JP2010513611A5

JP2010513611A5 -

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Publication number: JP2010513611A5
Application number: JP2009541821A
Authority: JP
Filing date: 2007-12-08
Publication date: 2013-11-21

Description

光起電力効率をさらに改善するための１つの方策は、太陽スペクトルからより多くのフォトン束を捕獲することができるポリチオフェン類似体の開発である。これは、半導体ポリマーのバンドギャップを減少させることによって達成される。このようなポリマーのバンドギャップを減少させる一般的な方策は、ドナー−アクセプター法であり、この場合、ポリマー主鎖中で、電子が豊富な単位と電子が不足した単位とを共重合させる。このようなポリマーは、電子が豊富な単位がＨＯＭＯをとり、および、電子が不足した単位がＬＵＭＯをとる傾向があり、それにより全体のバンドギャップが低くなる（Ｒｏｎｃａｌｉ，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．１９９７，９７，’７３を参照）。しかしながら、このアプローチを用いる場合、装置の開路電圧（ＶＯＣ）が減少するという望ましくない結果が生じ、それにより電池効率が減少する（Ｋｏｓｔｅｒ，Ｌ．Ｊ．Ａ．；Ｍｉｈａｉｌｅｔｃｈｉ，Ｖ．Ｄ．；Ｂｌｏｍ，Ｐ．Ｗ．Ｍ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２００６，８８，０９３５１１を参照）。バルクヘテロ接合の装置におけるＶＯＣは、主としてドナーの最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）と、アクセプターの最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）とのエネルギー差によって発生する（Ｓｃｈａｒｂｅｒ，Ｍ．Ｃ．；Ｍｕｈｌｂａｃｈｅｒ，Ｄ．；Ｋｏｐｐｅ，Ｍ．；Ｄｅｎｋ，Ｐ．；Ｗａｌｄａｕｆ，Ｃ．；Ｈｅｅｇｅｒ，Ａ．Ｊ．；Ｂｒａｂｅｃ，Ｃ．Ｊ．Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００６，１８，７８９を参照）。それゆえに、上述のポリマーのバンドギャップを減少させる方策は、ポリマーのＨＯＭＯレベルの上昇という不利点を有する（このＨＯＭＯレベルは、真空レベルに近い状態に変動する）。

で示されるポリマーに関し、
式中、Ｘ^１およびＸ^２のうち一方はＳｅであり、他方はＳまたはＳｅであり、
Ｒ^１およびＲ^２は、互いに独立して、Ｈ、ハロゲン、−ＣＮ、−ＮＣ、−ＮＣＯ、−ＮＣＳ、−ＯＣＮ、−ＳＣＮ、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ^０Ｒ^００、−Ｃ（＝Ｏ）Ｘ^０、−Ｃ（＝Ｏ）Ｒ^０、−ＮＨ_２、−ＮＲ^０Ｒ^００、−ＳＨ、−ＳＲ^０、−ＳＯ_３Ｈ、−ＳＯ_２Ｒ^０、−ＯＨ、−ＮＯ_２、−ＣＦ_３、−ＳＦ_５、Ｐ−Ｓｐ−、置換されていてよいシリル、または、１〜４０個のＣ原子を有するカルビルもしくはヒドロカルビル（これらは、置換されていてもよく、また１個またはそれより多くのヘテロ原子を含んでいてもよい）から選択される同一または異なる基であり、
Ｐは、重合可能な基であり、
Ｓｐは、スペーサー基または単結合であり、
Ｘ^０は、ハロゲンであり、
Ｒ^０およびＲ^００は、互いに独立して、Ｈ、または、置換されていてもよい１〜２０個のＣ原子を有する脂肪族または芳香族炭化水素基であり、
Ａｒは、複数回出現する場合、互いに独立して、−ＣＹ^１＝ＣＹ^２−、−Ｃ≡Ｃ−、または、置換されていてよい単核または多核のアリールまたはヘテロアリールであり、
Ｙ^１およびＹ^２は、互いに独立して、Ｈ、Ｆ、ＣｌまたはＣＮであり、
ｍは、０、１、２、３または４であり、および、
ｎは、１０より大きい整数である。

Claims

式Ｉ：

で示されるポリマーであって、
式中、
Ｘ^１およびＸ^２のうち一方はＳｅであり、他方はＳまたはＳｅであり、
Ｒ^１およびＲ^２は、互いに独立して、Ｈ、ハロゲン、−ＣＮ、−ＮＣ、−ＮＣＯ、−ＮＣＳ、−ＯＣＮ、−ＳＣＮ、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ^０Ｒ^００、−Ｃ（＝Ｏ）Ｘ^０、−Ｃ（＝Ｏ）Ｒ^０、−ＮＨ_２、−ＮＲ^０Ｒ^００、−ＳＨ、−ＳＲ^０、−ＳＯ_３Ｈ、−ＳＯ_２Ｒ^０、−ＯＨ、−ＮＯ_２、−ＣＦ_３、−ＳＦ_５、Ｐ−Ｓｐ−、置換されていてよいシリル、または、１〜４０個のＣ原子を有するカルビルもしくはヒドロカルビル（これらは、置換されていてもよく、また１個またはそれより多くのヘテロ原子を含んでいてもよい）から選択される同一または異なる基であり、
Ｐは、重合可能な基であり、
Ｓｐは、スペーサー基、または、単結合であり、
Ｘ^０は、ハロゲンであり、
Ｒ^０およびＲ^００は、互いに独立して、Ｈ、または、置換されていてもよい１〜２０個のＣ原子を有する脂肪族または芳香族炭化水素基であり、
Ａｒは、複数回出現する場合、互いに独立して、−ＣＹ^１＝ＣＹ^２−、−Ｃ≡Ｃ−、または、置換されていてよい単核または多核のアリールまたはヘテロアリールであり、
Ｙ^１およびＹ^２は、互いに独立して、Ｈ、Ｆ、ＣｌまたはＣＮであり、
ｍは、１、２、３または４であり、および、
ｎは、１０より大きい整数である、上記ポリマー。
式ＩＩ：

から選択され、
式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｘ^１ _、Ｘ^２、Ａｒ、ｍおよびｎは請求項１に記載の意味を有し、Ｒ^３およびＲ^４は、互いに独立して、Ｒ^１の意味のいずれか１つを有するか、または、−ＣＨ_２Ｃｌ、−ＣＨＯ、−ＣＨ＝ＣＨ_２−ＳｉＲ’Ｒ”Ｒ”’、−ＳｎＲ’Ｒ”Ｒ”’、−ＢＲ’Ｒ”、−Ｂ（ＯＲ’）（ＯＲ”）、−Ｂ（ＯＨ）_２、または、Ｐ−Ｓｐを意味し、ここでＰおよびＳｐは、請求項１で定義された通りであり、Ｒ’、Ｒ”およびＲ”’は、互いに独立して請求項１に記載のＲ^０の意味のいずれか１つを有し、さらにＲ’およびＲ”はまた、それらが結合しているヘテロ原子と共に環を形成していてもよい、請求項１に記載のポリマー。
ｍが１であり、Ａｒが、セレノフェン−２，５−ジイル、チオフェン−２，５−ジイル、チエノ［３，２−ｂ］チオフェン−２，５−ジイル、チエノ［２，３−ｂ］チオフェン−２，５−ジイル、セレノフェノ［３，２−ｂ］セレノフェン−２，５−ジイル、セレノフェノ［２，３−ｂ］セレノフェン−２，５−ジイル、セレノフェノ［３，２−ｂ］チオフェン−２，５−ジイル、セレノフェノ［２，３−ｂ］チオフェン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、ｐ−ｐ’−ビフェニル、ナフタレン−２，６−ジイル、ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−２，６−ジイル、２，２−ジチオフェン、２，２−ジセレノフェン、チアゾール、および、オキサゾール（これらはいずれも、非置換であるか、請求項１で定義されたＲ^１で一置換または多置換されていてよい）から選択されることを特徴とする、請求項１または２に記載のポリマー。
ｍが１であり、Ａｒが−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のポリマー。
Ｒ^１，２が、Ｃ_１〜Ｃ_２０−アルキル、Ｃ_１〜Ｃ_２０−アルコキシ、Ｃ_２〜Ｃ_２０−アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_２０−アルキニル、Ｃ_１〜Ｃ_２０−チオアルキル、Ｃ_１〜Ｃ_２０−シリル、Ｃ_１〜Ｃ_２０−エステル、Ｃ_１〜Ｃ_２０−アミノ、Ｃ_１〜Ｃ_２０−フルオロアルキル、および、置換されていてよいアリールまたはヘテロアリールから選択されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のポリマー。
前記ポリマーが、以下の式：

［式中、
それぞれ出現単位ごとに互いに独立して、Ｘ^１およびＸ^２の一方はＳであり、他方はＳｅであり、
ｎは、請求項１で定義された通りであり、および、
Ｒは、複数回出現する場合、互いに独立して、請求項１に記載のＲ^１の意味のいずれか１つを有する］
から選択されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のポリマー。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の１種またはそれより多くのポリマーと、半導性、電荷輸送、正孔／電子輸送、正孔／電子遮蔽、導電性、光導電性または発光特性を有するポリマーから選択される１種またはそれより多くのポリマーとを含むポリマーブレンド。
請求項１〜７のいずれか一項に記載の１種またはそれより多くのポリマーまたはポリマーブレンドと、１種またはそれより多くの溶媒とを含む調合物。
溶媒が有機溶媒から選択される請求項８記載の調合物。
光学、電気光学、電子、エレクトロルミネセンスまたは光ルミネセンス素子もしくは装置における電荷輸送、半導性、導電性、光導電性または発光材料としての、請求項１〜９のいずれか一項に記載のポリマー、ポリマーブレンドまたは調合物の使用。
請求項１〜９のいずれか一項に記載の１種またはそれより多くのポリマー、ポリマーブレンドまたは調合物を含む、電荷輸送、半導性、導電性、光導電性または発光材料または素子。
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の１種またはそれより多くのポリマー、ポリマーブレンド、調合物、素子または材料を含む光学、電気光学または電子素子もしくは装置。
前記素子または装置が、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、集積回路（ＩＣ）、論理回路、キャパシタ、無線周波識別（ＲＦＩＤ）タグ、装置または素子、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、有機発光トランジスタ（ＯＬＥＴ）、フラットパネルディスプレー、ディスプレーのバックライト、有機光起電力装置（ＯＰＶ）、太陽電池、レーザーダイオード、光伝導体、光検出器、電子写真装置、電子写真記録装置、有機メモリデバイス、センサーデバイス、電荷注入層、ショットキーダイオード、平坦化層、帯電防止フィルム、導電性基板、導電性パターン、電池中の電極材料、配向層、バイオセンサー、バイオチップ、安全保障マーク、安全装置および素子、または、ＤＮＡ配列を検出して識別するための装置から選択されることを特徴とする、請求項１２に記載の素子または装置。