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Title:
DIARYL DOUBLE BOND-SUBSTITUTED POLY(ARYLENE VINYLENE ARYLENES) SERVING AS SEMICONDUCTOR MATERIAL FOR ORGANIC FIELD EFFECT TRANSISTORS (OFET'S), PRODUCTION OF THE MATERIAL AND USE THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/106529
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a novel organic semiconductor material, to the production of the semiconductor, and to the use of the material in electronics, for example, in an OFET.

Inventors:
KANITZ ANDREAS (DE)
ROST HENNING (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/001991
Publication Date:
December 24, 2003
Filing Date:
June 13, 2003
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
KANITZ ANDREAS (DE)
ROST HENNING (DE)
International Classes:
C08G61/02; C08G61/12; H01L51/30; H01L51/05; (IPC1-7): C08G61/12; C08G61/00; H01L51/20; H01L51/30
Other References:
W.J. FEAST, R.H. FRIEND ET AL.: "Enhanced photostability of poly(1,3-phenylene diphenylenevinylene)-derivatives by diphenyl substitution", SYNTHETIC METALS, vol. 100, 1999, pages 113 - 122, XP002256374
O. INGANÄS ET AL.: "A convenient synthetic route to poly(p-phenylene-1,2-diphenylvinylenes)", SYNTHETIC METALS, vol. 113, 2000, pages 293 - 297, XP002256375
HOERHOLD H-H ET AL: "UNTERSUCHUNGEN UEBER POLY(ARYLENVINYLEN)E. 21. MITTEILUNG. SYNTHESE VON POLY(ARYLEN-1,2-DIPHENYLVINYLEN)EN DURCH DEHALOGENIERUNGSPOLYKONDENSATION VON BIS(ALPHA,ALPHA-DICHLORBENZYL)AROMATEN", ACTA POLYMERICA, VCH, WEINHEIM, DE, vol. 30, no. 2, 1979, pages 86 - 92, XP000650208, ISSN: 0323-7648
HÖRHOLD ET AL.: "Synthese und Photoleitfähigkeit von Poly(2,7-fluorenylen-1,2-diphenylvinylen)", ACTA POLYMERICA, vol. 37, no. 6, 1986, pages 369 - 375, XP009018371
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Diaryldoppelbindungssubstituierte Po ly (arylenvinylenarylene) der allgemeinen Formel 1 Ar' allgemeine Formel 1 : ArAr n Wobei Ar' N Ar : s 0 N s R' N N NN Non /non N S O R' R R 3R R X R R UND R : H, Alkyl ;CH3 ; CmH2m+1... ; oder AlkoxyOCH3... ;OCmH2m+1 R :H oder Alkyl CH3...CmH2m+1; Mit n, m (ganze Zahl) = 1 bis 20 sein kann.
2. Verfahren zur Herstellung der Diaryl doppelbindungssubstituierten Poly (arylenvinylenarylene) durch Acylierung entsprechender Arylene und reduzierende Dimerisie rung der acylierten Verbindungen mit abschließender Polymeri sation unter ebenfalls reduzierenden Bedingungen.
3. Verwendung der Diaryldoppelbindungssubstituierten Poly (arylenvinylenarylene) als organische Halbleiter.
Description:
Beschreibung Diaryl-doppelbindungssubstituierte Poly (arylenvinylenarylene) als Halbleitermaterial für organische Feld-Effekt- Transistoren (OFETs), Herstellung des Materials sowie seine Verwendung Die Erfindung betrifft ein neues organisches Halbleitermate- rial, die Herstellung des Halbleiters und die Verwendung des Materials in der Elektronik, beispielsweise in einem OFET.

Zur Realisierung von billiger"Polymerelektronik", gemeint ist organische Elektronik im Gegensatz zu der herkömmlichen Elektronik auf Silizium-Halbleiterbasis, werden Halbleiterma- terialien gesucht, die einfach und preiswert herstellbar und prozessierbar sind.

Als polymere Halbleitermaterialien für OFETs sind bisher hauptsächlich 2,5-verknüpfte Polythiophene beschrieben, die löslich sind und durch relativ preisgünstige Verfahren wie spin-coating, Rakeln und/oder Drucken aus Lösung prozessier- bar sind. Die bekannten Polythiophene sind hauptsächlich aus Löslichkeitsgründen am Thiophenring in 3-Stellung alkyl- substituiert. Zur Erreichung einer hohen Ladungsträgermobili- tät ist es unbedingt erforderlich, dass die Monomereinheiten regioregular, d. h. in einer möglichst vollständigen head- totail Anordnung verknüpft sind, was sehr hohe Ansprüche an die Syntheseplanung und-ausführung stellt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es neue organische Halbleiter zu schaffen, die einfach in hoher Qualität, Quan- tität herstellbar sind und sich leicht zu dünnen homogenen Filmen verarbeiten lassen.

Gegenstand der Erfindung sind Diaryl-doppelbindungssubsti- tuierte Poly (arylenvinylenarylene) der allgemeinen Formel 1

Ar' allgemeine Formel 1 : + Ar Ar $ n Wobei Ar' N A r : s 0 N s N N-N N-N O 4 > N= t Ar': zu 0 R' N R R N R R R R R R R R UND R : -H, Alkyl ;-CH3 ; -CmH2m+1... ; oder Alkoxy-OCH3... ; -OCmH2m+1 R : -H oder Alkyl-CH3...-CmH2m+1 ; Mit n (ganze zahl) = 1 bis 20 und m (ganze Zahl) = von 1 bis 20 sein kann.

Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Her- stellung der Diaryl-doppelbindungssubstituierten Po- ly (arylenvinylenarylene) durch Acylierung entsprechender Ary- lene und reduzierende Dimerisierung der acylierten Verbindun-

gen mit abschließender Polymerisation unter ebenfalls redu- zierenden Bedingungen. Schließlich ist die Verwendung der Di- aryl-doppelbindungssubstituierte Poly (arylenvinylenarylene) als organische Halbleiter Gegenstand der Erfindung.

Die neu hergestellten Diaryl-doppelbindungssubstituierten Po- ly (arylenvinylenarylene) (DA-PAVA) eignen sich in besonderem Maße als aktives Halbleitermaterial für OFETs, da sie a) über eine für technische Anwendungen genügende Ladungs- trägermobilität besitzen b) sich einfach aus herkömmlichen organischen Lösungsmitteln zu dünnen homogenen Filmen verarbeiten lassen und c) mit dem Fachmann geläufigen Verfahren einfach durch Poly- kondensationreaktionen in hoher Qualität und Quantität hergestellt werden können.

Die Diaryl-doppelbindungssubstituierten Poly (arylenvinylenarylene) können nach folgendem Reaktions- schema einfach und in hohen Ausbeuten hergestellt werden : Die Arylenverbindung wird mit einer Heteroacylverbindung un- ter Friedel-Crafts-Bedingungen acyliert. Es entsteht das ent- sprechende Keton. 2 Mol dieser Verbindung werden unter redu- zierenden Bedingungen (z. B. Cu/Zn in DME) mit TiCl3 umge- setzt, was zur Dimerisierung und Ausbildung einer C=C- Doppelbindung führt. Das Dimere wird dann in Chloroform mit Fecal3 zur Reaktion gebracht und damit zum Endprodukt polyme- risiert.

Zeichnung 2 : Syntheseschema Poly (2,5-thienylen-2, 5-thienylen-1,2-bis (4-octylphenyl) -1,2-viny

Das nach dem oben gezeigten Schema hergestellte Po- ly (2,5thienylen-2, 5-theinylen-1, 2-bis (4-octylphenyl)-1, 2- vinylen) kann als Halbleiter in einem OFET eingesetzt werden.

Dazu wird das Poly (2,5thienylen-2, 5-theinylen-1, 2-bis (4- octylphenyl)-1, 2-vinylen) p (TTOPV) in Chloroform gelöst und durch spin-coating auf ein, z. B. mit Gold Source-Drain- Elektroden vorstrukturiertes Kunststoff-Substrat aufgebracht und bei 120°C 15 min getempert. Darauf wird ebenfalls durch spin-coating eine Schicht z. B. Poly (4-hydroxystyrol) als Iso- lator aufgeschleudert. Nach einem weiteren Temperschritt wird eine Gate-Elektrode aus Titan aufgedampft und man erhält einen OFET.