[发明专利]有机半导体，其制备和包含它们的半导体设备

说明书

本发明申请涉及含有二(取代的乙炔基)化合物的半导体器件，该化合物具有含杂原子的三环或多环芳烃主链，其中构成所述主链的环(意指由式I中环A、B和C构成的环体系)分别通过不超过两个共有环原子相互稠合，邻接环的共有原子的数目是共有侧边区域(意指环邻位稠合)数目的两倍，其前提是主链与(因此定义为未取代的)乙炔基一起属于某些点对称群如有机半导体；还涉及制备所述器件的方法；涉及尤其在所述方法和器件中有用的具有如上定义主链的新的二(取代乙炔基)化合物；以及具有如上定义主链的二(取代乙炔基)化合物的用途，特别是如用于制备电子器件的有机半导体的新用途。本发明还涉及9，10-双-(卤代烃基-乙炔基)-蒽、涉及包含所述蒽化合物的半导体器件、制备所述化合物或器件的方法，以及这些蒽作为半导体的用途。

目前，有机半导体器件例如有机场效应晶体管(OFET)引起业内高度关注，这是由于它们有希望提供超过传统无机半导体的许多优势，例如制备成本低或与柔性基材的相容性。除了某些聚合物之外，已发现许多缩合的芳香化合物如并五苯显示出有用的半导体性能，其中特征在于高电荷载体(场效应)迁移性、高开／关电流率和／或低阈下电压。然而，这些有益特征常常受例如下列因素制约：必需使用蒸汽沉积法制备薄膜器件，或由于重结晶、相转变或环境影响导致氧化／水解降解而缺乏稳定性。

理想的状态是，有机半导体应当在有机(或无机)溶剂中可溶，以便通过便宜的方法例如冲压、丝网印刷术和旋涂涂布在大区域上。传统的有机溶剂如甲苯、二甲苯、氯苯、邻二氯苯、吡啶等是适宜的溶剂。

为了改善有机半导体的性质，将结构修饰引入缩合的芳香烃中，主要是为了改善这些化合物的溶解性；实例是Diels—Alder加成物，可将其热再转化为并五苯(US-2003-0144526)；取代的并五苯(US-2003-0105365，US-6690029)；萘的四甲酸二酰亚胺(US-6252245)或二萘嵌苯的四甲酸二酰亚胺(US-2002-0164835)。也参见WO05／055248。

需要具有下述特性的有机半导体：其可以提供稳定的、可重复的电子特性并显示出好的电荷载体迁移率，同时可以低成本制备或提供溶剂加工的可能性。

现在已经意料之外地发现，带有杂原子的主链为三或多环芳烃的二(取代的乙炔基)化合物，其中构成所述主链的环通过不超过两个共有环原子相互稠合，邻接环的共有原子的数目是共有侧边区域(意指环邻位稠合)数目的两倍，其前提是主链与(该定义是设想为未取代的)乙炔基团一起属于C_2h(优选)、D_2h或C_s点对称群，此类化合物可具有良好的半导体性能，因此可作为有机半导体用于对应的器件如二极管、太阳能电池、OLED或特别是有机场效应晶体管(OFET)，其在制备如薄膜晶体管(OTFT)中具有优势。显然，该对称性可引起特别令人感兴趣的性质，一般而言，这些性质可能是由于良好的π电子-堆积(stacking)或导致优良半导体性质的其它性质。此外，意料之外的是，下示式XXI卤代化合物显示了优良的半导体性质。

因此，本发明的主题一般涉及含二(取代的乙炔基)化合物的半导体器件，该化合物具有含杂原子的三或多环芳烃主链，其中构成所述主链的环(意指存在于整个主链的各个环和任何稠合环(邻接的环)对，该主链由式I或IA中环A、B和C，或式IB或IC的中心环和其中分别对应于环B和C的环形成；例如，如果式I中的A、B和C各自是单环，该类型的环对是CA和AB)分别通过不超过两个共用的环原子相互稠合，(分别意指以上定义的各环对的共用环原子)以及邻接环(意指所有环对的稠合环)的共用原子的数目是共有侧边区域(意指环邻位稠合)数目的两倍，其前提是主链与(该定义是设想为未取代的)乙炔基团一起属于(i)与C_2v混合的C_2h；(ii)C_2h；(iii)D_2h；和/或(优选或)(iv)C_s点对称群，其具有式I

其中标记有A的环是具有6个原子的芳环，标记有B的环是单环或多环，优选单-、二-或三环不饱和环或环系统或子式I(i)二茂铁苯并