專利名稱：酞菁化合物及有機(jī)薄膜晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)半導(dǎo)體材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種酞菁化合物及有機(jī)
薄膜晶體管。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著有機(jī)薄膜晶體管、集成電路和傳感器等技術(shù)的發(fā)展，高遷移率有機(jī)共 軛半導(dǎo)體材料的研究和開(kāi)發(fā)異常活躍。酞菁化合物由于具有獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì) 和電子結(jié)構(gòu)，在高遷移率有機(jī)共軛半導(dǎo)體材料中得到廣泛應(yīng)用。專利號(hào)為5，969，376的 美國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種采用平面的金屬酞菁(酞菁銅(CuPc)，酞菁鋅(ZnPc)或酞菁錫 (SnPc))作為半導(dǎo)體層的ρ-溝道有機(jī)薄膜晶體管，其載流子遷移率為l(T3Cm7V*S ；美國(guó)化 學(xué)會(huì)志(J. Am. Chem. Soc.，1998，120，207-208.)報(bào)道了采用平面的金屬酞菁(十六氟代金 屬酞菁(F16MPc),十六氯代酞菁鐵(Cl16FePc)或八氰基取代酞菁銅((CN)8CuPc))作為半導(dǎo) 體層的η-溝道有機(jī)薄膜晶體管；應(yīng)用物理快報(bào)(App 1. Phys. Lett.，2006，89，163516.)報(bào) 道了采用平面的金屬酞菁(十六氯代酞菁銅(Cl16CuPc))的η-溝道有機(jī)薄膜晶體管，其載 流子遷移率為0. OlcmVV · s ；申請(qǐng)?zhí)枮?2129458. 5的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了采用非平面的 金屬酞菁(酞菁氧鈦(TiOPc)或酞菁氧釩(VOPc))的ρ-溝道有機(jī)薄膜晶體管；申請(qǐng)?zhí)枮?200710055258. 1的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了采用軸向取代酞菁的有機(jī)薄膜晶體管，其載流子遷 移率為 l(T3cm2/V .s ；應(yīng)用物理快報(bào)(App 1. Phys. Lett.，2007，90，253510.)報(bào)道了采用 VOPc 的P-溝道有機(jī)薄膜晶體管。上述文獻(xiàn)中報(bào)道的酞菁化合物由于不含烷基、烷氧基等致溶取代基，因此在有機(jī) 溶劑中溶解性很差，在制備有機(jī)薄膜晶體管時(shí)需采用真空蒸鍍的方法，但是，由于真空蒸鍍 方法復(fù)雜、條件苛刻、成本高，采用溶液加工的方法制備有機(jī)薄膜晶體管中的半導(dǎo)體層是有 機(jī)電子器件發(fā)展的趨勢(shì)。因此，開(kāi)發(fā)可溶性酞菁半導(dǎo)體材料，通過(guò)溶液加工方法來(lái)制備有機(jī) 薄膜晶體管中的半導(dǎo)體層非常重要，是目前高遷移率有機(jī)半導(dǎo)體研發(fā)的主要方向。在單核酞菁的周邊或軸向引入親油或親水取代基，從而使其具有一定的油溶性或 水溶性，可以改善酞菁化合物的溶解性。例如，日本專利文獻(xiàn)JP2004149752、JP2008303383 和 JP2009218369，世界專利文獻(xiàn) W02008/037695，美國(guó)專利文獻(xiàn) US5, 932，72UUS5, 506, 708 和中國(guó)專利文獻(xiàn)CN200810050658. 8都公開(kāi)報(bào)道了含多種取代基的可溶性酞菁化合物。常 見(jiàn)的親油取代基包括烷氧基、苯氧基和烷基巰基。其中，烷氧基是研究最多的取代基，例如， 中國(guó)專利申請(qǐng)文獻(xiàn)CN1816552A，美國(guó)專利申請(qǐng)文獻(xiàn)US2007225491，日本專利JP1033036和 世界專利申請(qǐng)文獻(xiàn)W02008/037695都公開(kāi)報(bào)道了四烷氧基取代的酞菁化合物，但是，在酞 菁核的苯環(huán)上引入烷氧基會(huì)導(dǎo)致酞菁分子的剛性平面傾向于平行于基板排列，不利于該類 化合物作為半導(dǎo)體材料應(yīng)用于有機(jī)薄膜晶體管(材料化學(xué)雜志J. Mater. Chem.，2001，11， 423和日本化學(xué)會(huì)通報(bào)Bulletin of the Chemical Society of Japan，2003，76，781.)。目 前，在各種親油取代基中，關(guān)于烷基取代的酞菁化合物的公開(kāi)報(bào)道較少。可溶性酞菁化合物分為四取代酞菁化合物和八取代酞菁化合物，其中，在取代基相同的情況下，四取代酞菁化合物的溶解性好于八取代酞菁化合物。四取代酞菁化合物 按取代位置的不同可分為兩類，外圍四取代酞菁化合物(peripheral tetra-substituted phthalocyanines)，即2 (3)，9 (10)，16 (17)，23 (24)-四取代酞菁化合物和非外圍四 取代駄善化合物(non-peripheral tetra-substituted phthalocyanines),艮口 1 (4), 8(11)，15(18)，22 (25)-四取代酞菁化合物(見(jiàn)專著 Phthalocyanine Materials Synthesis, Structure and Function, 1998, Cambridge University Press.)。申請(qǐng)?zhí)枮?200810050658. 8的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了外圍四烷基取代酞菁氧釩或酞菁氧鈦在有機(jī)薄膜 晶體管中的應(yīng)用，該文獻(xiàn)中提到通過(guò)溶液加工的方法可以制備酞菁分子的剛性平面垂直于 基板排列的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，其載流子遷移率為0. OlcmVV · S。因此，本發(fā)明人考慮，進(jìn)一 步研究四烷基取代位置的差異對(duì)酞菁化合物性能的影響，豐富酞菁化合物的種類，進(jìn)而獲 得具有較高載流子遷移率的有機(jī)薄膜晶體管。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種酞菁化合物及有機(jī)薄膜晶體 管，制備的有機(jī)薄膜晶體管具有較高的載流子遷移率。本發(fā)明提供一種如式(I)所示的酞菁化合物，
權(quán)利要求
1 一 種如式(I)所示的酞菁化合物，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酞菁化合物，其特征在于，所述烷基為直鏈烷基或支化鏈的焼基。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的酞菁化合物，其特征在于，所述直鏈烷基為C4 C18的直鏈烷基。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的酞菁化合物，其特征在于，所述直鏈烷基為己基。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酞菁化合物，其特征在于，具有如式(II)、式(III)、式(IV) 或式⑴所示的結(jié)構(gòu)
6.一種有機(jī)薄膜晶體管，其特征在于，半導(dǎo)體層由權(quán)利要求1 5任意一項(xiàng)所述的酞菁 化合物構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機(jī)薄膜晶體管，其特征在于，所述半導(dǎo)體層由溶液沉積的 方法制備。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機(jī)薄膜晶體管，其特征在于，所述半導(dǎo)體層經(jīng)過(guò)熱退火處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的有機(jī)薄膜晶體管，其特征在于，所述熱退火處理為單一溫度 退火或在不同溫度下的梯度退火。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的有機(jī)薄膜晶體管，其特征在于，所述熱退火處理的溫度為 20 200 °C。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種酞菁化合物及有機(jī)薄膜晶體管，本發(fā)明向酞菁核周邊的四個(gè)苯環(huán)上各引入一個(gè)烷基起到改善溶解性的作用；并且，四個(gè)烷基位于非外圍位置，可以將烷基對(duì)酞菁核在薄膜中的排列方式的影響降到最低，以實(shí)現(xiàn)高的場(chǎng)效應(yīng)遷移率；此外，中心配體金屬原子鈦或釩能夠調(diào)節(jié)四烷基取代酞菁的電子結(jié)構(gòu)，烷基、中心配體金屬原子的協(xié)同效應(yīng)調(diào)控四烷基取代酞菁薄膜的堆積方式，使有機(jī)薄膜晶體管的半導(dǎo)體層中酞菁分子的剛性平面垂直于基板排列。本發(fā)明提供的酞菁化合物豐富了酞菁化合物的種類，并獲得具有較高遷移率的有機(jī)薄膜晶體管。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的有機(jī)薄膜晶體管中的半導(dǎo)體層的載流子遷移率達(dá)到0.2cm2/V·s。
文檔編號(hào)C07D487/22GK102002047SQ201010520550
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者田洪坤, 耿延候, 董少?gòu)?qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所