酞菁納米尺寸結(jié)構(gòu)物、和使用該納米尺寸結(jié)構(gòu)物的電子元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明試圖提供能夠利用低成本的濕法制造電子元件的有機(jī)半導(dǎo)體材料。進(jìn)而，課題在于提供不易破壞、輕量、廉價(jià)、且高特性的有機(jī)半導(dǎo)體電子元件。發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明，通過優(yōu)化構(gòu)成酞菁納米尺寸結(jié)構(gòu)體的酞菁衍生物，可以提供性能得到提高的適合于濕法的有機(jī)半導(dǎo)體材料，從而完成了本發(fā)明。進(jìn)而，通過將該有機(jī)半導(dǎo)體材料用于電子元件活性部(半導(dǎo)體層)，從而可以提供富于耐久性、且不易破壞、輕量、廉價(jià)、且高特性的電子元件。
【專利說明】酞菁納米尺寸結(jié)構(gòu)物、和使用該納米尺寸結(jié)構(gòu)物的電子元件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及酞菁納米尺寸結(jié)構(gòu)物、含有該酞菁納米尺寸結(jié)構(gòu)物的油墨組合物、含有該酞菁納米尺寸結(jié)構(gòu)物的電子元件、在通道部含有該酞菁納米尺寸結(jié)構(gòu)物的晶體管、和在正極和負(fù)極之間含有該酞菁納米尺寸結(jié)構(gòu)物的光電轉(zhuǎn)換元件。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，需要任何人在任何情況下都可以使用的“不易破壞、輕量且廉價(jià)的信息終端”。為了其實(shí)現(xiàn)，期望在作為信息終端的核心器件(最重要元件)的晶體管中使用具有成本優(yōu)勢(shì)的柔軟的材料。然而，目前使用的硅等無機(jī)材料無法充分滿足這樣的要求。
[0003]基于這樣的情況，在晶體管的活性部(半導(dǎo)體層)使用具有半導(dǎo)體特性的有機(jī)化合物(有機(jī)半導(dǎo)體)的“有機(jī)晶體管(OFET) ”受到關(guān)注(參照非專利文獻(xiàn)I)。這樣的有機(jī)半導(dǎo)體柔軟、能夠進(jìn)行低溫處理，而且通常與溶劑的親和性高。因此，期待具有可以利用涂布、印刷等濕法以低價(jià)格在撓性的塑料基板上制造半導(dǎo)體層(制膜)的優(yōu)勢(shì)、“不易破壞、輕量且廉價(jià)的信息終端”的實(shí)現(xiàn)所必不可少的新一代電子元件用材料。
[0004]已知酞菁類為代表性的有機(jī)半導(dǎo)體之一，通過控制高級(jí)結(jié)構(gòu)、即分子的排列、聚集狀態(tài)從而顯示出良好的晶體管特性(參照非專利文獻(xiàn)2)。但是，酞菁類的溶劑溶解性低，因此基于濕法的元件制作困難，供于電子元件時(shí)，通常使用真空蒸鍍、濺鍍等干法。這樣的干法是煩雜/高價(jià)的工藝，因此，作為有機(jī)半導(dǎo)體的特征之一的低價(jià)格電子元件的提供變得困難。
[0005]為了解決該問題，還公開了通過在酞菁類中導(dǎo)入可溶性取代基，提高溶劑溶解性，從而進(jìn)行基于濕法的晶體管制作的技術(shù)(參照專利文獻(xiàn)I)。然而，該方法中，酞菁類的各分子沒有充分排列，無法控制高級(jí)結(jié)構(gòu)，因此，與基于干法的晶體管相比，晶體管特性差。為了顯示出良好的半導(dǎo)體特性，重要的是具有如下的晶體結(jié)構(gòu)，即所述晶體結(jié)構(gòu)具有各分子沿一定方向排列而成的維度，因此，對(duì)絲線或棒狀的一維結(jié)晶性結(jié)構(gòu)物(具有長(zhǎng)徑(長(zhǎng)軸)和短徑(短軸)的結(jié)晶性結(jié)構(gòu)物)有所期待。
[0006]另一方面，為了將濕法更適合地拓展到設(shè)想的電子元件中，該一維結(jié)晶性結(jié)構(gòu)物優(yōu)選為短徑為500nm以下的一維結(jié)晶性結(jié)構(gòu)物(以下記作納米尺寸一維結(jié)構(gòu)物)。
[0007]酞菁類作為印刷油墨的涂料用著色劑而被廣泛使用，還已知大量的控制其晶體尺寸、形狀的技術(shù)。例如有:在金屬酞菁中混入無機(jī)鹽和有機(jī)溶劑，通過研磨裝置將顏料磨細(xì)從而微?；娜軇}研磨法(例如參照專利文獻(xiàn)2);使該金屬酞菁溶解于硫酸后，在大量的水中使其沉淀的析晶法(例如參照專利文獻(xiàn)3)等。然而，即使使用這些方法，也無法得到由酞菁類形成的、前述那樣的納米尺寸結(jié)構(gòu)物。
[0008]另一方面，本發(fā)明人等已經(jīng)公開了使用未取代酞菁和具有取代基的酞菁制造酞菁納米線，使用該酞菁納米線的基于濕法的元件制造技術(shù)(參照專利文獻(xiàn)4、5和6)。但是，該酞菁納米線難以說在性能方面得到了完全地優(yōu)化。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]非專利文獻(xiàn)
[0011]非專利文獻(xiàn)1:先進(jìn)材料(Advanced Materials) 2002 年、第 14 號(hào)、P.99
[0012]非專利文獻(xiàn)2:應(yīng)用物理學(xué)快報(bào)(Applied Physics Letters) 2005年、第86號(hào)、P.22103
[0013]專利文獻(xiàn)
[0014]專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-303383號(hào)公報(bào)
[0015]專利文獻(xiàn)2:日本特開2002-121420號(hào)公報(bào)
[0016]專利文獻(xiàn)3:日本特開2004-091560號(hào)公報(bào)
[0017]專利文獻(xiàn)4:日本特開2009-280531號(hào)公報(bào)
[0018]專利文獻(xiàn)5:W02010/122921號(hào)公報(bào)
[0019]專利文獻(xiàn)6:W02011/065133號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]發(fā)明要解決的問題
[0021]本發(fā)明是鑒于前述問題而作出的，試圖提供能夠利用低成本的濕法制造電子元件的有機(jī)半導(dǎo)體材料。進(jìn)而，試圖提供不易破壞、輕量、廉價(jià)、且高特性的有機(jī)半導(dǎo)體電子元件。
[0022]用于解決問題的方案
[0023]本發(fā)明人為了達(dá)到前述目的，進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn):通過優(yōu)化構(gòu)成酞菁納米尺寸結(jié)構(gòu)體的酞菁衍生物，由此可以提供性能得到提高的適合于濕法的有機(jī)半導(dǎo)體材料，從而完成了本發(fā)明。進(jìn)而，發(fā)現(xiàn):通過將該有機(jī)半導(dǎo)體材料用于電子元件活性部(半導(dǎo)體層)，由此可以提供富于耐久性、且不易破壞、輕量、廉價(jià)、且高特性的電子元件，從而完成了本發(fā)明。
[0024]即，本發(fā)明提供一種酞菁納米尺寸結(jié)構(gòu)物，其為含有未取代酞菁和具有取代基的酞菁的納米尺寸結(jié)構(gòu)物，
[0025]結(jié)構(gòu)物的形狀具有長(zhǎng)徑和短徑，且其短徑為500nm以下，
[0026]未取代酞菁如通式⑴或⑵所示，
[0027]
QQ
n^\N:式
CXh^vC1 Cc>
I N.1i\ Λ J

N--
QO
(1)m
[0028](其中，式中，X為選自由銅原子、鋅原子、鈷原子、鎳原子、錫原子、鉛原子、鎂原子、鐵原子、鈀原子、鈣原子、Ge0、Ti0、V0和AlCl組成的組中的任意者。)
[0029]具有取代基的酞菁如通式(3)或⑷所示。
[0030]

【權(quán)利要求】
1.一種酞菁納米尺寸結(jié)構(gòu)物，其為含有未取代酞菁和具有取代基的酞菁的納米尺寸結(jié)構(gòu)物， 結(jié)構(gòu)物的形狀具有長(zhǎng)徑和短徑，且其短徑為500nm以下， 未取代酞菁如通式(I)或(2)所示，
其中，式(I)中，X為選自由銅原子、鋅原子、鈷原子、鎳原子、錫原子、鉛原子、鎂原子、鐵原子、鈀原子、鈣原子、GeO, T1, VO和AlCl組成的組中的任意者， 具有取代基的酞菁如通式(3)或(4)所示，
其中，式(3)中，X為選自由銅原子、鋅原子、鈷原子、鎳原子、錫原子、鉛原子、鎂原子、鐵原子、鈀原子、鈣原子、GeO, T1, VO和AlCl組成的組中的任意者， 位于酞菁骨架的苯環(huán)上的各氫原子可以被氟、氯、溴所取代，Z1~Z8分別獨(dú)立地為氫原子、可以具有取代基的碳數(shù)I~30的非環(huán)狀烴基、可以具有取代基的碳數(shù)I~30的環(huán)狀烴基、可以具有取代基的雜芳基，a、b、C、和d各自獨(dú)立地表示O~4的整數(shù)、但至少I者不為0，不包括Z1~Z8為通式(5)、或(6)的情況、和均為氫原子的情況，
式(5)中，q為4~100的整數(shù),Q各自獨(dú)立地為氫原子或甲基,Q’為碳數(shù)I~30的非環(huán)狀烴基，
式(6)中，m為I~20的整數(shù)，R和R’各自獨(dú)立地為碳數(shù)I~20的烷基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米尺寸結(jié)構(gòu)物，其中,Z1~Z8為選自由碳數(shù)I~22的非環(huán)狀或環(huán)狀烷基、苯基、噻吩基、和下述(7)~(12)組成的組中的基團(tuán)，
式(11)~(12)中，R1和R2表示碳數(shù)I~4的烷基。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米尺寸結(jié)構(gòu)物，其中，碳數(shù)I~22的非環(huán)狀或環(huán)狀烷基為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、1-戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十二烷基、環(huán)己基。
4.一種油墨組合物，其以權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的酞菁納米尺寸結(jié)構(gòu)物和有機(jī)溶劑作為必需成分。
5.一種電子元件，其含有權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的酞菁納米尺寸結(jié)構(gòu)物。
6.一種晶體管，其在通道部含有權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的酞菁納米尺寸結(jié)構(gòu)物。
7.一種晶體管的制造方法，其為權(quán)利要求6所述的晶體管的制造方法，其特征在于，通過將權(quán)利要求4所述的油墨組合物制膜，從而制作通道部。
8.一種光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，其至少具有正極和負(fù)極， 所述光電轉(zhuǎn)換元件在正極和負(fù)極之間具有包含權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的酞菁納米尺寸結(jié)構(gòu)物的膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法，其特征在于，包括在正極和負(fù)極之間將權(quán)利要求4所述的油墨組合物制膜的工序。
【文檔編號(hào)】C09B47/20GK104169285SQ201380013022
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2013年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月6日
【發(fā)明者】餌取秀樹, 村田秀之, 稻垣翔, E·邁克爾 申請(qǐng)人:Dic株式會(huì)社