专利名称：噻吩并吡嗪化合物和含有其的场效应晶体管的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于有机半导体材料的噻吩并吡嗪化合物以及以所述化合物作为载流子迁移层的有机场效应晶体管。
背景技术：
场效应晶体管与双极晶体管一样，被广泛用作为重要的开关、放大元件。其结构由形成源电极和漏电极之间的电流路的半导体层、施加电压控制电流流动的栅极电极、以及隔开栅极电极和半导体层的绝缘体层构成。场效应晶体管的特性虽然由所使用的半导体的特性决定，半导体的载流子迁移率和开/关值特别重要。一直以来，非晶硅和多晶硅等无机材料被广泛用作为半导体材料。这样的硅所代表的无机半导体是由单一元素构成的单结晶，结构简单且物理性质稳定。另一方面，由于需 要高温处理，因此难以使用塑料基板和塑料膜作为场效应晶体管的基板。此外，由于要经过真空中的兀件制作工序，因此需要闻价的制造设备，成本提闻。近些年，使用有机半导体的有机场效应晶体管取代无机半导体受到关注，从基本的光电工学的观点出发，正在推进有机半导体材料的研究。所述有机场效应晶体管通过使用有机半导体，不仅能够实现轻量化、柔性化、大面积化，而且制造工序变得简单。有机半导体分为具有正电荷的空穴承担传导电流的作用的半导体，即p型半导体，具有负电荷的自由电子承担传导电流的作用的半导体，即n型半导体，以及承担两者的作用的半导体，即单极(非双极；unbipolar)型半导体。例如，专利文献I中公开了使用苯并二呋喃酮类有机化合物作为半导体材料的场效应晶体管。所述场效应晶体管具有n型、p型和单极型的电特性。显示p型特性的有机半导体近些年来虽然开发较多，但依旧不充分，关于显示n型和单极型特性的有机半导体，其材料的报告例本身还较少。这样的有机半导体材料中，不论p型、n型、单极型，都期待载流子迁移率、开/关比高、能够适用于溶液的涂布和喷墨等印刷法的加工性高的材料。尤其是使用单极型有机半导体的晶体管，由于通过一种材料就能够实现P型和n型驱动，因此具有能够简便地制作耗电少的互补金属氧化物半导体(CMOS)电路的特征，期待开发那样的有机半导体材料(参照非专利文献I)。目前的有机半导体材料的现状是，存在溶解性低、难合成、载流子迁移率不充分等问题，实用性不够。现有技术文献专利文献专利文献I日本专利特开2007-266411号公报非专利文献非专利文献I《有机晶体管材料的评价和应用II》、株式会社CMC出版、2008年、pp. 32 38，pp. 81 9
发明内容
本发明是为解决以上问题而完成的发明，其目的在于提供一种用作为有机半导体材料的噻吩并吡嗪化合物，以及能够通过涂布法或印刷法简便地将含有所述噻吩并吡嗪化合物的有机半导体材料成膜而形成有机半导体层且显示高载流子迁移率和电流开/关比的有机场效应晶体管，该有机场效应晶体管具有单极型特性。为实现上述目的而完成的技术方案I所述的噻吩并吡嗪化合物的特征在于，如下述化学式(I)所示，化I
Ar1
I
CH
…⑴
R2^ N n CH
A2(式中，Ar1和Ar2为可以具有取代基的芳基、R1和R2为相互独立的氢原子、可以具有取代基的烧基、可以具有取代基的芳基、或者相互键合成环的基团)。技术方案2 :如技术方案I所述的噻吩并吡嗪化合物，其特征在于，所述相互键合成环的基团如下所示，化2
f
R6(R3 R6为相互独立的氢原子、可以具有取代基的烷基、或者可以具有取代基的芳基)。技术方案3 :如技术方案2所述的噻吩并吡嗪化合物，其特征在于，所述噻吩并吡嗪化合物如下述化学式(II)所示，化3
RS R9 R10
RxVHV^CnF2n+1
:柄,"
2n+1
R8 R11 R12
(式中，R3 R6与所述相互键合成环的基团中的R3 R6相同，R7 R12为相互独立的氢原子、可以具有取代基的碳数I 20的烃基、或者可以具有取代基的芳基，n为I 20的正数)。技术方案4 :含有噻吩并吡嗪化合物的有机半导体材料，其特征在于，所述噻吩并吡嗪化合物如下述化学式(I)所示，化4
权利要求
1.一种噻吩并吡嗪化合物，其特征在于，如下述化学式(I)所示，
2.如权利要求I所述的噻吩并吡嗪化合物，其特征在于，所述相互键合成环的基团如下所示， 化2
3.如权利要求2所述的噻吩并吡嗪化合物，其特征在于，如下述化学式(II)所示， 化3
4.一种有机半导体材料，其特征在于，含有下述化学式(I)所示的噻吩并吡嗪化合物， 化4
5.如权利要求4所述的有机半导体材料，其特征在于，含有所述相互键合成环的基团如下所示的所述噻吩并吡嗪化合物，
6.如权利要求4所述的有机半导体材料，其特征在于，含有如下述化学式(II)所示的所述噻吩并吡嗪化合物，
7.一种有机场效应晶体管，其特征在于，在基板上，形成源电极和漏电极之间的电流路的有机半导体层与控制所述电流路的电流的栅极电极被绝缘体层隔离，所述有机半导体层中含有下述化学式(I)所示的噻吩并吡嗪化合物， 化7
8.如权利要求7所述的有机场效应晶体管，其特征在于，所述有机半导体层具有单极特性。
全文摘要
提供用作为有机半导体材料的噻吩并吡嗪化合物，以及能够通过涂布法或印刷法简便地将含有所述噻吩并吡嗪化合物的有机半导体材料成膜而形成有机半导体层且显示高载流子迁移率和电流开/关比的有机场效应晶体管，该有机场效应晶体管具有单极型特性。噻吩并吡嗪化合物如下述化学式(I)所示。化1(式中，Ar1和Ar2为芳基、R1和R2为相互独立的氢原子、烷基或芳基、或者相互键合成环的基团)。
文档编号H01L29/786GK102781945SQ20108005557
公开日2012年11月14日 申请日期2010年12月6日 优先权日2009年12月8日
发明者中山光, 山下敬郎, 杉冈尚 申请人:可乐丽股份有限公司, 国立大学法人东京工业大学