專利名稱：：用于薄膜晶體管的四羧酸二酰亞胺半導(dǎo)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用雜環(huán)烷基取代(也稱作雜脂環(huán)取代)的萘-1，4，5，8-二(二羧酰亞胺)化合物作為η-溝道半導(dǎo)體薄膜內(nèi)的半導(dǎo)體材料。本發(fā)明還涉及這類材料在電子器件用薄膜晶體管內(nèi)的應(yīng)用以及制造這類晶體管和器件的方法。發(fā)明背景薄膜晶體管(TFT)已作為開關(guān)元件廣泛用于電子領(lǐng)域，如有源矩陣液晶顯示器、靈便卡和很多其它電子器件及其部件中。薄膜晶體管(TFT)是場效應(yīng)晶體管(FET)的一個例子。FET最著名的例子是MOSFET(金屬-氧化物-半導(dǎo)體-FET)，即如今高速應(yīng)用中的常用開關(guān)元件。目前，大多數(shù)薄膜器件都用非晶硅為半導(dǎo)體而制成。非晶硅是晶體硅的廉價替代物。在大范圍應(yīng)用中，這一點(diǎn)對降低晶體管成本尤其重要。但由于非晶硅的最大遷移率(0.51.Ocm2As)比晶體硅的低數(shù)千倍，其應(yīng)用被限于較低速的器件。雖然在TFT中應(yīng)用非晶硅比用高度結(jié)晶硅便宜，但非晶硅仍有其缺點(diǎn)。在制造晶體管期間，非晶硅的沉積需要成本較高的工藝，如等離子體增強(qiáng)化學(xué)蒸氣沉積和高溫(360°C)，才能實(shí)現(xiàn)對顯示器應(yīng)用足夠的電特性。對于沉積，如此高的加工溫度就不允許使用原本可能適用于柔性顯示器之類應(yīng)用中的某些塑料所制成的襯底。近十年來，有機(jī)材料作為TFT半導(dǎo)體溝道用的無機(jī)材料，如非晶硅，的潛在替代品，已受到關(guān)注。有機(jī)半導(dǎo)體材料加工更簡便，尤其那些能溶于有機(jī)溶劑，從而能用便宜得多的方法，如旋涂、浸涂和微接觸印刷，大面積涂布的有機(jī)半導(dǎo)體材料。此外，有機(jī)材料能在較低溫度下沉積，從而為柔性電子器件的襯底材料，包括塑料在內(nèi)，開辟了更廣闊的范圍。因此可以把由有機(jī)材料制成的薄膜晶體管看成是顯示驅(qū)動器、便攜式電腦、尋呼機(jī)、交易卡內(nèi)的存儲元件和識別標(biāo)簽等中塑料電路的潛在關(guān)鍵技術(shù)，在這些地方，易于制造、力學(xué)柔性和/或中等操作溫度是重要考慮因素。已經(jīng)作過相當(dāng)大的努力來尋找能用于TFT的新有機(jī)半導(dǎo)體材料，以提供電子部件內(nèi)的開關(guān)和/或邏輯元件，其中有很多需要遠(yuǎn)高于0.OlcmVvs的高遷移率和大于1000的開/關(guān)電流比(下文稱之為“開/關(guān)比”)。具有此類性能的TFT能用于電子應(yīng)用，如顯示器的像素驅(qū)動器和識別標(biāo)簽。但是，具有此類理想性能的多數(shù)化合物都是“P-型”或“P-溝道”，這意味著要施加相對于源電壓為負(fù)的柵電壓才能在器件的溝道區(qū)內(nèi)引發(fā)正電荷(空穴)。作為ρ-型有機(jī)半導(dǎo)體材料的替代品，在TFT中能用N-型有機(jī)半導(dǎo)體材料作為P-型有機(jī)半導(dǎo)體材料的替代品，此處，術(shù)語“η-型”或“η-溝道”是指要施加相對于源電壓為正的柵電壓才能在器件的溝道區(qū)內(nèi)引發(fā)負(fù)電荷。此外，一類稱做互補(bǔ)電路的重要TET電路，除需要ρ-型半導(dǎo)體材料外還需要η-型半導(dǎo)本見Dodabalapur^,“Complementarycircuitswithorganictransistors(帶有機(jī)晶體管的互補(bǔ)電路)”，Appl.Phys.Lett，1996，69，4227。尤其是，互補(bǔ)電路的制造需要至少一個ρ-溝道TFT和至少一個η-溝道TFT。變極器之類的簡單部件已用互補(bǔ)電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了?；パa(bǔ)電路相對普通TFT電路的優(yōu)點(diǎn)包括能耗更低、壽命更長和噪音容差更佳。在這類互補(bǔ)電路中，常期望η-溝道器件的遷移率和開/關(guān)比值與P-溝道器件的遷移率和開/關(guān)比值類似。使用有機(jī)P-型半導(dǎo)體和無機(jī)n-型半導(dǎo)體的混合互補(bǔ)電路是已知的，如Dodabalapur等(Appl.Phys.Lett,1996，68，2264)所述，但為制造簡便起見，在這類電路中最好是有機(jī)n_溝道半導(dǎo)體材料。僅開發(fā)了有限數(shù)量的有機(jī)材料用來做TEF中的半導(dǎo)體n-溝道。一種這樣的材料，即巴克敏斯特富勒烯C6(l，具有0.08cm7Vs的遷移率，但被認(rèn)為在空氣中是不穩(wěn)定的。見R.C.Haddon,A.S.Perel,R.C.Morris,T.T.M.Palstra,A.F.Hebard禾口R.M.Fleming,"C60ThinFilmTransistors(C6Q薄膜晶體管)，，Appl.Phys.Let,1995,67,121。全氟化銅酞菁的遷移率為0.03cm7Vs，而且在空氣操作中一般是穩(wěn)定的，但襯底必須被加熱到100°C以上才能最大白勺ii。H“NewAir-Stablen-ChannelOrganicThinFilmTransistors(fr型空氣-穩(wěn)定的n-溝道有機(jī)薄膜晶體管)，，Z.Bao,A.J.Lovinger和J.Brown,J.Am.Chem,Soc.1998，120，207。已經(jīng)報道過其它n_溝道半導(dǎo)體，包括基于萘骨架的一些，但遷移率較joJALLaquindanum^,"n-Channe1OrganicTransistorMaterialsBasedonNaphthaleneFrameworks(基于萘骨架的n_溝道有機(jī)晶體管材料)”，J.Am.Chem,Soc.1996，118，11331。一種這樣的萘-基n-溝道半導(dǎo)體材料，即四氰基萘醌二甲烷(TCNNQD)能在空氣中操作，但該材料的開/關(guān)比低，而且難以制備和純化。也已證明，用源極和漏極在半導(dǎo)體頂面上的頂接觸構(gòu)型器件時，基于萘芳族骨架的芳族四羧酸二酰亞胺，作為n-型半導(dǎo)體，提供最高達(dá)0.16cm2/Vs的n_溝道遷移率。用底接觸器件，即源極和漏極在半導(dǎo)體底下，可獲得可比結(jié)果，但需在必須是金的電極與半導(dǎo)體之間涂布巰基墊層。見Katz等，“NaphthalenetetracarboxylicDiimide-Basedn-Channe1TransistorSemiconductors-StructuralVariationandThiol—EnhancedGoldContacts(萘-四羧酸二酰亞胺基n-溝道晶體管半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)變型和硫醇增強(qiáng)的金接觸)，，J.Am.Chem.Soc.2000122,7787;“ASolubleandAir-stableOrganicSemiconductorwithHighElectronMobility(具有高電子遷移率的可溶性和空氣-穩(wěn)定的有機(jī)半導(dǎo)體)"Nature2000404，478;Katz等，歐洲專利申請EP1041653或US6，387，727。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在沒有硫醇墊層的情況下，Katz等的化合物在底接觸器件中的遷移率較低。授予Katz等的US專利6，387，727B1公開了稠環(huán)四羧酸二酰亞胺化合物，其中一個例子是N，N’-二(4-三氟甲基芐基)萘-1，4，5，8-四羧酸二酰亞胺。這類化合物是更易還原的顏料。在授予Katz等的US專利6，387，727B1中所報告的N，N’-二辛基萘-1，4，5，8-四羧酸二酰亞胺的最高遷移率在0.1至0.2cm2/Vs之間。用脈沖輻射分解時間分辨微波導(dǎo)電率測量法，已測得含直鏈烷基側(cè)鏈的萘_四羧酸二酰亞胺薄膜中較高的遷移率。見Struijk等，“LiquidCrystallinePeryleneDiimidesArchitectureandChargeCarrierMobilities(液晶茈二酰亞胺結(jié)構(gòu)和載流子遷移率)”，J.Am.Chem.Soc.Vol.2000122，11057。Dimitrakopoulos等的US專利出版物2002/0164835公開了由茈四羧酸二酰亞胺化合物制成的改進(jìn)n-溝道半導(dǎo)體薄膜，作為與萘-基化合物的比較，其中一個例子是N，N’-二(n-lH，lH-全氟辛基)茈_3，4，9，10-四羧酸二酰亞胺。連接在二酰亞胺結(jié)構(gòu)中酰亞胺氮上的取代基包含烷基鏈、缺電子烷基、缺電子芐基，優(yōu)選鏈長為418個碳原子?；谟煤牍羌艿牟牧献鳛榘雽?dǎo)體的器件導(dǎo)致低遷移率，例如，茈四羧酸二酐(PTCDA)的l(T5cm7Vs和N，N，-二苯基茈四羧酸二酰亞胺(PTCDI-Ph)的1.5X10"5cm2/Vso見Horowitz等,"Evidenceforn-TypeConductioninaPeryleneTetracarboxylicDiimideDerivative(茈四羧酸二酰亞胺衍生物中n-型導(dǎo)電的證明)”Adv.Mater.1996，8，242和Ostrick等，J.Appl.Phys.1997，81，6804。Mark等的US專利出版物2005/0176970公開了由N-和芯已被吸電子基取代的單和二酰亞胺茈和萘化合物所制成的改進(jìn)n-溝道半導(dǎo)體薄膜。連接在二酰亞胺結(jié)構(gòu)中酰亞胺氮上的取代基可選自烷基、環(huán)烷基、取代環(huán)烷基、芳基和取代芳基部分。但是，Marks等并未看到在酰亞胺氮上用了環(huán)烷基的任何優(yōu)點(diǎn)。因此從含N-辛基和N-環(huán)己基的茈二酰亞胺所得到的遷移率實(shí)際上并無區(qū)別(第10頁，第1列，實(shí)施例10)。而且在Marks等的US專利出版物2005/0176970A1中所報告的最高遷移率是0.2em2/Vs0Marks等未給出有關(guān)萘化合物的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但要求它們的芯是二氰基二取代的。Shukla等于2006年12月7日申請的US系列11/567，954公開構(gòu)型控制的N，N’-二取代-1，4，5，8-萘-四羧酸二酰亞胺，在這類化合物的1個或2個酰亞胺氮上帶有4-取代環(huán)己基的情況下，較之構(gòu)型混合的1，4，5，8_萘-四羧酸二酰亞胺，在薄膜晶體管器件中具有出色的n-型半導(dǎo)體性能。如以上討論，已制成多種1，4，5，8_萘-四羧酸二酰亞胺并試驗(yàn)了它們的n-型半導(dǎo)體性能。一般而言，這類材料，作為n-型半導(dǎo)體，用頂接觸構(gòu)型器件，已具有最高達(dá)0.16cm2/Vs的n-溝道遷移率。目前本領(lǐng)域需要適用于晶體管材料的新型和改進(jìn)有機(jī)半導(dǎo)體材料以及它們的制造和應(yīng)用的改進(jìn)技術(shù)。尤其需要在有機(jī)薄膜晶體管器件中具有顯著大遷移率和大開/關(guān)電流比的n-型半導(dǎo)體材料。尤其期待比帶烷基的1，4，5，8_萘-四羧酸二酰亞胺有更好n-型半導(dǎo)體性能的1，4，5，8-萘-四羧酸二酰亞胺。發(fā)明概述本發(fā)明涉及包含雜環(huán)烷基-取代的萘-1，4，5，8_二(二羧酰亞胺)化合物的n-溝道半導(dǎo)體薄膜或材料，所述化合物在2個酰亞胺氮的至少之一上已直接連接(或取代)有環(huán)內(nèi)含410個原子和至少一個非碳雜原子的雜環(huán)烷基環(huán)體系(即雜脂環(huán)基)，例如，環(huán)內(nèi)有5個碳原子和1個氮原子的哌啶。一個或多個雜環(huán)烷基環(huán)可獨(dú)立地被取代或未取代的。在一個或兩個雜環(huán)烷基環(huán)體系上的任選取代基優(yōu)選包括給電子基。由這類化合物制成的半導(dǎo)體薄膜，以薄膜形式，能具有高達(dá)1.0cm2/Vs的有效場效應(yīng)電子遷移率。這類半導(dǎo)體薄膜也能使器件的開關(guān)比至少為105。本發(fā)明的一個實(shí)施方案的目標(biāo)是把這種n-溝道半導(dǎo)體薄膜用在有機(jī)薄膜晶體管中，各晶體管包含空間上分開的與n-溝道半導(dǎo)體薄膜連接的第一和第二接觸裝置(means)。第三接觸裝置可以與所述第一和第二接觸裝置空間分開并靠施加在第三接觸裝置上的電壓來控制第一和第二接觸裝置之間通過所述薄膜的電流。第一、第二和第三接觸裝置可對應(yīng)于場效應(yīng)晶體管內(nèi)的漏極、源極和柵極。本發(fā)明另一個方面的目標(biāo)是制造薄膜晶體管的方法，優(yōu)選用升華法或溶液相沉積法在襯底上沉積n-溝道半導(dǎo)體薄膜，其中襯底在沉積期間的溫度不超過100°C。更具體地，本發(fā)明涉及薄膜晶體管內(nèi)包含有機(jī)半導(dǎo)體材料薄膜的制品，所述有機(jī)半導(dǎo)體材料包含雜環(huán)烷基-取代的萘-1，4，5，8-二(二羧酰亞胺)化合物，該化合物在至少1個酰亞胺氮原子上連接有取代或未取代的雜環(huán)烷基環(huán)體系。如果1個環(huán)或2個環(huán)都被取代，則在被取代各環(huán)上的一個或多個取代基優(yōu)選包含至少一個給電子有機(jī)基。例如，如果在2個雜環(huán)烷基環(huán)體系上都存在一個或多個取代基，則2個環(huán)中每個環(huán)上的這類取代基都包含至少一個給電子基。更優(yōu)選，在此2個雜環(huán)烷基環(huán)體系上的所有取代基都是給電子基。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，本發(fā)明中所用的雜環(huán)烷基-取代的萘-四羧酸二酰亞胺化合物由以下一般結(jié)構(gòu)I表示其中中至少之一獨(dú)立地是取代或未取代的雜環(huán)烷基環(huán)體系，環(huán)內(nèi)包含410個碳原子，另一個々工或^，如果存在，是任何有機(jī)取代基。優(yōu)選雜環(huán)烷基環(huán)體系是未橋連的單環(huán)或橋連的二環(huán)體系，含14個選自0、N和S的雜原子，優(yōu)選1或2個雜原子。雜環(huán)烷基環(huán)體系的實(shí)例包括氧雜環(huán)丁烷(oxetan)、四氫呋喃、四氫吡喃或氧雜環(huán)庚烷(oxepane)、二噁烷、吖丁啶、吡咯烷、哌啶、六氫吖庚因、六氫二吖庚因、四氫噻吩、硫雜環(huán)丁烷(thietan)、四氫噻喃、硫雜環(huán)庚烷(thiepan)、嗎啉以及橋連雜環(huán)烷基體系，如氧雜二環(huán)[4.4.0]癸烷和氮雜二環(huán)[2，2，1]i^一烷。在以上結(jié)構(gòu)I中，第一和第二二羧酰亞胺部分連接在萘核的相對側(cè)，即在萘核的1，8和4，5位置上。萘核可任選地被至多4個獨(dú)立選擇的Z基團(tuán)所取代，其中m是04的任何整數(shù)。優(yōu)選Z基獨(dú)立地選自不影響由這類化合物所制薄膜的n-型半導(dǎo)體性能的給電子基(或至少不是吸電子基團(tuán))。在一個特別適用的實(shí)施方案中，適用于本發(fā)明的雜環(huán)烷基萘-四羧酸二酰亞胺化合物由結(jié)構(gòu)II表示其中￥是0、3或1爐、12、14、15、12，、14，各自獨(dú)立地是H或給電子有機(jī)基團(tuán)，除了允許環(huán)體系上任選的任意2個R基(可能在相鄰碳上)能結(jié)合而形成取代或未取代的46元脂環(huán)環(huán)作為橋連環(huán)體系的一部分。當(dāng)Y是0或S時，p為0。當(dāng)Y是N時，p為1，以及R3是H或給電子有機(jī)基。~是有機(jī)取代基，任選地，如以上對結(jié)構(gòu)II所定義帶有獨(dú)立選擇的Y和R基的另一個雜環(huán)烷基。有利地，在本發(fā)明的晶體管器件內(nèi)所用的n-溝道半導(dǎo)體薄膜不一定需要為獲得高遷移率而對與薄膜連接的第一和第二接觸裝置進(jìn)行預(yù)處理。此外，本發(fā)明中所用的化合物具有相當(dāng)顯著的揮發(fā)性，以致需要時，能用蒸氣相把n-溝道半導(dǎo)體薄膜涂布到有機(jī)薄膜晶體管的襯底上。如本文所用，“一個”或“一種”或“該”能與“至少一個”互換使用，意指“一個或多個”被改性的元件。如本文所用，關(guān)于有機(jī)薄膜晶體管中的多層，術(shù)語“以上”、“上面”和“以下”等是指層的順序，其中有機(jī)薄膜層在柵極之上，但不一定指這些層緊挨著或不存在中間層。附圖簡述當(dāng)結(jié)合以下的說明書和附圖時，本發(fā)明的上述和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚了，在其中，可能時，使用了相同的參考數(shù)字來標(biāo)記這些圖中共同的相同或類似特征，以及在其中圖1表示具有底接觸結(jié)構(gòu)的典型有機(jī)薄膜晶體管的截面圖；和圖2表示具有頂接觸結(jié)構(gòu)的典型有機(jī)薄膜晶體管的截面圖。發(fā)明詳述典型有機(jī)薄膜晶體管的截面如圖1和2所示，其中圖1表示典型的底接觸構(gòu)型和圖2表示典型的頂接觸構(gòu)型。在圖1和2的實(shí)施方案中，每個薄膜晶體管(TFT)含源極20、漏極30、柵極44、柵極介電層56、襯底28和本發(fā)明中所用的連接源極和漏極的薄膜狀半導(dǎo)體70，半導(dǎo)體70包含選自本文所述的雜環(huán)烷基-取代的萘-1，4，5，8-二(二羧酰亞胺)化合物類的化合物。當(dāng)TFT以累積(accumulation)模式操作時，自源極注射進(jìn)半導(dǎo)體的電荷是可移動的，電流自源極流至漏極，主要在半導(dǎo)體-介電層界面處100人內(nèi)的薄溝道區(qū)內(nèi)。見A.Dodabalapur,L.TorsiH.E.Katz,Science1995，268，270。在圖1的構(gòu)型中，電荷只需要在橫向上自源極20注入以形成溝道。在無柵場時，溝道理想地幾乎沒有載流子；所以理想地?zé)o源-漏電導(dǎo)。關(guān)電流定義為當(dāng)電荷尚未通過施加?xùn)烹妷憾匾庾⑸溥M(jìn)溝道時在源極20與漏極30之間流過的電流。對于累加模式TFT，這發(fā)生在柵-源電壓比已知為閾電壓的某一電壓值更負(fù)時，假設(shè)為n_溝道。見Sze,SemiconductorDevices-PhysicsandTechnology(半導(dǎo)體器件-物理和技術(shù))，JohnWiley&Sons(1981)，438443頁。開電流定義為，當(dāng)載流子已通過在柵極44上施加適當(dāng)?shù)碾妷憾幸饫鄯e在溝道內(nèi)且溝道導(dǎo)電時，在源極20與漏極30之間流過的電流。對于n-溝道累積模式TFT，這發(fā)生在柵-源電壓比閾電壓更正時。為此，對于n-溝道操作，希望閾電壓為零，或略正。實(shí)施開與關(guān)之間切換的方法是，施加或撤去自柵極44經(jīng)由柵極介電層56到達(dá)半導(dǎo)體_介電層界面的電場，有效地負(fù)荷電容器。按照本發(fā)明，本發(fā)明中所用的有機(jī)半導(dǎo)體材料，在以n-溝道薄膜形式使用時，在惰性條件下具有高性能而無需特殊的化學(xué)墊層。包含本文所述的雜環(huán)烷基-取代的萘-1，4，5，8_二(二羧酰亞胺)化合物，優(yōu)選雜環(huán)烷基-1，4，5，8-萘-四羧酸二酰亞胺化合物的本發(fā)明的改進(jìn)n-溝道半導(dǎo)體薄膜，能具有大于0.001cm2/VS，優(yōu)選大于0.01cm2/Vs的場效應(yīng)電子遷移率。更優(yōu)選包含本發(fā)明化合物的薄膜具有大于0.lcm2/Vs的場效應(yīng)電子遷移率。此外，本發(fā)明中所用的n-溝道半導(dǎo)體薄膜能提供至少104，有利地至少105的開/關(guān)比。開/關(guān)比按柵電壓自0掃描到100V而漏-源電壓保持100V恒定值，并用二氧化硅柵極介電層時，最大/最小漏電流之比測定。此外，這些性能可以在薄膜沉積前使n-型半導(dǎo)體材料反復(fù)暴露于空氣中之后以及在沉積后使晶體管器件和/或溝道層暴露在空氣中之后測得。不受理論的限制，相信有幾個因素對本發(fā)明的萘-基四羧酸二酰亞胺化合物的期待性能作出貢獻(xiàn)。材料的固態(tài)結(jié)構(gòu)中單個分子發(fā)生堆砌，使得含萘環(huán)體系和/或酰亞胺羧基的共軛萘核體系的軌道能與鄰近分子發(fā)生相互作用，導(dǎo)致高遷移率。在用這種材料作為有源層的器件中，相互作用的方向有一個平行于所期待電流方向的分量。由該材料所形成的薄膜的形態(tài)是基本連續(xù)的，使得電流通過材料而無不可接受的間斷?；衔镏凶畹臀凑紦?jù)分子軌道的能量允許在適用電壓下電子注射自具有適當(dāng)功函的金屬。共軛結(jié)構(gòu)中理想的最低未占據(jù)分子軌道(LUM0)能級，相對于真空能級，一般為3.5eV4.6eV。如本領(lǐng)域所知，LUM0能級和還原電勢都近似地描述材料的相同特性。LUM0能級值相對于真空能級測定，而還原電勢值在溶液內(nèi)相對于標(biāo)準(zhǔn)電極測定。器件應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)在于，結(jié)晶固體內(nèi)的LUM0，即半導(dǎo)體的導(dǎo)帶，和固體的電子親合性，都相對于真空水平測定。后一參數(shù)常常不同于從溶液測定的前一參數(shù)。如上所示，本發(fā)明涉及一種制品，它在薄膜晶體管內(nèi)包含有機(jī)半導(dǎo)體材料的薄膜，所述有機(jī)半導(dǎo)體材料包含雜環(huán)烷基-取代的萘-1，4，5，8-二(二羧酰亞胺)化合物，該化合物在至少一個酰亞胺氮原子上直接連有取代或未取代的雜環(huán)烷基環(huán)，其中，在每個雜環(huán)烷基環(huán)上的任何任選取代基包含至少一個給電子有機(jī)基團(tuán)，即，如果在2個雜環(huán)烷基環(huán)體系之一或兩者上存在一個或多個取代基，則這類取代基在雜環(huán)烷基環(huán)的之一或兩者上包含至少一個給電子基。這2個雜環(huán)烷基環(huán)體系，如果存在，可以不同，且各雜環(huán)烷基環(huán)體系獨(dú)立地具有不同的取代或無取代。但優(yōu)選各雜環(huán)烷基環(huán)體系是相同的，雖然在每個環(huán)體系上的取代作用，如果存在，可以不同。如果2個雜環(huán)烷基環(huán)體系都是被取代的，則2個雜環(huán)烷基環(huán)體系都包含至少一個給電子取代基。萘核優(yōu)選不被除氰基以外的其它吸電子基如鹵素或含羰基的基團(tuán)所取代。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，本發(fā)明中所用的雜環(huán)烷基-取代的萘-四羧酸二酰亞胺化合物由以下一般結(jié)構(gòu)I表示其中至少一個獨(dú)立地是取代或未取代的雜環(huán)烷基環(huán)體系，環(huán)內(nèi)包含410個原子，而另一個~或A2，如果存在，則是任何有機(jī)取代基。優(yōu)選雜環(huán)烷基環(huán)體系是未橋連的單環(huán)或橋聯(lián)的二環(huán)體系，含14個選自0、N和S的雜原子，優(yōu)選1或2個雜原子。雜環(huán)烷基環(huán)體系的實(shí)例包括氧雜環(huán)丁烷、四氫呋喃、四氫吡喃或氧雜環(huán)庚烷、二噁烷、吖丁啶、吡咯烷、哌啶、六氫吖庚因、六氫二吖庚因、四氫噻吩、硫雜環(huán)丁烷、四氫噻喃、硫雜環(huán)庚烷、嗎啉以及橋連環(huán)烷基體系，如氧雜二環(huán)[4.4.0]癸烷和氮雜二環(huán)[2，2，1]十一烷。在以上結(jié)構(gòu)I中，第一和第二二羧酰亞胺部分連接在萘核的相對側(cè)，即在萘核的1，8和4，5位上。萘核可任選地被最多4個獨(dú)立選擇的Z基所取代，其中m是04的任意整數(shù)。優(yōu)選Z基獨(dú)立地選自不會影響由這類化合物所制薄膜的n-型半導(dǎo)體性能的給電子基(或至少不是吸電子基)。在一個特別適用的實(shí)施方案中，適用于本發(fā)明的雜環(huán)烷基萘-四羧酸二酰亞胺化合物由結(jié)構(gòu)II表示其中￥是0、3或111、12、14、15、12，、14，各自獨(dú)立地是H或給電子有機(jī)基，除了允許環(huán)體系上任選的任何2個(優(yōu)選相鄰的)R基能結(jié)合形成取代或未取代的46元脂環(huán)環(huán)作為部分橋連環(huán)體系。當(dāng)Y是0或S時，p為0。當(dāng)Y是N時，p為1，以及R3是H或給電子有機(jī)基是有機(jī)取代基，任選另一個雜環(huán)烷基。在另一個特別適用的實(shí)施方案中，適用于本發(fā)明的雜環(huán)烷基萘_四羧酸二酰亞胺化合物由結(jié)構(gòu)III表示其中，X和Y獨(dú)立地或分別是0、S和N;其中R1、!2、!4、!5、!2’、!4’(在第一雜環(huán)烷基環(huán)上)&&r6、R7、R9、R7’、R9’和R1(i(在第二雜環(huán)烷基環(huán)體系上)各自獨(dú)立地是H或(優(yōu)選給電子)有機(jī)基，除了允許環(huán)體系上任選的任意2個(優(yōu)選相鄰的)R基能結(jié)合形成取代或未取代的46元脂環(huán)環(huán)作為部分橋連環(huán)體系。其中當(dāng)X和Y獨(dú)立地是0或S時，p或q分別為0。當(dāng)X和Y獨(dú)立地是N時，p或q分別是1，而R3和R8優(yōu)選獨(dú)立地是H或給電子有機(jī)基。如果化合物中的1個或2個雜環(huán)烷基環(huán)體系，如果存在，是取代的，則分別在雜環(huán)烷基環(huán)體系之一或兩者上的至少一個取代基優(yōu)選是給電子基，優(yōu)選Cic8有機(jī)取代基，更優(yōu)選QC4有機(jī)取代基，最優(yōu)選烷基取代基。如本文所用，術(shù)語“有機(jī)基”是指含112個碳原子，優(yōu)選17個碳原子的任何取代或未取代取代基。有機(jī)基包括，例如，CH3、直鏈或支鏈C2C4烷基、C8鏈烯基(單價不飽和脂肪烴)或QC8烷氧基。在由結(jié)構(gòu)II所表示的化合物中第一和第二環(huán)體系是單環(huán)體系，如四氫吡喃，的情況下，則優(yōu)選所有的R1、R2、R4、R2，、R4，、R5、R6、R7、R9和R10是氫或給電子取代基。在結(jié)構(gòu)II或III中(取代基是可應(yīng)用的)，優(yōu)選HR4、!5、!2’和R4’中至少2個或3個，更優(yōu)選至少4個或5個是H，而且同一環(huán)上的任何取代基都是給電子基，優(yōu)選烷基，如CH3；以及R6、R7、R9、R10、R7，和R9，中至少2個或3個，更優(yōu)選至少4個或5個是H，而且同一環(huán)上的任何取代基都是給電子基，優(yōu)選烷基，如CH3。優(yōu)選的給電子基是烷基，如CH3。在結(jié)構(gòu)II或III中(取代基是可應(yīng)用的)，更優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是所有R1、!3(如果存在)、R4、R2’、R4，鏟、鏟、鏟(如果存在)、礦，、19、19，和R1Q都是氫，而且R2和R7是給電子基，優(yōu)選烷基，如CH3；或其中所有的R1、R2、R3(如果存在)、R4、R2，、R4，R5、R6、R7、R8(如果存在)、R7，、R9、R9，和R1(l都是H。在一個具體實(shí)施方案中，在化合物的2個環(huán)己基環(huán)中的每一個上都確有一個獨(dú)立選擇的給電子有機(jī)取代基，其中取代基的類別和/或位置不同，或者，如果取代基的類別和位置相同，則取代基在環(huán)己基環(huán)上相對于酰亞胺氮的鄰位或間位上，而不在對位上。在以上結(jié)構(gòu)I、II或III中，萘核可任選地被最多4個獨(dú)立選擇的Z基所取代，正如在結(jié)構(gòu)I中，其中m是04的任意整數(shù)。優(yōu)選Z基獨(dú)立地選自給電子基。萘核上的Z取代基可包括，例如，對由這類化合物所制薄膜的n-型半導(dǎo)體性能無不利影響的烷基、鏈烯基和烷氧基。除氰基外，要避免數(shù)目過多的吸電子基包括含氟和含羰基或羧基的基團(tuán)，雖然并非在所有化合物中都完全被排除。還有利的是避免傾向于干擾處于有利于半導(dǎo)體性能的分子疊排中的化合物共軛核靠近的取代基。要避免的這類取代基包括高支鏈基團(tuán)、環(huán)結(jié)構(gòu)和超過12個原子的基團(tuán)，尤其這類基團(tuán)或環(huán)會因取向而對共軛核的靠近造成大空間位阻時。此外，應(yīng)避免會顯著降低化合物溶解度和/或揮發(fā)性，從而妨礙期望制造方法的取代基o除非特別說明，術(shù)語“取代的”或“取代基”用來指氫以外的任何基團(tuán)或原子。此外，當(dāng)取代基含可取代的氫時，也旨在不僅包括未取代形式的取代基，而且還包括它能被任何其它已提及的一個或多個取代基(對相同位置所述的)進(jìn)一步取代(達(dá)到可能的最大個數(shù))的形式，只要取代基不破壞半導(dǎo)體應(yīng)用性所必要的性能即可。如果需要，取代基本身還可進(jìn)一步被可接受的取代基取代一次或多次。例如，在R基(R1R1(l)的情況下，烷基可以被烷氧基所取代，或在Z基的情況下，烷基可以被氟原子所取代。當(dāng)一個分子可能有2個或多個取代基時，取代基可以結(jié)合在一起形成脂族或不飽和環(huán)，若非另外提供。關(guān)于R基或Z基，除非另有所示，任何上述烷基的實(shí)例是甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、戊基、己基、辛基、2-乙基己基和同系物。烷基，優(yōu)選含16個碳原子，更優(yōu)選14個碳原子，旨在包括支鏈或直鏈基團(tuán)。鏈烯基可以是乙烯基、1-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基和同系物。關(guān)于Z基或R基，芳基可以是苯基、萘基、苯乙烯基和同系物。芳烷基可以是芐基、苯乙基和同系物。關(guān)于任何前述的適用取代基包括烷氧基等。當(dāng)提到給電子基時，可以用Hammett取代基常數(shù)(op，om)，如L.P.Hammett在PhysicalOrganicChemistry(物理有機(jī)化學(xué))(McGraw-HiIlBookCo.,NY,1940)中所述，或Taft極性取代基常數(shù)(σ》，如R.W.Taft在StericEffectsinOrganicChemistry(有機(jī)化學(xué)中的空間作用)(WileyandSons,NY,1956)和其它標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)教科書中所定義，來表示或估計(jì)。表征環(huán)取代基(在對位上)影響反應(yīng)點(diǎn)電子特性的能力的參數(shù)早先用它們對苯甲酸的PKa的影響來量化。后來的研究已延伸和精制了起始概念和數(shù)據(jù)，但為預(yù)言和校正的目的，標(biāo)準(zhǔn)組已廣泛用于化學(xué)文獻(xiàn)中，例如，在C.Hansch等，J.Med.Chem.,17,1207(1973)中。優(yōu)選給電子基的0￡)或σω小于零，更優(yōu)選小于-0.05，最優(yōu)選小于-0.1。在按照本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，如在以上結(jié)構(gòu)II中，值可用來指示基團(tuán)的給電子性質(zhì)。吸電子基團(tuán)是Hammett值大于或等于0.20，優(yōu)選大于或等于0.10的那些基團(tuán)。例如，非給電子取代基包括，但不限于，硝基、氟或氰基取代基。在本發(fā)明的有些實(shí)施方案中，可優(yōu)選含羰基的取代基，如取代羰基和羧基取代基，即使吸電子。適用雜環(huán)烷基-取代的萘-1，4，5，8-二(二羧酰亞胺)衍生物的具體說明實(shí)例用下列通式表示本發(fā)明中所用的對稱N，N’-二(雜環(huán)烷基)_取代的萘-1，4，5，8-二(二羧酰亞胺)化合物通常用過量的適用胺，如硫代環(huán)己胺，使萘-四羧酸二酸酐環(huán)化而制成。典型步驟已描述在EP專利申請251071及US專利4，156，757和US專利4，587，334和4，719，163中。制備不對稱萘-四羧酸二酰亞胺的典型步驟已描述在US專利4，714，666中。然后在ΙΟ"510_6乇下以系列升華法純化粗制材料。本發(fā)明的另一個方面涉及生產(chǎn)半導(dǎo)體部件和加進(jìn)了這類部件的電子器件的方法。在一個實(shí)施方案中，提供襯底并在該襯底上涂布一層上述半導(dǎo)體材料，用該層制造電接觸。確切的加工順序取決于期望半導(dǎo)體部件的結(jié)構(gòu)。因此，例如，在生產(chǎn)有機(jī)場效應(yīng)晶體管中，可首先在柔性襯底，如有機(jī)聚合物薄膜上沉積柵極，然后用介電層絕緣該柵極，然后在頂面上涂布源極和漏極以及一層η-溝道半導(dǎo)體材料。此種晶體管的結(jié)構(gòu)和由此的其生產(chǎn)順序能以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的常用方式改變。因此，也可以先沉積柵極，然后柵極介電層，接著，可涂布有機(jī)半導(dǎo)體，最后在半導(dǎo)體層上沉積源極和漏極的接觸。第三種結(jié)構(gòu)可先沉積源極和漏極，然后有機(jī)半導(dǎo)體，并在其頂面上沉積介電層和柵極。技術(shù)人員將認(rèn)識到，可考慮其它結(jié)構(gòu)和/或可以在上述薄膜晶體管的部件之間插進(jìn)中間表面改性層。在大多數(shù)實(shí)施方案中，場效應(yīng)晶體管包含絕緣層、柵極、包含本文所述的有機(jī)材料的半導(dǎo)體層、源極和漏極，其中柵極、半導(dǎo)體層、源極和漏極的順序任意，只要柵極和半導(dǎo)體層都接觸絕緣層以及源極和漏極都接觸半導(dǎo)體層即可。在制造、試驗(yàn)和/或使用期間，可以用支撐體來支撐0TFT。技術(shù)人員將理解，為商業(yè)實(shí)施方案所選的支撐體可以不同于為試驗(yàn)或篩選各種實(shí)施方案所選的支撐體。在有些實(shí)施方案中，支撐體對TFT不提供任何必要的電功能。在本文獻(xiàn)中，把這類支撐體稱做“非參與性支撐體”。適用的材料可包括有機(jī)或無機(jī)材料。例如，支撐體可包含無機(jī)玻璃、陶瓷箔、聚合物材料、填充聚合物材料、帶涂層金屬箔、丙烯酸類、環(huán)氧類、聚酰胺類、聚碳酸酯類、聚酰亞胺類、聚酮類、聚(氧基-1，4-亞苯基氧基-1，4-亞苯基羰基-1，4-亞苯基)(有時稱之為聚醚醚酮或PEEK)、聚降冰片烯、聚苯醚、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)和纖維增強(qiáng)塑料(FRP)。在本發(fā)明的有些實(shí)施方案中使用柔性支撐體。這樣就可進(jìn)行連續(xù)的滾壓加工，提供規(guī)模經(jīng)濟(jì)和超過平面和/或剛性支撐體的制造經(jīng)濟(jì)。所選的柔性支撐體優(yōu)選能以徒手的低力把它纏繞在直徑小于50cm，更優(yōu)選直徑25cm，最優(yōu)選直徑IOcm的圓柱周圍而不會變形或斷裂。優(yōu)選的柔性支撐體可自身卷繞。在本發(fā)明的有些實(shí)施方案中，支撐體是任選的。例如，在如圖2中的頂結(jié)構(gòu)中，當(dāng)柵極和/或柵極介電層對所得TFT的計(jì)劃用途提供足夠的支撐時，就無需支撐體。此外，支撐體可以與臨時支撐體相結(jié)合。在這種實(shí)施方案中，能在該支撐體上以可分離方式粘附或機(jī)械貼合一個支撐體，例如，當(dāng)為臨時目的，如制造、運(yùn)輸、試驗(yàn)和/或儲存而需要支撐體時。例如，可以在可拆除支撐體的剛性玻璃支撐體上粘合上一個柔性聚合物支撐體。柵極可以是任何適用的導(dǎo)電材料。本領(lǐng)域已知的很多柵極材料也適用，包括金屬、退化摻雜的半導(dǎo)體、導(dǎo)電聚合物和可印刷材料，如碳墨水或銀-環(huán)氧。例如，柵極可包含摻雜硅，或金屬，如鋁、鉻、金、銀、鎳、鈀、鉬、鉭和鈦。也可以用導(dǎo)電聚合物，如聚苯胺、聚(3，4-亞乙基二氧基噻吩)/聚(磺化苯乙烯)(PED0TPSS)。此外，這些材料的合金、組合和多層也適用。在本發(fā)明的有些實(shí)施方案中，同一材料可同時提供柵極功能和支撐體的支撐功能。例如，摻雜硅可以起柵極作用并支撐0TFT。在柵極上提供柵極介電層。柵極介電層使柵極與OTFT器件的其余部分絕緣。因此柵極介電層包含電絕緣材料。柵極介電層應(yīng)具有適當(dāng)?shù)慕殡姵?shù)，該常數(shù)可隨具體器件和使用環(huán)境而變化很寬。例如，已知柵極介電層的介電常數(shù)是2100甚至更高。適用于柵極介電層的材料可包含，無機(jī)電絕緣材料。柵極介電層可包含聚合物材料，如聚偏氟乙烯(PVDF)、氰基纖維素、聚酰亞胺等。柵極可包含多層具有不同介電常數(shù)的不同材料。適用于柵極介電層的材料的具體實(shí)例包括鍶酸鹽、鉭酸鹽、鈦酸鹽、鋯酸鹽、氧化鋁、氧化硅、氧化鉭、氧化鈦、氮化硅、鈦酸鋇、鈦酸鋇鍶、鋯酸鈦酸鋇、硒化鋅和硫化鋅。此夕卜，這些實(shí)例的合金、組合和多層也可用于柵極介電層。在這些材料中，優(yōu)選氧化鋁、氧化硅和硒化鋅。此外，還有聚合物材料，如聚酰亞胺，和具有高介電常數(shù)的絕緣體。這類絕緣體已在US專利5,981,970中進(jìn)行了討論。柵極介電層能作為分立層提供在OTFT中，或者，也可以通過將柵極材料氧化成柵極介電層而在柵極上形成。介電層可包含具有不同介電常數(shù)的2層或多層。源極和漏極靠柵極介電層與柵極隔開，而有機(jī)半導(dǎo)體層可以在源極和漏極之上或之下。源極和漏極可以是任何適用的導(dǎo)電材料。適用材料包括以上對柵極所述的大多數(shù)材料，例如，鋁、鋇、鈣、鉻、金、銀、鎳、鈀、鉬、鈦、聚苯胺、PED0T:PSS、其它導(dǎo)電聚合物、它們的合金、組合或多層。薄膜電極(如柵極、源極和漏極)可以用任何適用的方法制成，如物理蒸氣沉積(例如，熱蒸發(fā)、濺射)或噴墨打印。這些電極的構(gòu)圖可以用已知方法，如蔭罩法、相加性光刻法、消減性光刻法、印刷法、微接觸微影法和構(gòu)圖涂布法進(jìn)行。有機(jī)半導(dǎo)體層可布置在源極和漏極之上或之下，如以上對薄膜晶體管制品所述。本發(fā)明還提供包含很多個用本文所述方法制成的OTFT的集成電路。用上述雜環(huán)烷基萘-1，4，5，8-二(二羧酰亞胺)化合物制成的η-溝道半導(dǎo)體材料能被形成在任何適用襯底上，襯底可包含支撐體和任何中間層，如介電或絕緣材料，包括本領(lǐng)域已知的那些在內(nèi)。制造本發(fā)明的薄膜晶體管或集成電路的整個工藝可以在低于450°C的最高支持溫度下，優(yōu)選低于250°C，更優(yōu)選低于150°C，甚至更優(yōu)選低于10(TC，或甚至在室溫附近(25°C70°C)進(jìn)行。一旦已掌握了本文所包括的本發(fā)明的知識，則溫度選擇一般取決于支撐體和本領(lǐng)域已知的加工參數(shù)。這些溫度遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)集成電路和半導(dǎo)體的加工溫度，這樣就能使用很多較便宜支撐體中的任何支撐體，如柔性聚合物支撐體。因此本發(fā)明可生產(chǎn)含有性能明顯提高的有機(jī)薄膜晶體管的較便宜集成電路。本發(fā)明中所用的化合物易于加工，而且熱穩(wěn)定性達(dá)到它們能被蒸發(fā)的程度。這些化合物具有顯著的揮發(fā)性，因此，如果需要，很容易實(shí)現(xiàn)蒸氣相沉積。這類化合物能用真空升華法沉積到襯底上。用快速升華法進(jìn)行沉積也是可能的。一種這樣的方法是將含有襯底和容納粉狀化合物的源容器的腔室施加35毫乇真空，加熱該容器數(shù)分鐘，直到化合物升華到襯底上。一般而言，最適用的化合物形成很有序的薄膜，而無定形薄膜適用性較低。本發(fā)明中所用的η-溝道半導(dǎo)體薄膜適用于其中的器件尤其包括薄膜晶體管(TFT)，尤其有機(jī)場效應(yīng)薄膜晶體管。這類薄膜還可用于多類含有機(jī)ρ-η結(jié)的器件中，如授予Liu的US專利出版物2004/0021204第1315頁所述。TFT和其它器件適用于其中的電子器件包括，例如，更復(fù)雜的電路，例如，移位寄存器、集成電路、邏輯電路、靈便卡、存儲器件、射頻識別標(biāo)簽、有源矩陣顯示器的背板、有源矩陣顯示器(如液晶或0LED)、太陽能電池、環(huán)振蕩器和互補(bǔ)電路，如變極器電路與，例如，用現(xiàn)有P-型有機(jī)半導(dǎo)體材料，如并五苯，制成的其它晶體管的組合。在有源矩陣顯示器中，本發(fā)明的晶體管可用作顯示器像素電壓保持電路的一部分。在含本發(fā)明的TFT的器件中，這類TFT在操作上用本領(lǐng)域已知的方法連接。本發(fā)明還提供制造任何上述電子器件的方法。因此本發(fā)明包括在包含一個或多個所述TFT的制品中。意在示例性的下列實(shí)施例將證明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例Α.材料合成對稱N，N，-二(雜環(huán)烷基)_取代的萘-1，4，5，8-二(二羧酰亞胺)化合物按Rademacher,Α.等，Chem.Ber.1982，115，2927中所述的一般方法或略作變化，用過量的雜環(huán)烷基胺使萘-1，4，5，8-四羧酸二酐環(huán)化而成。作為典型合成步驟的實(shí)例，化合物1-3和1-5的制備方法如本文所述。選用于本發(fā)明的其它化合物按類似方法用本領(lǐng)域通用的類似步驟制備。本發(fā)明中所用的不對稱取代的萘-1，4，5，8-二(二羧酰亞胺)化合物能按類似于以上的方法，用必需品萘-1，8-甲酰亞胺-4，5-二羧酸酐代替萘-1，4，5，8-四羧酸二酐而制成。化合物1-3的制備使萘-1，4，5，8-四羧酸二酐(CAS81-30-1)和4_氨基四氫噻喃(CAS21926-00-1；過量)的混合物在喹啉中加熱回流5小時。冷卻該混合物并用數(shù)倍體積的甲醇稀釋之。過濾所得的淤漿并用另外的甲醇清洗收集到的固體。固體經(jīng)風(fēng)干成為實(shí)際純固體。該材料具有與指定結(jié)構(gòu)相符的光譜特征常數(shù)?；衔?-5的制備在密封容器內(nèi)，在140°C，加熱萘-1，4，5，8-四羧酸二酐(CAS81-30-1；1.34g，5.Ommo1)和4-氨基-N-甲基哌啶(CAS41838-46-4；1.50g,13.Immo1)在15mLN，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中的混合物1小時。冷卻該混合物并用數(shù)倍體積的甲醇稀釋之。過濾所得的淤漿并用另外的甲醇清洗收集到的固體。固體經(jīng)風(fēng)干得到產(chǎn)率為83%的粗制固體。從DMAc中重結(jié)晶該固體，得到灰黃色固體(1.49g,65%)。該材料具有與指定結(jié)構(gòu)相符的光譜特征常數(shù)。用系列升華法(trainsublimation)在10_510_6乇下純化本發(fā)明中所用的所有化合物。B.器件制造為試驗(yàn)本發(fā)明各種材料的電性能，用頂接觸構(gòu)型典型地制造場效應(yīng)晶體管。所用的襯底是重?fù)诫s硅晶片，硅晶片也起晶體管柵極的作用。柵極介電層是厚185nm的熱生長SiO2層。對于ρ-型和η-型兩類晶體管，先前已表明，電性能可通過處理柵極介電層的表面而提高。對于這里所述的多數(shù)實(shí)驗(yàn)，氧化物表面用旋涂聚合物薄(<IOnm)層或十八烷基三氯硅烷(OTS)的自組裝單層(SAM)進(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)中一般都包括未處理的氧化物樣品以茲比較。萘-四羧酸二酰亞胺的活性層在熱蒸發(fā)器內(nèi)用真空沉積法沉積。對于大多數(shù)實(shí)驗(yàn)，沉積速率是0.1人/S,而襯底溫度保持在22°C。在有些實(shí)驗(yàn)中，活性層的厚度可變，但一般是25nm。厚50nm的金接觸通過蔭罩沉積。溝道寬度保持為650μm,溝道長度為50150μm不等。有些實(shí)驗(yàn)為觀察其它接觸材料的效果而進(jìn)行。幾個器件制成底接觸構(gòu)型，在其中接觸先于活性材料沉積。C.器件測量和分析制成器件的電性能用HEWLETT-PACKARDHP41458參數(shù)分析儀測定。除特意為試驗(yàn)器件在空氣中的穩(wěn)定性以外，對于所有測量，探測站都保持在正氬氣環(huán)境中。測量在鈉光下進(jìn)行，除非要研究對白光的敏感性。試驗(yàn)前器件暴露在空氣中。對于進(jìn)行的每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，對每個制成的樣品要試驗(yàn)412個單獨(dú)的器件并對結(jié)果求平均值。對于每個器件，對不同柵極電壓值(Vg)，測定漏電流(Id)隨源-漏電壓(Vd)的變化。對于大多數(shù)器件，對每個所測的柵電壓，Vd自O(shè)V掃描至80V，一般是0V、25V、50V、75V和100V。在這些測量中，為檢測通過器件的任何泄漏電流，還記錄柵電流(Ig)。此外，對每個器件，對不同的源-漏電壓，測量漏電流隨柵電壓的變化。對于大多數(shù)器件，對每個測定的漏電壓，Vg自O(shè)V掃描至100V，一般是50V、75V和100V。從數(shù)據(jù)中求得的參數(shù)包括場效應(yīng)遷移率(μ)、閾電壓(Vth)、次臨界斜率(S)和所測漏電流的I。n/I。ff比。場效應(yīng)遷移率在V>Vg-Vth的飽和區(qū)內(nèi)求取。在該區(qū)域內(nèi)，漏電、流由以下方程給出(見Sze，SemiconductorDevices-PhysicsandTechnology(半導(dǎo)體器件-物理和技術(shù))，JohnWiley&Sons(1981))Id=監(jiān)μΟ。丄Vg-Vthf其中，W和L分別是溝道寬度和長度，C。x是氧化層的電容，它是氧化物厚度和材料介電常數(shù)的函數(shù)。給出了這個方程，飽和場效應(yīng)遷移率就能從^對Vg曲線上線性段的直線擬合求得。閾值電壓Vth是該直線擬合的X截距。遷移率也可以從VdSVg-Vth的線性區(qū)求得。這時，漏電流由以下方程給出(見Sze，SemiconductorDevices-PhysicsandTechnology(半導(dǎo)體器件-物理和技術(shù))，JohnWiley&Sons(1981))對于這些實(shí)驗(yàn)，不求線性區(qū)的遷移率，因?yàn)樵搮?shù)受接觸處任何注入問題的影響很大。一般而言，IjiVd曲線上低Vd下的非線性說明器件的性能受限于接觸所引起的電荷注入。為了獲得與給定器件接觸不良幾乎無關(guān)的結(jié)果，求飽和遷移率而不是線性遷移率作為器件性能的特征參數(shù)。作漏電流的對數(shù)隨柵電壓的變化曲線。從logId曲線上求得的參數(shù)包括I。n/I。ff比和次臨界斜率⑶。I。n/I。ff比簡單地是最大和最小漏電流之比，而S是Id曲線上漏電流上升(即器件啟動)區(qū)域內(nèi)的斜率的倒數(shù)。D.結(jié)果下列實(shí)施例證明本發(fā)明的雜環(huán)烷基-取代的1，4，5，8-萘-基四羧酸二酰亞胺提供具有高遷移率和高開/關(guān)比的η-溝道半導(dǎo)體薄膜。在飽和區(qū)內(nèi)算出的遷移率為0.011.OcmVVs以及電流開/關(guān)比為IO4105。除η_溝道性能外，這些器件還具有優(yōu)良的重現(xiàn)性。實(shí)施例1本實(shí)施例說明應(yīng)用本發(fā)明的發(fā)明化合物1-15時η-型TFT器件的性能。用上有厚185nm熱生長SiO2層的重?fù)诫s硅片作為襯底。在piranah溶液內(nèi)清洗該硅片lOmin，然后使之暴露在UV/臭氧室內(nèi)6min。然后用在濕度控制環(huán)境下從庚烷溶液制成的十八烷基三氯硅烷(OTS)的自組裝單層處理清洗過的表面。測定水接觸角和層厚，以保證已處理表面的質(zhì)量。帶有優(yōu)質(zhì)OTS層的表面具有大于90°的水接觸角，用橢圓偏振法測得的厚度在27A-35A范圍內(nèi)。用真空升華法在2X10_7乇壓力下，以0.1人/S的速率，沉積純化化合物1-15到厚20nm，厚度用石英晶體測定。沉積期間襯底保持22°C恒溫。使樣品在空氣中短期暴露，然后通過蔭罩沉積Au源極和漏極到厚50nm。所制器件的溝道寬650μm，長50150μm不等。每次沉積中制備多個OTFT并試驗(yàn)412個OTFT典型樣品。使器件暴露在空氣中，然后用HEWLETT-PACKARD4145B半導(dǎo)體參數(shù)分析儀在氬氣氛中進(jìn)行測量。對于每個晶體管，從(Id)1/2對\曲線的斜率計(jì)算場效應(yīng)遷移率μ。得到飽和區(qū)內(nèi)的平均遷移率為1.16cm2/vs。平均開-關(guān)比為7XIO4和平均閾值電壓為55V。對于由此制成的器件，測得飽和遷移率最高達(dá)1.5cm2/Vs。實(shí)施例2本實(shí)施例說明應(yīng)用本發(fā)明的發(fā)明化合物1-3時η-型TFT器件的改進(jìn)性能。用上有厚185nm熱生長SiO2層的重?fù)焦杵鳛橐r底。在piranah溶液內(nèi)清洗該硅片lOmin，然后使之暴露在UV/臭氧室內(nèi)6min。然后用在濕度控制環(huán)境下從庚烷溶液制成的十八烷基三氯硅烷(OTS)的自組裝單層處理清洗過的表面。測定水接觸角和層厚，以保證已處理表面的質(zhì)量。帶有優(yōu)質(zhì)OTS層的表面具有大于90°的水接觸角，用橢圓偏振法測得的厚度在27A-35A范圍內(nèi)。用真空升華法在2X10_7乇壓力下，以0.1人/S的速率沉積純化1-3到厚20nm，厚度用石英晶體測定。沉積期間襯底保持22°C恒溫。使樣品在空氣中短期暴露，然后通過蔭罩沉積Au源極和漏極到厚50nm。所制器件的溝道寬650μm，長50150μm不等。每次沉積中制備多個OTFT并試驗(yàn)412個OTFT典型樣品。使器件暴露在空氣中，然后用HEWLETT-PACKARD4145B半導(dǎo)體參數(shù)分析儀在氬氣氛中進(jìn)行測量。對于每個晶體管，從(Id)1/2對\曲線的斜率計(jì)算場效應(yīng)遷移率μ。得到飽和區(qū)內(nèi)的平均遷移率為0.034cm2/Vs。平均開-關(guān)比為1XIO3和平均閾值電壓為19V。對于由此制成的器件，測得飽和遷移率最高達(dá)0.IcmVVs0以上實(shí)施例清楚地證明本發(fā)明的雜環(huán)烷基-取代的1，4，5，8_萘-基四羧酸二酰亞胺提供具有高遷移率和高開/關(guān)比的η-溝道半導(dǎo)體。部件表20源極28襯底30漏極44柵極56柵極介電層70半導(dǎo)體權(quán)利要求一種在薄膜晶體管內(nèi)包含有機(jī)半導(dǎo)體材料薄膜的制品，該半導(dǎo)體材料包含雜環(huán)烷基-取代的萘-四羧酸二酰亞胺化合物，在該化合物的1個或2個酰亞胺氮上直接連接有雜環(huán)烷基環(huán)體系，每個這樣的雜環(huán)烷基環(huán)體系含4～10個環(huán)原子，其中，在每個雜環(huán)烷基環(huán)體系上，在1個或2個酰亞胺氮上和在萘核上，任選地有一個或多個獨(dú)立選擇的取代基。2.權(quán)利要求1的制品，其中在化合物中雜環(huán)烷基環(huán)體系上的任何取代基獨(dú)立地包含至少一個給電子有機(jī)取代基。3.權(quán)利要求1的制品，其中雜環(huán)烷基-取代的萘_四羧酸二酰亞胺化合物由如下一般結(jié)構(gòu)I表示其中A1和A2中至少之一獨(dú)立地是取代或未取代的雜環(huán)烷基環(huán)體系，環(huán)內(nèi)包含410個碳原子，其中如果A1或A2中只有1個是取代或未取代的雜環(huán)環(huán)體系，則另一個是有機(jī)取代基，其中取代或未取代的雜環(huán)烷基環(huán)體系是含14個選自O(shè)、N和S的雜原子的未橋連的單環(huán)或橋聯(lián)的二環(huán)體系；其中Z是任選的化合物萘核上的獨(dú)立選擇的取代基，m是04的任何整數(shù)。4.權(quán)利要求1的制品，其中第一和第二雜環(huán)烷基環(huán)體系都被至少一個給電子基所取代。5.權(quán)利要求3的制品，其中第一和第二雜環(huán)烷基環(huán)體系之一或兩者被至少一個給電子基所取代，所述給電子基選自CH3、直鏈或支鏈C2C4烷基、鏈烯基、烷氧基或含14個碳原子的其它給電子有機(jī)基。6.權(quán)利要求1的制品，其中薄膜晶體管是包含介電層、柵極、源極和漏極的場效應(yīng)晶體管，以及其中介電層、柵極、有機(jī)半導(dǎo)體材料的薄膜、源極和漏極為任意順序，只要柵極和有機(jī)半導(dǎo)體材料的薄膜都接觸介電層，以及源極和漏極都接觸有機(jī)半導(dǎo)體材料的薄膜。7.權(quán)利要求1的制品，其中有機(jī)半導(dǎo)體材料薄膜展現(xiàn)的電子遷移率能大于0.01cm2/Vs。8.權(quán)利要求1的制品，其中各雜環(huán)烷基環(huán)體系是單環(huán)環(huán)或二環(huán)雜環(huán)烷基環(huán)。9.權(quán)利要求3的制品，其中在萘核上的Z取代基選自下列一組烷基、鏈烯基和烷氧基。10.權(quán)利要求1的制品，其中各雜環(huán)烷基環(huán)體系是取代或未取代的4-哌啶或4-四氫噻喃環(huán)。11.權(quán)利要求1的制品，其中雜環(huán)烷基-取代的萘-四羧酸二酰亞胺化合物由以下結(jié)構(gòu)II表示其中Y是O、S或N洱1、R2、R4、R5、R2，、R4，，統(tǒng)稱R基，都各自獨(dú)立地是H或有機(jī)基，除了允許環(huán)體系上任選的任意2個R基能結(jié)合成取代或未取代的46元脂環(huán)環(huán)作為橋連環(huán)體系的一部分；其中當(dāng)Y是O或S時，ρ為0，而當(dāng)Y是N時，ρ為1，以及R3是H或有機(jī)基；Al是有機(jī)取代基，任選地另一個獨(dú)立選擇的雜環(huán)烷基；以及其中，Z是化合物中萘核上任選的獨(dú)立選擇的取代基和m是04的任何整數(shù)。12.權(quán)利要求11的制品，其中R基全都是氫。13.權(quán)利要求11的制品，其中化合物的第一和第二雜環(huán)烷基環(huán)體系都包含至少一個是烷基的給電子基。14.權(quán)利要求1的制品，其中雜環(huán)烷基-取代的萘_四羧酸二酰亞胺化合物由以下結(jié)構(gòu)III表示其中X和Y獨(dú)立地選自O(shè)、S禾口N；R1、R2、R4、R5、R2，、R4，和R6、R7、R9、R7，、R9，及R10,總稱R基，都各獨(dú)立地是H或有機(jī)基，除了允許環(huán)體系上任選的任意2個R基都能結(jié)合成取代或未取代的46元脂環(huán)環(huán)作為橋連環(huán)體系的一部分；其中當(dāng)X和Y獨(dú)立地是O或S時，ρ或q分別為0，而當(dāng)X和Y獨(dú)立地是N時，ρ或q分別為1；以及R3和R8獨(dú)立地是H或有機(jī)基，其中，Z是化合物中萘核上任選的獨(dú)立選擇的取代基和m是04的任何整數(shù)。15.權(quán)利要求14的制品，其中化合物的第一和第二雜環(huán)烷基環(huán)體系之一或兩者被至少一個是烷基的給電子基所取代。16.權(quán)利要求14的制品，其中在所述結(jié)構(gòu)中，每個R基都各自獨(dú)立地選自H、CH3、直鏈或支鏈C2C4烷基、鏈烯基、烷氧基或含14個碳原子的其它給電子有機(jī)基。17.權(quán)利要求14的制品，其中在所述結(jié)構(gòu)中，R\R2,R2\R3,R\R4'和R5中至少2個是H以及R6、R7、R7，、R8、R9、R9，和R10中至少2個是H。18.權(quán)利要求16的制品，其中在所述結(jié)構(gòu)中，R\R2,R2\R3,R\R4'和R5中至少5個是H以及R6、R7、R7，、R8、R9、R9，和R10中至少5個是H。19.權(quán)利要求14的制品，其中在2個環(huán)己環(huán)中的每個環(huán)上確實(shí)有1個獨(dú)立選擇的給電子有機(jī)取代基，以及其中取代基的類別和/或位置不同，或者，如果取代基的類別和位置相同，則取代基在雜環(huán)烷基環(huán)上相對于酰亞胺氮的鄰位或間位上，而不在對位上。20.權(quán)利要求14的制品，其中R基和/或Z基獨(dú)立地選自烷基、鏈烯基和烷氧基。21.權(quán)利要求1的制品，其中薄膜晶體管的源/漏電流的開/關(guān)比為至少104。22.權(quán)利要求6的制品，其中柵極適于通過施加在柵極上的電壓來控制源-漏極之間通過有機(jī)半導(dǎo)體材料薄膜的電流。23.一種電子器件，選自下列一組包含多個按照權(quán)利要求1的薄膜晶體管的集成電路、有源矩陣顯示器和太陽能電池，以及其中多個薄膜晶體管是在任選為柔性的非參與性支撐體上。24.一種制造薄膜半導(dǎo)器件的方法，包含，不一定按以下順序，下列步驟(a)在襯底上沉積η-溝道有機(jī)半導(dǎo)體材料的薄膜，該材料包含按照權(quán)利要求1的雜環(huán)烷基_取代的萘_四羧酸二酰亞胺化合物，使有機(jī)半導(dǎo)體材料具有大于0.OlcmVVs的場效應(yīng)電子遷移率；(b)形成空間上分開的源極和漏極，其中，源極和漏極被η溝道半導(dǎo)體薄膜隔開但與該薄膜電連接；和(c)形成空間上與有機(jī)半導(dǎo)體材料分開的柵極。25.權(quán)利要求24的方法，其中所述化合物用升華法沉積在襯底上，以及其中，襯底在沉積期間的溫度不超過100°C。全文摘要薄膜晶體管包含一層有機(jī)半導(dǎo)體材料，該材料包含四羧酸二酰亞胺萘-基化合物，該化合物在1個或2個亞胺氮上連接有取代或未取代的雜環(huán)烷基環(huán)體系。這類晶體管還可包含空間上分開的與所述材料接觸的第一和第二接觸或電極。還公開了制造有機(jī)薄膜晶體管器件的方法，優(yōu)選用升華沉積到襯底上的方法，其中襯底溫度不超過200℃。文檔編號H01L51/00GK101849300SQ200880022782公開日2010年9月29日申請日期2008年6月25日優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日發(fā)明者D·舒克拉,T·R·韋爾特,W·G·埃亨申請人:伊斯曼柯達(dá)公司