[发明专利]有机半导体复合材料、有机晶体管材料以及有机场效应晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及含有噻吩化合物与碳纳米管的有机半导体复合材 料、含有噻吩化合物的有机晶体管材料以及有机场效应晶体管。

背景技术

现有的场效应晶体管元件(以下称为FET元件)使用硅或锗等无机 半导体，为了形成电路图案，在任何阶段均需要光刻或真空蒸镀等 耗费制造成本的工艺。一直用来采用上述制造方法的半导体产业 中，削减制造成本或显示装置的大面积化的要求越来越高。但是， 由于制造装置的限制，所以难以对无机半导体进行低成本化或大面 积化。另外，由于将硅等无机半导体制膜的工艺在非常高的温度下 进行，所以存在能用作衬底的材料种类有限的课题。

因此，提出了使用成形性优异的有机半导体作为半导体层的有 机场效应晶体管元件。将有机半导体用作墨汁，通过喷墨技术或丝 网印刷技术等，能在衬底上直接形成电路图案。

作为显示FET元件性能的重要指标，可以举出迁移率与开关 比。迁移率的提高即指增加开态电流(ォン電流)。另一方面，开关比 的提高是指增加开态电流的同时减少关态电流(ォフ電流)。这些均可 提高FET元件的开关特性，例如与在液晶显示装置中实现高灰阶层 次(階調)。例如在液晶显示装置的情况下，求出迁移率为 0.1cm²/V·sec以上，开关比为10⁵以上。

作为用于FET元件的有机半导体，公开了并五苯或并四苯等并 苯类化合物、金属酞菁化合物等有机低分子半导体。但是，有机低 分子半导体中经常使用蒸镀等真空工艺，存在难以大面积化或削减 成本的课题。为此，公开了共轭类聚合物或聚噻吩等有机高分子半 导体。但是，以聚对苯乙炔为代表的共轭类聚合物中，难以得到高 取向性，得不到充分的迁移率。另一方面，由于以聚-3-己基噻吩 (P3HT)为代表的聚噻吩类可溶于有机溶剂，并能用喷墨技术或丝网 印刷技术形成膜，所以一直以来进行了大量研究。但是，大部分聚 噻吩类具有被周围的氧氧化掺杂而导致关态电流上升、开关比降低 的课题。

近年，公开了含有可溶化寡聚噻吩的有机半导体材料(例如参见 专利文献1与专利文献2)。但是，使用上述材料的FET元件中，得 不到充分的迁移率。

另外，作为用于提高迁移率的技术，公开了使用在聚噻吩类等 有机高分子半导体膜中分散了碳纳米管得到的复合材料的方法(例如 参见专利文献3)；或在有机半导体分子中分散了纳米棒或纳米管的 固体组合物的方法(例如参见专利文献4)，但均得不到充分的迁移 率。

【专利文献1】日本特开2006-128601号公报(专利权利要求书)

【专利文献2】日本特开2006-24908号公报(专利权利要求书)

【专利文献3】日本特开2006-265534号公报(专利权利要求书)

【专利文献4】日本特开2006-93699号公报(专利权利要求书)

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于提供能有机半导体复合材料、有机晶体管材 料以及有机场效应晶体管元件，其能用喷墨等涂布工艺制膜，具有 高电荷迁移率，即使在大气中也能维持高开关比。

解决课题的手段

本发明是含有下述通式(1)表示的噻吩化合物与碳纳米管的有机 半导体复合材料。

B²-A¹-B¹            (1)

此处，B¹与B²相同或不同，分别表示下述通式(2)表示的基团。 A¹表示下述通式(3)-(11)中任一个所表示的2价连接基团。