレート上で温度１２０℃で３０分間乾燥することにより、有機半導体層を形成し、図１に示した構成のボトムゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタ１を製造した。
　得られた有機薄膜トランジスタ１のゲート電圧Ｖｇ、ソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄを変化させ、トランジスタ特性を測定した。オン／オフ比は１０７であり、キャリア移動度は、０．７６ｃｍ２／Ｖｓであった。
実施例２（有機薄膜トランジスタ２の作製および評価）
　実施例１の高分子化合物（３）のＰＧＭＥＡ溶液に代えて、合成例８で調製した塗布溶液（ｂ）を用いてゲート絶縁層（Ｌ２）を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、有機薄膜トランジスタ２を作製した。
　形成されたゲート絶縁層（Ｌ２）の厚みは８９０ｎｍであり、ゲート絶縁層（Ｓ１）の厚みは８０ｎｍであった。
　得られた有機薄膜トランジスタ２のゲート電圧Ｖｇ、ソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄを変化させ、トランジスタ特性を測定した。オン／オフ比は１０７であり、キャリア移動度は、０．６３ｃｍ２／Ｖｓであった。
実施例３（有機薄膜トランジスタ３の作製および評価）
　実施例１の高分子化合物（３）のＰＧＭＥＡ溶液に代えて、合成例９で調製した塗布溶液（ｃ）を用いてゲート絶縁層（Ｌ３）を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、有機薄膜トランジスタ３を作製した。
　形成されたゲート絶縁層（Ｌ３）の厚みは１１１０ｎｍであり、ゲート絶縁層（Ｓ１）の厚みは８０ｎｍであった。
　得られた有機薄膜トランジスタ３のゲート電圧Ｖｇ、ソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄを変化させ、トランジスタ特性を測定した。オン／オフ比は１０６であり、キャリア移動度は、１．２０ｃｍ２／Ｖｓであった。結果を表１に表す。
実施例４（有機薄膜トランジスタ４の作製および評価）
　実施例１の高分子化合物（１）のＰＧＭＥＡ溶液に代えて、合成例３で得た高分子化合物（２）のＰＧＭＥＡ溶液を用いてゲート絶縁層（Ｓ４）を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、有機薄膜トランジスタ４を作製した。
　形成されたゲート絶縁層（Ｌ１）の厚みは９２０ｎｍであり、ゲート絶縁層（Ｓ４）の厚みは９０ｎｍであった。
　得られた有機薄膜トランジスタ４のゲート電圧Ｖｇ、ソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄを変化させ、トランジスタ特性を測定した。オン／オフ比は１０６であり、キャリア移動度は、０．８７ｃｍ２／Ｖｓであった。
比較例１（有機薄膜トランジスタ５の作製および評価）
　実施例１の高分子化合物（３）のＰＧＭＥＡ溶液に代えて、合成例７で調製した塗布溶液（ａ）を用いてゲート絶縁層（Ｌ５）を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、有機薄膜トランジスタ５を作製した。
　形成されたゲート絶縁層（Ｌ５）の厚みは９３０ｎｍであり、ゲート絶縁層（Ｓ１）の厚みは９０ｎｍであった。
　得られた有機薄膜トランジスタ５のゲート電圧Ｖｇ、ソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄを変化させ、トランジスタ特性を測定した。オン／オフ比は１０７であり、キャリア移動度は、０．５１ｃｍ２／Ｖｓであった。
比較例２（有機薄膜トランジスタ６の作製および評価）
　フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程によりガラス基板に形成されたクロム（Ｃｒ）層をパターニングしてゲート電極を形成した。
　続いて、合成例２で得た高分子化合物（１）のＰＧＭＥＡ溶液をスピンコートし、温度１８０℃で３０分間乾燥し、硬化膜からなるゲート絶縁層を形成した。形成されたゲート絶縁層の厚みは１０９０ｎｍであった。続いて、蒸着法により金を成膜することでソース電極およびドレイン電極を形成した。チャネル長が２０μｍ、チャネル幅が２ｍｍであった。ペンタフルオロベンゼンチオールのイソプロピルアルコール希釈液に、基板を２分間浸漬することにより、基板上に形成した電極の表面を修飾した。続いて０．５重量％の前記高分子化合物Ｃのトルエン溶液をスピンコートし、ホットプレート上で温度１２０℃で３０分間乾燥することにより、有機半導体層を形成し、図１に示した構成のボトムゲートボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタ６を製造した。　
　得られた有機薄膜トランジスタ６のゲート電圧Ｖｇ、ソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄを変化させ、トランジスタ特性を測定した。オン／オフ比は１０６であり、キャリア移動度は、０．５２ｃｍ２／Ｖｓであった。
比較例３（有機薄膜トランジスタ７の作製および評価）
　合成例２で得た高分子化合物（１）のＰＧＭＥＡ溶液に代えて、合成例３で得た高分子化合物（２）のＰＧＭＥＡ溶液を用いたこと以外は比較例２と同様にして、有機薄膜トランジスタ７を製造した。
　形成されたゲート絶縁層の厚みは１０００ｎｍであった。
　得られた有機薄膜トランジスタ７のゲート電圧Ｖｇ、ソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄを変化させ、トランジスタ特性を測定した。オン／オフ比は１０６であり、キャリア移動度は、０．６３ｃｍ２／Ｖｓであった。
（表面自由エネルギー測定方法）
　ゲート絶縁層の表面自由エネルギーは接触角計（ＤＭ－５０１、協和界面科学株式会社製）を用いて求めた。上記試料それぞれをガラス基板上にスピンコートで絶縁層を形成し、液適法にて接触角を求めた。プローブ液体には超純水とジヨードメタンとエチレングリコールを用いた。プローブ液滴量は１μＬとした。内臓ソフト（ＦＡＭＡＳ）にて北崎・畑理論に基づき表面自由エネルギーを算出した。結果を表１に表す。また、γｈ成分を表２に表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000035
　１…基板、
　２…ゲート電極、
　３Ａ…ゲート絶縁層（Ａ）、
　３Ｂ…ゲート絶縁層（Ｂ）、
　４…ソース電極、
　５…ドレイン電極、
　６…有機半導体層、
　７…オーバーコート。

Claims (7)

  1. 　ゲート電極と、ゲート絶縁層（Ａ）と、ゲート絶縁層（Ｂ）と、有機半導体層と、ソース電極と、ドレイン電極とを備える有機薄膜トランジスタであって、
    ゲート電極と有機半導体層との間にゲート絶縁層（Ａ）とゲート絶縁層（Ｂ）とを備え、ゲート絶縁層（Ｂ）の一方の面は有機半導体層に隣接し、
    ゲート絶縁層（Ａ）の表面自由エネルギーをγＬ（ｍＮ／ｍ）、ゲート絶縁層（Ｂ）の表面自由エネルギーをγＳ（ｍＮ／ｍ）として、
    γＬとγＳとが下記式（１１）を満足し、
    ゲート絶縁層（Ｂ）が、下記式（１）で表される基を有する化合物を含有する層である有機薄膜トランジスタ。
    －（Ｃ＝Ｏ）－ＮＲ－　　　（１）
    （式（１）中、Ｒは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数１～１０のアルキル基または置換基を有していてもよい炭素数６～１４の芳香族炭化水素基を表す。）
    γＬ－γＳ≧５　　　（１１）
  2. 　ゲート絶縁層（Ａ）の表面自由エネルギーγＬ（ｍＮ／ｍ）と、ゲート絶縁層（Ｂ）の表面自由エネルギーγＳ（ｍＮ／ｍ）とが下記式（１２）を満足する請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
    γＬ－γＳ≧１０　　　（１２）
  3. 　前記ゲート絶縁層（Ｂ）の厚さＴＳ（ｎｍ）が２００ｎｍ以下であり、
    前記ゲート絶縁層（Ａ）の厚さＴＬ（ｎｍ）に対する、前記ゲート絶縁層（Ｂ）の厚さＴＳ（ｎｍ）の比（ＴＳ／ＴＬ）が０．２以下である請求項１または２に記載の有機薄膜トランジスタ。
  4. 　前記ゲート絶縁層（Ｂ）の他方の面が前記ゲート絶縁層（Ａ）に隣接する請求項１～３のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。
  5. 　前記ゲート絶縁層（Ｂ）が、下記式（２－ａ）で表される構造単位および下記式（２－ｂ）で表される構造単位からなる群より選ばれる一種以上の構造単位を有する高分子化合物を含有する層である請求項１～４のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
    （式（２－ａ）中、
    Ｒ’は、水素原子または炭素数１～１０のアルキル基を表す。
    Ｒａａは、炭素数１～２０の２価の有機基、－Ｏ－で表される基、－ＣＯ－で表される基、－ＣＯＯ－で表される基、－ＮＨＣＯ－で表される基、または－ＮＨＣＯＯ－で表される基を表す。前記－Ｏ－で表される基、前記－ＣＯ－で表される基、前記－ＣＯＯ－で表される基、前記－ＮＨＣＯ－で表される基、および前記－ＮＨＣＯＯ－で表される基の結合手は、前記式（２－ａ）中の前記Ｒ’が結合する炭素原子側に位置していても、前記式（２－ａ）中のベンゼン環を構成する炭素原子側に位置していてもよい。
    Ｒｂは、水素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数１～１０のアルキル基または炭素数６～１４の芳香族炭化水素基を表し、
    Ｒｆは、フッ素原子または少なくとも１つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数１～１０のアルキル基を表し、
    ｍは０～６の整数を表し、
    ｎは１～５の整数を表す。）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
    （式（２－ｂ）中、
    Ｒ’は前記と同じであり、
    Ｘは、酸素原子または－ＮＨ－で表される基を表し、
    Ｒｃｃは、単結合または炭素数１～２０の２価の脂肪族炭化水素基を表し、
    Ｒｆｆは少なくとも１つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数１～１０のアルキル基を表す。）
  6. 　前記有機半導体層が、下記式（３）で表される構造単位を有する高分子化合物を含有する層である請求項１～５のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
    （式（３）中、
    Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数１～２０のアルキルチオ基、置換基を有していてもよい炭素数２～２０のアルキルカルボニル基、置換基を有していてもよい炭素数２～２０のアルコキシカルボニル基、置換基を有していてもよい炭素数２～２０のジアルキルアミノ基、
    炭素数１～２０のアルキル基を置換基として有する芳香族炭化水素基、炭素数１～２０のアルコキシ基を置換基として有する芳香族炭化水素基、炭素数１～２０のアルキル基を置換基として有する１価の複素環基、炭素数１～２０のアルコキシ基を置換基として有する１価の複素環基、炭素数２～２２のアルキニル基または炭素数２～２２のアルケニル基を表す。
    　環Ａは、チオフェン環、ベンゾチオフェン環またはチエノチオフェン環を表し、２つの環Ａは同一であっても異なっていてもよい。
    　環Ｂは、芳香環、芳香族複素環または、芳香環および芳香族複素環からなる群より選ばれる２～４個の環が縮合した縮合環を表し、これらの環は置換基を有していてもよい。）
  7. 　下記式（２１）により表されるゲート絶縁層（Ｂ）のγＳ ｈが０より大きい請求項１～６のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。
    γＳ＝γＳ ｄ＋γＳ ｐ＋γＳ ｈ　　　（２１）
    （式（２１）は、表面自由エネルギーに関する北崎、畑の理論に基づく式であり、
    式（２１）中、
    γＳは、ゲート絶縁層（Ｂ）の表面自由エネルギーを表し、
    γＳ ｄは、前記γＳの分散成分を表し、
    γＳ ｐは、前記γＳの双極子成分を表し、
    γＳ ｈは、前記γＳの水素結合成分を表す。）
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