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苯并雙(噻二唑)衍生物、包含其的油墨、以及使用了其的有機電子裝置的制作方法

文檔序號:11107196閱讀:1740來源:國知局
苯并雙(噻二唑)衍生物、包含其的油墨、以及使用了其的有機電子裝置的制造方法

本發(fā)明涉及苯并雙(噻二唑)衍生物、包含其的有機半導體油墨、以及使用了其的有機薄膜晶體管、有機電致發(fā)光元件、顯示裝置、有機薄膜太陽能電池、RFID標簽和傳感器等有機電子裝置。



背景技術(shù):

以往,作為有機薄膜晶體管(有機TFT)、有機電致發(fā)光元件(有機EL元件)或有機薄膜太陽能電池用的化合物,苯并雙噻唑化合物備受關(guān)注。因此,針對以苯并雙(噻二唑)作為主骨架的各種衍生物積極地進行了研究開發(fā)。

尤其是,為了改善空穴和電子的遷移率、在大氣中的穩(wěn)定性,提出了導入有強吸電子基團的苯并雙(噻二唑)衍生物。例如,專利文獻1以及非專利文獻1和非專利文獻2公開了通過亞噻吩基在苯并雙(噻二唑)上鍵合了三氟甲基苯基等的化合物。該化合物中,通過導入作為強吸電子基團的三氟甲基苯基等,空穴和電子遷移率提高。

此外,專利文獻2還公開了作為n型有機半導體材料的各種苯并雙(噻二唑)化合物。但是,該文獻的實施例中實際合成的僅是4,8-雙[3,5-雙(三氟甲基)苯基]苯并[1,2-c;4,5-c’]雙[1,2,5]噻二唑(參照下述結(jié)構(gòu)式)。

此外,通常已知的是:雖然不以苯并雙(噻二唑)作為主骨架,但通過向噻吩環(huán)上導入強吸電子基團,能夠?qū)崿F(xiàn)該化合物的電子穩(wěn)定性、遷移率的提高(例如參照專利文獻3)。

非專利文獻3、非專利文獻4中合成了對雙噻唑骨架、噻吩并噻吩骨架、雙噻吩骨架和四聯(lián)噻吩骨架鍵合噻吩并雙酰亞胺結(jié)構(gòu)的取代基而成的化合物。該文獻中報告了這些化合物顯示出晶體管特性。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1:WO2013/141182號單行本

專利文獻2:日本特開2013-124231號公報

專利文獻3:日本特開2009-280515號公報

非專利文獻

非專利文獻1:Chem.Commun.,46,3265(2010)

非專利文獻2:Applied Physics Lett.,97,133303(2010)

非專利文獻3:Chem.Commun.,49,4298(2013)

非專利文獻4:Chem.Mater.25,668(2013)



技術(shù)實現(xiàn)要素:

發(fā)明要解決的問題

專利文獻2公開了作為n型有機半導體材料的各種苯并雙(噻二唑)化合物。但是,實際合成的化合物如上所示,僅為4,8-雙[3,5-雙(三氟甲基)苯基]苯并[1,2-c;4,5-c’]雙[1,2,5]噻二唑。進而,專利文獻2記載了前述化合物的循環(huán)伏安法(CV)的測定結(jié)果,但未使用該化合物制作薄膜晶體管(TFT)等裝置來進行特性評價。因此,專利文獻2中,就連前述實施例中實際合成的化合物都無法說已經(jīng)確認其作為有機半導體材料具有充分的特性。

針對非專利文獻3、非專利文獻4所述的、噻吩并雙酰亞胺結(jié)構(gòu)的取代基鍵合于各種骨架而成的化合物,記載了顯示出p型和n型這兩種特性。已知顯示出這兩種特性作為晶體管元件是不優(yōu)選的特性。像這樣,可以認為顯示出兩種特性的原因是噻吩并雙酰亞胺結(jié)構(gòu)所鍵合的中心骨架結(jié)構(gòu)的LUMO能級的位置。僅變更噻吩并雙酰亞胺結(jié)構(gòu)上的取代基時,使中心骨架結(jié)構(gòu)的LUMO能級明顯改變是非常困難的。由此,為了制成僅顯示出p型或n型的特性的有機半導體材料,需要從根本上改變分子設計。

本發(fā)明的課題在于,提供電子遷移率(電場效應遷移率)優(yōu)異、在大氣中的穩(wěn)定性也優(yōu)異的苯并雙(噻二唑)衍生物。期望的是,本發(fā)明的課題在于,提供顯示出p型或n型中的一種特性占優(yōu)勢的苯并雙(噻二唑)衍生物。進而,本發(fā)明的課題還在于,提供使用了這些苯并雙(噻二唑)衍生物的有機薄膜晶體管、有機電致發(fā)光元件、顯示裝置、有機薄膜太陽能電池、RFID標簽和傳感器等有機電子裝置。

用于解決問題的方案

本發(fā)明涉及下述事項。

1.一種苯并雙(噻二唑)衍生物,其用下述通式(1)或(2)表示,且在分子內(nèi)具有縮環(huán)成芳香環(huán)的環(huán)狀酰亞胺結(jié)構(gòu):

(式(1)和(2)中,兩個R獨立地表示直鏈狀或支鏈狀的烷基、或者直鏈狀或支鏈狀的芳烷基(前述烷基和芳烷基中的烷基上的氫原子任選被氟原子取代。)

兩個A獨立地表示氧原子、硫原子或硒原子,

兩個Z獨立地表示次甲基碳或氮原子。)。

2.根據(jù)上述1所述的苯并雙(噻二唑)衍生物,其中,前述通式(1)和(2)中,兩個A為硫原子,兩個Z獨立地為次甲基碳或氮原子,兩個R獨立地為直鏈狀或支鏈狀的烷基。

3.根據(jù)上述1或2所述的苯并雙(噻二唑)衍生物,其中,前述通式(1)和(2)中,兩個R為碳原子數(shù)5~25的直鏈狀或支鏈狀的烷基。

4.根據(jù)上述1~3中任一項所述的苯并雙(噻二唑)衍生物,其中,前述苯并雙(噻二唑)衍生物為前述通式(1)所示的化合物。

5.根據(jù)上述1~4中任一項所述的苯并雙(噻二唑)衍生物,其可溶于有機溶劑。

6.一種有機半導體油墨,其包含上述1~5中任一項所述的苯并雙(噻二唑)衍生物。

7.一種有機半導體油墨,其包含2種以上的有機半導體,其中的1種以上為上述1~5中任一項所述的苯并雙(噻二唑)衍生物。

8.一種有機電子裝置,其具備包含上述1~5中任一項所述的苯并雙(噻二唑)衍生物的有機層。

9.一種有機薄膜晶體管,其在基板上具有柵電極、柵絕緣層、有機半導體層、源電極和漏電極,前述有機半導體層包含上述1~5中任一項所述的苯并雙(噻二唑)衍生物。

10.根據(jù)上述9所述的有機薄膜晶體管,其中,前述基板為撓性基板。

11.一種有機電致發(fā)光元件,其在基板上具有陽極、發(fā)光層、空穴傳輸層和/或電子傳輸層、以及陰極,前述空穴傳輸層和/或前述電子傳輸層包含上述1~5中任一項所述的苯并雙(噻二唑)衍生物。

12.根據(jù)上述11所述的有機電致發(fā)光元件,其中,前述基板為撓性基板。

13.一種顯示裝置,其使用有機薄膜晶體管來驅(qū)動/點亮有機電致發(fā)光元件,前述有機薄膜晶體管為上述9或10所述的有機薄膜晶體管。

14.一種有源矩陣方式的顯示裝置,其中,具備有機電致發(fā)光元件和上述9或10所述的有機薄膜晶體管的像素元件被配置成矩陣狀。

15.根據(jù)上述13或14所述的顯示裝置,其中,前述有機電致發(fā)光元件為上述11或12所述的有機電致發(fā)光元件。

16.一種顯示裝置,其使用有機薄膜晶體管來驅(qū)動/點亮有機電致發(fā)光元件,前述有機電致發(fā)光元件為上述11或12所述的有機電致發(fā)光元件。

17.一種有機薄膜太陽能電池,其在基板上具有陽極、電荷分離層和陰極,所述電荷分離層包含空穴傳輸材料和電子傳輸材料,前述電荷分離層包含上述1~5中任一項所述的苯并雙(噻二唑)衍生物。

18.一種有機薄膜太陽能電池,其在基板上具有陽極、電荷分離層、空穴傳輸層和/或電子傳輸層、以及陰極,所述電荷分離層包含空穴傳輸材料和電子傳輸材料,前述空穴傳輸層和/或前述電子傳輸層包含上述1~5中任一項所述的苯并雙(噻二唑)衍生物。

19.根據(jù)上述17或18所述的有機薄膜太陽能電池,其中,前述基板為撓性基板。

20.一種RFID標簽,其使用有機薄膜晶體管來運轉(zhuǎn),前述有機薄膜晶體管為上述9或10所述的有機薄膜晶體管。

21.一種傳感器,其使用有機薄膜晶體管來運轉(zhuǎn),前述有機薄膜晶體管為上述9或10所述的有機薄膜晶體管。

發(fā)明的效果

通過本發(fā)明,能夠提供電子遷移率(電場效應遷移率)優(yōu)異、在大氣中的穩(wěn)定性也優(yōu)異的苯并雙(噻二唑)衍生物。本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物的電子遷移率(電場效應遷移率)優(yōu)異,在大氣中的穩(wěn)定性也優(yōu)異。由此,前述衍生物可適用于例如有機薄膜晶體管、有機電致發(fā)光元件、顯示裝置、顯示器、有機薄膜太陽能電池、RFID標簽、傳感器等有機電子裝置。此外,可適用于其它多種裝置。進而理想的是,本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物占優(yōu)勢地顯示出p型或n型中的一種半導體特性。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的有機薄膜晶體管(有機TFT)的層構(gòu)成的例子的截面圖。

圖2是互補型逆變器(邏輯逆變)電路的一例的示意圖。

圖3是示出本發(fā)明的有機電致發(fā)光元件(有機EL元件)的一例的層構(gòu)成的截面圖。

圖4是示出本發(fā)明的顯示裝置的一例的層構(gòu)成的截面圖。

圖5是示出本發(fā)明的有機薄膜太陽能電池的一例的層構(gòu)成的截面圖。

圖6是實施例E-1a的有機TFT的傳導特性的示意圖。

圖7是實施例E-1e的有機TFT的傳導特性的示意圖。

具體實施方式

以下,針對本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物、有機半導體油墨和有機電子裝置進行詳細說明。

<苯并雙(噻二唑)衍生物>

本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物用下述通式(1)或(2)表示。

如由通式(1)和(2)所示結(jié)構(gòu)可明確的那樣,本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物是在分子內(nèi)具有縮環(huán)成芳香環(huán)的環(huán)狀酰亞胺結(jié)構(gòu)的化合物。以下,針對這些通式中的基團R、A和Z依次進行說明。

(關(guān)于基團R)

前述通式(1)和(2)中,R表示直鏈狀或支鏈狀的烷基、或者直鏈狀或支鏈狀的芳烷基。前述烷基和前述芳烷基中的烷基上的氫原子任選被氟原子取代。通式(1)和(2)中分別存在兩個R,但它們是獨立的,可以相同也可以不同。

關(guān)于前述直鏈狀或支鏈狀的烷基,從提高本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物的電場效應遷移率和溶解度的觀點出發(fā),其碳原子數(shù)優(yōu)選為1~30,碳原子數(shù)更優(yōu)選為3~28,碳原子數(shù)進一步優(yōu)選為5~25,碳原子數(shù)特別優(yōu)選為5~15。此外,關(guān)于支鏈狀的烷基,支鏈和主鏈部分可以鍵合而形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。即,前述支鏈狀的烷基包括環(huán)烷基。

作為直鏈狀烷基的具體例,可列舉出例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基和十八烷基等,進而,還可列舉出下述示出的結(jié)構(gòu)(其中,也存在與上述例示出的基團重復的基團)。需要說明的是,這些烷基上的氫原子任選被氟原子取代。

上述示出的結(jié)構(gòu)中,星號為鍵合處。以下也相同。

接著,作為支鏈狀烷基的具體例,可列舉出例如異丙基、1-甲基丙基、1-甲基丁基、2-甲基己基、2-乙基己基、3-甲基己基、3-乙基己基、2-甲基辛基、2-乙基辛基、2-己基癸基、2-辛基十二烷基、2-癸基十四烷基、3-甲基辛基和3-乙基辛基等,進而,還可列舉出下述示出的結(jié)構(gòu)(其中,也存在與上述例示出的基團重復的基團)。需要說明的是,這些烷基上的氫原子任選被氟原子取代。

上述列舉之中,優(yōu)選為具有在直接鍵合于氮原子的碳上不具有支鏈的支鏈結(jié)構(gòu)的烷基。作為這種烷基的適合例,可列舉出2-甲基己基、2-乙基己基、3-甲基己基、3-乙基己基、2-甲基辛基、2-乙基辛基、2-己基癸基、2-辛基十二烷基、2-癸基十四烷基、3-甲基辛基和3-乙基辛基等。此外,通式(1)中,A為硫原子且Z為次甲基碳時,R優(yōu)選不是1-甲基己基。

接著,關(guān)于上述直鏈狀或支鏈狀的芳烷基,“直鏈狀或支鏈狀的”是指芳烷基中的烷基部分的結(jié)構(gòu)是直鏈狀或支鏈狀。此外,在芳烷基的芳基部分,除了通式(1)和(2)的N原子上鍵合的烷基之外,還可以鍵合有一個以上的烷基。

作為上述說明的直鏈狀芳烷基的例子,可列舉出芐基、2-苯基乙基、1-萘基甲基和2-萘基-2-乙基等。

此外,作為支鏈狀芳烷基的例子,可列舉出二苯基甲基、三苯基甲基、1,2-二苯基乙基、4-苯基己基、1-苯基乙基和1-(4-甲基苯基)乙基等。

(關(guān)于基團A)

上述通式(1)和(2)中,基團A表示氧原子、硫原子或硒原子。通式(1)和(2)中存在兩個基團A,但它們是獨立的,可以相同也可以不同。從本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物的大氣穩(wěn)定性的觀點出發(fā),基團A優(yōu)選為硫原子。

(關(guān)于基團Z)

上述通式(1)和(2)中,基團Z表示次甲基碳(CH)或氮原子。通式(1)和(2)中存在兩個基團Z,但它們是獨立的,可以相同也可以不同。從本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物的大氣穩(wěn)定性的觀點出發(fā),作為基團Z,次甲基碳和氮原子均是優(yōu)選的,從原料的獲取容易性的觀點出發(fā),基團Z優(yōu)選為次甲基碳。

(基團R、A和Z的優(yōu)選組合)

上述說明的通式(1)和(2)中,基團R、Z和A的優(yōu)選組合如下所示。即,對于從本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物的大氣穩(wěn)定性和原料獲取容易性的觀點出發(fā)而優(yōu)選的本發(fā)明的實施方式而言,在通式(1)和(2)中,優(yōu)選的是,基團A為硫原子、Z獨立地為次甲基碳或氮原子、且R獨立地為直鏈狀或支鏈狀的烷基。

如上所示,通式(1)和(2)中,兩個基團A、兩個基團Z和兩個基團R均可以相同也可以不同,從本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物的合成容易性的觀點出發(fā),優(yōu)選相同。

本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物為前述通式(1)或(2)所示的化合物,從電場效應遷移率的觀點出發(fā),優(yōu)選為前述通式(1)所示的化合物。

(苯并雙(噻二唑)衍生物)

作為上述說明的本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物,可列舉出例如下述式(11)~(15)和(21)~(25)所示的化合物。其中,式中的R如上述定義所示。

(苯并雙(噻二唑)衍生物的合成方法)

本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物可通過組合公知的原料和反應來合成。例如,可以按照如下所示的反應路線來合成前述衍生物。

通式(1)的苯并雙(噻二唑)衍生物的合成路線

通式(2)的苯并雙(噻二唑)衍生物的合成路線

上述合成路線中,基團R、A和Z如上述定義所示。此外,Bu表示丁基。

關(guān)于通式(1)的苯并雙(噻二唑)衍生物的合成路線,首先準備具有基團A和Z作為成環(huán)原子的二醛化合物。該化合物已有市售,也可通過公知的方法來合成。

將前述二醛化合物氧化,進而制成酸酐。通過使其與具有基團R的胺(RNH2)發(fā)生反應而使酸酐基開環(huán),同時形成酰胺基。使亞硫酰氯等氯化劑作用于其而提高羰基的活性時,再次閉環(huán)而形成酰亞胺結(jié)構(gòu)(N原子上鍵合有R)。需要說明的是,除了亞硫酰氯之外,還可以使用鹵化鋅、醋酸酐等。

使其與N-溴代琥珀酰亞胺(NBS)反應而向特定的位置導入溴原子。接著,使所得產(chǎn)物在鈀催化劑(在本路線中,為1,1’-雙(二苯基膦)二茂鐵二氯化鈀(II)-二氯甲烷絡合物)和四丁基碘化銨(TBAI)的存在下與特定的有機錫化試劑發(fā)生反應,從而使前述產(chǎn)物中的導入有溴原子的位置發(fā)生有機錫化。

通過使這樣操作而得到的有機錫化化合物與在苯環(huán)位置導入有溴原子的苯并雙(噻二唑)發(fā)生反應,能夠得到通式(1)的苯并雙(噻二唑)衍生物(Stille偶聯(lián)。其中,導入有溴原子的苯并雙(噻二唑)已有市售,也可以通過公知的原料和反應來合成)。需要說明的是,不使用有機錫化化合物,而是通過使前述導入有溴原子的產(chǎn)物與鋅化試劑發(fā)生反應而制成鋅化合物并使其與前述導入有溴原子的苯并雙(噻二唑)發(fā)生反應,也能夠得到通式(1)的苯并雙(噻二唑)衍生物(根岸偶聯(lián))。

接著,關(guān)于通式(2)的苯并雙(噻二唑)衍生物的合成路線,首先使馬來酸酐與具有基團R的胺(RNH2)反應而進行開環(huán),從而形成酰胺基。使其在例如醋酸酐的存在下進行閉環(huán),從而形成酰亞胺。

另一方面,另行準備具有基團A和Z作為成環(huán)原子的二甲基化合物。該化合物已有市售,可通過公知的方法來合成。通過使該化合物與NBS發(fā)生反應,從而向前述環(huán)的特定位置、甲基中導入溴原子。

使這樣操作而得到的化合物與前述得到的酰亞胺在碘化鉀的存在下發(fā)生反應時,這兩個五元環(huán)以在它們之間縮合有苯環(huán)的狀態(tài)來形成的方式發(fā)生縮合。具有基團A和Z作為成環(huán)原子的環(huán)上鍵合的溴原子仍然保持原樣殘留。

通過使這樣操作而得到的縮合環(huán)化合物在鈀催化劑和TBAI的存在下與規(guī)定的有機錫化試劑發(fā)生反應,從而使前述導入有溴原子的位置發(fā)生有機錫化。

通過使這樣操作而得到的有機錫化化合物與在苯環(huán)位置導入有溴原子的苯并雙(噻二唑)發(fā)生反應,能夠得到通式(2)的苯并雙(噻二唑)衍生物(Stille偶聯(lián))。

作為上述說明的用于合成本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物的鈀催化劑,除了上述合成路線所述的催化劑之外,還可以使用四(三苯基膦)鈀(Pd(PPh3)4)、雙(三叔丁基膦)鈀(Pd(PtBu3)2)、三(二芐叉基丙酮)鈀(Pd2(dba)3)、醋酸鈀(Pd(OAc)2)、氯化鈀(PdCl2)等鈀絡合物中的1種或2種以上。作為鈀催化劑的用量,相對于在苯環(huán)位置上導入有溴原子的苯并雙(噻二唑)1mol,優(yōu)選使用0.01~0.5mol。更優(yōu)選使用0.1~0.5mol。

進而,能夠使用的堿、鹵化劑等不限定于上述合成路線中記載的試劑,上述所示的反應可沒有特別限制地使用以往使用的物質(zhì)。

以上說明的合成路線的反應結(jié)束后,可以通過例如過濾、濃縮、提取、蒸餾、升華、重結(jié)晶、柱色譜等一般操作從所得反應液中分離/提純本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物。為了去除溶解度不同的雜質(zhì)并提高化合物的純度,在提純工序中組入利用有機溶劑進行的索氏提取是簡便而優(yōu)選的。

(苯并雙(噻二唑)衍生物的溶解性)

本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物通常可以溶解于各種有機溶劑,例如:甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、異丁醇、2-丁醇、2-乙基-1-丁醇、正辛醇、芐醇和萜品醇等醇類;

丙酮、甲乙酮、甲基異丁基酮、環(huán)戊酮、環(huán)己酮、苯乙酮和異佛爾酮等酮類:

醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸丁酯、水楊酸甲酯、丙二酸乙酯、醋酸-2-乙氧基乙烷和醋酸-2-甲氧基-1-甲基乙酯等酯類;

N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮和六甲基磷酸三酰胺等酰胺類;

1,3-二甲基-2-咪唑烷酮和1,3-二甲基咪唑烷-2,4-二酮等脲類;

二甲基亞砜和二乙基亞砜等亞砜類;

環(huán)丁砜等砜類;

乙腈、丙腈、丁腈和苯甲腈等腈類;

γ-丁內(nèi)酯等內(nèi)酯類;

二乙醚、二異丙醚、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、二噁烷、叔丁基甲醚、苯甲醚、苯乙醚、1,2-二甲氧基苯、1,3-二甲氧基苯、1,4-二甲氧基苯、1,2-甲基苯甲醚、1,3-甲基苯甲醚、1,4-甲基苯甲醚、1,2-亞甲基二氧基苯、2,3-二氫苯并呋喃、異苯并呋喃、辛基氧基苯、二苯醚和乙基溶纖劑等醚類;

碳酸二甲酯和1,2-丁二醇碳酸酯等碳酸酯類;

硫代苯甲醚和乙基苯硫醚等硫醚類;

苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、偏三甲苯、連三甲苯、均四甲苯、偏四甲苯、連四甲苯、乙苯、異丙苯、叔丁基苯、環(huán)己基苯、三異丙基苯、苯乙炔、茚滿、甲基茚滿、茚、四氫萘、萘、1-甲基萘、2-甲基萘、苯基辛烷和二苯基甲烷等芳香族烴類;

苯酚、1,2-甲酚、1,3-甲酚、1,4-甲酚、1,2-甲氧基苯酚、1,3-甲氧基苯酚和1,4-甲氧基苯酚等酚類;

氯苯、1,2-二氯苯、1,3-二氯苯、1,2,4-三氯苯、溴苯、1,2-二溴苯、1,3-二溴苯、1,4-二氯甲苯、1-氯萘、2,4-二氯甲苯、2-氯-1,3-二甲基苯、2-氯甲苯、2-氯-1,4-二甲基苯、4-氯-1,2-二甲基苯、2,5-二氯甲苯、間氯甲苯、1-氯-2,3-二甲基苯、4-(三氟甲氧基)苯甲醚和三氟甲氧基苯等鹵代芳香族烴類;

己烷、庚烷、辛烷、環(huán)己烷和檸檬烯等脂肪族烴類;

二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、1,3-二氯丙烷和1,2-二溴乙烷等鹵代脂肪族烴類;

2,6-二甲基吡啶和2,6-二叔丁基吡啶等吡啶類等。

“可溶于有機溶劑”是指:在常壓下,對沸點以下、優(yōu)選80℃以下、更優(yōu)選15℃~30℃以下的有機溶劑具有優(yōu)選0.03wt%以上、更優(yōu)選0.1wt%以上的溶解度。需要說明的是,不要求本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物可溶于全部有機溶劑,而是可溶于例如上述列舉出的至少一種有機溶劑。此外,有機溶劑還包括多種有機溶劑的混合溶劑。本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物有時也可以是不溶于單獨的上述任一有機溶劑,但可溶于混合溶劑。

作為有機溶劑,從以下說明的本發(fā)明的有機半導體油墨的有機半導體薄膜的制膜性及其半導體特性的觀點出發(fā),在上述舉例之中,可適合地使用鹵代芳香族烴類、芳香族烴類和鹵代脂肪族烴類。

作為適合的鹵代芳香族烴類,可列舉出氯苯和1,2-二氯苯。

作為適合的芳香族烴類,可列舉出甲苯、二甲苯、均三甲苯、四氫萘、環(huán)己基苯和1-甲基萘。

作為適合的鹵代脂肪族烴類,可列舉出氯仿和1,2-二氯乙烷。

進而,從與上述相同的觀點出發(fā),作為適合的其它有機溶劑,可列舉出苯甲酸甲酯、水楊酸甲酯、苯甲醚、4-甲基苯甲醚和間甲酚。

(苯并雙(噻二唑)衍生物的半導體特性)

以上說明的本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物用上述通式(1)或(2)表示,其以苯并雙(噻二唑)環(huán)作為中心且在其上具有縮環(huán)成芳香環(huán)的環(huán)狀酰亞胺結(jié)構(gòu)。因此,該衍生物的電子遷移率優(yōu)異,可用作優(yōu)異的n型有機半導體材料。

而且,苯并雙(噻二唑)衍生物中,顯示n型半導體特性比p型半導體特性更占優(yōu)勢,因此,作為晶體管元件等中的有機半導體材料是極其有用的。

需要說明的是,本說明書中,“顯示n型半導體特性比p型半導體特性更占優(yōu)勢”是指滿足下述列舉的條件的情況。

即:n型的電場效應遷移率與p型的電場效應遷移率相比為104倍以上。

(苯并雙(噻二唑)衍生物的穩(wěn)定性)

本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物的熱穩(wěn)定性非常高,即使加熱至350℃也不會分解。此外,該衍生物的大氣穩(wěn)定性也高,即使在大氣中制作使用了該衍生物的晶體管元件也能夠得到高遷移率。此外,所制作的晶體管元件即使在大氣中放置,其電子遷移率也不會變化。

<有機半導體油墨>

如上說明的那樣,本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物顯示出n型半導體特性,而且,在大氣中穩(wěn)定且可溶于通常的有機溶劑,因此,可以使本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物溶解于有機溶劑并將所得溶液用作有機半導體油墨。需要說明的是,這些有機溶劑可以單獨使用,也可以混合兩種以上使用。

若制成有機半導體油墨,則容易處理且能夠保存。進而,作為有機半導體層的形成方法,通??闪信e出蒸鍍和涂布,但蒸鍍需要高熱源且高真空,因此與涂布相比成本非常高。即,若利用本發(fā)明的有機半導體油墨,則能夠大幅降低有機半導體層的形成成本。

進而,本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物在大氣中穩(wěn)定,因此能夠在大氣中進行涂布,不需要制作氬氣之類的非活性氣體氣氛。在這一點上,通過利用本發(fā)明的有機半導體油墨也會實現(xiàn)成本的削減。

本發(fā)明的有機半導體油墨包含1種以上的本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物,進而,還可以包含1種以上的其它有機半導體。進而,本發(fā)明的有機半導體油墨可以包含用于調(diào)整油墨粘度的添加劑;用于控制油墨的親水性或拒水性的添加劑;抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、表面調(diào)節(jié)劑(流平劑)、表面活性劑、保存穩(wěn)定劑、潤滑劑、濕潤性改善材料和偶聯(lián)劑等用于控制油墨物性的添加劑。

作為用于調(diào)整前述油墨粘度的添加劑,可列舉出絕緣性的高分子化合物。絕緣性高分子化合物是指合成樹脂、塑料和合成橡膠等,具體而言,是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、酚醛樹脂、丙烯酸類樹脂、酰胺樹脂、尼龍、維尼綸、聚異戊二烯、聚丁二烯、丙烯酸類橡膠、丙烯腈橡膠和氨基甲酸酯橡膠等。通過添加它們,能夠?qū)崿F(xiàn)有機半導體油墨粘度的最佳化、制膜性的提高等。

本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物在有機半導體油墨中的含量沒有特別限定,可以適當選擇。例如,前述含量可以設為0.001wt%~10wt%左右,進而,從制膜性的觀點出發(fā),進一步適合為0.01wt%~1wt%左右。此外,前述油墨包含其它有機半導體時,它們與前述苯并雙(噻二唑)衍生物的總含量例如可以設為0.001~10wt%。此外,上述各種添加劑的添加量可以從現(xiàn)有公知的范圍內(nèi)適當選擇。

作為前述其它有機半導體,可列舉出例如高分子半導體化合物。此處的高分子半導體化合物是特征在于顯示出半導體特性的高分子化合物。作為其具體例,可列舉出聚乙炔系高分子、聚二乙炔系高分子、聚對苯撐系高分子、聚苯胺系高分子、聚三苯基胺系高分子、聚噻吩系高分子、聚吡咯系高分子、聚對苯撐亞乙烯系高分子、聚乙烯二氧基噻吩系高分子、以萘二酰亞胺作為一種成分的共聚高分子、以苝二酰亞胺作為一種成分的共聚高分子和以二酮基吡咯并吡咯作為一種成分的共聚高分子等。

這些高分子半導體化合物之中,適合為聚苯胺系高分子、聚噻吩系高分子、聚吡咯系高分子、聚對苯撐亞乙烯系高分子、以萘二酰亞胺作為一種成分的共聚高分子、以苝二酰亞胺作為一種成分的共聚高分子和以二酮基吡咯并吡咯作為一種成分的共聚高分子等。

進而,作為其它有機半導體,可列舉出例如除了本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物之外的低分子半導體化合物。此處的低分子半導體化合物是特征在于顯示出半導體特性的低分子化合物。作為其具體例,可列舉出并苯、苯撐亞乙烯、三苯基胺、芴、氮雜并苯、噻吩并并苯、噻吩、苯并噻吩、噻吩并噻吩、噻唑、噻唑并噻唑、四硫富瓦烯、酞菁、卟啉、萘二酰亞胺、苝二酰亞胺、苯并噻二唑、萘并雙噻二唑、二酮基吡咯并吡咯、富勒烯和它們的衍生物等。

這些低分子半導體化合物之中,適合為并苯、噻吩并并苯、噻吩、噻吩并噻吩、四硫富瓦烯、萘二酰亞胺、苝二酰亞胺、二酮基吡咯并吡咯、富勒烯和它們的衍生物等。

此外,作為其它有機半導體,還可列舉出例如Chem.Rev.,2012,Vol.112、pp.2208-2267記載的有機半導體。

進而,本發(fā)明的有機半導體油墨根據(jù)需要可以包含導電性的高分子化合物來作為添加成分。此處的導電性高分子化合物是特征在于顯示出導電性的高分子化合物。作為其具體例,可列舉出聚乙炔系高分子、聚二乙炔系高分子、聚對苯撐系高分子、聚苯胺系高分子、聚三苯基胺系高分子、聚噻吩系高分子、聚吡咯系高分子、聚對苯撐亞乙烯系高分子、聚乙烯二氧基噻吩系高分子和聚乙烯二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸的混合物(一般名為PEDOT-PSS)等。

這些導電性高分子化合物之中,適合為聚乙炔系高分子、聚對苯撐系高分子、聚苯胺系高分子、聚三苯基胺系高分子、聚噻吩系高分子、聚吡咯系高分子和聚對苯撐亞乙烯系高分子等。作為它們的添加效果,除了油墨粘度的最佳化、提高制膜性等之外,還可列舉出提高電荷遷移率。

此外,本發(fā)明的有機半導體油墨根據(jù)需要還可以包含下述低分子化合物作為用于控制油墨物性的添加劑。作為其具體例,可列舉出癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、十六烷、十七烷、十八烷、十九烷和二十烷等脂肪族烴;

己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、十二醇、十三醇、十四醇、十五醇、十六醇、十七醇、十八醇、十九醇和二十醇等脂肪族醇;

己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十一烷胺、十二烷胺、十三烷胺、十四烷胺、十五烷胺、十六烷胺、十七烷胺、十八烷胺、十九烷胺和二十烷胺等脂肪族胺;

己硫醇、庚硫醇、辛硫醇、壬硫醇、癸硫醇、十一烷硫醇、十二烷硫醇、十三烷硫醇、十四烷硫醇、十五烷硫醇、十六烷硫醇、十七烷硫醇、十八烷硫醇、十九烷硫醇、二十烷硫醇、苯基甲硫醇、(2-甲基苯基)甲硫醇、(3-甲基苯基)甲硫醇、(4-甲基苯基)甲硫醇、(2-氟苯基)甲硫醇、(3-氟苯基)甲硫醇、(4-氟苯基)甲硫醇和2-苯基乙硫醇等脂肪族硫醇;以及

苯硫醇、2-甲基苯硫醇、3-甲基苯硫醇、4-甲基苯硫醇、2-乙基苯硫醇、3-乙基苯硫醇、4-乙基苯硫醇、2-氨基苯硫醇、3-氨基苯硫醇、4-氨基苯硫醇、2-異丙基苯硫醇、3-異丙基苯硫醇、4-異丙基苯硫醇、2-(二甲氨基)苯硫醇、3-(二甲氨基)苯硫醇和4-(二甲氨基)苯硫醇等芳香族硫醇。

作為它們的添加效果,除了有機半導體油墨粘度的最佳化、提高制膜性等之外,還可列舉出提高電荷遷移率。這些低分子化合物之中,出于通過提高油墨的濕潤性來實現(xiàn)遷移率的提高的目的,適合為脂肪族硫醇和芳香族硫醇。

通過涂布以上說明的本發(fā)明的有機半導體油墨,能夠形成本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物的層或薄膜。需要說明的是,本發(fā)明的有機半導體油墨的涂布可通過公知的方法、例如旋涂法、滴涂法、流延法和LB(Langmuir-Blodgett)法等來進行。此外,作為涂布法,還可以使用通常作為印刷技法而已知的公知方法,例如可以通過噴墨法、絲網(wǎng)印刷法、膠版印刷法、凹版印刷法、柔性印刷法和微觸印刷法等來進行印刷。

需要說明的是,將本發(fā)明的有機半導體油墨涂布在基材上,然后去除溶劑成分時,可形成包含本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物的層或薄膜(以下也稱為有機半導體層)。此時的溶劑成分去除條件可適當選擇。

例如,優(yōu)選將溶劑成分在室溫下進行自然干燥或風干。但是,溶劑的沸點高而難以去除時,可以在室溫附近在減壓下去除溶劑、或者加熱至50℃~200℃左右來去除溶劑、或者將兩者組合使用并在減壓下進行加熱處理。

進而,為了提高包含本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物的層或薄膜的半導體特性,可以對前述層或薄膜進行加熱處理。此時的加熱處理條件可以適當選擇,可列舉出例如以50℃~250℃左右加熱處理0.1小時~24小時的方法。該工序可兼作溶劑去除工序。

此外,為了提高前述層或薄膜的半導體特性,可以實施將該層或薄膜暴露于溶劑蒸氣的處理。

作為本工序中使用的有機溶劑,可列舉出作為能夠溶解本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物的溶劑而在以上記載的有機溶劑,優(yōu)選的有機溶劑與上述情況同樣地為鹵代芳香族烴類、芳香族烴類和鹵代脂肪族烴類,它們的適合例也與上述相同。需要說明的是,這些有機溶劑可以單獨使用,也可以混合兩種以上使用。

溶劑蒸氣暴露處理工序例如可通過使溶劑與包含苯并雙(噻二唑)衍生物的層或薄膜在溶劑(液體狀態(tài)的溶劑)與前述層或薄膜不直接接觸,并靜置在具有密閉性的空間來實現(xiàn)。為了增加溶劑蒸氣的量,也可以將溶劑加熱至40℃~150℃左右。在該溶劑蒸氣暴露處理工序之后,為了去除該工序中附著于上述層或薄膜的溶劑,可以適當選擇與上述相同的干燥、加熱處理并實施。

<有機電子裝置>

本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物的電子遷移率(電場效應遷移率)優(yōu)異,可適用于例如有機薄膜晶體管、有機電致發(fā)光元件、顯示裝置、有機薄膜太陽能電池、RFID標簽和傳感器等有機電子裝置。這些各種裝置均具備包含有機半導體的有機層作為其構(gòu)成部件,該有機層包含本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物。

此外,本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物可用于背光、光通信、電子攝影、照明光源、記錄光源、曝光光源、閱讀光源、指示牌、招牌、室內(nèi)裝飾、以及物流管理、庫存管理、商品管理、個體識別、溫度測定、壓力測定、載重測定、明暗測定和生物體信息測定等廣泛的各領(lǐng)域用途。以下針對前述的有機電子裝置分別進行說明。

(有機薄膜晶體管)

首先,針對本發(fā)明的有機薄膜晶體管(以下也稱為有機TFT)進行說明。本發(fā)明的有機薄膜晶體管中,有機半導體層包含上述苯并雙(噻二唑)衍生物。本發(fā)明中使用的苯并雙(噻二唑)衍生物容易使分子的取向方向一致,能夠?qū)崿F(xiàn)高電場效應遷移率,因此用于有機TFT的有機半導體層時是有效的。

本發(fā)明的有機薄膜晶體管中,有機半導體層除了包含本發(fā)明所使用的苯并雙(噻二唑)衍生物之外,還可以使用公知的結(jié)構(gòu)、材料。

有機半導體層的膜厚在不喪失必要功能的范圍內(nèi)優(yōu)選較薄。用于顯示出必要功能的有機半導體層的膜厚通常為1nm~10μm、優(yōu)選為5nm~5μm、更優(yōu)選為10nm~1μm。

圖1示出本發(fā)明的有機TFT的一例的層構(gòu)成。如圖1的(1-1)所示的有機TFT是底柵-頂部接觸結(jié)構(gòu),是在基板11上依次層疊柵電極12、柵絕緣層13、有機半導體層16、漏電極14和源電極15而成的。

此外,作為除了底柵-頂部接觸結(jié)構(gòu)之外的結(jié)構(gòu),還存在如圖1的(1-2)所示的有機TFT的底柵-底部接觸結(jié)構(gòu)、如(1-3)所示的有機TFT的頂柵-底部接觸結(jié)構(gòu)。從晶體管元件的微細化和集成化的觀點出發(fā),通常適合為底柵-底接觸結(jié)構(gòu)或者頂柵-底接觸結(jié)構(gòu)。需要說明的是,圖1的(1-2)、(1-3)中的各標記與(1-1)相同。

已知構(gòu)成有機半導體層16的有機半導體分子的分子排列的均勻性越高則顯示出越良好的晶體管特性,因此,為了控制構(gòu)成有機半導體層16的有機半導體分子的分子排列均勻性,可以對與有機半導體薄膜接觸的界面進行控制。此處所說的界面具體是指:柵絕緣層13與有機半導體層16的界面、以及漏電極14和源電極15與有機半導體層16的界面。

作為有機TFT中的基板11,可以使用下述A組所示的基板材料。

A組是指:由硅系無機化合物形成的片或膜、以及由高分子化合物形成的片或膜。

具體而言,A組的基板材料表示下述材料。硅系無機化合物為玻璃、石英、硅、陶瓷,高分子化合物為聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚對二亞甲苯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚砜、聚氨酯、聚四氟乙烯等聚氟碳樹脂、聚硅氧烷等有機硅樹脂、三聚氰胺樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、脲樹脂和橡膠。需要說明的是,這些材料之中的2種以上經(jīng)化學混合或物理混合而得到的材料也包含在前述基板材料中。

如上所述,本發(fā)明中使用的苯并雙(噻二唑)衍生物通??扇苡谟袡C溶劑,能夠通過溶于溶劑制成有機半導體油墨并進行涂布而形成有機半導體層。涂布可以在200℃以下的較低溫度下形成有機半導體層。因此,在其它電極等也能夠在非高溫的環(huán)境下形成的情況下,能夠通過較低溫度的工藝來制作有機薄膜晶體管。此時,作為基板11,也可以使用耐熱性低的材料。

因此,根據(jù)本發(fā)明,耐熱性較低的各種塑料材料也可以用作基板11,可以使用具有撓性的材料。此時,可以將基板11制成撓性(柔性)基板,由此,不僅能夠?qū)⒂袡CTFT配置在平面上,還能夠?qū)⑵渑渲迷谇娴壬?。即,具備有機TFT的有機電子裝置整體的設計自由度提高。出于該目的,在A組之中,適合為聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚對二亞甲苯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚砜、聚氨酯、聚四氟乙烯等聚氟碳樹脂、聚硅氧烷等有機硅樹脂、三聚氰胺樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、脲樹脂。

從撓性和利用低溫工藝制作晶體管的觀點出發(fā),在A組之中,特別適合為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯。另一方面,從撓性和晶體管制作工藝中的基板尺寸穩(wěn)定性的觀點出發(fā),在A組之中,適合為聚酰亞胺。

作為柵電極12、漏電極14和源電極15,可以使用下述B組中示出的材料。需要說明的是,對于柵電極、漏電極和源電極而言,選自B組中的電極材料可以相同也可以不同。

B組是指金屬、金屬氧化物、碳材料、導電性高分子化合物和硅材料。

具體而言,B組中的電極材料表示下述材料。金屬為金、銀、銅、鉑、鋁、鎢、鉻、鉬、鐵、鋅、鉭、鎂、鈣、鋰、鈷、銦、錫、硅和鎳,金屬氧化物為摻雜錫的氧化銦、氧化銦、氧化錫和氧化鋅,碳材料為石墨和碳納米管,導電性高分子化合物為聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯和PEDOT/PSS(聚乙烯二氧基噻吩·聚苯乙烯磺酸的混合物),硅材料為多晶硅和非晶硅。需要說明的是,這些材料之中的2種以上經(jīng)化學混合或物理混合而得到的材料也包含在B組的材料中。

B組之中,作為金屬,適合為金、銀、銅、鋁,作為碳材料,適合為碳納米管,作為導電性高分子化合物,適合為PEDOT/PSS。

使用B組的材料,可以通過真空蒸鍍法、電子束蒸鍍法、RF濺射法或印刷法等周知的制膜方法來形成柵電極等。

通過對漏電極14和源電極15的表面進行修飾,能夠控制與接觸漏電極14和源電極15的有機半導體層16之間的界面。該修飾適合于圖1的(1-2)所示的有機TFT的底柵-底部接觸結(jié)構(gòu)、(1-3)所示的有機TFT的頂柵-底部接觸結(jié)構(gòu)。

因此,選自前述B組中的至少1種電極材料優(yōu)選與選自下述C組中的至少1種電極修飾材料一同使用。

C組是指有機化合物、堿金屬鹽和金屬氧化物。

具體而言,C組的電極修飾材料表示下述材料。有機化合物為脂肪族硫醇類、芳香族硫醇類、脂肪族醇類、芳香族酚類、脂肪族胺類、芳香族胺類、脂肪族羧酸類、芳香族羧酸類、脂肪族膦酸類、脂肪族磷酸類、二硫化物類、氯硅烷類、烷氧基硅烷類和氟化四氰基醌二甲烷,堿金屬鹽為氟化鋰、碳酸鋰、氟化銫、碳酸銫,金屬氧化物為氧化鉬和氧化鎢。需要說明的是,這些材料之中的2種以上經(jīng)化學混合或物理混合而得到的材料也包含在C組的材料中。

使用選自C組中的材料,通過下示的方法等,能夠?qū)β╇姌O14和源電極15的表面進行修飾。

·將漏電極14和源電極15暴露于選自C組中的材料的蒸氣中。

·制備選自C組中的材料的溶液,涂布于漏電極14和源電極15后,去除溶劑。

·制備選自C組中的材料的溶液,使漏電極14和源電極15浸滲在前述溶液中,使C組所示的材料吸附至漏電極14和源電極15的表面后去除溶劑。

C組所述的材料之中,作為脂肪族硫醇類,可列舉出己硫醇、庚硫醇、辛硫醇、壬硫醇、癸硫醇、十一烷硫醇、十二烷硫醇、十三烷硫醇、十四烷硫醇、十五烷硫醇、十六烷硫醇、十七烷硫醇、十八烷硫醇、十九烷硫醇、二十烷硫醇、苯基甲硫醇、(2-甲基苯基)甲硫醇、(3-甲基苯基)甲硫醇、(4-甲基苯基)甲硫醇、(2-氟苯基)甲硫醇、(3-氟苯基)甲硫醇、(4-氟苯基)甲硫醇、2-苯基乙硫醇、3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟-1-己硫醇、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟-1-辛硫醇、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-十七氟-1-癸硫醇等來作為適合例。

作為芳香族硫醇類,可列舉出苯硫醇、2-甲基苯硫醇、3-甲基苯硫醇、4-甲基苯硫醇、2-乙基苯硫醇、3-乙基苯硫醇、4-乙基苯硫醇、2-氨基苯硫醇、3-氨基苯硫醇、4-氨基苯硫醇、2-異丙基苯硫醇、3-異丙基苯硫醇、4-異丙基苯硫醇、2-(二甲氨基)苯硫醇、3-(二甲氨基)苯硫醇、4-(二甲氨基)苯硫醇、2-甲基-3-呋喃硫醇、5-甲基-2-呋喃硫醇、2-噻吩硫醇、3-噻吩硫醇等來作為適合例。

作為脂肪族醇類,可列舉出己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、十二醇、十三醇、十四醇、十五醇、十六醇、十七醇、十八醇、十九醇、二十醇等來作為適合例。

作為芳香族酚類,可列舉出苯酚、2-甲基苯酚、3-甲基苯酚、4-甲基苯酚、2-乙基苯酚、3-乙基苯酚、4-乙基苯酚、2-氨基苯酚、3-氨基苯酚、4-氨基苯酚、2-異丙基苯酚、3-異丙基苯酚、4-異丙基苯酚、2-二甲氨基苯酚、3-二甲氨基苯酚、4-二甲氨基苯酚、4-丙基苯酚、4-丁基苯酚、4-戊基苯酚、4-己基苯酚、4-庚基苯酚、4-辛基苯酚、4-壬基苯酚、4-癸基苯酚、4-十一烷基苯酚、4-十二烷基苯酚、4-十三烷基苯酚、4-十四烷基苯酚、4-十五烷基苯酚、4-十六烷基苯酚、4-十七烷基苯酚、4-十八烷基苯酚、4-十九烷基苯酚、4-二十烷基苯酚等來作為適合例。

作為脂肪族胺類,可列舉出己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十一烷胺、十二烷胺、十三烷胺、十四烷胺、十五烷胺、十六烷胺、十七烷胺、十八烷胺、十九烷胺、二十烷胺等來作為適合例。

作為芳香族胺類,可列舉出苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺、4-甲基苯胺、2-乙基苯胺、3-乙基苯胺、4-乙基苯胺、1,2-苯二胺、1,3-苯二胺、1,4-苯二胺、2-異丙基苯胺、3-異丙基苯胺、4-異丙基苯胺、4-丙基苯胺、4-丁基苯胺、4-戊基苯胺、4-己基苯胺、4-庚基苯胺、4-辛基苯胺、4-壬基苯胺、4-癸基苯胺、4-十一烷基苯胺、4-十二烷基苯胺、4-十三烷基苯胺、4-十四烷基苯胺、4-十五烷基癸基苯胺、4-十六烷基苯胺、4-十七烷基苯胺、4-十八烷基苯胺、4-十九烷基苯胺、4-二十烷基苯胺等來作為適合例。

作為脂肪族羧酸類,可列舉出己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、十二烷酸、十三烷酸、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、十七烷酸、十八烷酸、十九烷酸、二十烷酸等來作為適合例。

作為芳香族羧酸類,可列舉出苯甲酸、4-甲基苯甲酸、4-乙基苯甲酸、4-丙基苯甲酸、4-丁基苯甲酸、4-戊基苯甲酸、4-己基苯甲酸、4-庚基苯甲酸、4-辛基苯甲酸、4-壬基苯甲酸、4-癸基苯甲酸、4-十一烷基苯甲酸、4-十二烷基苯甲酸、4-十三烷基苯甲酸、4-十四烷基苯甲酸、4-十五烷基苯甲酸、4-十六烷基苯甲酸、4-十七烷基苯甲酸、4-十八烷基苯甲酸、4-十九烷基苯甲酸、4-二十烷基苯甲酸等來作為適合例。

作為脂肪族膦酸類,可列舉出己基膦酸、庚基膦酸、辛基膦酸、壬基膦酸、癸基膦酸、十一烷基膦酸、十二烷基膦酸、十三烷基膦酸、十四烷基膦酸、十五烷基膦酸、十六烷基膦酸、十七烷基膦酸、十八烷基膦酸、十九烷基膦酸、二十烷基膦酸等來作為適合例。

作為脂肪族磷酸類,可列舉出己基磷酸、庚基磷酸、辛基磷酸、壬基磷酸、癸基磷酸、十一烷基磷酸、十二烷基磷酸、十三烷基磷酸、十四烷基磷酸、十五烷基磷酸、十六烷基磷酸、十七烷基磷酸、十八烷基磷酸、十九烷基磷酸、二十烷基磷酸來作為適合例。

作為二硫化物類,可列舉出二己基二硫化物、二庚基二硫化物、二辛基二硫化物、二壬基二硫化物、二癸基二硫化物、雙十一烷基二硫化物、雙十二烷基二硫化物、雙十三烷基二硫化物、雙十四烷基二硫化物、雙十五烷基二硫化物、雙十六烷基二硫化物、雙十七烷基二硫化物、雙十八烷基二硫化物、雙十九烷基二硫化物、雙二十烷基二硫化物、2,2’-二噻吩基二硫化物等來作為適合例。

作為氯硅烷類,可列舉出己基三氯硅烷、庚基三氯硅烷、辛基三氯硅烷、壬基三氯硅烷、癸基三氯硅烷、十一烷基三氯硅烷、十二烷基三氯硅烷、十三烷基三氯硅烷、十四烷基三氯硅烷、十五烷基三氯硅烷、十六烷基三氯硅烷、十七烷基三氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、十九烷基三氯硅烷、二十烷基三氯硅烷、苯基三氯硅烷、4-甲基苯基三氯硅烷、4-乙基苯基三氯硅烷、4-丙基苯基三氯硅烷、4-異丙基苯基三氯硅烷、苯基甲基三氯硅烷、苯基乙基三氯硅烷、苯基丙基三氯硅烷、苯基丁基三氯硅烷、苯基戊基三氯硅烷、苯基己基三氯硅烷、苯基庚基三氯硅烷、苯基辛基三氯硅烷、五氟苯基二甲基氯硅烷、3-(五氟苯基)丙基二甲基氯硅烷、3-(五氟苯基)丙基三氯硅烷等來作為適合例。

作為烷氧基硅烷類,可列舉出己基三甲氧基硅烷、庚基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、壬基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、十一烷基甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十三烷基三甲氧基硅烷、十四烷基三甲氧基硅烷、十五烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十七烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十九烷基三甲氧基硅烷、二十烷基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、4-甲基苯基三甲氧基硅烷、4-乙基苯基三甲氧基硅烷、4-丙基苯基三甲氧基硅烷、4-異丙基苯基三甲氧基硅烷、苯基甲基三甲氧基硅烷、苯基乙基三甲氧基硅烷、苯基丙基三甲氧基硅烷、苯基丁基三甲氧基硅烷、苯基戊基三甲氧基硅烷、苯基己基三甲氧基硅烷、苯基庚基三甲氧基硅烷、苯基辛基三甲氧基硅烷、五氟苯基二甲基乙氧基硅烷、11-(五氟苯氧基)十一烷基三甲氧基硅烷等來作為適合例。

通過對漏電極14和源電極15的表面進行修飾,能夠控制與接觸漏電極14和源電極15的有機半導體層16之間的界面。該修飾適合于圖1的(1-2)所示的有機TFT的底柵-底部接觸結(jié)構(gòu)、(1-3)所示的有機TFT的頂柵-底部接觸結(jié)構(gòu)。與為了該修飾而使用選自C組中的材料的方法不同地,也可以使用化學蝕刻處理、物理蝕刻處理、等離子體處理、UV臭氧處理等能夠改變電極表面的物理狀態(tài)或化學組成的處理。

作為柵絕緣層13,可以使用下述D組所示的材料。此外,柵絕緣層13可以是通過選自下述D組中的2種以上材料形成多層并層疊的結(jié)構(gòu)。

D組是指金屬氧化物、金屬氮化物和非導電性高分子化合物。

具體而言,D組中的材料表示下述材料。金屬氧化物和金屬氮化物為SiO2、Si3N4、SiON、Al2O3和Ta2O5,非導電性高分子化合物為聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乙烯基苯酚、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、二乙烯基四甲基硅氧烷苯并環(huán)丁烯樹脂、聚丙烯、聚氯乙烯、聚對二亞甲苯、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚砜、聚氨酯、聚四氟乙烯等聚氟碳樹脂、聚硅氧烷等有機硅樹脂、尼龍樹脂、維尼綸樹脂、三聚氰胺樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、脲樹脂、含環(huán)丁烯的聚合物、含環(huán)烯烴的聚合物、含芴的聚合物、含倍半硅氧烷的聚合物等塑料、天然橡膠、聚異戊二烯橡膠、聚丁二烯橡膠、丙烯酸類橡膠、丙烯腈橡膠、氨基甲酸酯橡膠等橡膠。需要說明的是,這些材料之中的2種以上經(jīng)化學混合或物理混合而得到的材料也包含在D組的材料中。

D組之中,作為金屬氧化物,適合為SiO2、Al2O3,作為非導電性高分子化合物,適合為聚酰亞胺、聚氟化碳樹脂、二乙烯基四甲基硅氧烷苯并環(huán)丁烯樹脂、聚對二亞甲苯、聚乙烯基苯酚與三聚氰胺樹脂的復合樹脂。

此外,用選自D組中的2種以上材料進行層疊而形成柵絕緣層時,作為適合例可列舉出在SiO2上層疊聚苯乙烯、在SiO2上層疊聚甲基丙烯酸甲酯、在SiO2上層疊聚氟化碳樹脂、在SiO2上層疊聚乙烯基苯酚與三聚氰胺樹脂的復合樹脂、在SiO2上層疊二乙烯基四甲基硅氧烷苯并環(huán)丁烯樹脂的組合。

這些可通過與柵電極12相同的公知制膜方法來形成。

通過對柵絕緣層13的表面進行修飾,能夠控制與接觸柵絕緣層13的有機半導體層16之間的界面。該修飾適合于圖1的(1-1)所示的有機TFT的底柵-頂部接觸結(jié)構(gòu)、(1-2)所示的有機TFT的底柵-底部接觸結(jié)構(gòu)。

因此,選自前述D組中的至少1種柵絕緣層材料優(yōu)選與選自下述E組中的至少1種柵絕緣層修飾材料一同使用。

E組是指有機化合物。具體而言,E組的材料表示下述材料。脂肪族硫醇類、芳香族硫醇類、脂肪族醇類、芳香族酚類、脂肪族胺類、芳香族胺類、脂肪族羧酸類、芳香族羧酸類、脂肪族膦酸類、脂肪族磷酸類、二硅氮烷類、二硫化物類、氯硅烷類和烷氧基硅烷類。需要說明的是,這些材料之中的2種以上經(jīng)化學混合或物理混合而得到的材料也包括在E組的材料中。

這些之中,脂肪族硫醇類、芳香族硫醇類、脂肪族醇類、芳香族酚類、脂肪族胺類、芳香族胺類、脂肪族羧酸類、芳香族羧酸類、脂肪族膦酸類、脂肪族磷酸類、二硫化物類、氯硅烷類和烷氧基硅烷類與C組的說明中列舉出的物質(zhì)相同。

作為二硅氮烷類,可列舉出六甲基二硅氮烷來作為適合例。

使用選自E組中的材料,通過下示的方法等,能夠修飾柵絕緣層13的表面。

·將柵絕緣層13暴露于選自E組中的材料的蒸氣中。

·制備選自E組中的材料的溶液,涂布于柵絕緣層13后去除溶劑。

·制備選自E組中的材料的溶液,使柵絕緣層13浸滲在前述溶液中,使選自E組中的材料吸附至柵絕緣層13的表面后去除溶劑。

如上所述,前述C組的電極修飾材料與選自前述B組中的至少1種電極材料一同使用,前述E組的柵絕緣層修飾材料與選自前述D組中的至少1種柵絕緣層材料一同使用。因此,有機薄膜晶體管優(yōu)選包含選自C組中的至少1種電極修飾材料、以及選自前述E組中的至少1種柵絕緣層修飾材料。但是,有機TFT根據(jù)目的、用途可以僅包含前述C組的電極修飾材料或前述E組的柵絕緣層修飾材料中的任一者。

通過對柵絕緣層13的表面進行修飾,能夠控制與接觸柵絕緣層13的有機半導體層16之間的界面。該修飾適合于圖1的(1-1)所示的有機TFT的底柵-頂部接觸結(jié)構(gòu)、(1-2)所示的有機TFT的底柵-底部接觸結(jié)構(gòu)。與為了該修飾而使用選自E組中的材料的方法不同地,也可以使用化學蝕刻處理、物理蝕刻處理、等離子體處理、UV臭氧處理等能夠改變柵絕緣層表面的物理狀態(tài)或化學組成的處理。

本發(fā)明的有機薄膜晶體管中,有機半導體層16包含本發(fā)明中使用的1種以上苯并雙(噻二唑)衍生物,例如可通過真空蒸鍍法、旋涂等公知的制膜方法來形成。本發(fā)明中使用的苯并雙(噻二唑)衍生物可溶于通常的有機溶劑,因此,能夠通過涂布(印刷)法形成有機半導體層16。此外,有機半導體層16還可以包含1種以上的其它有機化合物。

通常,本發(fā)明的有機TFT顯示出良好的n型特性,因此,能夠與p型的有機TFT組合而制作圖2所示的互補型逆變器(邏輯逆變)電路(有時也稱為NOT電路)。該圖中,Vin表示輸入信號線、Vout表示輸出信號線、Vdd表示電源線、GND表示接地。此外,圖中上側(cè)的晶體管為p型TFT、下側(cè)為n型TFT。

為了使該電路運轉(zhuǎn)而使Vdd與GND之間具備能夠驅(qū)動這些晶體管的電位差。Vin與GND為相同電位的情況下,p型TFT呈現(xiàn)on狀態(tài)且n型TFT呈現(xiàn)off狀態(tài),因此,向Vout輸出與Vdd基本相同的電位。另一方面,Vin與Vdd為相同電位時,p型TFT呈現(xiàn)off狀態(tài)且n型TFT呈現(xiàn)on狀態(tài),Vout的電位與GND大致達到相同電位。即,向Vout輸出與Vin相反的電位,因此被稱為倒相電路。該電路是構(gòu)成數(shù)字邏輯電路的基本電路。僅在邏輯逆變的瞬間流通微小的電流,因此,該電路從構(gòu)成耗電量少的邏輯電路的觀點出發(fā)是適合使用的。

此外,顯示出良好n型特性的本發(fā)明的有機TFT可以與p型的有機TFT組合來制作NAND電路、NOR電路、觸發(fā)電路等。這些電路通過基于符合目的的設計來組合并集成化而構(gòu)成集成化邏輯電路,可適用于顯示器電路、RFID電路、傳感器電路等。

(有機電致發(fā)光元件)

接著,針對本發(fā)明的有機電致發(fā)光元件(以下稱為有機EL元件)進行說明。本發(fā)明的有機EL元件中,作為其構(gòu)成部件的空穴傳輸層和/或電子傳輸層包含本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物。本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物的電子傳輸性優(yōu)異,因此用于有機EL元件的尤其電子傳輸層時是有效的。

本發(fā)明的有機EL元件中,空穴傳輸層和/或電子傳輸層除了包含本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物之外,還可以采用公知的結(jié)構(gòu)、材料。

有機EL元件是在基板上在陽極與陰極之間形成有包括發(fā)光層以及空穴傳輸層和/或電子傳輸層在內(nèi)的有機化合物層的元件。典型來說,可以構(gòu)成為(基板/陽極/空穴傳輸層/發(fā)光層/陰極)、(基板/陽極/發(fā)光層/電子傳輸層/陰極)、(基板/陽極/空穴傳輸層/發(fā)光層/電子傳輸層/陰極)等元件結(jié)構(gòu)。

圖3示出本發(fā)明的有機EL元件的一例的層構(gòu)成。圖3所示的有機EL元件在基板21上依次層疊有陽極22、空穴傳輸層23、發(fā)光層24、電子傳輸層25和陰極26而成。

對于如上那樣構(gòu)成的有機EL元件,在陽極22與陰極26之間施加特定的直流電壓時,能夠從發(fā)光層24得到高亮度的發(fā)光。該發(fā)光的機理可認為如下。

即,若在上述兩個層之間施加特定的直流電壓,則從陽極22流入至空穴傳輸層23的空穴被傳輸至發(fā)光層24。另一方面,從陰極26注入至電子傳輸層25的電子被傳輸至發(fā)光層24,在該發(fā)光層24中擴散移動并與空穴再結(jié)合,呈現(xiàn)電中和狀態(tài)。進行該再結(jié)合時會釋放出特定的能量,發(fā)光層24內(nèi)的有機發(fā)光材料通過該能量而被激發(fā)成激發(fā)狀態(tài)。從該狀態(tài)恢復至基態(tài)時會發(fā)光。

尤其是,通過在有機EL元件的電子傳輸層25中使用高電場效應遷移率的本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物,能夠?qū)㈦娮痈咝У刈⑷胫涟l(fā)光層中,能夠提高發(fā)光效率。

作為上述基板21,可以使用例如玻璃和塑料等透明材料。此處,可以使用本發(fā)明的有機半導體油墨通過涂布法來形成空穴傳輸層23、電子傳輸層25,能夠?qū)闲曰逵米骰?1與上述有機TFT的情況是相同的。

作為上述陽極22,通常使用會透光的材料。具體而言,優(yōu)選使用摻雜有錫的氧化銦(ITO)、氧化銦、氧化錫、氧化銦和氧化鋅合金。此外,還可以使用金、鉑、銀以及鎂合金等金屬的薄膜。進而,還可以使用聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯和它們的衍生物等有機材料。陽極22可通過真空蒸鍍法、電子束蒸鍍法、RF濺射法或涂布(印刷)法等公知的成膜方法來形成。

作為上述陰極26,從電子注入性的觀點出發(fā),優(yōu)選使用功函數(shù)小的Li、K和Na等堿金屬、Mg和Ca等堿土金屬。此外,還優(yōu)選使用穩(wěn)定的Al等。為了兼顧穩(wěn)定性和電子注入性,可以制成包含2種以上材料的層,關(guān)于這些材料,例如在日本特開平2-15595號公報和日本特開平5-121172號公報等中有詳細記載。陰極26可通過真空蒸鍍法、電子束蒸鍍法或RF濺射法等公知的成膜方法來形成。

作為上述發(fā)光層24,優(yōu)選使用在羥基喹啉絡合物、芳香族胺等主體材料中添加了香豆素衍生物、DCM、喹吖啶酮或紅熒烯等色素材料(摻雜)而得到的發(fā)光層,也可以僅用主體材料來形成發(fā)光層24。此外,通過摻雜銥金屬絡合物來形成發(fā)光層24,能夠制作高效的有機EL元件。發(fā)光層24可通過真空蒸鍍法、濺射法或涂布(印刷)法等公知的成膜方法來形成。

空穴傳輸層23和/或電子傳輸層25包含本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物。包含該衍生物的情況下,空穴傳輸層23和電子傳輸層25可以使用本發(fā)明的有機半導體油墨通過涂布法來適合地形成。

空穴傳輸層23不使用本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物時,作為空穴傳輸層23,可以使用例如N,N’-雙(3-甲基苯基)-N,N’-雙(苯基)聯(lián)苯胺(TPD)、N,N’-雙(萘-1-基)-N,N’-雙苯基-2,2’-二甲基聯(lián)苯胺(α-NPD)、以及2,2-雙(3-(N,N-二對甲苯基氨基)苯基)聯(lián)苯基(3DTAPBP)等材料。

電子傳輸層25不使用本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物時,作為電子傳輸層25,可以使用例如2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁唑(PBD)、1,3-雙[2-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-5-基]苯(OXD-7)、以及2,2’,2”-(1,3,5-苯三基)-三(1-苯基-1-H-苯并咪唑(TPBi)等材料。

作為空穴傳輸層23和電子傳輸層25的成膜方法,可以使用與上述發(fā)光層24的成膜方法相同的方法。此外,這些厚度可以從現(xiàn)有公知的范圍中適當選擇,通常為1nm~1μm、優(yōu)選為1nm~100nm。

需要說明的是,本發(fā)明的有機EL元件可以如下構(gòu)成:除了上述的各層之外,還設置電子注入層、空穴注入層、電子阻擋層、空穴阻擋層或保護層等。這些層也可以通過與上述發(fā)光層24的成膜方法相同的方法來形成。

(顯示裝置)

接著,針對本發(fā)明的顯示裝置進行說明。本發(fā)明的顯示裝置具備有機EL元件和電連接于該有機EL元件的有機TFT,通過有機TFT來控制有機EL元件的驅(qū)動(開關(guān)晶體管)和點燈(驅(qū)動晶體管),該顯示裝置中的有機TFT為上述那樣的本發(fā)明的有機TFT、或者有機EL元件為上述那樣的本發(fā)明的有機EL元件。本發(fā)明的顯示裝置中,從高電場效應遷移率的觀點出發(fā),優(yōu)選的是,有機TFT為本發(fā)明的有機TFT且有機EL元件為本發(fā)明的有機EL元件。

圖4示出本發(fā)明的顯示裝置的構(gòu)成的一例。圖4所示的顯示裝置在基板111上隔著阻隔層112具有:由陰極101、電子傳輸層102、發(fā)光層103、空穴傳輸層104和陽極105構(gòu)成的有機EL元件120;以及由柵電極106、柵絕緣層107、有機半導體層108、源電極109和漏電極110構(gòu)成的有機TFT121。并且,這些層結(jié)構(gòu)的上方部分被保護層113覆蓋。

該顯示裝置呈現(xiàn)有機EL元件120的陰極101(接近基板111一側(cè)的電極)與有機TFT121的漏電極110電連接的結(jié)構(gòu)。通過對柵電極106施加電壓,在源電極·漏電極之間流通電流,有機EL元件120發(fā)光。此外,也可以制成陽極與有機TFT的漏電極進行電連接的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明中,如上所示,優(yōu)選有機TFT和通過有機TFT進行驅(qū)動/點燈的有機EL元件這兩者均是使用本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物而得到的本發(fā)明的有機TFT和本發(fā)明的有機EL元件。此外,也可以是這些中的任一者不含本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物的、公知的材料和構(gòu)成。

進而,通過將圖4所示那樣的用于控制驅(qū)動/點燈的有機TFT與有機EL元件組合得到的像素元件配置成矩陣狀,能夠制作有源矩陣方式的顯示裝置。有源矩陣方式的顯示裝置存在下述優(yōu)點:即使像素數(shù)量變多,對非選擇點施加無用電壓的風險也小,此外,即使在高負載時發(fā)生電場效應的降低、劣化的風險也小,響應性優(yōu)異。

需要說明的是,本發(fā)明的顯示裝置(顯示器)中,除了使用本發(fā)明的有機TFT和/或本發(fā)明的有機EL元件之外,還可以采用公知的結(jié)構(gòu)、材料,可通過公知的方法來制造。

(有機薄膜太陽能電池)

接著,針對本發(fā)明的有機薄膜太陽能電池(以下稱為有機PV元件)進行說明。本發(fā)明的有機PV元件在基板上具有陽極、包含空穴傳輸材料和電子傳輸材料的電荷分離層、以及陰極,前述電荷分離層包含本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物。

進而,作為本發(fā)明的有機PV元件,也可列舉出下述構(gòu)成:在基板上具有陽極、前述電荷分離層、空穴傳輸層和/或電子傳輸層、以及陽極,前述空穴傳輸層和/或電子傳輸層包含本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物。

本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物的電子傳輸性優(yōu)異,因此,用于有機PV元件的尤其電荷分離層、電子傳輸層時是有效的。

本發(fā)明的有機PV元件除了采用上述構(gòu)成之外,還可以采用公知的結(jié)構(gòu)、材料。

有機PV元件是在基板上在陽極與陰極之間形成有包含電荷分離層在內(nèi)的至少1層有機化合物層的元件。典型來說,可以構(gòu)成為(基板/陽極/電荷分離層/陰極)、(基板/陽極/電荷分離層/電子傳輸層/陰極)、(基板/陽極/空穴傳輸層/電荷分離層/電子傳輸層/陰極)等元件結(jié)構(gòu)。

圖5示出本發(fā)明的有機PV元件的一例的層構(gòu)成。如圖5所示的有機PV元件在基板31上依次層疊有陽極32、電荷分離層33和陰極34。

對如上那樣構(gòu)成的有機PV元件照射光時,在電荷分離層33中產(chǎn)生空穴和電子,將陽極32與陰極34連接時能夠獲取電流。該發(fā)電的機理可認為如下。

即,若對上述電荷分離層33照射光,則光被吸收,有機分子通過該能量而被激發(fā)并產(chǎn)生電荷分離,從而產(chǎn)生空穴和電子。空穴通過電荷分離層33中的空穴傳輸材料而被傳輸至陽極32,電子通過電荷分離層33中的電子傳輸材料而被傳輸至陰極34,從而被取出至外部電路。

通過在有機PV元件的電荷分離層33中使用高電場效應遷移率的本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物,能夠?qū)⒖昭ê碗娮訌碾姾煞蛛x層33中有效地取出,能夠提高發(fā)電效率。此外,通過將本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物用于電子傳輸層,能夠?qū)㈦娮佑行У貍鬏斨陵帢O,能夠提高發(fā)電效率。

作為上述基板31,可以使用例如玻璃、塑料等透明材料。此處,可以使用本發(fā)明的有機半導體油墨,通過涂布法而形成電荷分離層33、空穴傳輸層、電子傳輸層,能夠?qū)闲曰逵米骰?1與上述有機TFT的情況相同。

作為上述陽極32,通常使用會透光的材料。具體而言,優(yōu)選為摻雜有錫的氧化銦(ITO)、氧化銦、氧化錫、氧化銦或氧化鋅合金。也可以使用金、鉑、銀和鎂合金等金屬的薄膜。進而,還可以使用聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯和它們的衍生物等有機材料。陽極32可通過真空蒸鍍法、電子束蒸鍍法、RF濺射法或涂布(印刷)法等公知的成膜方法來形成。

作為上述陰極34,從電子取出性的觀點出發(fā),優(yōu)選使用功函數(shù)小的Li、K和Na等堿金屬、Mg和Ca等堿土金屬。此外,還優(yōu)選使用穩(wěn)定的Al等。為了兼顧穩(wěn)定性和電子取出性,可以制成包含2種以上材料的層。陰極34可以通過真空蒸鍍法、電子束蒸鍍法或RF濺射法等公知的成膜方法來形成。

上述電荷分離層33中,將本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物用作有機半導體材料。所使用的苯并雙(噻二唑)衍生物可以設為1種,也可以設為多種。進而,電荷分離層33也可以包含1種以上的其它有機半導體化合物。

作為與苯并雙(噻二唑)衍生物一起構(gòu)成電荷分離層的材料,例如作為空穴傳輸材料,可列舉出聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT)和聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯撐亞乙烯基](MEH-PPV)等,

作為電子傳輸材料,可列舉出富勒烯C60、(6,6)-苯基-C61丁酸甲酯(C61-PCBM)、富勒烯C70和(6,6)-苯基-C71丁酸甲酯(C71-PCBM)等。

電荷分離層33可通過真空蒸鍍法、濺射法或涂布(印刷)法等公知的成膜方法來形成,優(yōu)選使用本發(fā)明的有機半導體油墨通過涂布(印刷)法來形成電荷分離層33。此外,電荷分離層33的厚度可從現(xiàn)有公知的范圍內(nèi)適當選擇,通常為5nm~1μm、優(yōu)選為10nm~500nm。

本發(fā)明的有機PV元件還可以設置空穴傳輸層和/或電子傳輸層。這些層也可以適合地使用本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物。所使用的苯并雙(噻二唑)衍生物可以設為1種,也可以設為多種。進而,空穴傳輸層和電子傳輸層還可以包含1種以上的其它化合物。

空穴傳輸層或電子傳輸層不使用本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物時,作為空穴傳輸層,可以使用例如聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDOT-PSS)等材料,作為電子傳輸層,可以使用例如2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(BCP)等材料。

作為空穴傳輸層和電子傳輸層的成膜方法,可以使用與上述電荷分離層33的成膜方法相同的方法。此外,這些厚度可以從現(xiàn)有公知的范圍內(nèi)適當選擇,通常為1nm~1μm、優(yōu)選為1nm~100nm。

(RFID標簽)

接著,針對本發(fā)明的RFID標簽(Radio Frequency IDentification tag,射頻識別標簽)進行說明。本發(fā)明的RFID標簽使用有機TFT來運轉(zhuǎn),有機TFT為上述那樣的本發(fā)明的有機TFT。

RFID標簽是如下電子裝置:其具有集成電路部(以下稱為IC部)和天線部,對于被存儲在IC部中的ID、即個體識別信息等,能夠借助天線部與讀寫裝置進行無線通信,能夠利用讀寫裝置以非接觸的方式讀取IC部中存儲的信息或者反之向IC部內(nèi)寫入。

通過將RFID標簽粘貼在物品上或者印刷在物品上,能夠進行物品的信息管理、流通管理和個體認證等,可應用于各種領(lǐng)域。本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物能夠?qū)崿F(xiàn)高電場效應遷移率,若用于構(gòu)成RFID標簽的IC部的有機TFT的有機半導體層,則能夠提高RFID標簽的響應性。

本發(fā)明的RFID標簽例如可通過將Solid-State Electronics 84(2013)167-178記載的公知電路進行組合來制作。

需要說明的是,本發(fā)明的RFID標簽除了使用本發(fā)明的有機TFT之外,還可以采用公知的結(jié)構(gòu)、材料,可通過公知的方法進行制造。

RFID標簽的IC部可以具備多個有機TFT。此時,多個有機TFT之中,可以是所有的有機TFT均為本發(fā)明的有機TFT,此外,也可以是一部分有機TFT為本發(fā)明的有機TFT。

(傳感器)

接著,針對本發(fā)明的傳感器進行說明。本發(fā)明的傳感器使用有機TFT來運轉(zhuǎn),有機TFT為上述那樣的本發(fā)明的有機TFT。

傳感器可以應用于如下的體系:通過對有機TFT施加的外部刺激,構(gòu)成有機TFT的有機半導體的物理狀態(tài)發(fā)生變化,其結(jié)果,由有機TFT得到的電流和/或電壓發(fā)生變化。

作為本發(fā)明的傳感器,可列舉出例如構(gòu)成有機TFT的有機半導體受熱、受光而使該有機半導體的物理狀態(tài)發(fā)生變化,由此來檢測溫度、光的溫度傳感器、光傳感器。

此外,可列舉出:構(gòu)成有機TFT的有機半導體受到應力而使該有機半導體的物理狀態(tài)發(fā)生變化,由此來檢測應力、壓力的彎曲應力傳感器和壓力傳感器。

此外,可列舉出:構(gòu)成有機TFT的有機半導體受到特定的化學物質(zhì)、例如水分子、氧分子等的影響而使該有機半導體的物理狀態(tài)發(fā)生變化,由此來檢測該化學物質(zhì)的化學傳感器。

進而,可列舉出:構(gòu)成有機TFT的金屬電極因特定的化學物質(zhì)而受到影響,由有機TFT得到的電流和/或電壓發(fā)生變化,由此來檢測該化學物質(zhì)的化學傳感器。

本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物能夠?qū)崿F(xiàn)高電場效應遷移率,因此若用于構(gòu)成傳感器的有機TFT的有機半導體層,則能夠提高傳感器的響應性、動態(tài)范圍。

需要說明的是,本發(fā)明的傳感器除了使用本發(fā)明的有機TFT之外,還可以采用公知的結(jié)構(gòu)、材料,可通過公知的方法來制造。

傳感器根據(jù)用途可以具備單一的有機TFT,也可以具備多個有機TFT。具備多個有機TFT時,可以是有機TFT之中的所有有機TFT均為本發(fā)明的有機TFT,此外,也可以是一部分有機TFT為本發(fā)明的有機TFT。

以上說明的各種本發(fā)明的有機電子裝置中,作為基板,可以使用塑料基板。用作基板的塑料優(yōu)選耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、耐溶劑性、電絕緣性、加工性、低透氣性和低吸濕性優(yōu)異。作為這種塑料,可列舉出聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯和聚酰亞胺等。

在塑料基板的情況下,優(yōu)選在基板的電極側(cè)表面、與電極相反一側(cè)的表面、或在這兩者上設置防透濕層(氣體阻隔層)。作為構(gòu)成防透濕層的材料,可優(yōu)選列舉出氮化硅、氧化硅等無機物。防透濕層可通過RF濺射法等公知的制膜方法來形成。此外,根據(jù)需要可以設置硬涂層、錨固涂層。

進而,對于本發(fā)明的有機電子裝置中的基板,為了調(diào)整基板表面的表面能、控制基板與層疊在基板上的材料的親和性,可以通過用六甲基二硅氮烷、辛基三氯硅烷進行處理,或者涂布聚苯乙烯等樹脂,或者實施UV臭氧處理等來實施基板的表面修飾處理。

需要說明的是,除了上述說明的上述式(1)和(2)所示的本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物之外,下式所示的衍生物作為有機半導體材料也是有用的。

上述式中,Ar表示芳基(關(guān)于各化合物,雖然存在2個Ar,但它們可以相同也可以不同),優(yōu)選為下式所示的基團。

式中,波浪線表示與前述(A1)~(M2)所示的苯并雙(噻二唑)骨架鍵合的鍵合位置。此外,R1、R2和R3各自獨立地為氫原子、烷基或下述式所示的基團。

式中,R4表示直鏈狀或支鏈狀的烷基。前述烷基中的氫原子任選被氟原子取代。

關(guān)于前述直鏈狀或支鏈狀的烷基,從提高前述(A1)~(M2)所示的苯并雙(噻二唑)衍生物的電場效應遷移率和溶解度的觀點出發(fā),其碳原子數(shù)優(yōu)選為1~30、碳原子數(shù)更優(yōu)選為3~28、碳原子數(shù)特別優(yōu)選為5~25。此外,關(guān)于支鏈狀的烷基,支鏈和主鏈部分可以鍵合而形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。即,前述支鏈狀的烷基包括環(huán)烷基。

作為直鏈狀烷基的具體例,可列舉出例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基和十八烷基等。需要說明的是,這些烷基上的氫原子任選被氟原子取代。

接著,作為支鏈狀烷基的具體例,可列舉出例如異丙基、1-甲基丙基、1-甲基丁基、2-甲基己基、2-乙基己基、3-甲基己基、3-乙基己基、2-甲基辛基、2-乙基辛基、2-己基癸基、2-辛基十二烷基、2-癸基十四烷基、3-甲基辛基和3-乙基辛基等。需要說明的是,這些烷基上的氫原子任選被氟原子取代。

實施例

接著,列舉出實施例來具體說明本發(fā)明,但本發(fā)明不限定于這些實施例。

[溶解性的評價]

所合成的化合物的溶解性評價按照下述方法來進行。

精密稱量所合成的化合物約2-3mg,添加各溶劑使其達到所設定的溶質(zhì)濃度(0.3wt%、0.2wt%、0.1wt%),在規(guī)定的溫度下攪拌30分鐘后,通過外觀目視來評價溶質(zhì)(所合成的化合物)是否完全溶解,作為溶解性的評價結(jié)果。溶劑使用了氯仿(沸點為61℃)、甲苯(沸點為111℃)、苯甲醚(沸點為154℃)、均三甲苯(沸點為165℃)、鄰二氯苯(沸點為181℃)、1-甲基萘(沸點為241℃)。

[有機TFT的制作/評價]

下述實施例中,在各項沒有特別記載的情況下,按照下述有機TFT的制作步驟,在硅基板上制作底柵-頂部接觸元件,并進行評價。

<有機TFT的制作步驟>

利用旋涂法來制作有機半導體層的情況下,通過下述步驟來制作有機TFT:

(TFT基板的制作)-(利用旋涂法制作有機半導體層)-(源電極和漏電極的制作);或者

(TFT基板的制作)-(TFT的基板的表面修飾)-(利用旋涂法制作有機半導體層)-(源電極和漏電極的制作)

利用真空蒸鍍法來制作有機半導體層的情況下,通過下述步驟來制作有機TFT:

(TFT基板的制作)-(利用真空蒸鍍法制作有機半導體層)-(源電極和漏電極的制作);或者

(TFT基板的制作)-(TFT的基板的表面修飾)-(利用真空蒸鍍法制作有機半導體層)-(源電極和漏電極的制作)。

(TFT基板的制作)

作為有機TFT的基板,使用在表面上形成有膜厚200nm的熱氧化硅的市售硅晶圓。硅晶圓制成低電阻的晶圓,還作為有機TFT的柵電極而發(fā)揮功能。此外,將氧化硅膜用作柵絕緣層。該硅晶圓用過氧化氫水與硫酸的混合液進行清洗,在即將用于下一工序之前通過UV臭氧處理來清洗表面并使用。以下將這樣處理而得到的基板記為“裸基板”。

(TFT基板的表面修飾)

將“裸基板”浸漬在市售的六甲基二硅氮烷中,靜置12小時以上,對基板表面進行修飾。以下將這樣處理而得到的基板記為“HMDS修飾基板”。

使用市售的辛基三氯硅烷,以5mmol/L的濃度制備甲苯溶液,在該溶液中浸漬“裸基板”并靜置12小時以上,對基板表面進行修飾。以下將這樣處理而得到的基板記為“OTS修飾基板”。

在“裸基板”上旋涂市售的將聚苯乙烯以0.5wt%溶解于二甲苯而得到的溶液,接著,以150℃加熱1小時,從而在基板表面制作約20nm的聚苯乙烯薄膜。以下將這樣處理而得到的基板記為“PS基板”。

在“裸基板”上旋涂由市售的聚乙烯基苯酚和三聚氰胺制備且以丙二醇單甲醚乙酸酯作為它們的溶劑的、聚乙烯基苯酚與三聚氰胺的混合溶液,接著,以180℃加熱1小時,在基板表面制作約20nm的聚乙烯基苯酚-三聚氰胺薄膜。以下將這樣處理而得到的基板記為“PVP基板”。

(利用旋涂法來制作有機半導體層)

使用所合成的化合物(有機半導體化合物),制作各項所述的溶劑、溶質(zhì)濃度的溶液(有機半導體油墨),使用該有機半導體油墨,通過旋涂法在各項所述的基板上形成膜厚約為20~50nm的有機半導體層。其后,根據(jù)需要在各項所述的條件下實施熱退火。旋涂和熱退火在各項沒有特別記載的情況下在氮氣氣氛下實施。

(利用真空蒸鍍法來制作有機半導體層)

使用所合成的化合物(有機半導體化合物),在各項所述的基板上通過真空蒸鍍法形成膜厚約為50nm的有機半導體層。形成有機半導體層時的蒸鍍裝置腔室內(nèi)的壓力設為2×10-5~6×10-4Pa,將有機半導體化合物投入至坩堝內(nèi),用卷繞在坩堝周圍的細絲加熱并進行蒸鍍。蒸鍍速度設為每秒

(源電極和漏電極的制作)

在上述有機半導體層上,使用金屬掩模通過真空蒸鍍法來制作金膜,從而形成源電極和漏電極。有機TFT的通道寬度和通道長度分別設為1000μm和70μm。此外,源電極和漏電極的膜厚設為約50nm。

(電場效應遷移率的評價)

電場效應遷移率(μ)如下求出:使用KEITHLEY公司的半導體特性評價系統(tǒng)4200-SCS型,對所制作的有機TFT的傳導特性進行測定,由所得結(jié)果來求出。

電場效應遷移率(μ)可使用表示漏電流Id的下式(式A)來算出。

Id=(W/2L)μCi(Vg-Vt)2…(式A)

此處,L和W是通道長度和通道寬度。此外,Ci為柵絕緣層的單位面積的電容。Vg為柵電壓,Vt為閾值電壓。根據(jù)上述傳導特性測定顯示某一柵電壓時的閾值電壓和漏電流的值,因此能夠求出電場效應遷移率。

<實施例S-1>

[化合物(12-6)的合成]

按照下述合成路線,合成作為本發(fā)明苯并雙(噻二唑)衍生物的化合物(12-6)。以下針對各工序進行說明。

(工序S1-1:化合物(12-0-f)的合成)

向具備攪拌裝置的容量1L的玻璃制反應容器中添加硝酸銀34.8g(205.0mmol)、水100mL而制成溶液,向其中添加氫氧化鈉16.4g(410.0mmol)的水205mL溶液,并在室溫下攪拌15分鐘后,耗費1.5小時滴加2,3-噻吩二羧基醛7.0g(50.0mmol)的乙醇250mL溶液。

在室溫下攪拌2小時后,進行抽濾而濃縮濾液后,用冰水冷卻,添加2當量的鹽酸水溶液而使pH為1。通過對沉淀物進行抽濾并減壓干燥,從而以淡黃土色粉末的形式得到化合物(12-0-f)7.4g。

化合物(12-0-f)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CD3)2CO;δ(ppm));7.72(d、1H)、7.94(d、1H)

EI-MS;172(M+)、CI-MS;173(M+1)

(工序S1-2:化合物(12-0-e)的合成)

向具備攪拌裝置的容量250mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-0-f)6.9g(40.0mmol)和醋酸酐160mL,從室溫升溫至135℃,以135℃使其反應16小時。減壓蒸餾去除醋酸酐后,添加甲苯,以65℃進行加熱溶解,濾取不溶物后,添加己烷并濾取析出的沉淀物,從而以淡褐色固體的形式得到化合物(12-0-e)5.6g。

化合物(12-0-e)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CD3)2CO;δ(ppm));7.58(d、1H)、8.43(d、1H)

EI-MS;154(M+)

(工序S1-3:化合物(12-6-d)的合成)

向具備攪拌裝置的容量250mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-0-e)1.7g(11.0mmol)和甲苯164mL,進行冰水冷卻而制成5℃后,添加正己胺1.5mL(11.5mmol),在室溫下使其反應4小時。減壓蒸餾去除甲苯后,添加二乙醚并濾取沉淀物,從而以白色固體的形式得到化合物(12-6-d)2.6g。

化合物(12-6-d)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;CDCl3;δ(ppm));主產(chǎn)物:0.86-0.92(m、3H)、1.29-1.43(m、6H)、1.62-1.77(m、2H)、3.45-3.52(m、2H)、6.74(s、1H)、7.33(d、1H)、7.58(d、1H)

副產(chǎn)物:0.86-0.92(m、3H)、1.29-1.43(m、6H)、1.62-1.77(m、2H)、3.45-3.52(m、2H)、7.10(s、1H)、7.40(d、1H)、7.79(s、1H)

EI-MS;255(M+)、CI-MS;256(M+1)

化合物(12-6-d)不經(jīng)分離提純地用于下一工序。

(工序S1-4:化合物(12-6-c)的合成)

向具備攪拌裝置的容量50mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-6-d)255.3mg(1.0mmol)和亞硫酰氯19.7mL,從室溫升溫至90℃,以90℃使其反應3小時。減壓蒸餾去除亞硫酰氯后,用硅膠柱色譜(己烷:二氯甲烷:醋酸乙酯=5:1:1)進行提純,從而以淡黃色固體的形式得到化合物(12-6-c)218.4mg。

化合物(12-6-c)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;CD2Cl2;δ(ppm));0.84-0.92(m、3H)、1.26-1.34(m、6H)、1.49-1.66(m、2H)、3.52-3.61(m、2H)、7.29(d、1H)、7.78(d、1H)

EI-MS;237(M+)

(工序S1-5:化合物(12-6-b)的合成)

向具備攪拌裝置的容量100mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-6-c)1.8g(7.6mmol)、三氟醋酸45mL、硫酸15mL、N-溴代琥珀酰亞胺1.48g(8.34mmol),在室溫下使其反應3小時。向反應物中添加水,用二氯甲烷進行提取,然后用硫酸鎂干燥,減壓蒸餾去除溶劑后,用硅膠柱色譜(己烷:醋酸乙酯=10:1)進行提純,從而以淡黃色固體的形式得到化合物(12-6-b)2.3g。

需要說明的是,合成化合物(12-6)時的一系列工序(工序S1-1~S1-7)中,實施反應規(guī)模不同的多個實驗(在下述化合物(22-6)、化合物(22-1)、化合物(12-8)、化合物(12-EH)、化合物(12-12)、化合物(12-HepFBu)和化合物(12-Me)的合成中均是相同的)。作為本工序S1-5,記載了與作為上述工序S1-4記載的實驗所對應的反應不同的反應規(guī)模的實驗。

化合物(12-6-b)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;CD2Cl2;δ(ppm));0.86-0.90(m、3H)、1.27-1.33(m、6H)、1.57-1.62(m、2H)、3.51-3.57(m、2H)、7.31(s、1H)

EI-MS;317(M+)

(工序S1-6:化合物(12-6-a)的合成)

向具備攪拌裝置的容量15mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-6-b)158.1mg(0.5mmol)、四丁基碘化銨738.7mg(2.0mmol)、雙三丁基錫1.0mL(2.0mmol)、1,1’-雙(二苯基膦基)二茂鐵鈀(II)二氯化物-二氯甲烷絡合物40.8mg(0.05mmol)和1,4-二噁烷5mL,以70℃使其反應4小時。減壓蒸餾去除1,4-二噁烷后,用氨基丙基修飾硅膠柱色譜(己烷)進行提純,從而以無色液體的形式得到化合物(12-6-a)34.2mg。

化合物(12-6-a)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CD2Cl2;δ(ppm));0.83-0.94(m、12H)、1.10-1.39(m、20H)、1.54-1.63(m、6H)、3.52-3.56(m、2H)、7.30(s、1H)

FD-MS;526(M+)

(工序S1-7:化合物(12-6)的合成)

向具備攪拌裝置的容量100mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-6-a)3.0g(5.7mmol)、二溴苯并雙(噻二唑)(化合物(70))503.4mg(1.4mmol)、二氯雙(三苯基膦)鈀(II)301.1mg(0.4mmol)和無水甲苯29mL,在反應容器的內(nèi)部溫度約100℃下使其反應6小時。減壓蒸餾去除甲苯后,用硅膠柱色譜(二氯甲烷)進行提純,從而以深綠色固體的形式得到化合物(12-6)309.9mg。

需要說明的是,作為本工序S1-7,記載了與作為上述工序S1-6記載的實驗所對應的反應不同的反應規(guī)模的實驗。

化合物(12-6)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;CD2Cl2;δ(ppm));0.89-0.92(m、6H)、1.33-1.40(m、12H)、1.65-1.73(m、4H)、3.63-3.67(m、4H)、9.23(s、2H)

FD-MS;664(M+)

此外,根據(jù)熱減重分析的結(jié)果,化合物(12-6)的分解開始溫度為364℃,根據(jù)差示掃描量熱分析的結(jié)果,熔點為286℃且從室溫升溫至熔點為止未顯示出源自相轉(zhuǎn)變等的峰。根據(jù)本結(jié)果可知:化合物(12-6)是對熱極其穩(wěn)定的化合物。

評價化合物(12-6)的溶解性時,在室溫(25℃)下,0.2wt%的化合物(12-6)完全溶解于氯仿。此外,0.3wt%的化合物(12-6)在80℃下完全溶解于均三甲苯。此外,0.3wt%的化合物(12-6)在80℃下完全溶解于甲苯。此外,0.1wt%的化合物(12-6)在室溫(25℃)下完全溶解于1-甲基萘。

<實施例S-2>

[化合物(22-6)的合成]

按照下述合成路線,合成作為本發(fā)明苯并雙(噻二唑)衍生物的化合物(22-6)。以下針對各工序進行說明。

(工序S2-1:化合物(22-6-f)的合成)

向具備攪拌裝置的容量250mL的玻璃制反應容器中添加馬來酸酐2.5g(25.0mmol)和甲苯100mL,制成-70℃后,添加正己胺3.3mL(25.0mmol),緩慢地升溫至室溫,在室溫下使其反應12小時。對析出的沉淀物進行抽濾,并甲苯進行清洗,從而以白色固體的形式得到化合物(22-6-f)3.8g。

化合物(22-6-f)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;CDCl3;δ(ppm));0.85-0.93(m、3H)、1.27-1.39(m、6H)、1.56-1.79(m、2H)、3.29-3.43(m、2H)、6.32(d、1H)、6.40(d、1H)、7.36(br、1H)

CI-MS;200(M+1)

(工序S2-2:化合物(22-6-e)的合成)

向具備攪拌裝置的容量100mL的玻璃制反應容器中添加化合物(22-6-f)3.6g(18.0mmol)、醋酸鈉0.74g(9.0mmol)和醋酸酐71mL,以110℃使其反應4小時。減壓蒸餾去除醋酸酐后,用硅膠柱色譜(二氯甲烷:己烷=3:1)進行提純,從而以白色固體的形式得到化合物(22-6-e)2.4g。

化合物(22-6-e)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;CDCl3;δ(ppm));0.84-0.89(m、3H)、1.26-1.32(m、6H)、1.54-1.61(m、2H)、3.49-3.53(m、2H)、6.68(s、2H)

EI-MS;181(M+)

(工序S2-3:化合物(22-0-d)的合成)

在具備攪拌裝置的容量250mL的玻璃制反應容器中,向添加有二甲基噻吩2.2mL(20.0mmol)和二氯甲烷100mL的溶液中添加N-溴代琥珀酰亞胺3.9g(22.0mmol),在室溫下使其反應15小時。減壓蒸餾去除二氯甲烷后,用硅膠柱色譜(己烷)進行提純,從而以無色液體的形式得到化合物(22-0-d)3.6g。

化合物(22-0-d)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;CD2Cl2;δ(ppm));2.08(s、3H)、2.26(s、3H)、6.73(s、1H)

EI-MS;192(M+)

(工序S2-4:化合物(22-0-c)的合成)

在具備攪拌裝置的容量100mL的玻璃制反應容器中,向添加有化合物(22-0-d)0.96g(5.0mmol)和四氯化碳50mL的溶液中添加N-溴代琥珀酰亞胺3.9g(22.0mmol)和偶氮雙異丁腈361.3mg(2.2mmol),以85℃使其反應17小時。向反應物中添加水,用二氯甲烷進行提取后,用硫酸鎂干燥并減壓蒸餾去除溶劑?;衔?22-0-c)不經(jīng)分離提純地用于下一工序。

(工序S2-5:化合物(22-6-b)的合成)

向具備攪拌裝置的容量100mL的玻璃制反應容器中添加通過工序S2-4得到的全部量的化合物(22-0-c)和通過工序S2-2得到的化合物(22-6-e)1.8g(10.0mmol)、碘化鉀1.7g(10.0mmol)和N,N-二甲基甲酰胺30mL,以140℃使其反應17小時。減壓蒸餾去除N,N-二甲基甲酰胺,向反應物中添加水,用二氯甲烷進行提取后,用硫酸鎂干燥,并減壓蒸餾去除溶劑。

將所得深褐色固體用硅膠柱色譜(二氯甲烷:己烷=1:1)進行提純,將所得黃色固體用己烷進行重結(jié)晶,從而以黃色結(jié)晶的形式得到化合物(22-6-b)710.5mg。

化合物(22-6-b)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;CD2Cl2;δ(ppm));0.86-0.90(m、3H)、1.28-1.38(m、6H)、1.63-1.71(m、2H)、3.63-3.69(m、2H)、7.58(s、1H)、8.12(s、1H)、8.18(s、1H)

EI-MS;366(M+)

(工序S2-6:化合物(22-6-a)的合成)

除了使用化合物(22-6-b)來代替工序S1-6的化合物(12-6-b)之外,與工序S1-6同樣操作而得到化合物(22-6-a)。

化合物(22-6-a)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;CD2Cl2;δ(ppm));0.89-0.92(m、12H)、1.21-1.41(m、20H)、1.55-1.69(m、6H)、3.65-3.69(m、2H)、7.61(s、1H)、8.20(s、1H)、8.29(s、1H)

FD-MS;576(M+)

(工序S2-7:化合物(22-6)的合成)

除了使用化合物(22-6-a)來代替工序S1-7的化合物(12-6-a)之外,與工序S1-7同樣操作而得到化合物(22-6)。

化合物(22-6)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;C6D4Cl2:100℃;δ(ppm));1.05-1.08(m、6H)、1.46-1.60(m、12H)、1.94-2.02(m、4H)、3.95-3.99(m、4H)、8.49(s、4H)、9.71(s、2H)

FD-MS;764(M+)

此外,根據(jù)熱減重分析的結(jié)果,化合物(22-6)的分解開始溫度為405℃,根據(jù)差示掃描量熱分析的結(jié)果,至分解開始溫度為止包括熔點在內(nèi)未顯示出源自相轉(zhuǎn)變等的峰。根據(jù)本結(jié)果可知:化合物(22-6)是對熱極其穩(wěn)定的化合物。

<實施例S-3>

[化合物(22-1)的合成]

(工序S3-1:化合物(22-1-b)的合成)

除了使用市售的N-甲基馬來酰亞胺來代替工序S2-5的化合物(22-6-e)之外,與工序S2-5同樣操作而得到化合物(22-1-b)。

化合物(22-1-b)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;CD2Cl2;δ(ppm));3.17(s、3H)、7.58(s、1H)、8.13(s、1H)、8.19(s、1H)

EI-MS;297(M+)

(工序S3-2:化合物(22-1-a)的合成)

除了使用化合物(22-1-b)來代替工序S1-6的化合物(12-6-b)之外,與工序S1-6同樣操作而得到化合物(22-1-a)。

化合物(22-1-a)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;CD2Cl2;δ(ppm));0.89-0.92(m、9H)、1.21-1.25(m、6H)、1.32-1.41(m、6H)、1.58-1.66(m、6H)、3.16(s、3H)、7.61(s、1H)、8.21(s、1H)、8.30(s、1H)

FD-MS;506(M+)

(工序S3-3:化合物(22-1)的合成)

除了使用化合物(22-1-a)來代替工序S1-7的化合物(12-6-a)之外,與工序S1-7同樣操作而得到化合物(22-1)。

化合物(22-1)的物性值如下所示。

FD-MS;624(M+)

此外,根據(jù)熱減重分析的結(jié)果,化合物(22-1)的分解開始溫度為475℃,根據(jù)差示掃描量熱分析的結(jié)果,至分解開始溫度為止包括熔點在內(nèi)未顯示出源自相轉(zhuǎn)變等的峰。根據(jù)本結(jié)果可知,化合物(22-1)是對熱極其穩(wěn)定的化合物。

<實施例S-4>

[化合物(12-8)的合成]

實施例S-1所示的化合物(12-6)的合成工序S1-3:除了使用正辛胺來代替化合物(12-6-d)的合成中使用的正己胺之外,經(jīng)由與實施例S-1相同的工序,得到化合物(12-8)。

(工序S4-1:化合物(12-8-d)的合成)

向具備攪拌裝置的容量500mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-0-e)3.9g(25.0mmol)和甲苯250mL,進行冰水冷卻而制成5℃后,添加正辛胺4.5mL(27.5mmol),在室溫下使其反應15小時。減壓蒸餾去除甲苯后,添加正己烷而濾取沉淀物,從而以淡黃色粉末的形式得到化合物(12-8-d)6.8g。

化合物(12-8-d)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CD3)2CO;δ(ppm));主產(chǎn)物:0.84-0.89(m、3H)、1.28-1.44(m、10H)、1.58-1.70(m、2H)、3.46-3.48(m、2H)、7.64(s、1H)、7.75(d、1H)、7.82(d、1H)

副產(chǎn)物:0.86-0.89(m、3H)、1.28-1.42(m、10H)、1.60-1.69(m、2H)、3.39-3.45(m、2H)、7.66(d、1H)、7.72(d、1H)、9.43(br、1H)

EI-MS;283(M+)、CI-MS;284(M+1)

化合物(12-8-d)不經(jīng)分離提純地用于下一工序。

(工序S4-2:化合物(12-8-c)的合成)

向具備攪拌裝置的容量300mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-8-d)4.3g(15.2mmol)和亞硫酰氯166mL,從室溫升溫至90℃,以90℃使其反應17小時。減壓蒸餾去除亞硫酰氯后,用硅膠柱色譜進行提純,從而以淡黃色固體的形式得到化合物(12-8-c)3.7g。

化合物(12-8-c)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CD2Cl2;δ(ppm));0.85-0.89(m、3H)、1.27-1.31(m、10H)、1.59-1.64(m、2H)、3.55-3.58(m、2H)、7.29(d、1H)、7.78(d、1H)

EI-MS;265(M+)

(工序S4-3:化合物(12-8-b)的合成)

向具備攪拌裝置的容量250mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-8-c)4.7g(17.5mmol)、三氟醋酸105mL、硫酸35mL、N-溴代琥珀酰亞胺3.4g(19.3mmol),在室溫下使其反應3小時。向反應物中添加水,用二氯甲烷進行提取,然后用硫酸鎂干燥,減壓蒸餾去除溶劑后,用硅膠柱色譜進行提純,從而以白色固體的形式得到化合物(12-8-b)5.6g。

需要說明的是,作為本工序S4-3,記載了與作為上述工序S4-2記載的實驗所對應的反應不同的反應規(guī)模的實驗。

化合物(12-8-b)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CD2Cl2;δ(ppm));0.85-0.91(m、3H)、1.23-1.30(m、10H)、1.58-1.62(m、2H)、3.53-3.59(m、2H)、7.32(s、1H)

EI-MS;345(M+)

(工序S4-4:化合物(12-8-a)的合成)

向具備攪拌裝置的容量250mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-8-b)5.8g(17.0mmol)、四丁基碘化銨12.5g(33.9mmol)、雙三丁基錫17.1mL(33.9mmol)、1,1’-雙(二苯基膦基)二茂鐵鈀(II)二氯化物-二氯甲烷絡合物1.4g(1.7mmol)和1,4-二噁烷170mL,以70℃使其反應20小時。減壓蒸餾去除1,4-二噁烷后,用正己烷進行提取,從而以深褐色液體的形式得到化合物(12-8-a)5.2g。

需要說明的是,作為本工序S4-4,記載了與作為上述工序S4-3記載的實驗所對應的反應不同的反應規(guī)模的實驗。

化合物(12-8-a)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CD2Cl2;δ(ppm));0.87-0.93(m、12H)、1.17-1.39(m、20H)、1.55-1.63(m、10H)、3.52-3.56(m、2H)、7.32(t、1H)

FD-MS;554(M+)

(工序S4-5:化合物(12-8)的合成)

向具備攪拌裝置的容量100mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-8-a)4.9g(8.8mmol)、二溴苯并雙(噻二唑)(化合物(70))770.9mg(2.2mmol)、二氯雙(三苯基膦)鈀(II)461.1mg(0.7mmol)和無水甲苯33mL,在反應容器的內(nèi)部溫度約100℃下使其反應7小時。減壓蒸餾去除甲苯后,用硅膠柱色譜進行提純,并用氯仿:甲醇的混合溶劑進行重結(jié)晶,從而以深綠色固體的形式得到化合物(12-8)194.3mg。

化合物(12-8)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CD2Cl2;δ(ppm));0.87-0.90(m、6H)、1.29-1.37(m、20H)、1.67-1.71(m、4H)、3.62-3.65(m、4H)、9.14(s、2H)

FD-MS;720(M+)

此外,根據(jù)熱減重分析的結(jié)果,化合物(12-8)的分解開始溫度為367℃,根據(jù)差示掃描量熱分析的結(jié)果,熔點為276℃。根據(jù)本結(jié)果可知,化合物(12-8)是對熱極其穩(wěn)定的化合物。

評價化合物(12-8)的溶解性時,在室溫(25℃)下,0.2wt%的化合物(12-8)完全溶解于氯仿。此外,在室溫(25℃)下,0.3wt%的化合物(12-8)完全溶解于甲苯。此外,在室溫(25℃)下,0.3wt%的化合物(12-8)完全溶解于均三甲苯。此外,在室溫(25℃)下,0.3wt%的化合物(12-8)完全溶解于1-甲基萘。

<實施例S-5>

[化合物(12-EH)的合成]

實施例S-1中示出的化合物(12-6)的合成工序S1-3:除了使用2-乙基己胺來代替化合物(12-6-d)的合成中使用的正己胺之外,經(jīng)由與實施例S-1相同的工序,得到化合物(12-EH)。

(工序S5-1:化合物(12-EH-d)的合成)

向具備攪拌裝置的容量500mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-0-e)4.6g(30.0mmol)和甲苯300mL,進行冰水冷卻而制成5℃后,添加2-乙基己胺5.4mL(33.0mmol),在室溫下使其反應5小時。減壓蒸餾去除甲苯后,添加正己烷并濾取沉淀物,從而以白色固體的形式得到化合物(12-EH-d)8.0g。

化合物(12-EH-d)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CD3)2CO;δ(ppm));主產(chǎn)物:0.91-0.93(m、6H)、1.31-1.36(m、8H)、1.64-1.69(m、1H)、3.39-3.41(d、2H)7.62-7.65(m、1H)、7.75(d、1H)、7.79(d、1H)

副產(chǎn)物:0.87-0.90(m、6H)、1.38-1.44(m、8H)、1.57-1.60(m、1H)、3.70(d、2H)、7.62-7.65(m、1H)、7.75(d、1H)、7.79(d、1H)

EI-MS;283(M+)、CI-MS;284(M+1)

化合物(12-EH-d)不經(jīng)分離提純地用于下一工序。

(工序S5-2:化合物(12-EH-c)的合成)

向具備攪拌裝置的容量500mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-EH-d)8.5g(30.0mmol)和亞硫酰氯328mL,從室溫升溫至90℃,以90℃使其反應16小時。減壓蒸餾去除亞硫酰氯后,用硅膠柱色譜進行提純,從而以淡黃色粘稠液體的形式得到化合物(12-EH-c)7.6g。

需要說明的是,作為本工序S5-2,記載了與作為上述工序S5-1記載的實驗所對應的反應不同的反應規(guī)模的實驗。

化合物(12-EH-c)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CD2Cl2;δ(ppm));0.88-0.92(m、6H)、1.23-1.39(m、8H)、1.72-1.81(m、1H)、3.47(d、2H)、7.30(d、1H)、7.78(d、1H)

EI-MS;265(M+)

(工序S5-3:化合物(12-EH-b)的合成)

向具備攪拌裝置的容量250mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-EH-c)4.9g(18.6mmol)、三氟醋酸111mL、硫酸37mL、N-溴代琥珀酰亞胺3.6g(20.4mmol),在室溫下使其反應3小時。向反應物中添加水,用二氯甲烷進行提取后,用硫酸鎂干燥,減壓蒸餾去除溶劑后,用硅膠柱色譜進行提純,從而以白色固體的形式得到化合物(12-EH-b)6.1g。

化合物(12-EH-b)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CD2Cl2;δ(ppm));0.87-0.91(m、6H)、1.22-1.39(m、8H)、1.71-1.77(m、1H)、3.45(d、2H)、7.32(s、1H)、

EI-MS;345(M+)

(工序S5-4:化合物(12-EH-a)的合成)

向具備攪拌裝置的容量250mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-EH-b)6.9g(20.0mmol)、四丁基碘化銨14.8g(40.0mmol)、雙三丁基錫20.2mL(40.0mmol)、1,1’-雙(二苯基膦基)二茂鐵鈀(II)二氯化物-二氯甲烷絡合物1.63g(2.0mmol)和1,4-二噁烷200mL,以70℃使其反應24小時。減壓蒸餾去除1,4-二噁烷后,用正己烷進行提取,從而以深褐色液體的形式得到化合物(12-EH-a)6.1g。

需要說明的是,作為本工序S5-4,記載了與作為上述工序S5-3記載的實驗所對應的反應不同的反應規(guī)模的實驗。

化合物(12-EH-a)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CD2Cl2;δ(ppm));0.87-1.00(m、15H)、1.27-1.65(m、27H)、3.44(d、2H)、7.30(t、1H)

FD-MS;554(M+)

(工序S5-5:化合物(12-EH)的合成)

向具備攪拌裝置的容量100mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-EH-a)6.8g(12.3mmol)、二溴苯并雙(噻二唑)(化合物(70))1.1g(3.1mmol)、二氯雙(三苯基膦)鈀(II)646.4mg(0.9mmol)和無水甲苯46mL,在反應容器的內(nèi)部溫度約100℃下使其反應7小時。減壓蒸餾去除甲苯后,用硅膠柱色譜進行提純,并用氯仿:甲醇的混合溶劑進行重結(jié)晶,從而以深綠色固體的形式得到化合物(12-EH)186.0mg。

需要說明的是,作為本工序S5-5,記載了與作為上述工序S5-4記載的實驗所對應的反應不同的反應規(guī)模的實驗。

化合物(12-EH)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CD2Cl2;δ(ppm));0.89-0.96(m、12H)、1.32-1.46(m、16H)、1.82-1.85(m、2H)、3.55(d、4H)、9.23(s、2H)

FD-MS;720(M+)

此外,根據(jù)熱減重分析的結(jié)果,化合物(12-EH)的分解開始溫度為369℃,根據(jù)差示掃描量熱分析的結(jié)果,熔點為315℃。根據(jù)本結(jié)果可知,化合物(12-EH)是對熱極其穩(wěn)定的化合物。

評價化合物(12-EH)的溶解性時,在室溫(25℃)下,0.2wt%的化合物(12-EH)完全溶解于氯仿。此外,0.3wt%的化合物(12-EH)在室溫(25℃)下完全溶解于1-甲基萘。此外,0.3wt%的化合物(12-EH)在室溫(25℃)下完全溶解于鄰二氯苯。此外,0.3wt%的化合物(12-EH)在60℃下完全溶解于甲苯。此外,0.3wt%的化合物(12-EH)在80℃下完全溶解于均三甲苯。

<實施例S-6>

[化合物(12-12)的合成]

實施例S-1中示出的化合物(12-6)的合成工序S1-3:除了使用正十二烷胺來代替化合物(12-6-d)的合成中使用的正己胺之外,經(jīng)由與實施例S-1相同的工序,得到化合物(12-12)。

(工序S6-1:化合物(12-12-d)的合成)

向具備攪拌裝置的容量500mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-0-e)4.6g(30.0mmol)和甲苯300mL,進行冰水冷卻而制成5℃后,添加正十二烷胺6.1g(33.0mmol),在室溫下使其反應22小時。減壓蒸餾去除甲苯后,添加正己烷并濾取沉淀物,從而以淡灰色粉末的形式得到化合物(12-12-d)10.0g。

化合物(12-12-d)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CD3)2SO;δ(ppm));主產(chǎn)物:0.83-0.87(m、3H)、1.24-1.29(m、18H)、1.47-1.54(m、2H)、3.23-3.28(m、2H)、7.47(d、1H)、7.59(d、1H)、10.25(br、1H)

副產(chǎn)物:0.83-0.87(m、3H)、1.24-1.29(m、18H)、1.47-1.54(m、2H)、2.49-2.51(m、2H)、7.67(s、1H)、7.79(d、1H)、10.00(br、1H)

EI-MS;339(M+)、CI-MS;340(M+1)

化合物(12-12-d)不經(jīng)分離提純地用于下一工序。

(工序S6-2:化合物(12-12-c)的合成)

向具備攪拌裝置的容量500mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-12-d)9.9g(29.0mmol)和亞硫酰氯317mL,從室溫升溫至90℃,以90℃使其反應17小時。減壓蒸餾去除亞硫酰氯后,用硅膠柱色譜進行提純,從而以淡褐色固體的形式得到化合物(12-12-c)8.1g。

化合物(12-12-c)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CD2Cl2;δ(ppm));0.86-0.91(m、3H)、1.26-1.31(m、18H)、1.60-1.63(m、2H)、3.54-3.58(m、2H)、7.29(d、1H)、7.77(d、1H)

EI-MS;321(M+)

(工序S6-3:化合物(12-12-b)的合成)

向具備攪拌裝置的容量500mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-12-c)8.0g(25.0mmol)、三氟醋酸150mL、硫酸50mL、N-溴代琥珀酰亞胺4.9g(27.5mmol),在室溫下使其反應3小時。向反應物中添加水,用二氯甲烷進行提取,然后用硫酸鎂干燥,減壓蒸餾去除溶劑后,用硅膠柱色譜進行提純,從而以淡橙色固體的形式得到化合物(12-12-b)9.4g。

化合物(12-12-b)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;CD2Cl2;δ(ppm));0.86-0.89(m、3H)、1.26-1.30(m、18H)、1.59-1.64(m、2H)、3.51-3.59(m、2H)、7.31(s、1H)

EI-MS;399(M+)

(工序S6-4:化合物(12-12-a)的合成)

向具備攪拌裝置的容量15mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-12-b)9.4g(23.5mmol)、四丁基碘化銨17.4mg(47.0mmol)、雙三丁基錫23.8mL(47.0mmol)、1,1’-雙(二苯基膦基)二茂鐵鈀(II)二氯化物-二氯甲烷絡合物1.9g(2.4mmol)和1,4-二噁烷235mL,以70℃使其反應19小時。減壓蒸餾去除1,4-二噁烷后,用正己烷進行提取,從而以深褐色液體的形式得到化合物(12-12-a)8.6g。

化合物(12-12-a)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;CD2Cl2;δ(ppm));0.87-1.00(m、12H)、1.26-1.63(m、38H)、3.52-3.56(m、2H)、7.30(t、1H)

FD-MS;610(M+)

(工序S6-5:化合物(12-12)的合成)

向具備攪拌裝置的容量250mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-12-a)8.6g(14.0mmol)、二溴苯并雙(噻二唑)(化合物(70))1.23g(3.5mmol)、二氯雙(三苯基膦)鈀(II)737.0mg(1.1mmol)和無水甲苯53mL,在反應容器的內(nèi)部溫度約100℃下使其反應7小時。減壓蒸餾去除甲苯后,用硅膠柱色譜進行提純,用氯仿:甲醇的混合溶劑進行重結(jié)晶,從而以深藍色固體的形式得到化合物(12-12)47.5mg。

化合物(12-12)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;CDCl3;δ(ppm));0.85-0.89(m、6H)、1.26-1.35(m、36H)、1.69-1.72(m、4H)、3.65-3.69(m、4H)、9.27(s、2H)

FD-MS;833(M+)

此外,根據(jù)熱減重分析的結(jié)果,化合物(12-12)的分解開始溫度為360℃,根據(jù)差示掃描量熱分析的結(jié)果,熔點為257℃。根據(jù)本結(jié)果可知,化合物(12-12)是對熱極其穩(wěn)定的化合物。

評價化合物(12-12)的溶解性時,在室溫(25℃)下,0.1wt%的化合物(12-12)完全溶解于氯仿。此外,0.3wt%的化合物(12-12)在60℃下完全溶解于甲苯。此外,0.3wt%的化合物(12-12)在60℃下完全溶解于均三甲苯。

<實施例S-7>

[化合物(12-HepFBu)的合成]

使用實施例S-1中示出的化合物(化合物(12-0-e),按照下示的路線,得到化合物(12-HepFBu)。

(工序S7-1:化合物(12-HepFBu-d)的合成)

向具備攪拌裝置的容量500mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-0-e)3.9g(25.0mmol)和甲苯250mL,進行冰水冷卻而制成5℃后,添加2,2,3,3,4,4,4-七氟丁胺4.0mL(30.0mmol),在室溫下使其反應16小時。減壓蒸餾去除甲苯后,添加正己烷并濾取沉淀物,從而以淡黃土色粉末的形式得到化合物(12-HepFBu-d)8.7g。

化合物(12-HepFBu-d)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CD3)2CO;δ(ppm));主產(chǎn)物:4.30-4.41(m、2H)、7.78(d、1H)、7.79(d、1H)

副產(chǎn)物:3.91-3.99(m、2H)、1.28-1.42(m、10H)、1.60-1.69(m、2H)、7.70(d、1H)、7.83(d、1H)

EI-MS;353(M+)、CI-MS;354(M+1)

化合物(12-HepFBu-d)不經(jīng)分離提純地用于下一工序。

(工序S7-2:化合物(12-HepFBu-c)的合成)

向具備攪拌裝置的容量500mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-HepFBu-d)8.4g(23.8mmol)、溴化鋅1.6g(7.1mmol)和亞硫酰氯260mL,從室溫升溫至90℃,以90℃使其反應5小時。減壓蒸餾去除亞硫酰氯后,用硅膠柱色譜進行提純,從而以白色固體的形式得到化合物(12-HepFBu-c)7.1g。

化合物(12-HepFBu-c)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;CD2Cl2;δ(ppm));4.25-4.33(m、2H)、7.38(d、1H)、7.89(d、1H)

EI-MS;335(M+)

(工序S7-3:化合物(12-HepFBu-b)的合成)

向具備攪拌裝置的容量300mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-HepFBu-c)8.2g(24.5mmol)、三氟醋酸146mL、硫酸49mL、N-溴代琥珀酰亞胺4.8g(26.7mmol),在室溫下使其反應3小時。向反應物中添加水,用二氯甲烷進行提取,然后用硫酸鎂干燥,減壓蒸餾去除溶劑后,用硅膠柱色譜進行提純,從而以白色固體的形式得到化合物(12-HepFBu-b)9.7g。

需要說明的是,作為本工序S7-3,記載了與作為上述工序S7-2記載的實驗所對應的反應不同的反應規(guī)模的實驗。

化合物(12-HepFBu-b)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;CD2Cl2;δ(ppm));4.23-4.33(m、2H)、7.41(s、1H)

EI-MS;415(M+)

(工序S7-4:化合物(12-HepFBu)的合成)

向具備攪拌裝置的容量50mL的玻璃制反應容器中添加鋅粉末化合物784.6mg(12.0mmol)、乙腈20mL、三氟醋酸18μL(0.24mmol),在室溫下攪拌15分鐘后,添加化合物(12-HepFBu-b)1.7g(4.0mmol)。冷卻至-30℃,添加溴化鋅90.1mg(0.4mmol)、溴化鈷175.0mg(0.8mmol)后,以0℃攪拌1小時。減壓去除乙腈后,添加四氫呋喃20mL,提取化合物(12-HepFBu-a)。

接著,向具備攪拌裝置的容量50mL的玻璃制反應容器中添加三(二苯甲叉基丙酮)鈀91.6mg(0.1mmol)、2-二環(huán)己基膦基-2’,6’-二甲氧基聯(lián)苯基(也稱為SPhos)164.2mg(0.4mmol)、四氫呋喃5mL,在室溫下攪拌15分鐘后,添加二溴苯并雙(噻二唑)(化合物(70))352.0mg(1.0mmol)和先前提取的化合物(12-HepFBu-a)溶液,以50℃使其反應21.5小時。減壓蒸餾去除四氫呋喃后,用硅膠柱色譜進行提純,并用甲苯:甲醇的混合溶劑進行重結(jié)晶,從而以深藍色固體的形式得到化合物(12-HepFBu)26.1mg。

化合物(12-HepFBu)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;C4D8O;δ(ppm));4.46(m、4H)、9.32(s、2H)

FD-MS;860(M+)

此外,根據(jù)熱減重分析的結(jié)果,化合物(12-HepFBu)的分解開始溫度為367℃,根據(jù)差示掃描量熱分析的結(jié)果,熔點為276℃。根據(jù)本結(jié)果可知,化合物(12-HepFBu)是對熱極其穩(wěn)定的化合物。

評價化合物(12-HepFBu)的溶解性時,在室溫(25℃)下,0.1wt%的化合物(12-HepFBu)完全溶解于氯仿。此外,0.1wt%的化合物(12-HepFBu)在室溫(25℃)下完全溶解于均三甲苯。此外,0.1wt%的化合物(12-HepFBu)在室溫(25℃)下完全溶解于苯甲醚。

<實施例S-8>

[化合物(12-Me)的合成]

使用實施例S-1中示出的化合物(化合物(12-0-e),按照下示的路線,得到化合物(12-Me)。

(工序S8-1:化合物(12-Me-d)的合成)

向具備攪拌裝置的容量500mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-0-e)4.6g(30.0mmol)和甲苯300mL,進行冰水冷卻而制成5℃后,耗費15分鐘滴加甲胺的四氫呋喃溶液(2M/L)16.5mL(33.0mmol)后,在室溫下攪拌15小時。減壓蒸餾去除甲苯后,添加正己烷并濾取沉淀物,從而以淡黃土色粉末的形式得到化合物(12-Me-d)5.5g。

化合物(12-Me-d)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;CD3)2CO;δ(ppm));主產(chǎn)物:2.99-3.00(m、3H)、7.72(d、1H)、7.87(d、1H)、8.71(br、1H)

副產(chǎn)物:2.95-2.96(m、2H)、7.66(d、1H)、7.71(d、1H)、9.22(br、1H)

EI-MS;185(M+)、CI-MS;186(M+1)

化合物(12-Me-d)不經(jīng)分離提純地用于下一工序。

(工序S8-2:化合物(12-Me-c)的合成)

向具備攪拌裝置的容量250mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-Me-d)3.3g(18.0mmol)、醋酸鈉738.3mg(9.0mmol)和醋酸酐85mL,從室溫升溫至110℃,以110℃使其反應23小時。減壓蒸餾去除醋酸酐后,用硅膠柱色譜進行提純,從而以白色固體的形式得到化合物(12-Me-c)2.5g。

化合物(12-Me-c)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CD2Cl2;δ(ppm));3.07(s、3H)、7.29(d、1H)、7.78(d、1H)

EI-MS;167(M+)

(工序S8-3:化合物(12-Me-b)的合成)

向具備攪拌裝置的容量500mL的玻璃制反應容器中添加化合物(12-Me-c)3.8g(22.7mmol)、三氟醋酸136mL、硫酸46mL、N-溴代琥珀酰亞胺4.5g(25.0mmol),在室溫下使其反應3小時。向反應物中添加水,用二氯甲烷進行提取后,用硫酸鎂干燥,減壓蒸餾去除溶劑,然后用硅膠柱色譜進行提純,從而以淡黃色固體的形式得到化合物(12-Me-b)4.7g。

需要說明的是,作為本工序S8-3,記載了與作為上述工序S8-2記載的實驗所對應的反應不同的反應規(guī)模的實驗。

化合物(12-Me-b)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CD2Cl2;δ(ppm));3.06(s、3H)、7.33(s、1H)

EI-MS;247(M+)

(工序S8-4:化合物(12-Me)的合成)

向具備攪拌裝置的容量50mL的玻璃制反應容器中添加鋅粉末588.4mg(9.0mmol)、乙腈15mL、三氟醋酸14μL(0.18mmol),在室溫下攪拌15分鐘后,添加化合物(12-Me-b)738.2mg(3.0mmol),然后添加溴化鋅67.6mg(0.3mmol)、溴化鈷131.2mg(0.6mmol),在室溫下攪拌17小時。減壓去除乙腈后,添加四氫呋喃15mL,提取化合物(12-Me-a)。

接著,向具備攪拌裝置的容量50mL的玻璃制反應容器中添加三(二苯甲叉基丙酮)鈀91.6mg(0.1mmol)、2-二環(huán)己基膦基-2’,6’-二甲氧基聯(lián)苯基(SPhos)164.2mg(0.4mmol)、四氫呋喃5mL,在室溫下攪拌15分鐘后,添加二溴苯并雙(噻二唑)(化合物(70))352.0mg(1.0mmol)和先前提取的化合物(12-Me-a)溶液,以50℃使其反應5小時。減壓蒸餾去除四氫呋喃后,用硅膠柱色譜進行提純,從而以深藍色固體的形式得到化合物(12-Me)26.2mg。

化合物(12-Me)的物性值如下所示。

1H-NMR(400MHz;(CDCl3;δ(ppm));3.08(s、6H)、9.26(s、2H)

FD-MS;524(M+)

此外,根據(jù)熱減重分析的結(jié)果,化合物(12-Me)的分解開始溫度為367℃,根據(jù)差示掃描量熱分析的結(jié)果,熔點為276℃。根據(jù)本結(jié)果可知,化合物(12-Me)是對熱極其穩(wěn)定的化合物。

<實施例E-1a>

使用實施例S-1中得到的化合物(12-6),在“裸基板”上在氮氣氣氛下通過旋涂法進行涂布而形成有機半導體層,進而如上所述地形成源電極和漏電極來制作有機TFT,并進行評價。需要說明的是,有機半導體層的制作條件如下所示。

(有機半導體層的制作條件)

將化合物(12-6)以濃度達到0.1wt%的方式添加至氯仿中,在室溫下進行溶解,將由此制備的溶液(有機半導體油墨)0.18mL在氮氣氣氛下滴加在“裸基板”上,以1000rpm進行30秒鐘的旋涂,從而形成膜厚約為20nm的有機半導體層。其后,將形成有有機半導體層的“裸基板”在氮氣氣氛下以180℃加熱35分鐘。

(有機TFT的評價)

針對所制作的有機TFT,在漏電壓為100V的條件下測定傳導特性時,該有機TFT顯示出n型的半導體特性,另一方面,不顯示p型的半導體特性。將所得傳導特性示于圖6。圖6的橫軸為柵電壓(V)、縱軸為漏電流(A)。標記灰色圓圈的曲線為fore,標記白色圓圈的曲線為back。

使用上述(式A)計算電場效應遷移率(μ)的結(jié)果,可知“裸基板”上的化合物(12-6)的有機TFT能夠得到3.9×10-1cm2/Vs的電場效應遷移率。

<實施例E-1b>

使用實施例S-1中得到的化合物(12-6),作為有機半導體層的制作條件,除了使用在氯仿中以0.2wt%的濃度制備的有機半導體油墨之外,與實施例E-1a同樣操作而制作有機TFT。在與實施例E-1a相同的條件下測定傳導特性時,可知能夠得到3.6×10-1cm2/Vs的電場效應遷移率。

并且,將前述有機TFT在大氣中保存28天后,在與實施例E-1a相同的條件下測定傳導特性時,可知能夠得到3.9×10-1cm2/Vs的電場效應遷移率。根據(jù)本結(jié)果可知:本發(fā)明的有機TFT在大氣中的28天是穩(wěn)定的。

<實施例E-1c>

使用實施例S-1中得到的化合物(12-6),在“PVP基板”上在氮氣氣氛下通過旋涂法進行涂布來形成有機半導體層,進而如上所述地形成源電極和漏電極來制作有機TFT,并進行評價。需要說明的是,有機半導體層的制作條件如下所示。

(有機半導體層的制作條件)

將化合物(12-6)以濃度達到0.1wt%的方式添加至氯仿中,在室溫下進行溶解,將由此制備的溶液(有機半導體油墨)0.18mL在氮氣氣氛下滴加在“PVP基板”上,以1000rpm進行30秒鐘的旋涂,從而形成膜厚約為20nm的有機半導體層。其后,將形成有有機半導體層的“PVP基板”在氮氣氣氛下以120℃加熱35分鐘。

(有機TFT的評價)

針對所制作的有機TFT,在漏電壓為100V的條件下測定傳導特性時,該有機TFT顯示出n型的半導體特性,另一方面,不顯示p型的半導體特性。

使用上述(式A)計算電場效應遷移率(μ)的結(jié)果,可知“PVP基板”上的化合物(12-6)的有機TFT能夠得到2.9×10-1cm2/Vs的電場效應遷移率。

<實施例E-1d>

使用實施例S-1中得到的化合物(12-6),在“裸基板”上在大氣下通過旋涂法進行涂布來形成有機半導體層,進而如上所述地形成源電極和漏電極來制作有機TFT,并進行評價。需要說明的是,有機半導體層的制作條件如下所示。

(有機半導體層的制作條件)

將化合物(12-6)以濃度達到0.1wt%的方式添加至氯仿中,在室溫下進行溶解,將由此制備的溶液(有機半導體油墨)0.18mL在大氣下滴加在“裸基板”上,以1000rpm進行30秒鐘的旋涂,從而形成膜厚約為20nm的有機半導體層。其后,將形成有有機半導體層的“裸基板”在大氣下以120℃加熱35分鐘。

(有機TFT的評價)

針對所制作的有機TFT,在漏電壓為100V的條件下測定傳導特性時,該有機TFT顯示出n型的半導體特性,另一方面,不顯示p型的半導體特性。

使用上述(式A)計算電場效應遷移率(μ)的結(jié)果,可知“裸基板”上的化合物(12-6)的有機TFT能夠得到3.2×10-1cm2/Vs的電場效應遷移率。

<實施例E-1e>

使用實施例S-1中得到的化合物(12-6),在“PVP基板”上在大氣下通過旋涂法進行涂布來形成有機半導體層,進而如上所述地形成源電極和漏電極來制作有機TFT,并進行評價。需要說明的是,有機半導體層的制作條件如下所示。

(有機半導體層的制作條件)

將化合物(12-6)以濃度達到0.1wt%的方式添加至氯仿中,在室溫下進行溶解,將由此制備的溶液(有機半導體油墨)0.18mL在大氣下滴加在“PVP基板”上,以1000rpm進行30秒鐘的旋涂,從而形成膜厚約為20nm的有機半導體層。其后,將形成有有機半導體層的“PVP基板”在大氣下以180℃加熱35分鐘。

(有機TFT的評價)

針對所制作的有機TFT,在漏電壓為80V的條件下測定傳導特性時,該有機TFT顯示出n型的半導體特性,另一方面,不顯示p型的半導體特性。將所得傳導特性示于圖7。圖7的橫軸為柵電壓(V)、縱軸為漏電流(A)。標記灰色圓圈的曲線為fore,標記空心圓圈的曲線為back。

使用上述(式A)計算電場效應遷移率(μ)的結(jié)果,可知“PVP基板”上的化合物(12-6)的有機TFT能夠得到6.3×10-1cm2/Vs的電場效應遷移率。

<實施例E-2a>

使用實施例S-3中得到的化合物(22-1),在“HMDS修飾基板”上通過真空蒸鍍法形成有機半導體層,進而在其上通過上述方法形成源電極和漏電極,制作有機TFT并進行評價。

(有機TFT的評價)

針對所制作的有機TFT,在漏電壓為100V的條件下測定傳導特性時,該有機TFT顯示出n型的半導體特性,另一方面,不顯示p型的半導體特性。

使用上述(式A)計算電場效應遷移率(μ)的結(jié)果,可知“HMDS修飾基板”上的化合物(22-1)的有機TFT能夠得到3.6×10-4cm2/Vs的電場效應遷移率。

<實施例E-2b>

使用實施例S-3中得到的化合物(22-1),在“PS基板”上通過真空蒸鍍法形成有機半導體層,進而在其上通過上述方法形成源電極和漏電極,制作有機TFT并進行評價。

(有機TFT的評價)

針對所制作的有機TFT,在漏電壓為100V的條件下測定傳導特性時,該有機TFT顯示出n型的半導體特性,另一方面,不顯示p型的半導體特性。

使用上述(式A)計算電場效應遷移率(μ)的結(jié)果,可知“PS基板”上的化合物(22-1)的有機TFT能夠得到5.2×10-4cm2/Vs的電場效應遷移率。

<實施例E-2c>

使用實施例S-3中得到的化合物(22-1),在“PVP基板”上通過真空蒸鍍法形成有機半導體層,進而在其上通過上述方法形成源電極和漏電極,制作有機TFT并進行評價。

(有機TFT的評價)

針對所制作的有機TFT,在漏電壓為100V的條件下測定傳導特性時,該有機TFT顯示出n型的半導體特性,另一方面,不顯示p型的半導體特性。

使用上述(式A)計算電場效應遷移率(μ)的結(jié)果,可知“PVP基板”上的化合物(22-1)的有機TFT能夠得到3.6×10-4cm2/Vs的電場效應遷移率。

<實施例E-3a>

使用實施例S-4中得到的化合物(12-8),在“裸基板”上在氮氣氣氛下通過旋涂法進行涂布而形成有機半導體層,進而如上所述地形成源電極和漏電極來制作有機TFT,并進行評價。需要說明的是,有機半導體層的制作條件如下所示。

(有機半導體層的制作條件)

將化合物(12-8)以濃度達到0.1wt%的方式添加至氯仿中,在室溫下進行溶解,將由此制備的溶液(有機半導體油墨)0.18mL在氮氣氣氛下滴加在“裸基板”上,以1000rpm進行30秒鐘的旋涂,從而形成膜厚約為20nm的有機半導體層。其后,將形成有有機半導體層的“裸基板”在氮氣氣氛下以180℃加熱35分鐘。

(有機TFT的評價)

針對所制作的有機TFT,在漏電壓為80V的條件下測定傳導特性時,該有機TFT顯示出n型的半導體特性,另一方面,不顯示p型的半導體特性。

使用上述(式A)計算電場效應遷移率(μ)的結(jié)果,可知“裸基板”上的化合物(12-8)的有機TFT能夠得到1.0×100cm2/Vs的電場效應遷移率。

<實施例E-3b>

使用實施例S-4中得到的化合物(12-8),在“PVP基板”上在氮氣氣氛下通過旋涂法進行涂布來形成有機半導體層,進而如上所述地形成源電極和漏電極來制作有機TFT,并進行評價。需要說明的是,有機半導體層的制作條件如下所示。

(有機半導體層的制作條件)

將化合物(12-8)以濃度達到0.1wt%的方式添加至氯仿中,在室溫下進行溶解,將由此制備的溶液(有機半導體油墨)0.18mL在氮氣氣氛下滴加在“PVP基板”上,以1000rpm進行30秒鐘的旋涂,從而形成膜厚約為20nm的有機半導體層。其后,將形成有有機半導體層的“PVP基板”在氮氣氣氛下以180℃加熱35分鐘。

(有機TFT的評價)

針對所制作的有機TFT,在漏電壓為80V的條件下測定傳導特性時,該有機TFT顯示出n型的半導體特性,另一方面,不顯示p型的半導體特性。

使用上述(式A)計算電場效應遷移率(μ)的結(jié)果,可知“PVP基板”上的化合物(12-8)的有機TFT能夠得到9.6×10-1cm2/Vs的電場效應遷移率。

<實施例E-3c>

使用實施例S-4中得到的化合物(12-8),在“裸基板”上在大氣下通過旋涂法進行涂布來形成有機半導體層,進而如上所述地形成源電極和漏電極來制作有機TFT,并進行評價。需要說明的是,有機半導體層的制作條件如下所示。

(有機半導體層的制作條件)

將化合物(12-8)以濃度達到0.1wt%的方式添加至氯仿中,在室溫下進行溶解,將由此制備的溶液(有機半導體油墨)0.18mL在大氣下滴加在“裸基板”上,以1000rpm進行30秒鐘的旋涂,從而形成膜厚約為20nm的有機半導體層。其后,將形成有有機半導體層的“裸基板”在大氣下以180℃加熱35分鐘。

(有機TFT的評價)

針對所制作的有機TFT,在漏電壓為100V的條件下測定傳導特性時,該有機TFT顯示出n型的半導體特性,另一方面,不顯示p型的半導體特性。

使用上述(式A)計算電場效應遷移率(μ)的結(jié)果,可知“裸基板”上的化合物(12-8)的有機TFT能夠得到8.3×10-1cm2/Vs的電場效應遷移率。

<實施例E-3d>

使用實施例S-4中得到的化合物(12-8),在“PVP基板”上在大氣下通過旋涂法進行涂布來形成有機半導體層,進而如上所述地形成源電極和漏電極來制作有機TFT,并進行評價。需要說明的是,有機半導體層的制作條件如下所示。

(有機半導體層的制作條件)

將化合物(12-8)以濃度達到0.1wt%的方式添加至氯仿中,在室溫下進行溶解,將由此制備的溶液(有機半導體油墨)0.18mL在大氣下滴加在“PVP基板”上,以1000rpm進行30秒鐘的旋涂,從而形成膜厚約為20nm的有機半導體層。其后,將形成有有機半導體層的“PVP基板”在大氣下以180℃加熱35分鐘。

(有機TFT的評價)

針對所制作的有機TFT,在漏電壓為100V的條件下測定傳導特性時,該有機TFT顯示出n型的半導體特性,另一方面,不顯示p型的半導體特性。

使用上述(式A)計算電場效應遷移率(μ)的結(jié)果,可知“PVP基板”上的化合物(12-8)的有機TFT能夠得到5.2×10-1cm2/Vs的電場效應遷移率。

<實施例E-4a>

使用實施例S-5中得到的化合物(12-EH),在“裸基板”上在氮氣氣氛下通過旋涂法進行涂布而形成有機半導體層,進而如上所述地形成源電極和漏電極來制作有機TFT,并進行評價。需要說明的是,有機半導體層的制作條件如下所示。

(有機半導體層的制作條件)

將化合物(12-EH)以濃度達到0.1wt%的方式添加至氯仿中,在室溫下進行溶解,將由此制備的溶液(有機半導體油墨)0.18mL在氮氣氣氛下滴加在“裸基板”上,以1000rpm進行30秒鐘的旋涂,從而形成膜厚約20nm的有機半導體層。其后,將形成有有機半導體層的“裸基板”在氮氣氣氛下以180℃加熱35分鐘。

(有機TFT的評價)

針對所制作的有機TFT,在漏電壓為80V的條件下測定傳導特性時,該有機TFT顯示出n型的半導體特性,另一方面,不顯示p型的半導體特性。

使用上述(式A)計算電場效應遷移率(μ)的結(jié)果,可知“裸基板”上的化合物(12-EH)的有機TFT能夠得到5.7×10-1cm2/Vs的電場效應遷移率。

<實施例E-4b>

使用實施例S-5中得到的化合物(12-EH),在“PVP基板”上在氮氣氣氛下通過旋涂法進行涂布來形成有機半導體層,進而如上所述地形成源電極和漏電極來制作有機TFT,并進行評價。需要說明的是,有機半導體層的制作條件如下所示。

(有機半導體層的制作條件)

將化合物(12-EH)以濃度達到0.1wt%的方式添加至氯仿中,在室溫下進行溶解,將由此制備的溶液(有機半導體油墨)0.18mL在氮氣氣氛下滴加在“PVP基板”上,以1000rpm進行30秒鐘的旋涂,從而形成膜厚約為20nm的有機半導體層。其后,將形成有有機半導體層的“PVP基板”在氮氣氣氛下以180℃加熱35分鐘。

(有機TFT的評價)

針對所制作的有機TFT,在漏電壓為80V的條件下測定傳導特性時,該有機TFT顯示出n型的半導體特性,另一方面,不顯示p型的半導體特性。

使用上述(式A)計算電場效應遷移率(μ)的結(jié)果,可知“PVP基板”上的化合物(12-EH)的有機TFT能夠得到2.0×10-1cm2/Vs的電場效應遷移率。

<實施例E-5a>

使用實施例S-6中得到的化合物(12-12),在“裸基板”上在氮氣氣氛下通過旋涂法進行涂布而形成有機半導體層,進而如上所述地形成源電極和漏電極來制作有機TFT,并進行評價。需要說明的是,有機半導體層的制作條件如下所示。

(有機半導體層的制作條件)

將化合物(12-12)以濃度達到0.1wt%的方式添加至氯仿中,在室溫下進行溶解,將由此制備的溶液(有機半導體油墨)0.18mL在氮氣氣氛下滴加在“裸基板”上,以1000rpm進行30秒鐘的旋涂,從而形成膜厚約為20nm的有機半導體層。其后,將形成有有機半導體層的“裸基板”在氮氣氣氛下以180℃加熱35分鐘。

(有機TFT的評價)

針對所制作的有機TFT,在漏電壓為100V的條件下測定傳導特性時,該有機TFT顯示出n型的半導體特性,另一方面,不顯示p型的半導體特性。

使用上述(式A)計算電場效應遷移率(μ)的結(jié)果,可知“裸基板”上的化合物(12-12)的有機TFT能夠得到7.3×10-1cm2/Vs的電場效應遷移率。

(有機TFT的評價)

進而,針對所制作的有機TFT,在漏電壓為20V的條件下測定傳導特性時,該有機TFT顯示出n型的半導體特性,另一方面,不顯示p型的半導體特性。

使用上述(式A)計算電場效應遷移率(μ)的結(jié)果,可知“裸基板”上的化合物(12-12)的有機TFT能夠得到3.3×10-1cm2/Vs的電場效應遷移率。

<實施例E-5b>

使用實施例S-6中得到的化合物(12-12),在“PVP基板”上在氮氣氣氛下通過旋涂法進行涂布來形成有機半導體層,進而如上所述地形成源電極和漏電極來制作有機TFT,并進行評價。需要說明的是,有機半導體層的制作條件如下所示。

(有機半導體層的制作條件)

將化合物(12-12)以濃度達到0.1wt%的方式添加至氯仿中,在室溫下進行溶解,將由此制備的溶液(有機半導體油墨)0.18mL在氮氣氣氛下滴加在”PVP基板”上,以1000rpm進行30秒鐘的旋涂,從而形成膜厚約為20nm的有機半導體層。其后,將形成有有機半導體層的“PVP基板”在氮氣氣氛下以150℃加熱35分鐘。

(有機TFT的評價)

針對所制作的有機TFT,在漏電壓為100V的條件下測定傳導特性時,該有機TFT顯示出n型的半導體特性,另一方面,不顯示p型的半導體特性。

使用上述(式A)計算電場效應遷移率(μ)的結(jié)果,可知“PVP基板”上的化合物(12-12)的有機TFT能夠得到6.2×10-1cm2/Vs的電場效應遷移率。

(有機TFT的評價)

進而,針對所制作的有機TFT,在漏電壓為20V的條件下測定傳導特性時,該有機TFT顯示出n型的半導體特性,另一方面,不顯示p型的半導體特性。

使用上述(式A)計算電場效應遷移率(μ)的結(jié)果,可知“PVP基板”上的化合物(12-12)的有機TFT能夠得到3.5×10-1cm2/Vs的電場效應遷移率。

<實施例E-6>

使用實施例S-7中得到的化合物(12-HepFBu),在“OTS修飾基板”上通過真空蒸鍍法形成有機半導體層,進而在其上通過上述方法形成源電極和漏電極,制作有機TFT并進行評價。

(有機TFT的評價)

針對所制作的有機TFT,在漏電壓為100V的條件下測定傳導特性時,該有機TFT顯示出n型的半導體特性,另一方面,不顯示p型的半導體特性。

使用上述(式A)計算電場效應遷移率(μ)的結(jié)果,可知“OTS修飾基板”上的化合物(12-HepFBu)的有機TFT能夠得到6.4×10-3cm2/Vs的電場效應遷移率。

根據(jù)上述結(jié)果可知:本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物顯示出高的電場效應遷移率。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

根據(jù)本發(fā)明,能夠提供電子遷移率(電場效應遷移率)優(yōu)異、在大氣中的穩(wěn)定性也優(yōu)異、且通??扇苡谟袡C溶劑、能夠利用涂布形成薄膜的苯并雙(噻二唑)衍生物。尤其是,已知截止至今的n型有機半導體材料即使可溶解于有機溶劑,也僅溶解于鹵代芳香族烴類、鹵代脂肪族烴類,但本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物還可溶解于芳香族烴類。

此外,本發(fā)明的苯并雙(噻二唑)衍生物不僅對熱穩(wěn)定,還具有高電場效應遷移率,因此,通過將該化合物用于有機TFT的半導體層,能夠?qū)崿F(xiàn)高的電場效應遷移率特性。此外,通過將該化合物用于有機EL元件、尤其是用于電子傳輸層,能夠?qū)崿F(xiàn)高發(fā)光效率。進而,通過將該化合物用于有機薄膜太陽能電池的電荷分離層、電子傳輸層,能夠?qū)崿F(xiàn)高的光電轉(zhuǎn)換效率。

此外,配置有將本發(fā)明的有機TFT與本發(fā)明的有機EL元件或其與其它有機EL元件組合而成的像素元件的顯示裝置具有發(fā)光效率優(yōu)異且響應性也優(yōu)異的優(yōu)點。此外,本發(fā)明的有機TFT可適合地用作使RFID標簽、傳感器運轉(zhuǎn)的有機TFT。

附圖標記說明

11、21、31、111 基板

12、106 柵電極

13、107 柵絕緣層

14、110 漏電極

15、109 源電極

16、108 有機半導體層

22、105 陽極

23、104 空穴傳輸層

24、103 發(fā)光層

25、102 電子傳輸層

26、101 陰極

112 阻隔層

113 保護層

120 有機EL元件

121 有機TFT

32 陽極

33 電荷分離層

34 陰極

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