JP2009176999A - 縮環構造を持つ芳香族化合物を用いてなる有機トランジスタ - Google Patents

Abstract

【課題】大気中での安定性が優れた有機トランジスタを提供する。
【解決手段】ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、及び有機半導体層を備えた有機トランジスタであって、前記有機半導体層が、下記式（１）で示される化合物を含有する前記有機トランジスタ。

［式中、Ａｒ¹、Ａｒ²、Ａｒ³及びＡｒ⁴はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を示す。Ｒ¹及びＲ²はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、置換シリル基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を示す。ｎは１〜５の整数を示す。Ｒ¹が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。Ｒ²が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。］
【選択図】なし

Description

本発明は、縮環構造を持つ芳香族化合物を用いてなる有機トランジスタに関する。

有機トランジスタは、次世代電子デバイスの駆動回路として有用であり、一般的には、３種の電極、有機半導体層等から形成されている。このような有機トランジスタとしては、前記有機半導体層にペンタセンを用いたものが提案されている（非特許文献１）。

IEEE Electron Device Letter、１９９７年、１８巻、６０６ページ

しかし、前記有機トランジスタは、大気中での安定性が不十分であった。
そこで、本発明は、大気中での安定性が優れた有機トランジスタを提供することを目的とする。

本発明は、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、及び有機半導体層を備えた有機トランジスタであって、前記有機半導体層が、下記式（１）で示される化合物を含有する前記有機トランジスタを提供する。

［式中、Ａｒ¹、Ａｒ²、Ａｒ³及びＡｒ⁴はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を示す。Ｒ¹及びＲ²はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、置換シリル基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を示す。ｎは１〜５の整数を示す。Ｒ¹が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。Ｒ²が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。］

本発明の有機トランジスタは、大気中での安定性が優れる。さらに、本発明の有機トランジスタは、通常、溶媒に対する溶解性、電荷輸送性（移動度）、耐熱性、光安定性にも優れる。

本発明の有機トランジスタは、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、及び有機半導体層（一般的に、「活性層」と呼ばれることもある）を備えた有機トランジスタであって、前記有機半導体層が、前記式（１）で示される化合物（後述の式（２）で示される化合物であることもあるので、以下、総称して、「式（１）で示される化合物等」という）を含有するものであれば、特に限定されないが、電界効果型、静電誘導型等の有機薄膜トランジスタが挙げられる。なお、本発明の有機トランジスタは、前記以外の要素を備えていてもよく、例えば、絶縁層、保護膜、基板等を備えていてもよい。

電界効果型有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極、これらの間の電流経路となり、前記式（１）で示される化合物等を含む有機半導体層、電流経路を通る電流量を制御するゲート電極、並びに有機半導体層とゲート電極との間に配置される絶縁層を備えることが好ましい。特に、ソース電極及びドレイン電極が、前記式（１）で示される化合物等を含む有機半導体層に接して設けられており、さらに有機半導体層に接した絶縁層を挟んでゲート電極が設けられていることが好ましい。

静電誘導型有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極、これらの間の電流経路となり、前記式（１）で示される化合物等を含む有機半導体層、並びに電流経路を通る電流量を制御するゲート電極を有し、該ゲート電極が有機半導体層中に設けられていることが好ましい。特に、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体層中に設けられたゲート電極が、前記式（１）で示される化合物等を含む有機半導体層に接して設けられていることが好ましい。ゲート電極は、ソース電極からドレイン電極へ流れる電流経路が形成され、かつゲート電極に印加した電圧で電流経路を流れる電流量が制御できる構造を持つものであればよく、例えば、くし形電極が挙げられる。

以下、本発明の有機トランジスタの実施形態について、必要に応じて図面を参照しつつ説明する。

図１は第１実施形態に係る有機薄膜トランジスタ（電界効果型有機薄膜トランジスタ）の模式断面図である。図１に示す有機薄膜トランジスタ１００は、基板１と、基板１上に所定の間隔を持って形成されたソース電極５及びドレイン電極６と、ソース電極５及びドレイン電極６を覆うようにして基板１上に形成された有機半導体層２と、有機半導体層２上に形成された絶縁層３と、ソース電極５とドレイン電極６との間の絶縁層３の領域を覆うように絶縁層３上に形成されたゲート電極４とを備えるものである。

図２は第２実施形態に係る有機薄膜トランジスタ（電界効果型有機薄膜トランジスタ）の模式断面図である。図２に示す有機薄膜トランジスタ１１０は、基板１と、基板１上に形成されたソース電極５と、ソース電極５を覆うようにして基板１上に形成された有機半導体層２と、ソース電極５と所定の間隔を持って有機半導体層２上に形成されたドレイン電極６と、有機半導体層２及びドレイン電極６上に形成された絶縁層３と、ソース電極５とドレイン電極６との間の絶縁層３の領域を覆うように絶縁層３上に形成されたゲート電極４とを備えるものである。

図３は第３実施形態に係る有機薄膜トランジスタ（電界効果型有機薄膜トランジスタ）の模式断面図である。図３に示す有機薄膜トランジスタ１２０は、基板１と、基板１上に形成されたゲート電極４と、ゲート電極４を覆うようにして基板１上に形成された絶縁層３と、ゲート電極４が下部に形成されている絶縁層３の領域を一部覆うように、絶縁層３上に所定の間隔を持って形成されたソース電極５及びドレイン電極６と、ソース電極５及びドレイン電極６を覆うように絶縁層３上に形成された有機半導体層２とを備えるものである。

図４は第４実施形態に係る有機薄膜トランジスタ（電界効果型有機薄膜トランジスタ）の模式断面図である。図４に示す有機薄膜トランジスタ１３０は、基板１と、基板１上に形成されたゲート電極４と、ゲート電極４を覆うようにして基板１上に形成された絶縁層３と、ゲート電極４が下部に形成されている絶縁層３の領域を一部覆うように絶縁層３上に形成されたソース電極５と、ソース電極５の一部を覆うようにして絶縁層３上に形成された有機半導体層２と、ゲート電極４が下部に形成されている有機半導体層２の領域を一部覆うように、ソース電極５と所定の間隔を持って絶縁層３上に形成されたドレイン電極６とを備えるものである。

図５は第５実施形態に係る有機薄膜トランジスタ（静電誘導型有機薄膜トランジスタ）の模式断面図である。図５に示す有機薄膜トランジスタ１４０は、基板１と、基板１上に形成されたソース電極５と、ソース電極５上に形成された有機半導体層２と、有機半導体層２上に所定の間隔を持って複数形成されたゲート電極４と、ゲート電極４の全てを覆うようにして有機半導体層２上に形成された有機半導体層２ａ（有機半導体層２ａを構成する材料は、有機半導体層２と同一でも異なっていてもよい）と、有機半導体層２ａ上に形成されたドレイン電極６とを備えるものである。

図６は第６実施形態に係る有機薄膜トランジスタ（電界効果型有機薄膜トランジスタ）の模式断面図である。図６に示す有機薄膜トランジスタ１５０は、基板１と、基板１上に形成された有機半導体層２と、有機半導体層２上に所定の間隔を持って形成されたソース電極５及びドレイン電極６と、ソース電極５及びドレイン電極６を一部覆うようにして有機半導体層２上に形成された絶縁層３と、ソース電極５が下部に形成されている絶縁層３の領域とドレイン電極６が下部に形成されている絶縁層３の領域とをそれぞれ一部覆うように、絶縁層３上に形成されたゲート電極４とを備えるものである。

図７は第７実施形態に係る有機薄膜トランジスタ（電界効果型有機薄膜トランジスタ）の模式断面図である。図７に示す有機薄膜トランジスタ１６０は、基板１と、基板１上に形成されたゲート電極４と、ゲート電極４を覆うようにして基板１上に形成された絶縁層３と、ゲート電極４が下部に形成されている絶縁層３の領域を覆うように形成された有機半導体層２と、ゲート電極４が下部に形成されている有機半導体層２の領域を一部覆うように絶縁層３上に形成されたソース電極５と、ゲート電極４が下部に形成されている有機半導体層２の領域を一部覆うように、ソース電極５と所定の間隔を持って絶縁層３上に形成されたドレイン電極６とを備えるものである。

第１〜第７実施形態に係る有機薄膜トランジスタにおいては、有機半導体層２及び／又は有機半導体層２ａは、前記式（１）で示される化合物等を含有しており、ソース電極５とドレイン電極６の間の電流通路（チャネル）となる。また、ゲート電極４は、電圧を印加することにより有機半導体層２及び／又は有機半導体層２ａにおける電流通路（チャネル）を通る電流量を制御する。

このような電界効果型有機薄膜トランジスタは、公知の方法、例えば、特開平５−１１００６９号公報に記載の方法により製造することができる。また、静電誘導型有機薄膜トランジスタは、公知の方法、例えば、特開２００４−００６４７６号公報に記載の方法により製造することができる。

−有機半導体層−
前記有機半導体層には、前記式（１）で示される化合物等が含まれるが、この化合物は、一種単独であっても二種以上を併用してもよい。

前記式（１）中、Ａｒ¹、Ａｒ²、Ａｒ³及びＡｒ⁴はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を示す。Ｒ¹及びＲ²はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、置換シリル基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を示す。ｎは１〜５の整数を示す。Ｒ¹が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。Ｒ²が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。

前記式（１）中、Ａｒ¹、Ａｒ²、Ａｒ³及びＡｒ⁴で表されるアリール基は、芳香環から１つの水素原子を除いた基であり、例えば、フェニル基、ナフタレニル基、アントラセニル基、ビフェニル基、フルオレニル基、トリフェニル基、スチルベン−イル基、ジスチルベン−イル基 、フェナントレン−イル基、ピレン−イル基、ペリレン−イル基等が挙げられる。前記アリール基は、置換基を有していてもよい。

前記式（１）中、Ａｒ¹、Ａｒ²、Ａｒ³及びＡｒ⁴で表される１価の複素環基は、複素環式化合物から１つの水素原子を除いた基であり、例えば、チエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、チアジアゾリル基、ジアザフェニレン−イル基、キノリン−イル基、キノキサリン−イル基、フェナントロリン−イル基等が挙げられる。前記１価の複素環基は、置換基を有していてもよい。

前記Ａｒ¹、Ａｒ²、Ａｒ³及びＡｒ⁴で表されるアリール基、１価の複素環基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルアミノ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアミノ基、１価の複素環基、シアノ基、フッ素原子等が挙げられる。

前記アルキル基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、その炭素数は、通常、１〜２０程度である。前記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ｉ−プロピル基、ブチル基、ｉ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、３，７−ジメチルオクチル基、ラウリル基、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、シクロオクチル基等が挙げられ、メチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基、デシル基、３，７−ジメチルオクチル基が好ましい。

前記アルコキシ基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、その炭素数は、通常、１〜２０程度である。前記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ｉ−プロピルオキシ基、ブトキシ基、ｉ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、２−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、３，７−ジメチルオクチルオキシ基、ラウリルオキシ基等が挙げられ、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、２−エチルヘキシルオキシ基、デシルオキシ基、３，７−ジメチルオクチルオキシ基が好ましい。

前記アルキルチオ基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、その炭素数は、通常、１〜２０程度である。前記アルキルチオ基は、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ｉ−プロピルチオ基、ブチルチオ基、ｉ−ブチルチオ基、ｔ−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、２−エチルヘキシルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、３，７−ジメチルオクチルチオ基、ラウリルチオ基等が挙げられ、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、２−エチルヘキシルチオ基、デシルチオ基、３，７−ジメチルオクチルチオ基が好ましい。

前記アルキルアミノ基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、モノアルキルアミノ基でもジアルキルアミノ基でもよく、その炭素数は、通常、１〜４０程度である。前記アルキルアミノ基としては、例えば、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、プロピルアミノ基、ｉ−プロピルアミノ基、ブチルアミノ基、ｉ−ブチルアミノ基、ｔ−ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ノニルアミノ基、デシルアミノ基、３，７−ジメチルオクチルアミノ基、ラウリルアミノ基等が挙げられ、ジメチルアミノ基、ジヘキシルアミノ基、ジオクチルアミノ基が好ましい。

前記アリールオキシ基は、炭素数が、通常、６〜６０程度である。前記アリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシフェノキシ基（「Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシ」とは、アルコキシ部分の炭素数が１〜１２であることを意味する。以下、同じである。）、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキルフェノキシ基（「Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキル」とは、アルキル部分の炭素数が１〜１２であることを意味する。以下、同じである。）、１−ナフチルオキシ基、２−ナフチルオキシ基等が挙げられ、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシフェノキシ基、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキルフェノキシ基が好ましい。

前記アリールアルキル基は、炭素数が、通常、７〜６０程度である。前記アリールアルキル基としては、例えば、フェニル−Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキル基、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシフェニル−Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキル基、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキルフェニル−Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキル基、１−ナフチル−Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキル基、２−ナフチル−Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキル基等が挙げられ、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシフェニル−Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキル基、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキルフェニル−Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキル基が好ましい。

前記アリールアルコキシ基は、炭素数が、通常、７〜６０程度である。前記アリールアルコキシ基としては、例えば、フェニル−Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシ基、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシフェニル−Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシ基、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキルフェニル−Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシ基、１−ナフチル−Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシ基、２−ナフチル−Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシ基等が挙げられ、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシフェニル−Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシ基、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキルフェニル−Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシ基が好ましい。

前記アリールアミノ基は、炭素数が、通常、６〜６０程度である。前記アリールアミノ基としては、例えば、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシフェニルアミノ基、ジ（Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルコキシフェニル）アミノ基、ジ（Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキルフェニル）アミノ基、１−ナフチルアミノ基、２−ナフチルアミノ基等が挙げられ、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキルフェニルアミノ基、ジ（Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキルフェニル）アミノ基が好ましい。

前記アリール基、１価の複素環基は、Ａｒ¹、Ａｒ²、Ａｒ³及びＡｒ⁴で表されるアリール基、１価の複素環基として説明し例示したものと同じである。

前記Ａｒ¹、Ａｒ²、Ａｒ³及びＡｒ⁴は、耐熱性、大気中での安定性、光安定性の観点からは、アリール基であることが好ましく、分子の配向性、自己凝集性の観点からは、同じアリール基であることが好ましく、合成のしやすさの観点からは、フェニル基が好ましい。

前記式（１）中、Ｒ¹及びＲ²で表される置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい１価の複素環基は、Ａｒ¹、Ａｒ²、Ａｒ³及びＡｒ⁴で表されるアリール基、１価の複素環基として説明し例示したものと同じである。また、Ｒ¹及びＲ²で表されるアルキル基は、前記Ａｒ¹、Ａｒ²、Ａｒ³及びＡｒ⁴が有していてもよい置換基として説明し例示したものと同じである。

前記式（１）中、Ｒ¹及びＲ²で表される置換シリル基は、炭素数が、通常、３〜６０程度である。前記置換シリル基としては、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリブチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリ−ｔ−ブチルシリル基、トリヘキシルシリル基、トリオクチルシリル基、トリデシルシリル基、トリドデシルシリル基、トリフェニルシリル基等が挙げられ、トリメチルシリル基、トリブチルシリル基が好ましい。

前記式（１）中、Ｒ¹及びＲ²は、大気中での安定性の観点からは、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基であることが好ましく、置換基を有していてもよいアリール基であることがより好ましく、電荷輸送性の観点からは、水素原子であることが好ましい。また、Ｒ¹及びＲ²は、同じであることが特に好ましい。

前記式（１）中、合成のしやすさの観点から、ｎは１〜３であることが好ましい。

前記式（１）で示される化合物は、下記式（２）で示される化合物であることが好ましい。

［式中、Ａｒ¹、Ａｒ²、Ａｒ³、Ａｒ⁴、Ｒ¹及びＲ²は、前記と同じ意味を有する。Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵及びＲ⁶はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、置換シリル基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を示す。ｌ及びｍはそれぞれ独立に、０又は１である。］

前記式（２）中、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵及びＲ⁶で表されるアルキル基、置換シリル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい１価の複素環基は、前記Ｒ¹、Ｒ²の項で説明し例示したものと同じである。

前記式（２）中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵及びＲ⁶は、大気中での安定性の観点からは、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基であることが好ましく、置換基を有していてもよいアリール基であることがより好ましく、一方、電荷輸送性の観点からは、水素原子であることが好ましい。また、Ｒ¹及びＲ²は、同じであることが特に好ましい。

前記式（２）中、ｌ及びｍは、合成のしやすさの観点からは、０であることが好ましい。

前記式（２）で示される化合物としては、以下のものが挙げられる。

（式中、Ｍｅはメチル基を表す。）

前記式（１）で示される化合物等は、如何なる方法で製造したものであってもよいが、例えば、下記式（３−１）、（３−２）で示される化合物を、還元剤を用いて還元することによって製造することができる。

前記還元剤としては、例えば、水素、過酸化水素、二酸化硫黄、硫化水素、ヨウ化水素、水素化ホウ素ナトリウム、水素化リチウムアルミニウム、シアノ水素化ホウ素ナトリウム、水素化トリエチルホウ素リチウム、ジボラン、水素化ジイソブチルアルミニウム、ホスフィン酸ナトリウム、ヒドラジン、ニッケル、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム等の金属や、それらの錯体等が挙げられるが、反応性の観点から、ヨウ化水素、ホスフィン酸ナトリウムが好ましい。

前記還元剤の使用量は、前記式（３−１）で示される化合物、前記式（３−２）で示される化合物の合計に対して、通常、１０〜５０００モル％であり、好ましくは５０〜２０００モル％、より好ましくは１００〜１０００モル％である。

前記還元は、溶媒存在下で行うことが好ましい。前記溶媒は、特に限定されず、例えば、この還元に不活性な溶媒を用いればよく、具体的には、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラヒドロフラン、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ジオキサン、メタノール、エタノール、１−プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトニトリル、ＮＭＰ（１−メチル−２−ピロリドン）、酢酸、硫酸、塩酸、トリフルオロ酢酸、メタンスルホン酸等が挙げられるが、収率向上の観点から、酢酸が好ましい。

前記溶媒の使用量は、前記式（３−１）で示される化合物、前記式（３−２）で示される化合物の合計重量に対して、通常、１〜１００倍量であり、好ましくは５〜５０倍量である。

前記還元に用いる容器は乾燥させていても乾燥させていなくてもよいが、好ましくは反応開始直前に加熱乾燥させることが好ましい。また、前記式（３−１）、（３−２）で示される化合物を容器に入れた後、窒素置換してから溶媒を加えることがより好ましい。

前記還元剤は、前記式（３−１）、（３−２）で示される化合物と溶媒とを混合させた容器内に直接加えてもよいし（例えば、滴下）、溶媒に溶かして滴下してもよいが、収率向上の観点から、直接加えることが好ましい。

前記還元の際の温度は、前記溶媒の沸点以下であれば特に制限されないが、−１００〜２００℃が好ましく、２０〜１５０℃がより好ましく、４０〜１２０℃が特に好ましい。

前記還元の反応終了後は、例えば、得られた反応液を水中に入れ、メタノール、エタノール等の有機溶媒を用いて抽出し、得られた有機層を濃縮することにより、前記式（１）で示される化合物等を得ることができる。必要に応じて、カラムクロマトグラフィー、再結晶、蒸留等により精製してもよい。

前記有機半導体層を形成する際に、有機溶媒可溶性の化合物を用いることが製造上有利であり好ましい。前記式（１）で示される化合物等を有機溶媒に溶解させ、得られた溶液を用いて有機薄膜を形成し、それを有機半導体層とすることが好ましい。

−ゲート電極−
ゲート電極には、金、白金、クロム、パラジウム、アルミニウム、インジウム、モリブデン、低抵抗ポリシリコン、低抵抗アモルファスシリコン等の金属や錫酸化物、酸化インジウム、インジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）等を用いることができる。これらは、１種を単独で用いても２種以上を併用してもよい。
前記ゲート電極は、蒸着、スパッタリング、めっき、ＣＶＤ等で形成することができる。前記ゲート電極の厚さは、０．０５〜１００μｍであることが好ましい。なお、ゲート電極として、高濃度にドープされたｎ−型シリコン基板を用いることも可能である。高濃度にドープされたｎ−型シリコン基板は、ゲート電極としての性質と共に基板としての性質も有する。このように基板としての性質も有するゲート電極を用いた場合、第３、第４及び第７の有機薄膜トランジスタにおいて、基板１を省略することも可能である。

−ソース電極及びドレイン電極−
ソース電極及びドレイン電極は、低抵抗の材料から構成されることが好ましく、例えば、金、白金、クロム、パラジウム、アルミニウム、インジウム、モリブデン等を用いることができる。これらは１種単独で用いても２種以上を併用してもよい。
前記ゲート電極は、蒸着、スパッタリング、めっき、ＣＶＤ等で形成することができる。前記ゲート電極の厚さは、０．０５〜１０００μｍであることが好ましい。

−絶縁層−
前記絶縁層には、電気の絶縁性が高い材料であれば特に制限されず、公知のものを用いることができ、例えば、ＳｉＯｘ，ＳｉＮｘ、Ｔａ₂Ｏ₅、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、有機ガラス等が挙げられるが、低電圧化の観点から、誘電率の高い材料の方が好ましい。

絶縁層の上に有機半導体層を形成する場合は、絶縁層と有機半導体層の界面特性を改善するため、シランカップリング剤等の表面処理剤で絶縁層の表面を処理して表面改質した後に有機半導体層を形成することも可能である。
前記表面処理剤としては、長鎖アルキルクロロシラン類、長鎖アルキルアルコキシシラン類、フッ素化アルキルクロロシラン類、フッ素化アルキルアルコキシシラン類、ヘキサメチルジシラザン等のシリルアミン化合物等が挙げられる。表面処理剤で処理する前に、絶縁層表面をオゾンＵＶ、Ｏ₂プラズマで処理をしておくことも可能である。

−基板−
前記基板は、有機薄膜トランジスタとしての特性を阻害しなければ特に制限されないが、ガラス基板、フレキシブルなフィルム基板、プラスチック基板等が挙げられる。

また、第３、４、７実施形態のように、ゲート電極が基板と接する構造をとる電界効果型有機薄膜トランジスタにおいては、シリコン等の導電性基板を用いることにより、基板にゲート電極の役割を持たせることができる。

−保護膜−
有機トランジスタを作製後、素子を保護するために有機トランジスタ上に保護膜を形成することが好ましい。これにより、有機トランジスタが、大気から遮断され、有機トランジスタの特性の低下を抑えることができる。また、保護膜により有機トランジスタの上に駆動する表示デバイスを形成するときの影響を低減することができる。

保護膜を形成する方法としては、紫外線（ＵＶ）硬化樹脂、熱硬化樹脂や無機のＳｉＯＮｘ膜等でカバーする方法等が挙げられる。大気との遮断を効果的に行うため有機薄膜トランジスタを作成後、保護膜を形成するまでの工程を大気に曝すことなく（例えば、乾燥した窒素雰囲気中、真空中等で）行うことが好ましい。

以下、実施例を用いて本発明を説明するが、これらは本発明を何ら限定するものではない。なお、実施例中のスペクトルデータにおいて、¹H NMR、IRのsはsingletを表し、dはdoubletを表し、mはmultipletを表し、brはbroadを表し、wはweakを表す。

＜合成例１＞（1,4,5,8-テトラフェニル-9,10-ジ-p-トリル-アントラセンの製法）
5mL二つ口フラスコ、テフロン（登録商標）コーティングした磁気撹拌子、還流冷却管、吹き込み管を定温乾燥機に入れ、加熱した。十分加熱した後、定温乾燥機から取り出し、フラスコに磁気撹拌子を入れ、還流冷却管、吹き込み管を取り付けた。この吹き込み管を減圧／窒素ラインに繋ぎ、反応装置全体を窒素置換した。反応容器を室温まで放冷後、4-ブロモトルエン(0.50 mmol、86.0 mg)を加えた。再び反応装置全体を窒素置換した後、テトラヒドロフラン(0.5 mL)を加えた。反応容器をドライアイス／アセトンバスで-78℃に冷却しノルマルブチルリチウム(1.57Mヘキサン溶液、0.50 mmol、320μL)を加え、10分間攪拌した。攪拌後、1,4,5,8-テトラフェニル-アントラキノン反応容器に入れ、反応容器を室温までゆっくり昇温した。室温で一晩攪拌した後、反応容器を0℃に冷やし、水と1M塩酸水溶液(2.0 mL)を加えた。反応溶液をジエチルエーテルで三回抽出し、得られた有機層を飽和食塩水で洗った後、得られた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥した。得られた生成物の単離は、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(内径：15mm、カラム長：120mm、溶離液：ヘキサン:酢酸エチル＝10:1)で行った。得られた生成物において、一置換体と二置換体の分離が困難であったため、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（溶離液：CHCl₃）を用いて精製を行ったところ、下記式：

（式中、ｐ−ｔｏｌはｐ−トリル基を表し、Ｐｈはフェニル基を表す。以下、同様である。）
で表される1,4,5,8-テトラフェニル-9,10-ジ-p-トリル-9,10-ジヒドロアントラセン-9,10-ジオールを収率35％で得た。

次いで、5mL二つ口フラスコに、磁気撹拌子、1,4,5,8-テトラフェニル-9,10-ジ-p-トリル-9,10-ジヒドロアントラセン-9,10-ジオール(17.8μmol, 12.4 mg)、ヨウ化ナトリウム(178μmol、26.8mg)、ホスフィン酸ナトリウム一水和物(178μmol、19.1mg)、及び酢酸(0.5 mL)を入れた。フラスコに還流冷却管、吹き込み管を取り付け、オイルバスで加熱し、還流条件で3時間反応させた。生成した黄色沈殿をろ別し、水とメタノールで洗浄したところ、下記式：

で表される1,4,5,8-テトラフェニル-9,10-ジ-p-トリル-アントラセンを収率31%で得た。

¹H NMR (CDCl₃) δ 1.954 (s, 6H, CH₃), 6.263 (d, J = 7.8 Hz, 4H, ArH), 6.659 (d, J = 7.8 Hz, 4H, ArH), 6.759 - 6.830 (m, 20H, ArH), 7.169 (s, 4H, ArH)
¹³C NMR (CDCl₃) δ 20.739, 124.551, 126.580, 127.124, 128.164, 129.294, 131.043, 135.093, 135.151, 135.498, 137.510, 140.093, 143.871
IR (KBr) 3449 s br, 3053 w, 3026 w, 2918 w, 1635 m, 1598 w, 1514 w, 1490 w, 1444 w, 1378 w, 1182 w, 1112 w, 1072 w, 1022 w, 910 w, 836 m, 827 m, 762 s, 697 s, 666 w, 605 w, 580 w, 568 w, 550 w, 538 w, 527 w, 508 w, cm^-1

＜合成例２＞（1,4,5,8-テトラ-p-トリル-アントラセンの製法）
5mL二つ口フラスコ、テフロン（登録商標）コーティングした磁気撹拌子、還流冷却管、及び吹き込み管を定温乾燥機に入れ、加熱した。十分加熱した後、定温乾燥機から取り出し、フラスコに磁気撹拌子を入れ、還流冷却管及び吹き込み管を取り付けた。吹き込み管を減圧／窒素ラインに繋ぎ、反応装置全体を窒素置換した。反応容器を室温まで放冷後、1,4,5,8-テトラ-p-トリル-アントラキノン(0.10mmol、57.1mg)を加えた。再び反応装置全体を窒素置換した後、酢酸(1.0 mL)、及び55重量％ヨウ化水素酸(1.0mmol、140μL)を加えた。オイルバスで加熱し、還流及び遮光条件で24時間反応させた。生成物の単離は、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(内径：20mm、カラム長：140 mm、溶離液＝ヘキサン:酢酸エチル＝30：1)で行った。原料と生成物の分離が困難であったため、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（溶離液＝CHCl₃）を用いて精製を行ったところ、下記式：

で表される1,4,5,8-テトラ-p-トリル-アントラセンを収率25％で得た。
¹H NMR (C₆D₆) δ 2.224(12H, s)、7.046(8H, d, J = 7.8 Hz)、7.422(4H, s)、7.443(8H, d, J = 7.8 Hz)、9.155(2H, s)
¹³C NMR (CDCl₃) δ 21.205, 124.665, 125.717, 128.841, 129.958, 130.205, 136.723, 137.610, 139.714
IR ( KBr )3436 w, 3026 w, 2920 w, 2854 w, 1647 w, 1512 m, 1443 w, 1334 w, 1111 w, 1040 m br, 908 w, 855 w, 844 w, 817 s, 795 w, 783 w, 534 m

＜実施例１＞
1,4,5,8-テトラフェニル-9,10-ジ-p-トリル-アントラセンのトランジスタ特性を、電界効果型有機薄膜トランジスタを作製して測定した。ゲート電極となる高濃度にドーピングされたｎ−型シリコン基板の表面を熱酸化し、２００ｎｍのシリコン酸化膜（以下、熱酸化膜という）を形成した。次に、フォトリソ工程により熱酸化膜上に、チャネル長２０μｍ、チャネル幅２ｍｍのソース電極、及びドレイン電極（熱酸化膜側から、クロム、金の順番で蒸着）を作製した。こうして得られた基板を十分洗浄した後、ヘキサメチレンジシラザン（ＨＭＤＳ）を用いて、スピンコート法により基板表面をシラン処理した。1,4,5,8-テトラ-p-トリル-アントラセンをクロロホルムに溶解して０．５重量％の溶液を作製し、メンブランフィルターでろ過した後、前記表面処理した基板上にスピンコート法により約６０ｎｍの有機半導体層を形成した。
こうして得られた電界効果型有機薄膜トランジスタに、ゲート電圧Ｖｇを０〜−６０Ｖ、ソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄを０〜−６０Ｖに変化させてトランジスタ特性を測定する。

＜実施例２＞
1,4,5,8-テトラ-p-トリル-アントラセンのトランジスタ特性を、電界効果型有機薄膜トランジスタを作製して測定した。ゲート電極となる高濃度にドーピングされたｎ−型シリコン基板の表面を熱酸化し、２００ｎｍのシリコン酸化膜（以下、熱酸化膜という）を形成した。次に、フォトリソ工程により熱酸化膜上に、チャネル長２０μｍ、チャネル幅２ｍｍのソース電極、及びドレイン電極（熱酸化膜側から、クロム、金の順番で蒸着）を作製した。こうして得られた基板を十分洗浄した後、ヘキサメチレンジシラザン（ＨＭＤＳ）を用いて、スピンコート法により基板表面をシラン処理した。1,4,5,8-テトラ-p-トリル-アントラセンをクロロホルムに溶解して０．５重量％の溶液を作製し、メンブランフィルターでろ過した後、前記表面処理した基板上にスピンコート法により約６０ｎｍの有機半導体層を形成した。
こうして得られた電界効果型有機薄膜トランジスタに、ゲート電圧Ｖｇを０〜−６０Ｖ、ソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄを０〜−６０Ｖに変化させてトランジスタ特性を測定する。

第１実施形態に係る有機薄膜トランジスタ（電界効果型有機薄膜トランジスタ）の模式断面図である。 第２実施形態に係る有機薄膜トランジスタ（電界効果型有機薄膜トランジスタ）の模式断面図である。 第３実施形態に係る有機薄膜トランジスタ（電界効果型有機薄膜トランジスタ）の模式断面図である。 第４実施形態に係る有機薄膜トランジスタ（電界効果型有機薄膜トランジスタ）の模式断面図である。 第５実施形態に係る有機薄膜トランジスタ（静電誘導型有機薄膜トランジスタ）の模式断面図である。 第６実施形態に係る有機薄膜トランジスタ（電界効果型有機薄膜トランジスタ）の模式断面図である。 第７実施形態に係る有機薄膜トランジスタ（電界効果型有機薄膜トランジスタ）の模式断面図である。

符号の説明

１：基板
２、２ａ：有機半導体層
３：絶縁層
４：ゲート電極
５：ソース電極
６：ドレイン電極
１００：第１実施形態に係る有機薄膜トランジスタ
１１０：第２実施形態に係る有機薄膜トランジスタ
１２０：第３実施形態に係る有機薄膜トランジスタ
１３０：第４実施形態に係る有機薄膜トランジスタ
１４０：第５実施形態に係る有機薄膜トランジスタ
１５０：第６実施形態に係る有機薄膜トランジスタ
１６０：第７実施形態に係る有機薄膜トランジスタ

Claims (8)

1. ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、及び有機半導体層を備えた有機トランジスタであって、前記有機半導体層が、下記式（１）で示される化合物を含有する前記有機トランジスタ。
   

   

   ［式中、Ａｒ¹、Ａｒ²、Ａｒ³及びＡｒ⁴はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を示す。Ｒ¹及びＲ²はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、置換シリル基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を示す。ｎは１〜５の整数を示す。Ｒ¹が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。Ｒ²が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。］
2. 前記Ｒ¹及びＲ²がそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基である請求項１に記載の有機トランジスタ。
3. 前記Ｒ¹及びＲ²が水素原子である請求項１に記載の有機トランジスタ。
4. 前記式（１）で示される化合物が、下記式（２）で示される化合物である請求項１に記載の有機トランジスタ。
   

   

   ［式中、Ａｒ¹、Ａｒ²、Ａｒ³、Ａｒ⁴、Ｒ¹及びＲ²は、前記と同じ意味を有する。Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵及びＲ⁶はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、置換シリル基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を示す。ｌ及びｍはそれぞれ独立に、０又は１である。］
5. 前記Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵及びＲ⁶がそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基である請求項４に記載の有機トランジスタ。
6. 前記Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵及びＲ⁶が水素原子である請求項４に記載の有機トランジスタ。
7. 前記Ａｒ¹、Ａｒ²、Ａｒ³及びＡｒ⁴がアリール基である請求項１〜６のいずれか一項に記載の有機トランジスタ。
8. 前記ｌ及びｍが０である請求項４〜７のいずれか一項に記載の有機トランジスタ。

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