JP2008547186A - 二重層陽極 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2005年6月28日出願の米国仮特許出願第60/694715号明細書に対する優先権を主張する。
陽極/緩衝層/EL材料/陰極
第1の層は導電性ナノ粒子を含む。本願明細書において用いられるところ、用語「導電性ナノ粒子」は、100nm未満の1つまたは複数の寸法を有すると共に、フィルムに形成されたときに1S/cmを超える導電性を有する材料を指す。粒子は、円形、長方形、多角形、小繊維、および不規則な形状を含むいずれかの形状を有することができることが理解される。
第2の層は、4.7eVを超える仕事関数を有する半導体材料を含む。仕事関数は、材料から、電子を真空レベルまで取り除くために必要とされるエネルギーとして定義される。これは、典型的には、紫外光電子分光によって計測される。これはまた、ケルビンプローブテクニックによっても得ることができる。本願明細書において用いられるところ、用語「半導体」は、絶縁体を超えるが良好なコンダクタ未満の導電性を有する材料を指す。一実施形態において、半導体材料のフィルムは、0.1S/cm未満から10−8S/cmを超える範囲の導電性を有する。半導体材料は、無機、有機、または両方の組み合わせであることができる。
一実施形態において、無機半導体材料は、周期律表の2族または12族から選択される第1の元素と、16族(例えば、ZnS、ZnO、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、MgS、MgSe、MgTe、CaS、CaSe、CaTe、SrS、SrSe、SrTe、BaS、BaSe、BaTe等のような材料)から選択される第2の元素とを含む材料;13族から選択される第1の元素と、15族(例えば、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb等のような材料)から選択される第2の元素とを含む材料;14族元素(Ge、Si等のような材料)を含む材料;PbS、PbSe、PbTe、AlS、AlP、およびAlSbなどの材料;またはこれらの合金または混合物を含む。
用語「有機」は、炭素ベースを有する化学化合物のクラスを意味することが意図される。一実施形態において、有機半導体材料は半導体ポリマーである。用語「半導体ポリマー」は、カーボンブラックまたは導電性金属粒子を添加せずに固有にまたは本来的に導電性であることができるいずれかのポリマーまたはオリゴマーを指す。用語「ポリマー」は、ホモポリマーおよびコポリマーを包含している。コポリマーは、構造的に異なる(例えばチオフェンおよびアニリン)ことにより、異性体変形であることにより、類似体であることにより、または異なる置換基を有する同一の構造(例えば、非置換チオフェンおよび置換チオフェン)であることにより異なり得る、2つ以上の異なるモノマーを含む。一実施形態において、半導体ポリマーから製造されるフィルムは、少なくとも10−7S/cmの導電性を有する。半導体ポリマーはホモポリマーであることができ、またはこれらは、2つ以上の関連するモノマーのコポリマーであることができる。半導体ポリマーが形成されるモノマーは、「前駆体モノマー」として称される。コポリマーは、2つ以上の前駆体モノマーを有することとなる。
一実施形態において、半導体ポリマーを形成するのに用いられると予期されるチオフェンモノマーは以下の式Iを含む:
R1は、独立に、各出現毎に同一または異なるよう選択されると共に、水素、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキルチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、アミドスルホネート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択され;または両方のR1基は一緒になって、任意選択的に1つまたは複数の二価の窒素、硫黄または酸素原子を含んでもよい3、4、5、6、または7員芳香族または脂環式環を完成させるアルキレンまたはアルケニレン鎖を形成してもよい。
「アルコール」−R3−OH
「アミド」−R3−C(O)N(R6)R6
「アミドスルホネート」−R3−C(O)N(R6)R4−SO3Z
「ベンジル」−CH2−C6H5
「カルボキシレート」−R3−C(O)O−Zまたは−R3−O−C(O)−Z
「エーテル」−R3−(O−R5)p−O−R5
「エーテルカルボキシレート」−R3−O−R4−C(O)O−Zまたは−R3−O−R4−O−C(O)−Z
「エーテルスルホネート」−R3−O−R4−SO3Z
「エステルスルホネート」−R3−O−C(O)−R4−SO3Z
「スルホンイミド」−R3−SO2−NH−SO2−R5
「ウレタン」−R3−O−C(O)−N(R6)2
(式中、すべての「R」基は各出現毎に同一または異なると共に:
R3は、単一の結合またはアルキレン基であり、
R4はアルキレン基であり、
R5はアルキル基であり、
R6は水素またはアルキル基であり、
pは、0または1〜20の整数であり、
Zは、H、アルカリ金属、アルカリ土類金属、N(R5)4またはR5である)
R7は、各出現毎に同一または異なると共に、水素、アルキル、ヘテロアルキル、アルケニル、ヘテロアルケニル、アルコール、アミドスルホネート、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択され、ただし、少なくとも1つのR7は水素ではなく、
mは2または3である。
R1は、独立に、各出現毎に同一または異なるよう選択されると共に、水素、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキルチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、アミドスルホネート、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択され;または両方のR1基は一緒になって、任意選択的に1つまたは複数の二価の窒素、硫黄または酸素原子を含んでもよい3、4、5、6、または7員芳香族または脂環式環を完成させるアルキレンまたはアルケニレン鎖を形成してもよく;および
R2は、独立に、各出現毎に同一または異なるよう選択されると共に、水素、アルキル、アルケニル、アリール、アルカノイル、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択される。
aは0または1〜4の整数であり;
bは1〜5の整数であり、ただし、a+b=5であり;および
R1は、独立に、各出現毎に同一または異なるよう選択されると共に、水素、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキルチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、アミドスルホネート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択され;または両方のR1基は一緒になって、任意選択的に1つまたは複数の二価の窒素、硫黄または酸素原子を含んでもよい3、4、5、6または7員芳香族または脂環式環を完成させるアルキレンまたはアルケニレン鎖を形成してもよい。
QはSまたはNR6であり;
R6は水素またはアルキルであり;
R8、R9、R10、およびR11は、独立に、各出現毎に同一または異なるよう選択されると共に、水素、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキルチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、ニトリル、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、アミドスルホネート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択され;および
R8およびR9、R9およびR10、ならびにR10およびR11のうちの少なくとも1つは一緒になって、任意選択的に1つまたは複数の二価の窒素、硫黄または酸素原子を含んでもよい5または6員芳香族環を完成させるアルケニレン鎖を形成する。
QはSまたはNHであり;および
Tは、各出現毎に同一または異なると共に、S、NR6、O、SiR6 2、Se、およびPR6から選択され;
R6は水素またはアルキルである。
QはSまたはNR6であり;
Tは、S、NR6、O、SiR6 2、Se、およびPR6から選択され;
Eは、アルケニレン、アリーレン、およびヘテロアリーレンから選択され;
R6は水素またはアルキルであり;
R12は、各出現毎に同一または異なると共に、水素、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキルチオ(alkythio)、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、ニトリル、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、アミドスルホネート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択され;または両方のR12基は一緒になって、任意選択的に1つまたは複数の二価の窒素、硫黄または酸素原子を含んでもよい3、4、5、6、または7員芳香族または脂環式環を完成させるアルキレンまたはアルケニレン鎖を形成してもよい。
フッ素化酸ポリマー(本明細書中において、「FAP」として称される)は、フッ素化であると共に酸性基を有するいずれかのポリマーであることができる。本願明細書において用いられるところ、用語「フッ素化」とは、炭素に結合された少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられることを意味する。フッ素化は、ポリマー主鎖自体上、主鎖に直接的にリンクした側鎖上、または側基上、ならびにこれらの組み合わせで生じ得る。用語は、部分および完全フッ素化材料を含む。一実施形態において、フッ素化酸ポリマーは高度にフッ素化されている。用語「高フッ素化」とは、炭素に結合している利用可能な水素の少なくとも50%が、フッ素で置き換えられていることを意味する。用語「酸性基」は、水素イオンを塩基に供与して塩を形成するためにイオン化することができる基を指す。酸性基はイオン性プロトンを供給する。一実施形態において、酸性基は3未満のpKaを有する。一実施形態において、酸性基は0未満のpKaを有する。一実施形態において、酸性基は−5未満のpKaを有する。酸性基は、ポリマー主鎖に直接的に連結されていることができ、またはポリマー主鎖上の側鎖に連結されていることができる。酸性基の例としては、限定されないが、カルボン酸基、スルホン酸基、スルホンイミド基、リン酸基、ホスホン酸基、およびこれらの組み合わせが挙げられる。酸性基はすべてが同一であることができ、またはポリマーは2つ以上のタイプの酸性基を有し得る。
bは1〜5の整数であり、
R13はOHまたはNHR14であり、および
R14は、アルキル、フルオロアルキル、スルホニルアルキル、またはスルホニルフルオロアルキルである。
Wは、(CF2)q、O(CF2)q、S(CF2)q、(CF2)qO(CF2)r、およびSO2(CF2)qから選択され、
bは、独立に1〜5の整数であり、
R13はOHまたはNHR14であり、および
R14は、アルキル、フルオロアルキル、スルホニルアルキル、またはスルホニルフルオロアルキルである。
Rfは、フッ素化アルキレン、フッ素化ヘテロアルキレン、フッ素化アリーレン、またはフッ素化ヘテロアリーレンから選択され;
Rgは、フッ素化アルキレン、フッ素化ヘテロアルキレン、フッ素化アリーレン、フッ素化ヘテロアリーレン、アリーレン、またはヘテロアリーレンから選択され;および
nは少なくとも4である。
Rgは、フッ素化アルキレン、フッ素化ヘテロアルキレン、フッ素化アリーレン、フッ素化ヘテロアリーレン、アリーレン、またはヘテロアリーレンから選択され;
R15は、フッ素化アルキレン基またはフッ素化ヘテロアルキレン基であり;
R16は、フッ素化アルキルまたはフッ素化アリール基であり;および
pは、0または1〜4の整数である。
R16は、フッ素化アルキルまたはフッ素化アリール基であり;
a、b、c、d、およびeは、それぞれ独立に0または1〜4の整数であり;および
nは少なくとも4である。
R17〜R20は、独立にH、ハロゲン、1〜10個の炭素原子のアルキルまたはアルコキシ、Y、C(Rf’)(Rf’)OR21、R4YまたはOR4Yであり;
Yは、COE2、SO2E2、またはスルホンイミドであり;
R21は水素または酸解離性保護基であり;
Rf’は、各出現毎に同一または異なると共に、1〜10個の炭素原子のフルオロアルキル基であり、または共に(CF2)e(ここでeは2〜10である)であり;
R4はアルキレン基であり;
E2は、OH、ハロゲン、またはOR7であり;および
R5はアルキル基であり;
ただし、R17〜R20の少なくとも1つがY、R4YまたはOR4Yである。
−OaSi(OH)b−aR22 3−bR23RfSO3H
式中:
aは1〜bであり;
bは1〜3であり;
R22は、独立に、アルキル、アリール、およびアリールアルキルからなる群から選択される非加水分解基であり;
R23は、1つまたは複数のエーテル酸素原子によって置換されていてもよい二座アルキレンラジカルであって、ただし、R23は、SiおよびRfの間に直線的に配置された少なくとも2個の炭素原子を有し;および
Rfは、1つまたは複数のエーテル酸素原子で置換されていてもよいパーフルオロアルキレンラジカルである。
−Og−[CF(Rf 2)CF−Oh]i−CF2CF2SO3H (XIV)
式中、Rf 2は、Fまたは1〜10個の炭素原子を有する、非置換であるか、または1つまたは複数のエーテル酸素原子によって置換されているかの一方であるパーフルオロアルキルラジカルであり、h=0または1であり、i=0〜3であり、およびg=0または1である。
−(O−CF2CFRf 3)a−O−CF2CFRf 4SO3E5
によって表される、高フッ素化、および1つの実施形態においては過フッ素化炭素主鎖および側鎖を含み、式中、Rf 3およびRf 4は、独立に、F、Clまたは1〜10個の炭素原子を有する過フッ素化アルキル基から選択され、a=0、1または2であり、およびE5は、H、Li、Na、KまたはN(R1)(R2)(R3)(R4)であると共に、R1、R2、R3、およびR4は、同一または異なり、1つの実施形態においてはH、CH3またはC2H5である。他の実施形態においてE5はHである。上記のとおり、E5はまた多価であり得る。
−O−CF2CF(CF3)−O−CF2CF2SO3E5
によって表される側鎖を含み、式中、Xは上に定義されているとおりである。このタイプのFSAポリマーは、米国特許公報(特許文献2)に開示されていると共に、テトラフルオロエチレン(TFE)および過フッ素化ビニルエーテルCF2=CF−O−CF2CF(CF3)−O−CF2CF2SO2F、パーフルオロ(3,6−ジオキサ−4−メチル−7−オクテンスルホニルフロリド)(PDMOF)の共重合、続いてフッ化スルホニル基の加水分解によるスルホネート基への転化および、必要に応じて、所望のイオン性形態への転化のためのイオン交換により製造されることができる。米国特許公報(特許文献8)および米国特許公報(特許文献9)に開示されているタイプのポリマーの例は、側鎖−O−CF2CF2SO3E5(式中、E5上に定義されたとおりである)を有する。このポリマーは、テトラフルオロエチレン(TFE)および過フッ素化ビニルエーテルCF2=CF−O−CF2CF2SO2F、パーフルオロ(フッ化3−オキサ−4−ペンテンスルホニル)(POPF)の共重合、続いて、加水分解およびさらに必要に応じたイオン交換によって製造されることができる。
一実施形態において、酸は水溶性非フッ素化高分子酸である。一実施形態において、酸は非フッ素化高分子スルホン酸である。酸のいくつかの非限定的な例は、ポリ(スチレンスルホン酸)(「PSSA」)、ポリ(2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸)(「PAAMPSA」)、およびこれらの混合物である。
一実施形態において、ドープ半導体ポリマーは、前駆体モノマーの、少なくとも1つのタイプの高分子酸:水溶性高分子酸;可湿性FAP;または非可湿性FAPの存在下での酸化的重合によって形成される。重合は、一般的には、均質な水性溶液中に行われる。他の実施形態において、導電性ポリマーを得るための重合は、水および有機溶剤のエマルジョン中に行われる。一般には、酸化剤および/または触媒の適当な溶解度を得るためにいくらかの水が存在する。過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等などの酸化剤を用いることができる。塩化第二鉄、または硫酸第二鉄などの触媒もまた存在し得る。得られる重合生成物は、ドープ半導体ポリマーの溶液、分散体、またはエマルジョンであろう。
(a)FAPの水溶液または分散体を提供するステップと;
(b)酸化性物質を、ステップ(a)の溶液または分散体に添加するステップと;
(c)少なくとも1種の前駆体モノマーをステップ(b)の混合物に添加するステップと
を含む。
合成された時点では、ドープ半導体ポリマーの水性分散体は、一般的には極めて低いpHを有する。半導体ポリマーがFAPでドープされるとき、素子における特性に悪影響を与えることなくpHをより高い値に調節することができることが見出された。一実施形態において、分散体のpHは、約1.5〜約4に調節されることができる。一実施形態において、pHは、2および3の間に調節される。pHは、例えばイオン交換または水性塩基性溶液での滴定による公知の技術を用いて調節されることができることが見出された。
本発明の他の実施形態において、2つの電子接触層の間に位置された少なくとも1つの電気活性層を含む電子素子が提供されており、ここで、素子は、新たな二重層陽極をさらに含む。層または材料を指す場合、用語「電気活性」は、電子または電気放射特性を示す層または材料を意味することが意図される。電気活性層材料は、放射線を放射し得、または使用、例えば光起電力電池において放射線を受けたときに電子−正孔対の濃度に変化を示し得る。本発明の他の実施形態において、高仕事関数透明コンダクタがドレイン、ソースの電極および電解効果トランジスタのドレインの電極として機能する電子素子が提供されている。
この実施例は、水性カーボンナノチューブ(「CNT」)分散体の調製を例示すると共に、分散体からスピンコートされたフィルムの仕事関数を例示する。
この実施例は、実施例3において形成された電気的ポリマー分散体との個別の二重層としての、実施例4における使用のための水性CNT分散体の調製を例示する。
この実施例は、実施例4において例示されたCNTフィルム上の上部層を形成するための、ナフィオン(Nafion)(登録商標)と錯化された導電性ポリ(3,4、エチレンジオキシチオフェン)の調製を例示する。1050のEWを有する12.0%(w/w)ナフィオン(Nafion)(登録商標)は、温度がおよそ270℃であること以外は、米国特許公報(特許文献11)、実施例1、パート2における手順と同様の手順を用いて製造される。
この実施例は、CNT層の上部のPEDOT−ナフィオン(Nafion)(登録商標)の層から構成される個別の2層を有する発光ダイオードを例示する。
Claims (24)
- 2つの層を含む二重層陽極であって、第1の層が導電性ナノ粒子を含み、第2の層が4.7eVを超える仕事関数を有する半導体材料を含むことを特徴とする二重層陽極。
- ナノ粒子が、炭素ナノ粒子および金属ナノ粒子、およびこれらの組み合わせから選択されることを特徴とする請求項1に記載の二重層陽極。
- ナノ粒子が、ナノチューブ、フラーレン、およびナノファイバーから選択されることを特徴とする請求項2に記載の二重層陽極。
- 各半導体材料が、チオフェン、ピロール、アニリン、縮合多環式ヘテロ芳香族、および多環式ヘテロ芳香族から選択される1つまたは複数の、独立に置換または非置換のモノマーを含むことを特徴とする請求項1に記載の二重層陽極。
- チオフェンが式Iおよび式Ia
R1は、独立に、各出現毎に同一または異なるよう選択されると共に、水素、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキルチオ、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、アミドスルホネート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択され;または両方のR1基は一緒になって、任意選択的に1つまたは複数の二価の窒素、硫黄または酸素原子を含んでもよい3、4、5、6または7員芳香族または脂環式環を完成させるアルキレンまたはアルケニレン鎖を形成してもよい)
R7は、各出現毎に同一または異なると共に、水素、アルキル、ヘテロアルキル、アルケニル、ヘテロアルケニル、アルコール、アミドスルホネート、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択され、ただし、少なくとも1つのR7は水素ではなく、および
mは2または3である)
から選択される式によって表される構造を有することを特徴とする請求項4に記載の二重層陽極。 - ピロールが式II
R1は、独立に、各出現毎に同一または異なるよう選択されると共に、水素、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキルチオ、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、アミドスルホネート、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択され;または両方のR1基は一緒になって、任意選択的に1つまたは複数の二価の窒素、硫黄または酸素原子を含んでもよい3、4、5、6または7員芳香族または脂環式環を完成させるアルキレンまたはアルケニレン鎖を形成してもよく;および
R2は、独立に、各出現毎に同一または異なるよう選択されると共に、水素、アルキル、アルケニル、アリール、アルカノイル、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択される)
によって表される構造を有することを特徴とする請求項4に記載の二重層陽極。 - アニリンが、式III、式IVa、および式IVb
aは0または1〜4の整数であり;
bは1〜5の整数であり、ただし、a+b=5であり;および
R1は、独立に、各出現毎に同一または異なるよう選択されると共に、水素、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキルチオ、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、アミドスルホネート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択され;または両方のR1基は一緒になって、任意選択的に1つまたは複数の二価の窒素、硫黄または酸素原子を含んでもよい3、4、5、6または7員芳香族または脂環式環を完成させるアルキレンまたはアルケニレン鎖を形成してもよい);
から選択される式によって表される構造を有することを特徴とする請求項4に記載の二重層陽極。 - 縮合多環式ヘテロ芳香族が、式V、および式Va〜Vg
QはSまたはNR6であり;
R6は水素またはアルキルであり;
R8、R9、R10、およびR11は、独立に、各出現毎に同一または異なるよう選択されると共に、水素、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキルチオ、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、ニトリル、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、アミドスルホネート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択され;および
R8およびR9、R9およびR10、ならびにR10およびR11のうちの少なくとも1つは一緒になって、任意選択的に1つまたは複数の二価の窒素、硫黄または酸素原子を含んでもよい5または6員芳香族環を完成させるアルケニレン鎖を形成する);
QはSまたはNHであり;および
Tは、各出現毎に同一または異なると共に、S、NR6、O、SiR6 2、Se、およびPR6から選択され;
R6は水素またはアルキルである)
から選択される式によって表される構造を有することを特徴とする請求項4に記載の二重層陽極。 - 多環式ヘテロ芳香族が式VI
QはSまたはNR6であり;
Tは、S、NR6、O、SiR6 2、Se、およびPR6から選択され;
Eは、アルケニレン、アリーレン、およびヘテロアリーレンから選択され;
R6は水素またはアルキルであり;
R12は、各出現毎に同一または異なると共に、水素、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイル、アルキルチオ、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリール、アルキルスルフィニル、アルコキシアルキル、アルキルスルホニル、アリールチオ、アリールスルフィニル、アルコキシカルボニル、アリールスルホニル、アクリル酸、リン酸、ホスホン酸、ハロゲン、ニトロ、ニトリル、シアノ、ヒドロキシル、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、アミドスルホネート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、およびウレタンから選択され;または2つのR12基は一緒になって、任意選択的に1つまたは複数の二価の窒素、硫黄または酸素原子を含んでもよい3、4、5、6または7員芳香族または脂環式環を完成させるアルキレンまたはアルケニレン鎖を形成してもよい)
によって表される構造を有することを特徴とする請求項4に記載の二重層陽極。 - 導電性ナノ粒子が、2族または12族元素から選択される第1の元素および16族元素から選択される第2の元素;13族元素から選択される第1の元素および15族元素から選択される第2の元素;ならびに14族元素から選択される材料、およびこれらの混合物を含む材料を含むことを特徴とする請求項1に記載の二重層陽極。
- ナノ粒子が、PbS、PbSe、PbTe、AlS、AlPおよびAlSbまたはこれらの合金または混合物から選択される材料を含むことを特徴とする請求項1に記載の二重層陽極。
- 第2の層が、高分子酸をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の二重層陽極。
- 高分子酸がフッ素化酸ポリマー(「FAP」)であることを特徴とする請求項12に記載の二重層陽極。
- FAPが可湿性であることを特徴とする請求項13に記載の二重層陽極。
- FAPが非可湿性であることを特徴とする請求項13に記載の二重層陽極。
- FAPがFSAポリマーであることを特徴とする請求項13に記載の二重層陽極。
- FSAポリマーがコロイド形成性であることを特徴とする請求項16に記載の二重層陽極。
- FAPが半導体ポリマーにドープされ、酸ドープ半導体ポリマーがフィルムを形成することを特徴とする請求項13に記載の二重層陽極。
- 高分子酸が非フッ素化および水溶性であることを特徴とする請求項12に記載の二重層陽極。
- 高分子酸が、式VII、VIII、IX、XII、およびXVから選択される式を有することを特徴とする請求項12に記載の二重層陽極。
- 高分子酸がシロキサン側基を有することを特徴とする請求項20に記載の二重層陽極。
- 高分子酸が、式Xおよび式XIVから選択される式を有する側基を有することを特徴とする請求項20に記載の二重層陽極。
- 水性分散体中のコロイド形成性FSAポリマーが、1.5〜4.0の範囲のpHを有することを特徴とする請求項17に記載の二重層陽極。
- 請求項1に記載の二重層陽極を含むことを特徴とする電子素子。
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