WO2015098604A1 - 有機トランジスタ、化合物、非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料、有機トランジスタ用材料、非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液、非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜 - Google Patents

有機トランジスタ、化合物、非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料、有機トランジスタ用材料、非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液、非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜 Download PDF

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克行 養父
友樹 平井
健介 益居
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富士フイルム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an organic transistor, an organic semiconductor film, an organic semiconductor material, and the like. Specifically, the present invention relates to a compound having a phenanthrene skeleton structure in which two hetero 5-membered rings are condensed, an organic transistor containing the compound, an organic semiconductor material for a non-luminescent organic semiconductor device containing the compound, and the compound A material for an organic transistor containing a compound, a coating solution for a non-light-emitting organic semiconductor device characterized by containing the compound, an organic semiconductor film for a non-light-emitting organic semiconductor device containing the compound, and a method for synthesizing the compound It is related with the compound which is an intermediate of.
  • a device using an organic semiconductor material include a photoelectric conversion element such as an organic thin-film solar cell and a solid-state imaging device using the organic semiconductor material as a photoelectric conversion material, and non-light-emitting properties (in this specification, “non-light-emitting properties”).
  • a photoelectric conversion element such as an organic thin-film solar cell
  • a solid-state imaging device using the organic semiconductor material as a photoelectric conversion material
  • non-light-emitting properties in this specification, “non-light-emitting properties”.
  • Organic transistor (which may be referred to as an organic thin film transistor)).
  • a device using an organic semiconductor material may be capable of manufacturing a large-area element at a lower temperature and lower cost than a device using an inorganic semiconductor material. Furthermore, since the material characteristics can be easily changed by changing the molecular structure, there are a wide variety of materials, and it is possible to realize functions and elements that could not be achieved with inorganic semiconductor materials.
  • Patent Document 1 when a phenanthrene-based compound condensed with pyrrole is used as an organic light-emitting (organic EL or organic Electro-Luminescence) element material, it has excellent electrical characteristics, charge transport performance, and light-emitting ability, and has a long life and low life. It is described that an organic EL element with a driving voltage can be obtained. Patent Document 1 has no description suggesting use in an organic transistor.
  • Patent Document 2 discloses that an organic semiconductor compound having an aromatic structure in which pyrrole is condensed has high solubility in aqueous and organic solvents at low temperatures, can be formed into a solution film, and can be easily adjusted for doping during organic semiconductor production. It is described that low-cost mass production is possible. However, the Example of patent document 2 only described the usage example to a solar cell, and there was no example which manufactured the organic transistor.
  • organic EL element material cannot immediately be said to be useful as a semiconductor material for an organic transistor. This is because organic EL elements and organic transistors have different characteristics required for organic compounds. In organic EL devices, it is usually necessary to transport charges in the film thickness direction (usually several nanometers to several hundreds of nm), whereas in organic transistors, long distances between electrodes in the film surface direction (usually several micrometers to several hundreds of micrometers) It is necessary to transport charges (carriers). For this reason, the required carrier mobility is remarkably high. Therefore, as a semiconductor material for an organic transistor, an organic compound having high molecular order and high crystallinity is required. In order to develop high carrier mobility, the ⁇ conjugate plane is preferably upright with respect to the substrate.
  • an organic EL element is required to have a high light emission efficiency and uniform light emission in the surface.
  • organic compounds with high crystallinity cause light emission defects such as in-plane electric field strength non-uniformity, light emission non-uniformity, and light emission quenching.
  • High material is desired. For this reason, even if the organic compound constituting the organic EL element material is directly transferred to the organic semiconductor material, good transistor characteristics cannot be obtained immediately.
  • a material that is also useful as a solar cell material cannot be immediately said to be useful as a semiconductor material for organic transistors that has a much higher required carrier mobility.
  • the present inventors examined an organic transistor using the compound described in Patent Document 1.
  • the compound described in Patent Document 1 that does not describe an example used in the organic transistor was obtained. It was found that even when used in the semiconductor active layer of an organic transistor, the carrier mobility is low and high transistor characteristics cannot be obtained.
  • the compound described in Patent Document 2 has low carrier mobility, or contrary to the description in Patent Document 2, the solubility in organic solvents is low, and the semiconductor active layer of an organic transistor cannot be formed by a solution film forming method. all right. That is, it was found that the compound described in Patent Document 2 cannot achieve both high carrier mobility and solubility in common organic solvents.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a compound having a high carrier mobility when used in a semiconductor active layer of an organic transistor and having a high solubility in an organic solvent, and an organic transistor using this compound. It is.
  • An organic transistor comprising a compound represented by the following general formula (1) in a semiconductor active layer:
  • General formula (1) In the general formula (1), X 1 and X 2 each independently represent NR 13 , an O atom or an S atom, A 1 represents CR 7 or N atom, A 2 represents CR 8 or N atom, R 13 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group or an acyl group, R 1 to R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent, and at least one of R 1 to R 8 is a substituent represented by the following general formula (W): -LR
  • L is a divalent linking group represented by any one of the following general formulas (L-1) to (L-25) or two or more of the following general formulas (L-1) to (L -25) represents a divalent linking group to which a divalent linking group represented by any one of R is a substituted or unsubstitute
  • the compound represented by the general formula (1) is preferably a compound represented by the following general formula (2-1) or (2-2): Formula (2-1)
  • X 1 and X 2 each independently represent an O atom or an S atom
  • a 1 represents CR 7 or N atom
  • a 2 represents CR 8 or N atom
  • R 1 to R 5 , R 7 and R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent
  • R 5 is not a group represented by -L a -R a
  • La is a divalent linking group represented by any one of the following general formulas (L-1) to (L-25) or any one of the following general formulas (L-1) to (L-25).
  • X 1 and X 2 each independently represent an O atom or an S atom
  • a 1 represents CR 7 or N atom
  • a 2 represents CR 8 or N atom
  • R 1 to R 4 , R 7 and R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent
  • L b and L c are each independently a divalent linking group represented by any one of the following general formulas (L-1) to (L-25) or two or more of the following general formulas (L-1) to (L -25) represents a divalent linking group to which a divalent linking group represented by any one of R b and R c are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group, cyano group, vinyl group, ethynyl group, oxyethylene group, oligooxyethylene group having a repeating number v of 2 or more, siloxane group,
  • a 1 is CR 7 or A 2 is CR 8 And R 7 and R 8 each independently preferably represent a hydrogen atom or a substituent.
  • the organic transistor according to any one of [1] to [3] has at least one of X 1 and X 2 in the general formula (1), (2-1), or (2-2).
  • One is preferably an S atom.
  • the organic transistor according to any one of [1] to [4] has the general formula (1), (2-1) or (2-2), wherein L, L a , L b and L a divalent linking group represented by any one of the general formulas (L-1) to (L-5), (L-13), (L-17) or (L-18), It is preferably a divalent linking group in which two or more valent linking groups are bonded.
  • L, L a , L b and L a divalent linking group represented by any one of the general formulas (L-1) to (L-5), (L-13), (L-17) or (L-18), It is preferably a divalent linking group in which two or more valent linking groups are bonded.
  • the organic transistor according to any one of [1] to [5] is represented by L, L a , L b and L in the general formula (1), (2-1) or (2-2).
  • the organic transistor according to any one of [1] to [6] is represented by R, R a , R b and R in the general formula (1), (2-1) or (2-2). It is preferred that all c are substituted or unsubstituted alkyl groups.
  • the organic transistor according to any one of [1] to [7] is represented by L, L a , L b and L in the general formula (1), (2-1) or (2-2).
  • c is a divalent linking group all represented by formula (L-1), and, R, or an alkyl group of R a, R b and the number of carbon atoms of R c are all linear 7-17 Or L, L a , L b and L c are all divalent linking groups represented by any one of the general formulas (L-3), (L-13) or (L-18) and the general formula (L It is preferable that the divalent linking group represented by -1) is a divalent linking group to which R, R a , R b, and R c are all linear alkyl groups.
  • the compound represented by the general formula (1) is preferably a compound represented by the following general formula (2-1) or (2-2): Formula (2-1)
  • X 1 and X 2 each independently represent an O atom or an S atom
  • a 1 represents CR 7 or N atom
  • a 2 represents CR 8 or N atom
  • R 1 to R 5 , R 7 and R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent
  • R 5 is not a group represented by -L a -R a
  • La is a divalent linking group represented by any one of the following general formulas (L-1) to (L-25) or any one of the following general formulas (L-1) to (L-25).
  • X 1 and X 2 each independently represent an O atom or an S atom
  • a 1 represents CR 7 or N atom
  • a 2 represents CR 8 or N atom
  • R 1 to R 4 , R 7 and R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent
  • L b and L c are each independently a divalent linking group represented by any one of the following general formulas (L-1) to (L-25) or two or more of the following general formulas (L-1) to (L -25) represents a divalent linking group to which a divalent linking group represented by any one of R b and R c are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group, cyano group, vinyl group, ethynyl group, oxyethylene group, oligooxyethylene group having a repeating number v of 2 or more, siloxane group,
  • a 1 is CR 7 or A 2 is CR 8 R 7 and R 8 each independently preferably represent a hydrogen atom or a substituent.
  • the compound according to any one of [9] to [12] is selected from the group consisting of L, L a , L b and L c in the general formula (1), (2-1) or (2-2).
  • L-1) divalent linking groups represented by any of the general formulas (L-1) to (L-5), (L-13), (L-17) or (L-18), or their divalent A divalent linking group in which two or more linking groups are bonded is preferable.
  • the compound according to any one of [9] to [13] is represented by the formulas (1), (2-1), and (2-2): L, L a , L b and L c Are all divalent linking groups represented by any of the general formulas (L-1), (L-3), (L-13) or (L-18), or the general formulas (L-3), ( A divalent linking group in which the divalent linking group represented by any one of L-13) and (L-18) and the divalent linking group represented by formula (L-1) are bonded to each other.
  • the compound according to any one of [9] to [14] is represented by R, R a , R b and R c in the general formula (1), (2-1) or (2-2). Are all substituted or unsubstituted alkyl groups.
  • the compound according to any one of [9] to [15] is selected from the group consisting of L, L a , L b and L c in the general formula (1), (2-1) or (2-2).
  • divalent linking groups represented by the general formula (L-1) are all divalent linking groups represented by the general formula (L-1), and R, R a , R b and R c are all linear alkyl groups having 7 to 17 carbon atoms; Or L, L a , L b and L c are all divalent linking groups represented by any one of the general formulas (L-3), (L-13) or (L-18) and the general formula (L It is preferable that the divalent linking group represented by -1) is a divalent linking group to which R, R a , R b, and R c are all linear alkyl groups.
  • An organic semiconductor material for a non-light-emitting organic semiconductor device comprising the compound according to any one of [9] to [16].
  • a coating solution for a non-light-emitting organic semiconductor device comprising the compound according to any one of [9] to [16] and a polymer binder.
  • An organic semiconductor film for a non-light-emitting organic semiconductor device comprising the compound according to any one of [9] to [16].
  • the organic semiconductor film for a non-luminescent organic semiconductor device according to [21] or [22] is preferably produced by a solution coating method.
  • X 1 and X 2 each independently represent an O atom or an S atom
  • a 1 represents CR 7 or N atom
  • a 2 represents CR 8 or N atom
  • R 1 , R 2 , R 5 to R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent
  • R 9 and R 10 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkylcarbonyl group, an arylcarbonyl group or a trifluoromethylsulfonyl group.
  • a compound having high carrier mobility when used in a semiconductor active layer of an organic transistor and having high solubility in an organic solvent, and an organic transistor using this compound can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a cross section of an example of the structure of the organic transistor of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross-section of the structure of an organic transistor manufactured as a FET characteristic measurement substrate in an example of the present invention.
  • a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
  • a hydrogen atom when used without being particularly distinguished in the description of each general formula represents that it also contains an isotope (such as a deuterium atom).
  • the atom which comprises a substituent represents that the isotope is also included.
  • the organic transistor of the present invention is characterized in that the semiconductor active layer contains a compound represented by the following general formula (1).
  • General formula (1) In the general formula (1), X 1 and X 2 each independently represent NR 13 , an O atom or an S atom, A 1 represents CR 7 or N atom, A 2 represents CR 8 or N atom, R 13 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group or an acyl group, R 1 to R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent, and at least one of R 1 to R 8 is a substituent represented by the following general formula (W): -LR General Formula (W) In the general formula (W), L is a divalent linking group represented by any one of the following general formulas (L-1) to (L-25) or two or more of the following general formulas (L-1) to (L -25) represents a divalent linking group to which a divalent linking group represented by any one of R is
  • Patent Document 1 describes a phenanthrodipyrrole compound that is similar in structure to the compound of the present invention, but the compound described in Patent Document 1 has a bulky aromatic ring on N. When the compound is crystallized, sufficient HOMO orbital overlap cannot be obtained between molecules, and high carrier mobility cannot be obtained. In Patent Document 1, there is no example used for an organic transistor, and if used, the carrier mobility is low.
  • the compound described in the example of Patent Document 2 is not used in an organic transistor, and even if it is used, the carrier mobility is low or the solubility in an organic solvent is low and the semiconductor active layer of the organic transistor is formed. Cannot be formed by the solution casting method.
  • the compound represented by the general formula (1) has high carrier mobility and generality by devising the type of substituent introduced into the phenanthrene skeleton structure in which two hetero 5-membered rings are condensed. It is compatible with solubility in various organic solvents.
  • the introduction of the group represented by the general formula (W) is effective in improving the solubility in a general organic solvent, and has been difficult until now. And solubility can be achieved.
  • the organic transistor of the present invention using the compound represented by the general formula (1) preferably has a small threshold voltage change after repeated driving.
  • HOMO of the organic semiconductor material is neither too shallow nor too deep, the chemical stability of the organic semiconductor material (particularly air oxidation resistance, redox stability), Thermal stability in the film state, high film density that is difficult for air and moisture to enter, film quality with few defects that are difficult to accumulate charges, and the like are necessary.
  • the higher the solubility of the compound represented by the general formula (1) in the organic solvent at the time of film formation the smaller the threshold voltage change after repeated driving when used in the semiconductor active layer of the organic transistor. .
  • the threshold voltage change after repeated driving is small. That is, an organic transistor with a small threshold voltage change after repeated driving has a high chemical stability and film density in the semiconductor active layer, and can function effectively as a transistor for a long period of time.
  • the compound of the present invention is represented by the general formula (1).
  • the compound of this invention is contained in the below-mentioned semiconductor active layer in the organic transistor of this invention. That is, the compound of the present invention can be used as an organic transistor material.
  • X 1 and X 2 each independently represent NR 13 , an O atom or an S atom.
  • X 1 and X 2 are each independently preferably an O atom or an S atom from the viewpoint of ease of synthesis.
  • at least one of X 1 and X 2 is preferably an S atom from the viewpoint of increasing carrier mobility.
  • X 1 and X 2 are preferably the same linking group. It is more preferable that both X 1 and X 2 are S atoms.
  • R 13 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group or an acyl group, preferably a hydrogen atom or an alkyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, Particularly preferred is an alkyl group of 4.
  • R 13 represents an alkyl group, it may be a linear alkyl group, a branched alkyl group, or a cyclic alkyl group, but the linear alkyl group increases the linearity of the molecule and increases the carrier mobility. It is preferable from the viewpoint that can be achieved.
  • a 1 represents CR 7 or N atom
  • a 2 represents CR 8 or N atom
  • R 7 and R 8 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
  • a 1 is CR 7, it is preferred that A 2 is CR 8, A 1 is more preferably CR 7 and A 2 is CR 8.
  • a 1 and A 2 may be the same or different from each other, but are preferably the same.
  • R 5 and R 7 may be bonded to each other to form a ring or may not be bonded to each other to form a ring, but it is preferable that they are not bonded to each other to form a ring.
  • R 6 and R 8 may be bonded to each other to form a ring or may not be bonded to each other to form a ring, but it is preferable that they are not bonded to each other to form a ring. .
  • R 1 to R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent, and at least one of R 1 to R 8 is a substituent represented by the following general formula (W): -LR
  • L is a divalent linking group represented by any one of the following general formulas (L-1) to (L-25) or two or more of the following general formulas (L-1) to (L -25) represents a divalent linking group to which a divalent linking group represented by any one of R is a substituted or unsubstituted alkyl group, a cyano group, a vinyl group, an ethynyl group, an oxyethylene group, an oligooxyethylene group having a repeating number v of 2 or more, a siloxane group, an oligo having 2 or more silicon atoms Represents a siloxane group or a substituted or unsubstituted trialkylsilyl group:
  • L-1 to (L-25) or two or more of the following general formulas (L
  • R 1 to R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent, and at least one represents a group represented by general formula (W).
  • R 1 to R 8 may have a group derived from a polymerizable group.
  • substituents that R 1 to R 8 can independently take, an alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an alkylthio group, represented by the following general formula (W)
  • An alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 11 carbon atoms More preferred are a heterocyclic group having 5 to 12 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 12 carbon atoms, a group represented by the following general formula (W)
  • L is a divalent linking group represented by any one of the following general formulas (L-1) to (L-25) or two or more of the following general formulas (L-1) to (L -25) represents a divalent linking group to which a divalent linking group represented by any one of R is a substituted or unsubstituted alkyl group, a cyano group, a vinyl group, an ethynyl group, an oxyethylene group, an oligooxyethylene group having a repeating number v of 2 or more, a siloxane group, an oligo having 2 or more silicon atoms Represents a siloxane group or a substituted or unsubstituted trialkylsilyl group:
  • the wavy line represents the bonding position with the phenanthrene skeleton in which two hetero 5-membered rings
  • L represents a divalent linking group represented by any one of the following general formulas (L-1) to (L-25), or the following general formulas (L-1) to (L-25). Or a divalent linking group in which two or more divalent linking groups are bonded.
  • the wavy line represents the bonding position with the phenanthrene skeleton in which two hetero 5-membered rings are condensed.
  • * Represents a bonding position with any of the divalent linking groups represented by formulas (L-1) to (L-25) and R.
  • M in the general formula (L-13) represents 4
  • m in the general formulas (L-14) and (L-15) represents 3
  • m in the general formulas (L-16) to (L-20) represents 2 and m in (L-22) represents 6.
  • R ′ each independently represents a hydrogen atom or a substituent.
  • RN represents a hydrogen atom or a substituent.
  • R si each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group or an alkynyl group.
  • R ′ in general formulas (L-1) and (L-2) may be bonded to R adjacent to L to form a condensed ring.
  • the divalent linking groups represented by the general formulas (L-19) to (L-21), (L-23) and (L-24) are represented by the following general formulas (L-19A) to (L It is more preferably a divalent linking group represented by -21A), (L-23A) and (L-24A).
  • a substituted or unsubstituted alkyl group an oxyethylene group, an oligooxyethylene group having a repeating number v of 2 or more, a siloxane group, an oligosiloxane group having 2 or more silicon atoms, or a substituted or unsubstituted group.
  • a substituted trialkylsilyl group is present at the terminal of the substituent, it can be interpreted as —R alone in the general formula (W), or can be interpreted as —LR in the general formula (W).
  • the general formula (W In the general formula (W), the main chain corresponding to R in the general formula (W) and the “(L-1) one corresponding to L in the general formula (W)” It is interpreted as a substituent bonded to a substituted or unsubstituted alkyl group having N-1 carbon atoms.
  • R ′ is a hydrogen atom (L-1) and n-heptyl having 7 carbon atoms.
  • an oxyethylene group an oligooxyethylene group having a repeating number v of 2 or more, a siloxane group, an oligosiloxane group having 2 or more silicon atoms, or a substituted or unsubstituted trialkylsilyl group.
  • a group is present at the terminal of the substituent, it is interpreted as R alone in the general formula (W) after including as many linking groups as possible from the terminal of the substituent.
  • R 1 in the above general formula (1) can be used.
  • R 1 in the above general formula (1) can be used.
  • the substituent that can be taken by —R 8 can be mentioned.
  • the substituent R ′ in the general formula (L-6) is preferably an alkyl group.
  • the alkyl group has 1 to It is preferably 9, more preferably 4 to 9 from the viewpoint of chemical stability and carrier transport properties, and further preferably 5 to 9.
  • R ′ in (L-6) is an alkyl group
  • the alkyl group is preferably a linear alkyl group from the viewpoint of improving carrier mobility.
  • R N represents a hydrogen atom or a substituent
  • examples of R N may be mentioned those exemplified as the substituents of R 1 ⁇ R 8 in the general formula (1) may take.
  • a hydrogen atom or a methyl group is preferable as also R N.
  • R si each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an alkenyl group, and is preferably an alkyl group.
  • the alkyl group that R si can take is not particularly limited, but the preferred range of the alkyl group that R si can take is the same as the preferred range of the alkyl group that the silyl group can take when R is a silyl group.
  • R si may take, preferably a substituted or unsubstituted alkenyl group, more preferably a branched alkenyl group, the carbon number of the alkenyl group to be 2-3 preferable.
  • the alkynyl group that R si can take is not particularly limited, but is preferably a substituted or unsubstituted alkynyl group, more preferably a branched alkynyl group, and the alkynyl group has 2 to 3 carbon atoms. preferable.
  • L is a divalent linking group represented by any one of the above general formulas (L-1) to (L-5), (L-13), (L-17) or (L-18), or A divalent linking group in which two or more divalent linking groups represented by any one of formulas (L-1) to (L-5), (L-13), (L-17) or (L-18) are bonded.
  • the linking group is preferably a divalent linking group represented by any one of the general formulas (L-1), (L-3), (L-13) or (L-18) or the general formula (L -1), (L-3), (L-13) or (L-18) is more preferably a divalent linking group in which two or more divalent linking groups are bonded, 1), a divalent linking group represented by (L-3), (L-13) or (L-18), or the general formula (L-3), (L-13) or (L-18) )of It is particularly preferred divalent divalent linking group represented by the general formula and a linking group (L-1) of which is represented by Zureka one is a divalent linking group attached.
  • the divalent linking group represented by the general formula (L-1) is preferably bonded to the R side.
  • a divalent linking group including a divalent linking group represented by the general formula (L-1) is particularly preferred, represented by the general formula (L-1). It is more preferable that L is a divalent linking group represented by the general formula (L-1), and R is a substituted or unsubstituted alkyl group. Even more particularly preferred.
  • R represents a substituted or unsubstituted alkyl group, a cyano group, a vinyl group, an ethynyl group, an oxyethylene group, an oligooxyethylene group in which the number of repeating oxyethylene units is 2 or more, a siloxane group, silicon It represents an oligosiloxane group having 2 or more atoms, or a substituted or unsubstituted silyl group.
  • R represents a substituted or unsubstituted alkyl group, an oxyethylene group, It is preferably an oligooxyethylene group having 2 or more repeating oxyethylene units, a siloxane group, or an oligosiloxane group having 2 or more silicon atoms, and more preferably a substituted or unsubstituted alkyl group.
  • R is It is more preferably a substituted or unsubstituted alkyl group.
  • R is a substituted or unsubstituted alkyl group, substituted or unsubstituted.
  • the silyl group is preferable.
  • R is a substituted or unsubstituted alkyl group
  • the number of carbon atoms is preferably 4 to 17, more preferably 6 to 14 from the viewpoints of chemical stability and carrier transport, and 6 to 12 carbon atoms. More preferably.
  • R is preferably a long-chain alkyl group in the above-mentioned range, particularly a long-chain straight-chain alkyl group, from the viewpoint of increasing the linearity of the molecule and increasing the carrier mobility.
  • R represents an alkyl group, it may be a linear alkyl group, a branched alkyl group, or a cyclic alkyl group, but the linear alkyl group increases the linearity of the molecule and increases the carrier mobility. From the viewpoint of being able to.
  • L, L a , L b and L c are Are all divalent linking groups represented by the general formula (L-1), and R, R a , R b and R c are all linear alkyl groups having 7 to 17 carbon atoms;
  • L, L a , L b and L c are all divalent linking groups represented by any one of the general formulas (L-3), (L-13) or (L-18) and It is a divalent linking group to which a divalent linking group represented by the general formula (L-1) is bonded, and R, R a , R b and R c are all linear alkyl groups.
  • L, L a , L b and L c are all divalent linking groups represented by the general formula (L-1), and R, R a , R b and R c are all linear carbons.
  • R, R a , R b and R c are all linear alkyl groups of 7 to 14 carbon atoms from the viewpoint of increasing carrier mobility.
  • Particularly preferred is an alkyl group having 7 to 12 carbon atoms.
  • the divalent linking group represented by (L-1) is a bonded divalent linking group
  • R, R a , R b and R c are all linear alkyl groups
  • R, R a , R b and R c are more preferably all linear alkyl groups having 4 to 17 carbon atoms
  • linear alkyl groups having 6 to 14 carbon atoms are preferred for chemical stability and carrier transport.
  • a linear alkyl group having 6 to 12 carbon atoms is particularly preferable.
  • R is preferably a branched alkyl group.
  • substituents when R is an alkyl group having a substituent include a halogen atom, and a fluorine atom is preferable.
  • R is an alkyl group having a fluorine atom all hydrogen atoms of the alkyl group may be substituted with a fluorine atom to form a perfluoroalkyl group.
  • R is preferably an unsubstituted alkyl group.
  • R is an ethyleneoxy group or an oligoethyleneoxy group having 2 or more repeating oxyethylene groups
  • the “oligooxyethylene group” represented by R is defined as — (OCH 2 CH 2 ) v in this specification. It refers to a group represented by OY (the repeating number v of oxyethylene units represents an integer of 2 or more, and Y at the terminal represents a hydrogen atom or a substituent).
  • OY the repeating number v of oxyethylene units represents an integer of 2 or more
  • Y at the terminal represents a hydrogen atom or a substituent
  • Y at the terminal of the oligooxyethylene group is a hydrogen atom, it becomes a hydroxy group.
  • the number of repeating oxyethylene units v is preferably 2 to 4, and more preferably 2 to 3.
  • the terminal hydroxy group of the oligooxyethylene group is preferably sealed, that is, Y represents a substituent.
  • the hydroxy group is preferably sealed with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, that is, Y is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and Y is a methyl group or an ethyl group. Is more preferable, and a methyl group is particularly preferable.
  • R is a siloxane group or an oligosiloxane group having 2 or more silicon atoms
  • the number of repeating siloxane units is preferably 2 to 4, and more preferably 2 to 3.
  • a hydrogen atom or an alkyl group is bonded to the Si atom.
  • the alkyl group preferably has 1 to 3 carbon atoms, and for example, a methyl group or an ethyl group is preferably bonded.
  • the same alkyl group may be bonded to the Si atom, or different alkyl groups or hydrogen atoms may be bonded to it.
  • all the siloxane units which comprise an oligosiloxane group may be the same or different, it is preferable that all are the same.
  • R is a substituted or unsubstituted silyl group.
  • R is preferably a substituted silyl group.
  • a substituted or unsubstituted alkyl group is preferable and it is more preferable that it is a branched alkyl group.
  • R is a trialkylsilyl group
  • the alkyl group bonded to the Si atom preferably has 1 to 3 carbon atoms.
  • a methyl group, an ethyl group, or an isopropyl group is preferably bonded.
  • the same alkyl group may be bonded to the Si atom, or different alkyl groups may be bonded thereto.
  • R is a trialkylsilyl group having a substituent on the alkyl group.
  • the total number of carbon atoms contained in L and R is preferably 5 to 18.
  • the carrier mobility is increased and the driving voltage is decreased.
  • the solubility in organic solvents is increased.
  • the total number of carbon atoms contained in L and R is preferably 5 to 14, more preferably 6 to 14, particularly preferably 6 to 12, and particularly preferably 8 to 12. .
  • R 1 to R 8 1 to 4 groups represented by the general formula (W) are used to increase the carrier mobility and to increase the organic solvent. From the viewpoint of increasing the solubility in the solvent, it is preferably 1 or 2, more preferably 2.
  • the position of the group represented by the general formula (W) is not particularly limited, but R 5 or R 6 increases carrier mobility and solubility in an organic solvent. From the viewpoint of increasing
  • the number of substituents other than the group represented by the general formula (W) is preferably 0 to 4, more preferably 0 to 2, and 0 or 1 Is particularly preferable, and it is particularly preferable that the number is zero.
  • the substituent in the case where R 1 to R 8 are substituents other than the substituent represented by the general formula (W) is preferably a group having a linking group chain length of 3.7 mm or less. Is preferably a group having a linking group chain length of 1.0 to 2.1 ⁇ .
  • the linking group chain length refers to the length from the C atom in the C—R 8 bond of the phenanthrene structure to the terminal of the substituent R 8 .
  • the structure optimization calculation can be performed using a density functional method (Gaussian 03 (Gaussian, USA) / basis function: 6-31G *, exchange correlation functional: B3LYP / LANL2DZ).
  • the propyl group is 4.6 ⁇
  • the pyrrole group is 4.6 ⁇
  • the propynyl group is 4.5 ⁇
  • the propenyl group is 4.6 ⁇
  • the ethoxy group is 4.5 ⁇
  • the methylthio group Is 3.7 ⁇
  • the ethenyl group is 3.4 ⁇
  • the ethyl group is 3.5 ⁇
  • the ethynyl group is 3.6 ⁇
  • the methoxy group is 3.3 ⁇
  • the methyl group is 2.1 ⁇
  • the hydrogen atom is 1.0 ⁇ .
  • R 1 to R 8 are substituents other than the substituent represented by the general formula (W), the substituents are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 2 or less carbon atoms, or a substituent having 2 or less carbon atoms. Or an unsubstituted alkynyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 or less carbon atoms, a substituted or unsubstituted acyl group having 2 or less carbon atoms, and a substituted or unsubstituted alkyl group having 2 or less carbon atoms.
  • each of the substituents independently represents a substituted alkyl group having 2 or less carbon atoms
  • the substitution that this alkyl group can take Examples of the group include a cyano group, a fluorine atom, and a deuterium atom, and a cyano group is preferable.
  • the substituted or unsubstituted alkyl group having 2 or less carbon atoms represented by the substituent is a methyl group, an ethyl group, or a cyano group-substituted methyl group Is more preferable, a methyl group or a methyl group substituted with a cyano group is more preferable, and a methyl group substituted with a cyano group is particularly preferable.
  • each of the substituents independently represents a substituted alkynyl group having 2 or less carbon atoms
  • the substitution that this alkynyl group can take Examples of the group include a deuterium atom.
  • the substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 or less carbon atoms represented by the substituent in the case of a substituent other than the substituent represented by the general formula (W) include an ethynyl group and an acetylene group substituted with a deuterium atom. An ethynyl group is preferred.
  • each of the substituents independently represents a substituted alkenyl group having 2 or less carbon atoms
  • the substitution that this alkenyl group can take Examples of the group include a deuterium atom.
  • the substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 or less carbon atoms represented by the substituent in the case of a substituent other than the substituent represented by the general formula (W) include an ethenyl group and a deuterium atom-substituted ethenyl group. Ethenyl is preferred.
  • each of the substituents independently represents a substituted acyl group having 2 or less carbon atoms
  • the substitution that this acyl group can take Examples of the group include a fluorine atom.
  • the substituted or unsubstituted acyl group having 2 or less carbon atoms represented by the substituent includes a formyl group, an acetyl group, and a fluorine-substituted acetyl group. And a formyl group is preferred.
  • the compound represented by the general formula (1) is preferably a compound represented by the following general formula (2-1) or (2-2). From the viewpoint of high mobility, the general formula (2) The compound represented by -1) is particularly preferable. First, the case where the compound represented by the general formula (1) is a compound represented by the following general formula (2-1) will be described.
  • X 1 and X 2 each independently represent an O atom or an S atom
  • a 1 represents CR 7 or N atom
  • a 2 represents CR 8 or N atom
  • R 1 to R 5 , R 7 and R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent
  • R 5 is not a group represented by -L a -R a
  • La is a divalent linking group represented by any one of the following general formulas (L-1) to (L-25) or any one of the following general formulas (L-1) to (L-25).
  • the wavy line represents the bonding position with the phenanthrene skeleton in which two hetero 5-membered rings are condensed, M in the general formula (L-13) represents 4, m in the general formulas (L-14) and (L-15) represents 3, and m in the general formulas (L-16) to (L-20) represents 2 and m in (L-22) represents 6;
  • R ′ in the general formulas (L-1), (L-2), (L-6) and (L-13) to (L-24) each independently represents a hydrogen atom or a substituent, R N represents a hydrogen atom or a substituent, R si each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group or an alkynyl group.
  • X 1 and X 2 each independently represent an O atom or an S atom.
  • a preferred range of X 1 and X 2 in the general formula (2-1) is the same as the preferred ranges of X 1 and X 2 in the general formula (1).
  • a 1 represents CR 7 or an N atom
  • a 2 represents CR 8 or an N atom.
  • a 1, A 2, R 7 and R 8 in the general formula (2-1) is A 1 in the general formula (1), and A 2, R 7 and R 8 are each synonymous.
  • the preferred range of A 1 and A 2 in the general formula (2-1) is the same as the preferred range of A 1 and A 2 in the general formula (1).
  • R 1 to R 5 , R 7 and R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent, and R 5 is not a group represented by —L a —R a .
  • R 1 to R 5 , R 7 and R 8 in the general formula (2-1) represent a substituent
  • the preferred range of the substituent is that R 1 to R 8 in the general formula (1) This is the same as the preferred range in the case of a substituent other than the substituent represented by (W).
  • La is a divalent linking group represented by any one of the general formulas (L-1) to (L-25) or two or more of the following general formula (L-1)
  • Ra represents a substituted or unsubstituted alkyl group, cyano group, vinyl group, ethynyl group, oxy
  • the preferred ranges of L a and R a in general formula (2-1) are the same as the preferred ranges of L and R in general formula (1).
  • X 1 and X 2 each independently represent an O atom or an S atom
  • a 1 represents CR 7 or N atom
  • a 2 represents CR 8 or N atom
  • R 1 to R 4 , R 7 and R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent
  • L b and L c are each independently a divalent linking group represented by any one of the following general formulas (L-1) to (L-25) or two or more of the following general formulas (L-1) to (L -25) represents a divalent linking group to which a divalent linking group represented by any one of R b and R c are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group, cyano group, vinyl group, ethynyl group, oxyethylene group, oligooxyethylene group having a repeating number v of 2 or more, siloxane group, silicon Represent
  • X 1 and X 2 each independently represent an O atom or an S atom.
  • a preferred range of X 1 and X 2 in the general formula (2-2) is the same as the preferred ranges of X 1 and X 2 in the general formula (1).
  • a 1 represents CR 7 or an N atom
  • a 2 represents CR 8 or an N atom.
  • a 1, A 2, R 7 and R 8 in the general formula (2-2) is A 1 in the general formula (1), and A 2, R 7 and R 8 are each synonymous.
  • the preferred range of A 1 and A 2 in the general formula (2-2) is the same as the preferred range of A 1 and A 2 in the general formula (1).
  • R 1 to R 4 , R 7 and R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.
  • the preferred range of the substituent is that R 1 to R 8 in the general formula (1) This is the same as the preferred range in the case of a substituent other than the substituent represented by (W).
  • L b and L c are each independently a divalent linking group represented by any one of the general formulas (L-1) to (L-25) or two or more general formulas ( L-1) to (L-25) represent a divalent linking group to which a divalent linking group represented by any one is bonded
  • R b and R c are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group, Cyano group, vinyl group, ethynyl group, oxyethylene group, oligooxyethylene group having a repeating number v of 2 or more, siloxane group, oligosiloxane group having 2 or more silicon atoms, or substituted or unsubstituted Represents a trialkylsilyl group.
  • the preferred range of L b and L c in the general formula (2-2) is the same as the preferred range of L in the general formula (1), and the preferred range of R b and R c in the general formula (2-2) The range is the same as the preferable range of R in the general formula (1).
  • the compound represented by the general formula (1) may have a repeating structure, and may be a low molecule or a polymer.
  • the molecular weight is preferably 3000 or less, more preferably 2000 or less, further preferably 1000 or less, and 850 or less. It is particularly preferred. It is preferable to make the molecular weight not more than the above upper limit value because the solubility in a solvent can be increased.
  • the molecular weight is preferably 400 or more, more preferably 450 or more, and further preferably 500 or more.
  • the weight average molecular weight is preferably 30,000 or more, more preferably 50,000 or more, and 100,000 More preferably, it is the above.
  • the intermolecular interaction can be increased by setting the weight average molecular weight to be equal to or higher than the above lower limit, and high mobility. Is preferable.
  • Examples of the polymer compound having a repeating structure include a ⁇ -conjugated polymer in which the compound represented by the general formula (1) represents at least one arylene group or heteroarylene group (thiophene, bithiophene) and exhibits a repeating structure,
  • a pendant polymer in which a compound represented by the formula (1) is bonded to a polymer main chain through a side chain is exemplified.
  • the polymer main chain polyacrylate, polyvinyl, polysiloxane, and the like are preferable. Is preferably an alkylene group or a polyethylene oxide group.
  • the compound represented by the general formula (1) is a known document (Org. Lett., 2001, 3, 3471, Macromolecules, 2010, 43, 6264, Tetrahedron, 2002, 58, 10197). Any reaction conditions may be used in the synthesis of the compounds of the invention. Any solvent may be used as the reaction solvent. In order to promote the ring formation reaction, it is preferable to use an acid or a base, and it is particularly preferable to use a base. Optimum reaction conditions vary depending on the structure of the target compound, but can be set with reference to specific reaction conditions described in the above-mentioned documents.
  • X 1 and X 2 each independently represent an O atom or an S atom
  • a 1 represents CR 7 or N atom
  • a 2 represents CR 8 or N atom
  • R 1 , R 2 , R 5 to R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent
  • R 9 and R 10 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkylcarbonyl group, an arylcarbonyl group or a trifluoromethylsulfonyl group.
  • X 1 and X 2 each independently represent an O atom or an S atom
  • a 1 represents CR 7 or N atom
  • a 2 represents CR 8 or N atom
  • R 1 , R 2 , R 5 to R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent
  • R 11 and R 12 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a trialkylsilyl group, an alkyl-substituted or unsubstituted aryl group, or an alkyl-substituted or unsubstituted heteroaryl group.
  • the compound represented by the above general formula (3) and the compound represented by the above general formula (4) are preferably intermediate compounds of the compound represented by the above general formula (1).
  • the compound represented by the above general formula (1) is obtained by using the compound represented by the above general formula (3) and the compound represented by the above general formula (4) as a synthetic intermediate compound, which will be described later. 1 can be synthesized.
  • X 1 and X 2 each independently represent an O atom or an S atom.
  • a preferred range of X 1 and X 2 in the general formula (3) is the same as the preferred ranges of X 1 and X 2 in the general formula (1).
  • a 1 represents CR 7 or N atom
  • a 2 represents CR 8 or N atom.
  • a 1, A 2, R 7 and R 8 in the general formula (3) is A 1 in the general formula (1), and A 2, R 7 and R 8 are each synonymous.
  • the preferred range of A 1 and A 2 in the general formula (3) is the same as the preferred range of A 1 and A 2 in the general formula (1).
  • R 1 , R 2 and R 5 to R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.
  • R 1 , R 2 , R 5 to R 8 in the general formula (3) represent a substituent
  • the preferred range of this substituent is that R 1 to R 8 in the general formula (1) is the general formula (W ) Is the same as the preferred range in the case of a substituent other than the substituent represented by
  • R 9 and R 10 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkylcarbonyl group, an arylcarbonyl group or a trifluoromethylsulfonyl group.
  • R 9 and R 10 in the general formula (3) are preferably each independently a hydrogen atom, an alkyl group or a trifluoromethylsulfonyl group.
  • the alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a methyl group being Particularly preferred.
  • the alkylcarbonyl group is preferably an alkylcarbonyl group having 2 to 11 carbon atoms, more preferably an alkylcarbonyl group having 2 to 7 carbon atoms.
  • An acetyl group is particularly preferred.
  • R 9 and R 10 in the general formula (3) represent an arylcarbonyl group
  • the arylcarbonyl group is preferably an arylcarbonyl group having 7 to 20 carbon atoms, more preferably an arylcarbonyl group having 7 to 13 carbon atoms.
  • a phenylcarbonyl group is particularly preferred.
  • X 1 and X 2 each independently represent an O atom or an S atom.
  • a preferred range of X 1 and X 2 in the general formula (4) is the same as the preferred ranges of X 1 and X 2 in the general formula (1).
  • a 1 represents CR 7 or N atom
  • a 2 represents CR 8 or N atom.
  • a 1, A 2, R 7 and R 8 in the general formula (4) is A 1 in the general formula (1), and A 2, R 7 and R 8 are each synonymous.
  • the preferred range of A 1 and A 2 in the general formula (4) is the same as the preferred range of A 1 and A 2 in the general formula (1).
  • R 1 , R 2 and R 5 to R 8 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
  • the preferred range of the substituent is that the R 1 to R 8 in the general formula (1) is the general formula (W ) Is the same as the preferred range in the case of a substituent other than the substituent represented by
  • R 11 and R 12 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a trialkylsilyl group, an alkyl-substituted or unsubstituted aryl group, or an alkyl-substituted or unsubstituted heteroaryl group.
  • R 11 and R 12 in the general formula (4) are each independently preferably an alkyl group, a trialkylsilyl group or a hydrogen atom, and more preferably a trialkylsilyl group or a hydrogen atom.
  • the alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 4 to 20 carbon atoms, and a carbon number of 6 Particularly preferred are ⁇ 16 alkyl groups.
  • the trialkylsilyl group in the case where R 11 and R 12 in the general formula (4) represent a trialkylsilyl group are each independently a trialkyl having 1 to 10 carbon atoms.
  • a silyl group is preferred, a trialkylsilyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferred, and a trimethylsilyl group (TMS group) is particularly preferred.
  • R 11 and R 12 in the general formula (4) represent an alkyl-substituted aryl group or an unsubstituted aryl group
  • the aryl group is preferably an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 10 carbon atoms Are more preferable, and a phenyl group is particularly preferable.
  • the alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 4 to 20 carbon atoms, and particularly preferably an alkyl group having 6 to 16 carbon atoms.
  • R 11 and R 12 in the general formula (4) represent an alkyl-substituted heteroaryl group or an unsubstituted aryl group
  • a heteroaryl group having 5 to 7 ring members is preferable, and a ring member having 5 to 6 ring members is preferable.
  • a thienyl group is particularly preferable.
  • the alkyl group in the case of representing an alkyl-substituted heteroaryl group is preferably an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 4 to 20 carbon atoms, and particularly preferably an alkyl group having 6 to 16 carbon atoms.
  • the organic transistor of the present invention has a semiconductor active layer containing the compound represented by the general formula (1).
  • the organic transistor of the present invention may further include other layers in addition to the semiconductor active layer.
  • the organic transistor of the present invention is preferably used as an organic field effect transistor (FET), and more preferably used as an insulated gate FET in which a gate-channel is insulated.
  • FET organic field effect transistor
  • an electrode, an insulator layer, a semiconductor active layer (organic semiconductor layer), and two electrodes are sequentially arranged on the upper surface of the lowermost substrate (bottom gate / top contact type) ).
  • the electrode on the upper surface of the lowermost substrate is provided on a part of the substrate, and the insulator layer is disposed so as to be in contact with the substrate at a portion other than the electrode.
  • the two electrodes provided on the upper surface of the semiconductor active layer are arranged separately from each other.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a cross section of an example of the structure of the organic transistor of the present invention.
  • the organic transistor of FIG. 1 has a substrate 11 disposed in the lowermost layer, an electrode 12 is provided on a part of its upper surface, and further covers the electrode 12 and is in contact with the substrate 11 at a portion other than the electrode 12. 13 is provided. Further, the semiconductor active layer 14 is provided on the upper surface of the insulator layer 13, and the two electrodes 15a and 15b are disposed separately on a part of the upper surface.
  • the electrode 12 is a gate, and the electrodes 15a and 15b are drains or sources, respectively.
  • the organic transistor shown in FIG. 1 is an insulated gate FET in which a channel that is a current path between a drain and a source is insulated from a gate.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a cross section of the structure of an organic transistor manufactured as a substrate for measuring FET characteristics in an embodiment of the present invention.
  • a substrate 31 is disposed in the lowermost layer, an electrode 32 is provided on a part of the upper surface thereof, and further, this insulator 32 is covered so as to be in contact with the substrate 31 at a portion other than the electrode 32.
  • 33 is provided.
  • the semiconductor active layer 35 is provided on the upper surface of the insulator layer 33, and the electrodes 34 a and 34 b are below the semiconductor active layer 35.
  • the electrode 32 is a gate
  • the electrode 34a and the electrode 34b are a drain or a source, respectively.
  • the organic transistor shown in FIG. 2 is an insulated gate FET in which a channel that is a current path between the drain and the source is insulated from the gate.
  • a top gate / top contact type element having an insulator and a gate electrode on the semiconductor active layer, and a top gate / bottom contact type element can also be preferably used.
  • the thickness of the entire transistor is preferably 0.1 to 0.5 ⁇ m.
  • the entire organic transistor element is made of a metal sealing can, glass, an inorganic material such as silicon nitride, a polymer material such as parylene, It may be sealed with a low molecular material or the like.
  • the organic transistor of the present invention preferably includes a substrate.
  • a well-known material can be used, for example, polyester films, such as a polyethylene naphthalate (PEN) and a polyethylene terephthalate (PET), a cycloolefin polymer film, a polycarbonate film, a triacetyl cellulose (TAC) film, polyimide film, and those obtained by bonding these polymer films to ultrathin glass, ceramic, silicon, quartz, glass, and the like can be mentioned, and silicon is preferred.
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • TAC triacetyl cellulose
  • the organic transistor of the present invention preferably includes an electrode.
  • the constituent material of the electrode include metal materials such as Cr, Al, Ta, Mo, Nb, Cu, Ag, Au, Pt, Pd, In, Ni, and Nd, alloy materials thereof, carbon materials, and conductive materials. Any known conductive material such as a conductive polymer can be used without particular limitation.
  • the thickness of the electrode is not particularly limited, but is preferably 10 to 50 nm.
  • the gate width (or channel width) W and gate length (or channel length) L are not particularly limited, but the ratio W / L is preferably 10 or more, and more preferably 20 or more.
  • the material constituting the insulating layer is not particularly limited as long as the necessary insulating effect can be obtained.
  • fluorine polymer insulating materials such as silicon dioxide, silicon nitride, PTFE, CYTOP, polyester insulating materials, polycarbonate insulating materials, acrylic polymers Insulating material, epoxy resin insulating material, polyimide insulating material, polyvinylphenol resin insulating material, polyparaxylylene resin insulating material, and the like.
  • the upper surface of the insulating layer may be surface-treated.
  • an insulating layer whose surface is treated by applying hexamethyldisilazane (HMDS) or octadecyltrichlorosilane (OTS) to the silicon dioxide surface can be preferably used.
  • HMDS hexamethyldisilazane
  • OTS octadecyltrichlorosilane
  • the thickness of the insulating layer is not particularly limited, but when thinning is required, the thickness is preferably 10 to 400 nm, more preferably 20 to 200 nm, and particularly preferably 50 to 200 nm. .
  • the organic transistor of the present invention is characterized in that the semiconductor active layer contains the compound represented by the general formula (1), that is, the compound of the present invention.
  • the semiconductor active layer may be a layer made of the compound of the present invention, or may be a layer further containing a polymer binder described later in addition to the compound of the present invention. Moreover, the residual solvent at the time of film-forming may be contained.
  • the content of the polymer binder in the semiconductor active layer is not particularly limited, but is preferably used in the range of 0 to 95% by mass, more preferably in the range of 10 to 90% by mass, It is preferably used in the range of 20 to 80% by mass, particularly preferably in the range of 30 to 70% by mass.
  • the thickness of the semiconductor active layer is not particularly limited, but when thinning is required, the thickness is preferably 10 to 400 nm, more preferably 10 to 200 nm, and particularly preferably 10 to 100 nm. preferable.
  • the present invention also relates to an organic semiconductor material for a non-light-emitting organic semiconductor device containing the compound represented by the general formula (1), that is, the compound of the present invention.
  • Non-luminescent organic semiconductor devices In the present specification, the “non-light emitting organic semiconductor device” means a device not intended to emit light.
  • the non-light-emitting organic semiconductor device is preferably a non-light-emitting organic semiconductor device using an electronic element having a film layer structure.
  • Non-light-emitting organic semiconductor devices include organic transistors, organic photoelectric conversion elements (solid-state imaging elements for optical sensors, solar cells for energy conversion, etc.), gas sensors, organic rectifying elements, organic inverters, information recording elements, etc.
  • the organic photoelectric conversion element can be used for both optical sensor applications (solid-state imaging elements) and energy conversion applications (solar cells).
  • An organic photoelectric conversion element and an organic transistor are preferable, and an organic transistor is more preferable. That is, the organic semiconductor material for a non-light-emitting organic semiconductor device of the present invention is preferably an organic transistor material as described above.
  • the “organic semiconductor material” is an organic material exhibiting semiconductor characteristics. Similar to semiconductors made of inorganic materials, there are p-type (hole-transporting) organic semiconductor materials that conduct holes as carriers and n-type (electron-transporting) organic semiconductor materials that conduct electrons as carriers.
  • the compound of the present invention may be used as either a p-type organic semiconductor material or an n-type organic semiconductor material, but is more preferably used as a p-type.
  • the ease of carrier flow in the organic semiconductor is represented by carrier mobility ⁇ .
  • the carrier mobility ⁇ is preferably higher, preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 cm 2 / Vs or higher, more preferably 5 ⁇ 10 ⁇ 3 cm 2 / Vs or higher, and more preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 2 cm 2.
  • / Vs or higher is particularly preferable, 5 ⁇ 10 ⁇ 2 cm 2 / Vs or higher is more preferable, 1 ⁇ 10 ⁇ 1 cm 2 / Vs or higher is even more preferable.
  • the carrier mobility ⁇ can be obtained by characteristics when a field effect transistor (FET) element is manufactured or by a time-of-flight measurement (TOF) method.
  • FET field effect transistor
  • TOF time-of-flight measurement
  • Organic semiconductor film for non-luminescent organic semiconductor devices (material)
  • the present invention also relates to a compound represented by the above general formula (1), that is, an organic semiconductor film for a non-light-emitting organic semiconductor device containing the compound of the present invention.
  • the aspect in which the organic semiconductor film for a non-luminescent organic semiconductor device of the present invention contains the compound represented by the general formula (1), that is, the compound of the present invention and does not contain a polymer binder is also preferable.
  • the organic-semiconductor film for nonluminous organic-semiconductor devices of this invention may contain the compound represented by the said General formula (1), ie, the compound of this invention, and a polymer binder.
  • polymer binder examples include insulating polymers such as polystyrene, polycarbonate, polyarylate, polyester, polyamide, polyimide, polyurethane, polysiloxane, polysulfone, polymethyl methacrylate, polymethyl acrylate, cellulose, polyethylene, and polypropylene, and co-polymers thereof.
  • examples include polymers, photoconductive polymers such as polyvinyl carbazole and polysilane, conductive polymers such as polythiophene, polypyrrole, polyaniline, and polyparaphenylene vinylene, and semiconductor polymers.
  • the polymer binders may be used alone or in combination.
  • the organic semiconductor material and the polymer binder may be uniformly mixed, or a part or all of them may be phase-separated, but from the viewpoint of charge mobility, A structure in which the binder and the binder are phase-separated is most preferable because the binder does not hinder the charge transfer of the organic semiconductor.
  • a polymer binder having a high glass transition temperature is preferable, and in consideration of charge mobility, a polymer binder, a photoconductive polymer, or a conductive polymer having a structure containing no polar group is preferable.
  • the amount of the polymer binder used is not particularly limited, but is preferably used in the range of 0 to 95% by mass, more preferably 10 to 90% by mass in the organic semiconductor film for non-light-emitting organic semiconductor devices of the present invention. Is more preferably used within the range of 20 to 80% by mass, and particularly preferably within the range of 30 to 70% by mass.
  • an organic film with good film quality can be obtained when the compound has the structure described above. Specifically, since the compound obtained by the present invention has good crystallinity, a sufficient film thickness can be obtained, and the obtained organic semiconductor film for a non-luminescent organic semiconductor device of the present invention is of good quality. Become.
  • any method may be used for forming the compound of the present invention on the substrate.
  • the substrate may be heated or cooled, and the film quality and molecular packing in the film can be controlled by changing the temperature of the substrate.
  • the temperature of the substrate is not particularly limited, but is preferably between 0 ° C. and 200 ° C., more preferably between 15 ° C. and 100 ° C., and particularly between 20 ° C. and 95 ° C. preferable.
  • the compound of the present invention is formed on a substrate, it can be formed by a vacuum process or a solution process, both of which are preferable.
  • film formation by a vacuum process include physical vapor deposition methods such as vacuum deposition, sputtering, ion plating, molecular beam epitaxy (MBE), and chemical vapor deposition (CVD) such as plasma polymerization. ) Method, and it is particularly preferable to use a vacuum deposition method.
  • film formation by a solution process refers to a method in which an organic compound is dissolved in a solvent that can be dissolved and a film is formed using the solution.
  • coating methods such as casting method, dip coating method, die coater method, roll coater method, bar coater method, spin coating method, ink jet method, screen printing method, gravure printing method, flexographic printing method, offset printing
  • Conventional printing methods such as various printing methods such as micro contact printing method, Langmuir-Blodgett (LB) method, casting method, spin coating method, ink jet method, gravure printing method, flexographic printing method, offset It is particularly preferable to use a printing method or a microcontact printing method.
  • the organic semiconductor film for a non-luminescent organic semiconductor device of the present invention is preferably produced by a solution coating method. Further, when the organic semiconductor film for a non-light-emitting organic semiconductor device of the present invention contains a polymer binder, the material for forming the layer and the polymer binder are dissolved or dispersed in an appropriate solvent to form a coating solution. It is preferably formed by a coating method.
  • the coating solution for non-light-emitting organic semiconductor devices of the present invention that can be used for film formation by a solution process will be described.
  • the present invention also relates to a coating solution for a non-luminescent organic semiconductor device containing the compound represented by the general formula (1), that is, the compound of the present invention.
  • the material for forming the layer is selected from hydrocarbons such as hexane, octane, decane, toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, decalin, and 1-methylnaphthalene.
  • Solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone and other ketone solvents such as dichloromethane, chloroform, tetrachloromethane, dichloroethane, trichloroethane, tetrachloroethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, chlorotoluene and the like
  • Solvent for example, ester solvent such as ethyl acetate, butyl acetate, amyl acetate, for example, methanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, cyclohexanol, methyl Alcohol solvents such as rosolve, ethyl cellosolve, ethylene glycol, for example, ether solvents such as dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, anisole, such
  • a film can be formed by various coating methods.
  • a solvent may be used independently and may be used in combination of multiple. Among these, hydrocarbon solvents, halogenated hydrocarbon solvents or ether solvents are preferable, toluene, xylene, mesitylene, tetralin, dichlorobenzene or anisole are more preferable, and toluene, xylene, tetralin and anisole are particularly preferable.
  • the concentration of the compound represented by the general formula (1) in the coating solution is preferably 0.1 to 80% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass, and particularly preferably 0.5 to 10% by mass. By setting the ratio to%, a film having an arbitrary thickness can be formed.
  • the coating solution for a non-light-emitting organic semiconductor device of the present invention is also preferably an embodiment containing the compound represented by the general formula (1), that is, the compound of the present invention and not containing a polymer binder.
  • the coating solution for non-luminous organic semiconductor devices of this invention may contain the compound represented by the said General formula (1), ie, the compound of this invention, and a polymer binder.
  • the material for forming the layer and the polymer binder can be dissolved or dispersed in the above-mentioned appropriate solvent to form a coating solution, and a film can be formed by various coating methods.
  • the polymer binder can be selected from those described above.
  • Example 1 Synthesis of Compounds 1 to 3, 5, 11, 13, 15, 16, 24, 31 and 32, and Intermediate Compounds e, f and g Therefore, compounds 1 to 3, 5, 11, 13, 15, 16, 24, 31 and 32 and intermediate compounds e, f and g, which are compounds represented by the general formula (1), were synthesized.
  • Comparative compounds 1 and 2 used for the semiconductor active layer (organic semiconductor layer) of the comparative element were synthesized according to the methods described in JP-A-2011-46687 and JP-A-2012-513659.
  • Comparative compound 1 is compound 1 of JP 2011-46687 A
  • comparative compound 2 is compound No. 3.
  • the structures of comparative compounds 1 and 2 are shown below.
  • Example 2 ⁇ Device fabrication and evaluation> All materials used for device fabrication were subjected to sublimation purification, and it was confirmed by high performance liquid chromatography (Tosoh TSKgel ODS-100Z) that the purity (absorption intensity area ratio at 254 nm) was 99.5% or more.
  • a non-luminescent organic semiconductor device coating solution was prepared by mixing the compound of the present invention or a comparative compound (each 1 mg) and toluene (1 mL) and heating to 100 ° C. This coating solution is cast on an FET characteristic measurement substrate heated to 90 ° C. in a nitrogen atmosphere to form an organic semiconductor film for a non-light-emitting organic semiconductor device, and the organic transistor of Example 2 for FET characteristic measurement An element was obtained.
  • SiO 2 film thickness 200 nm
  • the FET characteristics of the organic transistor element of Example 2 are as follows: carrier mobility under normal pressure and nitrogen atmosphere using a semiconductor parameter analyzer (Agilent, 4156C) connected with a semi-auto prober (Vector Semicon, AX-2000). Evaluation was made in terms of changes in threshold voltage after repeated driving. The obtained results are shown in Table 1 below.
  • the carrier mobility ⁇ was calculated using the formula.
  • I d (w / 2L) ⁇ C i (V g ⁇ V th ) 2
  • L is the gate length
  • W is the gate width
  • C i is the capacitance per unit area of the insulating layer
  • V g is the gate voltage
  • V th is the threshold voltage.
  • evaluation of the threshold voltage change after the subsequent (b) repeated driving is not performed.
  • the compound of the present invention has good solubility in an organic solvent, and the organic transistor element using the compound of the present invention has high carrier mobility. Therefore, it turned out that the compound of this invention is preferably used as an organic-semiconductor material for nonluminous organic-semiconductor devices.
  • the organic transistor element using the comparative compound 1 had a low carrier mobility. Comparative compound 2 had low solubility, and a device could not be produced.
  • the organic transistor element using the compound of the present invention had a small threshold voltage change after repeated driving.
  • the organic transistor element in which the semiconductor active layer was formed using the compound of the present invention together with the binder had high carrier mobility. Therefore, it turned out that the compound of this invention is preferably used as an organic-semiconductor material for nonluminous organic-semiconductor devices.
  • the organic transistor element in which the semiconductor active layer was formed using the comparative compound 1 together with the binder had a low carrier mobility. Comparative compound 2 had low solubility, and a device could not be produced.
  • the organic transistor element using the compound of the present invention had a small threshold voltage change after repeated driving.
  • the carrier mobility becomes very low
  • the compound of the present invention is used together with the binder. It has been found that even when the semiconductor active layer is formed, an element having excellent carrier mobility, preferably a small threshold voltage change after repeated driving, and extremely high film smoothness and uniformity can be obtained.
  • Example 4 ⁇ Semiconductor active layer (organic semiconductor layer) formation> A silicon wafer provided with SiO 2 (thickness: 370 nm) as a gate insulating film was used, and surface treatment was performed with octyltrichlorosilane. A non-luminescent organic semiconductor device coating solution was prepared by mixing the compound of the present invention or a comparative compound (each 1 mg) and toluene (1 mL) and heating to 100 ° C. This coating solution was cast on an octylsilane surface-treated silicon wafer heated to 90 ° C. in a nitrogen atmosphere to form an organic semiconductor film for a non-light-emitting organic semiconductor device.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of the structure.
  • the FET characteristics of the organic transistor element of Example 4 are the same as those of Example 2 under normal pressure and nitrogen atmosphere using a semiconductor parameter analyzer (Agilent, 4156C) connected with a semi-auto prober (manufactured by Vector Semicon, AX-2000). Similar evaluations were made. The obtained results are shown in Table 3 below.
  • the organic transistor element using the compound of the present invention has high carrier mobility. Therefore, it turned out that the compound of this invention is preferably used as an organic-semiconductor material for nonluminous organic-semiconductor devices. Comparative compound 2 had low solubility, and a device could not be produced. In addition, the organic transistor element using the compound of the present invention had a small threshold voltage change after repeated driving.
  • Electrode 11 Substrate 12 Electrode 13 Insulator Layer 14 Semiconductor Active Layer (Organic Material Layer, Organic Semiconductor Layer) 15a, 15b Electrode 31 Substrate 32 Electrode 33 Insulator layer 34a, 34b Electrode 35 Semiconductor active layer (organic material layer, organic semiconductor layer)

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Abstract

 本発明は、有機トランジスタの半導体活性層に用いたときにキャリア移動度が高くなり、有機溶媒への高い溶解性を有する化合物及びこの化合物を用いた有機トランジスタを提供することを課題とする。 本発明は、下記の式で表される化合物及びこの化合物を半導体活性層に含む有機トランジスタである。(式中、XおよびXはNR13、O原子またはS原子;AはCRまたはN原子;AはCRまたはN原子;R13は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはアシル基;R~Rはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R~Rのうち少なくとも1つが-L-Rで表される置換基;Lは特定構造の2価の連結基;Rはアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいはトリアルキルシリル基である。)

Description

有機トランジスタ、化合物、非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料、有機トランジスタ用材料、非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液、非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜
 本発明は、有機トランジスタ、有機半導体膜および有機半導体材料などに関する。詳しくは、本発明は、2つのヘテロ5員環が縮環したフェナントレン骨格構造を有する化合物、この化合物を含有する有機トランジスタ、この化合物を含有する非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料、この化合物を含有する有機トランジスタ用材料、この化合物を含有することを特徴とする非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液、この化合物を含有する非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜、この化合物を合成するための中間体である化合物に関する。
 有機半導体材料を用いたデバイスは、従来のシリコンなどの無機半導体材料を用いたデバイスと比較して、様々な優位性が見込まれているため、高い関心を集めている。有機半導体材料を用いたデバイスの例としては、有機半導体材料を光電変換材料として用いた有機薄膜太陽電池や固体撮像素子などの光電変換素子や、非発光性(本明細書中、「非発光性」とは、室温、大気下0.1mW/cmの電流密度でデバイスに電流を流した場合に、1lm/W以下の発光効率のことを言う。非発光性有機半導体デバイスと言えば、有機電界発光素子などの発光性有機半導体デバイスを除く有機半導体デバイスを意味する)の有機トランジスタ(有機薄膜トランジスタと言われることもある)が挙げられる。有機半導体材料を用いたデバイスは、無機半導体材料を用いたデバイスと比べて低温、低コストで大面積の素子を作製できる可能性がある。さらに分子構造を変化させることで容易に材料特性を変化させることが可能であるため材料のバリエーションが豊富であり、無機半導体材料ではなし得なかったような機能や素子を実現することができる。
 例えば、特許文献1には、ピロールが縮環したフェナントレン系化合物を有機発光(有機ELまたは有機Electro-Luminescence)素子材料として用いると、電気特性、電荷輸送性能および発光能に優れ、長寿命、低駆動電圧の有機EL素子が得られることが記載されている。特許文献1には有機トランジスタに用いることを示唆する記載はなかった。
 特許文献2には、ピロールが縮環した芳香族構造をもつ有機半導体化合物は、低温で水性および有機溶媒に対する溶解性が高く、溶液成膜可能であり、有機半導体作製時にドーピング調整が容易であり、低コスト大量生産可能であることが記載されている。しかしながら、特許文献2の実施例は太陽電池への使用例のみが記載されており、有機トランジスタを製造した例はなかった。
特開2011-46687号公報 特表2012-513459号公報
 有機EL素子材料として有用なものが、ただちに有機トランジスタ用半導体材料として有用であると言うことはできない。これは、有機EL素子と有機トランジスタでは、有機化合物に求められる特性が異なるためである。有機EL素子では通常膜の膜厚方向(通常数nm~数100nm)に電荷を輸送する必要があるのに対し、有機トランジスタでは膜面方向の電極間(通常数μm~数100μm)の長距離を電荷(キャリア)輸送する必要がある。このため、求められるキャリア移動度が格段に高い。そのため、有機トランジスタ用半導体材料としては、分子の配列秩序が高い、結晶性が高い有機化合物が求められている。また、高いキャリア移動度発現のため、π共役平面は基板に対して直立していることが好ましい。一方、有機EL素子では、発光効率を高めるため、発光効率が高く、面内での発光が均一な素子が求められている。通常、結晶性の高い有機化合物は、面内の電界強度不均一、発光不均一、発光クエンチ等、発光欠陥を生じさせる原因となるため、有機EL素子用材料は結晶性を低くし、アモルファス性の高い材料が望まれる。このため、有機EL素子材料を構成する有機化合物を有機半導体材料にそのまま転用しても、ただちに良好なトランジスタ特性を得ることができる訳ではない。
 また、同様に太陽電池材料として有用なものも、ただちには、求められるキャリア移動度が格段に高い有機トランジスタ用半導体材料として有用であると言うことはできない。
 このような状況のもと、本発明者らが特許文献1に記載の化合物を用いた有機トランジスタについて検討したところ、有機トランジスタに使用した例の記載がない特許文献1に記載されている化合物を有機トランジスタの半導体活性層に用いたとしてもキャリア移動度が低く、高いトランジスタ特性が得られないことがわかった。
 特許文献2に記載されている化合物は、キャリア移動度が低いか、特許文献2の記載に反して有機溶媒に対する溶解性が低く有機トランジスタの半導体活性層を溶液製膜法によって製膜できないことがわかった。すなわち、特許文献2に記載されている化合物は高いキャリア移動度および一般的な有機溶剤に対する溶解性を両立できないことがわかった。
 そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために検討を進めた。本発明が解決しようとする課題は、有機トランジスタの半導体活性層に用いたときにキャリア移動度が高くなり、有機溶媒への高い溶解性を有する化合物およびこの化合物を用いた有機トランジスタを提供することである。
 上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、フェナントレン骨格に十分なHOMO軌道の重なりが得られるように、チオフェン、フランまたはピロールを特定の位置に2個縮環させ、さらに一般式(W)で表される基を置換させることで、有機トランジスタの半導体活性層に用いたときにキャリア移動度が高く、かつ、駆動電圧が低くなり、有機溶媒への高い溶解性を有する化合物が得られることを見出し、本発明に至った。
 上記課題を解決するための具体的な手段である本発明は、以下の構成を有する。
[1] 下記一般式(1)で表される化合物を半導体活性層に含む有機トランジスタ:
一般式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 一般式(1)中、XおよびXはそれぞれ独立にNR13、O原子またはS原子を表し、
 AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
 R13は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはアシル基を表し、
 R~Rはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R~Rのうち少なくとも1つが下記一般式(W)で表される置換基である:
-L-R   一般式(W)
 一般式(W)中、Lは下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、
 Rは置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 一般式(L-1)~(L-25)中、波線部分は2つのヘテロ5員環が縮環したフェナントレン骨格との結合位置を表し、
 一般式(L-13)におけるmは4を表し、一般式(L-14)および(L-15)におけるmは3を表し、一般式(L-16)~(L-20)におけるmは2を表し、(L-22)におけるmは6を表し、
 一般式(L-1)、(L-2)、(L-6)および(L-13)~(L-24)におけるR’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
 Rは水素原子または置換基を表し、
 Rsiはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を表す。
[2] [1]に記載の有機トランジスタは、一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(2-1)または(2-2)で表される化合物であることが好ましい:
一般式(2-1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 一般式(2-1)中、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表し、
 AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
 R~R、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、Rは-L-Rで表される基ではなく、
 Lは下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、
 Rは置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す;
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 一般式(2-2)中、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表し、
 AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
 R~R、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
 LおよびLはそれぞれ独立に下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、
 RおよびRはそれぞれ独立に置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す;
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 一般式(L-1)~(L-25)中、波線部分は2つのヘテロ5員環が縮環したフェナントレン骨格との結合位置を表し、
 一般式(L-13)におけるmは4を表し、一般式(L-14)および(L-15)におけるmは3を表し、一般式(L-16)~(L-20)におけるmは2を表し、(L-22)におけるmは6を表し、
 一般式(L-1)、(L-2)、(L-6)および(L-13)~(L-24)におけるR’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
 Rは水素原子または置換基を表し、
 Rsiはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を表す。
[3] [1]または[2]に記載の有機トランジスタは、一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、AがCRであるか、AがCRであり、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表すことが好ましい。
[4] [1]~[3]のいずれか一つに記載の有機トランジスタは、一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、XおよびXのうち少なくとも1つがS原子であることが好ましい。
[5] [1]~[4]のいずれか一つに記載の有機トランジスタは、一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、L、L、LおよびLが全て一般式(L-1)~(L-5)、(L-13)、(L-17)もしくは(L-18)のいずれかで表される2価の連結基またはこれらの2価の連結基が2以上結合した2価の連結基であることが好ましい。
[6] [1]~[5]のいずれか一つに記載の有機トランジスタは、一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、L、L、LおよびLが全て一般式(L-1)、(L-3)、(L-13)または(L-18)のいずれかで表される2価の連結基、あるいは一般式(L-3)、(L-13)または(L-18)のいずれか1つで表される2価の連結基と一般式(L-1)で表される2価の連結基が結合した2価の連結基であることが好ましい。
[7] [1]~[6]のいずれか一つに記載の有機トランジスタは、一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、R、R、RおよびRが全て置換または無置換のアルキル基であることが好ましい。
[8] [1]~[7]のいずれか一つに記載の有機トランジスタは、一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、L、L、LおよびLが全て一般式(L-1)で表される2価の連結基であり、かつ、R、R、RおよびRが全て直鎖の炭素数7~17のアルキル基であるか;あるいは、
 L、L、LおよびLが全て一般式(L-3)、(L-13)または(L-18)のいずれか1つで表される2価の連結基と一般式(L-1)で表される2価の連結基が結合した2価の連結基であり、かつ、R、R、RおよびRが全て直鎖のアルキル基であることが好ましい。
[9] 下記一般式(1)で表される化合物:
一般式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 一般式(1)中、XおよびXはそれぞれ独立にNR13、O原子またはS原子を表し、
 AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
 R13は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはアシル基を表し、
 R~Rはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R~Rのうち少なくとも1つが下記一般式(W)で表される置換基である:
-L-R   一般式(W)
 一般式(W)中、Lは下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、
 Rは置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 一般式(L-1)~(L-25)中、波線部分は2つのヘテロ5員環が縮環したフェナントレン骨格との結合位置を表し、
 一般式(L-13)におけるmは4を表し、一般式(L-14)および(L-15)におけるmは3を表し、一般式(L-16)~(L-20)におけるmは2を表し、(L-22)におけるmは6を表し、
 一般式(L-1)、(L-2)、(L-6)および(L-13)~(L-24)におけるR’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
 Rは水素原子または置換基を表し、
 Rsiはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を表す。
[10] [9]に記載の化合物は、一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(2-1)または(2-2)で表される化合物であることが好ましい:
一般式(2-1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 一般式(2-1)中、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表し、
 AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
 R~R、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、Rは-L-Rで表される基ではなく、
 Lは下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、
 Rは置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す;
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 一般式(2-2)中、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表し、
 AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
 R~R、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
 LおよびLはそれぞれ独立に下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、
 RおよびRはそれぞれ独立に置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す;
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 一般式(L-1)~(L-25)中、波線部分は2つのヘテロ5員環が縮環したフェナントレン骨格との結合位置を表し、
 一般式(L-13)におけるmは4を表し、一般式(L-14)および(L-15)におけるmは3を表し、一般式(L-16)~(L-20)におけるmは2を表し、(L-22)におけるmは6を表し、
 一般式(L-1)、(L-2)、(L-6)および(L-13)~(L-24)におけるR’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
 Rは水素原子または置換基を表し、
 Rsiはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を表す。
[11] [9]または[10]に記載の化合物は、一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、AがCRであるか、AがCRであり、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表すことが好ましい。
[12] [9]~[11]のいずれか一つに記載の化合物は、一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、XおよびXのうち少なくとも1つがS原子であることが好ましい。
[13] [9]~[12]のいずれか一つに記載の化合物は、一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、L、L、LおよびLが全て一般式(L-1)~(L-5)、(L-13)、(L-17)もしくは(L-18)のいずれかで表される2価の連結基またはこれらの2価の連結基が2以上結合した2価の連結基であることが好ましい。
[14] [9]~[13]のいずれか一つに記載の化合物は、一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、L、L、LおよびLが全て一般式(L-1)、(L-3)、(L-13)または(L-18)のいずれかで表される2価の連結基、あるいは一般式(L-3)、(L-13)または(L-18)のいずれか1つで表される2価の連結基と一般式(L-1)で表される2価の連結基が結合した2価の連結基であることが好ましい。
[15] [9]~[14]のいずれか一つに記載の化合物は、一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、R、R、RおよびRが全て置換または無置換のアルキル基であることが好ましい。
[16] [9]~[15]のいずれか一つに記載の化合物は、一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、L、L、LおよびLが全て一般式(L-1)で表される2価の連結基であり、かつ、R、R、RおよびRが全て直鎖の炭素数7~17のアルキル基であるか;あるいは、
 L、L、LおよびLが全て一般式(L-3)、(L-13)または(L-18)のいずれか1つで表される2価の連結基と一般式(L-1)で表される2価の連結基が結合した2価の連結基であり、かつ、R、R、RおよびRが全て直鎖のアルキル基であることが好ましい。
[17] [9]~[16]のいずれか一つに記載の化合物を含有する非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料。
[18] [9]~[16]のいずれか一つに記載の化合物を含有する有機トランジスタ用材料。
[19] [9]~[16]いずれか一つに記載の化合物を含有する非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液。
[20] [9]~[16]のいずれか一つに記載の化合物とポリマーバインダーを含有する非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液。
[21] [9]~[16]のいずれか一つに記載の化合物を含有する非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜。
[22] [9]~[16]のいずれか一つに記載の化合物とポリマーバインダーを含有する非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜。
[23] [21]または[22]に記載の非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜は、溶液塗布法により作製されたことが好ましい。
[24] 下記一般式(3)で表される化合物:
一般式(3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 一般式(3)中、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表し、
 AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
 R、R、R~Rはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
 RおよびR10はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基またはトリフルオロメチルスルホニル基を表す。
[25] 下記一般式(4)で表される化合物:
一般式(4)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 一般式(4)において、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表し、
 AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
 R、R、R~Rはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
 R11およびR12はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、トリアルキルシリル基、アルキル置換または無置換のアリール基、あるいは、アルキル置換または無置換のヘテロアリール基を表す。
[26] [24]または[25]に記載の化合物は、[9]~[16]のいずれか一つに記載の化合物の中間体化合物であることが好ましい。
 本発明によれば、有機トランジスタの半導体活性層に用いたときにキャリア移動度が高くなり、有機溶媒への高い溶解性を有する化合物およびこの化合物を用いた有機トランジスタを提供することができる。
図1は、本発明の有機トランジスタの一例の構造の断面を示す概略図である。 図2は、本発明の実施例でFET特性測定用基板として製造した有機トランジスタの構造の断面を示す概略図である。
 以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は「~」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
 本発明において、各一般式の説明において特に区別されずに用いられている場合における水素原子は同位体(重水素原子等)も含んでいることを表す。さらに、置換基を構成する原子は、その同位体も含んでいることを表す。
[有機トランジスタ]
 本発明の有機トランジスタは、下記一般式(1)で表される化合物を半導体活性層に含むことを特徴とする。
一般式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 一般式(1)中、XおよびXはそれぞれ独立にNR13、O原子またはS原子を表し、
 AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
 R13は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはアシル基を表し、
 R~Rはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R~Rのうち少なくとも1つが下記一般式(W)で表される置換基である:
-L-R   一般式(W)
 一般式(W)中、Lは下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、
 Rは置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 一般式(L-1)~(L-25)中、波線部分は2つのヘテロ5員環が縮環したフェナントレン骨格との結合位置を表し、
 一般式(L-13)におけるmは4を表し、一般式(L-14)および(L-15)におけるmは3を表し、一般式(L-16)~(L-20)におけるmは2を表し、(L-22)におけるmは6を表し、
 一般式(L-1)、(L-2)、(L-6)および(L-13)~(L-24)におけるR’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
 Rは水素原子または置換基を表し、
 Rsiはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を表す。
 このような構造の一般式(1)で表される化合物は有機溶媒への高い溶解性を有し、一般式(1)で表される化合物を半導体活性層に含むことにより、本発明の有機トランジスタは、キャリア移動度が高い。
 ここで、特許文献1では、本発明の化合物と一見すると構造が類似するフェナントロジピロール化合物が記載されているが、特許文献1に記載の化合物はN上に嵩高い芳香環を有することで、化合物が結晶化した際、分子間で十分なHOMO軌道の重なりが得られず、高いキャリア移動度が得られない。特許文献1には有機トランジスタに使用した実施例はなく、もし使用したとしてもキャリア移動度が低くなる。
 特許文献2の実施例に記載の化合物は、有機トランジスタに使用された実施例はなく、もし使用したとしてもキャリア移動度が低くなるか、有機溶媒に対する溶解性が低く有機トランジスタの半導体活性層を溶液製膜法によって製膜できない。
 これに対し、前記一般式(1)で表される化合物は、2つのヘテロ5員環が縮環したフェナントレン骨格構造に導入する置換基の種類を工夫することで、高いキャリア移動度および一般的な有機溶剤に対する溶解性を両立するものである。一般式(1)で表される化合物については、一般式(W)で表される基の導入が一般的な有機溶剤に対する溶解性向上に効果的であり、これまで困難であった高移動度と溶解性の両立が可能となる。
 さらに、一般式(1)で表される化合物を用いた本発明の有機トランジスタは、繰り返し駆動後の閾値電圧変化も小さいことが好ましい。繰り返し駆動後の閾値電圧変化を小さくするためには、有機半導体材料のHOMOが浅すぎずかつ深すぎないこと、有機半導体材料の化学的安定性(特に耐空気酸化性、酸化還元安定性)、膜状態の熱安定性、空気や水分が入りこみにくい高い膜密度、電荷がたまりにくい欠陥の少ない膜質、等が必要である。また、前記一般式(1)で表される化合物は、成膜時の有機溶媒への溶解性が高いほど、有機トランジスタの半導体活性層に用いたときの繰り返し駆動後の閾値電圧変化を小さくできる。前記一般式(1)で表される化合物はこれらを満足するため、繰り返し駆動後の閾値電圧変化が小さいと考えられる。すなわち、繰り返し駆動後の閾値電圧変化が小さい有機トランジスタは、半導体活性層が高い化学的安定性や膜密度等を有し、長期間に渡ってトランジスタとして有効に機能し得る。
 以下、本発明の化合物や本発明の有機トランジスタなどの好ましい態様を説明する。
<一般式(1)で表される化合物>
 本発明の化合物は、前記一般式(1)で表されることを特徴とする。本発明の化合物は、本発明の有機トランジスタにおいて、後述の半導体活性層に含まれる。すなわち、本発明の化合物は、有機トランジスタ用材料として用いることができる。
一般式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 一般式(1)中、XおよびXはそれぞれ独立にNR13、O原子またはS原子を表す。XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子であることが合成容易性の観点から好ましい。一方、XおよびXのうち少なくとも1つがS原子であることが、キャリア移動度を高める観点から好ましい。XおよびXは、同じ連結基であることが好ましい。XおよびXはいずれもS原子であることがより好ましい。
 R13は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはアシル基を表し、水素原子またはアルキル基であることが好ましく、炭素数1~14のアルキル基であることがより好ましく、炭素数1~4のアルキル基であることが特に好ましい。
 R13がアルキル基を表す場合、直鎖アルキル基でも、分枝アルキル基でも、環状アルキル基でもよいが、直鎖アルキル基であることが、分子の直線性が高まり、キャリア移動度を高めることができる観点から好ましい。
 一般式(1)中、AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。AがCRであるか、AがCRであることが好ましく、AがCRかつAがCRであることがより好ましい。AおよびAは、同じであっても互いに異なっていてもよいが、同じあることが好ましい。
 一般式(1)において、RとRは互いに結合して環を形成してもよく、互いに結合して環を形成しなくてもよいが、互いに結合して環を形成しない方が好ましい。
 一般式(1)において、RとRは互いに結合して環を形成してもよく、互いに結合して環を形成しなくてもよいが、互いに結合して環を形成しない方が好ましい。
 一般式(1)中、R~Rはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R~Rのうち少なくとも1つが下記一般式(W)で表される置換基である:
-L-R   一般式(W)
 一般式(W)中、Lは下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、
 Rは置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 一般式(L-1)~(L-25)中、波線部分は2つのヘテロ5員環が縮環したフェナントレン骨格との結合位置を表し、
 一般式(L-13)におけるmは4を表し、一般式(L-14)および(L-15)におけるmは3を表し、一般式(L-16)~(L-20)におけるmは2を表し、(L-22)におけるmは6を表し、
 一般式(L-1)、(L-2)、(L-6)および(L-13)~(L-24)におけるR’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
 Rは水素原子または置換基を表し、
 Rsiはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を表す。
 一般式(1)中、R~Rはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、少なくとも1つは前記一般式(W)で表される基を表す。
 一般式(1)のR~Rがそれぞれ独立にとりうる置換基として、ハロゲン原子、アルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等の炭素数1~40のアルキル基、ただし、2,6-ジメチルオクチル基、2-デシルテトラデシル基、2-ヘキシルドデシル基、2-エチルオクチル基、2-デシルテトラデシル基、2-ブチルデシル基、1-オクチルノニル基、2-エチルオクチル基、2-オクチルテトラデシル基、2-エチルヘキシル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基等を含む)、アルケニル基(1-ペンテニル基、シクロアルケニル基、ビシクロアルケニル基等を含む)、アルキニル基(1-ペンチニル基、トリメチルシリルエチニル基、トリエチルシリルエチニル基、トリ-i-プロピルシリルエチニル基、2-p-プロピルフェニルエチニル基等を含む)、アリール基(フェニル基、ナフチル基、p-ペンチルフェニル基、3,4-ジペンチルフェニル基、p-ヘプトキシフェニル基、3,4-ジヘプトキシフェニル基の炭素数6~20のアリール基等を含む)、複素環基(ヘテロ環基といってもよい。2-ヘキシルフラニル基等を含む)、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、アシル基(ヘキサノイル基、ベンゾイル基等を含む)、アルコキシ基(ブトキシ基等を含む)、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アミノ基(アニリノ基を含む)、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基(ウレイド基含む)、アルコキシおよびアリールオキシカルボニルアミノ基、アルキルおよびアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルおよびアリールチオ基(メチルチオ基、オクチルチオ基等を含む)、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキルおよびアリールスルフィニル基、アルキルおよびアリールスルホニル基、アルキルおよびアリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アリールおよびヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、ホスホノ基、シリル基(ジトリメチルシロキシメチルブトキシ基等)、ヒドラジノ基、ウレイド基、ボロン酸基(-B(OH))、ホスファト基(-OPO(OH))、スルファト基(-OSOH)、その他の公知の置換基が挙げられる。
 また、これら置換基は、さらに上記置換基を有していてもよい。また、前記一般式(1)で表される化合物が繰り返し構造を有する高分子化合物である場合は、R~Rが重合性基由来の基を有していてもよい。
 これらの中でも、R~Rがそれぞれ独立にとりうる置換基として、アルキル基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アルキルチオ基、後述の一般式(W)で表される基が好ましく、炭素数1~12のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数2~12のアルケニル基、炭素数2~12のアルキニル基、炭素数1~11のアルコキシ基、炭素数5~12の複素環基、炭素数1~12のアルキルチオ基、後述の一般式(W)で表される基がより好ましく、後述の連結基鎖長が3.7Å以下の基および後述の一般式(W)で表される基が特に好ましく、後述の一般式(W)で表される基がより特に好ましい。
 前記一般式(W)で表される基について説明する。
-L-R   一般式(W)
 一般式(W)中、Lは下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、
 Rは置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 一般式(L-1)~(L-25)中、波線部分は2つのヘテロ5員環が縮環したフェナントレン骨格との結合位置を表し、
 一般式(L-13)におけるmは4を表し、一般式(L-14)および(L-15)におけるmは3を表し、一般式(L-16)~(L-20)におけるmは2を表し、(L-22)におけるmは6を表し、
 一般式(L-1)、(L-2)、(L-6)および(L-13)~(L-24)におけるR’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
 Rは水素原子または置換基を表し、
 Rsiはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を表す。
 一般式(W)において、Lは下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が2つ以上が結合した2価の連結基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 一般式(L-1)~(L-25)において、波線部分は2つのヘテロ5員環が縮環したフェナントレン骨格との結合位置を表す。
 *は一般式(L-1)~(L-25)で表される2価の連結基およびRのいずれかとの結合位置を示す。
 一般式(L-13)におけるmは4を表し、一般式(L-14)および(L-15)におけるmは3を表し、一般式(L-16)~(L-20)におけるmは2を表し、(L-22)におけるmは6を表す。
 一般式(L-1)、(L-2)、(L-6)および(L-13)~(L-24)におけるR’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。
 Rは水素原子または置換基を表す。
 Rsiはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を表す。
 一般式(L-1)および(L-2)中のR’はそれぞれLに隣接するRと結合して縮合環を形成してもよい。
 この中でも、一般式(L-19)~(L-21)、(L-23)および(L-24)で表される2価の連結基は、下記一般式(L-19A)~(L-21A)、(L-23A)および(L-24A)で表される2価の連結基であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 ここで、置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基が置換基の末端に存在する場合は、一般式(W)における-R単独と解釈することもでき、一般式(W)における-L-Rと解釈することもできる。
 本発明では、主鎖が炭素数N個の置換または無置換のアルキル基が置換基の末端に存在する場合は、置換基の末端から可能な限りの連結基を含めた上で一般式(W)における-L-Rと解釈することとし、具体的には「一般式(W)におけるLに相当する(L-1)1個」と「一般式(W)におけるRに相当する主鎖が炭素数N-1個の置換または無置換のアルキル基」とが結合した置換基として解釈する。例えば、炭素数8のアルキル基であるn-オクチル基が置換基の末端に存在する場合、2個のR’が水素原子である(L-1)1個と、炭素数7のn-ヘプチル基とが結合した置換基として解釈する。
 一方、本発明では、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基が置換基の末端に存在する場合は、置換基の末端から可能な限りの連結基を含めた上で、一般式(W)におけるR単独と解釈する。例えば、-(OCHCH)-(OCHCH)-(OCHCH)-OCH基が置換基の末端に存在する場合、オキシエチレン単位の繰り返し数vが3のオリゴオキシエチレン基単独の置換基として解釈する。
 前記Lが一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した連結基を形成する場合、一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基の結合数は2~4であることが好ましく、2または3であることがより好ましい。
 一般式(L-1)、(L-2)、(L-6)および(L-13)~(L-24)中の置換基R’としては、上記の一般式(1)のR~Rが採りうる置換基として例示したものを挙げることができる。その中でも一般式(L-6)中の置換基R’はアルキル基であることが好ましく、(L-6)中のR’がアルキル基である場合は、このアルキル基の炭素数は1~9であることが好ましく、4~9であることが化学的安定性、キャリア輸送性の観点からより好ましく、5~9であることがさらに好ましい。(L-6)中のR’がアルキル基である場合は、このアルキル基は直鎖アルキル基であることが、キャリア移動度を高めることができる観点から好ましい。
 Rは水素原子または置換基を表し、Rとしては、上記の一般式(1)のR~Rが採りうる置換基として例示したものを挙げることができる。その中でもRとしては水素原子またはメチル基が好ましい。
 Rsiはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基アルキニル基を表し、アルキル基であることが好ましい。Rsiがとり得るアルキル基としては特に制限はないが、Rsiがとり得るアルキル基の好ましい範囲はRがシリル基である場合にこのシリル基がとり得るアルキル基の好ましい範囲と同様である。Rsiがとり得るアルケニル基としては特に制限はないが、置換または無置換のアルケニル基が好ましく、分枝アルケニル基であることがより好ましく、このアルケニル基の炭素数は2~3であることが好ましい。Rsiがとり得るアルキニル基としては特に制限はないが、置換または無置換のアルキニル基が好ましく、分枝アルキニル基であることがより好ましく、このアルキニル基の炭素数は2~3であることが好ましい。
 Lは前記一般式(L-1)~(L-5)、(L-13)、(L-17)もしくは(L-18)のいずれかで表される2価の連結基、または前記一般式(L-1)~(L-5)、(L-13)、(L-17)もしくは(L-18)のいずれかで表される2価の連結基が2以上結合した2価の連結基であることが好ましく、一般式(L-1)、(L-3)、(L-13)もしくは(L-18)のいずれかで表される2価の連結基または一般式(L-1)、(L-3)、(L-13)もしくは(L-18)で表される2価の連結基が2以上結合した2価の連結基であることがより好ましく、(L-1)、(L-3)、(L-13)もしくは(L-18)で表される2価の連結基、あるいは前記一般式(L-3)、(L-13)または(L-18)のいずれか1つで表される2価の連結基と前記一般式(L-1)で表される2価の連結基が結合した2価の連結基であることが特に好ましい。前記一般式(L-3)、(L-13)または(L-18)のいずれか1つで表される2価の連結基と前記一般式(L-1)で表される2価の連結基が結合した2価の連結基は、前記一般式(L-1)で表される2価の連結基がR側に結合することが好ましい。
 化学的安定性、キャリア輸送性の観点から一般式(L-1)で表される2価の連結基を含む2価の連結基であることが特に好ましく、一般式(L-1)で表される2価の連結基であることがより特に好ましく、Lが前記一般式(L-1)で表される2価の連結基であり、Rが置換または無置換のアルキル基であることがさらにより特に好ましい。
 前記一般式(W)において、Rは置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数が2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のシリル基を表す。
 前記一般式(W)において、Rに隣接するLが前記一般式(L-1)で表される2価の連結基である場合は、Rは置換または無置換のアルキル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数が2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基であることが好ましく、置換または無置換のアルキル基であることがより好ましい。
 前記一般式(W)において、Rに隣接するLが前記一般式(L-2)および(L-4)~(L-25)で表される2価の連結基である場合は、Rは置換または無置換のアルキル基であることがより好ましい。
 前記一般式(W)において、Rに隣接するLが前記一般式(L-3)で表される2価の連結基である場合は、Rは置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のシリル基であることが好ましい。
 Rが置換または無置換のアルキル基の場合、炭素数は4~17であることが好ましく、6~14であることが化学的安定性、キャリア輸送性の観点からより好ましく、6~12であることがさらに好ましい。Rが上記の範囲の長鎖アルキル基であること、特に長鎖の直鎖アルキル基であることが、分子の直線性が高まり、キャリア移動度を高めることができる観点から好ましい。
 Rがアルキル基を表す場合、直鎖アルキル基でも、分枝アルキル基でも、環状アルキル基でもよいが、直鎖アルキル基であることが、分子の直線性が高まり、キャリア移動度を高めることができる観点から好ましい。
 これらの中でも、前記一般式(W)におけるRとLの組み合わせとしては、前記一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、L、L、LおよびLが全て前記一般式(L-1)で表される2価の連結基であり、かつ、R、R、RおよびRが全て直鎖の炭素数7~17のアルキル基であるか;あるいは、L、L、LおよびLが全て前記一般式(L-3)、(L-13)または(L-18)のいずれか1つで表される2価の連結基と前記一般式(L-1)で表される2価の連結基が結合した2価の連結基であり、かつ、R、R、RおよびRが全て直鎖のアルキル基であることが、キャリア移動度を高める観点から好ましい。
 L、L、LおよびLが全て前記一般式(L-1)で表される2価の連結基であり、かつ、R、R、RおよびRが全て直鎖の炭素数7~17のアルキル基である場合、R、R、RおよびRが全て直鎖の炭素数7~14のアルキル基であることがキャリア移動度を高める観点からより好ましく、直鎖の炭素数7~12のアルキル基であることが特に好ましい。
 L、L、LおよびLが全て前記一般式(L-3)、(L-13)または(L-18)のいずれか1つで表される2価の連結基と前記一般式(L-1)で表される2価の連結基が結合した2価の連結基であり、かつ、R、R、RおよびRが全て直鎖のアルキル基である場合、R、R、RおよびRが全て直鎖の炭素数4~17のアルキル基であることがより好ましく、直鎖の炭素数6~14のアルキル基であることが化学的安定性、キャリア輸送性の観点からより好ましく、直鎖の炭素数6~12のアルキル基であることがキャリア移動度を高める観点から特に好ましい。
 一方、有機溶媒への溶解度を高める観点からは、Rが分枝アルキル基であることが好ましい。
 Rが置換基を有するアルキル基である場合のこの置換基としては、ハロゲン原子などを挙げることができ、フッ素原子が好ましい。なお、Rがフッ素原子を有するアルキル基である場合はこのアルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換されてパーフルオロアルキル基を形成してもよい。ただし、Rは無置換のアルキル基であることが好ましい。
 前記Rがエチレンオキシ基、または、オキシエチレン基の繰り返し数が2以上のオリゴエチレンオキシ基の場合、Rが表す「オリゴオキシエチレン基」とは本明細書中、-(OCHCHOYで表される基のことを言う(オキシエチレン単位の繰り返し数vは2以上の整数を表し、末端のYは水素原子または置換基を表す)。なお、オリゴオキシエチレン基の末端のYが水素原子である場合はヒドロキシ基となる。オキシエチレン単位の繰り返し数vは2~4であることが好ましく、2~3であることがさらに好ましい。オリゴオキシエチレン基の末端のヒドロキシ基は封止されていること、すなわちYが置換基を表すことが好ましい。この場合、ヒドロキシ基は、炭素数が1~3のアルキル基で封止されること、すなわちYが炭素数1~3のアルキル基であることが好ましく、Yがメチル基やエチル基であることがより好ましく、メチル基であることが特に好ましい。
 前記Rが、シロキサン基、または、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基の場合、シロキサン単位の繰り返し数は2~4であることが好ましく、2~3であることがさらに好ましい。また、Si原子には、水素原子やアルキル基が結合することが好ましい。Si原子にアルキル基が結合する場合、アルキル基の炭素数は1~3であることが好ましく、例えば、メチル基やエチル基が結合することが好ましい。Si原子には、同一のアルキル基が結合してもよく、異なるアルキル基または水素原子が結合してもよい。また、オリゴシロキサン基を構成するシロキサン単位はすべて同一であっても異なっていてもよいが、すべて同一であることが好ましい。
 Rに隣接するLが前記一般式(L-3)で表される2価の連結基である場合、Rが置換または無置換のシリル基であることも好ましい。Rが置換または無置換のシリル基である場合はその中でも、Rが置換シリル基であることが好ましい。シリル基の置換基としては特に制限はないが、置換または無置換のアルキル基が好ましく、分枝アルキル基であることがより好ましい。Rがトリアルキルシリル基の場合、Si原子に結合するアルキル基の炭素数は1~3であることが好ましく、例えば、メチル基やエチル基やイソプロピル基が結合することが好ましい。Si原子には、同一のアルキル基が結合してもよく、異なるアルキル基が結合してもよい。Rがアルキル基上にさらに置換基を有するトリアルキルシリル基である場合のこの置換基としては、特に制限はない。
 一般式(W)において、LおよびRに含まれる炭素数の合計は5~18であることが好ましい。LおよびRに含まれる炭素数の合計が上記範囲の下限値以上であると、キャリア移動度が高くなり、駆動電圧を低くなる。LおよびRに含まれる炭素数の合計が上記範囲の上限値以下であると、有機溶媒に対する溶解性が高くなる。
 LおよびRに含まれる炭素数の合計は5~14であることが好ましく、6~14であることがより好ましく、6~12であることが特に好ましく、8~12であることがより特に好ましい。
 前記一般式(1)で表される化合物中、R~Rのうち、前記一般式(W)で表される基は1~4個であることが、キャリア移動度を高め、有機溶媒への溶解性を高める観点から好ましく、1または2個であることがより好ましく、2個であることが特に好ましい。
 R~Rのうち、前記一般式(W)で表される基の位置に特に制限はないが、RまたはRであることが、キャリア移動度を高め、有機溶媒への溶解性を高める観点から好ましい。
 R~Rのうち、前記一般式(W)で表される基以外の置換基は、0~4個であることが好ましく、0~2個であることがより好ましく、0または1個であることが特に好ましく、0個であることがより特に好ましい。
 R~Rが一般式(W)で表される置換基以外の置換基である場合の置換基は、連結基鎖長が3.7Å以下の基であることが好ましく、連結基鎖長が1.0~3.7Åの基であることが好ましく、連結基鎖長が1.0~2.1Åの基であることがより好ましい。
 ここで、連結基鎖長とはフェナントレン構造のC-R結合におけるC原子から置換基Rの末端までの長さのことを指す。構造最適化計算は、密度汎関数法(Gaussian03(米ガウシアン社)/基底関数:6-31G*、交換相関汎関数:B3LYP/LANL2DZ)を用いて行うことができる。なお、代表的な置換基の分子長としては、プロピル基は4.6Å、ピロール基は4.6Å、プロピニル基は4.5Å、プロペニル基は4.6Å、エトキシ基は4.5Å、メチルチオ基は3.7Å、エテニル基は3.4Å、エチル基は3.5Å、エチニル基は3.6Å、メトキシ基は3.3Å、メチル基は2.1Å、水素原子は1.0Åである。
 R~Rが一般式(W)で表される置換基以外の置換基である場合の置換基はそれぞれ独立に炭素数2以下の置換または無置換のアルキル基、炭素数2以下の置換または無置換のアルキニル基、炭素数2以下の置換または無置換のアルケニル基、炭素数2以下の置換または無置換のアシル基であることが好ましく、炭素数2以下の置換または無置換のアルキル基であることがより好ましい。
 R~Rが一般式(W)で表される置換基以外の置換基である場合の置換基がそれぞれ独立に炭素数2以下の置換アルキル基を表す場合、このアルキル基がとり得る置換基としては、シアノ基、フッ素原子、重水素原子などを挙げることができ、シアノ基が好ましい。一般式(W)で表される置換基以外の置換基である場合の置換基が表す炭素数2以下の置換または無置換のアルキル基としては、メチル基、エチル基、シアノ基置換のメチル基が好ましく、メチル基またはシアノ基置換のメチル基がより好ましく、シアノ基置換のメチル基が特に好ましい。
 R~Rが一般式(W)で表される置換基以外の置換基である場合の置換基がそれぞれ独立に炭素数2以下の置換アルキニル基を表す場合、このアルキニル基がとり得る置換基としては、重水素原子などを挙げることができる。一般式(W)で表される置換基以外の置換基である場合の置換基が表す炭素数2以下の置換または無置換のアルキニル基としては、エチニル基、重水素原子置換のアセチレン基を挙げることができ、エチニル基が好ましい。
 R~Rが一般式(W)で表される置換基以外の置換基である場合の置換基がそれぞれ独立に炭素数2以下の置換アルケニル基を表す場合、このアルケニル基がとり得る置換基としては、重水素原子などを挙げることができる。一般式(W)で表される置換基以外の置換基である場合の置換基が表す炭素数2以下の置換または無置換のアルケニル基としては、エテニル基、重水素原子置換のエテニル基を挙げることができ、エテニルが好ましい。
 R~Rが一般式(W)で表される置換基以外の置換基である場合の置換基がそれぞれ独立に炭素数2以下の置換アシル基を表す場合、このアシル基がとり得る置換基としては、フッ素原子などを挙げることができる。一般式(W)で表される置換基以外の置換基である場合の置換基が表す炭素数2以下の置換または無置換のアシル基としては、ホルミル基、アセチル基、フッ素置換のアセチル基を挙げることができ、ホルミル基が好ましい。
 前記一般式(1)で表される化合物は、下記一般式(2-1)または(2-2)で表される化合物であることが好ましく、高移動度の観点からは前記一般式(2-1)で表される化合物であることが特に好ましい。
 前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(2-1)で表される化合物である場合について、まず説明する。
一般式(2-1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 一般式(2-1)中、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表し、
 AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
 R~R、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、Rは-L-Rで表される基ではなく、
 Lは下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、
 Rは置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す;
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 一般式(L-1)~(L-25)中、波線部分は2つのヘテロ5員環が縮環したフェナントレン骨格との結合位置を表し、
 一般式(L-13)におけるmは4を表し、一般式(L-14)および(L-15)におけるmは3を表し、一般式(L-16)~(L-20)におけるmは2を表し、(L-22)におけるmは6を表し、
 一般式(L-1)、(L-2)、(L-6)および(L-13)~(L-24)におけるR’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
 Rは水素原子または置換基を表し、
 Rsiはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を表す。
 一般式(2-1)中、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表す。一般式(2-1)におけるXおよびXの好ましい範囲は一般式(1)におけるXおよびXの好ましい範囲と同様である。
 一般式(2-1)中、AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表す。一般式(2-1)中のA、A、RおよびRは、一般式(1)中のA、A、RおよびRとそれぞれ同義である。一般式(2-1)中のAおよびAの好ましい範囲は、一般式(1)中のAおよびAの好ましい範囲と同様である。
 一般式(2-1)中、R~R、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、Rは-L-Rで表される基ではない。一般式(2-1)中のR~R、RおよびRが置換基を表す場合、この置換基の好ましい範囲は、一般式(1)中のR~Rが一般式(W)で表される置換基以外の置換基である場合の好ましい範囲と同様である。
 一般式(2-1)中、Lは前記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、Rは置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。一般式(2-1)中のLおよびRの好ましい範囲は、一般式(1)中のLおよびRの好ましい範囲と同様である。
 次に、前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(2-2)で表される化合物である場合について説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 一般式(2-2)中、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表し、
 AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
 R~R、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
 LおよびLはそれぞれ独立に下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、
 RおよびRはそれぞれ独立に置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す;
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 一般式(L-1)~(L-25)中、波線部分は2つのヘテロ5員環が縮環したフェナントレン骨格との結合位置を表し、
 一般式(L-13)におけるmは4を表し、一般式(L-14)および(L-15)におけるmは3を表し、一般式(L-16)~(L-20)におけるmは2を表し、(L-22)におけるmは6を表し、
 一般式(L-1)、(L-2)、(L-6)および(L-13)~(L-24)におけるR’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
 Rは水素原子または置換基を表し、
 Rsiはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を表す。
 一般式(2-2)中、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表す。一般式(2-2)におけるXおよびXの好ましい範囲は一般式(1)におけるXおよびXの好ましい範囲と同様である。
 一般式(2-2)中、AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表す。一般式(2-2)中のA、A、RおよびRは、一般式(1)中のA、A、RおよびRとそれぞれ同義である。一般式(2-2)中のAおよびAの好ましい範囲は、一般式(1)中のAおよびAの好ましい範囲と同様である。
 一般式(2-2)中、R~R、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。一般式(2-2)中のR~R、RおよびRが置換基を表す場合、この置換基の好ましい範囲は、一般式(1)中のR~Rが一般式(W)で表される置換基以外の置換基である場合の好ましい範囲と同様である。
 一般式(2-2)中、LおよびLはそれぞれ独立に一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、RおよびRはそれぞれ独立に置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す。一般式(2-2)中のLおよびLの好ましい範囲は一般式(1)中のLの好ましい範囲と同様であり、一般式(2-2)中のRおよびRの好ましい範囲は一般式(1)中のRの好ましい範囲と同様である。
 上記一般式(1)で表される化合物の具体例を以下に示すが、本発明で用いることができる一般式(1)で表される化合物は、これらの具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 上記一般式(1)で表される化合物は、繰り返し構造をとってもよく、低分子でも高分子でも良い。前記一般式(1)で表される化合物が低分子化合物の場合は、分子量が3000以下であることが好ましく、2000以下であることがより好ましく、1000以下であることがさらに好ましく、850以下であることが特に好ましい。分子量を上記上限値以下とすることにより、溶媒への溶解性を高めることができるため好ましい。
 一方で、膜の膜質安定性の観点からは、分子量は400以上であることが好ましく、450以上であることがより好ましく、500以上であることがさらに好ましい。
 また、前記一般式(1)で表される化合物が繰り返し構造を有する高分子化合物の場合は、重量平均分子量が3万以上であることが好ましく、5万以上であることがより好ましく、10万以上であることがさらに好ましい。前記一般式(1)で表される化合物が繰り返し構造を有する高分子化合物である場合に、重量平均分子量を上記下限値以上とすることにより、分子間相互作用を高めることができ、高い移動度が得られるため好ましい。
 繰り返し構造を有する高分子化合物としては、一般式(1)で表される化合物が少なくとも1つ以上のアリーレン基、ヘテロアリーレン基(チオフェン、ビチオフェン)を表して繰り返し構造を示すπ共役ポリマーや、一般式(1)で表される化合物が高分子主鎖に側鎖を介して結合したペンダント型ポリマーがあげられ、高分子主鎖としては、ポリアクリレート、ポリビニル、ポリシロキサンなどが好ましく、側鎖としては、アルキレン基、ポリエチレンオキシド基などが好ましい。
 前記一般式(1)で表される化合物は、後述のスキーム1に記載の化合物Aを出発原料として公知文献(Org.Lett.,2001,3,3471、Macromolecules,2010,43,6264、Tetrahedron,2002,58,10197)を参考に合成することができる。
 本発明の化合物の合成において、いかなる反応条件を用いてもよい。反応溶媒としては、いかなる溶媒を用いてもよい。また、環形成反応促進のために、酸または塩基を用いることが好ましく、特に塩基を用いることが好ましい。最適な反応条件は、目的とする化合物の構造により異なるが、上記の文献に記載された具体的な反応条件を参考に設定することができる。
<中間体化合物>
 各種置換基を有する合成中間体は公知の反応を組み合わせて合成することができる。また、各置換基はいずれの中間体の段階で導入してもよい。中間体の合成後は、カラムクロマトグラフィー、再結晶等による精製を行った後、昇華精製により精製する事が好ましい。昇華精製により、有機不純物を分離できるだけでなく、無機塩や残留溶媒等を効果的に取り除くことができる。
 本発明は、下記一般式(3)で表される化合物および下記一般式(4)で表される化合物にも関する。
一般式(3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
 一般式(3)中、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表し、
 AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
 R、R、R~Rはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
 RおよびR10はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基またはトリフルオロメチルスルホニル基を表す。
一般式(4)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 一般式(4)において、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表し、
 AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
 R、R、R~Rはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
 R11およびR12はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、トリアルキルシリル基、アルキル置換または無置換のアリール基、あるいは、アルキル置換または無置換のヘテロアリール基を表す。
 上述の一般式(3)で表される化合物および上述の一般式(4)で表される化合物は、上述の一般式(1)で表される化合物の中間体化合物であることが好ましい。上述の一般式(1)で表される化合物は、上述の一般式(3)で表される化合物および上述の一般式(4)で表される化合物を合成中間体化合物として経て、後述のスキーム1にしたがって、合成することができる。
 まず、一般式(3)で表される化合物について説明する。
一般式(3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 一般式(3)中、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表す。一般式(3)におけるXおよびXの好ましい範囲は一般式(1)におけるXおよびXの好ましい範囲と同様である。
 一般式(3)中、AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表す。一般式(3)中のA、A、RおよびRは、一般式(1)中のA、A、RおよびRとそれぞれ同義である。一般式(3)中のAおよびAの好ましい範囲は、一般式(1)中のAおよびAの好ましい範囲と同様である。
 一般式(3)中、R、R、R~Rはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。一般式(3)中のR、R、R~Rが置換基を表す場合、この置換基の好ましい範囲は、一般式(1)中のR~Rが一般式(W)で表される置換基以外の置換基である場合の好ましい範囲と同様である。
 一般式(3)中、RおよびR10はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基またはトリフルオロメチルスルホニル基を表す。一般式(3)中のRおよびR10はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基またはトリフルオロメチルスルホニル基であることが好ましい。
 一般式(3)中のRおよびR10がアルキル基を表す場合のアルキル基としては、炭素数1~10のアルキル基が好ましく、炭素数1~6のアルキル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。
 一般式(3)中のRおよびR10がアルキルカルボニル基を表す場合のアルキルカルボニル基としては、炭素数2~11のアルキルカルボニル基が好ましく、炭素数2~7のアルキルカルボニル基がより好ましく、アセチル基が特に好ましい。
 一般式(3)中のRおよびR10がアリールカルボニル基を表す場合のアリールカルボニル基としては、炭素数7~20のアリールカルボニル基が好ましく、炭素数7~13のアリールカルボニル基がより好ましく、フェニルカルボニル基が特に好ましい。
 次に、一般式(4)で表される化合物について説明する。
一般式(4)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 一般式(4)中、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表す。一般式(4)におけるXおよびXの好ましい範囲は一般式(1)におけるXおよびXの好ましい範囲と同様である。
 一般式(4)中、AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表す。一般式(4)中のA、A、RおよびRは、一般式(1)中のA、A、RおよびRとそれぞれ同義である。一般式(4)中のAおよびAの好ましい範囲は、一般式(1)中のAおよびAの好ましい範囲と同様である。
 一般式(4)中、R、R、R~Rはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。一般式(4)中のR、R、R~Rが置換基を表す場合、この置換基の好ましい範囲は、一般式(1)中のR~Rが一般式(W)で表される置換基以外の置換基である場合の好ましい範囲と同様である。
 一般式(4)中、R11およびR12はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、トリアルキルシリル基、アルキル置換または無置換のアリール基、またはアルキル置換または無置換のヘテロアリール基を表す。一般式(4)中のR11およびR12はそれぞれ独立にアルキル基、トリアルキルシリル基または水素原子であることが好ましく、トリアルキルシリル基または水素原子であることがより好ましい。
 一般式(4)中のR11およびR12がアルキル基を表す場合のアルキル基としては、炭素数1~24のアルキル基が好ましく、炭素数4~20のアルキル基がより好ましく、炭素数6~16のアルキル基が特に好ましい。
 一般式(4)中のR11およびR12がトリアルキルシリル基を表す場合のトリアルキルシリル基としては、シリル基に置換する3個のアルキル基がそれぞれ独立に炭素数1~10のトリアルキルシリル基が好ましく、炭素数1~4のトリアルキルシリル基がより好ましく、トリメチルシリル基(TMS基)が特に好ましい。
 一般式(4)中のR11およびR12がアルキル置換アリール基や無置換アリール基を表す場合のアリール基としては、炭素数6~18のアリール基が好ましく、炭素数6~10のアリール基がより好ましく、フェニル基が特に好ましい。アルキル置換アリール基を表す場合のアルキル基としては、炭素数1~24のアルキル基が好ましく、炭素数4~20のアルキル基がより好ましく、炭素数6~16のアルキル基が特に好ましい。
 一般式(4)中のR11およびR12がアルキル置換ヘテロアリール基や無置換アリール基を表す場合のヘテロアリール基としては、環員数5~7のヘテロアリール基が好ましく、環員数5~6のヘテロアリール基がより好ましく、チエニル基が特に好ましい。アルキル置換ヘテロアリール基を表す場合のアルキル基としては、炭素数1~24のアルキル基が好ましく、炭素数4~20のアルキル基がより好ましく、炭素数6~16のアルキル基が特に好ましい。
<有機トランジスタの構造>
 本発明の有機トランジスタは、前記一般式(1)で表される化合物を含む半導体活性層を有する。
 本発明の有機トランジスタは、さらに前記半導体活性層以外にその他の層を含んでいてもよい。
 本発明の有機トランジスタは、有機電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor、FET)として用いられることが好ましく、ゲート-チャンネル間が絶縁されている絶縁ゲート型FETとして用いられることがより好ましい。
 以下、本発明の有機トランジスタの好ましい構造の態様について、図面を用いて詳しく説明するが、本発明はこれらの態様に限定されるものではない。
(積層構造)
 有機電界効果トランジスタの積層構造としては特に制限はなく、公知の様々な構造のものとすることができる。
 本発明の有機トランジスタの構造の一例としては、最下層の基板の上面に、電極、絶縁体層、半導体活性層(有機半導体層)、2つの電極を順に配置した構造(ボトムゲート・トップコンタクト型)を挙げることができる。この構造では、最下層の基板の上面の電極は基板の一部に設けられ、絶縁体層は、電極以外の部分で基板と接するように配置される。また、半導体活性層の上面に設けられる2つの電極は、互いに隔離して配置される。
 ボトムゲート・トップコンタクト型素子の構成を図1に示す。図1は、本発明の有機トランジスタの一例の構造の断面を示す概略図である。図1の有機トランジスタは、最下層に基板11を配置し、その上面の一部に電極12を設け、さらにこの電極12を覆い、かつ電極12以外の部分で基板11と接するように絶縁体層13を設けている。さらに絶縁体層13の上面に半導体活性層14を設け、その上面の一部に2つの電極15aと15bとを隔離して配置している。
 図1に示した有機トランジスタは、電極12がゲートであり、電極15aと電極15bはそれぞれドレインまたはソースである。また、図1に示した有機トランジスタは、ドレイン-ソース間の電流通路であるチャンネルと、ゲートとの間が絶縁されている絶縁ゲート型FETである。
 本発明の有機トランジスタの構造の一例としては、ボトムゲート・ボトムコンタクト型素子を挙げることができる。
 ボトムゲート・ボトムコンタクト型素子の構成を図2に示す。図2は本発明の実施例でFET特性測定用基板として製造した有機トランジスタの構造の断面を示す概略図である。図2の有機トランジスタは、最下層に基板31を配置し、その上面の一部に電極32を設け、さらにこの電極32を覆い、かつ電極32以外の部分で基板31と接するように絶縁体層33を設けている。さらに絶縁体層33の上面に半導体活性層35を設け、電極34aと34bが半導体活性層35の下部にある。
 図2に示した有機トランジスタは、電極32がゲートであり、電極34aと電極34bはそれぞれドレインまたはソースである。また、図2に示した有機トランジスタは、ドレイン-ソース間の電流通路であるチャンネルと、ゲートとの間が絶縁されている絶縁ゲート型FETである。
 本発明の有機トランジスタの構造としては、その他、絶縁体、ゲート電極が半導体活性層の上部にあるトップゲート・トップコンタクト型素子や、トップゲート・ボトムコンタクト型素子も好ましく用いることができる。
(厚さ)
 本発明の有機トランジスタは、より薄いトランジスタとする必要がある場合には、例えばトランジスタ全体の厚さを0.1~0.5μmとすることが好ましい。
(封止)
 有機トランジスタ素子を大気や水分から遮断し、有機トランジスタ素子の保存性を高めるために、有機トランジスタ素子全体を金属の封止缶やガラス、窒化ケイ素などの無機材料、パリレンなどの高分子材料や、低分子材料などで封止してもよい。
 以下、本発明の有機トランジスタの各層の好ましい態様について説明するが、本発明はこれらの態様に限定されるものではない。
<基板>
(材料)
 本発明の有機トランジスタは、基板を含むことが好ましい。
 前記基板の材料としては特に制限はなく、公知の材料を用いることができ、例えば、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステルフィルム、シクロオレフィンポリマーフィルム、ポリカーボネートフィルム、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム、ポリイミドフィルム、およびこれらポリマーフィルムを極薄ガラスに貼り合わせたもの、セラミック、シリコン、石英、ガラス、などを挙げることができ、シリコンが好ましい。
<電極>
(材料)
 本発明の有機トランジスタは、電極を含むことが好ましい。
 前記電極の構成材料としては、例えば、Cr、Al、Ta、Mo、Nb、Cu、Ag、Au、Pt、Pd、In、NiあるいはNdなどの金属材料やこれらの合金材料、あるいはカーボン材料、導電性高分子などの既知の導電性材料であれば特に制限することなく使用できる。
(厚さ)
 電極の厚さは特に制限はないが、10~50nmとすることが好ましい。
 ゲート幅(またはチャンネル幅)Wとゲート長(またはチャンネル長)Lに特に制限はないが、これらの比W/Lが10以上であることが好ましく、20以上であることがより好ましい。
<絶縁層>
(材料)
 絶縁層を構成する材料は必要な絶縁効果が得られれば特に制限はないが、例えば、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、PTFE、CYTOP等のフッ素ポリマー系絶縁材料、ポリエステル絶縁材料、ポリカーボネート絶縁材料、アクリルポリマー系絶縁材料、エポキシ樹脂系絶縁材料、ポリイミド絶縁材料、ポリビニルフェノール樹脂系絶縁材料、ポリパラキシリレン樹脂系絶縁材料などが挙げられる。
 絶縁層の上面は表面処理がなされていてもよく、例えば、二酸化ケイ素表面をヘキサメチルジシラザン(HMDS)やオクタデシルトリクロロシラン(OTS)の塗布により表面処理した絶縁層を好ましく用いることができる。
(厚さ)
 絶縁層の厚さに特に制限はないが、薄膜化が求められる場合は厚さを10~400nmとすることが好ましく、20~200nmとすることがより好ましく、50~200nmとすることが特に好ましい。
<半導体活性層>
(材料)
 本発明の有機トランジスタは、前記半導体活性層が前記一般式(1)で表される化合物、すなわち本発明の化合物を含むことを特徴とする。
 前記半導体活性層は、本発明の化合物からなる層であってもよく、本発明の化合物に加えて後述のポリマーバインダーがさらに含まれた層であってもよい。また、成膜時の残留溶媒が含まれていてもよい。
 前記半導体活性層中における前記ポリマーバインダーの含有量は、特に制限はないが、好ましくは0~95質量%の範囲内で用いられ、より好ましくは10~90質量%の範囲内で用いられ、さらに好ましくは20~80質量%の範囲内で用いられ、特に好ましくは30~70質量%の範囲内で用いられる。
(厚さ)
 半導体活性層の厚さに特に制限はないが、薄膜化が求められる場合は厚さを10~400nmとすることが好ましく、10~200nmとすることがより好ましく、10~100nmとすることが特に好ましい。
[非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料]
 本発明は、前記一般式(1)で表される化合物、すなわち本発明の化合物を含有する非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料にも関する。
(非発光性有機半導体デバイス)
 なお、本明細書において、「非発光性有機半導体デバイス」とは、発光することを目的としないデバイスを意味する。非発光性有機半導体デバイスは、膜の層構造を有するエレクトロニクス要素を用いた非発光性有機半導体デバイスとすることが好ましい。非発光性有機半導体デバイスには、有機トランジスタ、有機光電変換素子(光センサ用途の固体撮像素子、エネルギー変換用途の太陽電池等)、ガスセンサ、有機整流素子、有機インバータ、情報記録素子などが包含される。有機光電変換素子は光センサ用途(固体撮像素子)、エネルギー変換用途(太陽電池)のいずれにも用いることができる。好ましくは、有機光電変換素子、有機トランジスタであり、さらに好ましくは有機トランジスタである。すなわち、本発明の非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料は、上述のとおり有機トランジスタ用材料であることが好ましい。
(有機半導体材料)
 本明細書において、「有機半導体材料」とは、半導体の特性を示す有機材料のことである。無機材料からなる半導体と同様に、正孔をキャリアとして伝導するp型(ホール輸送性)有機半導体材料と、電子をキャリアとして伝導するn型(電子輸送性)有機半導体材料がある。
 本発明の化合物はp型有機半導体材料、n型の有機半導体材料のどちらとして用いてもよいが、p型として用いることがより好ましい。有機半導体中のキャリアの流れやすさはキャリア移動度μで表される。キャリア移動度μは高い方がよく、1×10-3cm/Vs以上であることが好ましく、5×10-3cm/Vs以上であることがより好ましく、1×10-2cm/Vs以上であることが特に好ましく、5×10-2cm/Vs以上であることがより特に好ましく、1×10-1cm/Vs以上であることがよりさらに特に好ましい。キャリア移動度μは電界効果トランジスタ(FET)素子を作製したときの特性や飛行時間計測(TOF)法により求めることができる。
[非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜]
(材料)
 本発明は、上記一般式(1)で表される化合物、すなわち本発明の化合物を含有する非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜にも関する。
 本発明の非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜は、前記一般式(1)で表される化合物、すなわち本発明の化合物を含有し、ポリマーバインダーを含有しない態様も好ましい。
 また、本発明の非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜は、前記一般式(1)で表される化合物、すなわち本発明の化合物とポリマーバインダーを含有してもよい。
 前記ポリマーバインダーとしては、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリシロキサン、ポリスルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、セルロース、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの絶縁性ポリマー、およびこれらの共重合体、ポリビニルカルバゾール、ポリシランなどの光伝導性ポリマー、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラフェニレンビニレンなどの導電性ポリマー、半導体ポリマーを挙げることができる。
 前記ポリマーバインダーは、単独で使用してもよく、あるいは複数併用してもよい。
 また、有機半導体材料と前記ポリマーバインダーとは均一に混合していてもよく、一部または全部が相分離していてもよいが、電荷移動度の観点では、膜中で膜厚方向に有機半導体とバインダーが相分離した構造が、バインダーが有機半導体の電荷移動を妨げず最も好ましい。
 膜の機械的強度を考慮するとガラス転移温度の高いポリマーバインダーが好ましく、電荷移動度を考慮すると極性基を含まない構造のポリマーバインダーや光伝導性ポリマー、導電性ポリマーが好ましい。
 ポリマーバインダーの使用量は、特に制限はないが、本発明の非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜中、好ましくは0~95質量%の範囲内で用いられ、より好ましくは10~90質量%の範囲内で用いられ、さらに好ましくは20~80質量%の範囲内で用いられ、特に好ましくは30~70質量%の範囲内で用いられる。
 さらに、本発明では、化合物が上述した構造をとることにより、膜質の良い有機膜を得ることができる。具体的には、本発明で得られる化合物は、結晶性が良いため、十分な膜厚を得ることができ、得られた本発明の非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜は良質なものとなる。
(成膜方法)
 本発明の化合物を基板上に成膜する方法はいかなる方法でもよい。
 成膜の際、基板を加熱または冷却してもよく、基板の温度を変化させることで膜質や膜中での分子のパッキングを制御することが可能である。基板の温度としては特に制限はないが、0℃から200℃の間であることが好ましく、15℃~100℃の間であることがより好ましく、20℃~95℃の間であることが特に好ましい。
 本発明の化合物を基板上に成膜するとき、真空プロセスあるいは溶液プロセスにより成膜することが可能であり、いずれも好ましい。
 真空プロセスによる成膜の具体的な例としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、分子ビームエピタキシー(MBE)法などの物理気相成長法あるいはプラズマ重合などの化学気相蒸着(CVD)法が挙げられ、真空蒸着法を用いることが特に好ましい。
 溶液プロセスによる成膜とは、ここでは有機化合物を溶解させることができる溶媒中に溶解させ、その溶液を用いて成膜する方法をさす。具体的には、キャスト法、ディップコート法、ダイコーター法、ロールコーター法、バーコーター法、スピンコート法などの塗布法、インクジェット法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソグラフィー印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクト印刷法などの各種印刷法、Langmuir-Blodgett(LB)法などの通常の方法を用いることができ、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、グラビア印刷法、フレキソグラフィー印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクト印刷法を用いることが特に好ましい。
 本発明の非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜は、溶液塗布法により作製されたことが好ましい。また、本発明の非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜がポリマーバインダーを含有する場合、層を形成する材料とポリマーバインダーとを適当な溶媒に溶解させ、または分散させて塗布液とし、各種の塗布法により形成されることが好ましい。
 以下、溶液プロセスによる成膜に用いることができる、本発明の非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液について説明する。
[非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液]
 本発明は、前記一般式(1)で表される化合物、すなわち本発明の化合物を含有する非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液にも関する。
 溶液プロセスを用いて基板上に成膜する場合、層を形成する材料を適当な有機溶媒(例えば、ヘキサン、オクタン、デカン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、デカリン、1-メチルナフタレンなどの炭化水素系溶媒、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、テトラクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロトルエンなどのハロゲン化炭化水素系溶媒、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミルなどのエステル系溶媒、例えば、メタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールなどのアルコール系溶媒、例えば、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソールなどのエーテル系溶媒、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、1-メチルー2-ピロリドン、1-メチルー2-イミダゾリジノン等のアミド・イミド系溶媒、ジメチルスルフォキサイドなどのスルホキシド系溶媒、アセトニトリルなどのニトリル系溶媒)および/または水に溶解、または分散させて塗布液とし、各種の塗布法により膜を形成することができる。溶媒は単独で用いてもよく、複数組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、炭化水素系溶媒、ハロゲン化炭化水素系溶媒またはエーテル系溶媒が好ましく、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、ジクロロベンゼンまたはアニソールがより好ましく、トルエン、キシレン、テトラリン、アニソールが特に好ましい。その塗布液中の一般式(1)で表される化合物の濃度は、好ましくは、0.1~80質量%、より好ましくは0.1~10質量%、特に好ましくは0.5~10質量%とすることにより、任意の厚さの膜を形成できる。
 溶液プロセスで成膜するためには、上記で挙げた溶媒などに材料が溶解することが必要であるが、単に溶解するだけでは不十分である。通常、真空プロセスで成膜する材料でも、溶媒にある程度溶解させることができる。しかし、溶液プロセスでは、材料を溶媒に溶解させて塗布した後で、溶媒が蒸発して膜が形成する過程があり、溶液プロセス成膜に適さない材料は結晶性が高いものが多いため、この過程で不適切に結晶化(凝集)してしまい良好な膜を形成させることが困難である。一般式(1)で表される化合物は、このような結晶化(凝集)が起こりにくい点でも優れている。
 本発明の非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液は、前記一般式(1)で表される化合物、すなわち本発明の化合物を含み、ポリマーバインダーを含有しない態様も好ましい。
 また、本発明の非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液は、前記一般式(1)で表される化合物、すなわち本発明の化合物とポリマーバインダーを含有してもよい。この場合、層を形成する材料とポリマーバインダーとを前述の適当な溶媒に溶解させ、または分散させて塗布液とし、各種の塗布法により膜を形成することができる。ポリマーバインダーとしては、上述したものから選択することができる。
 以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
[実施例1]
<合成例1> 化合物1~3、5、11、13、15、16、24、31および32、ならびに、中間体化合物e、fおよびgの合成
 以下のスキーム1に示した具体的合成手順にしたがって、一般式(1)で表される化合物である、化合物1~3、5、11、13、15、16、24、31および32、ならびに、中間体化合物e、fおよびgを合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 下記の化合物dから、一般式(3)で表される中間体化合物e、一般式(3)で表される中間体化合物fおよび一般式(3)で表される中間体化合物gまでの合成の詳細を示す。
(化合物eの合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 化合物d 5.0g(12.82mmol)をN,N‘-ジメチルアセトアミド40mlに溶解させ、窒素雰囲気化、PdCl(PPh 360.0mg(0.51mmol)添加し、内温80℃まで加熱した。4時間後、室温まで放冷し、1N HCl、酢酸エチルを添加した。油層を再度1N HClで洗浄した後、油層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。反応混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した(展開溶媒:酢酸エチル/n-ヘキサン=1/9)。減圧濃縮により化合物eを3.6g得た。化合物eの構造は、H-NMRにより同定した。
H-NMR(CDCl
 δ:3.94(6H,s),7.11(2H,m),7.37(2H,d),7.45(2H,s),7.52(2H,d)
(化合物fの合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 化合物e 1.0g(3.31mmol)をdry CHCl 10mlに溶解させ、窒素雰囲気化、ドライアイスバスにより-78℃まで冷却し、1M BBrCHCl溶液をゆっくり滴下した。滴下終了後、ドライアイスバスを除き、室温まで徐々に昇温させた。室温で30分攪拌した後、反応溶液を氷にゆっくり注いだ。これに酢酸エチルを加え、抽出操作を行った。油層を硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過後、ろ液を減圧濃縮した。これをシリカゲルクロマトグラフィーによって精製した(展開溶媒:酢酸エチル/n-ヘキサン=2/3)。フラクションを集め、減圧濃縮することにより白色結晶の化合物fを0.4g得た。化合物fの構造は、H-NMRにより同定した。
H-NMR(CDCl
 δ:5.89(2H,s),7.12(2H,s),7.16(2H,m),7.40(2H,d),7.45(2H,d)
(化合物gの合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
 化合物f 4.2g(15.31mmol)をピリジン42mlに溶解させ、窒素雰囲気化、氷水浴により0℃まで冷却し、無水トリフルオロメタンスルホン酸7.7ml(45.93mmol)をゆっくり滴下した。滴下終了後、氷水浴を除き、室温まで徐々に昇温させた。室温で30分攪拌した後、反応溶液を水にゆっくり注いだ。これに酢酸エチルを加え、油層を水で1回、1N HClで3回洗浄した。油層を硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過後、ろ液を減圧濃縮した。これをシリカゲルクロマトグラフィーによって精製した(展開溶媒:酢酸エチル/n-ヘキサン=1/4)。フラクションを集め、減圧濃縮することにより白色結晶の化合物gを4.0g得た。化合物gの構造は、H-NMRにより同定した。
H-NMR(CDCl
 δ:7.19(2H,m),7.41(2H,m),7.52(2H,d),7.61(2H,s)
 化合物gより、一般式(4)で表される中間体化合物h、一般式(4)で表される中間体化合物iおよび一般式(4)で表される中間体化合物jを経て、一般式(1)で表される化合物1、5、11、13、15、16、24、31および32を合成した。
 また、上記の各化合物の合成方法と類似の合成方法にて、上述のスキーム1にしたがって一般式(1)で表される化合物2および3を合成した。
 なお、得られた一般式(1)で表される各化合物の同定は元素分析、NMR及びMASSスペクトルにより行った。
 比較素子の半導体活性層(有機半導体層)に用いた比較化合物1および2を特開2011-46687号公報および特表2012-513459号公報に記載の方法にしたがって合成した。比較化合物1は特開2011-46687号公報の化合物1であり、比較化合物2は特表2012-513459号公報の化合物No.3である。比較化合物1および2の構造を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
[実施例2]
<素子作製・評価>
 素子作製に用いた材料は全て昇華精製を行い、高速液体クロマトグラフィー(東ソーTSKgel ODS-100Z)により純度(254nmの吸収強度面積比)が99.5%以上であることを確認した。
<化合物単独で半導体活性層(有機半導体層)を形成>
 本発明の化合物または比較化合物(各1mg)とトルエン(1mL)を混合し、100℃に加熱したものを、非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液とした。この塗布溶液を窒素雰囲気下、90℃に加熱したFET特性測定用基板上にキャストすることで、非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜を形成し、FET特性測定用の実施例2の有機トランジスタ素子を得た。FET特性測定用基板としては、ソースおよびドレイン電極としてくし型に配置されたクロム/金(ゲート幅W=100mm、ゲート長L=100μm)、絶縁膜としてSiO(膜厚200nm)を備えたボトムゲート・ボトムコンタクト構造のシリコン基板(図2に構造の概略図を示した)を用いた。
[評価]
 実施例2の有機トランジスタ素子のFET特性は、セミオートプローバー(ベクターセミコン製、AX-2000)を接続した半導体パラメーターアナライザー(Agilent製、4156C)を用いて常圧・窒素雰囲気下で、キャリア移動度、繰り返し駆動後の閾値電圧変化の観点で評価した。
 得られた結果を下記表1に示す。
(a)キャリア移動度
 各有機トランジスタ素子(FET素子)のソース電極-ドレイン電極間に-80Vの電圧を印加し、ゲート電圧を20V~-100Vの範囲で変化させ、ドレイン電流Iを表わす下記式を用いてキャリア移動度μを算出した。
=(w/2L)μC(V-Vth
 式中、Lはゲート長、Wはゲート幅、Cは絶縁層の単位面積当たりの容量、Vはゲート電圧、Vthは閾値電圧を表す。
 なお、キャリア移動度が1×10-5cm/Vsを下回るものに関しては特性が低過ぎるため、後の(b)繰り返し駆動後の閾値電圧変化の評価は行っていない。
(b)繰り返し駆動後の閾値電圧変化
 各有機トランジスタ素子(FET素子)のソース電極-ドレイン電極間に-80Vの電圧を印加し、ゲート電圧を+20V~-100Vの範囲で100回繰り返して(a)と同様の測定を行い、繰り返し駆動前の閾値電圧Vと繰り返し駆動後の閾値電圧Vの差(|V-V|)を以下の3段階で評価した。この値は小さいほど素子の繰り返し駆動安定性が高く、好ましい。
 A:|V-V|≦5V
 B:5V<|V-V|≦10V
 C:|V-V|>10V
(c)溶解性
 本発明の化合物または比較化合物(各20mg)とトルエン(1mL)を混合し、溶解性を以下の2段階で評価した。
A:完溶した
B:完溶しなかった
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000049
 上記表1より、本発明の化合物は有機溶媒への溶解性が良好であり、本発明の化合物を用いた有機トランジスタ素子は、キャリア移動度が高いことがわかった。そのため、本発明の化合物は非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料として好ましく用いられることがわかった。
 一方、比較化合物1を用いた有機トランジスタ素子は、キャリア移動度が低いものであった。比較化合物2は溶解性が低く素子を作製することができなかった。
 なお、本発明の化合物を用いた有機トランジスタ素子は、繰り返し駆動後の閾値電圧変化も小さいものであった。
[実施例3]
<化合物をバインダーとともに用いて半導体活性層(有機半導体層)を形成>
 本発明の化合物または比較化合物(各1mg)、PαMS(ポリ(α-メチルスチレン、Mw=300,000)、Aldrich製)1mg、トルエン(1mL)を混合し、100℃に加熱したものを塗布溶液として用いる以外は実施例2と同様にしてFET特性測定用の有機トランジスタ素子を作製し、実施例2と同様の評価を行った。
 得られた結果を下記表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000050
 上記表2より、本発明の化合物をバインダーとともに用いて半導体活性層を形成した有機トランジスタ素子は、キャリア移動度が高いことがわかった。そのため、本発明の化合物は非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料として好ましく用いられることがわかった。
 一方、比較化合物1をバインダーとともに用いて半導体活性層を形成した有機トランジスタ素子は、キャリア移動度が低いものであった。比較化合物2は溶解性が低く素子を作製することができなかった。
 なお、本発明の化合物を用いた有機トランジスタ素子は、繰り返し駆動後の閾値電圧変化も小さいものであった。
 さらに、実施例3で得られた各有機トランジスタ素子について、肉眼による観察および光学顕微鏡観察を行ったところ、バインダーとしてPαMSを用いた膜はいずれも膜の平滑性・均一性が非常に高いことが分かった。
 以上より、比較素子ではバインダーと比較化合物の複合系で半導体活性層を形成した場合にキャリア移動度が非常に低くなるのに対し、本発明の有機トランジスタ素子では本発明の化合物をバインダーとともに用いて半導体活性層を形成した場合も良好なキャリア移動度を示す上、好ましくは繰り返し駆動後の閾値電圧変化が小さく、膜の平滑性・均一性が非常に高い素子を得ることができることが分かった。
[実施例4]
<半導体活性層(有機半導体層)形成>
 ゲート絶縁膜としてSiO(膜厚370nm)を備えたシリコンウエハーを用い、オクチルトリクロロシランで表面処理を行った。
 本発明の化合物または比較化合物(各1mg)とトルエン(1mL)を混合し、100℃に加熱したものを、非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液とした。この塗布溶液を窒素雰囲気下、90℃に加熱したオクチルシラン表面処理シリコンウエハー上にキャストすることで、非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜を形成した。
 更にこの膜表面にマスクを用いて金を蒸着することで、ソースおよびドレイン電極を作製し、ゲート幅W=5mm、ゲート長L=80μmのボトムゲート・トップコンタクト構造の有機トランジスタ素子を得た(図1に構造の概略図を示した)。
 実施例4の有機トランジスタ素子のFET特性は、セミオートプローバー(ベクターセミコン製、AX-2000)を接続した半導体パラメーターアナライザー(Agilent製、4156C)を用いて常圧・窒素雰囲気下で、実施例2と同様の評価を行った。
 得られた結果を下記表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000051
 上記表3より、本発明の化合物を用いた有機トランジスタ素子は、キャリア移動度が高いことがわかった。そのため、本発明の化合物は非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料として好ましく用いられることがわかった。比較化合物2は溶解性が低く素子を作製することができなかった。
 なお、本発明の化合物を用いた有機トランジスタ素子は、繰り返し駆動後の閾値電圧変化も小さいものであった。
11 基板
12 電極
13 絶縁体層
14 半導体活性層(有機物層、有機半導体層)
15a、15b 電極
31 基板
32 電極
33 絶縁体層
34a、34b 電極
35 半導体活性層(有機物層、有機半導体層)

Claims (26)

  1.  下記一般式(1)で表される化合物を半導体活性層に含む有機トランジスタ:
    一般式(1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     一般式(1)中、XおよびXはそれぞれ独立にNR13、O原子またはS原子を表し、
     AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
     R13は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはアシル基を表し、
     R~Rはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R~Rのうち少なくとも1つが下記一般式(W)で表される置換基である:
    -L-R   一般式(W)
     一般式(W)中、Lは下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、
     Rは置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     一般式(L-1)~(L-25)中、波線部分は2つのヘテロ5員環が縮環したフェナントレン骨格との結合位置を表し、
     一般式(L-13)におけるmは4を表し、一般式(L-14)および(L-15)におけるmは3を表し、一般式(L-16)~(L-20)におけるmは2を表し、(L-22)におけるmは6を表し、
     一般式(L-1)、(L-2)、(L-6)および(L-13)~(L-24)におけるR’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
     Rは水素原子または置換基を表し、
     Rsiはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を表す。
  2.  前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(2-1)または(2-2)で表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:
    一般式(2-1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     一般式(2-1)中、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表し、
     AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
     R~R、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、Rは-L-Rで表される基ではなく、
     Lは下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、
     Rは置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す;
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     一般式(2-2)中、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表し、
     AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
     R~R、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
     LおよびLはそれぞれ独立に下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、
     RおよびRはそれぞれ独立に置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す;
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
     一般式(L-1)~(L-25)中、波線部分は2つのヘテロ5員環が縮環したフェナントレン骨格との結合位置を表し、
     一般式(L-13)におけるmは4を表し、一般式(L-14)および(L-15)におけるmは3を表し、一般式(L-16)~(L-20)におけるmは2を表し、(L-22)におけるmは6を表し、
     一般式(L-1)、(L-2)、(L-6)および(L-13)~(L-24)におけるR’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
     Rは水素原子または置換基を表し、
     Rsiはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を表す。
  3.  前記一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、AがCRであるか、AがCRであり、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す請求項1または2に記載の有機トランジスタ。
  4.  前記一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、XおよびXのうち少なくとも1つがS原子である請求項1~3のいずれか一項に記載の有機トランジスタ。
  5.  前記一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、L、L、LおよびLが全て前記一般式(L-1)~(L-5)、(L-13)、(L-17)もしくは(L-18)のいずれかで表される2価の連結基またはこれらの2価の連結基が2以上結合した2価の連結基である請求項1~4のいずれか一項に記載の有機トランジスタ。
  6.  前記一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、L、L、LおよびLが全て前記一般式(L-1)、(L-3)、(L-13)または(L-18)のいずれかで表される2価の連結基、あるいは前記一般式(L-3)、(L-13)または(L-18)のいずれか1つで表される2価の連結基と前記一般式(L-1)で表される2価の連結基が結合した2価の連結基である請求項1~5のいずれか一項に記載の有機トランジスタ。
  7.  前記一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、R、R、RおよびRが全て置換または無置換のアルキル基である請求項1~6のいずれか一項に記載の有機トランジスタ。
  8.  前記一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、L、L、LおよびLが全て前記一般式(L-1)で表される2価の連結基であり、かつ、R、R、RおよびRが全て直鎖の炭素数7~17のアルキル基であるか;あるいは、
     L、L、LおよびLが全て前記一般式(L-3)、(L-13)または(L-18)のいずれか1つで表される2価の連結基と前記一般式(L-1)で表される2価の連結基が結合した2価の連結基であり、かつ、R、R、RおよびRが全て直鎖のアルキル基である請求項1~7のいずれか一項に記載の有機トランジスタ。
  9.  下記一般式(1)で表される化合物:
    一般式(1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
     一般式(1)中、XおよびXはそれぞれ独立にNR13、O原子またはS原子を表し、
     AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
     R13は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはアシル基を表し、
     R~Rはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R~Rのうち少なくとも1つが下記一般式(W)で表される置換基である:
    -L-R   一般式(W)
     一般式(W)中、Lは下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、
     Rは置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
     一般式(L-1)~(L-25)中、波線部分は2つのヘテロ5員環が縮環したフェナントレン骨格との結合位置を表し、
     一般式(L-13)におけるmは4を表し、一般式(L-14)および(L-15)におけるmは3を表し、一般式(L-16)~(L-20)におけるmは2を表し、(L-22)におけるmは6を表し、
     一般式(L-1)、(L-2)、(L-6)および(L-13)~(L-24)におけるR’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
     Rは水素原子または置換基を表し、
     Rsiはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を表す。
  10.  前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(2-1)または(2-2)で表される化合物である請求項9に記載の化合物:
    一般式(2-1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
     一般式(2-1)中、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表し、
     AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
     R~R、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、Rは-L-Rで表される基ではなく、
     Lは下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、
     Rは置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す;
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
     一般式(2-2)中、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表し、
     AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
     R~R、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
     LおよびLはそれぞれ独立に下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基または2以上の下記一般式(L-1)~(L-25)のいずれかで表される2価の連結基が結合した2価の連結基を表し、
     RおよびRはそれぞれ独立に置換または無置換のアルキル基、シアノ基、ビニル基、エチニル基、オキシエチレン基、オキシエチレン単位の繰り返し数vが2以上のオリゴオキシエチレン基、シロキサン基、ケイ素原子数が2以上のオリゴシロキサン基、あるいは、置換または無置換のトリアルキルシリル基を表す;
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
     一般式(L-1)~(L-25)中、波線部分は2つのヘテロ5員環が縮環したフェナントレン骨格との結合位置を表し、
     一般式(L-13)におけるmは4を表し、一般式(L-14)および(L-15)におけるmは3を表し、一般式(L-16)~(L-20)におけるmは2を表し、(L-22)におけるmは6を表し、
     一般式(L-1)、(L-2)、(L-6)および(L-13)~(L-24)におけるR’はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
     Rは水素原子または置換基を表し、
     Rsiはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を表す。
  11.  前記一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、AがCRであるか、AがCRであり、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す請求項9または10に記載の化合物。
  12.  前記一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、XおよびXのうち少なくとも1つがS原子である請求項9~11のいずれか一項に記載の化合物。
  13.  前記一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、L、L、LおよびLが全て前記一般式(L-1)~(L-5)、(L-13)、(L-17)もしくは(L-18)のいずれかで表される2価の連結基またはこれらの2価の連結基が2以上結合した2価の連結基である請求項9~12のいずれか一項に記載の化合物。
  14.  前記一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、L、L、LおよびLが全て前記一般式(L-1)、(L-3)、(L-13)または(L-18)のいずれかで表される2価の連結基、あるいは前記一般式(L-3)、(L-13)または(L-18)のいずれか1つで表される2価の連結基と前記一般式(L-1)で表される2価の連結基が結合した2価の連結基である請求項9~13のいずれか一項に記載の化合物。
  15.  前記一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、R、R、RおよびRが全て置換または無置換のアルキル基である請求項9~14のいずれか一項に記載の化合物。
  16.  前記一般式(1)、(2-1)または(2-2)中、L、L、LおよびLが全て前記一般式(L-1)で表される2価の連結基であり、かつ、R、R、RおよびRが全て直鎖の炭素数7~17のアルキル基であるか;あるいは、
     L、L、LおよびLが全て前記一般式(L-3)、(L-13)または(L-18)のいずれか1つで表される2価の連結基と前記一般式(L-1)で表される2価の連結基が結合した2価の連結基であり、かつ、R、R、RおよびRが全て直鎖のアルキル基である請求項9~15のいずれか一項に記載の化合物。
  17.  請求項9~16のいずれか一項に記載の化合物を含有する非発光性有機半導体デバイス用有機半導体材料。
  18.  請求項9~16のいずれか一項に記載の化合物を含有する有機トランジスタ用材料。
  19.  請求項9~16のいずれか一項に記載の化合物を含有する非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液。
  20.  請求項9~16のいずれか一項に記載の化合物とポリマーバインダーを含有する非発光性有機半導体デバイス用塗布溶液。
  21.  請求項9~16のいずれか一項に記載の化合物を含有する非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜。
  22.  請求項9~16のいずれか一項に記載の化合物とポリマーバインダーを含有する非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜。
  23.  溶液塗布法により作製された請求項21または22に記載の非発光性有機半導体デバイス用有機半導体膜。
  24.  下記一般式(3)で表される化合物:
    一般式(3)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
     一般式(3)中、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表し、
     AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
     R、R、R~Rはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
     RおよびR10はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基またはトリフルオロメチルスルホニル基を表す。
  25.  下記一般式(4)で表される化合物:
    一般式(4)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
     一般式(4)において、XおよびXはそれぞれ独立にO原子またはS原子を表し、
     AはCRまたはN原子を表し、AはCRまたはN原子を表し、
     R、R、R~Rはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、
     R11およびR12はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、トリアルキルシリル基、アルキル置換または無置換のアリール基、あるいは、アルキル置換または無置換のヘテロアリール基を表す。
  26.  請求項9~16のいずれか一項に記載の化合物の中間体化合物である請求項24または25に記載の化合物。
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