專(zhuān)利名稱(chēng)：基于蒽的可溶液加工的有機(jī)半導(dǎo)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明描述了半導(dǎo)體器件、制作半導(dǎo)體器件的方法以及可用于在半導(dǎo)體器件內(nèi)提 供半導(dǎo)體層的涂料組合物。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，無(wú)機(jī)材料一直在半導(dǎo)體行業(yè)中占主導(dǎo)地位。例如，砷化硅和砷化鎵已被用 作半導(dǎo)體材料，二氧化硅已被用作絕緣體材料，并且金屬(例如，鋁和銅)已被用作電極材 料。然而，近年來(lái)，已經(jīng)有越來(lái)越多的研究工作著眼于在半導(dǎo)體器件中使用有機(jī)材料而不使 用傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)材料。除了其它有益效果外，使用有機(jī)材料使得能以更低的成本制造電子器 件，使得能大面積的應(yīng)用，并且使得能將柔性電路支承體用于顯示器底板或集成電路。已經(jīng)考慮了多種有機(jī)半導(dǎo)體材料，最常見(jiàn)的是以并四苯、并五苯、雙(并苯基)乙 炔和并苯-噻吩為示例的稠合的芳環(huán)化合物；包含噻吩或芴單元的低聚物材料；以及諸如 區(qū)域規(guī)則性聚(3-烷基噻吩)之類(lèi)的聚合物材料。這些有機(jī)半導(dǎo)體材料中的至少一些具有 相當(dāng)于或優(yōu)于無(wú)定形硅基器件的性能特性，例如，載流子遷移率、開(kāi)/關(guān)電流比以及亞閾值 電壓。許多這些材料由于它們?cè)诖蠖鄶?shù)溶劑中不易溶解而需要進(jìn)行氣相沉積。并五苯由于其良好的電子性能特性而常常被選擇為有機(jī)半導(dǎo)體。然而，并五苯難 以合成和純化。由于并五苯在許多普通溶劑中的溶解度有限，包含并五苯的半導(dǎo)體層通常 不能用溶劑沉積技術(shù)來(lái)形成。溶劑沉積技術(shù)的另外的復(fù)雜性表現(xiàn)在，并五苯在許多溶液中 往往會(huì)氧化或發(fā)生二聚化反應(yīng)。一旦沉積在半導(dǎo)體層中，并五苯會(huì)隨時(shí)間而氧化。這可導(dǎo) 致包含氧化的并五苯的半導(dǎo)體器件的性能降低或完全失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述了半導(dǎo)體器件、制作半導(dǎo)體器件的方法以及可用于在半導(dǎo)體器件內(nèi)提 供半導(dǎo)體層的涂料組合物。更具體地講，該涂料組合物包含小分子半導(dǎo)體、絕緣聚合物和既 可溶解小分子半導(dǎo)體又可溶解絕緣聚合物的有機(jī)溶劑。該小分子半導(dǎo)體是由兩個(gè)噻吩基以 及兩個(gè)甲硅烷基乙炔基取代的蒽基化合物(即，蒽衍生物)。在第一個(gè)方面，提供了一種涂料組合物，其包含(a)小分子半導(dǎo)體、(b)絕緣聚合 物和(c)有機(jī)溶劑。基于涂料組合物的總重量，涂料組合物包含至少0. 1重量％的溶解的小 分子半導(dǎo)體和至少0. 1重量％的溶解的絕緣聚合物。該小分子半導(dǎo)體由如下式(I)表示。 在式(I)中，各R1獨(dú)立地為烷基、烷氧基、硫代烷基、羥烷基、雜烷基、烯基、炔基、 芳基、芳烷基、鹵素、鹵代烷基、三烷基甲硅烷基、噻吩基、甲?；?、?；?、烷氧羰基、羧基、氨 基羰基、氨基磺?；蛩鼈兊慕M合；各η獨(dú)立地為等于0、1、2或3的整數(shù)；并且各R2獨(dú)立地 為烷基、烯基、烷氧基、芳基、雜芳基、芳烷基、雜烷基、雜芳烷基或羥烷基。在第二個(gè)方面，提供了半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層包含 (a)式(I)表示的小分子半導(dǎo)體和(b)絕緣聚合物。在第三個(gè)方面，提供了制作半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括提供半導(dǎo)體層，該半導(dǎo) 體層包含(a)式(I)表示的小分子半導(dǎo)體和(b)絕緣聚合物。以上本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容并非意圖描述本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例或每個(gè)實(shí)施方式。下面 的附圖具體實(shí)施方式
和實(shí)例更具體地舉例說(shuō)明了這些實(shí)施例。


結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例所做的以下詳細(xì)描述將有利于更完整地理解本 發(fā)明，其中圖1示意性地示出了第一示例性薄膜晶體管。圖2示意性地示出了第二示例性薄膜晶體管。圖3示意性地示出了第三示例性薄膜晶體管。圖4示意性地示出了第四示例性薄膜晶體管。圖5示意性地示出了第五示例性薄膜晶體管。圖6示意性地示出了第六示例性薄膜晶體管。雖然本發(fā)明可修改為多種修改形式和替代形式，但其細(xì)節(jié)已以舉例的方式在附圖 中示出并將詳細(xì)描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，其目的并不是將本發(fā)明局限于所描述的具體實(shí)施例。 相反，其目的在于涵蓋落入本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的所有修改形式、等同形式和替代形 式。
具體實(shí)施例方式提供了涂料組合物，其可用于制備半導(dǎo)體器件如薄膜晶體管內(nèi)的半導(dǎo)體層。所有 的涂料組合物和半導(dǎo)體層都既包含絕緣聚合物又包含小分子半導(dǎo)體。該涂料組合物還包
9含有機(jī)溶劑，并且至少一部分小分子半導(dǎo)體和至少一部分絕緣聚合物溶解于涂料組合物中 (例如，溶解于涂料組合物中的有機(jī)溶劑中)。該小分子半導(dǎo)體是由兩個(gè)噻吩基以及兩個(gè)甲 硅烷基乙炔基取代的蒽衍生物。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“一個(gè)”和“所述”與“至少一種”可互換使用，是指一種或多種被 描述的要素。術(shù)語(yǔ)“烷基”指為烷烴基團(tuán)的一價(jià)基團(tuán)，所述烷烴是飽和烴。烷基可為直鏈、支鏈、 環(huán)狀或它們的組合，并且通常含有1至30個(gè)碳原子。在一些實(shí)施例中，烷基含有1至20、1 至14、1至10、4至10、4至8、1至8、1至6或1至4個(gè)碳原子。烷基的例子包括(但不限 于)甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、叔丁基、異丁基、正戊基、正己基、環(huán)己基、正庚基、 正辛基和乙基己基。術(shù)語(yǔ)“烷氧基”指由其中R為烷基的式-OR表示的一價(jià)基團(tuán)。實(shí)例包括甲氧基、乙
氧基、丙氧基、丁氧基等。術(shù)語(yǔ)“烯基”指為烯烴基團(tuán)的一價(jià)基團(tuán)，所述烯烴為具有至少一個(gè)碳-碳雙鍵的 烴。烯基可以為直鏈的、支鏈的、環(huán)狀的或它們的組合，并且通常包含2至30個(gè)碳原子。在 一些實(shí)施例中，烯基包含2至20、2至14、2至10、4至10、4至8、2至8、2至6或2至4個(gè) 碳原子。示例性烯基包括乙烯基、正丙烯基和正丁烯基。術(shù)語(yǔ)“炔基”指為炔烴基的一價(jià)基團(tuán)，所述炔烴是含有至少一個(gè)碳-碳三鍵的烴。 炔基可以是直鏈的、支鏈的、環(huán)狀的或它們的組合，并且通常含有2至30個(gè)碳原子。在一些 實(shí)施例中，炔基含有2至20、2至14、2至10、4至10、4至8、2至8、2至6或2至4個(gè)碳原 子。示例性的炔基包括乙炔基、正丙炔基和正丁炔基。術(shù)語(yǔ)“?；敝赣墒?(CO) -Rb表示的一價(jià)基團(tuán)，其中Rb為烷基、雜烷基或芳基，并 且(CO)表示碳以雙鍵連接至氧上。示例性的?；鶠槠渲蠷為甲基的乙酰基。在一些實(shí)施 例中，Rb基可由至少一個(gè)鹵素基取代。例如，烷基、雜烷基或芳基中的任何氫可由鹵素基取 代。術(shù)語(yǔ)“芳基”指為芳族碳環(huán)化合物基團(tuán)的一價(jià)基團(tuán)。術(shù)語(yǔ)“碳環(huán)”指其中所有環(huán)原 子是碳的環(huán)結(jié)構(gòu)。芳基可具有一個(gè)芳環(huán)或可包括連接至或稠合至芳環(huán)的最多5個(gè)碳環(huán)結(jié) 構(gòu)。其他環(huán)結(jié)構(gòu)可以是芳族的、非芳族的或它們的組合。芳基的例子包括(但不限于)苯 ■、Κ^、^·￥ 、1 (anthryl)、__、胃_、|酉昆■、菲_、L (anthracenyl) > 基、茈基和芴基。術(shù)語(yǔ)“芳烷基”指為化合物R-Ar的基團(tuán)的單價(jià)基團(tuán)，其中Ar是芳族碳環(huán)基團(tuán)而R 是烷基。通常，芳烷基是由芳基取代的烷基。術(shù)語(yǔ)“氨基羰基”指由式-(CO)NHRa表示的一價(jià)基團(tuán)，其中Ra是氫、烷基或芳基。術(shù)語(yǔ)“氨基磺?；敝赣墒絖S02NHRa表示的一價(jià)基團(tuán)，其中Ra是氫、烷基或芳基。術(shù)語(yǔ)“羧基”指由式-(CO)OH表示的一價(jià)基團(tuán)，其中(CO)表示碳是以雙鍵連接至 氧上。術(shù)語(yǔ)“烷氧羰基”指由式-(CO)OR表示的一價(jià)基團(tuán)，其中(CO)表示碳是以雙鍵連 接至氧上并且R為烷基。術(shù)語(yǔ)“甲?；敝赣墒?(CO)H表示的一價(jià)基團(tuán)，其中(CO)表示碳是以雙鍵連接至氧上。
術(shù)語(yǔ)“鹵素”指鹵素基團(tuán)(即-F、-Cl、-Br或-I)。術(shù)語(yǔ)“鹵代烷基”指由至少一個(gè)鹵素基取代的烷基。術(shù)語(yǔ)“羥烷基”指由至少一個(gè)羥基取代的烷基?！半s烷基”指具有一個(gè)或多個(gè)-CH2-基團(tuán)的烷基，所述烷基由以下基團(tuán)取代硫代、 氧基、式-NRb-表示的基團(tuán)，其中Rb是氫或烷基、雜烷基或芳基或式-SiR2-表示的基團(tuán)，其 中R是烷基。雜烷基可以為直鏈的、支鏈的、環(huán)狀的或它們的組合，并且可包括最高至30個(gè) 碳原子和最高至20個(gè)雜原子。在一些實(shí)施例中，雜烷基包括最高至25個(gè)碳原子、最高至20 個(gè)碳原子、最高至15個(gè)碳原子或最高至10個(gè)碳原子。硫代烷基和烷氧基是雜烷基的子集。 其他雜烷基在硫代、氧基、-SiRb-或-NR2-基兩側(cè)都具有-CH2-基?！半s芳基”指具有5至7元芳環(huán)的一價(jià)基團(tuán)，所述芳環(huán)的環(huán)中包括一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立 地選自于S、0、N或它們的組合的雜原子。這種雜芳基環(huán)可連接至或稠合至最多5個(gè)環(huán)結(jié) 構(gòu)，所述環(huán)結(jié)構(gòu)是芳族的、脂族的或它們的組合。雜芳基的例子包括(但不限于)呋喃基、 苯硫基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、三唑基、四唑基、噻唑基、噁唑基、異噁唑基、噁二唑基、噻 二唑基、異噻唑基、吡啶基、噠嗪基、吡嗪基、嘧啶基、喹啉基、異喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻 吩基、吲哚基、咔唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、苯并咪唑基、噌啉基、喹唑啉基、喹噁啉基、 酞嗪基、苯并噻二唑基、苯并三嗪基、吩嗪基、菲啶基、吖啶基和吲唑基等。“雜芳烷基”指由雜芳基取代的烷基。“甲硅烷基乙炔基”指由式-C ^ C-Si (Ra) 3表示的一價(jià)基團(tuán)，其中Ra獨(dú)立地選自烷 基、烷氧基、烯基、雜烷基、羥烷基、芳基、芳烷基、雜芳基或雜芳烷基。這些基團(tuán)有時(shí)稱(chēng)為硅 燒基乙塊基(Silanylethynyl)0術(shù)語(yǔ)“噻吩基”指由式-C4H3S表示的一價(jià)雜環(huán)基團(tuán)。術(shù)語(yǔ)“硫代烷基”指由式-SR表示的一價(jià)基團(tuán)，其中R是烷基。術(shù)語(yǔ)“三烷基甲硅烷基”指由式-SiR3表示的一價(jià)基團(tuán)，其中每個(gè)R都是烷基。短語(yǔ)“在…范圍內(nèi)”包括端值和端值之間的所有數(shù)值。例如，在1至10的范圍內(nèi) 這一短語(yǔ)包括1、10和1至10之間的所有數(shù)值。在第一個(gè)方面，提供了一種涂料組合物，其包含(a)小分子半導(dǎo)體、(b)絕緣聚合 物和(c)有機(jī)溶劑?；谕苛辖M合物的總重量，涂料組合物包含至少0. 1重量％的溶解的小 分子半導(dǎo)體和至少0. 1重量％的溶解的絕緣聚合物。該小分子半導(dǎo)體由如下式(I)表示。 在式(I)中，各R1獨(dú)立地為烷基、烷氧基、硫代烷基、羥烷基、雜烷基、烯基、炔基、 芳基、芳烷基、鹵素、鹵代烷基、三烷基甲硅烷基、噻吩基、甲?；?、?；?、烷氧羰基、羧基、氨 基羰基、氨基磺酰基或它們的組合。各變量η獨(dú)立地為等于0、1、2或3的整數(shù)。式(I)中 的各R2獨(dú)立地為烷基、烷氧基、烯基、芳基、雜芳基、芳烷基、雜烷基、雜芳烷基或羥烷基。如本文所用，關(guān)于式(I)半導(dǎo)體的術(shù)語(yǔ)“小分子”表示該半導(dǎo)體不是聚合物材料。 式(I)的小分子半導(dǎo)體是由兩個(gè)噻吩基以及兩個(gè)甲硅烷基乙炔基取代的蒽衍生物。該小分子半導(dǎo)體的兩個(gè)噻吩基可各自獨(dú)立地是未取代的(即，η等于0)，或由最多 三個(gè)R1基取代(即，η等于1、2或3)。各R1基獨(dú)立地選自于烷基、烷氧基、硫代烷基、羥烷 基、雜烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、鹵素、鹵代烷基、三烷基甲硅烷基、噻吩基、甲?；Ⅴ?基、烷氧羰基、羧基、氨基羰基、氨基磺酰基或它們的組合。如根據(jù)基團(tuán)R1所用，術(shù)語(yǔ)“它們 的組合”指一個(gè)適合的R1基團(tuán)被另一個(gè)適合的R1基團(tuán)取代。例如，烷基、烷氧基、硫代烷基、 羥烷基、雜烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、三烷基甲硅烷基、噻吩基或?；捎甥u素如氟取 代。在一些實(shí)例中，R1的所有或部分氫由氟取代。示例性的烷基、烷氧基、硫代烷基、羥烷基、雜烷基、烯基和炔基可以是直鏈的、環(huán) 狀的或它們的組合，并且通常具有最高至10個(gè)碳原子、最高至8個(gè)碳原子、最高至6個(gè)碳原 子或最高至4個(gè)碳原子。示例性的芳基是苯基，示例性的芳烷基是由苯基取代的具有最高 至10個(gè)碳原子的烷基。示例性的雜芳基通常具有包含1或2個(gè)雜原子的5元或6元的飽 和或不飽和雜環(huán)。示例性的雜芳烷基具有含最高至10個(gè)碳原子并由具有1或2個(gè)雜原子 的5元或6元雜芳基取代的烷基。示例性的三烷基甲硅烷基的各烷基具有最高至10個(gè)碳 原子、最高至8個(gè)碳原子、最高至6個(gè)碳原子或最高至4個(gè)碳原子。式-(CO)Rb表示的示例 性?；哂凶鳛榘罡咧?0個(gè)碳原子的烷基的Rb基，或作為包含最高至10個(gè)碳原子、 最高至8個(gè)碳原子、最高至6個(gè)碳原子或最高至4個(gè)碳原子的雜烷基的Rb基。雜烷基通常 將氧基作為雜原子。在根據(jù)式(I)的小分子半導(dǎo)體的許多實(shí)施例中，在各噻吩基上存在單個(gè)R1基。也 就是說(shuō)，式(I)化合物常常由式(II)、式(III)或式(IV)表示。
12 在式(II)、式(III)或式(IV)表示的一些小分子半導(dǎo)體中，各基團(tuán)R1為具有最 高至10個(gè)碳原子的烷基、諸如噻吩基之類(lèi)的雜芳基、具有最高至10個(gè)碳原子的?；蚣柞；Ｊ舰疟硎镜男》肿影雽?dǎo)體中的各個(gè)甲硅烷基乙炔基具有式-C ε C-Si-(R2)3，其 中各R2獨(dú)立地為烷基、烷氧基、烯基、芳基、雜芳基、芳烷基、雜烷基、雜芳烷基或羥烷基。示 例性的烷基、烯基、雜烷基和羥烷基可以是直鏈的、支鏈的、環(huán)狀的或它們的組合，并且通常具有最高至10個(gè)碳原子、最高至8個(gè)碳原子、最高至6個(gè)碳原子或最高至4個(gè)碳原子。示 例性的芳基是苯基，示例性的芳烷基是由苯基取代的具有最多10個(gè)碳原子的烷基。示例性 的雜芳基通常具有包含1或2個(gè)雜原子的5元或6元不飽和雜環(huán)。示例性的雜芳烷基具有 含最高至10個(gè)碳原子并由具有1或2個(gè)雜原子的5元或6元雜芳基取代的烷基。在更具體的例子中，各個(gè)R2是具有最多10個(gè)碳原子、最多8個(gè)碳原子或最多6個(gè) 碳原子的烷基。也就是說(shuō)，甲硅烷基乙炔基是三烷基甲硅烷基乙炔基。各個(gè)烷基通常具有 至少1個(gè)碳原子、至少2個(gè)碳原子或至少3個(gè)碳原子。例如，在式(I)表示的一些共聚物中， 甲硅烷基乙炔基是其中各R2是異丙基的三異丙基甲硅烷基乙炔基。可通過(guò)任何已知的合成方法制備式(I)的小分子半導(dǎo)體。例如，可如反應(yīng)方案A 所示制備半導(dǎo)體。反應(yīng)方案A 最初，將式H-C ^ CH-Si (R2)3表示的甲硅烷基乙炔化合物用丁基鋰處理，以形成甲硅烷基乙炔化合物的鋰化形式Li-C ε CH-Si (R2)3。多種甲硅烷基乙炔化合物是市售 的。例如，(三甲基甲硅烷基)乙炔、(三乙基甲硅烷基)乙炔、(三異丙基甲硅烷基)乙炔 和(叔丁基二甲基甲硅烷基)乙炔可得自GFS Chemicals (Columbus，0H)。(二甲基苯基 甲硅烷基)乙炔、(甲基二苯基甲硅烷基)乙炔和(三苯基甲硅烷基)乙炔可得自Sigma Aldrich(Milwaukee, WI)。然后將甲硅烷基乙炔化合物的鋰化形式與2，6_ 二鹵代蒽醌如2，6_ 二溴蒽醌反 應(yīng)。隨后將所得的二醇中間體用還原劑如氯化亞錫處理，以形成式(V)表示的2，6_二鹵-9， 10-雙(甲硅烷基乙炔基)蒽。2，6-二溴蒽醌可采用Ito等人(Angew.Chem. Int. Ed.，42， 1159-1162(2003))所述的工序，用得自 Sigma Aldrich(Milwaukee, WI)的 2，6_ 二氨基蒽
醌制備。其可從N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中進(jìn)一步重結(jié)晶。然后將式(V)的2，6_二鹵-9，10-雙(甲硅烷基乙炔基)蒽與二氧雜環(huán)戊硼烷(例 如，聯(lián)硼酸頻那醇酯)反應(yīng)，以形成具有兩個(gè)二氧雜環(huán)戊硼烷基的式(VI)化合物，例如，四 甲基二氧雜環(huán)戊硼烷。隨后將式(VI)化合物與鹵代噻吩化合物反應(yīng)，以形成式(VII)表示 的半導(dǎo)體化合物。一些鹵代噻吩是市售的。例如，2-溴噻吩、2-溴-5-噻吩甲醛、2-溴-5-乙 酰噻吩、2-溴-3-甲基噻吩、2-溴噻吩-5-磺酰胺、2-溴-5-噻吩羧酸、2-溴-5-甲基噻吩 和5-溴-2,2' - 二噻吩可得自Sigma Aldrich(ffilwaukee, WI)。另外的取代的2-溴噻 吩如2-溴-3-甲氧基噻吩-4-碳酰氯、2-溴-3-甲氧基噻吩-4-羧酸、乙基2-(5-溴噻吩 2-基)乙醛酸、2-溴-5-苯基噻吩和N-甲基-(2-溴噻吩-3-基)甲胺可得自Maybridge Chemical Co. Ltd. (Cornwall,UK)?；衔?2-溴 _5_(異噁唑-3-基)噻吩可得自 ASDI 公 司(Newark，Delaware)，而化合物 5-溴噻吩-3-甲醛可得自 UkrOrgSynthesis Ltd. (Kiev, Ukraine)?？衫脤?duì)應(yīng)的噻吩取代物的NBS溴化反應(yīng)制備其他取代的2-溴噻吩。例如，參 見(jiàn) Vidal 等人，Chem. Eur. J.，6，1663-1673 (2000)所述的反應(yīng)。當(dāng)利用差示掃描量熱法表征時(shí)，式(I)表示的小分子半導(dǎo)體通常是熱穩(wěn)定的。分 解溫度常大于350°C。式(I)表示的小分子半導(dǎo)體溶液在正常的環(huán)境條件(如，正常的環(huán)境 溫度和濕度)和一般室內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間照明條件下是穩(wěn)定的。例如，在環(huán)境條件和一般室內(nèi)照明 條件下儲(chǔ)存數(shù)周后，在溶液中沒(méi)有觀(guān)察到顏色變化。良好的穩(wěn)定性源自蒽結(jié)構(gòu)。由于其較 短的共軛長(zhǎng)度，蒽常常顯示出比并五苯更好的穩(wěn)定性。在9、10位被取代的甲硅烷基乙炔基 防止這些分子與單態(tài)氧或其自身(二聚化反應(yīng))發(fā)生狄爾斯-阿德耳(Diels-Alder)加成 反應(yīng)。除了式(I)表示的小分子半導(dǎo)體以外，涂料組合物還包含絕緣聚合物和有機(jī)溶 劑。溶于適用于小分子半導(dǎo)體的有機(jī)溶劑中的任何絕緣聚合物都可用于涂料組合物。適合 的絕緣聚合物通常不具有沿聚合物主鏈的共軛碳_碳雙鍵。也就是說(shuō)，絕緣聚合物在整個(gè) 聚合物鏈的長(zhǎng)度上不導(dǎo)電。然而，絕緣聚合物可具有帶有共軛碳-碳雙鍵的區(qū)域。例如，絕 緣聚合物可具有共軛的芳族側(cè)基。在一些實(shí)施例中，絕緣聚合物是脂肪族的，并具有(如果 有的話(huà))較少的碳-碳雙鍵。絕緣聚合物常為無(wú)定形材料。示例性的絕緣聚合物包括(但不限于)聚苯乙烯 (PS)、聚(α-甲基苯乙烯)(P α MS)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚乙烯基苯酚(PVP)、聚 (乙烯醇)(PVA)、聚(醋酸乙烯酯)(PVAc)、聚氯乙烯(PVC)、聚二氟乙烯(PVDF)、氰乙基普 魯蘭多糖(CYPEL)、聚(二乙烯基四甲基二硅氧烷-雙(苯并環(huán)丁烯))(BCB)等。
絕緣聚合物可具有可溶于有機(jī)溶劑的任何適合的分子量。絕緣聚合物的分子量會(huì) 影響涂料組合物的粘度。具有較高分子量的絕緣組合物往往會(huì)產(chǎn)生具有較高粘度的涂料組 合物。所需粘度至少部分地取決于用于由涂料組合物制備涂層的方法。例如，與刮涂方法 相比，較低粘度的涂料組合物可與噴墨方法一起使用。然而，在許多實(shí)施例中，絕緣聚合物的分子量為至少I(mǎi)OOOg/摩爾、至少2000g/摩 爾、至少5000g/摩爾、至少10，OOOg/摩爾、至少20，OOOg/摩爾、至少50，OOOg/摩爾或至 少100，OOOg/摩爾。分子量常常不超過(guò)1，000，OOOg/摩爾、不超過(guò)500，OOOg/摩爾、不超過(guò) 200，OOOg/摩爾或不超過(guò)100，OOOg/摩爾。分子量常常在1000至1，000, OOOg/摩爾的范圍 內(nèi)，在2000至500，OOOg/摩爾的范圍內(nèi)或在2000至200，OOOg/摩爾的范圍內(nèi)?；谕苛辖M合物的總重量，涂料組合物包含至少0. 1重量％的溶解的絕緣聚合物 和至少ο.丨重量^的溶解的式α)表示的小分子半導(dǎo)體?？墒褂每商峁┰撟钚∪芙舛鹊娜?何有機(jī)溶劑。常常基于所選的具體絕緣聚合物并基于存在于式(I)表示的小分子半導(dǎo)體上 的R1和R2基團(tuán)來(lái)選擇有機(jī)溶劑。在一些應(yīng)用中，選擇具有相對(duì)較高的沸點(diǎn)和相對(duì)較低的毒 性的有機(jī)溶劑。例如，對(duì)于一些而非所有的應(yīng)用而言，需要使用這樣的有機(jī)溶劑，其具有大 于80°C、大于90°C或大于100°C的沸點(diǎn)。第一種適合類(lèi)型的有機(jī)溶劑具有可任選由一個(gè)或多個(gè)烷基取代的單芳環(huán)。也就是 說(shuō)，第一種適合類(lèi)型的有機(jī)溶劑可以是未被取代的或被至少一個(gè)烷基取代的苯。該第一種 類(lèi)型的有機(jī)溶劑的實(shí)例包括(但不限于)苯、甲苯、二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對(duì)二甲苯、 乙苯、正丙苯、正丁苯、正戊苯和正己苯。第二種適合類(lèi)型的有機(jī)溶劑是由一個(gè)或多個(gè)鹵素 基團(tuán)取代的烷烴。該第二種類(lèi)型的有機(jī)溶劑的實(shí)例包括(但不限于)氯仿、1，2_ 二氯乙烷、 1，1，2，2-四氯乙烷和三氯乙烷。第三種適合類(lèi)型的有機(jī)溶劑具有由一個(gè)或多個(gè)鹵素基團(tuán)取 代的單芳環(huán)。也就是說(shuō)，第三種適合類(lèi)型的有機(jī)溶劑可以是由至少一個(gè)鹵素基團(tuán)取代的苯。 該第三種類(lèi)型的有機(jī)溶劑的實(shí)例包括(但不限于)氯苯和二氯苯。第四種適合類(lèi)型的有機(jī) 溶劑是環(huán)狀的、直鏈的、支鏈的或其組合的酮。該第四種類(lèi)型的有機(jī)溶劑的實(shí)例包括(但不 限于)丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、異佛樂(lè)酮、2，4_戊二酮、環(huán)戊酮、環(huán)己酮、2-甲基 環(huán)戊酮、3-甲基環(huán)戊酮、2，4_ 二甲基環(huán)戊酮和1，3_環(huán)己酮。第五種適合類(lèi)型的有機(jī)溶劑是 醚，例如環(huán)醚。該第五種類(lèi)型的有機(jī)溶劑的實(shí)例包括(但不限于)1，4_ 二噁烷和四氫呋喃 (THF)。第六種適合類(lèi)型的有機(jī)溶劑是酰胺。該第六種類(lèi)型的有機(jī)溶劑的實(shí)例包括(但不 限于)N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)。第七種適合類(lèi)型的有機(jī)溶 劑具有可任選由至少一個(gè)烷氧基取代的單芳環(huán)。也就是說(shuō)，第七種適合類(lèi)型的有機(jī)溶劑可 以是由至少一個(gè)烷氧基團(tuán)取代的苯。苯環(huán)可任選進(jìn)一步被鹵素基團(tuán)取代。該第七種類(lèi)型的 有機(jī)溶劑的實(shí)例包括(但不限于)苯甲醚、乙氧基苯、2-溴苯甲醚、4-溴苯甲醚、2-氟苯甲 醚?；谕苛辖M合物的總重量，涂料組合物中的小分子半導(dǎo)體的濃度常常為至少0. 1 重量％、至少0. 2重量％、至少0. 3重量％、至少0. 5重量％、至少1. 0重量％、至少1. 5重 量％或至少2. 0重量％。基于涂料組合物的總重量，小分子半導(dǎo)體的濃度常常高達(dá)10重 量％、高達(dá)5重量％、高達(dá)4重量％、高達(dá)3重量％或高達(dá)2重量％。在許多實(shí)施例物中，至 少50重量％、至少60重量％、至少70重量％、至少80重量％、至少90重量％、至少95重 量％、至少98重量％或至少99重量％的小分子半導(dǎo)體溶解于涂料組合物中。在這些實(shí)施例中，涂料組合物可同時(shí)包含溶解的和分散或懸浮的式(I)表示的小分子半導(dǎo)體。在一些 實(shí)施例中，存在于涂料組合物中的全部量的小分子半導(dǎo)體都得以溶解。也就是說(shuō)，在這些實(shí) 施例中，小分子半導(dǎo)體可完全溶解于涂料組合物中?；谕苛辖M合物的總重量，涂料組合物中的絕緣聚合物的濃度通常為至少0. 1重 量％、至少0. 2重量％、至少0. 5重量％、至少1.0重量％、至少1. 5重量％、至少2.0重 量％、至少2. 5重量％、至少3重量％、至少5重量％或至少10重量％。濃度下限值取決于 涂料組合物的使用。如果利用噴墨方法將涂料組合物涂覆至表面，則基于涂料組合物的總 重量，絕緣聚合物的濃度通常為至少0.5重量％。較低的濃度會(huì)具有不期望的低粘度。然 而，如果利用不同的技術(shù)(例如，刮涂法)將涂料組合物涂覆至表面，則涂料組合物的粘度 可較低(即，基于涂料組合物的總重量，絕緣聚合物的濃度可小于0. 5重量％ )。基于涂料組合物的總重量，涂料組合物中絕緣聚合物的濃度通常高達(dá)20重量％、 高達(dá)10重量％、高達(dá)5重量％、高達(dá)4重量％或高達(dá)3重量％。如果濃度太高，則對(duì)許多應(yīng) 用而言，涂料組合物的粘度會(huì)過(guò)高而無(wú)法接受。通常，上限值由絕緣聚合物在涂料組合物中 的溶解度確定。絕緣聚合物通常溶解于或基本上溶解于涂料組合物中，而不是分散或懸浮 在涂料組合物中。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“基本上溶解于”表示絕緣聚合物溶解于涂料組合物中， 但可能包括不溶于涂料組合物的雜質(zhì)。至少98重量％、至少99重量％、至少99. 5重量％、 至少99. 8重量％或至少99. 9重量％的絕緣聚合物溶解于涂料組合物中。在涂料組合物中可使用任何比例的小分子半導(dǎo)體與絕緣聚合物。在一些應(yīng)用中， 小分子與絕緣聚合物的重量比在1 10至20 1的范圍內(nèi)，在1 10至10 1的范圍 內(nèi)，在1 8至8 1的范圍內(nèi)，在1 5至5 1的范圍內(nèi)，在1 4至4 1的范圍內(nèi)， 在13至31的范圍內(nèi)或在12至21的范圍內(nèi)?；谕苛辖M合物的總重量，涂料組合物的固體百分比可以是任何需要的量，但通 常在0.2至30重量％的范圍內(nèi)。固體百分比常在0.5至20重量％的范圍內(nèi)，在0.5至10 重量％的范圍內(nèi)，在0.5至5重量％的范圍內(nèi)或在1至5重量％的范圍內(nèi)。在許多實(shí)施例 中，固體百分比由有機(jī)溶劑中式(I)表示的小分子半導(dǎo)體的溶解度和絕緣聚合物的溶解度 限制。涂料組合物常用于在半導(dǎo)體器件中制備半導(dǎo)體層。因此，在另一個(gè)方面，提供了包 括半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體層包含(a)式(I)表示的小分子半導(dǎo)體和(b)絕緣聚 合物。半導(dǎo)體器件例如已在S. M. Sze 的 Physics of Semiconductor Devices,第二版， John Wiley and Sons,New York(1981)中有所描述。這些半導(dǎo)體器件包括整流器、晶體管 (存在許多類(lèi)型，包括p-n-p、n-p-n和薄膜晶體管)、光電導(dǎo)體、電流限制器、熱敏電阻器、 p-n結(jié)、場(chǎng)效應(yīng)二極管、肖特基二極管等。半導(dǎo)體器件可包括用于形成電路的元件，例如晶體 管、晶體管陣列、二極管、電容器、嵌入式電容器和電阻器。半導(dǎo)體器件還可包括執(zhí)行電子功 能的電路陣列。這些陣列或集成電路的例子包括反相器、振蕩器、移位寄存器和邏輯電路。 這些半導(dǎo)體器件和陣列的應(yīng)用包括射頻識(shí)別器件(RFID)、智能卡、顯示器底板、傳感器、存 儲(chǔ)器等。圖1至圖6中示意性示出的一些半導(dǎo)體器件是有機(jī)薄膜晶體管。圖1至圖6所示 的各種薄膜晶體管中的任意給出層可包括多個(gè)材料層。另外，任何層可包含單一材料或多種材料。另外，如本文所用，術(shù)語(yǔ)“被設(shè)置”、“設(shè)置”、“被沉積”、“沉積，，和“相鄰，，不排除在
所提及的層之間存在另一層。如本文所用，這些術(shù)語(yǔ)表示第一層臨近第二層設(shè)置。第一層 常接觸第二層，但另一層可設(shè)置在第一層和第二層之間。在圖1中示意性地示出了有機(jī)薄膜晶體管100的一個(gè)實(shí)施例。有機(jī)薄膜晶體管 (0TFT) 100包括柵極14、設(shè)置在柵極14上的柵介質(zhì)層16、源極22、漏極24以及與源極22 和漏極24兩者均接觸的半導(dǎo)體層20。源極22和漏極24彼此分開(kāi)(即，源極22沒(méi)有接觸 漏極24)，并鄰近介質(zhì)層16設(shè)置。源極22和漏極24兩者均與半導(dǎo)體層20接觸，使得半導(dǎo) 體層的一部分設(shè)置在源極與漏極之間。設(shè)置在源極與漏極之間的那部分半導(dǎo)體層稱(chēng)為溝道 21。溝道鄰近柵介質(zhì)層16。一些半導(dǎo)體器件在柵介質(zhì)層16與半導(dǎo)體層20之間具有可選的 表面處理層?？蛇x的襯底可包括在有機(jī)薄膜晶體管中。例如，如圖2示意性地示出，對(duì)于0TFT 200，可選的襯底12可鄰近柵極14，或者如圖3示意性地示出，對(duì)于0TFT 300，可選的襯底 12可鄰近半導(dǎo)體層20。0TFT300可包括在襯底12與半導(dǎo)體層20之間的可選的表面處理層。在圖4中示意性地示出了有機(jī)薄膜晶體管的另一個(gè)實(shí)施例。此有機(jī)薄膜晶體管 400包括柵極14、設(shè)置在柵極14上的柵介質(zhì)層16、半導(dǎo)體層20以及設(shè)置在半導(dǎo)體層20上 的源極22和漏極24。在該實(shí)施例中，半導(dǎo)體層20位于柵介質(zhì)層16與源極22和漏極24之 間。源極22和漏極24彼此分開(kāi)(即，源極22沒(méi)有接觸漏極24)。源極22和漏極24兩者 均與半導(dǎo)體層接觸，使得半導(dǎo)體層的一部分設(shè)置在源極和漏極之間。溝道21是設(shè)置在源極 22和漏極24之間的那部分半導(dǎo)體層。一個(gè)或多個(gè)可選的表面處理層可包括在半導(dǎo)體器件 中。例如，可選的表面處理層可包括在柵介質(zhì)層16和半導(dǎo)體層20之間?？蛇x的襯底可包括在有機(jī)薄膜晶體管中。例如，如圖5示意性地示出，對(duì)于0TFT 500，可選的襯底12可與柵極14接觸，或者如圖6示意性地示出，對(duì)于0TFT 600，可選的襯 底12可與半導(dǎo)體層20接觸。0TFT 600可包括在襯底12與半導(dǎo)體層20之間的可選表面處 理層。在圖1至圖6所示的半導(dǎo)體器件構(gòu)造的操作過(guò)程中，電壓可以施加至漏極24。然 而，至少理想的是，沒(méi)有電荷(即，電流)通過(guò)源極22，除非電壓也施加至柵極14。也就是 說(shuō)，除非電壓施加至柵極14，否則半導(dǎo)體層20中的溝道21仍保持在非導(dǎo)電的狀態(tài)。一旦將 電壓施加至柵極14，溝道21就變得導(dǎo)電，并且電荷從源極22通過(guò)溝道21流動(dòng)到漏極24。在制造、測(cè)試和/或使用期間，襯底12通常支撐0TFT。任選地，襯底可為0TFT提 供電功能。例如，襯底的后部可提供電接觸?？捎玫囊r底材料包括(但不限于)無(wú)機(jī)玻璃、 陶瓷材料、聚合物材料、填充的聚合物材料(如纖維增強(qiáng)型聚合物材料)、金屬、紙張、織造 或非織造布、帶涂層的或不帶涂層的金屬箔或它們的組合。柵極14可包括一層或多層導(dǎo)電材料。例如，柵極可包含摻雜質(zhì)的硅材料、金屬、合 金、導(dǎo)電聚合物或它們的組合。適合的金屬和合金包括(但不限于)鋁、鉻、金、銀、鎳、鈀、 鉬、鉭、鈦、銦錫氧化物(IT0)、氟氧化錫(FT0)、摻雜銻的氧化錫(AT0)或它們的組合。示例 性的導(dǎo)電聚合物包括(但不限于)聚苯胺、聚(3，4_乙撐二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)或 聚吡咯。在一些有機(jī)薄膜晶體管中，相同的材料既可提供柵極功能又可提供襯底的支撐功 能。例如，摻雜質(zhì)的硅可起到柵極和襯底的作用。
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在一些實(shí)施例中，柵極通過(guò)用含有導(dǎo)電材料的分散體涂覆襯底表面來(lái)形成，所述 導(dǎo)電材料例如為導(dǎo)電的納米顆粒和導(dǎo)電的聚合物材料。導(dǎo)電的納米顆粒包括(但不限于) IT0納米顆粒、AT0納米顆粒、銀納米顆粒、金納米顆?；蛱技{米管。柵介質(zhì)層16可設(shè)置在柵極14上。該柵介質(zhì)層16使柵極14與0TFT器件的其余 部件電絕緣?？捎糜跂烹娊橘|(zhì)的材料包括(例如)無(wú)機(jī)電介質(zhì)材料、聚合物電介質(zhì)材料或 它們的組合。柵電介質(zhì)可以是單層或多層的適合的電介質(zhì)材料。單層或多層電介質(zhì)中的各 層可包括一種或多種電介質(zhì)材料。有機(jī)薄膜晶體管可包括可選的表面處理層，該表面處理層設(shè)置在柵介質(zhì)層16與 有機(jī)半導(dǎo)體層20的至少一部分之間，或設(shè)置在襯底12與有機(jī)半導(dǎo)體層20的至少一部分之 間。在一些實(shí)施例中，可選的表面處理層充當(dāng)柵介質(zhì)層與半導(dǎo)體層之間或襯底與半導(dǎo)體層 之間的界面。表面處理層可以是如美國(guó)專(zhuān)利N0.6，433，359Bl(Kelley等人)所述的自組裝 的單層，或者是美國(guó)專(zhuān)利No. 6，946，676(Kelley等人)和美國(guó)專(zhuān)利No. 6，617，609(Kelley 等人)所述的聚合材料。源極22和漏極24可以是金屬、合金、金屬化合物、導(dǎo)電金屬氧化物、導(dǎo)電陶瓷、導(dǎo) 電分散體和導(dǎo)電聚合物，包括例如金、銀、鎳、鉻、鋇、鉬、鈀、鋁、鈣、鈦、銦錫氧化物(IT0)、氟 氧化錫(FT0)、銻錫氧化物(AT0)、銦鋅氧化物(IZ0)、聚(3，4_乙撐二氧噻吩)/聚(苯乙烯 磺酸)、聚苯胺、其它導(dǎo)電聚合物、它們的合金、它們的組合以及它們的多層。如現(xiàn)有技術(shù)已 知的，這些材料中的一些材料適合用于n-型半導(dǎo)體材料，其它材料適合用于P_型半導(dǎo)體材 料。薄膜電極(如，柵極、源極和漏極)可通過(guò)本領(lǐng)域已知的任何手段如物理氣相沉積 (例如熱蒸鍍或?yàn)R射)、噴墨印刷等提供?？赏ㄟ^(guò)已知方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這些電極的圖案化，這些 方法例如為蔭罩、加成光刻法、減成光刻法、印刷法、微接觸印刷法和圖案涂層法。在又一個(gè)方面，提供了制備半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括提供半導(dǎo)體層，該半導(dǎo) 體層包含(a)式(I)表示的小分子半導(dǎo)體和(b)絕緣聚合物。盡管可以使用任何適合的方 法來(lái)提供半導(dǎo)體層，但常利用涂料組合物來(lái)提供該層。該涂料組合物可以與上述的相同。在一些制備半導(dǎo)體器件的示例性方法中，所述方法包括提供選自介質(zhì)層或?qū)щ妼?的第一層以及將半導(dǎo)體層鄰近該第一層設(shè)置。制備或提供步驟的具體次序不是必須的；然 而，往往在另一層(例如介質(zhì)層、導(dǎo)電層或襯底)的表面上制備半導(dǎo)體層。例如，導(dǎo)電層可 包括(例如)一個(gè)或多個(gè)電極如柵極或同時(shí)包括源極和漏極的層。將半導(dǎo)體層鄰近第一層 設(shè)置的步驟常包括(1)制備涂料組合物，其包含式(I)表示的小分子半導(dǎo)體、絕緣聚合物 和既溶解小分子半導(dǎo)體的至少一部分又溶解絕緣聚合物的至少一部分的有機(jī)溶劑；(2)將 涂料組合物涂覆至第一層以形成涂層；以及(3)從該涂層去除至少一部分有機(jī)溶劑?；?涂料組合物的總重量，涂料組合物包含至少0. 1重量％的溶解的小分子半導(dǎo)體和至少0. 1 重量％的溶解的絕緣聚合物。一些制備半導(dǎo)體器件的方法是制備有機(jī)薄膜晶體管的方法。一種制備有機(jī)薄膜晶 體管的方法涉及將多個(gè)層按以下順序布置柵極；柵介質(zhì)層；具有彼此分開(kāi)的源極和漏極 的層；以及同時(shí)與源極和漏極接觸的半導(dǎo)體層。半導(dǎo)體層包含絕緣聚合物和式(I)表示的 小分子半導(dǎo)體。在圖1至圖3中示意性示出了根據(jù)該方法的示例性有機(jī)薄膜晶體管。例如，圖1中示意性示出的有機(jī)薄膜晶體管可通過(guò)如下步驟制備提供柵極14 ；鄰
19近于柵極14沉積柵介質(zhì)層16 ；鄰近于柵介質(zhì)層16設(shè)置源極22和漏極24，使得源極22和 漏極24彼此分開(kāi)；以及形成沉積在源極22上、漏極24上以及源極22與漏極24之間的區(qū) 域21中的半導(dǎo)體層20。該半導(dǎo)體層20同時(shí)接觸源極22和漏極24。設(shè)置在源極與漏極之 間區(qū)域中的那部分半導(dǎo)體層限定了溝道。圖2示意性示出的有機(jī)薄膜晶體管可通過(guò)如下步驟制備提供襯底12 ；在襯底12 上沉積柵極14 ；鄰近于柵極14沉積柵介質(zhì)層16，使得柵極14設(shè)置在襯底12和柵介質(zhì)層16 之間；鄰近于柵介質(zhì)層16設(shè)置源極22和漏極24，使得所述兩個(gè)電極彼此分開(kāi)；以及鄰近源 極22、漏極24并在源極22與漏極24之間的區(qū)域21中形成半導(dǎo)體層20。該半導(dǎo)體層20 同時(shí)接觸源極22和漏極24。設(shè)置在源極與漏極之間的區(qū)域中的那部分半導(dǎo)體層限定了溝 道。圖3示意性示出的有機(jī)薄膜晶體管可通過(guò)如下步驟制備提供襯底12 ；鄰近于襯 底12形成半導(dǎo)體層20 ；設(shè)置與襯底12相對(duì)且相鄰于半導(dǎo)體層20的源極22和漏極24，使 得源極22和漏極24彼此分開(kāi)；鄰近源極22、漏極24以及源極22與漏極24之間的那部分 半導(dǎo)體層20沉積柵介質(zhì)層16 ；以及鄰近柵介質(zhì)層16沉積柵極14。源極22和漏極24均接 觸半導(dǎo)體層20。一部分半導(dǎo)體層設(shè)置在源極22與漏極24之間。該部分半導(dǎo)體層限定了溝 道。圖4至圖6示意性示出的有機(jī)薄膜晶體管可通過(guò)涉及以如下次序布置多個(gè)層的方 法制備柵極；柵介質(zhì)層；包含絕緣聚合物和式(I)表示的半導(dǎo)體的半導(dǎo)體層；以及具有彼 此分開(kāi)的源極和漏極的層，其中半導(dǎo)體層同時(shí)接觸漏極和源極。在一些實(shí)施例中，表面處理 層可設(shè)置在柵介質(zhì)層和半導(dǎo)體層之間。襯底可鄰近于柵極或鄰近于包含源極和漏極的層設(shè)置。例如，圖4示意性示出的有機(jī)薄膜晶體管可通過(guò)如下步驟制備提供柵極14;鄰近 于柵極14沉積柵介質(zhì)層16 ；形成相鄰于柵介質(zhì)層16的半導(dǎo)體層20 (即柵介質(zhì)層16設(shè)置 在柵極14和半導(dǎo)體層20之間)；以及將源極22和漏極24鄰近半導(dǎo)體層20設(shè)置。該源極 22和漏極24彼此分開(kāi)，并且兩個(gè)電極均與半導(dǎo)體層20接觸。一部分半導(dǎo)體層設(shè)置在源極 和漏極之間。圖5示意性示出的有機(jī)薄膜晶體管可通過(guò)如下步驟制備提供襯底12 ；鄰近襯底 12沉積柵極14 ；鄰近柵極14沉積柵介質(zhì)層16，使得柵極14設(shè)置在襯底12與柵介質(zhì)層16 之間；鄰近柵介質(zhì)層16形成半導(dǎo)體層20 ；以及將源極22和漏極24鄰近半導(dǎo)體層20設(shè)置。 該源極22和漏極24彼此分開(kāi)，并且兩個(gè)電極均與半導(dǎo)體層20接觸。一部分半導(dǎo)體層20 設(shè)置在源極22和漏極24之間。圖6示意性示出的有機(jī)薄膜晶體管可通過(guò)如下步驟制備提供襯底12 ；鄰近于該 襯底設(shè)置源極22和漏極24，使得源極22和漏極24彼此分開(kāi)；形成接觸源極22和漏極24 的半導(dǎo)體層20 ；以及沉積與源極22和漏極24相對(duì)且鄰近于半導(dǎo)體層的柵介質(zhì)層16 ；以及 鄰近于柵介質(zhì)層16沉積柵極14。一部分半導(dǎo)體層20設(shè)置在源極22和漏極24之間。在圖1至圖6示意性示出的任何有機(jī)薄膜晶體管中，半導(dǎo)體層可通過(guò)如下步驟形 成(1)制備涂料組合物，該涂料組合物包含式(I)表示的小分子半導(dǎo)體、絕緣聚合物和既 溶解小分子半導(dǎo)體的至少一部分又溶解絕緣聚合物的至少一部分的有機(jī)溶劑；(2)將涂料 組合物涂覆至有機(jī)薄膜晶體管的另一層；以及(3)去除至少一部分有機(jī)溶劑。基于涂料組
20合物的總重量，涂料組合物包含至少0. 1重量％的溶解的小分子半導(dǎo)體和至少0. 1重量％ 的溶解的絕緣聚合物。^M所有試劑從商業(yè)來(lái)源購(gòu)得，并且除非另外指明，否則使用時(shí)不需要進(jìn)一步純化。2，6-二氨基蒽醌、碳酸鈉、氯化亞錫、聯(lián)硼酸頻那醇酯、四(三苯膦)鈀(0)、2_溴 噻吩、5-溴 _2，2' -二噻吩和 N-溴琥珀酰亞胺(NBS)可從 Sigma Aldrich (Milwaukee，WI) 購(gòu)得。在使用前，將NBS從乙酸中進(jìn)一步重結(jié)晶。ALIQUAT 336 (相轉(zhuǎn)移催化劑)、正丁基鋰、[1，1'-雙(二苯基膦)二茂鐵]二 氯化鈀與二氯甲烷的復(fù)合物、2-溴-3-甲基噻吩、2-溴-5-甲基噻吩、2-乙基噻吩、2-丙 基噻吩、2-己基噻吩、3-己基噻吩和1，1，1，3，3，3-六甲基二硅氮烷(HMDS)可從Alfa Aesar (Ward Hill, MA)購(gòu)得。三異丙基甲硅烷基乙炔從GFS Chemicals (Columbus，OH)購(gòu)得。正丁苯從TCI American (Portland，OR)購(gòu)得。5-溴噻吩-2-甲酸從 Maybridge Chemical Ltd. (Cornwall, UK)購(gòu)得。將己烷和四氫呋喃(THF)在鈉上蒸餾。2，6-二溴蒽醌可如 Ito 等人，Angew. Chem. Int. Ed.，42，1159-1162 (2003)所述用 商購(gòu)的2，6_ 二氨基蒽醌(Sigma Aldrich)制備。在升華后，通過(guò)在二甲基甲酰胺(DMF)中
重結(jié)晶來(lái)將其進(jìn)一步純化。取代的2-溴噻吩是市售的，或者通過(guò)對(duì)應(yīng)噻吩取代物的NBS溴化反應(yīng)制備。對(duì)于 類(lèi)似的反應(yīng)，參見(jiàn) Vidal 等人，Chem. Eur. J.，6，1663-1673 (2000)。所有產(chǎn)物和中間體的分子結(jié)構(gòu)都由iH-NMR(400MHz)確認(rèn)。前體2，6-二-(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧雜環(huán)戊硼烷-2-基)-9，10-二-[(三 異丙基甲硅烷基)乙炔基]蒽可如制備例1和2所述根據(jù)反應(yīng)方案1合成。反應(yīng)方案1 制各例1-2,6- 二溴-9，10- 二「(三異丙某甲硅烷某)乙炔某]蒽的合成將三異丙基甲硅烷基乙炔(12. 32g，67. 5mmol)和干燥的己烷(140mL)在干燥氮?dú)?層下加至烘箱干燥的圓底燒瓶(1L)中。將丁基鋰(在己烷中為2. 7M, 14. 5mL, 39. 2mmol)在 干燥氮?dú)庀峦ㄟ^(guò)注射器滴加入至該混合物中。滴加后，將混合物在室溫下攪拌2小時(shí)。隨后 將該無(wú)色溶液在干燥氮?dú)庀绿砑又?，6- 二溴蒽醌(5. 49克，15. Ommol)在無(wú)水THF (300ml) 中的懸浮液中。溶液立即變紅，并且2，6_ 二溴蒽醌在數(shù)分鐘內(nèi)溶解。將混合物在室溫下攪 拌過(guò)夜，溶液變成暗紅色。加入去離子(DI)水(6.0mL)時(shí)，顏色變成淡紅色，并且出現(xiàn)白色 沉淀。隨后加入鹽酸(HCL) (18ml，10重量％ )中的氯化亞錫(8.088g，42.6mmol)水溶液。 將混合物加熱至60°C 2小時(shí)，然后冷卻至室溫。通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除有機(jī)溶劑。加入去離子 (DI)水(100ml)，隨后將所得混合物用己烷(100mLX3)萃取。將該己烷溶液用DI水洗滌 直至中性。將洗滌后的己烷溶液通過(guò)柱層析法(硅膠/己烷)濃縮并純化。得到亮黃色固 體(8. 55g，收率82% )作為產(chǎn)物。制備例2-2，6- 二 - (4，4，5，5-四甲基-1，3，2- 二氧雜環(huán)戊硼烷 _2_ 基)-9，10- 二 「(三異丙基甲硅烷基)乙炔基1蒽的合成將得自制備例1的2，6-二溴-9，10_雙[(三異丙基甲硅烷基)乙炔基]蒽 (5. 225g，7. 5mmol)、聯(lián)硼酸頻那醇酯(4. 763g，18. 8mmol)、乙酸鉀(2. 940g, 30. Ommol)和氯 仿(CHC13) (lOOmL)在干燥氮?dú)庀卵b入250ml燒瓶中。得到具有懸浮KOAc的黃色溶液。將 懸浮液脫氣以去除微量的氧氣。然后，在干燥氮?dú)庀录尤隱1，1'-雙(二苯基膦)二茂鐵] 二氯化鈀(0.205g)。溶液變成橙色。將混合物在70°C下回流3天，然后冷卻至室溫。將其 用DI水(100mlX3)洗滌，在硫酸鎂(MgS04)上干燥。通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除有機(jī)溶劑。將固體 殘余物通過(guò)柱層析(硅膠，CHC13)純化并在乙酸乙酯中重結(jié)晶。得到橙色針狀晶體(3. 20g，收率55% )作為產(chǎn)物。如反應(yīng)方案2所示，用Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)合成實(shí)例1-9的取代的并苯_噻吩衍生物 (表 1)。反應(yīng)方案2。并苯-噻吩衍牛物的合成 在該反應(yīng)中采用如下一般工序。將250mL希萊克(Schlenk)燒瓶裝入得自制備 例2的2，6-雙-(4，4，5，5-四甲基-1，3，2- 二氧雜環(huán)戊硼烷_(kāi)2_基)-9，10-雙-[(三異丙 基甲硅烷基)乙炔基]蒽(2.00mmol)、2-溴噻吩(5. OOmmol)、碳酸鈉(lOmmol)、ALIQUAT 336 (0. 09g, [CH3 (CH2) 9] 3NCH3+Cr 與[CH3 (CH2) 7] 3NCH3+Cr 的混合物，用作相轉(zhuǎn)移催化劑)、蒸 餾水(25mL)和甲苯(100mL)。將混合物在希萊克技術(shù)(Schlenk line)條件下脫氣以去除 氧氣。然后在干燥的氮?dú)饬飨录尤胨?三苯膦)鈀(0) (0. 02mmol)。將混合物在90°C下 攪拌20小時(shí)。將上部的甲苯溶液分離并用DI水(100mLX3)洗滌。濃縮至約25mL后，將 其在甲醇(MeOH) (100mL)中驟冷。將沉淀物通過(guò)過(guò)濾收集，并通過(guò)區(qū)域升華法或柱層析法 (硅膠、氯仿或己烷)純化。將固體物質(zhì)通過(guò)在乙酸乙酯或甲苯中重結(jié)晶來(lái)進(jìn)一步純化。將 'H-NMR(400MHz,⑶Cl3)用于確認(rèn)所有這些化合物的結(jié)構(gòu)。溶解度測(cè)量小分子半導(dǎo)體的溶解度可在室溫下于正丁苯中測(cè)量。結(jié)果匯總于表1中。重量百 分比是基于溶液的總重量。通常，與鹵化溶劑例如氯仿、氯苯和二氯苯相比，其在正丁苯中 的溶解度較低。差示掃描量熱法測(cè)量用差示掃描量熱法(DSC, TA Instruments 2920，得自 TAInstruments, New Castle, DE)測(cè)量小分子半導(dǎo)體的相變和熔點(diǎn)。將實(shí)例1至實(shí)例8以每分鐘10°C的加熱速率 從30°C加熱至350°C。所有這些化合物在高達(dá)350°C的溫度下顯示出良好的熱穩(wěn)定性。在 高達(dá)350°C的測(cè)試范圍內(nèi)沒(méi)有觀(guān)察到任何分解。對(duì)于實(shí)例1，在176. 5°C下觀(guān)察到液晶相變， 而對(duì)于實(shí)例2，在114. 3°C下觀(guān)察到液晶相變。將實(shí)例9以每分鐘10°C的加熱速率從30°C 加熱至360°C。對(duì)于該實(shí)例，在108. 4°C下觀(guān)察到液晶相變。在約357°C，實(shí)例9開(kāi)始分解。 實(shí)例1至實(shí)例9的熔點(diǎn)匯總于表1中。表1?！畛墒抋s-口案啦干物減枠?biāo)痳A
23 實(shí)例1 :BT-TIPS-An(2,6-雙(噻吩基)-9,10-雙-「(三異丙基甲硅烷基)乙 炔基1蒽)的合成。將來(lái)自沉淀的粗產(chǎn)物(收率99%)在真空下(1.2X10_6托)通過(guò)區(qū)域升華進(jìn)一 步純化。將源區(qū)域溫度設(shè)置在280°C，而中間區(qū)域設(shè)置在240°C。在中間區(qū)域收集橙色產(chǎn)物。實(shí)例2 :B5MT-TIPS-An(2,6-雙(5~甲基-噻吩基)-9,10-雙-「(三異丙基甲 硅烷基)乙炔基1蒽)的合成。將來(lái)自沉淀的紅色/橙色粗產(chǎn)物(收率99%)通過(guò)區(qū)域升華進(jìn)一步純化。真空 為1.0X10_6托，源區(qū)域溫度為250°C，而中間區(qū)域溫度為200°C。在中間區(qū)域得到紅色針狀 晶體作為產(chǎn)物。
實(shí)例3 :B3MT-TIPS-An(2,6-雙(3~甲基-噻吩基)-9,10-雙-「(三異丙基甲 硅烷基)乙炔基1蒽)的合成。將來(lái)自沉淀的粗產(chǎn)物(收率99%)通過(guò)柱層析法(硅膠，己烷)進(jìn)一步純化，并 在乙酸乙酯中重結(jié)晶。得到橙色晶體作為產(chǎn)物。實(shí)例4 :B5ET-TIPS-An(2,6-雙(5~乙基-噻吩基)-9,10-雙-「(三異丙基甲 硅烷基)乙炔基1蒽)的合成。將沉淀收集的亮紅色/橙色粗產(chǎn)物(收率約100%)通過(guò)柱層析法(硅膠，CHC13) 進(jìn)一步純化，隨后將其在乙酸乙酯中重結(jié)晶。得到紅色晶體作為產(chǎn)物。實(shí)例5 :B5PT-TIPS-An (2,6-雙(5~丙基二噻吩_2_基)-9,10-雙-「(三異丙基甲 硅烷基)乙炔基1蒽)的合成。將從沉淀收集的亮橙色固體(收率98% )通過(guò)柱層析法(硅膠，CHC13)進(jìn)一步 純化，隨后將其在乙酸乙酯中重結(jié)晶。得到橙色晶體作為產(chǎn)物。實(shí)例6 :B5HT-TIPS-An(2,6-雙(5~己基-噻吩基)-9,10-雙-「(三異丙基甲 硅烷基)乙炔基1蒽)的合成。將從沉淀收集的亮橙色粗產(chǎn)物(收率99% )通過(guò)柱層析法(硅膠，CHC13)進(jìn)一 步純化，隨后將其在乙酸乙酯中重結(jié)晶。得到橙色晶體作為產(chǎn)物。實(shí)例7 :B3HT-TIPS-An (2,6-雙(3~己基二噻吩-2-基)-9,10-雙-「(三異丙基甲 硅烷基)乙炔基1蒽)的合成。將從沉淀收集的亮橙色固體(收率98% )通過(guò)柱層析法(硅膠，CHC13)進(jìn)一步 純化，隨后將其在乙酸乙酯中重結(jié)晶。得到橙色晶體作為產(chǎn)物。實(shí)例8 :B5TT-TIPS-An(2，6-雙(2，2' - 二噻吩 基)-9，10-雙-「(三異丙基 甲硅烷基)乙炔基1蒽)的合成。將從沉淀收集的亮紅色固體(收率92% )通過(guò)柱層析法(硅膠，CHC13)進(jìn)一步 純化，隨后將其在甲苯中重結(jié)晶。得到紅色晶體作為產(chǎn)物。實(shí)例9 :B5FT-TIPS-An(2，6-雙(5_甲酰基-噻吩基)-9，10-雙-「(三異丙基 甲硅烷基)乙炔基1蒽的合成。將從沉淀收集的亮橙色固體(收率92% )通過(guò)柱層析法(硅膠，CHC13)進(jìn)一步 純化，隨后將其在乙酸乙酯/氯仿(1 1)中重結(jié)晶。得到橙色針狀晶體作為產(chǎn)物。實(shí)例10 :2，6_雙(4-甲酰基-噻吩-2-基)-9，10-雙「(三異丙基甲硅烷基)乙 炔基1蒽的合成。將250mL希萊克燒瓶裝入2，6_雙-(4，4，5，5-四甲基_1，3，2_ 二氧雜環(huán)戊硼 烷-2-基)-9，10-雙-[(三異丙基甲硅烷基)乙炔基]蒽(2.00mmol)、5-溴噻吩-3-甲 醛(UkrOrgSynthesis Ltd. , Kiev, Ukraine) (5. OOmmol),碳酸鈉(lOmmol)、ALIQUAT 336 (0. 09g, [CH3 (CH2) 9] 3NCH3+Cr 與[CH3 (CH2) 7] 3NCH3+Cr 的混合物，用作相轉(zhuǎn)移催化劑)、蒸 餾水(25mL)和甲苯(100mL)。將混合物在希萊克技術(shù)條件下脫氣以去除氧氣。然后在干 燥的氮?dú)饬飨录尤胨?三苯膦)鈀(0) (0. 02mmol)。將混合物在90°C下攪拌20小時(shí)。將 上部的甲苯溶液分離并用DI水(100mLX3)洗滌。濃縮至約25mL后，將其在甲醇(MeOH) (lOOmL)中驟冷。將沉淀物通過(guò)過(guò)濾收集，并通過(guò)區(qū)域升華法或柱層析法(硅膠、氯仿或己 烷)純化。
棚細(xì)(0TFT)舊_丨1禾口表ffi將以下一般工序用來(lái)制備經(jīng)HMDS處理的Si晶片。將重?fù)诫s的n+Si晶片(Si 100， 可得自 Silicon Valley Microelectronics, Inc.，SantaClara, CA)分別在丙酮和異丙醇 中超聲處理10分鐘。隨后用DI水沖洗晶片。在隊(duì)流下干燥后，將1，1，1，3，3，3_六甲基 二硅氮烷(HMDS)以lOOOrmp在頂部旋轉(zhuǎn)涂覆30秒。使用前，將襯底儲(chǔ)存在N2下。將以下一般工序用來(lái)制造0TFT器件。將合成的小分子半導(dǎo)體(例如，BT-TIPS-An 等)和絕緣聚合物(例如，聚苯乙烯(PS) (Mw = 97400，得自Sigma Aldrich，Milwaukee, WI))在室溫或高溫(例如，90°C)下溶解于正丁苯中。隨后將溶液刮涂至經(jīng)HMDS處理過(guò)的 硅晶片上。風(fēng)干后，用熱蒸鍍方法通過(guò)聚合物蔭罩使金制的源/漏極(60納米厚)圖案化。在環(huán)境條件下用Hewlett Packard半導(dǎo)體參數(shù)分析器(4145A型，可得自Hewlett Packard Corporation (Palo Alto，CA))，通過(guò)掃描從+10V 至 _40V 的柵電壓(Vg)，同時(shí)保持 漏電壓(Vds)為-40V，對(duì)薄膜晶體管進(jìn)行表征。對(duì)l/2_Vg軌跡進(jìn)行線(xiàn)性擬合使得能提取飽 和遷移率和閾值電壓(Vt)。對(duì)Id_Vg軌跡進(jìn)行線(xiàn)性擬合使得能計(jì)算出電流開(kāi)/關(guān)比。空穴 遷移率和開(kāi)/關(guān)比匯總于表2中。實(shí)例11 :BT-TIPS-An 的 0TFT將BT-TIPS-An和聚苯乙烯在正丁苯中混合，使得基于組合物的總重量，其重量濃 度分別為0.4重量％和2.0重量％。將組合物加熱至90°C，使得固體完全溶解。隨后將所 得溶液刮涂至經(jīng)HMDS處理過(guò)的處于室溫下的襯底上。在空氣中干燥后，在2X 10_6托的真 空下用熱蒸鍍方法通過(guò)蔭罩將金制的上電極圖案化。計(jì)算出空穴遷移率P為0.22cm2/Vs， 而開(kāi)/關(guān)比為2X105。實(shí)例12 :B5MT-TIPS-An 的 0TFT將B5MT-TIPS-An和聚苯乙烯在正丁苯中混合，使得基于組合物的總重量，其重量 濃度分別為0.6重量％和2.0重量％。將組合物加熱至90°C，使得固體完全溶解。隨后將 所得溶液刮涂至經(jīng)HMDS處理過(guò)的處于50°C的襯底上。在空氣中干燥后，在2X 10_6托的真 空下用熱蒸鍍方法通過(guò)蔭罩將金制的上電極圖案化。計(jì)算出空穴遷移率P為0. 12cm2/Vs, 而開(kāi)/關(guān)比為1X104。實(shí)例13 :B5ET-TIPS-An 的 0TFT將B5ET-TIPS-An和聚苯乙烯在室溫下溶解于正丁苯中，使得基于組合物的總重 量，其重量濃度分別為1. 0重量％和2. 5重量％。隨后將所得溶液在室溫下刮涂至經(jīng)HMDS 處理過(guò)的襯底上。在空氣中干燥后，在2X10_6托的真空下用熱蒸鍍方法通過(guò)蔭罩將金制的 上電極圖案化。計(jì)算出空穴遷移率P為0.003cm2/Vs，而開(kāi)/關(guān)比為2X103。實(shí)例14 :B5PT-TIPS-An 的 0TFT將B5PT-TIPS-An和聚苯乙烯在室溫下溶解于正丁苯中，使得基于組合物的總重 量，其重量濃度分別為2. 5重量％和2. 5重量％。隨后將所得溶液在室溫下刮涂至經(jīng)HMDS 處理過(guò)的襯底上。在空氣中干燥后，在2X10_6托的真空下用熱蒸鍍方法通過(guò)蔭罩將金制的 上電極圖案化。計(jì)算出空穴遷移率P為1.8X10_3cm2/Vs，而開(kāi)/關(guān)比為1X103。實(shí)例15 :B5HT-TIPS-An 的 0TFT將B5HT-TIPS-An和聚苯乙烯在室溫下溶解于正丁苯中，使得基于組合物的總重 量，其重量濃度分別為1. 5重量％和2. 5重量％。隨后將所得溶液在室溫下刮涂至經(jīng)HMDS
26處理過(guò)的襯底上。在空氣中干燥后，在2X10_6托的真空下用熱蒸鍍方法通過(guò)蔭罩將金制的 上電極圖案化。計(jì)算出空穴遷移率P為0.013cm2/Vs，而開(kāi)/關(guān)比為3X103。實(shí)例16 :B5TT-TIPS-An 的 0TFT將B5TT-TIPS-An和聚苯乙烯在正丁苯中混合，使得基于組合物的總重量，其重量 濃度分別為0.8重量％和2.0重量％。將組合物加熱至90°C，使得固體完全溶解。隨后將 所得溶液刮涂至經(jīng)HMDS處理過(guò)的處于50°C的襯底上。在空氣中干燥后，在2X 10_6托的真 空下用熱蒸鍍方法通過(guò)蔭罩將金制的上電極圖案化。計(jì)算出空穴遷移率P為0.07cm2/Vs， 而開(kāi)/關(guān)比為5X103。實(shí)例17 :B5FT-TIPS~An 的 0TFT將B5FT-TIPS-An和聚苯乙烯在90°C下溶解于正丁苯中，使得基于組合物的總重 量，其重量濃度分別為0. 7重量％和2. 0重量％。隨后將所得溶液在室溫下刮涂至經(jīng)HMDS 處理過(guò)的襯底上。在空氣中干燥后，在2X10_6托的真空下用熱蒸鍍方法通過(guò)蔭罩將金制的 上電極圖案化。將裝置在115°C下，在氮?dú)庵羞M(jìn)一步退火15分鐘。計(jì)算出空穴遷移率y為 0. 01cm2/Vs,而開(kāi) / 關(guān)比為 1 X 102。表2。合成的并分衍勿的0TFT丨牛能 *SC 小分子半導(dǎo)體；PS 聚苯乙烯；BB 正丁苯。
權(quán)利要求
一種涂料組合物，其包含(a)式(I)表示的小分子半導(dǎo)體其中各R1獨(dú)立地為烷基、烷氧基、硫代烷基、羥烷基、雜烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、鹵素、鹵代烷基、三烷基甲硅烷基、噻吩基、甲?；Ⅴ；?、烷氧羰基、羧基、氨基羰基、氨基磺?；蛩鼈兊慕M合；各n獨(dú)立地為等于0、1、2或3的整數(shù)；并且各R2獨(dú)立地為烷基、烷氧基、烯基、芳基、雜芳基、芳烷基、雜烷基、雜芳烷基或羥烷基；(b)絕緣聚合物；以及(c)有機(jī)溶劑，其中，基于所述涂料組合物的總重量，所述式(I)表示的小分子半導(dǎo)體和所述絕緣聚合物各自具有至少0.1重量％的溶解度。FPA00001185453200011.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料組合物，其中所述式(I)表示的小分子半導(dǎo)體包括
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的涂料組合物，其中各個(gè)R2為具有最高至10個(gè) 碳原子的烷基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的涂料組合物，其中各個(gè)R1為具有最高至10個(gè) 碳原子的烷基，并且各個(gè)R2為具有最高至10個(gè)碳原子的烷基。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的涂料組合物，其中各個(gè)R1為甲?；蚓哂凶罡咧?0個(gè)碳原子的?；?，其中所述?；俏慈〈幕蛘弑畸u素取代。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的涂料組合物，其中所述絕緣聚合物包括聚苯乙 烯、聚(α-甲基苯乙烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚乙烯基苯酚、聚(乙烯醇)、聚(醋酸乙 烯酯)、聚氯乙烯、聚二氟乙烯、氰乙基普魯蘭多糖或聚(二乙烯基四甲基二硅氧烷-雙(苯 并環(huán)丁烯))。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的涂料組合物，其中所述有機(jī)溶劑包括(a)未取 代的苯或至少由一個(gè)烷基取代的苯、(b)至少由一個(gè)鹵素基團(tuán)取代的烷烴、(C)至少由一個(gè) 鹵素基團(tuán)取代的苯、(d)酮、(e)醚、(f)酰胺或(g)至少由一個(gè)烷氧基取代的苯。
8.一種包括半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體層包含 (a)式(I)表示的小分子半導(dǎo)體 其中各R1獨(dú)立地為烷基、烷氧基、硫代烷基、羥烷基、雜烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、鹵 素、鹵代烷基、三烷基甲硅烷基、噻吩基、甲?；?、?；⑼檠豸驶?、羧基、氨基羰基、氨基磺酰 基或它們的組合；各η獨(dú)立地為等于0、1、2或3的整數(shù)；并且各R2獨(dú)立地為氫、烷基、烷氧基、烯基、芳基、雜芳基、芳烷基、雜烷基、雜芳烷基或羥烷 基；以及(b)絕緣聚合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其還包括鄰近所述半導(dǎo)體層的導(dǎo)電層、介質(zhì)層 或其組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體器件包括有機(jī)薄膜晶體管。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其還包括電極層，所述電極層包 括彼此分開(kāi)且均與所述半導(dǎo)體層接觸的源極和漏極。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其還包括鄰近所述半導(dǎo)體層的 一個(gè)表面的導(dǎo)電層以及鄰近所述半導(dǎo)體層的相對(duì)表面的介質(zhì)層。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中所述式(I)表示的小分子 半導(dǎo)體包括
14.根據(jù)權(quán)利要求8至13中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中所述絕緣聚合物包括聚苯 乙烯、聚(α-甲基苯乙烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚乙烯基苯酚、聚(乙烯醇)、聚(醋酸 乙烯酯)、聚氯乙烯、聚二氟乙烯、氰乙基普魯蘭多糖或聚(二乙烯基四甲基二硅氧烷_(kāi)雙 (苯并環(huán)丁烯))。
15.一種制備半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括 提供半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層包含(a)式(I)表示的小分子半導(dǎo)體R2 其中各R1獨(dú)立地為烷基、烷氧基、硫代烷基、羥烷基、雜烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、鹵 素、鹵代烷基、三烷基甲硅烷基、噻吩基、甲酰基、酰基、烷氧羰基、羧基、氨基羰基、氨基磺酰 基或它們的組合；各η獨(dú)立地為等于0、1、2或3的整數(shù)；并且各R2獨(dú)立地為烷基、烷氧基、烯基、芳基、雜芳基、芳烷基、雜烷基、雜芳烷基或羥烷基；以及(b)絕緣聚合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，該方法還包括提供鄰近所述半導(dǎo)體層的第一層，所 述第一層包括導(dǎo)電層或介質(zhì)層。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述半導(dǎo)體器件包括有機(jī)薄膜晶體管，所述有 機(jī)薄膜晶體管包括按以下順序布置的多個(gè)層?xùn)艠O； 柵介質(zhì)層； 所述半導(dǎo)體層；以及電極層，所述電極層包括源極和漏極，其中所述源極和所述漏極彼此分開(kāi)，并且其中所 述半導(dǎo)體層既接觸所述漏極又接觸所述源極。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述半導(dǎo)體器件包括有機(jī)薄膜晶體管，所述有 機(jī)薄膜晶體管包括按以下順序布置的多個(gè)層?xùn)艠O； 柵介質(zhì)層；電極層，所述電極層包括源極和漏極，其中所述源極和所述漏極彼此分開(kāi)；以及 半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層既與所述源極接觸又與所述漏極接觸。
19.根據(jù)權(quán)利要求15至18中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述絕緣聚合物包括聚苯乙烯、 聚(α-甲基苯乙烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚乙烯基苯酚、聚(乙烯醇)、聚(醋酸乙烯 酯)、聚氯乙烯、聚二氟乙烯、氰乙基普魯蘭多糖或聚(二乙烯基四甲基二硅氧烷-雙(苯并 環(huán)丁烯))。
20.根據(jù)權(quán)利要求15至19中任一項(xiàng)所述的方法，其中提供所述半導(dǎo)體層包括將涂料組 合物涂覆至所述半導(dǎo)體器件的另一層的表面，所述涂料組合物包含所述式(I)表示的小分 子半導(dǎo)體、所述絕緣聚合物以及既溶解所述小分子半導(dǎo)體的至少一部分又溶解所述絕緣聚 合物的至少一部分的有機(jī)溶劑。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中基于所述涂料組合物的總重量，所述式(I)表示 的小分子半導(dǎo)體和所述絕緣聚合物各自具有至少0. 1重量％的濃度。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，還包括在涂覆所述涂料組合物之后，去除至少 一部分所述有機(jī)溶劑。
全文摘要
本發(fā)明描述了半導(dǎo)體器件、制作半導(dǎo)體器件的方法以及可用于在半導(dǎo)體器件內(nèi)提供半導(dǎo)體層的涂料組合物。所述涂料組合物包含小分子半導(dǎo)體、絕緣聚合物以及既可溶解所述小分子半導(dǎo)體材料又可溶解所述絕緣聚合物的有機(jī)溶劑。所述小分子半導(dǎo)體是由兩個(gè)噻吩基以及兩個(gè)甲硅烷基乙炔基取代的蒽基化合物(即，蒽衍生物)。
文檔編號(hào)H01L51/30GK101926017SQ200880125355
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月17日
發(fā)明者朱培旺 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司