新型稠合多环芳族化合物及其用图_2

文档序号:9290992阅读:来源:国知局
尔,更优选0. 05摩尔~0. 3摩尔。还可使用例如膦系配体如三 苯基膦、1,1' -双(二苯基膦)二茂铁(dppf)、1,2-双(二苯基膦)乙烷(dppe)或1,3-双 (二苯基膦)丙烷(dppp)。
[0060] 所述碱包括无机碱如碳酸钾、碳酸钠、氢化钾和氢化钠,优选包括氢化钠。所述碱 的量没有特别限制,只要其对于反应是足够的即可,但相对于每摩尔通式(2)的化合物为 0. 1摩尔~100摩尔,优选0. 5摩尔~50摩尔,更优选1摩尔~10摩尔。
[0061] 所述反应可以在没有溶剂的情况下实施,但可以优选在有溶剂的情况下实施,所 述溶剂包括例如:醚如二乙醚、茴香醚和四氢呋喃;酰胺如二甲基乙酰胺和二甲基甲酰胺; 腈如乙腈、丙腈和苯甲腈;以及醇如甲醇、乙醇和丁醇。所述溶剂优选为醚如四氢呋喃。溶 剂的量没有特别限制,但相对于每摩尔通式(2)的化合物可以为约0摩尔~10000摩尔。
[0062] 反应温度可以在_50°C~300°C的范围内。反应温度能够在该范围内变化,但更优 选0°C~250°C,还更优选10°C~200°C。通常,反应优选在短时间内完成。此时反应时间 优选为10分钟~1000小时,更优选30分钟~100小时,还更优选30分钟~24小时。能 够对反应温度以及催化剂、碱和溶剂的量进行调节以在短时间内完成反应。
[0063] 如果需要,可以通过已知的分离或提纯方法将目标物质从反应混合物分离并提 纯。在使用物质作为有机半导体材料的情况中,在许多情况中需要高纯度;且通过已知的方 法如重结晶、柱色谱和真空升华提纯能够得到这种高纯度化合物。这些方法可以按需要组 合进行。
[0064] 通过公知的方法可以制造由通式(2)表示的化合物。
[0065] 例如,根据化学综述(Chem. Rev. ),2010,110,890通过由通式(4)表示的化合物的 卤化,能够制造由通式(2)表示的化合物。
[0066]
[0067] 通过有机化学通讯(Org. Lett. ),2012,14,4718中所述的方法能够合成由通式 (4)表示的化合物。
[0068] 通式⑷中的a、XjPX2以及RfRA上述的相同。
[0069] 下面对由通式(1)表示的具体示例性稠合多环芳族化合物进行说明。表1显示了 由通式(5)表示的化合物。本发明不限制于此。
[0070]
[0071] [表 1-1]
[0072]
[0073] [表 1-2]
[0074] CN 105008374 A 说明书 7/28 页

[0077] 表2显示了由通式(6)表示的化合物。本发明不限制于此。[0078]
[0079] [表 2-1]
[0080] CN 105008374 A k7L y/狀贝
[0081] [表 2-2]
[0082]
CN 105008374 A 说明书 11/28 页

[0089] [表 3-2]
[0090]

[0093] 根据本说明书的薄膜形成用组合物(下文中常称作有机半导体组合物)是在溶剂 中包含由通式(1)表示的稠合多环芳族化合物的溶液或分散液,且除非损害稠合多环芳族 化合物的特性,否则可包含其他化合物。溶剂没有特别限制,只要在其中包含所述化合物 的组合物能够在基板上形成膜即可,但优选为有机溶剂,其可以为单种溶剂或两种以上的 混合物。所述有机溶剂包括:卤代烃如二氯甲烷、氯仿和二氯乙烷;醚如二乙醚、茴香醚和 四氢呋喃;酰胺如二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮;腈如乙腈、丙腈和苯甲 腈;醇如甲醇、乙醇、异丙醇和丁醇;氟化醇如八氟戊醇和五氟丙醇;酯如乙酸乙酯、乙酸丁 酯、苯甲酸乙酯和碳酸二乙酯;芳族烃如苯、甲苯、二甲苯、氯苯、三甲苯、乙苯、二氯苯、氯萘 和四氢化萘;以及烃如己烷、环己烷、辛烷、癸烷和萘满。
[0094] 由通式(1)表示的稠合多环芳族化合物在有机半导体组合物中的浓度可以随溶 剂的种类和所形成的薄膜的厚度而变化,但相对于100重量份的溶剂,可以优选为〇. 001重 量份~20重量份,更优选0. 01重量份~10重量份。如果将混合物溶解或分散在溶剂中, 对于有机半导体组合物是足够的,但优选将所述化合物均匀地溶解。
[0095] 薄膜可以由包含由通式(1)表示的稠合多环芳族化合物的有机半导体组合物形 成。薄膜的厚度可以根据其应用而变化,但通常为〇· Inm~10 μL?,优选0· 5nm~3 μL?,更 优选Inm~1 μ m〇
[0096] 通常通过如下可以实施形成薄膜的方法:真空法如电阻加热沉积法、电子束沉积 法、溅射法和分子层压法;溶液法如旋涂法、滴铸法、浸涂法和喷雾法;凸版印刷法如柔版 印刷法和树脂凸版印刷法;平版印刷法如胶版印刷法、干胶版印刷法、移印法;凹版印刷法 如照相凹版印刷法;漏版印刷法如丝网印刷法、油印印刷法和平版印刷法;喷墨印刷法;微 接触印刷法;及其组合。
[0097] 通过将由通式(1)表示的稠合多环芳族化合物用作电子产品应用的材料能够制 造有机电子装置。有机电子装置的实例包括有机晶体管、光电转换装置、有机太阳能电池装 置、有机EL装置、有机发光晶体管装置和有机半导体激光装置。将对这些进行详细说明。
[0098] 首先,将对有机晶体管进行详细说明。
[0099] 有机晶体管具有与有机半导体接触的两个电极(源极和漏极),并通过施加至称 作栅极的另一个电极的电压来控制电极之间的电流流动。
[0100] 通常,有机晶体管装置经常具有其中栅极用绝缘膜绝缘的结构(金属-绝缘 体-半导体,MIS结构)。当将金属氧化物膜用作绝缘膜时,将MIS结构称作MOS结构。可 以获得其中通过肖特基(Schottky)势皇形成栅极的不同结构(MES结构),但对于有机晶体 管,经常使用MIS结构。
[0101] 下文中,将参考附图对有机晶体管进行更详细说明,但本发明不限于这些结构。
[0102] 图1显示了有机晶体管装置的某些实施方式。
[0103] 在图1中的各个实施方式中,标号1表不源极;2表不半导体层;3表不漏极;4表 示绝缘体层;5表示栅极;且6表示基板。应注意,各个层与电极的排列能够根据装置的应用 来适当选择。将其中电流在平行方向上流向基板的A~D和F称作横向晶体管。A被称作 底接触-底栅结构;且B被称作顶接触-底栅结构。C在半导体上具有源极和漏极以及绝缘 体层、以及另外在绝缘体层上具有栅极,并被称作顶接触-顶栅结构。D是被称作顶和底接 触-底栅型晶体管的结构。F是底接触-顶栅结构。E是具有垂直结构的晶体管即静态感 应晶体管(SIT)的示意图。在这种SIT中,电流的流动平面扩展,且因此大量的载流子同时 迀移。另外,源极和漏极垂直排列,因此可以缩短电极之间的距离,使得响应速度高。因此, 优选使用SIT以使得大电流流动或使得能够高速开关。要注意,图1的E没有描绘基板,但 通常将基板设置在图IE中由标号1和3表示的源极或漏极的外部。
[0104] 将对各个实施方式中的各种元件进行说明。
[0105] 基板6需保持在其上形成的各个层以防止各个层脱离。关于基板,可以使用以下 材料:绝缘材料如树脂板或膜、纸张、玻璃、石英或陶瓷;金属或合金的导电基板,通过涂布 等在其上形成绝缘层;以及树脂、无机材料等的组合。树脂膜可以是例如聚对苯二甲酸乙 二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、三乙酸纤维素或聚醚 酰亚胺。树脂膜或纸张能够提供柔性且质轻的装置并提高其实用性。基板的厚度通常为 1 μ m ~IOmm,优选 5 μ m ~5mm〇
[0106] 对于源极1、漏极3和栅极5,可以使用导电材料。所述材料包括例如:金属如铂、 金、银、错、络、妈、钽、镍、钴、铜、铁、铅、锡、钛、铟、钯、钼、镁、妈、钡、锂、钾和钠,以及包含这 些金属的合金;导电氧化物如In0 2、Zn02、Sn0#P ITO ;导电聚合物化合物如聚苯胺、聚吡咯、 聚噻吩、聚乙炔、聚对苯撑乙烯和聚二乙炔;无机半导体如硅、锗和砷化镓;以及碳材料如 炭黑、富勒烯、碳纳米管、石墨和石墨烯。可以掺杂导电聚合物化合物和半导体。掺杂剂的 实例包括:无机酸如盐酸和硫酸;具有酸性官能团的有机酸如磺酸;路易斯酸如PF 5、AsF#P FeCl3;卤族原子如碘;以及金属原子如锂、钠和钾。可以将硼、磷、砷等用作无机半导体如硅 的掺杂剂。
[0107] 使用的还有其中将炭黑、金属粒子等分散在上述掺杂剂中的导电复合材料。为了 降低与半导体直接接触的源极1和漏极3的接触电阻,重要的是选择适当的逸出功或对表 面进行处理。
[0108] 源极与漏极之间的距离(通道长度)是决定装置特性的重要因素。通道长度通常 为0. 01 μL?~300 μπι,优选0. 1 μL?~100 μπι。通道长度越短,提取的电流的量越大。然而, 其造成短通道效应如影响接触电阻,这使得难以控制装置。因此需要合适的通道长度。源 极与漏极之间的宽度(通道宽度)通常为10 μπι~10000 μL?,优选100 μL?~5000 μπι。然 而,例如通过具有梳状结构的电极可以进一步加宽通道宽度。归根究底,优选根据所需要的 电流量、装置的结构等来选择合适的宽度。
[0109] 将对源极和漏极各自的结构(形状)进行说明。源极和漏极的结构可以相同或不 同。
[0110] 在底接触结构的情况中,通常通过平版印刷来制造各个电极,且优选以矩形平行 六面体的形式形成各个电极。近来各种印刷方法都在印刷精度方面提高,且通过喷墨印刷、 凹版印刷、丝网印刷等能够非常精确地制造电极。在其中电极在半导体上的顶接触结构的 情况中,能够使用荫罩等气相沉积电极。能够通过喷墨等直接印刷和形成电极图案。电极 的长度与上述通道宽度相同。电极的宽度没有特别规定,但优选更小以使得装置的面积更 小,条件是电性质稳定。电极的宽度通常为0.1 ym~1000 μL?,优选0.5 μL?~100 μπι。电 极的厚度通常为〇· Inm~lOOOnm,优选Inm~500nm,更优选5nm~200nm。电极1、3和5 各自连接到电线,所述电线由与电极的材料几乎相同的材料制成。
[0111] 关于绝缘体层4,可以使用绝缘材料。所述材料包括例如:聚合物如聚对二甲苯、 聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯基酚、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚 酯、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚氨酯、聚砜、氟树脂、环氧树脂和酚树脂以及其组合形式的 共聚物;金属氧化物如氧化硅、氧化铝、氧化钛和氧化钽;铁电体金属氧化物如SrTiOjP BaTiO 3;介电质,例如氮化物如氮化硅和氮化铝、硫化物和氟化物;以及其中分散这些介电 质的粒子的聚合物。关于绝缘体层,优选使用具有高电绝缘性能的材料,从而使得漏电流 小。这种材料使得膜厚度小且绝缘容量大,由此可提取的电流的量可以增加。此外,为了改 进半导体的迀移率,优选降低绝缘体层的表面能且所述层具有没有凹凸的平滑表面。鉴于 此,可以形成自组织的单分子膜或两层绝缘体层。绝缘体层4的膜厚度(在两个以上层的 情况中,意味着整体膜厚度)可以随材料而变化,但通
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