[发明专利]有机半导体元件

说明书

本分案申请是基于国家申请号为02815611.0(国际申请号：PCT/JP02/08070)、申请日为2002年8月7日、发明名称为“有机半导体元件”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种适合于电子学、光学、生物电子学等的有机半导体薄膜及其制造方法。此外，涉及成为该有机半导体薄膜原料的有机半导体溶液。另外，涉及采用该有机半导体薄膜的有机半导体元件。

背景技术

采用有机半导体的装置，与以往的无机半导体装置相比，成膜条件适度，由于可在各种基板上形成半导体薄膜，或可在常温下成膜，可期待低成本化及通过在聚合物膜等上形成薄膜的软性化(flexible)。

作为有机半导体材料，正在与研究聚苯乙烯撑(Polyphenylenevinylene)、聚吡咯、聚噻吩、低聚噻吩一同研究蒽、丁省、戊省等多并苯化合物。据报道，特别是多并苯化合物由于分子间凝集力强，具有高结晶性，据此发现了高载流子迁移率和利用该载流子迁移率形成的优良的半导体装置特性。

作为多并苯化合物在装置中的利用方式，有蒸镀膜或单结晶，正在研究在晶体管、太阳能电池、激光器等中的应用(Shone等，Science，289卷，559页(2000年)；Shone等，Science，287卷，1022页(2000年)；Dimitrakopourasu等，Journal of Applied Physics，80卷，2501页(1996年)；Shone等，Nature，403卷，408页(2000年)；Croke等，IEEE Transaction On Electron Devices，46卷，1258页(1999年))。

但是，由于要在真空容器中制作这样的蒸镀膜、单结晶，所以，存在装置费用高、复杂，此外，在单结晶的情况下，可利用的元件尺寸被限定等问题。

另外，报告了在基板上涂布戊省的前体的溶液，通过加热处理制作多并苯化合物的一种即戊省的薄膜的方法(Brown等，Journal ofApplied Physics，79卷，2136页(1996年))。由于多并苯化合物具有难溶性，是从高溶解性的前体的溶液形成薄膜，通过热将前躯体变换成多并苯化合物。

但是，利用这样的前体的方法存在，为将上述前躯体变换成多并苯化合物，需要150℃左右的高温处理的问题。此外，由于难于完全进行向多并苯化合物的变换反应，还存在，作为缺陷残存未反应部分，或由于高温产生变性，形成缺陷等问题。

此外，高桥等(Journal of American chemical Society，122卷，12876页(2000年)；Graham等(Journal of Organic chemistry，60卷5770页(1995年))；Anthony等(Organic Letters，2卷，85页(2000年))；Miller等，(Organic Letters，2卷，3979页(2000年))报告了具有取代基的多并苯化合物。在上述报告中，记载了在各种多并苯化合物中导入取代基的衍生物。但是，未记载有关作为有机半导体材料的特性及薄膜化。

为此，本发明的课题是，解决上述以往技术存在的问题，提供一种有机半导体溶液，能够低成本且容易地形成无缺陷的高结晶性有机半导体薄膜。此外，另一课题是提供一种无缺陷的有机半导体薄膜及其制造方法。另外的课题是提供一种电子特性优良的有机半导体元件。

发明内容

为达到上述目的，由以下构成组成本发明。即，本发明的有机半导体溶液，其特征在于，含有多并苯化合物、由可溶解该多并苯化合物的多并苯化合物可溶性溶剂至少构成一部分的溶剂，上述多并苯化合物可溶性溶剂是芳香族卤代烃、脂肪族卤代烃、芳香族烃、内酯化合物及碳酸酯化合物中的至少1种。

这样的有机半导体溶液，由于涂布在基板等底板(base)上，能够利用气化上述溶剂等方法制造有机半导体薄膜，所以，能够低成本且容易地制造有机半导体薄膜。此外，由于该有机半导体溶液是溶解多并苯化合物的溶液，所以，不存在利用前体的方法中存在的上述问题，即，制造时需要高温处理的问题及在有机半导体薄膜上易产生起因于未反应部分或变性部分的缺陷的问题。

作为多并苯化合物，例如有蒽、丁省(并回苯)、戊省、己省、庚省、壬省(nanoacene)等。