[发明专利]有机半导体

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机半导体，其可以应用于有机薄膜太阳能电池、有机晶体管、光传感器、电致发光元件等有机电子元件。

背景技术

具有电荷（电子或空穴）输送性的有机半导体向有机电子元件的应用备受期待。有机电子元件由于富于柔软性、并且可以期待大面积化、轻质化及简单廉价的制造方法，因而被认为是有希望的技术。在制造高性能的有机电子元件时，特别期望高的电荷输送性。例如，对于有机薄膜太阳能电池而言，电荷输送性越高，则越能获得高的电流值，可以制造出具有较高的转换效率的太阳能电池。例如，对于有机晶体管而言，电荷输送性越高，则流通的电流值越大，作为晶体管展示出优异特性。

作为有机半导体的电荷输送性指标，可以列举电荷迁移率。电荷迁移率表示单位电场中电荷的迁移速度。电荷迁移率越高，则是越具有优异电荷输送性的有机半导体。在有机半导体中，关于电荷迁移率的提高，认为π―π平面间的相互作用的提高是有效的。为了提高π―π平面间的相互作用，需要扩展π共轭体系。为了得到宽广的π共轭体系，将具有更大π平面的单元构造、例如萘、蒽等导入分子内是通常的方法。另外，还已知导入供电子性和吸电子性的差较大的单元结构、使分子内的电子构造极化，扩大π共轭体系。

〔在先技术文献〕

〔专利文献〕

〔专利文献1〕日本特开2005-076030号公报

〔专利文献2〕日本特开2008-106239号公报

〔非专利文献〕

〔非专利文献1〕Macromolecules，1995、28、465

发明内容

〔发明所要解决的课题〕

然而，电荷输送性高的有机半导体，其π平面宽阔，分子间的π―π相互作用增强，因而存在对有机溶剂的溶解度下降的问题。如果对有机溶剂的溶解度低，则难以在涂覆等低成本工序中制造元件，成为制造成本增大的要因。另外，根据应用领域不同，具有低溶解度的有机半导体也有可能无法得到高性能。例如，在像有机薄膜太阳能电池那样希望P型（输送空穴）有机半导体和N型（输送电子）有机半导体之间有宽大接触面积的有机电子元件中，P/N界面处的电荷分离效率下降，因此无法得到较高的短路电流密度值（Jsc）和FF值（Fill factor：填充因子），结果变得不能制造高性能的元件。

另一方面，作为对有机电子元件的担心，可以列举由于大气所带来的有机半导体的氧化反应所导致的劣化。有机半导体的氧化是由于存在于价电子带的电子被大气夺去而发生的。由此生成的阳离子与存在于周边的其他物质反应，成为与本来物质不同的物质。已知这种反应的可能性也可以根据有机半导体的氧化还原电位和氧、水的氧化还原电位来估算，但有机半导体的电离电位越大，则反应性变得越低。即，为了提高有机半导体的稳定性，优选降低价电子带的能级。即，优选增大有机半导体的电离电位。另外，根据应用领域不同，通过适用具有高的电离电位的有机半导体，也能制造高性能的元件。例如，有机薄膜太阳能电池的开路电压（Voc）取决于P型有机半导体的电离电位和N型有机半导体的电子亲和度的差，其差值越大，则能得到越高的开路电压，最终可以制造出具有优异的能量转换效率的有机薄膜太阳能电池。

专利文献1公开了向共轭体系聚合物中导入醌型的共振结构，来谋求电荷迁移率提高的方法。如果利用该方法，则可以提高电荷迁移率，但由于使用采用了高价的过渡金属的反应，所以难以廉价地制造具有高电荷迁移率的有机半导体。

专利文献2公开了通过在共轭体系聚合物中重复供电子性不同的分子，来谋求有机半导体的电荷迁移率提高的方法。认为如果利用该方法，则分子内产生电子密度的极化，会产生溶解度下降的问题。

非专利文献1公开了向共轭体系聚合物中导入醌型共振结构，使低能隙聚合物聚合的方法。但并未记载所公开的聚合物的电离电位小，而且也没有记载电荷迁移率、对有机溶剂的溶解度。

本发明鉴于这样的问题而完成，其目的在于，提供一种具有优异的电荷迁移率和电离电位，而且对有机溶剂的溶解度高、以使得能通过涂覆等容易地制膜的有机半导体。

〔用于解决课题的手段〕

本发明的一个方式是有机半导体。其特征在于，该有机半导体是由下式（1）所示结构的重复单元构成的有机半导体，电离电位大于5.0eV。

〔化1〕