溶液工藝用有機半導體材料和有機半導體設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及溶液工藝用有機半導體材料和有機半導體設備。
【背景技術】
[0002] 近年來利用了有機FET設備、有機EL設備等有機半導體的薄膜設備受到注目而被 實用化。作為有機半導體材料，研宄、開發(fā)了各種化合物，例如二萘并噻吩并噻吩（以下為 DNTT)呈現優(yōu)異的電荷迀移率而作為顯示出有機半導體材料特性的材料受到注目（專利文 獻 1、2)。
[0003] 現有技術文獻
[0004] 技術文獻
[0005] 專利文獻1 :國際公開第2008/050726號
[0006] 專利文獻2 :國際公開第2010/098372號

【發(fā)明內容】

[0007] 發(fā)明所要解決的課題
[0008] 專利文獻1和2中公開的DNTT衍生物缺乏在有機溶劑中的溶解性。因此，存在不 能基于涂布法等溶液工藝來制造有機半導體層的課題。
[0009] 本發(fā)明是鑒于上述事項而完成的，目的在于，提供在有機溶劑中的可溶性優(yōu)異、可 以在基于涂布法等溶液工藝來制造有機半導體層中利用的溶液工藝用有機半導體材料和 有機半導體設備。
[0010] 解決技術問題的手段
[0011] 本發(fā)明的第一觀點所涉及的溶液工藝用有機半導體材料的特征在于，包含式1表 示的化合物。
[0012] [化學式1]
[0013]
[0014](式1中，Y1和Y2分別獨立地為硫屬原子，R1和R2-個為支鏈烷基、另一個為氫。）
[0015] 另外，優(yōu)選所述支鏈烷基的主鏈為C3以上。
[0016] 另外，優(yōu)選所述支鏈烷基的主鏈為C6以上。
[0017] 另外，優(yōu)選所述支鏈烷基的側鏈為C2以上。
[0018] 另外，優(yōu)選所述支鏈烷基的側鏈鍵合于主鏈2位以上的碳。
[0019] 另外，優(yōu)選所述支鏈烷基的側鏈鍵合于主鏈3位以上的碳。
[0020] 另外，優(yōu)選所述Y1和Y2為硫原子或硒原子。
[0021] 本發(fā)明的第二觀點所涉及的有機半導體設備的特征在于，包含本發(fā)明的第一觀點 所涉及的溶液工藝用有機半導體材料。
[0022] 發(fā)明效果
[0023] 本發(fā)明所涉及的溶液工藝用有機半導體材料在有機溶劑中的可溶性優(yōu)異。因此， 可以基于涂布法等溶液工藝來制造有機半導體層。
【附圖說明】
[0024][圖1]是表示2, 9-EH-DNTT薄膜的吸收光譜（圖1 (A))、光電子光譜（圖1 (B))、 面外XRD(圖1(C))的圖表。
[0025][圖2]是表示2-2-EH-DNTT薄膜的吸收光譜（圖2 (A))、光電子光譜（圖2⑶）、 面外XRD(圖2(C))的圖表。
[0026][圖3]是表示2-2-EH-DNTT晶體管元件的傳遞特性（圖3(A))、輸出特性（圖 3(B))的圖表。
[0027] [圖4]是表示ODTS處理元件的傳遞特性（圖4 (A))、輸出特性（圖4 (B))的圖表。
【具體實施方式】
[0028](溶液工藝用有機半導體材料）
[0029] 本實施方式所涉及的溶液工藝用有機半導體材料包含式1表示的化合物。
[0030] [化學式2]
[0031]
[0032] 式1中，Y1和Y2分別獨立地為硫屬原子（氧、硫、硒、蹄）。Y1和Y2優(yōu)選為硫原子、 硒原子。另外，Y1和Y2優(yōu)選是相同的。
[0033] 另外，式1中，R1和R2的一個是支鏈烷基，另一個是氫。支鏈烷基的主鏈優(yōu)選為C3 以上，更優(yōu)選為C6以上。另外，支鏈烷基的側鏈為C1以上，更優(yōu)選為C2以上。另外，側鏈 優(yōu)選鍵合于主鏈2位以上的碳，更優(yōu)選鍵合于主鏈3位以上的碳。側鏈遠離縮合環(huán)，由此分 子間相互作用增高，載流子迀移率提高。另外，支鏈烷基優(yōu)選為飽和支鏈烷基。
[0034] 雖然認為支鏈烷基的碳數越多，在有機溶劑中的溶解性越增高，但在后述的實施 例中，主鏈的碳數為C6顯示出十分良好的溶解性，另外，如果支鏈烷基長，則有可能制造有 機半導體層時的堆砌性變差，從而導致半導體特性降低，由此認為主鏈的碳數宜為C10以 下。
[0035] 應予說明，式1中，R1和R2中任一個是直鏈烷基、另一個為氫的化合物的情況下， 該化合物缺乏在有機溶劑中的溶解性。因此，不適于利用涂布法等溶液工藝制造有機半導 體層的。
[0036] 另外，式1中，R1和R2二者為支鏈烷基的化合物的情況下，在有機溶劑中的溶解性 良好，另一方面，使用該化合物由涂布法等制造的有機半導體層不顯示晶體管特性，從而不 能用作溶液工藝用的有機半導體材料。
[0037] 上述式1表示的化合物可以參照專利文獻1、專利文獻2中公開的公知的方法等來 合成。例如可以按以下方式合成，但不限定于此。
[0038] 如下述反應圖式1所表示地，首先，由6-鹵代-2-甲氧基萘或7-鹵代-2-甲氧基 萘（化合物（A))合成6-烷基-2-甲氧基萘或7-烷基-2-甲氧基萘（化合物（B))。可以 通過使化合物（A)與具有支鏈烷基的烷基溴化鎂等的格利雅試劑進行反應來合成。
[0039] 接著，合成化合物（C)?；衔铮–)的合成可以通過使化合物（B)與二甲硫醚等進 行反應來合成。
[0040] 接著，合成化合物0)?？梢酝ㄟ^使化合物（C)與三溴化硼等進行反應來合成。
[0041] 接著，合成化合物（E)。可以通過使化合物（D)與三氟甲磺酸進行反應來合成。
[0042] 應予說明應予說明，化合物（A)中，XI和X2的一個為鹵素原子，另一個為氫。另 外，化合物（B)~（E)中，R1和R2的一個為支鏈烷基，另一個為氫。
[0043][化學式3]
[0044] 反應圖式1
[0045]
[0046] 另外，如下述反應圖式2所表示地，由2-甲氧基萘（化合物（F))，經由化合物（G)、 化合物（H)合成化合物（I)?；衔铮℅)、化合物（H)和化合物（I)的合成可以分別與上述 化合物（C)、化合物（D)、化合物（E)的合成同樣地合成。
[0047][化學式4]
[0048] 反應圖式2
[0049]
[0050] 接著，如下述反應圖式3所表示地，通過將上述兩個化合物（化合物（E)、（I))縮 合來合成化合物（J)。進一步通過將化合物（J)閉環(huán)來合成作為目標化合物的化合物（K)。 可以通過三氯甲烷中用碘進行閉環(huán)反應來合成。應予說明應予說明，化合物（E)、（J)、（K) 中，R1和R2的一個是支鏈烷基，另一個是氫。
[0051][化學式5]
[0052] 反應圖式3
[0053]
[0054] 上述合成方法中，作為一例，對式1中Y1和Y2為硫原子的化合物的合成例進行了 說明，可以通過用二甲基硒醚、二甲基醚代替上述二甲硫醚來合成式1中Y1和Y2為硒原子、 氧原子的化合物。
[0055] 溶液工藝用有機半導體材料包含式1表示的化合物，式1表示的化合物在有機溶 劑中的溶解性高。所以，能夠使用包含式1表示的化合物的溶液工藝用有機半導體材料，利 用旋涂法等涂布法、噴墨法、網版印刷法、平版印刷法、微接觸印刷法等溶液工藝來制造有 機半導體層。溶液工藝中，可以無須像蒸鍍法那樣地形成真空、高溫狀態(tài)，以低成本實現大 面積的有機半導體層。
[0056] 作為溶液工藝用有機半導體材料可溶的有機溶劑，例如可以舉出三氯甲烷、二氯 甲烷、二氯乙烷等鹵代烴系溶劑、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等醇系溶劑、八氟戊醇、五氟丙醇等 氟代醇系溶劑、乙酸乙酯、乙酸丁酯、苯甲酸乙酯、碳酸二乙酯等酯系溶劑、甲苯、己基苯、二 甲苯、均三甲苯、氯苯、二氯苯、甲氧基苯、氯萘、甲基萘、四氫萘等芳香族烴系溶劑、丙酮、甲 基乙基酮、甲基異丁基酮、環(huán)戊酮、環(huán)己烷等酮系溶劑、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲 基吡咯烷酮等酰胺系溶劑、四氫呋喃、二異丁基醚、二苯基醚等醚系溶劑、辛烷、癸烷、環(huán)己 燒等徑系溶劑等。
[0057]另外，對于溶液工藝用有機半導體材料，除式1表示的化合物以外，為了提高有機 半導體層的制膜性、摻雜等，可以混合添加劑、其它半導體材料。
[0058](有機半導體設備）
[0059] 本實施方式所涉及的有機半導體設備是應用上述溶液工藝用有機半導體材料的 設備。作為有機半導體設備，例如可以舉出具有有機半導體層的場效應晶體管、具有有機載 流子傳輸層和/或發(fā)光層的發(fā)光設備等。有機半導體設備能夠利用以往公知的各種制造方 法來制造，沒有特別限定。
[0060] 實施例
[0061] 如以下所記載地，階段性地合成2-(2-乙基己基）二萘并[2, 3-b:2'，3'-f]噻吩 并[2, 3-b]噻吩（以下為 2-2-EH-DNTT)。
[0062] (6-(2-乙基己基）-2-甲氧基萘（以下為化合物1)的合成）
[0063][化學式6]
[0064]
[0065] 在四氫呋喃（以下為THF) (30mL)中加入有6-溴-2-甲氧基萘（7. 14g，30mmol) 和Ni(dppp)Cl2 (813mg，1. 5mmol)的溶液中，在室溫下加入2-乙基己基溴化鎂的THF溶液， 回流24小時。應予說明，對于2-乙基己基溴化鎂的THF溶液，將1-溴-2-乙基己基溴 (9. 0mL，45mmol)和鎂（1.l7g，48mmol)添加到THF(7. 5mL)中來制備。
[0066] 冷卻后，用水（30mL)稀釋混合物，將未反應的鎂和生成的固體過濾除去。
[0067] 用醚（15mLX3)萃取過濾液。用鹽水（30mLX3)洗絳萃取而得的復合物，用硫酸 鎂干燥。將其減壓干燥，得到淡黃色的油狀化合物1 (5. 4g，收率50% )。
[0068] 將得到的化合物1的測定數據示于下面。
[0069] 屮NMR(500MHz，CDC13)S〇? 87(t，J= 7. 1Hz，3H)，0? 92(t，J= 7. 5Hz，3H) 1. 221 .37 (m, 8H), 1. 67 (sept,J= 6. 2Hz, 2H), 2. 68 (t,J= 6. 6Hz, 2H), 3. 93 (s, 3H), 7. 13 (s, 1H ),7. 16 (dd,J= 8. 8, 2. 6Hz, 1H), 7. 31 (dd,J= 8. 6, 1.