JP2009524226A - 有機半導体配合物を備える電子短チャネル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機半導体配合物を備える電子短チャネル装置を提供する。
【解決手段】本発明は、ソースからドレインへのチャネル長が短く、半導体バインダーを含む有機半導体配合物を有する有機電界放射型トランジスタ（ＯＦＥＴ）などの改良された電子装置に関する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ソースからドレインへのチャネル長が短く、半導体バインダーを含む有機半導体配合物を有する有機電界放射型トランジスタ（ＯＦＥＴ）などの改良された電子装置に関する。

近年、より多目的で、より低価格な電子装置を製造するために、有機半導体（ＯＳＣ）材料が開発されてきた。そのような材料の用途が広範囲の装置または機構において見出されており、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、光検出器、有機光起電（ＯＰＶ）セル、センサー、記憶素子および論理回路が、数例として挙げられる。有機半導体材料は、典型的には、電子装置中で薄層の形態で存在しており、例えば、１ミクロン厚未満である。

改良された電荷移動度は、新しい電子装置の１つの目標である。もう１つの目標は改良された安定性、フィルムの均一性およびＯＳＣ層の完全性である。

ＷＯ２００５／０５５２４８Ａ２（特許文献１）中で開示されるように、ＯＳＣ層の安定性および装置中の完全性を改良する可能性のある１つの方法は、有機バインダー中にＯＳＣ成分を含むことである。典型的には、それがバインダー中で希釈されるため、電荷の移動度が低下し、半導体層中の分子の配列が崩壊すると予想されるであろう。しかしながら、ＷＯ２００５／０５５２４８Ａ２（特許文献１）の開示によれば、ＯＳＣ材料およびバインダーを含む配合物は依然として驚くべき電荷キャリアの高い移動度を示し、ＯＳＣ化合物の高度に配列した結晶層で観測されるものに匹敵することが示されている。加えて、ＷＯ２００５／０５５２４８Ａ２（特許文献１）中で教示されるような配合物は、従来のＯＳＣ材料より良好な加工性を有する。

本発明の発明者らは、バインダー材料を選択することで、更なる改良が可能なことを見出した。発明者らは、幾つかの場合において、特に電極コンタクトにおいて、半導体およびバインダーが、ある程度の相分離を示す場合があることを見出した。薄い絶縁体バインダー層がソースおよびドレインを覆っている場合、この相分離が問題となる場合がある。驚くべきことに、この問題は、チャネル長が短く小型の半導体装置の場合に、より顕著となることも見出された。
ＷＯ２００５／０５５２４８Ａ２

本発明の目的は、先行技術のＯＳＣ層における不都合を低減または克服し、改良された電子装置を提供し、そのような装置中で使用される改良されたＯＳＣ材料および部品を提供し、それらを製造する方法を提供することであった。装置は改良された安定性、フィルムの高い均一性およびＯＳＣ層の高い完全性を示さなければならず、材料は電荷の高い移動度および良好な加工性を有していなければならず、方法は特に大規模において、簡便で時間および価格的に効率の良い装置の生産を可能とするものでなければならない。本発明の他の目的は、以下の詳細な記載から、専門家には直ちに明らかである。

これらの目的は、本発明中で請求されるような装置、ＯＳＣ材料、配合物および方法を提供することで達成できることが見出された。

特に、驚くべきことに、本発明の発明者らは、ＯＳＣ化合物および有機バインダーを含む先行技術のＯＳＣ層で検出される不都合を、半導体バインダーを使用することで克服できることを見出した。驚くべきことに、本発明の発明者らは、特にチャネル長が短い電子装置において、半導体バインダーが極めて好都合であることも見出した。ソース−ドレイン距離が５０ミクロン未満、特に２０ミクロン、特には１０ミクロン未満の場合、半導体バインダーの使用による好都合な点が特に顕著となる。克服される距離は数十ｎｍに過ぎない場合もあるが、コンタクトと多結晶半導体チャネルとの間のキャリア輸送に、より効率のよい経路が、絶縁体バインダーよりも半導体バインダーによって提供されるため、装置のコンタクト特性が改良されると考えられる。

興味深いことに、不活性バインダーは、多結晶ブレンド層自身中の輸送を阻害しない。このことの証拠は、例えばＷＯ２００５／０５５２４８Ａ２（特許文献１）中で示されるように、チャネル長が長い絶縁体および半導体バインダーの両者の高い移動度（しばしば０．１ｃｍ^２Ｖ^−１ｓ^−１を超える）より明らかに見出せる。これは、結晶を貫いて形成される連続した経路に起因する。しかしながら、チャネルが短い装置の移動度の問題が、絶縁体バインダーを使用した場合に観測された。

バインダー高分子によるコンタクトが優先的に湿潤することを避ける代替案は、コンタクトの表面エネルギーを調節することである。しかしながら、このことは、コンタクトも抵抗を有していなければならず、それらの動作機能を高く維持しなければならいないため、容易には行えない。代わりに、本発明において記載されるように、半導体バインダーを使用することで、コンタクトの最適化が簡素となる。

本発明により達成される好都合な点は、先行技術において開示および示唆されていない。ＷＯ２００５／０５５２４８Ａ２（特許文献１）には、可溶性ポリアセンと、２および３．３の間の誘電率を有する有機バインダー樹脂とを含むＯＳＣの改良された配合物が開示されている。それらの極性が低いのであれば種々の樹脂を使用できること、および、有機バインダーを半導体高分子とできることも開示されている。しかしながら、ＷＯ２００５／０５５２４８Ａ２（特許文献１）には短チャネル装置は開示されておらず、絶縁体または半導体バインダーを使用した場合、ＯＳＣ配合物に対して同様の性能が教示されている。

本発明は、
ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を備える電子部品または装置であって、
「チャネル長」とも言う、該ソースおよび該ドレイン電極は特定の距離で分離されており、
該ソースおよび該ドレイン電極間に配置され、１種類以上のＯＳＣ化合物および有機バインダーを含む有機半導体（ＯＳＣ）材料を、前記部品または装置は更に備えており、
該チャネル長は５０ミクロン以下であり、該バインダーは半導体バインダーであることを特徴とする電子部品または装置に関する。

本発明は、更に、１種類以上のＯＳＣ化合物と、１種類以上の有機半導体バインダーまたはそれらの前駆体とを含むＯＳＣ配合物に関し、特に、上および下で記載されるような短チャネルＯＦＥＴ装置中における使用のためである。

短チャネルＯＦＥＴで達成される改良に加え、本発明の配合物は、他の装置中でのコンタクト特性を高めるために使用することもできる。前記電子部品または装置としては、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、集積回路工学（ＩＣ）の部品、無線識別（ＲＦＩＤ）タグ、光検出器、センサー、論理回路、記憶素子、キャパシタ、有機光起電（ＯＰＶ）セル、電荷注入層、ショットキーダイオードが限定されることなく挙げられる。

本発明による電子装置は、短いチャネル長（即ち、ソースおよびドレイン電極間の距離）で特徴付けられる。チャネル長は５０ミクロン以下であり、好ましくは２０ミクロン以下であり、非常に好ましくは１０ミクロン以下である。チャネル長は、典型的には、０．０５ミクロンより大きい。

ＯＳＣ材料は低分子化合物または２種類以上の低分子化合物の混合物とすることができる。特に好ましくは、電荷キャリア移動度が１０^−３ｃｍ^２Ｖ^−１ｓ^−１以上の低分子ＯＳＣ化合物であり、非常に好ましくは１０^−２ｃｍ^２Ｖ^−１ｓ^−１以上、最も好ましくは１０^−１ｃｍ^２Ｖ^−１ｓ^−１以上であり、好ましくは５０ｃｍ^２Ｖ^−１ｓ^−１以下である。移動度は、ＦＥＴコンフィギュレーション中のドロップキャスト層上で決定できる。ＯＳＣ化合物の分子量は、好ましくは、３００および１０，０００の間であり、より好ましくは、５００および５，０００の間、更により好ましくは６００および２，０００の間である。低分子ＯＳＣは、好ましくは、溶液を塗工した際に結晶化する高い傾向を示すように選択される。

適切で好ましい低分子ＯＳＣ材料としては、例えば、ＷＯ２００５／０５５２４８Ａ２およびＥＰ１２６２４６９Ａ１中で記載されるようなオリゴおよびポリアセン類、国際特許出願ＷＯ２００６／１１９８５３Ａ１中で記載されるような非対称ポリアセン類または国際特許出願ＷＯ２００６／１２５５０４Ａ１中で記載されるようなオリゴアセン類が限定されることなく挙げられる。

特に好ましいＯＳＣ材料は、以下の式の可溶性ポリアセン類である。

式中、
ｋは、０または１であり、
ｌは、０または１であり、
Ｒ^１〜１４は、複数ある場合は互いに独立に、Ｈ、ハロゲン、−ＣＮ、−ＮＣ、−ＮＣＯ、−ＮＣＳ、−ＯＣＮ、−ＳＣＮ、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ^０Ｒ^００、−Ｃ（＝Ｏ）Ｘ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｒ^０、−ＮＨ_２、−ＮＲ^０Ｒ^００、−ＳＨ、−ＳＲ^０、−ＳＯ_３Ｈ、−ＳＯ_２Ｒ^０、−ＯＨ、−ＮＯ_２、−ＣＦ_３、−ＳＦ_５、置換されていてもよいシリル、または置換されていてもよく１個以上のヘテロ原子を含んでいてもよい１〜４０個のＣ原子のカルビルまたはヒドロカルビルから選択される同一または異なる基を表し、
Ｘは、ハロゲンであり、
Ｒ^０およびＲ^００は、それぞれ互いに独立に、Ｈまたは１個以上のヘテロ原子を含んでいてもよい置換されていてもよいカルビルまたはヒドロカルビル基であり、
ポリアセンの隣接した環位に位置する２個以上の置換基Ｒ^１〜Ｒ^１４は、単環式または多環式で、ポリアセンに縮合されており、−Ｏ−、−Ｓ−および−Ｎ（Ｒ^０）−から選択される１個以上の基が間に入っていてもよく、１個以上の同一または異なる基Ｒ^１により置換されていてもよい、４〜４０個のＣ原子を有する更なる飽和、不飽和または芳香環構造を構成していてもよく、
ポリアセン骨格中またはＲ^１〜１４から形成される環中の１個以上の炭素原子は、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｏ、Ｓ、ＳｅおよびＴｅから選択されるヘテロ原子により置き換えられていてもよい。

他に述べない限り、Ｒ^１、Ｒ^２などの基、ｋなどの指数は、複数ある場合は、それぞれ互いに独立に選択され、同一でも、それぞれ互いに異なっていてもよい。よって、例えば「Ｒ^５」のような単一の標記で、複数の異なる基が表される場合がある。

また、用語「アルキル」、「アリール」などは多価種を含み、例えば、アルキレン、アリーレンなどである。用語「アリール」または「アリーレン」は、芳香族炭化水素基または芳香族炭化水素基から誘導される基を意味する。用語「ヘテロアリール」または「ヘテロアリーレン」は、１個以上のヘテロ原子を含む「アリール」または「アリーレン」基を意味する。

上および下で使用される場合、用語「カルビル基」は、非炭素原子を全く含まないか（例えば、−Ｃ≡Ｃ−）またはＮ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、Ｓｉ、Ｓｅ、Ａｓ、ＴｅまたはＧｅなどの少なくとも１個の非炭素原子と組み合わされてもよいか（例えば、カルボニルなど）の何れか一方で、少なくとも１個の炭素原子を含む任意の一価または多価の有機基部分構造を表す。用語「炭化水素基」および「ヒドロカルビル基」は１個以上のＨ原子を付加的に含むカルビル基を表し、例えば、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、Ｓｉ、Ｓｅ、Ａｓ、ＴｅまたはＧｅなどの更なるヘテロ原子を含んでいてもよい。

また、３個以上のＣ原子の鎖を含むカルビルまたはヒドロカルビル基は、直鎖状、分岐状および／または環状でよく、スピロおよび／または縮合環を含んでもよい。

好ましいカルビルまたはヒドロカルビル基としては、アルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシおよびアルコキシカルボニルオキシが挙げられ（それぞれは置換されていてもよく、１〜４０個、好ましくは１〜２５個、非常に好ましくは１〜１８個のＣ原子を有する。）、更に、６〜４０個、好ましくは６〜２５個のＣ原子を有する置換されていてもよいアリール、アリール誘導体またはアリールオキシが挙げられ、更に、アルキルアリールオキシ、アリールカルボニル、アリールオキシカルボニル、アリールカルボニルオキシおよびアリールオキシカルボニルオキシが挙げられる（それぞれは置換されていてもよく、６〜４０個、好ましくは７〜４０個、非常に好ましくは７〜２５個のＣ原子を有する。）。

カルビルまたはヒドロカルビル基は、飽和または不飽和の非環式基、または飽和または不飽和の環式基であってよい。不飽和非環式または環式基が好ましく、とくにアルケニルおよびアルキニル基（特に、エチニル）である。Ｃ_１〜Ｃ_４０のカルビルまたはヒドロカルビル基が非環式である場合、その基は直鎖状または分枝状であってよい。Ｃ_１〜Ｃ_４０のカルビルまたはヒドロカルビル基としては、例えば：Ｃ_１〜Ｃ_４０のアルキル基、Ｃ_２〜Ｃ_４０のアルケニル基、Ｃ_２〜Ｃ_４０のアルキニル基、Ｃ_３〜Ｃ_４０のアリル基、Ｃ_４〜Ｃ_４０のアルキルジエニル基、Ｃ_４〜Ｃ_４０のポリエニル基、Ｃ_６〜Ｃ_１８のアリール基、Ｃ_６〜Ｃ_４０のアルキルアリール基、Ｃ_６〜Ｃ_４０のアリールアルキル基、Ｃ_４〜Ｃ_４０のシクロアルキル基、Ｃ_４〜Ｃ_４０のシクロアルケニル基などが挙げられる。上述の基の中では、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルキル基、Ｃ_２〜Ｃ_２０のアルケニル基、Ｃ_２〜Ｃ_２０のアルキニル基、Ｃ_３〜Ｃ_２０のアリル基、Ｃ_４〜Ｃ_２０のアルキルジエニル基、Ｃ_６〜Ｃ_１２のアリール基およびＣ_４〜Ｃ_２０のポリエニル基のそれぞれが好ましく；Ｃ_１〜Ｃ_１０のアルキル基、Ｃ_２〜Ｃ_１０のアルケニル基、Ｃ_２〜Ｃ_１０のアルキニル基（特に、エチニル）、Ｃ_３〜Ｃ_１０のアリル基、Ｃ_４〜Ｃ_１０のアルキルジエニル基、Ｃ_６〜Ｃ_１２のアリール基、Ｃ_４〜Ｃ_１０のポリエニル基のそれぞれが更に好ましく；Ｃ_２〜Ｃ_１０のアルキニル基が最も好ましい。

更に好ましいカルビルまたはヒドロカルビル基としては、１〜４０個、好ましくは、１〜２５個のＣ原子の直鎖状、分岐状または環状のアルキルが挙げられ、無置換であるか、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＩまたはＣＮで一置換または多置換されており、ただし加えて、１個以上の隣接していないＣＨ_２基は、それぞれ互いに独立に、Ｏおよび／またはＳ原子が互いに直接結合しないように、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−ＮＲ^０−、−ＳｉＲ^０Ｒ^００−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＯ−ＮＲ^０−、−ＮＲ^０−ＣＯ−、−ＮＲ^０−ＣＯ−ＮＲ^００−、−ＣＸ^１＝ＣＸ^２−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、Ｒ^０およびＲ^００は上および下に記載されるように与えられる意味の１つを有し、Ｘ^１およびＸ^２は、それぞれ互いに独立に、Ｈ、Ｆ、ＣｌまたはＣＮである。

Ｒ^０およびＲ^００は、好ましくは、Ｈ、１〜１２個のＣ原子の直鎖状または分岐状のアルキルまたは６〜１２個のＣ原子のアリールより選択される。

ハロゲンは、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒまたはＩである。

好ましいアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、ドデカニル、トリフルオロメチル、ペルフルオロ−ｎ−ブチル、２，２，２−トリフルオロエチル、ベンジル、２−フェノキシエチルなどが非限定的に挙げられる。

好ましいアルキニル基としては、エチニルおよびプロピニルが非限定的に挙げられる。

好ましいアリール基としては、フェニル、２−トリル、３−トリル、４−トリル、ナフチル、ビフェニル、４−フェノキシフェニル、４−フルオロフェニル、３−カルボメトキシフェニル、４−カルボメトキシフェニルなどが非限定的に挙げられる。

好ましいアルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ、２−メトキシエトキシ、ｔ−ブトキシなどが非限定的に挙げられる。

好ましいアリールオキシ基としては、フェノキシ、ナフトキシ、フェニルフェノキシ、４−メチルフェノキシなどが非限定的に挙げられる。

好ましいアミノ基としては、ジメチルアミノ、メチルアミノ、メチルフェニルアミノ、フェニルアミノなどが非限定的に挙げられる。

２個以上の置換基Ｒ^１〜Ｒ^１４がポリアセンと共に環構造を形成している場合、これは、好ましくは、５員、６員または７員の芳香族または芳香族複素環で、好ましくは、ピリジン、ピリミジン、チオフェン、セレノフェン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾールおよびオキサジアゾールより選択され、特に好ましくは、チオフェンまたはピリジンである。

Ｒ^１などの環基およびカルビルおよびヒドロカルビル基上に存在してもよい置換基としては、シリル、スルホ、スルホニル、ホルミル、アミノ、イミノ、ニトリロ、メルカプト、シアノ、ニトロ、ハロゲン、Ｃ_１〜１２アルキル、Ｃ_６〜１２アリール、Ｃ_１〜１２アルコキシ、ヒドロキシおよび／またはそれらの組み合わせなどが非限定的に挙げられる。これらの存在してもよい置換基は、同一基中における全ての化学的に可能な組合せおよび／または複数（好ましくは２個）の先に述べた基（それぞれ互いに直接結合しスルファモイル基を表す場合、例えば、アミノおよびスルホニル）を含んでもよい。

好ましい置換基としては、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、−ＣＮ、−ＮＯ_２、−ＮＣＯ、−ＮＣＳ、−ＯＣＮ、−ＳＣＮ、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ^０Ｒ^００、−Ｃ（＝Ｏ）Ｘ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｒ^０、−ＮＲ^０Ｒ^００、−ＯＨ、−ＳＦ_５、ただしＲ^０、Ｒ^００およびＸは上に定義される通りであり、１〜１２個、好ましくは１〜６個のＣ原子の置換されていてもよいシリル、アリール、および１〜１２個、好ましくは１〜６個のＣ原子の直鎖状または分岐状のアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシが非限定的に挙げられ、ただし、１個以上のＨ原子はＦまたはＣｌで置き換えられていてもよい。これらの好ましい置換基の例は、Ｆ、Ｃｌ、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５、Ｃ（ＣＨ_３）_３、ＣＨ（ＣＨ_３）_２、ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）Ｃ_２Ｈ_５ＯＣＨ_３、ＯＣ_２Ｈ_５、ＣＯＣＨ_３，ＣＯＣ_２Ｈ_５、ＣＯＯＣＨ_３、ＣＯＯＣ_２Ｈ_５、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３、ＯＣＨＦ_２およびＯＣ_２Ｆ_５である。

非常に好ましい存在してもよい置換基としては、置換されていてもよいシリル、アミノ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５、Ｃ（ＣＨ_３）_３、ＣＨ（ＣＨ_３）_２およびＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）Ｃ_２Ｈ_５が挙げられる。

シリル基は置換されていてもよく、好ましくは、式−ＳｉＲ’Ｒ’’Ｒ’’’より選択される。そこで、Ｒ’、Ｒ’’およびＲ’’’のそれぞれは、Ｈ、Ｃ_１〜Ｃ_４０−アルキル基、好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_４−アルキル、最も好ましくは、メチル、エチル、ｎ−プロピルまたはイソプロピル、Ｃ_６〜Ｃ_４０−アリール基、好ましくは、フェニル、Ｃ_６〜Ｃ_４０−アリールアルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_４０−アルコキシ基、Ｃ_６〜Ｃ_４０−アリールアルキルオキシ基より選択される同一または異なる基であり、これらの基の全ては、例えば、１個以上のハロゲン原子で置換されていてもよい。好ましくは、Ｒ’、Ｒ’’およびＲ’’’は、それぞれ独立に、置換されていてもよいＣ_１〜Ｃ_１０−アルキル、より好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_４−アルキル、最も好ましくは、Ｃ_１〜Ｃ_３−アルキル、例えば、イソプロピル、および置換されていてもよいＣ_６〜Ｃ_１０−アリール、好ましくは、フェニルより選択される。更に好ましくは式−ＳｉＲ’Ｒ’’’’のシリル基で、ただしＲ’’’’はＳｉ原子と共に環状シリルアルキル基を形成しており、好ましくは１〜８個のＣ原子を有する。

シリル基の好ましい実施形態の１つにおいて、Ｒ’、Ｒ’’およびＲ’’’は同一の基であり、例えば、トリイソプロピルシリル中のように、同一で置換されていてもよいアルキル基である。非常に好ましくは、基Ｒ’、Ｒ’’およびＲ’’’は同一で、置換されていてもよいＣ_１〜１０、より好ましくは、Ｃ_１〜４、最も好ましくは、Ｃ_１〜３のアルキル基である。この場合の好ましいアルキル基は、イソプロピルである。

上述のような式−ＳｉＲ’Ｒ’’Ｒ’’’または−ＳｉＲ’Ｒ’’’’は、Ｃ_１〜Ｃ_４０−カルビルまたはヒドロカルビル基に対する好ましい存在してもよい置換基である。

好ましい基−ＳｉＲ’Ｒ’’Ｒ’’’としては、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリプロピルシリル、ジメチルエチルシリル、ジエチルメチルシリル、ジメチルプロピルシリル、ジメチルイソプロピルシリル、ジプロピルメチルシリル、ジイソプロピルメチルシリル、ジプロピルエチルシリル、ジイソプロピルエチルシリル、ジエチルイソプロピルシリル、トリイソプロピルシリル、トリメトキシシリル、トリエトキシシリル、トリフェニルシリル、ジフェニルイソプロピルシリル、ジイソプロピルフェニルシリル、ジフェニルエチルシリル、ジエチルフェニルシリル、ジフェニルメチルシリル、トリフェノキシシリル、ジメチルメトキシシリル、ジメチルフェノキシシリル、メチルメトキシフェニルシリルなどが非限定的に挙げられ、ただし、アルキル、アリールまたはアルコキシ基が置換されていてもよい。

特に好ましい式Ｉの化合物は、
−Ｒ^６およびＲ^１３は−Ｃ≡Ｃ−ＳｉＲ’Ｒ’’Ｒ’’’であり、ただしＲ’、Ｒ’’およびＲ’’’は、置換されていてもよいＣ_１〜１０アルキルおよび置換されていてもよいＣ_６〜１０アリールより選択され、好ましくは直鎖状または分岐状のＣ_１〜６アルキルまたはフェニルであり、
−ｋ＝ｌ＝１であり、
−Ｒ^５、Ｒ^７、Ｒ^１２およびＲ^１４はＨであり、
−Ｒ^１〜４およびＲ^８〜１１の少なくとも１つはＨと異なり、直鎖状または分岐状のＣ_１〜６−アルキルまたはＦより選択され、
−ｌ＝０で、ポリアセンと共にＲ^２およびＲ^３は、ピリジン、ピリミジン、チオフェン、セレノフェン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾールおよびオキサジアゾールより選択される芳香族複素環を形成しており、
−ｋ＝０で、ポリアセンと共にＲ^９およびＲ^１０は、ピリジン、ピリミジン、チオフェン、セレノフェン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾールおよびオキサジアゾールより選択される芳香族複素環を形成している。

適切で好ましい式Ｉの化合物の例としては、以下に列記される化合物が限定的に挙げられる。

ただし、これらの式中で示されるトリアルキルシリル基も他のトリアルキルシリル基、または上で定義されるような他の基−ＳｉＲ’Ｒ’’Ｒ’’’で置き換えられていてもよく、ただし、チオフェン環も上で定義されるような１個以上の基Ｒ^１で置換されていてよい。

本発明のＯＳＣ配合物および電子装置で使用される半導体バインダーは、半導体高分子、または少なくとも１種類の半導体高分子を含む組成物または混合物、またはそれらの前駆体より選択される。

適切で好ましい半導体バインダーとしては、ＷＯ９９／３２５３７Ａ１およびＷＯ００／７８８４３Ａ１に記載されるようなアリールアミン高分子類、ＷＯ２００４／０５７６８８Ａ１中に記載されるような半導体高分子類、ＷＯ９９／５４３８５Ａ１中に記載されるようなフルオレン−アリールアミン共重合体類、ＷＯ２００４／０４１９０１Ａ１、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ２０００年、第３３巻（第６号）、第２０１６〜２０２０頁およびＡｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、２００１年、第１３巻、第１０９６〜１０９９頁中に記載されるようなインデノフルオレン高分子類、Ｄｏｈｍａｒａら、Ｐｈｉｌ．Ｍａｇ．Ｂ．１９９５年、第７１巻、第１０６９頁中に記載されるようなポリシラン高分子類、ＷＯ２００４／０５７６８８Ａ１中に記載されるようなポリチオフェン類、およびＪＰ２００５−１０１４９３Ａ１中に記載されるようなポリアリールアミン−ブタジエン共重合体類が非限定的に挙げられる。

一般に、適切で好ましいバインダーは、実質的に共役している繰返し単位を含む高分子より選択され、例えば、一般式ＩＩの単独重合体または共重合体（ブロック共重合体を含む）である。

ただし、Ａ、Ｂ〜Ｚは、ランダム重合体中で、それぞれ単量体単位を表し、ブロック重合体中で、それぞれブロックを表し、（ｃ）、（ｄ）〜（ｚ）は、それぞれ、重合体中の個々の単量体単位のモル分率を表し、即ち、（ｃ）、（ｄ）〜（ｚ）は０〜１の値で、（ｃ）＋（ｄ）＋〜＋（ｚ）の総和は１である。

適切で好ましい単量体単位またはブロックＡ、Ｂ〜Ｚとしては、以下に与えられる式１〜８のものが挙げられる。そこにおいて、ｍは式１ａ中で定義される通りで、１より大きい場合、単一の単量体単位の代わりにブロックを示すこともある。

１．トリアリールアミン単位、好ましくは式１ａ（ＵＳ６，６３０，５６６中で開示されるような）または１ｂの単位

式中、
Ａｒ^１〜５は同一でも異なっていてもよく、異なる繰返し単位中の場合は独立して、単核または多核であって置換されていてもよい芳香族基を表し、
ｍは１または１より大きい整数で、好ましくは１０以上、より好ましくは２０以上である。

Ａｒ^１〜５の文意において、単核芳香族基は１個のみの芳香族環を有し、例えば、フェニルまたはフェニレンである。多核芳香族基は２個以上の芳香族環を有し、縮合されていてもよく（例えば、ナフチルまたはナフチレン）、個々に共有結合されていてもよく（例えば、ビフェニル）および／または縮合されおよび個々に結合された芳香族環の両者の組み合わせでもよい。好ましくは、それぞれのＡｒ^１〜５は、実質的に基全体で実質的に共役している芳香族基である。

２．式２のフルオレン単位

式中、
Ｒ^ａおよびＲ^ｂは、それぞれ互いに独立に、Ｈ、Ｆ、ＣＮ、ＮＯ_２、−Ｎ（Ｒ^ｃ）（Ｒ^ｄ）または置換されていてもよいアルキル、アルコキシ、チオアルキル、アシル、アリールより選択され、
Ｒ^ｃおよびＲ^ｄは、それぞれ互いに独立に、Ｈ、置換されていてもよいアルキル、アリール、アルコキシまたはポリアルコキシまたは他の置換基より選択され、
ただし、アステリスク（＊）はＨを含む任意の末端または末端封止基であり、アルキルおよびアリール基はフッ素化されていてもよい。

３．式３の複素環単位

式中、
Ｙは、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｏ、Ｓまたは−Ｎ（Ｒ^ｅ）、好ましくは、Ｏ、Ｓまたは−Ｎ（Ｒ^ｅ）−であり、
Ｒｅは、Ｈ、置換されていてもよいアルキルまたはアリールであり、
Ｒ^ａおよびＲ^ｂは、式２中で定義される通りである。

４．式４の単位

式中、
Ｒ^ａ、Ｒ^ｂおよびＹは、式２および３中で定義される通りである。

５．式５の単位

式中、
Ｒ^ａ、Ｒ^ｂおよびＹは、式２および３中で定義される通りであり、
ｚは、−Ｃ（Ｔ^１）＝Ｃ（Ｔ^２）−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｎ（Ｒ^ｆ）−、−Ｎ＝Ｎ−、（Ｒ^ｆ）＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｃ（Ｒ^ｆ）−であり、
Ｔ^１およびＴ^２は、それぞれ互いに独立に、Ｈ、Ｃｌ、Ｆ、−ＣＮまたは１〜８個のＣ原子の低級アルキルであり、
Ｒ^ｆは、Ｈまたは置換されていてもよいアルキルまたはアリールである。

６．式６のスピロビフルオレン単位

式中、
Ｒ^ａおよびＲ^ｂは、式２中で定義される通りである。

７．式７のインデノフルオレン単位

式中、
Ｒ^ａおよびＲ^ｂは、式２中で定義される通りである。

８．式８のチエノ［２，３−ｂ］チオフェン単位

式中、
Ｒ^ａおよびＲ^ｂは、式２中で定義される通りである。

９．式９のチエノ［３，２−ｂ］チオフェン単位

式中、
Ｒ^ａおよびＲ^ｂは、式２中で定義される通りである。

式１〜９のように、ここで記載される重合体の式の場合、重合体は、Ｈを含む任意の末端封止または脱離基である任意の末端基で終止されていてよい。

ブロック共重合体の場合、それぞれの単量体Ａ、Ｂ〜Ｚは共役されたオリゴマーまたは高分子であってもよく、ｍ個、例えば２〜５０個の式１〜９の単位を含む。

特に好ましい半導体バインダーは、ＰＴＡＡおよびその共重合体類、フルオレン重合体類およびそれらのＰＴＡＡとの共重合体類、ポリシラン類、特に、ポリフェニルトリメチルジシラン、およびシス−およびトランス−インデノフルオレン重合体類およびそれらのＰＴＡＡとの共重合体類で、アルキルまたは芳香族で置換されており、特に、以下の式の重合体である。

式中、
Ｒは、式２のＲ^ａの意味の１つを有し、好ましくは、１〜２０個、好ましくは１〜１２個のＣ原子を有する直鎖状または分岐状アルキルまたはアルコキシであるか、または５〜１２個のＣ原子のアリール、好ましくは置換されていてもよいフェニルであり、
Ｒ’は、Ｒの意味の１つを有し、
ｎは、１より大きい整数である。

典型的で好ましい重合体の例としては、以下に列記される重合体が非限定的に挙げられる。

好ましくは、半導体バインダーは１０^−３ｃｍ^２Ｖ^−１ｓ^−１以上の電荷キャリア移動度を有し、より好ましくは、５×１０^−３ｃｍ^２Ｖ^−１ｓ^−１以上、最も好ましくは、１０^−２ｃｍ^２Ｖ^−１ｓ^−１以上であり、好ましくは、１ｃｍ^２Ｖ^−１ｓ^−１以下である。好ましくは、バインダーは、結晶性低分子であるＯＳＣのイオン化ポテンシャルに近いイオン化ポテンシャルを有し、最も好ましくは、低分子ＯＳＣのイオン化ポテンシャルの＋／−０．６ｅＶの範囲内であり、更により好ましくは、＋／−０．４ｅＶである。バインダー高分子の分子量は、好ましくは、１０００および１０^７の間であり、より好ましくは、１０，０００および１０^６の間、最も好ましくは、２０，０００および５００，０００の間である。ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）高分子類は、それらの電荷キャリア移動度が低く（典型的には、１０^−４ｃｍ^２Ｖ^−１ｓ^−１未満）、利点が少ないか無いため余り好ましくない。同様に、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）は一般に有効なバインダーであるが、移動度が低く、短チャネル装置におけるコンタクトの改良効果が低いため、本発明においては余り好ましくない。一般に、本発明においては、高い電荷キャリア移動度を有する高分子をバインダーとして使用することが望ましい。極性が低く、誘電率が絶縁体バインダーにおいて上で定義されるのと同一の範囲内である半導体高分子も好ましい。

半導体バインダー／ＯＳＣ低分子組成物のレオロジー特性を調節するために、少量の不活性バインダーを加えることもできる。適切な不活性バインダーは、例えば、ＷＯ０２／４５１８４Ａ１中に記載されている。不活性バインダーの含有量は、乾燥後の組成物全体の固形物重量の好ましくは０．１％〜１０％の間である。

最も適切なバインダーおよび最適なバインダーの配合物の半導体に対する比率を選択することで、半導体層のモルフォロジーを制御できる。実験によれば、バインダー樹脂、溶媒、濃度、堆積方法などの配合物のパラメータを変化させることで、アモルファスから結晶に至るまでの範囲のモルフォロジーを得ることができることが示されている。

バインダー樹脂にとって重要な因子は次の通りである：通常、バインダーは共役結合および／または芳香族環を含む。好ましくは、バインダーは柔軟なフィルムを形成できなければならない。バインダーは、一般的に使用される溶媒に可溶でなければならい。バインダーは適切なガラス転移温度を有していなければならず、バインダーの誘電率は周波数に殆ど依存しない。

ｐ−チャネルＦＥＴ中の半導体層の用途に対しては、半導体バインダーは、ＯＳＣと同様またはより高いイオン化ポテンシャルを有していなければならず、そうでなければ、バインダーが正孔トラップを形成してしまうかもしれないからである。ｎ−チャネルの材料中では、電子トラップをさけるために、半導体バインダーは、ｎ−型半導体と同様またはより低い電子親和性を有していなければならない。

本発明による配合物およびＯＳＣ層は、以下の工程を含む方法により調製できる。

（ｉ）最初に、ＯＳＣ化合物とバインダーまたはそれの前駆体とを混合する。好ましくは、混合工程は、成分を溶媒または溶媒混合物と混合することを含む。

（ｉｉ）ＯＳＣ化合物およびバインダーを含む溶媒を基体に塗工する。任意工程で溶媒を蒸発させ本発明による固体ＯＳＣ層を形成してもよい。

（ｉｉｉ）任意工程で、基体から固体ＯＳＣ層を、または固体層から基体を取除いてもよい。

工程（ｉ）において溶媒は単一の溶媒でよく、またはＯＳＣ化合物およびバインダーを分離された溶媒中にそれぞれ溶解し、その後２つの得られる溶液を混合して成分を混合してもよい。

ＯＳＣ化合物を、バインダーの前駆体、例えば、液状単量体、オリゴマーまたは架橋性高分子中に、任意に溶媒存在下で混合または溶解させて、例えば、浸漬、噴霧、塗装または印刷により混合物または溶液を堆積して基体上に液状層を形成し、例えば、放射線、熱または電子ビームに曝露し、液状単量体、オリゴマーまたは架橋性高分子を硬化して、固体層を生成することで、バインダーを、その場で形成できる。事前に形成されたバインダーを使用する場合、適切な溶媒中に式Ｉの化合物と共にバインダーを溶解することもでき、例えば、浸漬、噴霧、塗装または印刷により、その溶液を基体上に堆積して液状層を形成し、次いで溶媒を除去して固体層を残す。バインダーおよびＯＳＣ化合物の両者を溶解できる溶媒が選択され、溶媒を溶液混合物から蒸発させると、コヒーレントで欠陥のない層が与えられることが分かるであろう。

バインダーまたはＯＳＣ化合物に適切な溶媒は、混合物を用いる濃度でＡＳＴＭ法Ｄ３１３２に記載されるように材料のコントア図を調製することで決定できる。材料は、ＡＳＴＭ法に記載されるように広い範囲の溶媒に添加される。

本発明による配合物は、２種類以上のＯＳＣ化合物および／または２種類以上のバインダーまたはバインダー前駆体を含んでもよく、上述の方法を、そのような配合物に適用することもできる。

適切で好ましい有機溶媒の例としては、ジクロロメタン、トリクロロメタン、モノクロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、テトラヒドロフラン、アニソール、モルホリン、トルエン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン、１，４−ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、テトラリン、デカリン、インダンおよび／またはそれらの混合物が非限定的に挙げられる。

適切に混合および経時後、溶液を次のカテゴリーの１つとして評価する：完全な溶液、可溶性および不溶性の境界上の溶液または不溶性。コントア線を、可溶性および不溶性を分ける溶解性パラメータ−水素結合の限界の輪郭を得るために描く。可溶性領域内に収まる「完全な」溶媒は、「Ｃｒｏｗｌｅｙ、Ｊ．Ｄ．、Ｔｅａｇｕｅ、Ｇ．Ｓ．ＪｒおよびＬｏｗｅ、Ｊ．Ｗ．Ｊｒ．、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐａｉｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、第３８巻、第４９６号、第２９６頁（１９６６年）」で刊行されているような文献値より選択できる。溶媒混合物もまた用いることができ、「Ｓｏｌｖｅｎｔｓ、Ｗ．Ｈ．Ｅｌｌｉｓ、Ｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｏｃｉｅｔｉｅｓ ｆｏｒ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、第９〜１０頁、１９８６年」中に記載されるように特定できる。混合物中に少なくとも１種類の真性溶媒を有するのが望ましいが、そのような手順によって、バインダーおよび式Ｉの化合物の両者に溶解する「非」溶媒の混合物に至る場合もある。

半導体バインダーおよびそれらの混合物と共に、本発明による配合物での使用に特に好ましい溶媒は、キシレン類、トルエン、テトラリン、クロロベンゼンおよびｏ−ジクロロベンゼンである。

本発明による配合物または層中でのバインダーに対するＯＳＣ化合物の比は、典型的には、重量で２０：１〜１：２０、例えば、重量で１：１である。好ましい実施形態において、バインダーに対するＯＳＣ化合物の比は、重量で１０：１以上、、好ましくは１５：１以上である。１８：１または１９：１までの比も、適切であることが証明されている。

本発明によれば、有機半導体層の配合物中における固形分量のレベルもまたＯＦＥＴのような電子装置の改良された移動度の値を達成する要因であることが更に見出された。配合物の固形分量は通常次のように表される。

式中、
ａ＝式Ｉの化合物の質量、ｂ＝バインダーの質量およびｃ＝溶媒の質量である。

配合物の固形分量は、好ましくは、０．１〜１０重量％、さらに好ましくは、０．５〜５重量％である。

近代のマイクロ電子工学において小型構造を形成することは、費用および電力消費の削減（より多くの装置／単位面積）のために望ましい。本発明の層のパターンニングは、フォトリソグラフィー、電子ビームリソグラフィーまたはレーザーパターンニングによって行うことができる。

電界効果トランジスタのような有機電子デバイスの液体塗工は、真空蒸着技術よりも望ましい。本発明の配合物により、多くの液体塗工技術の使用が可能となる。有機半導体層は、例えば、それに限定はされないが、浸漬塗工、スピン塗工、インクジェット印刷、レタープレス印刷、スクリーン印刷、ドクターブレード塗工、ローラー印刷、逆ローラー印刷、オフセットリソグラフィー印刷、フレキソ印刷、ウェブ印刷、噴霧塗工、はけ塗りまたはパッド印刷によって、最終の装置構造に組み入れることができる。本発明は、特に、最終の装置構造へ有機半導体層をスピン塗工するのに用いるのに適する。

本発明の選択された配合物は、インクジェット印刷またはミクロディスペンシングによって既製の装置基体に塗布できる。好ましくは、限定されないが、Ａｐｒｉｏｎ社、Ｈｉｔａｃｈｉ−Ｋｏｋｉ社、ＩｎｋＪｅｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社、、Ｏｎ Ｔａｒｇｅｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社、、Ｐｉｃｏｊｅｔ社、Ｓｐｅｃｔｒａ社、Ｔｒｉｄｅｎｔ社、Ｘａａｒ社によって供給されるような工業的圧電印刷ヘッドを有機半導体層の基板への塗布に使用できる。加えて、Ｂｒｏｔｈｅｒ社、Ｅｐｓｏｎ社、Ｋｏｎｉｃａ社、Ｓｅｉｋｏ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｔｏｓｈｉｂａ ＴＥＣ社によって製造されるような半工業的ヘッドまたはＭｉｃｒｏｄｒｏｐ社およびＭｉｃｒｏｆａｂ社によって製造されるような単一ノズルミクロディスペンサーを使用してもよい。

インクジェット印刷またはミクロディスペンシングによって塗布するために、式Ｉの化合物およびバインダーの混合物を、初めに適切な溶媒中に溶解しなければならない。溶媒は、上述の要件を満足しなければならず、選択された印刷ヘッドに対して何ら有害な効果を有していてはならない。加えて、溶媒は、印刷ヘッドの内側で溶媒が乾燥することによって生ずる操作上の問題を防ぐために、１００℃を超える沸点を有していなければならず、好ましくは、１４０℃を超え、より好ましくは、１５０℃を超える。適切な溶媒としては、置換および無置換のキシレン誘導体類、ジ−Ｃ_１〜２−アルキルホルムアミド、置換および無置換のアニソール類および他のフェノール−エーテル誘導体類、置換されたピリジン類、ピラジン類、ピリミジン類、ピロリジン類などの置換された複素環類、置換および無置換のＮ，Ｎ−ジ−Ｃ_１〜２−アルキルアニリン類および他のフッ素化または塩素化された芳香族類が挙げられる。

インクジェット印刷によって本発明による配合物を堆積するのに適切な溶媒としては、１個以上の置換基によって置換されたベンゼン環を有するベンゼン誘導体が挙げられ、１個以上の置換基中の炭素原子の総数は少なくとも３個である。例えば、ベンゼン誘導体はプロピル基または３個のメチル基で置換されていてもよく、いずれの場合も、全部で少なくとも３個の炭素原子が存在する。そのような溶媒によって、噴霧の際にジェットの目詰まりおよび成分の分離を低減または防止する溶媒をバインダーおよびＯＳＣ化合物とともに含むインクジェット液体の形成が可能となる。溶媒としては、以下の例の列記より選択されるものが挙げられる：ドデシルベンゼン、１−メチル−４−ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン、テルピネオールリモネン、イソジュレン、テルピノレン、シメン、ジエチルベンゼン。溶媒は、２種類以上の溶媒の組み合わせである溶媒混合物でもよく、それぞれの溶媒は、好ましくは、１００℃を超える沸点を有しており、より好ましくは、１４０℃を超える。また、そのような溶媒は、堆積される層中の膜形成を促進し、層中の欠陥を減少させる。

インクジェット液体（即ち、溶媒、バインダーおよび半導体化合物の混合物）は、好ましくは、２０℃で、１〜１００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは、１〜５０ｍＰａ・ｓ、最も好ましくは、１〜３０ｍＰａ・ｓの粘度を有する。

本発明においてバインダーを使用することで、塗工溶液の粘度を特定の印刷ヘッドの要件を満足するように調整することもできる。

本発明の半導体層は、所望により厚くすることもできるが、典型的には、最大１ミクロン（＝１μｍ）厚である。層の厳密な厚みは、例えば、層を用いる電子装置の要件に依存する。ＯＦＥＴまたはＯＬＥＤで用いるには、層厚は、典型的には５００ｎｍ以下でよい。

ＯＳＣ層を調製するために使用される基体は、任意の下層の装置層、電極、または、例えば、シリコンウエハー、ガラスまたは高分子基体などの分離用基体を含んでもよい。

本発明の１つの特定の実施形態では、バインダーは配向可能でよく、例えば、液晶相を形成できる。そのような場合、バインダーはＯＳＣ化合物の配向を助けてもよく、例えば、分子の長軸が、優先的に、電荷の輸送方向に沿って配向される。バインダーの配向に適する方法としては、重合体有機半導体を配向するために使用され先行文献に記載されている方法が挙げられ、例えば、ＷＯ０３／００７３９７である。

加えて、本発明によるＯＳＣ配合物は、例えば、表面活性化合物、潤滑剤、湿潤剤、分散助剤、疎水化剤、粘着剤、流動性改良剤、消泡剤、脱気剤、希釈剤、反応性または非反応性の希釈剤、補助、着色剤、染料、顔料またはナノ粒子などの１種類以上の更なる成分を含んでよく、更に、特に、架橋性バインダーを使用する場合、触媒、感光剤、安定剤、阻害剤、連鎖移動剤または共反応性単量体である。

また、本発明は新規のＯＳＣ材料にも関し、ＯＳＣ低分子類、半導体重合体類または共重合体類が挙げられ、上および下に記載されるようなＯＳＣ配合物に関し、単チャネル装置中のみならず、本発明中で記載される型の他の電子装置中または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のような電子発光装置中におけるそれらの使用に関する。

本発明は、更に、ＯＳＣ層を備える電子装置に関する。電子装置としては、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、光検出器、センサー、論理回路、記憶素子、キャパシタまたは有機光起電（ＯＰＶ）セルが非限定的に挙げられる。例えば、ＯＦＥＴ中のドレインおよびソース間のアクティブ半導体チャネルが、本発明の層を備えていてもよい。もう１つの例として、ＯＬＥＤ装置中の電荷（正孔または電子）注入または輸送層が、本発明の層を備えていてもよい。本発明によるＯＳＣ配合物およびそれらより形成されるＯＳＣ層は、特にここで記載される好ましい実施形態に関し、ＯＦＥＴ中で特定の有用性を有する。

本発明によるＯＦＥＴ装置は、好ましくは、
−ソース電極と、
−ドレイン電極と、
−ゲート電極と、
−上で記載されるようなＯＳＣ層と、
−１つ以上のゲート絶縁体層と、
−場合によって基体と
を備える。

ソースおよびドレイン電極が絶縁体層によってゲート電極より分離されており、ゲート電極および半導体層の両者が絶縁体層とコンタクトしており、ソース電極およびドレイン電極の両者が半導体層とコンタクトしていれば、ＯＦＥＴ装置中のゲート、ソースおよびドレイン電極および絶縁体および半導体層は、任意の配列で配置できる。

ＯＦＥＴ装置は、トップゲート装置またはボトムゲート装置でよい。ＯＦＥＴ装置の適切な構造および製造方法は当業者に既知であり、文献に記載されており、例えば、ＷＯ０３／０５２８４１である。

ゲート絶縁体層は、好ましくは、例えば、商業的に入手可能なＣｙｔｏｐ８０９Ｍ（登録商標）またはＣｙｔｏｐ１０７Ｍ（登録商標）（Ａｓａｈｉ Ｇｌａｓｓ社製）のうなフルオロ高分子を含む。好ましくは、例えば、スピン塗工、ドクターブレード、ワイヤーバー塗工、噴霧または浸漬塗工または他の既知の方法により、絶縁体材料および１個以上のフッ素原子の１種類以上の溶媒（フルオロ溶媒）、好ましくは、ペルフルオロ溶媒を含む配合物より、ゲート絶縁体層を堆積する。適切なペルフルオロ溶媒は、例えば、ＦＣ７５（登録商標）（Ａｃｒｏｓ社より入手可能、カタログ番号１２３８０）である。他の適切なフルオロ高分子およびフルオロ溶媒は先行技術で既知であり、例えば、ペルフルオロ高分子類Ｔｅｆｌｏｎ ＡＦ（登録商標）１６００または２４００（ＤｕＰｏｎｔ社製）またはＦｌｕｏｒｏｐｅｌ（登録商標）（Ｃｙｔｏｎｉｘ社製）またはペルフルオロ溶媒類ＦＣ４３（登録商標）（Ａｃｒｏｓ社、番号１２３７７）などである。

図３に、本発明の好ましい実施形態によるトップゲートＯＦＥＴ装置の断面図を例示し、基体（１）、半導体層（２）、ゲート誘電体（絶縁体）層（３）、ゲート電極（４）、ソース電極（５）およびドレイン電極（６）を備える。チャネル長Ｌは両端が矢印の線で、図解されている。

文意が他に明確に示さない限り、ここで用いられるここでの用語の複数形は単数形を含むものとして構成され、逆もそうである。

本明細書の記載および特許請求の範囲を通して、「含む」および「含有する」およびその語の変形、たとえば、「含んでいる」および「含む」は、「限定はされることなく含む」ことを意味し、他の成分を除外することを意図するもの（除外するもの）ではない。

本発明の上述の実施形態の変形も本発明の範囲内に収まる限り行うことができることが、分かるであろう。本明細書で記載されるそれぞれの特徴は、他に言及しない限り、同一、同等または同様な目的として働く代わりの特徴によって置き換えることができる。よって、他に言及しない限り、記載されるそれぞれの特徴は、同等または同様な特徴の包括的な一連の単なる１つの例である。

本明細書中に記載される全ての特徴は、そのような特徴および／または工程の少なくとも幾つかが互いに両立しない組み合わせを除き、いずれの組み合わせで組み合わせてもよい。特に、本発明の好ましい特徴は、本発明の全ての様態で適用でき、任意の組み合わせで使用できる。同様に、必須ではない組み合わせ中に記載される特徴を、（組み合わせることなく）別々に使用してもよい。

上記の特徴、特に好ましい実施形態の多くは、それ自身で発明性があり、本発明の実施形態の単なる一部ではないことが分かるであろう。現在請求されている任意の発明に加えてまたは代わりに、これらの特徴は独立して保護を求めることができる。

ここで、本発明を、以下の例を参照にして更に詳細に説明するが、単なる例示であって、本発明の範囲を限定するものではない。

以下のパラメータを使用する：
μは、電荷キャリアの移動度である。
Ｗは、ドレインおよびソース電極の長さである。
Ｌは、ドレインおよびソース電極の距離である。
Ｉ_ＤＳは、ソース−ドレイン電流である。
Ｃ_ｉは、ゲート誘電体の単位面積あたりの静電容量である。
Ｖ_Ｇは、ゲート電圧（Ｖ）である。
Ｖ_ＤＳは、ソース−ドレイン電圧である。
Ｖ_Ｔは、オフセット電圧である。

他に言及しない限り、上および下で与えられる場合、誘電率（ε）、電荷キャリアの移動度（μ）、溶解性パラメータ（δ）および粘度（η）などの物理的パラメータの全ての特定の値は、２０℃（＋／−１℃）の温度に関する。高分子中における単量体または繰返し単位の比率は、モル％で与えられる。高分子混合物中における高分子の比率は、重量％で与えられる。他に言及しない限り、高分子の分子量は重量平均分子量Ｍｗ（ＧＰＣ、ポリスチレン標準）で与えられる。配合物の粘度は自動ミクロ粘度計（例えば、Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ社、Ｇｒａｚ、オーストリア国より入手可能）を使用して得られ、回転／落下ボールの原理に基づいている。毛細管が使用され、中で小さな金属ボールが回転し、これを一方または他方に傾けて、液体を通過させながらボールを降下させ、時間を計ることができる。液体を通る１組の距離を通過するのにかかる時間の長さは粘度に比例し、この間にチューブを保持する角度が測定のせん断速度を決定するが、ニュートン液体に対しては記録される粘度に影響しないはずである。

＜例１＞
試験用の電界効果トランジスタを、シャドーマスキングを通して蒸発によりＡｕソースおよびドレイン電極がパターン形成されたガラス基体（Ｃｏｒｎｉｎｇ社Ｅａｇｌｅ２０００）を使って製作する。Ａｕのソースおよびドレインの蒸発後に、試料を酸素プラズマ（１ＫＷ、５００ｍＬ／分）中で９０秒間クリーニングする。次いで、試料を１０ｍＭのペンタフルオロベンゼンチオール（Ａｌｄｒｉｃｈ社カタログ番号Ｐ５６５−４）に１０分間浸漬し、続いて２−プロパノール中で濯ぎ、圧縮空気流下で乾燥する。

ＰＴＡＡ１（上の式ＩＩ１ａ、誘電率２．９）または不活性バインダー樹脂ポリスチレン（ＰＳ Ｍｗ１，０００，０００ Ａｌｄｒｉｃｈ社カタログ番号４８，０８０−０、誘電率２．５）と１：１の重量比で混合されたＯＳＣ化合物６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン（「ＴＩＰＳ」、上の式Ｉ１）を使用して、半導体配合物を作製する。ＴＩＰＳ／ＰＴＡＡ配合物のために、半導体配合物４部を９６部のテトラヒドロナフタレンに溶解し、５００ｒｐｍで１０秒、続いて２０００ｒｐｍで２０秒、基体上にスピン塗工する。ＴＩＰＳ／ＰＳ配合物のためには、半導体配合物２部を９８部のテトラヒドロナフタレンに溶解し、５００ｒｐｍで１０秒、続いて２０００ｒｐｍで６０秒、基体上にスピン塗工する。完全な乾燥を確実にするために、試料を２０分間１００℃でオーブン中に置く。絶縁体材料（Ｃｙｔｏｐ ８０９Ｍ、Ａｓａｈｉ ｇｌａｓｓ社）を１：１の重量比でペルフルオロ溶媒（ＦＣ４３、Ａｃｒｏｓ社カタログ番号１２３７７）と混合し、次いで、半導体上にスピン塗工し、典型的には約０．５μｍの厚みを与える。試料を１００℃でオーブン中にもう一度置き、絶縁体から溶媒を蒸発させる。シャドーマスクを通して蒸発させ、装置のチャネル領域上に金ゲートコンタクトを規定する。絶縁体層の静電容量を決定するために、パターン形成されていないＡｕ基層と、ＦＥＴ装置上のものと同じ方法で調製された絶縁体層と、および既知の形状のトップ電極とからなる多くの装置を調製する。静電容量は、絶縁体の何れか側の金属に接続された携帯型マルチメータを使用して測定する。トランジスタを決定する他のパラメータは、それぞれ対向するドレインおよびソース電極の長さ（Ｗ＝１ｍｍ）およびそれらのそれぞれからの距離（Ｌ＝１１０〜７μｍまで変化させる）である。

Ｓｉｒｒｉｎｇｈａｕｓら（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．第７１巻、（第２６号）第３８７１〜３８７３頁）によって記載される技法を使用して、材料の電界効果移動度を試験する。トランジスタに印加する電圧は、ソース電極の電位に対して相対的である。ｐ型ゲート材料の場合、負電位をゲートに印加すると、ゲート誘電体の反対側の半導体中に正の電荷キャリア（正孔）が蓄積する（ｎチャネルＦＥＴについては、正の電圧を印加する）。これは、蓄積モードと呼ばれる。静電容量／ゲート誘電体の面積であるＣ_ｉは、それから誘導される電荷量を決定する。負の電位Ｖ_ＤＳをドレインに印加すると、蓄積したキャリアはソース−ドレイン電流Ｉ_ＤＳを生じ、主に蓄積したキャリアの密度、および、重要なことに、ソース−ドレインチャネルにおけるそれらの移動度に依存する。ドレインおよびソース電極配置、大きさおよび距離などの形状的要因も、電流に影響する。典型的には、ゲートおよびドレイン電圧の範囲を、装置の研究中に走査する。ソース−ドレイン電流は、式１で記載される。

式中、Ｖ_０はオフセット電圧であり、Ｉ_Ωはゲート電圧から独立した抵抗電流であり、材料の有限導電率によるものである。他のパラメータは、上に記載されている。

電気計測のために、トランジスタ試料を試料ホルダーに搭載する。ゲート、ドレインおよびソース電極へのマイクロプローブ接続を、Ｋａｒｌ Ｓｕｓｓ社製ＰＨ１００ミニチュアプローブヘッドを使用して行う。これらを、Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ社製４１５５Ｂパラメータアナライザに連結する。ドレイン電圧を−５Ｖに設定し、ゲート電圧を＋１０〜−４０Ｖに１Ｖ刻みに走査し、＋１０Ｖに戻し、この直後にドレイン電圧を−４０Ｖに設定し、ゲートをもう一度＋１０Ｖ〜−４０Ｖに走査し、＋１０Ｖに戻す。Ｖ_ｄ−４０Ｖの走査のために、下の式２を使用して装置の飽和移動度を取出す。

図１は、チャネル長が１００μｍの装置上におけるＴＩＰＳ／ＰＳ組成物に対する例のグラフを示す。式２の

の部分を計算するために、破線を使用する。静電容量、チャネル長および幅を、それぞれの装置で測定する。

図２は、２種類の配合物−ＴＩＰＳ／ＰＳおよびＴＩＰＳ／ＰＴＡＡに対する種々のチャネル長での飽和移動度を示す。短チャネル装置においてＴＩＰＳ／ＰＴＡＡ配合物が高い移動度を与えており、従って、ＴＩＰＳ／ＰＳ配合物より好ましいことが見て取れる。

＜例２＞
試験用の電界効果トランジスタを、シャドーマスキングによりＡｕソースおよびドレイン電極がパターン形成されたガラス基体を使って製作する。電極を１分間１０ｍＭのペンタフルオロベンゼンチオール（Ａｌｄｒｉｃｈ社カタログ番号Ｐ５６５−４）溶液で処理する。化合物ＴＩＰＳ（上の式Ｉ１）を使用し、ＰＴＡＡ１（上の式ＩＩ１ａ、誘電率２．９）およびスピロビフルオレン（上の式６）とそれぞれ２：１：１の重量比で混合して、半導体配合物を作製する。半導体配合物４部を９６部の溶媒（テトラヒドロナフタレン）に溶解し、５００ｒｐｍで２０秒、続いて２０００ｒｐｍで２０秒、基体およびＰｔ／Ｐｄ電極上にスピン塗工する。完全な乾燥を確実にするために、試料を１分間１００℃でホットプレート上に、続いて３０分間１００℃でエアーオーブン中に置く。絶縁体材料（Ｃｙｔｏｐ ８０９Ｍ、Ａｓａｈｉ ｇｌａｓｓ社）の溶液を１：１の重量比でフルオロ溶媒ＦＣ４３（Ａｃｒｏｓ社カタログ番号１２３７７）と混合し、次いで、半導体層上にスピン塗工し、約５００ｎｍの厚みを与える。試料を１００℃で２０分間オーブン中にもう一度置き、絶縁体層から溶媒を蒸発させる。シャドーマスクを通して３０ｎｍの金を蒸発させ、装置のチャネル領域上にゲートコンタクトを規定する。絶縁体層の静電容量を決定するために、パターン形成されていないＡｕ基層と、ＦＥＴ装置上のものと同じ方法で調製された絶縁体層と、および既知の形状のトップ電極とからなる多くの装置を調製する。静電容量は、絶縁体の何れか側の金属に接続された携帯型マルチメータを使用して測定する。トランジスタを決定する他のパラメータは、それぞれ対向するドレインおよびソース電極の長さ（Ｗ＝１ｍｍ）およびそれらのそれぞれからの距離（Ｌ＝１０〜１００μｍまで変化させる）である。

トランジスタに印加する電圧は、ソース電極の電位に対して相対的である。ｐ型ゲート材料の場合、負電位をゲートに印加すると、ゲート誘電体の反対側の半導体中に正の電荷キャリア（正孔）が蓄積する（ｎチャネルＦＥＴについては、正の電圧を印加する）。これは、蓄積モードと呼ばれる。静電容量／ゲート誘電体の面積であるＣ_ｉは、それから誘導される電荷量を決定する。負の電位Ｖ_ＤＳをドレインに印加すると、蓄積したキャリアはソース−ドレイン電流Ｉ_ＤＳを生じ、主に蓄積したキャリアの密度、および、重要なことに、ソース−ドレインチャネルにおけるそれらの移動度に依存する。ドレインおよびソース電極配置、大きさおよび距離などの形状的要因も、電流に影響する。典型的には、ゲートおよびドレイン電圧の範囲を、装置の研究中に走査する。ソース−ドレイン電流は、式３で記載される。

式中、Ｖ_０はオフセット電圧であり、Ｉ_Ωはゲート電圧から独立した抵抗電流であり、材料の有限導電率によるものである。他のパラメータは、上に記載されている。

電気計測のために、トランジスタ試料を試料ホルダーに搭載する。ゲート、ドレインおよびソース電極へのマイクロプローブ接続を、Ｋａｒｌ Ｓｕｓｓ社製ＰＨ１００ミニチュアプローブヘッドを使用して行う。これらを、Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ社製４１５５Ｂパラメータアナライザに連結する。ドレイン電圧を−５Ｖに設定し、ゲート電圧を＋１０〜−４０Ｖに０．５Ｖ刻みに走査する。この後、ドレインを−４０Ｖに設定し、ゲートをもう一度＋１０Ｖおよび−４０Ｖの間で走査する。蓄積中、|Ｖ_Ｇ|＞|Ｖ_ＤＳ|であれば、ソース−ドレイン電流はＶ_Ｇに対して直線的に変化する。よって、電界効果移動度は、式４で与えられるＩ_ＤＳ対Ｖ_Ｇの勾配（Ｓ）より計算できる。

下で引用される全ての電界効果移動度は、この方式より計算される（他に言及しなければ）。電界効果移動度がゲート電圧によって変化する場合、その値は、蓄積モード中で|Ｖ_Ｇ|＞|Ｖ_ＤＳ|ある方式において達する最も高いレベルとする。

図４は、この配合物を使用して作製されたチャネル長が１０ミクロンの装置の移動特性（電流および移動度）を示す。図５は、この配合物のチャネル長依存性のグラフで、例１中のＴＩＰＳ：ＰＳ配合物と比較して、チャネル長が短くなるほど変化が少なくなることを示す。

ＯＦＥＴの飽和領域からの電界効果移動度の計算を例示する図である。 例１による２種類のＯＳＣ配合物に対する飽和移動度を、チャネル長の関数として示す図である。 本発明による短チャネルＯＦＥＴ装置を例で図示する図である。 例２によるＯＦＥＴ装置の移動特性（電流および移動度）を示す図である。 例２によるＯＳＣ配合物に対する移動度を、チャネル長の関数として示す図である。

Claims (11)

1. ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を備える電子部品または装置であって、
   該ソースおよび該ドレイン電極は特定の距離（「チャネル長」）で分離されており、
   前記部品または装置は、該ソースおよび該ドレイン電極間に、１種類以上のＯＳＣ化合物および有機バインダーを含む有機半導体（ＯＳＣ）材料を、更に含み、
   該チャネル長は５０ミクロン以下であり、該バインダーは半導体バインダーであることを特徴とする電子部品または装置。
2. 該チャネル長は２０ミクロン以下であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 該半導体バインダーは、ポリアリールアミン類、ポリフルオレン類、ポリインデノフルオレン類、ポリスピロビフルオレン類、ポリシラン類、ポリチオフェン類、１種類以上の前述のポリマーの共重合体類、およびポリアリールアミン−ブタジエン共重合体類より選択されることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 該半導体バインダーは、ＰＴＡＡおよびその共重合体類、ポリフルオレン類およびそれらのＰＴＡＡとの共重合体類、ポリシラン類、ポリフェニルトリメチルジシラン、シス−およびトランス−ポリインデノフルオレン類およびそれらのＰＴＡＡとの共重合体類より選択され、全てはアルキルまたは芳香族で置換されていてもよいことを特徴とする請求項１ないし３の一項以上に記載の装置。
5. 該ＯＳＣ化合物は、式Ｉより選択されることを特徴とする請求項１ないし４の一項以上に記載の装置。
   

   

   （式中、
   ｋは、０または１であり、
   ｌは、０または１であり、
   Ｒ^１〜１４は、複数ある場合は互いに独立に、Ｈ、ハロゲン、−ＣＮ、−ＮＣ、−ＮＣＯ、−ＮＣＳ、−ＯＣＮ、−ＳＣＮ、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ^０Ｒ^００、−Ｃ（＝Ｏ）Ｘ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｒ^０、−ＮＨ_２、−ＮＲ^０Ｒ^００、−ＳＨ、−ＳＲ^０、−ＳＯ_３Ｈ、−ＳＯ_２Ｒ^０、−ＯＨ、−ＮＯ_２、−ＣＦ_３、−ＳＦ_５、置換されていてもよいシリル、または置換されていてもよく１個以上のヘテロ原子を含んでいてもよい１〜４０個のＣ原子のカルビルまたはヒドロカルビルから選択される同一または異なる基を表し、
   Ｘは、ハロゲンであり、
   Ｒ^０およびＲ^００は、それぞれ互いに独立に、Ｈまたは１個以上のヘテロ原子を含んでいてもよい置換されていてもよいカルビルまたはヒドロカルビル基であり、
   ポリアセンの隣接した環位に位置する２個以上の置換基Ｒ^１〜Ｒ^１４は、単環式または多環式で、ポリアセンに縮合されており、−Ｏ−、−Ｓ−および−Ｎ（Ｒ^０）−から選択される１個以上の基が間に入っていてもよく、１個以上の同一または異なる基Ｒ^１により置換されていてもよい、４〜４０個のＣ原子を有する更なる飽和、不飽和または芳香環構造を構成していてもよく、
   ポリアセン骨格中またはＲ^１〜１４から形成される環中の１個以上の炭素原子は、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｏ、Ｓ、ＳｅおよびＴｅから選択されるヘテロ原子により置き換えられていてもよい。）
6. 式Ｉにおいて、Ｒ^５、Ｒ^７、Ｒ^１２およびＲ^１４はＨであり、Ｒ^６およびＲ^１３は−Ｃ≡Ｃ−ＳｉＲ’Ｒ’’Ｒ’’’であり、ただしＲ’、Ｒ’’およびＲ’’’は、置換されていてもよいＣ_１〜１０アルキルおよび置換されていてもよいＣ_６〜１０アリールより選択されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
7. 式Ｉにおいて、Ｒ^１〜４およびＲ^８〜１１の少なくとも１つはＨと異なり、直鎖状または分岐状のＣ_１〜６−アルキルまたはＦより選択され、ｋおよびｌは１であることを特徴とする請求項５または６に記載の装置。
8. 式Ｉにおいて、
   ａ）ｌ＝０で、ポリアセンと共にＲ^２およびＲ^３は、ピリジン、ピリミジン、チオフェン、セレノフェン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾールおよびオキサジアゾールより選択される芳香族複素環を形成しており、および／または
   ｂ）ｋ＝０で、ポリアセンと共にＲ^９およびＲ^１０は、ピリジン、ピリミジン、チオフェン、セレノフェン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾールおよびオキサジアゾールより選択される芳香族複素環を形成していることを特徴とする請求項５ないし７の一項以上に記載の装置。
9. 有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、集積回路工学（ＩＣ）の部品、無線識別（ＲＦＩＤ）タグ、光検出器、センサー、論理回路、記憶素子、キャパシタ、有機光起電（ＯＰＶ）セル、電荷注入層、ショットキーダイオード、光伝導体、または電子写真素子であることを特徴とする請求項１ないし８の一項以上に記載の装置。
10. トップゲートまたはボトムゲートＯＦＥＴ装置であることを特徴とする請求項１ないし９の一項以上に記載の装置。
11. ａ）請求項３ないし８の一項以上で定義される１種類以上の該ＯＳＣ化合物とバインダーまたはそれの前駆体とを、任意に溶媒または溶媒混合物と共に、混合する工程と、
    ｂ）該ＯＳＣ化合物およびバインダーを含む該混合物または該溶媒を基体に塗工し、任意に該溶媒を蒸発させ固体ＯＳＣ層を形成する工程と、
    ｃ）任意に、該基体から該固体ＯＳＣ層を、または該固体層から該基体を取除く工程と
    を含むことを特徴とする請求項１ないし１０の一項以上に記載の装置を調製するための方法。

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