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フラーレン誘導体組成物とこれを用いた電界効果トランジスタ素子

国内特許コード P110004353
整理番号 K025P17
掲載日 2011年7月12日
出願番号 特願2009-137663
公開番号 特開2010-030988
登録番号 特許第5529439号
出願日 平成21年6月8日(2009.6.8)
公開日 平成22年2月12日(2010.2.12)
登録日 平成26年4月25日(2014.4.25)
優先権データ
  • 特願2008-163860 (2008.6.23) JP
発明者
  • 中西 尚志
出願人
  • 国立研究開発法人物質・材料研究機構
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 フラーレン誘導体組成物とこれを用いた電界効果トランジスタ素子
発明の概要 【課題】特定のフラーレン誘導体を用いたメソフェーズを有する組成物、および、その新しい用途を提供する。
【解決手段】複数のフラーレン誘導体からなる組成物であり、上記複数のフラーレン誘導体のそれぞれは、フラーレン部位と、フラーレン部位の含窒素五員環に結合したアルキル置換基部位との結合からなり、メソフェーズを有することを特徴とする。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要



近年、チューナブルなモルフォロジを有する超分子材料およびメソモルフィック材料等のソフトマテリアルの研究が注目されている。中でも、フラーレンは、比較的高いキャリア移動度を示すn型半導体等の電荷輸送材料として期待されており、フラーレンを用いた、固体と液体との中間相を示す材料が知られている(例えば、特許文献1を参照)。





特許文献1によれば、フラーレン部位と置換基部位とを有する、シャトルコック状の分子形状の金属含有フラーレン誘導体が、フラーレン部位と置換基部位とのスタックによって、分子同士が自発的にカップスタック型に積層し、これにより、中間相を発現する。しかしながら、特許文献1に示される組成物は、置換基部位が大きいため、フラーレン含有率に乏しく、フラーレンの特性を十分に発揮できないという問題がある。





一方、本願発明者は、特定のフラーレン誘導体からなるナノワイヤおよび超分子組織体を報告している(例えば、特許文献2および3を参照)。特許文献2および特許文献3では、いずれも、三本のアルキル鎖を置換基として有するフラーレン誘導体を自己組織化させることに成功している。詳細には、特許文献2によれば、グラファイト基板上に一次元のフラーレンナノワイヤが形成される。また、特許文献3によれば、表面にナノメートルサイズのフレーク構造を持つ球状粒子が得られ、このような球状粒子を薄膜化することにより、超撥水材料となることを報告している。しかしながら、このようなフラーレン誘導体は、開発途上にあり、ソフトマテリアルの創製が望まれている。

産業上の利用分野



本発明は、フラーレン誘導体組成物とこれを用いた電界効果トランジスタ素子とに関し、より詳細には、メソフェーズを有するフラーレン誘導体組成物とこれを用いた電界効果トランジスタ素子とに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
複数のフラーレン誘導体からなる組成物であって、
前記複数のフラーレン誘導体のそれぞれは、次式(1)で示されるフラーレン部位と、式(1)の含窒素五員環に結合した次式(2)で示されるアルキル置換基部位との結合からなり、
メソフェーズを有することを特徴とするフラーレン誘導体組成物。
【化1】


(式中の(Fu)はフラーレンであり、Xは水素原子またはアルキル基を示す。)
【化2】


(式中の、R、RおよびRは、同一または別異に、nが16以上20以下の整数である飽和状アルキルオキシ基(OC2n+1であるか、または、
前記、RおよびRのうちいずれか2つは、同一または別異に、nが17以上20以下の整数である飽和状アルキルオキシ基(OC2n+1)であり、かつ、前記、RおよびRのうちのいずれか1つは水素原子である。)

【請求項2】
請求項1に記載の組成物において、RおよびRは、いずれもOC2041であり、Rは水素原子であることを特徴とするフラーレン誘導体組成物。

【請求項3】
請求項1に記載の組成物において、R、RおよびRは、いずれもOC1633であることを特徴とするフラーレン誘導体組成物。

【請求項4】
複数のフラーレン誘導体からなる組成物であって、
前記複数のフラーレン誘導体のそれぞれは、次式(1)で示されるフラーレン部位と、式(1)の含窒素五員環に結合した次式(2b)で示されるアルキル置換基部位との結合からなり、
メソフェーズを有することを特徴とするフラーレン誘導体組成物。
【化3】


(式中の(Fu)はフラーレンであり、Xは水素原子またはアルキル基を示す。)
【化4】


(式中の、R、RおよびRは、同一または別異に、O(CHC≡C-C≡C(CHCH(7≦x≦13)である。)

【請求項5】
請求項1から4のいずれか一項に記載の組成物において、複数のフラーレン誘導体は、メソフェーズにおいて、フラーレン部位が互いに隣接し、かつ、アルキル置換基部位が前記隣接したフラーレン部位を中心として相反する外側を向くように配列したラメラ構造を形成しており、
前記ラメラ構造は、アルキル置換基部位が互いに近接するように積層されていることを特徴とするフラーレン誘導体組成物。

【請求項6】
請求項1から4のいずれか一項に記載の組成物において、前記フラーレンは、C60、C70、C76、C84、および、これらのいずれかを骨格とし炭素ケージ内に金属を内包した金属内包フラーレンからなる群から選択されたものであることを特徴とするフラーレン誘導体組成物。

【請求項7】
半導体薄膜と、電極とを有する電界効果トランジスタ素子であって、
前記半導体薄膜は、請求項1から6のいずれか一項に記載の組成物からなることを特徴とする、電界効果トランジスタ素子。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009137663thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ 構造制御と機能 領域
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