CN107548395A - 用于有机光电二极管中的有机光电转换层的特定n和p活性材料 - Google Patents
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Abstract
本公开的领域在于用于有机图像传感器的活性材料。本公开涉及基于萘二酰亚胺的分子和基于萘二酰亚胺二聚体的分子。本公开涉及包括根据本公开的分子的透明N材料和/或透明P材料及它们在吸收层、光电转换层和/或有机图像传感器中的用途及用于其合成的方法。本公开还涉及包括根据本公开的活性材料的光电转换层、包括根据本公开的活性材料或根据本公开的光电转换层的设备。此外，本公开涉及包括根据本公开的光电转换层的有机图像传感器。
Description
技术领域
本公开的领域在于用于有机图像传感器的活性材料。
本公开涉及基于萘二酰亚胺的分子和基于萘二酰亚胺二聚体的分子。
本公开涉及包括根据本公开的分子的透明N材料和/或透明P材料及它们在吸收层、光电转换层和/或有机图像传感器中的用途及用于其合成的方法。
本公开还涉及包括根据本公开的活性材料的光电转换层、包括根据本公开的活性材料或根据本公开的光电转换层的设备。
此外，本公开涉及包括根据本公开的光电转换层的有机图像传感器。
背景技术
在本文中提供的“背景”描述是为了总体上呈现本公开的上下文。就其在此背景部分描述的程度而言，目前署名的发明人的工作以及提交时未另有资格作为现有技术的描述的方面，既没有明确地也没有隐含地承认作为针对本公开的现有技术。
图像传感器，其是用于将光学图象转换为电信号的半导体设备，包括用于感光的感光单元和用于将感测到的光处理为电信号以存储数据的逻辑电路单元。
在现有技术中，感光单元包括滤色器和光电转换膜、半导体p-n结诸如硅。滤色器根据颜色分离光，但是降低空间分辨率和光采集量及利用效率。
为了克服这个问题，报告了在纵向上堆叠能够检测不同波长的光的光电转换单元的几何体。具体地，这种光电转换单元是基于p-n结或体异质结(bulk heterojunction)的有机光电转换层。这种单元的光电转换效率在很大程度上取决于用于层的材料的类型。关于目前为止可获得的有机材料，报告了低转化效率和高暗电流。
在另一个解决方案中，使用了在IR区域而不是可见区域能够吸收的有机层，可以将其与用于可见范围的基于互补金属氧化物半导体(CMOS)的图像部件或可以在可见范围吸收的有机类图像部件组合。在两种情况下，采集白光且必须使用过滤器来获得BGR像素分辨率。在这种情况下，以及在滤色器的情况下，根据颜色分离光，但是空间分辨率和光采集量以及利用效率降低。
发明内容
本公开提供了由通式I表示的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子：
其中，
R在每次出现时独立地选自-CxH2x+1、-CxX2x+1、-CxH2X2x-1、 以及
R1在每次出现时独立地选自
x是1至10的整数，
X是卤素(F、Cl、Br、I)，
Y选自CH2、S、O、Se和N-R2，
R2在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团。
本公开提供了由通式Ia表示的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子：
其中，
R在每次出现时独立地选自-CxH2x+1、-CxX2x+1、-CxH2X2x-1、 以及
x是1至10的整数，
X是卤素(F、Cl、Br、I)，
Y选自CH2、S、O、Se和N-R2，
R2在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团。
本公开提供了由通式II或III表示的基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子：
其中在通式II中，
R在每次出现时独立地选自-CxH2x+1、-CxX2x+1、-CxH2X2x-1、
桥连基选自
x是1至10的整数，
X是卤素(F、Cl、Br、I)，
Y选自CH2、S、O、Se和N-R2，
R2在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团，
并且其中在通式III中，
R在每次出现时独立地选自-CxH2x+1、-CxX2x+1、-CxH2X2x-1、
R1在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、直链和支链烷氧基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团，以及
桥连基选自
x是1至10的整数，
X是卤素(F、Cl、Br、I)，
Y选自CH2、S、O、Se和N-R2，
R2在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团。
本公开提供了包括根据本公开的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子的透明N或P或双极性材料。
本公开提供了包括以下各项的P:N异质结或双(多)层结，优选P1:P2:N1:N2异质结或多层结，
-根据本公开的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子，或
-根据本公开的透明N和/或P或双极性材料，
可选地包括另外的N和/或P材料，
其中另外的N和/或P材料优选地在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收。
本公开提供了根据本公开的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子或根据本公开的透明N和/或P或双极性材料在用于光电应用的吸收层和/或光电转换层和/或有机和/或混合模块(混杂模块，hybrid module)中的用途。
本公开提供了包括根据本公开的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子或根据本公开的透明N和/或P或双极性材料的光电转换层。本公开提供了包括根据本公开的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子或根据本公开的透明N和/或P或双极性材料的吸收层。
本公开提供了包括根据本公开的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子或根据本公开的透明N和/或P或双极性材料或根据本公开的光电转换层的设备。
本公开提供了包括含有根据本公开的光电转换层的有机光电转换单元的有机图像传感器。
本公开提供了包括含有根据本公开的光电转换层的有机光电转换单元的混合(混杂，hybrid)硅-有机图像传感器。
本公开提供了用于合成透明n材料、具体是基于萘二酰亚胺(NDI)的材料、基于萘二酰亚胺二聚体(NDI二聚体)的材料、基于萘单二酰亚胺二聚体(NMI-NDI)的材料的方法。
上述段落通过总体介绍的方式提供，且不旨在限制所附权利要求的范围。通过结合附图参考以下详细描述将更好地理解所描述的实施方式连同进一步的优势。
附图说明
将容易获得本发明的更全面理解以及本发明伴随的许多优点，因为这些在结合附图进行考虑时参照以下详细描述将变得更好理解，其中：
图1示出了CMOS图像传感器。
图2示出了混合硅-有机图像传感器的图示。
图3示出了具有不同的层的有机类(基于有机的，organic based)光电转换单元的图示。
图4描述了HOMO和LUMO解离过程。
图5示出了萘二酰亚胺(NDI)NDI1和材料的一般合成路线。
图6示出了NDI1的HPLC分析。
图7示出了NDI1的FD质量分析。
图8示出了NDI1的1H NMR分析。
图9示出了NDI1的TG和DSC分析。
图10示出了NDI1的UV VIS光谱。
图11示出了NDI1的电子迁移率。
图12示出了NDI1与QD的PiN结设备。
图13示出了NDI1与BQD的PiN结设备。
图14示出了NDI1与SubPcCl和NMI-NDI1与SubPcCl的PiN结设备。
图15示出了通式Ia的NDI材料的合成总览。
图16示出了通式Ia的NDI材料的吸收。
图17示出了通式Ia的N-缓冲材料的能级。
图18示出了通式Ia的N-缓冲材料的能级。
图19A和B示出了通式Ia的N-缓冲液材料的能级。
图20示出了作为缓冲的NDI35与不同的p材料的设备。
具体实施方式
如以上所讨论的，本公开提供了由通式I表示的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子：
其中，
R在每次出现时独立地选自-CxH2x+1、-CxX2x+1、-CxH2X2x-1、 以及
R1在每次出现时独立地选自
x是1至10的整数，
X是卤素(F、Cl、Br、I)，
Y选自CH2、S、O、Se和N-R2，
R2在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团。
在基于萘二酰亚胺(NDI)的分子的优选的实施方式中，
R选自-(CF2)5CF3、-(CH2)5CH3、-CH2-(CF2)3-CF3、 以及
R1选自-OCH2CH3、-Br、-H、
在基于萘二酰亚胺(NDI)的分子的进一步优选的实施方式中，
R是以及R1是
分子可以是具有以下结构的NDI：
如以上所讨论的，本公开提供了由通式Ia表示的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子：
其中，
R在每次出现时独立地选自-CxH2x+1、-CxX2x+1、-CxH2X2x-1、 以及
x是1至10的整数，
X是卤素(F、Cl、Br、I)，
Y选自CH2、S、O、Se和N-R2，
R2在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团。
在基于萘二酰亚胺(NDI)的分子的优选的实施方式中，
R选自-(CF2)5CF3、-(CH2)5CH3、-CH2-(CF2)3-CF3、
其中R具体选自
更具体地R是
分子可以是具有以下结构的NDI：
如以上所讨论的，本公开提供了由通式II或III表示的基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子：
其中在通式II中，
R在每次出现时独立地选自-CxH2x+1、-CxX2x+1、-CxH2X2x-1、 以及
桥连基选自
x是1至10的整数，
X是卤素(F、Cl、Br、I)，
Y选自CH2、S、O、Se和N-R2，
R2在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团，并且其中在通式III中，
R在每次出现时独立地选自-CxH2x+1、-CxX2x+1、-CxH2X2x-1、 以及
R1在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、直链和支链烷氧基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团，以及
桥连基选自
x是1至10的整数，
X是卤素(F、Cl、Br、I)，
Y选自CH2、S、O、Se和N-R2，
R2在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团。
在通式II的基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子的优选的实施方式中，
R选自-(CF2)5CF3、-(CH2)5CH3、-CH2-(CF2)3-CF3、 以及
桥连基选自
在通式III的基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子的优选的实施方式中，
R选自-(CF2)5CF3、-(CH2)5CH3、-CH2-(CF2)3-CF3、 以及
R1选自-Br、-H、-OCH2CH3、 以及
桥连基优选地选自
如以上所讨论的，本公开提供了透明N或P或双极性材料，其包括本公开的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或本公开的基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子。
如以上所讨论的，本公开提供了包括本公开的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或本公开的基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子的透明N材料。
根据本公开的透明N材料优选地具有以下特性：当包括在P:N异质结或双层或多层结、优选地P1:P2:N1:N2或P1:P2:N或P:N1:N2异质结或多层结中时，经由LUMO解离过程有效解离在有色(彩色，colored)P或有色P材料的混合物(P1:P2)或另一种有色N或有色N和P材料的混合物(P:N2或P1:P2:N2)上生成的激子。
根据本公开，透明N材料从供体(吸收光子的P材料或N材料)的激发态接受电子。
根据本公开，“透明”是指在可见波长范围(约400至约700nm)内小于约60,000cm-1的吸收系数，以及有色是指在蓝色、绿色和红色最大值的可见波长范围内，即在约400nm至约700nm的区域(在该区域中任何地方具有最大值或在该区域中的所有地方吸收)大于约60,000cm-1的吸收系数。
在一个实施方式中，本公开的透明N和/或P或双极性材料
-在可见波长范围(约400至约700nm)中呈现无吸收或非常低的吸收，即，可见波长范围(约400至约700nm)中具有小于约60,000cm-1的吸收系数，
-当使用沉积方法(真空沉积或旋涂)时是形成高质量均匀膜的有机类化合物。
如以上所讨论的，本公开提供了包括以下各项的P:N异质结或双(多)层结，优选P1:P2:N1:N2异质结或多层结：
-根据本公开的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子，或
-根据本公开的透明N和/或P或双极性材料。
在一个实施方式中，根据本公开的透明N材料是P:N异质结中的受体。例如参见图4。
在P1:P2:N1:N2异质结的一个实施方式中，P材料之一可以是根据本公开的透明P材料和供体，以及N材料之一可以是根据本公开的透明N材料和受体。
在一个实施方式中，P:N异质结、优选地P1:P2:N1:N2异质结包括另外的N和/或P材料，
其中另外的N和/或P材料优选地在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收。
如以上所讨论的，本公开提供了以下各项在吸收层中的用途：
根据本公开的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子，或
根据本公开的透明N和/或P或双极性材料
在一个实施方式中，吸收层包括另外的N和/或P材料，其中另外的N和/或P材料优选地在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收。
如以上所讨论的，本公开提供了
根据本公开的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子，或
根据本公开的透明N和/或P或双极性材料
-在光电转换层和/或
-在有机和/或混合模块中用于光电应用的用途，
诸如图像传感器、光电二极管、有机光伏(photovoltaics)，包括有机光电转换层、OLED和OTFT有机模块。
在一个实施方式中，光电转换层和/或有机和/或混合模块包括另外的N和/或P材料，
其中另外的N和/或P材料优选地在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收。
如以上所讨论的，本公开提供了包括以下各项的光电转换层：
根据本公开的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子，或
根据本公开的透明N和/或P或双极性材料。
在一个实施方式中，光电转换层包括另外的N和/或P材料，其中另外的N和/或P材料优选地在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收。
在一个实施方式中，光电转换层包括另外的分子。
如以上所讨论的，本公开提供了包括以下各项的吸收层：
根据本公开的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子，或
根据本公开的透明N和/或P或双极性材料。
在一个实施方式中，吸收层包括另外的N和/或P材料，其中另外的N和/或P材料优选地在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收。
在一个实施方式中，吸收层包括另外的分子。
如以上所讨论的，本公开提供了设备，其包括：
根据本公开的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或根据本公开的基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子、或根据本公开的透明N和/或P或双极性材料或根据本公开的光电转换层。
所述设备可以是有机图像传感器、混合图像传感器、光电二极管、有机光伏、有机发光二极管(OLED)、有机薄膜晶体管(OTFT)。
在一个实施方式中，所述光电转换层在可见吸收范围中呈现光响应。
在此实施方式中，设备的光电转换层包括根据本公开的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子或根据本公开的透明N和/或P或双极性材料和另外的N和/或P材料，其优选地在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收。
根据本公开，当活性材料(几乎)透明时-其给出以下可能性：
-仅经由调节配偶(伙伴，partner)p(供体)活性材料的吸收调节总吸收光谱，
-仅调节配偶(吸收)材料的激子扩散效率
-仅(或几乎仅)通过LUMO调节电荷生成效率
-仅调节电子迁移率
-通常：由电子/空穴转移和传输性质去耦合可见范围中的吸收性质。
在一个实施方式中，设备的光电转换层包括另外的分子。
光电转换层可以包括不同的组分(染料)和它们的组合。
在一个实施方式中，光电转换层和/或吸收层包括可以连同本公开的材料一起使用的另外的n和p型材料(分子)作为供体(吸收p材料)，诸如
酞菁(Pc)、亚酞菁(SubPc)、部花青(MC)、二酮吡咯并吡咯(DPP)、硼二吡咯亚甲基(borondipyrrlmethenes，BODIPY)、异靛蓝(ID)、苝二酰亚胺(PDI)、以及喹吖啶酮(QD)、稠合并苯(fused acenes)，如并五苯和并四苯以及三苯胺(TPA)。
如以上所讨论的，本公开提供了有机图像传感器，包括根据本公开的光电转换层。
本公开的有机图像传感器优选地包括：
(a)包括根据本公开的光电转换层的有机光电转换单元，
(b)至少一个电极，
(c)基板，
(d)可选地在所述光电转换层上的第二电极。
基板可以是硅、石英、玻璃、聚合物如PMMA、PC、PS、COP、COP、PVA、PVP、PES、PET、PEN、云母或它们的组合。
基板也可以是其他光电转换单元。
这意味着本公开的设备可以包括在有机图像传感器中彼此结合的(i)两个无机单元与一个有机单元，(ii)一个无机单元与两个有机单元，或(iii)三个有机单元。有机单元中的任一个包括根据本公开的分子/层/设备。
在一个优选的实施方式中，有机图像传感器由彼此结合的三个有机转换单元组成，有机转换单元包括在本公开的层中的分子(在设备中，每个具有透明电极)以及在400nm至500nm、500nm至600nm和600nm至700nm内的一个中运行。
通过竖直或水平堆叠有机-有机或有机-无机单元可以实现结合的单元。
电极材料可以是：
-透明金属氧化物，诸如铟锡氧化物(ITO)、掺氟的铟氧化物(IFO)、锡氧化物、掺氟的锡氧化物(FTO)、掺锑的锡氧化物(ATO)、锌氧化物(包括掺杂Al、B和Ga的锌氧化物)、铟氧化物-锌氧化物(IZO)、TiO2，
-不透明或半透明金属或合金或导电聚合物，诸如Au、Ag、Cr、Ni、Pd、AlSiCu或具有合适的逸出功的任何金属或金属合金或金属组合；PEDOT/PSS、PANI或PANI/PSS、石墨烯。
如以上所讨论的，本公开提供了混合硅-有机图像传感器或有机图像传感器，包括：
(a)包括根据本公开的光电转换层的一个或多个有机光电转换单元，
(b)可选地基于Si的光电转换单元，
(c)金属线，
(d)(CMOS)基板，
(e)绝缘层，优选地氧化物。
在一个实施方式中，本公开的图像传感器的所述有机光电转换单元在有机类光电转换单元中包括不同的层，诸如
-n型材料，
-p型材料，
-n缓冲层，
-p缓冲层，
或它们的组合和/或混合物(例如共同沉积在一个层中的n材料和p材料)。
例如，本公开的有机图像传感器可以具有以下结构：
-基板/第一电极/n-缓冲层/n-材料/p-材料/p缓冲层/第二电极；
-基板/第一电极/n-缓冲层/n-材料/n-和p-材料的混合物/p-材料/p缓冲层/第二电极；
-基板/第一电极/n-缓冲层/n-材料/n-和p-材料的混合物/p缓冲层/第二电极；
-基板/第一电极/p-缓冲层/p-材料/n-材料/n缓冲层/第二电极。
-基板/第一电极/p-缓冲层/p-材料/n-和p-材料的混合物/n-材料/n缓冲层/第二电极。
-基板/第一电极/p-缓冲层/p-材料/n-和p-材料的混合物/n缓冲层/第二电极。
本公开的有机图像传感器可以包括不同的层结构，尤其是关于n和p材料相对于CMOS部分的位置。
有机光转换单元可以与Si类光电转换单元组合使用，其中在混合硅-有机图像传感器中不同的层吸收不同的颜色(BGR)(参见图2)或可以在没有Si类光电转换单元的情况下使用。在这种情况下，有机光转换单元具有吸收不同的颜色(BGR)的能力(参见图3)。
BGR范围是400-500nm、500-600nm和600-700nm，以及上述范围外的吸收优选地小于20％、更优选地小于10和5％。
如以上所讨论的，基板还可以是其他光电转换单元。
如以上所讨论的，本公开的设备可以包括在有机图像传感器中彼此结合的(i)两个无机单元与一个有机单元，(ii)一个无机单元与两个有机单元，或(iii)三个有机单元。有机单元中的任一个可以包括根据本公开的分子/层/设备。
生产有机光电转换层的沉积方法是PVD、CVD、旋涂、浸涂、浇铸过程、喷墨打印、丝网印刷、喷涂、胶板印刷。
用于处理层的不同的工艺温度是可能的，即150至445摄氏度。
如以上所讨论的，本公开提供了用于合成透明n材料、具体是(诸如通式I的)基于萘二酰亚胺(NDI)的材料的方法，包括以下步骤：
-在R-伯胺和酸存在的情况下亚胺化2,6-二溴萘-1,4,5,8-四羧酸二酐衍生物，
-随后是与特定R1-硼酸酯的钯催化Suzuki偶联。
本公开还提供了用于合成基于萘二酰亚胺二聚体(NDI二聚体)的材料的方法，包括：
(i)在通式II的情况下，以下步骤：
-在R-伯胺和酸存在的情况下单亚胺化2,6-二溴萘-1,4,5,8-四羧酸二酐衍生物，
-随后是在“桥连基”-二胺和酸存在的情况下的第二亚胺化，和
(ii)在通式III的情况下，以下步骤：
-在R-伯胺和酸存在的情况下亚胺化2,6-二溴萘-1,4,5,8-四羧酸二酐衍生物，
-随后是与特定R1-硼酸酯的单钯催化Suzuki偶联，
-随后是与特定桥连基-二硼酸酯的第二钯催化Suzuki偶联。
请注意，也可以将本技术配置为如下所述。
(1)一种由通式I表示的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子：
其中，
R在每次出现时独立地选自-CxH2x+1、-CxX2x+1、-CxH2X2x-1、
R1在每次出现时独立地选自
x是1至10的整数，
X是卤素(F、Cl、Br、I)，
Y选自CH2、S、O、Se和N-R2，
R2在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团。
(2)(1)的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子，其中，
R选自-(CF2)5CF3、-(CH2)5CH3、-CH2-(CF2)3-CF3、 以及
R1选自-OCH2CH3、-Br、-H、其中优选地，
R是以及R1是
(3)一种由通式Ia表示的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子：
其中，
R在每次出现时独立地选自-CxH2x+1、-CxX2x+1、-CxH2X2x-1、 以及
x是1至10的整数，
X是卤素(F、Cl、Br、I)，
Y选自CH2、S、O、Se和N-R2，
R2在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团。
(4)(3)的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子，其中，
R选自-(CF2)5CF3、-(CH2)5CH3、-CH2-(CF2)3-CF3、
其中R优选地选自
其中R更优选地是
(5)一种由通式II或III表示的基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子：
其中在通式II中，
R在每次出现时独立地选自-CxH2x+1、-CxX2x+1、-CxH2X2x-1、
桥连基选自
x是1至10的整数，
X是卤素(F、Cl、Br、I)，
Y选自CH2、S、O、Se和N-R2，
R2在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团，
并且其中在通式III中，
R在每次出现时独立地选自-CxH2x+1、-CxX2x+1、-CxH2X2x-1、
R1在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、直链和支链烷氧基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团，以及
桥连基选自
x是1至10的整数，
X是卤素(F、Cl、Br、I)，
Y选自CH2、S、O、Se和N-R2，
R2在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团。
(6)(5)的基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子，其中，
R选自-(CF2)5CF3、-(CH2)5CH3、-CH2-(CF2)3-CF3、 以及
桥连基选自
(7)(5)的通式III的基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子，其中，
R选自-(CF2)5CF3、-(CH2)5CH3、-CH2-(CF2)3-CF3、 以及
R1选自-Br、-H、-OCH2CH3、 以及
桥连基优选地选自
(8)一种透明N或P或双极性材料，包括(1)至(7)中任一项的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子。
(9)(8)的透明N或P双极性材料，其中材料
-具有在可见波长范围(约400至约700nm)内的小于约60,000cm-1的吸收系数，
-当使用沉积方法(真空沉积或旋涂)时是形成高质量均匀膜的有机类化合物。
(10)一种P:N异质结或双(多)层结，优选P1:P2:N1:N2异质结或多层结，包括
-(1)至(7)中任一项的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子，或
-根据(8)或(9)的透明N和/或P或双极性材料，
可选地包括另外的N和/或P材料，
其中另外的N和/或P材料优选地在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收。
(11)(1)至(7)中任一项的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子或根据(8)或(9)的透明N和/或P或双极性材料在吸收层中的用途，
吸收层可选地包括另外的N和/或P材料，
其中另外的N和/或P材料优选地在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收。
(12)(1)至(7)中任一项的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子或根据(8)或(9)的透明N和/或P或双极性材料在用于光电应用的光电转换层中和/或有机和/或混合的模块中的用途，诸如图像传感器、光电二极管、有机光伏，包括有机光电转换层、OLED和OTFT有机模块，
可选地包括另外的N和/或P材料，
其中另外的N和/或P材料优选地在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收。
(13)一种光电转换层，包括(1)至(7)中任一项的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子或根据(8)或(9)的透明N和/或P或双极性材料，
可选地包括另外的N和/或P材料，
其中另外的N和/或P材料优选地在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收，
以及可选地包括另外的分子。
(14)一种吸收层，包括(1)至(7)中任一项的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子或根据(8)或(9)的透明N和/或P或双极性材料，
可选地包括另外的N和/或P材料，以及
可选地包括另外的分子，
其中另外的N和/或P材料优选地在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收。
(15)一种设备，包括(1)至(7)中任一项的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子或根据(8)或(9)的透明N和/或P或双极性材料或根据(13)的光电转换层，
其中所述设备优选地是有机图像传感器、混合图像传感器、光电二极管、有机光伏、有机发光二极管(OLED)、有机薄膜晶体管(OTFT)。
(16)根据(15)的设备，其中光电转换层在可见吸收范围内呈现光响应。
(17)根据(15)或(16)的设备，包括(1)至(7)中任一项的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子、或根据(8)或(9)的透明N和/或P或双极性材料、或根据(13)的光电转换层，
和/或包括另外的N和/或P材料，其优选地在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收，
和/或包括另外的分子。
(18)一种有机图像传感器，包括：
(a)包括根据(13)的光电转换层的有机光电转换单元，
(b)至少一个电极，
(c)基板，
(d)可选地在所述光电转换层上的第二电极。
(19)一种混合硅-有机图像传感器或有机图像传感器，包括：
(a)包括根据(13)的光电转换层的一个或多个有机光电转换单元，
(b)可选地基于Si的光电转换单元，
(c)金属线，
(d)(CMOS)基板，
(e)绝缘层，优选氧化物。
(20)根据(18)或(19)的有机图像传感器，其中所述有机光电转换单元包括不同的层，
诸如n型材料、p型材料、n缓冲层和/或p缓冲层或它们的组合或混合物。
(21)一种用于合成透明n材料、具体是(诸如通式I的)基于萘二酰亚胺(NDI)的材料的方法，包括以下步骤：
-在R-伯胺和酸存在的情况下亚胺化2,6-二溴萘-1,4,5,8-四羧酸二酐衍生物，-随后是与特定R1-硼酸酯的钯催化Suzuki偶联。
(22)一种合成优选地通式II的基于萘二酰亚胺二聚体(NDI二聚体)的材料的方法，包括以下步骤：
-在R-伯胺和酸存在的情况下单亚胺化2,6-二溴萘-1,4,5,8-四羧酸二酐衍生物，
-随后是在“桥连基”-二胺和酸存在的情况下的第二亚胺化。
(23)一种合成优选地通式III的基于萘二酰亚胺二聚体(NDI二聚体)的材料的方法，包括以下步骤：
-在R-伯胺和酸存在的情况下亚胺化2,6-二溴萘-1,4,5,8-四羧酸二酐衍生物，
-随后是与特定R1-硼酸酯的单钯催化Suzuki偶联，
-随后是与特定桥连基-二硼酸酯的第二钯催化Suzuki偶联。
如本文所使用的术语“萘二酰亚胺”或“NDI”或“基于萘二酰亚胺的材料”是指基于1,4,5,8-萘二酰亚胺结构的分子。
如本文所使用的术语“N材料”是指接受电子的材料。
如本文所使用的术语“P材料”是指捐献电子的材料。
如本文所使用的术语“双极性材料”是指能够在可比较的迁移率下运输电子和空穴两者的材料。
如本文所使用的术语“在可见波长范围内吸收”或“在可见波长范围内呈现吸收的分子”旨在指示能够仅在指出的全范围的一部分或若干部分中或在总范围内吸收光的分子/染料。例如，分子仅可以在500-700nm的范围内吸收，而另一种分子可以在400-700nm或500-600nm的范围内吸收，而第三分子可以在400-500nm的范围内吸收(或在上述子范围内，优选地400nm至500nm、或500nm至600nm、或600nm至700nm)。所有这些情形旨在涵盖在这些用语中。
如本文所使用的术语“窄吸收带”旨在指示/意指在0强度下的吸收带的宽度是200nm、更优选地150nm、更优选地100nm。
如本文所使用的术语“透明”或“透明材料”是指在可见波长范围(约400至约700nm)中具有小于约60,000cm-1的吸收系数或小于约60,000M-1cm-1(在甲苯中)的消光系数。
如本文所使用的术语“有色”或“有色材料”是指在蓝色、绿色或红色为最大值的可见波长范围内、具体是在约400nm至约700nm的区域(在该区域中任何地方具有最大值或在该区域中的所有地方吸收)具有大于约60,000cm-1的吸收系数的材料。
根据本公开，术语“电极”是指施加电压的电线。电极可以是“互相交叉的”，意味着其具有梳状形状，其中两个梳子彼此相对布置且梳子的各个轮廓彼此啮合。可替换地，电极可以是非互相交叉的。电极可以是透明的或非透明的。透明电极可以例如由铟锡氧化物(ITO)或氟化的锡氧化物(FTO)形成。非透明电极可以反光的并可以例如由银(Ag)或金(Au)形成。
可以将对用于图像传感器的光电转换层的要求总结如下：
(i)至少一种活性材料的窄吸收带；
(ii)至少一种活性材料的高的消光系数，ε>104L mol-1cm-1–相应高的吸收系数；
(iii)耐热；
(iv)高的光电转换效率(EQE)；
(v)高速响应度/高载流子迁移率；
(vi)设备中的低暗流；
(vii)通过热气相沉积的薄膜(Tvp<Tdec)。
本发明人发现对于用作用于有机光转换单元的活性材料-在可见范围(400至650nm)中不吸收或吸收非常低的特定结构的材料，属于以下不同的族：
-萘二酰亚胺(NDI)和
-萘二酰亚胺的二聚体。
将所述材料与在可见范围内吸收的材料一起用于光电转换材料层中的体异质结(混合的p-n层)或PN异质结(在p层和n层之间形成)或PiN结(p层-混合层作为p-n体异质结-n层)。
可以作为活性材料将本公开的材料用于有机光转换单元。
可以与基于Si的光电转换单元组合使用有机光转换单元，其中在混合硅-有机图像传感器中不同的层吸收不同的颜色或可以在没有基于Si的光电转换单元的情况下使用。在这种情况下，有机光转换单元具有吸收不同颜色(BGR)的能力。
图2和图3示意性表示了得到的混合图像传感器设备的一般结构以及有机类光电转换单元的细节。
本发明人发现透明N或透明P材料(透明＝膜的400nm至700nm吸收系数<60000cm-1或消光系数(在甲苯中)<60,000M-1cm-1)以及在具有P:N(通常P1:P2:N1:N2)异质结的设备中其可以：
-如果N-经由LUMO解离过程有效解离在有色(有色＝在以蓝色、绿色或红色为最大值的VIS区域，在Vis中的吸收系数>60 000)P(或有色P材料的混合物)或另一种有色N(或有色N材料的混合物)上生成的激子-接受来自供体(吸收光子的P材料或N材料)的激发态的电子。
-如果P-经由HOMO解离过程有效解离在有色(有色＝在以蓝色、绿色或红色为最大值的VIS区域，在VIS中的吸收系数>60 000)N(或有色N材料的混合物)或另一种有色P(或有色P材料的混合物)上生成的激子-将电子捐献到激发的有色材料(吸收光子的P材料或N材料)中，其相当于从其接受空穴。
例如，在P:N实例中，P材料是供体以及N材料是受体(如例如图4所示)。在一个实施方式中，在P1:P2:N1:N2中，N材料之一可以是供体以及P材料之一可以是受体。
解离/电荷转移效率(ηCT)概述：
ηCT具有ηCT(HOMO)和ηCT(LUMO)部分
在图4(作为实例)中，
●受体是接受电子的N材料-无论以其具有ηCT(LUMO)的LUMO(透明N)或以其具有ηCT(HOMO)的HOMO(透明P)状态(该最后一个等于转移至供体的空穴)；
●供体是捐献电子的材料-从其LUMO(当在激发态时＝有色P)或从其HOMO(透明P)；
●对于透明N-ηCT(LUMO)必须高；
●对于透明P-ηCT(HOMO)必须高。
本公开的透明n和/或p材料的主要优势、具体是对于光电转换层和设备中的应用，如下：
1.通过调节仅一种活性组分的吸收光谱调节活性设备的吸收光谱的可能性。这将是配偶材料的光谱-当使用透明n材料时p配偶材料吸收以及当使用透明p材料的n配偶材料吸收。
2.用于仅调节透明n材料中的电子迁移率和仅调节透明p材料的空穴迁移率的可能性
3.HOMO或LUMO水平调节(连同保确保用于可见范围中的高透明度的大带隙)
4.仅优化激子解离/电荷生成效率的可能性-通过LUMO(对于透明n)或通过HOMO(对于透明p材料)(参见图4)。
在可见波长(400-700nm)中没有吸收或吸收非常低的新n和p材料作为用于光电转换层中的应用的活性材料的主要优势如下：
●优异的光稳定性-尤其由于仅仅UV吸收；
●经由配偶(或其他)活性组分的吸收调节设备的吸收光谱的可能性-即在透明n的情况下p材料的吸收光谱以及在透明p的情况下n材料的吸收；
●方便更替HOMO和LUMO能级；
●高热稳定性(取决于取代基，300至500℃，但是至少300℃)；
●高电子(对于n)和/或空穴(对于p)迁移率-尤其独立地调节迁移率-例如仅需要对于透明n材料的高电子迁移率；
●高的激子解离能力-以允许具有高EQE的光转换设备；
●设备的高电荷生成效率-高电荷转移效率和电荷分离效率；
●尤其独立地调节电荷生成效率-通过LUMO(对于透明n)和通过HOMO(对于透明p)；
●可以用作相应的n缓冲层或p缓冲层-允许经由可能性调节活性层的形态和/或整个设备的能级排列进一步优化设备。
在2015年3月31日提交的平行欧洲专利申请号15 161 993.9和2016年3月31日提交的平行PCT申请号PCT/EP2016/057144中公开了进一步的细节。
萘单酰亚胺(NMI)和萘二酰亚胺(NDI)以及这种基于萘的分子的二聚体组合对于光电转换层中的应用的主要优势如下：
-呈现优异的光和热稳定性(300至500°)；
-可以容易地更替HOMO和LUMO能量；
-在可见范围中非常低的消光系数；
-高电子迁移率；
-在二聚体的情况下：
-3D结构和LUMO退化，其增加解离效率(LUMO解离)；
-较高的电子迁移率；
-使在吸收p配偶子中形成的激子的高效的基于LUMO的解离成为可能。
通过取代基R、R1和桥连基的类型可调节薄膜的能级和形态。这使得萘单酰亚胺(NMI)和萘二酰亚胺(ND)以及这种萘类分子的二聚体组合物是与在可见范围内吸收的材料组合用于有机光电转换层的非常多用途的分子。
具有在可见波长内非常低的吸收的基于NDI的分子诸如NDI1作为光电转换层中的应用的活性材料的主要优势如下：
●呈现优异的光稳定性，
●优异的热稳定性(NDI1达380，对于二聚体甚至更高)，
●-在可见范围中非常低的消光系数，
●在10-7-10-5(cm2/Vs)的范围内的电子迁移率，
●对于不同的p吸收配偶的激子扩散效率-高达90％，
●对于QD和BQD p材料高达60％的电荷转移效率，
●1000ns内电荷分离效率(对于相同的p配偶)-高达90％，
●有机光电二极管用于竖直集成的(VI)CMOS图像传感器应用的可加工性
根据本公开，当活性材料之一是(几乎)透明的时，这对于各种设备等提供以下可能性：
-经由仅调节活性材料的配偶p(供体)的吸收调节整个吸收光谱
-仅调节配偶(吸收)材料的激子扩散效率
-仅(或几乎仅)通过LUMO调节电荷生成效率
--仅调节电子迁移率
-通常：由电子/空穴转移和传输性质去耦合可见范围中的吸收性质。
实施例
实施例1：基于萘二酰亚胺(NDI)的材料
萘二酰亚胺(NDI)NDI1具有以下化学结构：
在图5所示的方案中，报告了用于合成所述材料的一般合成路线。
经由HPLC、1H NMR、质谱、TG和DSC表征材料NDI1。图6至图9中示出了数据。
吸收光谱示出了在可见范围内非常低的光密度(图10)。电子迁移率高至10-7至高达10-5cm2/Vs(图11)。
将NDI1作为受体材料与作为供体的喹吖啶酮(QD)和三丁基喹吖啶酮(BQD)组合用于以下构造：
ITO/8nm HG01/120nm QD&NDI1(1:1)/3,5nmNBPhen/100nm AlSiCu/100nm LiF
ITO/5nm MoO3/8nm HG01/120nm QD&NDI1(1:1)/3,5nmNBPhen/100nm AlSiCu/100nm LiF
ITO/8nm HG01/120nm BQD&NDI1(7:3)/3,5nmNBPhen/100nm AlSiCu/100nm LiF
ITO/5nm MoO3/8nm HG01/120nm BQD&NDI1(7:3)/3,5nmNBPhen/100nm AlSiCu/100nm LiF
通过测量IV暗、IV亮(1.62μW/cm2，550nm)和0V和-1V下的作用光谱表征设备。图12和图13中示出了结果。
在以下构造中与作为供体的亚酞菁氯化物(SubPcCl)组合将NDI1或NMI-NDI1用作受体材料：
ITO/8nm HG01/80nm SubPcCl&NDI1(1:1)/5nmNBPhen/0.5nm LiF/100nm AlSiCu/100nm LiF
ITO/6nm MoO3/8nm HTM065/148nm SubPcCl&NMI-NDI1(1:1)/5nm NBPhen/0.5nmLiF/100nm AlSiCu/100nm LiF
通过测量0V和-1V下的作用光谱表征设备。图14示出了结果。
实施例2：进一步的基于萘二酰亚胺(NDI)的材料
萘二酰亚胺(NDI)NDI20-26、NDI 28-29和NDI35-38具有以下化学结构：
在图15所示的方案中，报告了用于合成所述材料的一般合成路线。
NDI材料在379至385nm的范围内示出了吸收最大值(图16)。
图17至图19中示出了能级。
在DTT2、DTT9、DTT10或DTT11的设备中分别与F6SubPcOC6F5以以下构造将NDI35用作n-缓冲材料：
LiF 150nm/AlSiCu 100nm/NDI35 10nm/DTT9:F6SubPcOC6F5(1:1)200nm/ST116310nm/ITO/玻璃。
例如通过测量0V和-1V下的作用光谱表征设备。图20和图21中示出了结果。
Claims (23)
1.一种由通式I表示的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子：
其中，
R在每次出现时独立地选自-CxH2x+1、-CxX2x+1、-CxH2X2x-1、
R1在每次出现时独立地选自
x是1至10的整数，
X是卤素(F、Cl、Br、I)，
Y选自CH2、S、O、Se和N-R2，
R2在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团。
2.根据权利要求1所述的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子，其中，
R选自-(CF2)5CF3、-(CH2)5CH3、-CH2-(CF2)3-CF3、 以及
R1选自-OCH2CH3、-Br、-H、和
其中具体地，
R是以及R1是
3.一种由通式Ia表示的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子：
其中，
R在每次出现时独立地选自-CxH2x+1、-CxX2x+1、-CxH2X2x-1、
x是1至10的整数，
X是卤素(F、Cl、Br、I)，
Y选自CH2、S、O、Se和N-R2，
R2在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团。
4.根据权利要求3所述的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子，其中，
R选自-(CF2)5CF3、-(CH2)5CH3、-CH2-(CF2)3-CF3、 并且
其中R具体选自
更具体地R是
5.一种由通式II或通式III表示的基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子：
其中在通式II中，
R在每次出现时独立地选自-CxH2x+1、-CxX2x+1、-CxH2X2x-1、
桥连基选自
x是1至10的整数，
X是卤素(F、Cl、Br、I)，
Y选自CH2、S、O、Se和N-R2，
R2在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团，
并且其中在通式III中，
R在每次出现时独立地选自-CxH2x+1、-CxX2x+1、-CxH2X2x-1、
R1在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、直链和支链烷氧基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团，以及
桥连基选自
x是1至10的整数，
X是卤素(F、Cl、Br、I)，
Y选自CH2、S、O、Se和N-R2，
R2在每次出现时独立地选自H、直链和支链烷基基团、环烷基基团、卤代烷基基团、卤素原子、烷基硫烷基或芳基硫烷基基团、烷基胺或芳基胺、芳基基团、卤代烷基基团、杂芳基基团、芴基基团。
6.根据权利要求5所述的通式II的基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子，其中，
R选自-(CF2)5CF3、-(CH2)5CH3、-CH2-(CF2)3-CF3、 以及
桥连基选自
7.根据权利要求5所述的通式III的基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子，其中，
R选自-(CF2)5CF3、-(CH2)5CH3、-CH2-(CF2)3-CF3、 以及
R1选自-Br、-H、-OCH2CH3、 以及
桥连基具体选自
8.一种透明N或P或双极性材料，包括权利要求1至7中任一项所述的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子。
9.根据权利要求8所述的透明N或P双极性材料，其中所述材料：
-具有在可见波长范围(约400至约700nm)内的小于约60,000cm-1的吸收系数，
-当使用沉积法(真空沉积或旋涂)时是形成高质量均匀膜的有机类化合物。
10.一种P:N异质结或双(多)层结，具体是P1:P2:N1:N2异质结或多层结，包括：
-权利要求1至7中任一项所述的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子，或
-根据权利要求8或9所述的透明N和/或P或双极性材料，
可选地包括另外的N和/或P材料，
其中所述另外的N和/或P材料具体在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收。
11.权利要求1至7中任一项所述的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子或者根据权利要求8或9所述的透明N和/或P或双极性材料在吸收层中的用途，
所述吸收层可选地包括另外的N和/或P材料，
其中所述另外的N和/或P材料具体在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收。
12.权利要求1至7中任一项所述的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子或者根据权利要求8或9所述的透明N和/或P或双极性材料在光电转换层中和/或在有机和/或混合组件中用于光电应用的用途，诸如图像传感器、光电二极管、有机光伏，包括有机光电转换层、OLED和OTFT有机模块，
可选地包括另外的N和/或P材料，
其中所述另外的N和/或P材料具体在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收。
13.一种光电转换层，包括权利要求1至7中任一项所述的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子，或者根据权利要求8或9所述的透明N和/或P或双极性材料，
可选地包括另外的N和/或P材料，
其中所述另外的N和/或P材料具体在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收，
并且可选地包括另外的分子。
14.一种吸收层，包括权利要求1至7中任一项所述的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子，或者根据权利要求8或9所述的透明N和/或P或双极性材料，
可选地包括另外的N和/或P材料，以及
可选地包括另外的分子，
其中所述另外的N和/或P材料具体在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收。
15.一种设备，包括权利要求1至7中任一项所述的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子，或者根据权利要求8或9所述的透明N和/或P或双极性材料，或者根据权利要求13所述的光电转换层，
其中所述设备具体是有机图像传感器、混合图像传感器、光电二极管、有机光伏、有机发光二极管(OLED)、有机薄膜晶体管(OTFT)。
16.根据权利要求15所述的设备，其中所述光电转换层在可见吸收范围内呈现光响应。
17.根据权利要求15或16所述的设备，包括权利要求1至7中任一项所述的基于萘二酰亚胺(NDI)的分子或基于萘二酰亚胺二聚体(NDI-NDI)的分子，或者根据权利要求8或9所述的透明N和/或P或双极性材料，或者根据权利要求13所述的光电转换层，
和/或包括具体在可见波长范围(约400至约700nm)内呈现吸收的另外的N和/或P材料，
和/或包括另外的分子。
18.一种有机图像传感器，包括：
(a)包括根据权利要求13所述的光电转换层的有机光电转换单元，
(b)至少一个电极，
(c)基板，
(d)可选地，在所述光电转换层上方的第二电极。
19.一种混合硅-有机图像传感器或有机图像传感器，包括：
(a)包括根据权利要求13所述的光电转换层的一个或多个有机光电转换单元，
(b)可选地，基于Si的光电转换单元，
(c)金属线，
(d)(CMOS)基板，
(e)绝缘层，具体是氧化物。
20.根据权利要求18或19所述有机图像传感器，其中所述有机光电转换单元包括不同的层，
诸如n型材料、p型材料、n缓冲层和/或p缓冲层或它们的组合或混合物。
21.一种用于合成透明n材料、具体是(诸如通式I的)基于萘二酰亚胺(NDI)的材料的方法，包括以下步骤：
-在R-伯胺和酸存在的情况下亚胺化2,6-二溴萘-1,4,5,8-四羧酸二酐衍生物，
-随后是与特定R1-硼酸酯的钯催化Suzuki偶联。
22.一种用于合成具体是通式II的基于萘二酰亚胺二聚体(NDI二聚体)的材料的方法，包括以下步骤：
-在R-伯胺和酸存在的情况下单亚胺化2,6-二溴萘-1,4,5,8-四羧酸二酐衍生物，
-随后是在“桥连基”-二胺和酸存在的情况下的第二亚胺化。
23.一种用于合成具体是通式III的基于萘二酰亚胺二聚体(NDI二聚体)的材料的方法，包括以下步骤：
-在R-伯胺和酸存在的情况下亚胺化2,6-二溴萘-1,4,5,8-四羧酸二酐衍生物，
-随后是与特定R1-硼酸酯的单钯催化Suzuki偶联，
-随后是与特定桥连基-二硼酸酯的第二钯催化Suzuki偶联。
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