含氮芳香族化合物、有机半导体材料及有机电子器件的制作方法
【专利摘要】提供一种具有高电荷迁移率、溶剂可溶性、氧化稳定性、良好的制膜性的含氮杂环化合物及含有其的有机半导体材料、以及使用了该有机半导体材料的有机半导体元件。含氮杂环化合物由下述通式(1)表示，有机半导体材料含有该含氮杂环化合物。另外，为使用了该含氮杂环化合物的有机半导体元件等电子器件，该有机半导体元件具有含有上述含氮杂环化合物的有机半导体材料作为薄膜层。有机电子器件有：有机场效应晶体管、有机薄膜太阳能电池、信息标签、电子人工皮肤片材、片材型扫描器等大面积传感器、液晶显示器、电子纸及有机EL面板等。
【专利说明】含氮芳香族化合物、有机半导体材料及有机电子器件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型的含氮芳香族化合物及含有其的有机半导体材料、使用该有机半导体材料而得到的有机半导体膜及有机薄膜晶体管等有机电子器件。
【背景技术】
[0002]通常，就使用无机半导体材料的硅的半导体器件而言，在其薄膜形成中，高温工艺和高真空工艺为必须的。由于需要高温工艺，所以无法将硅在塑料基板上等形成薄膜，对于组装有半导体元件的制品，难以赋予挠性、进行轻量化。另外，由于需要高真空工艺，所以组装有半导体元件的制品的大面积化和低成本化困难。
[0003]因此，近年来，进行了与利用有机半导体材料作为有机电子部件的有机电子器件(例如有机电致发光(有机EL)元件、有机薄膜晶体管元件或有机薄膜光电转换元件等)有关的研究。这些有机半导体材料与无机半导体材料相比，可以显著地降低制作工艺温度，因此，可以在塑料基板上等形成。而且，通过使用对溶剂的溶解性大、且具有良好的成膜性的有机半导体材料，可以使用不需要真空工艺的涂布法、例如喷墨装置等形成薄膜，结果，期待实现就使用作为无机半导体材料的硅的半导体元件而言困难的大面积化和低成本化。这样，有机半导体材料与无机半导体材料相比，在大面积化、挠性、轻量化、低成本化等方面是有利的，因此，期待对有效利用了这些特性的有机半导体制品的应用，例如对信息标签、电子人工皮肤片材、片材型扫描器等大面积传感器、液晶显示器、电子纸及有机EL面板等显不器等的应用。
[0004]这样，对于期待广泛的用途的有机电子器件中使用的有机半导体材料，要求高的电荷迁移率。例如，在有机薄膜晶体管中，由于直接影响到转换速度、驱动的装置的性能，所以为了实用化，电荷迁移率的提高为必须的课题。而且，如上所述，为了可以进行利用涂布法的有机半导体元件的制作，要求溶剂可溶性、氧化稳定性、良好的制膜性。
[0005]特别是列举电荷迁移率大作为对于有机半导体的要求特性。从该观点出发，近年来，报道有具有与非晶硅相匹敌的电荷传输性的有机半导体材料。例如，在使用5个苯环以直线状缩合而成的烃系并苯型多环芳香族分子即并五苯作为有机半导体材料的有机场效应型晶体管元件(OFET)中，报道有与非晶硅同等的电荷迁移率(非专利文献I)。另外，也提出了不使用真空蒸镀法、而在三氯苯的稀溶液中形成并五苯结晶的方法，但制造方法困难，无法得到稳定的元件(专利文献I)。并五苯那样的烃系并苯型多环芳香族分子中氧化稳定性低也作为课题列举。
[0006]另外，噻吩环缩环成的并五噻吩>夕子二 77七>)与并五苯相比耐氧化性提高，但由于载流子迁移率低及在其合成中需要多工序(非专利文献2)，所以不是实用上优选的材料。
[0007]通过将有机半导体材料层叠为薄膜状而构成的有机薄膜太阳能电池在开发初期以使用有部花青色素等作为有机半导体材料的单层膜进行了研究，但发现，通过制成具有传输空穴的P型有机半导体层和传输电子的η型有机半导体层的多层膜，从光输入向电输出的转换效率(光电转换效率)提高，以后，多层膜逐渐成为主流。在开始进行多层膜的研究的时候使用的有机半导体材料是作为P型有机半导体材料层的铜酞菁(CuPc)、作为η型有机半导体材料层的茈酰亚胺类(PTCBI)。另一方面，在使用有高分子的有机薄膜太阳能电池中，主要进行所谓的本体异质结构的研究，即，作为P型有机半导体材料使用导电性高分子，作为η型有机半导体材料使用富勒烯(C60)衍生物，将它们混合并进行热处理，由此诱发微层分离而增加异质界面，提高光电转换效率。在此使用的材料系主要是作为P型有机半导体材料的聚-3-己基噻吩(Ρ3ΗΤ)、作为η型有机半导体材料的C60衍生物(PCB M )。
[0008]这样， 在有机薄膜太阳能电池中，各层的材料从初期的时候就没怎么进展，依然使用酞菁衍生物、茈酰亚胺衍生物、C60衍生物。然而，作为有机薄膜太阳能电池的最重要的特性的光电转换效率并不充分。为了提高光电转换效率，要求具有高的电荷迁移率的有机半导体材料。另外，与上述的有机晶体管同样地，为了可以进行利用涂布法的半导体元件的制作，要求溶剂可溶性、氧化稳定性、良好的制膜性。
[0009]因此，为了提高光电转换效率，热切期望开发代替这些现有的材料的新型的材料。例如，在专利文献2中公开有使用具有荧蒽骨架的化合物的有机薄膜太阳能电池，但没有给予满意的光电转换效率。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1:W02003/016599号公报
[0013]专利文献2:日本特开2009-290091号公报
[0014]非专利文献
[0015]非专利文献1: Journal of Applied Physics, 92, 5259 (2002)
[0016]非专利文献2: Journal of American Chemical Society, Vol.127, 13281 (2005)
【发明内容】
[0017]本发明的目的在于，提供一种解决如上所述的现有技术具有的问题的可以用作有机半导体材料的新型的含氮芳香族化合物、和含有其的有机半导体材料及使用有机半导体材料而得到的有机电子器件。
[0018]本发明人等进行了潜心研究，结果发现具有高的电荷迁移性、氧化稳定性、溶剂可溶性的新型的有机半导体材料，发现通过将其用于有机半导体元件，可得到高特性的有机电子元件器件，从而完成本发明。
[0019]本发明涉及一种含氮芳香族杂环化合物，其由下述通式(I)表示。
[0020]
【权利要求】
1.一种含氮芳香族杂环化合物，其由下述通式(I)表示，
2.根据权利要求1所述的含氮芳香族杂环化合物，其特征在于，其包含下述通式(2)表示的化合物，
3.一种含氮芳香族杂环化合物，其由下述通式(3)表示，
4.一种下述通式(I)所示的含氮芳香族杂环化合物的制造方法，其特征在于，使下述通式(3)所示的含氮芳香族杂环化合物和下述通式(4)所示的化合物进行反应，
5.一种有机半导体材料，其特征在于，含有权利要求1所述的含氮芳香族杂环化合物。
6.—种有机半导体膜,其特征在于，由权利要求5所述的有机半导体材料形成。
7.一种有机半导体膜，其特征在于，经过如下工序而形成:将权利要求5所述的有机半导体材料溶解于有机溶剂、调制了的溶液进行涂布.干燥。
8.—种有机电子器件,其特征在于,使用权利要求5所述的有机半导体材料。
9.根据权利要求8所述的有机电子器件，其中，有机电子器件为发光元件、薄膜晶体管或光电动势兀件的任一种。
10.根据权利要求8所述的有机电子器件，其中，有机电子器件为薄膜晶体管或光电动势元件的任一种。
11.根据权利要求8所述的有机电子器件，其中，有机电子器件为有机薄膜晶体管。
【文档编号】C09K11/06GK103987715SQ201280060083
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年11月30日 优先权日:2011年12月8日
【发明者】轴丸真名 申请人:新日铁住金化学株式会社