[发明专利]噻吩电子器件

说明书

                      技术领域

[0001]本公开内容一般性涉及在此说明的化学式/结构式的半导体和制备其的方法及其用途。更具体地，在实施方案中，本公开内容涉及新种类的如在此说明的化学式的取代的芳族的基于乙烯基的噻吩半导体，据信其比例如基于并苯的半导电材料更稳定。这些半导电材料可以溶于或共混在聚合物基料中，用来制造可以被选作TFTs的半导体的均匀薄膜。因此，在实施方案中，据信溶解的半导体分子可以结晶出来并形成连续的高度有序的半导电薄膜，提供优异的TFT性能特征，例如有效的场效应载荷子迁移。在实施方案中，新的半导电材料可以被选作薄膜晶体管的半导体，并且还可以被选作有机电子器件，例如薄膜晶体管中的溶液可加工的和基本稳定的通道半导体，并且该器件可以由经济的溶液方法制造，且该电子器件在空气中稳定，也即当暴露于氧气时经过一段时间基本不退化。

                     背景技术

[0002]需要由在此说明的化学式的半导体制造的电子器件，例如薄膜晶体管TFTs，并且该半导体具有优异的溶剂溶解度且可以是溶液可加工的；并且其中这些器件具有机械耐久性和结构柔韧性特征，这些特征是在许多基材，例如塑料基材上制造柔性TFTs所需要的。柔性TFTs使电子器件的结构可以具有结构柔韧性和机械耐久性特征。塑料基材与在此说明的化学式的半导体一起使用可以将传统上的硬质硅TFT转变为机械上更耐久和结构上柔韧的TFT结构。这一点对于大面积器件，例如大面积图像传感器、电子纸和其它显示介质可能特别有价值。此外，在实施方案中，选择在此说明的化学式的半导体具有低端微电子器件，例如智能卡、射频识别(RFID)标签和记忆/存储器件的集成电路逻辑元件的扩展结合，并且增强它们的机械耐久性，和因此提高它们的有效寿命。

[0003]据信当暴露于空气时，许多半导体材料并不稳定，因为它们由于导致导电率增加的环境氧气而变为氧化掺杂的。结果是断开电流较大，并因此由这些材料制造的器件的电流通/断比低。因此，对于许多这些材料，在材料加工和器件制造过程中，通常进行严格的预防，以排除环境氧气，避免氧化掺杂或使其最小化。这些预防措施增加了制造成本，由此抵消了某些半导体TFTs作为特别是用于大面积设备的无定形硅技术的经济替代方案的吸引力。在本公开内容的实施方案中避免了这些和其它缺点或使其最小化。

[0004]由在此说明的化学式的p-型半导体聚合物制造的TFTs可以在功能上和结构上比常规的硅和其它半导体更理想，也即它们可以提供机械耐久性、结构柔性和能够直接引入到器件的活泼介质上的潜在性，由此提高适合于运输性的器件紧凑性。此外，许多已知的基于小分子或低聚物的TFT器件依赖困难的真空沉积技术用于制造。选择真空沉积主要是因为选择的材料不可溶，或者按照旋涂、溶液流延或印模印刷的其溶液方法通常不能提供均匀的薄膜。

[0005]此外，真空沉积还可能涉及难以获得用于大面积规格的一致的薄膜质量。聚合物TFTs，例如由区域有规的聚(3-烷基噻吩-2，5-二基)的区域有规组分用溶液方法制造的那些，虽然提供一些迁移率，但是受其在空气中倾向发生氧化掺杂的困扰。对于实际的低成本TFT结构，因此有价值的是具有既稳定又可溶液加工的半导体材料，并且其中其性能不会受到环境氧气的不利影响，例如用聚(3-烷基噻吩-2，5-二基)制造的TFTs对空气敏感。由这些材料制造的TFTs在环境条件中通常显示大的中断电流，极低的电流通/断比，并且其性能特征快速退化。

                     发明内容

[0006]在此公开如下实施方案。

[0007]方案1.一种电子器件，包括以下化学式/结构式(I)的半导体：

其中各R′独立地为氢和合适的烃的至少一种；Ar为芳基和杂芳基的至少一种；和M表示至少一个基于噻吩的共轭链段。

[0008]方案2.根据方案1的器件，其中所述合适的烃为烷基、烷氧基、芳基及其取代衍生物的至少一种，和M为噻吩环。

[0009]方案3.根据方案2的器件，其中所述烷基含有1到约35个碳原子，所述烷氧基含有1到约35个碳原子，和所述芳基含有6到约42个碳原子。

[0010]方案4.根据方案2的器件，其中所述烷基含有1到约12个碳原子，所述烷氧基含有1到约10个碳原子，和所述芳基含有6到约18个碳原子。