專利名稱：基于取代的[1]苯并噻吩并[3,2-b][1]苯并噻吩的半導(dǎo)體的制作方法
基于取代的[1]苯并噻吩并[3, 2-b] [1]苯并噻吩的半導(dǎo)體本發(fā)明涉及單取代的[I]苯并噻吩并[3，2-b] [I]苯并噻吩(BTBT)、半導(dǎo)體層、電子組件、制備電子組件的方法、可通過該方法獲得的電子組件以及單取代的[I]苯并噻吩并[3，2-b] [I]苯并噻吩的用途。分子電子器件領(lǐng)域在最近15年內(nèi)隨著有機(jī)導(dǎo)體和半導(dǎo)體化合物的開發(fā)而快速發(fā)展。在此期間，發(fā)現(xiàn)了大量具有半導(dǎo)體或電光特性的化合物。通常認(rèn)為分子電子器件不會取代傳統(tǒng)的硅基半導(dǎo)體組件。相反，認(rèn)為分子電子組件將開啟適于以涂覆大面積、結(jié)構(gòu)柔性、低溫加工性且低成本為先決條件的新應(yīng)用領(lǐng)域。目前正開發(fā)用于諸如有機(jī)場效應(yīng)晶體管(OFET)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、傳感器和光伏元件的應(yīng)用領(lǐng)域的半導(dǎo)體有機(jī)化合物。通過將OFET簡單結(jié)構(gòu)化并集成至集成有 機(jī)半導(dǎo)體電路中，迄今為止由于硅組件的價(jià)格和缺乏柔性而無法借助硅技術(shù)實(shí)現(xiàn)的智能卡或價(jià)格標(biāo)簽的廉價(jià)解決方案成為可能。OFET同樣可用作大面積柔性點(diǎn)陣顯示器中的電路元件。有機(jī)半導(dǎo)體、集成半導(dǎo)體電路及其用途的綜述例如參見 H.Klauk(編輯)，Organic Electronics, Materials, Manufacturing andApplications, Wiley_VCH2006。場效應(yīng)晶體管為三電極元件，其中兩個(gè)電極(稱為“源極”和“漏極”)之間的窄導(dǎo)電溝道的導(dǎo)電性借助通過薄絕緣層與所述導(dǎo)電溝道隔離的第三電極(稱為“柵極”)控制。場效應(yīng)晶體管的最重要的特性為載流子遷移率(其決定性地決定了所述晶體管的開關(guān)速率)和開啟和關(guān)閉狀態(tài)下的電流比，所謂的“開/關(guān)比”。迄今為止，在有機(jī)場效應(yīng)晶體管中使用兩大類化合物。這兩類化合物均具有連續(xù)共軛單元，且取決于分子量和結(jié)構(gòu)分為共軛聚合物和共軛低聚物。低聚物和聚合物之間的區(qū)別通常表明如下事實(shí):這些化合物的加工存在根本區(qū)別。低聚物通?？蓺饣⒔柚鷼庀喑练e方法施加至襯底上。不再可氣化且因此借助其他方法施加的化合物通常稱為聚合物，與其分子結(jié)構(gòu)無關(guān)。在聚合物的情況下，通常尋求可溶于液體介質(zhì)，例如有機(jī)溶劑中且然后可借助合適的施加方法施加的化合物。非常廣泛使用的施加方法例如為“旋涂”方法。借助噴墨方法施加半導(dǎo)體化合物是一種特別好的方法。在該方法中，將半導(dǎo)體化合物的溶液以非常細(xì)的液滴形式施加至襯底上并干燥。該方法允許在施加過程中進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。該半導(dǎo)體化合物施加方法的描述例如參見Nature，第401卷，第685 頁。濕化學(xué)方法通常具有更大的通過簡單方法和方式獲得廉價(jià)有機(jī)集成半導(dǎo)體電路的潛力。極高純度的化合物是生產(chǎn)高品質(zhì)有機(jī)半導(dǎo)體電路的一個(gè)重要先決條件。有序化現(xiàn)象在半導(dǎo)體中起著主要作用。妨礙化合物的規(guī)整排列和使晶界顯著將導(dǎo)致半導(dǎo)體性能急劇下降，從而使得使用純度并非極高的化合物構(gòu)建的有機(jī)半導(dǎo)體電路通常不可用。例如，殘留的雜質(zhì)可將電荷注入半導(dǎo)體化合物中(“摻雜”)，且因此降低開/關(guān)比；或者起電荷阱的作用，且因此使遷移率急劇降低。此外，雜質(zhì)可引發(fā)半導(dǎo)體化合物與氧氣之間的反應(yīng)，且氧化性雜質(zhì)可氧化半導(dǎo)體化合物，因此縮短可能的儲存、加工和運(yùn)行時(shí)間。純度通常必須如此之高，以至于其通常無法通過已知的聚合物化合物方法，如洗滌、再沉淀和萃取獲得。另一方面，分子規(guī)整且通常為揮發(fā)性的化合物一低聚物可通過升華或?qū)游龇ㄝ^為容易地提純。低聚半導(dǎo)體化合物的重要代表物例如為低聚噻吩類，尤其是下式具有端烷基取代基的那些:
權(quán)利要求
1.通式(I)的化合物 :
2.根據(jù)權(quán)利要求1的化合物，其中Z表示基團(tuán)-A-R4，其中: A表示未支化的C1-C22亞烷基；且 R4表示鹵素、巰基、膦酸基或膦酸酯基-P(O) (OR1)2(其中基團(tuán)R1可相同或不同且為氫原子或C1-C12烷基)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的化合物，其中: A表示未支化的C1-C12亞烷基；且 R4表示膦酸基-P(O) (OH)20
4.包含通式(I)化合物的半導(dǎo)體層:
5.根據(jù)權(quán)利要求4的半導(dǎo)體層，其中在通式⑴的化合物中，Z表示基團(tuán)-A-R4，其中: A表不C1-C22亞燒基；且 R4表示鹵素 、膦酸基或膦酸酯基-P(O) (OR1)2(其中基團(tuán)R1可相同或不同且為氫原子或C1-C12烷基)、磺酸基團(tuán)-S03H、鹵代甲硅烷基-SiHalnRVn(R2=C1-C18烷基，n=l_3的整數(shù))、巰基、三烷氧基甲硅烷基-Si (OR3) 3 (R3=C1-C18烷基)X6-C14芳基或選自噻吩基、吡咯基、呋喃基或吡啶基的雜芳基； 且其中所述半導(dǎo)體層包含該通式(I)化合物的單分子層。
6.包含根據(jù)權(quán)利要求4或5的半導(dǎo)體層的電子組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的電子組件，其中所述組件為場效應(yīng)晶體管、發(fā)光組件、光伏電池、激光器或傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的電子組件，其中Z為C1-C22烷基，C5-C12環(huán)烷基,C6-C14芳基或選自噻吩基、吡咯基、呋喃基或吡啶基的雜芳基，C7-C30芳烷基或三烷基甲硅烷基R5R6R7Si,其中R5、R6、R7彼此獨(dú)立地為相同或不同的C1-C18烷基，且其中所述電子組件為場效應(yīng)晶體管。
9.制備電子組件的方法，包括如下工藝步驟: i)提供襯底； )將包含通式(1)化合物的層施加至所述襯底上，
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中將通式(I)的化合物由溶液或者通過氣相沉積施加至所述襯底上。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的方法，其中在通式⑴的化合物中，Z為基團(tuán)-A-R4，其中: A表不C1-C22亞燒基；且 R4表示鹵素、膦酸基或膦酸酯基-P(O) (OR1)2(其中基團(tuán)R1可相同或不同且為氫原子或C1-C12烷基)、磺酸基團(tuán)-S03H、鹵代甲硅烷基-SiHalnRVn(R2=C1-C18烷基，n=l_3的整數(shù))、巰基、三烷氧基甲硅烷基-Si (OR3) 3 (R3=C1-C18烷基)X6-C14芳基或選自噻吩基、吡咯基、呋喃基或吡啶基的雜芳基；` 且其中將該通式(I)化合物以單分子層形式施加至所述襯底上。
12.可通過根據(jù)權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)的方法獲得的電子組件。
13.通式(I)化合物在電子組件的半導(dǎo)體層中的用途，
14.根據(jù)權(quán)利要求13的用途，其中在通式⑴的化合物中，Z為基團(tuán)-A-R4，其中: A表不C1-C22亞燒基；且R4表示鹵素、膦酸基或膦酸酯基-P(O) (OR1)2(其中基團(tuán)R1可相同或不同且為氫原子或C1-C12烷基)、磺酸基團(tuán)-S03H、鹵代甲硅烷基-SiHalnRVn(R2=C1-C18烷基，n=l_3的整數(shù))、巰 其中Z為基、三烷氧基甲硅烷基-Si (OR3) 3 (R3=C1-C18烷基)X6-C14芳基或選自噻吩基、吡咯基、呋喃基或吡啶基的雜芳基； 且其中所述半導(dǎo)體層 包含該通式(I)化合物的單分子層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的用途，其中所述半導(dǎo)體層也具有介電層的功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及通式(I)的化合物其中Z為-被鹵素、膦酸基或膦酸酯基-P(O)(OR1)2(其中基團(tuán)R1可相同或不同且為氫原子或C1-C12烷基)、磺酸基團(tuán)-SO3H、鹵代甲硅烷基-SiHalnR23-n(R2=C1-C18烷基，n=1-3的整數(shù))、巰基或三烷氧基甲硅烷基-Si(OR3)3(R3=C1-C18烷基)取代的C1-C22烷基；-被鹵素、膦酸基或膦酸酯基-P(O)(OR1)2(其中基團(tuán)R1可相同或不同且為氫原子或C1-C12烷基)、磺酸基團(tuán)-SO3H、鹵代甲硅烷基-SiHalnR23-n(R2=C1-C18烷基，n=1-3的整數(shù))、巰基或三烷氧基甲硅烷基-Si(OR3)3(R3=C1-C18烷基)取代的C5-C12環(huán)烷基；-被鹵素、膦酸基或膦酸酯基-P(O)(OR1)2(其中基團(tuán)R1可相同或不同且為氫原子或C1-C12烷基)、磺酸基團(tuán)-SO3H、鹵代甲硅烷基-SiHalnR23-n(R2=C1-C18烷基，n=1-3的整數(shù))、巰基或三烷氧基甲硅烷基-Si(OR3)3(R3=C1-C18烷基)取代的C6-C14芳基或選自噻吩基、吡咯基、呋喃基或吡啶基的雜芳基；-任選被鹵素、膦酸基或膦酸酯基-P(O)(OR1)2(其中基團(tuán)R1可相同或不同且為氫原子或C1-C12烷基)、磺酸基團(tuán)-SO3H、鹵代甲硅烷基-SiHalnR23-n(R2=C1-C18烷基，n=1-3的整數(shù))、巰基或三烷氧基甲硅烷基-Si(OR3)3(R3=C1-C18烷基)取代的C7-C30芳烷基；或者-三烷基甲硅烷基R5R6R7Si，其中R5、R6、R7彼此獨(dú)立地為相同或不同的C1-C18烷基。本發(fā)明還涉及一種半導(dǎo)體層、一種電子組件、一種制備電子組件的方法、可通過該方法獲得的電子組件以及通式(I)化合物的用途。
文檔編號H01L51/00GK103140493SQ201180035592
公開日2013年6月5日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者T·梅耶爾-弗里德里奇森, K·路透, A·埃爾施納, M·哈里克 申請人:赫勞斯貴金屬有限兩和公司