JP2018037534A - 自己組織化単分子膜材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、照明装置、有機薄膜太陽電池、有機薄膜トランジスタ - Google Patents

Abstract

【課題】電子注入性に優れた電子注入層を形成できる自己組織化単分子膜材料を提供する。【解決手段】複数の環状構造が単結合で直鎖状に結合した骨格を有し、前記複数の環状構造は、それぞれ芳香族炭化水素環、複素環式化合物、環式脂肪族炭化水素のいずれかであり、前記骨格の一方の端部に配置された環状構造が、吸着基を有し、前記複数の環状構造から選ばれる１つ以上の環状構造が、２つの電子吸引性置換基を有し、前記吸着基を有する環状構造が２つの電子吸引性置換基を有する場合、前記吸着基の結合している炭素の両隣の炭素にそれぞれ電子吸引性置換基が結合しており、前記吸着基を有さない環状構造が２つの電子吸引性置換基を有する場合、前記吸着基を有する環状構造に最も近い炭素の両隣の炭素にそれぞれ電子吸引性置換基が結合している自己組織化単分子膜材料とする。【選択図】なし

Description

本発明は、自己組織化単分子膜材料、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、エレクトロルミネッセンス（電界発光）を「ＥＬ」と記す場合がある。）、表示装置、照明装置、有機薄膜太陽電池、有機薄膜トランジスタに関する。

有機ＥＬ素子を有する各種デバイスでは、デバイスを駆動させるために、陰極から発光層への電子注入と、陽極から発光層への正孔注入とを行う必要がある。
しかし、陰極に用いられる電極材料の仕事関数と、発光層を形成している有機材料の最低非占有軌道（ＬＵＭＯ）との間には、大きなエネルギー差(エネルギー障壁)がある。したがって、陰極から発光層に直接的に電子注入を行うことは困難である。そこで、従来、陰極と発光層との間に電子注入層を形成して、陰極から発光層への電子の注入を促進している。電子注入層の材料としては、アルカリ金属が挙げられる。アルカリ金属は、大気中で活性な材料である。このため、アルカリ金属からなる電子注入層を有する有機ＥＬ素子は、酸素および水分に対する耐性が低いという課題があった。

また、陽極に用いられる電極材料の仕事関数と、発光層を形成している有機材料の最高占有軌道（ＨＯＭＯ）との間にもエネルギー差(エネルギー障壁)がある。このため、従来、陽極と発光層との間に正孔注入層を形成して、陽極から発光層への正孔の注入を促進している。正孔注入層としては、フルオロ基等の電気陰性度の高い官能基を有する分子が電極表面に配置された自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）がある（例えば、非特許文献１参照）。このようなＳＡＭでは、電極表面に電気陰性度の高い官能基を有する分子が並べられているので、ＳＡＭの各分子内で分極が起こり、ＳＡＭを形成している分子の双極子によって電極表面に双極子が発生する。このようにして発生した双極子は、電極表面とＳＡＭの上に配置される発光層との間における正孔の注入障壁を低下させる。

また、電子注入層の材料として、自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）を用いることが検討されている。電子注入層の材料としてＳＡＭを用いることで、アルカリ金属等の不安定な材料を使わずに陰極から発光層へ電子を注入できる。
非特許文献２〜４には、酸化亜鉛や酸化チタンの表面に自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）を形成する自己組織化単分子膜材料が記載されている。

Ji Sun Park他、Applied Physics Letters96,243306(2010) Jung-Pyo Hong他、Applied Physics Letters92,143311(2008) Sung-Nine Hsieh他、Organic Electronics10,1626(2009) Ilja Lange他、Advanced Functional Materials DOI:10.1002/adfm.201401493

しかしながら、非特許文献２〜４に記載の自己組織化単分子膜材料を電子注入層の材料として用いた場合、十分な電子注入性を有する電子注入層が得られなかった。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、電子注入性に優れた電子注入層を形成できる自己組織化単分子膜材料、この自己組織化単分子膜材料を用いて形成された自己組織化単分子膜を備える有機ＥＬ素子、表示装置、照明装置、有機薄膜太陽電池、有機薄膜トランジスタを提供することを課題とする。

（１）複数の環状構造が単結合で直鎖状に結合した骨格を有し、前記複数の環状構造は、それぞれ芳香族炭化水素環、複素環式化合物、環式脂肪族炭化水素のいずれかであり、
前記骨格の一方の端部に配置された環状構造が、吸着基を有し、
前記複数の環状構造から選ばれる１つ以上の環状構造が、２つの電子吸引性置換基を有し、
前記吸着基を有する環状構造が２つの電子吸引性置換基を有する場合、前記吸着基の結合している炭素の両隣の炭素にそれぞれ電子吸引性置換基が結合しており、
前記吸着基を有さない環状構造が２つの電子吸引性置換基を有する場合、前記吸着基を有する環状構造に最も近い炭素の両隣の炭素にそれぞれ電子吸引性置換基が結合していることを特徴とする自己組織化単分子膜材料。

（２）前記複数の環状構造が、全て芳香族炭化水素環である（１）に記載の自己組織化単分子膜材料。
（３）前記骨格が、複数のベンゼン環が単結合で直鎖状に結合したものである（１）または（２）に記載の自己組織化単分子膜材料。
（４）前記骨格が、３つの環状構造が単結合で結合したものである（１）〜（３）のいずれかに記載の自己組織化単分子膜材料。
（５）前記吸着基が、−ＣＨ_２−ＰＯ（ＯＨ）_２である（１）〜（４）のいずれかに記載の自己組織化単分子膜材料。
（６）前記２つの電子吸引性置換基が、−Ｆである（１）〜（５）のいずれかに記載の自己組織化単分子膜材料。

（７）陰極と陽極との間に発光層を有し、前記陰極と前記発光層との間に電子注入層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記電子注入層が、（１）〜（６）のいずれかに記載の自己組織化単分子膜材料を用いて形成された自己組織化単分子膜層を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
（８）水蒸気透過率が１×１０^−４ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以上の材料を用いて封止されていることを特徴とする（７）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

（９）（７）または（８）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とする表示装置。
（１０）（７）または（８）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とする照明装置。
（１１）（１）〜（６）のいずれかに記載の自己組織化単分子膜材料を用いて形成された自己組織化単分子膜を備えることを特徴とする有機薄膜太陽電池。
（１２）（１）〜（６）のいずれかに記載の自己組織化単分子膜材料を用いて形成された自己組織化単分子膜を備えることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。

本発明の自己組織化単分子膜材料は、ＳＡＭを形成している分子の双極子が大きいことにより優れた電子注入性が得られる電子注入層を形成できる。
本発明の有機ＥＬ素子は、本発明の自己組織化単分子膜材料を用いて形成された電子注入性に優れた電子注入層を有している。このため、本発明の有機ＥＬ素子は、陰極から発光層への電子注入速度が速く、駆動電圧の低いものとなる。
また、本発明の表示装置、照明装置、有機薄膜太陽電池、有機薄膜トランジスタは、本発明の自己組織化単分子膜材料を用いて形成された自己組織化単分子膜を備えているため、優れた特性を有する。

本発明の有機ＥＬ素子の一例を説明するための概略断面図である。 式（３８１０）で示される化合物のＮＭＲ測定の結果を示したグラフである。 実施例および比較例の有機ＥＬ素子の印加電圧と電流密度との関係を示したグラフである。 実施例および比較例の有機ＥＬ素子の印加電圧と輝度との関係を示したグラフである。

以下、本発明の自己組織化単分子膜材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、照明装置、有機薄膜太陽電池、有機薄膜トランジスタについて詳細に説明する。
「自己組織化単分子膜材料」
本発明者は、陰極から発光層に電子を効率的に注入できる電子注入層の材料を得るために、自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）を形成する分子の双極子の大きさに着目して、以下に示すように、鋭意検討した。

電子注入層の材料に適したＳＡＭ材料とは、陰極表面にＳＡＭを形成することにより、陰極表面の仕事関数を小さくできる材料である。ＳＡＭを形成している分子の双極子が大きいと、陰極表面に形成される双極子が大きくなるため、陰極と発光層とのエネルギー差を小さくできる。しかし、従来、陰極表面に形成される双極子を大きくできるＳＡＭ材料の設計指針はなかった。

そこで、本発明者は、鋭意研究を重ね、以下に示すように、陰極表面に形成される双極子を大きくできるＳＡＭ材料の設計指針を得た。
例えば、下記式（１）で示されるベンゼン環を有する分子が、ベンゼン環の式（１）に示される１位の位置に、陰極表面に吸着する官能基（吸着基）を有している場合について説明する。この場合、下記式（２）で示されるように、吸着基（式（２）における−ＣＨ_２−Ｘ）の結合している炭素の両隣の炭素（ベンゼン環の式（１）に示される２位と６位）に電子吸引性の高い置換基Ａを付与する。

式（２）で示されるＳＡＭ材料を用いて陰極表面に形成したＳＡＭでは、ＳＡＭの各分子内で分極が起こり、ＳＡＭを形成している分子の双極子によって陰極表面に双極子が発生する。発生した双極子モーメントは、陰極表面からＳＡＭに向かう方向であり、陰極表面とＳＡＭの上に配置される発光層とのエネルギー差を小さくする機能を有する。

しかし、本発明者が検討した結果、式（２）に示される置換基Ａがフルオロ基である化合物は、これを用いて陰極表面にＳＡＭを形成することにより発生する双極子モーメントが小さいため、電子注入性が不十分であった。
そこで、本発明者は、ＳＡＭを形成することにより発生する双極子モーメントを大きくすべく、さらに検討を重ねた。その結果、以下の（ａ）〜（ｄ）を満たす本実施形態のＳＡＭ材料とすればよいことを見出した。

（ａ）複数の環状構造が単結合で直鎖状に結合した骨格を有する。複数の環状構造は、それぞれ芳香族炭化水素環、複素環式化合物、環式脂肪族炭化水素のいずれかである。
（ｂ）骨格の一方の端部に配置された環状構造が、吸着基を有する。
（ｃ）複数の環状構造から選ばれる１つ以上の環状構造が、２つの電子吸引性置換基を有する。
（ｄ）吸着基を有する環状構造が２つの電子吸引性置換基を有する場合、前記吸着基の結合している炭素の両隣の炭素にそれぞれ電子吸引性置換基が結合している。吸着基を有さない環状構造が２つの電子吸引性置換基を有する場合、前記吸着基を有する環状構造に最も近い炭素の両隣の炭素にそれぞれ電子吸引性置換基が結合している。

本実施形態のＳＡＭ材料において、複数の環状構造は、それぞれ芳香族炭化水素環、複素環式化合物、環式脂肪族炭化水素のいずれかであればよい。
芳香族炭化水素環としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン等が挙げられる。
複素環式化合物としては、ピリジン、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、チアゾール、チアジン、インドール、イソインドール、ベンゾイミダゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、アクリジン等が挙げられる。
環式脂肪族炭化水素としては、シクロヘキサン、アダマンタン等が挙げられる。

本実施形態のＳＡＭ材料における複数の環状構造は、全て同じであってもよいし、それぞれ異なっていてもよいし、複数の環状構造のうちの一部の環状構造が同じであってもよい。複数の環状構造は、ＳＡＭ材料の合成のしやすさを考慮すると、全て同じであることが好ましい。
本実施形態のＳＡＭ材料において、複数の環状構造は、高い安定性を得るため、全て芳香族炭化水素環であることが好ましい。

本実施形態のＳＡＭ材料の骨格は、複数のベンゼン環が単結合で直鎖状に結合したものであることが好ましい。このような骨格を有するＳＡＭ材料は、合成時に、電子吸引性置換基のベンゼン環に結合する位置を制御しやすいため、好ましい。
ＳＡＭ材料の骨格が、複数のベンゼン環が単結合で直鎖状に結合したものである場合、吸着基を有するベンゼン環において他のベンゼン環と結合している炭素は、どの炭素であってもよい。吸着基を有するベンゼン環において他のベンゼン環と結合している炭素は、吸着基と結合している炭素から最も遠い位置に配置された炭素であることが好ましい。吸着基を有さず２つの他のベンゼン環と結合しているベンゼン環では、２つの他のベンゼン環が、どの炭素と結合していてもよい。吸着基を有さず２つの他のベンゼン環と結合しているベンゼン環では、他のベンゼン環のうちの一方と結合している炭素から最も遠い位置に配置された炭素に、他のベンゼン環の他方が結合していることが好ましい。

本実施形態のＳＡＭ材料の骨格は、複数の上記環状構造が単結合で直鎖状に枝分かれなく結合したものである。骨格を形成している環状構造の数は、２つ以上であればよく、３つ以上であることが好ましく、３つであることが最も好ましい。
骨格を形成している環状構造の数が２以上であると、ＳＡＭ材料を用いて陰極表面にＳＡＭを形成することにより発生する双極子モーメントが十分に大きいものとなる。よって、ＳＡＭ材料を用いて形成した電子注入層は、優れた電子注入性を有するものとなる。環状構造の数が３以上であると、より一層大きい双極子モーメントが得られやすくなり、好ましい。

本実施形態のＳＡＭ材料は、骨格の一方の端部に配置された環状構造が、吸着基を有する。吸着基は、ＳＡＭの形成される材料に応じて適宜決定でき、例えば、アミン系の置換基、シラン系の置換基、リン酸系の置換基、硫黄系の置換基などが挙げられる。具体的には、吸着基として、−Ｎ（ＣＨ_３）_２、−Ｓｉ（Ｏ−Ｒ）_３（式中のＲは、それぞれ独立に水素、又はアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルアミノ基、アシル基からなる群から選択される置換基である。）、−ＣＨ_２−ＰＯ（ＯＨ）_２、−ＳＨ、−ＣＯ（ＯＨ）などが挙げられる。これらの中でも特に、吸着基として、緻密なＳＡＭを形成できる−ＣＨ_２−ＰＯ（ＯＨ）_２を用いることが好ましい。

本実施形態のＳＡＭ材料では、複数の環状構造から選ばれる１つ以上の環状構造が、２つの電子吸引性置換基を有する。２つの電子吸引性置換基は、複数の環状構造から選ばれる１つ以上の環状構造が有していればよいが、より一層大きい双極子モーメントを得るためには、複数の環状構造のうち吸着基を有する環状構造が有していることが好ましく、全ての環状構造が有していることがより好ましい。

環状構造の有する２つの電子吸引性置換基は、同じであっても異なっていてもよいが、ＳＡＭ材料の合成のしやすさを考慮すると、同じであることが好ましい。
ＳＡＭ材料における電子吸引性置換基は、例えば、−ＣＮ、−Ｏ−Ｒ、−Ｓ−Ｒ、−ＳＯ_２Ｒ、−ＰＯＲ_２、−ＣＯＲ、−ＮＯ_２、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、下記式（３）〜（７）で示される置換基などが挙げられる。上記の電子吸引性置換基を示す式中のＲは、水素、又はアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルアミノ基、アシル基からなる群から選択される置換基である。上記の電子吸引性置換基を示す式中に複数のＲが含まれる場合、全てのＲが同じであってもよいし、一部または全てのＲが異なっていてもよい。
ＳＡＭ材料における電子吸引性置換基は、上記の中でも、特に、電気陰性度が高い−Ｆを用いることが好ましい。

本実施形態では、吸着基を有する環状構造が２つの電子吸引性置換基を有する場合、吸着基の結合している炭素の両隣の炭素にそれぞれ電子吸引性置換基が結合している。このことにより、ＳＡＭ材料を用いて陰極表面にＳＡＭを形成することにより発生する双極子モーメントが、陰極表面からＳＡＭに向かう方向に十分に大きいものとなる。
また、吸着基を有さない環状構造が２つの電子吸引性置換基を有する場合、吸着基を有する環状構造に最も近い炭素の両隣の炭素にそれぞれ電子吸引性置換基が結合している。このことにより、ＳＡＭ材料を用いて陰極表面にＳＡＭを形成することにより発生する双極子モーメントが、陰極表面からＳＡＭに向かう方向に十分に大きいものとなる。

本実施形態の自己組織化単分子膜材料は、複数の特定の環状構造が単結合で直鎖状に結合した骨格を有し、骨格の一方の端部に配置された環状構造が、吸着基を有し、１つ以上の環状構造が、所定の位置に２つの電子吸引性置換基を有する。このため、本実施形態の自己組織化単分子膜材料は、ＳＡＭを形成している分子の双極子が大きいことにより優れた電子注入性が得られる電子注入層を形成できる。

「有機ＥＬ素子」
次に、本発明の有機ＥＬ素子について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の有機ＥＬ素子の一例を説明するための概略断面図である。図１に示す本実施形態の有機ＥＬ素子１は、陰極３と陽極９との間に発光層６を有し、陰極３と発光層６との間に、電子注入層２０を有している。
本実施形態の有機ＥＬ素子１は、基板２上に、陰極３と、電子注入層２０と、電子輸送層１０と、発光層６と、正孔輸送層７と、正孔注入層８と、陽極９とがこの順に形成された積層構造を有する。

図１に示す有機ＥＬ素子１は、基板２と発光層６との間に陰極３が配置された逆構造の有機ＥＬ素子である。また、図１に示す有機ＥＬ素子１は、有機ＥＬ素子を構成する層の一部（少なくとも金属酸化物層４）を、無機化合物を用いて形成した有機無機ハイブリッド型の有機電界発光素子（ＨＯＩＬＥＤ素子）である。
図１に示す有機ＥＬ素子１は、基板２と反対側に光を取り出すトップエミッション型のものであってもよいし、基板２側に光を取り出すボトムエミッション型のものであってもよい。

「基板」
基板２の材料としては、樹脂材料、ガラス材料等が挙げられる。
基板２に用いられる樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート等が挙げられる。基板２の材料として、樹脂材料を用いた場合、柔軟性に優れた有機ＥＬ素子１が得られるため好ましい。
基板２に用いられるガラス材料としては、石英ガラス、ソーダガラス等が挙げられる。

有機ＥＬ素子１がボトムエミッション型のものである場合には、基板２の材料として、透明基板を用いる。
有機ＥＬ素子１がトップエミッション型のものである場合には、基板２の材料として、透明基板だけでなく、不透明基板を用いてもよい。不透明基板としては、例えば、アルミナのようなセラミックス材料からなる基板、ステンレス鋼のような金属板の表面に酸化膜（絶縁膜）を形成した基板、樹脂材料で構成された基板等が挙げられる。

基板２の平均厚さは、基板２の材料等に応じて決定でき、０．１〜３０ｍｍであることが好ましく、０．１〜１０ｍｍであることがより好ましい。基板２の平均厚さは、デジタルマルチメーター、ノギスにより測定できる。

「陰極」
陰極３は、基板２上に直接接触して形成されている。
陰極３の材料としては、ＩＴＯ（インジウム酸化錫）、ＩＺＯ（インジウム酸化亜鉛）、ＦＴＯ（フッ素酸化錫）、Ｉｎ_３Ｏ_３、ＳｎＯ_２、Ｓｂ含有ＳｎＯ_２、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物の導電材料が挙げられる。この中でも、陰極３の材料として、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＦＴＯを用いることが好ましい。
陰極３の平均厚さは、特に制限されないが、１０〜５００ｎｍであることが好ましく、１００〜２００ｎｍであることがより好ましい。
陰極３の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。

「電子注入層」
電子注入層２０は、陰極３から発光層６への電子の注入の速度・電子輸送性を改善する機能を有する。本実施形態の有機ＥＬ素子１の電子注入層２０は、図１に示すように、金属酸化物層４と、金属酸化物層４の発光層６側の面に形成された自己組織化単分子膜層５とを有する。

（金属酸化物層）
金属酸化物層４は、電子注入層としての機能を有するものであり、電子注入層としての機能に加えて、陰極としての機能を備えていてもよい。
金属酸化物層４は、半導体もしくは絶縁体積層薄膜の層である。具体的には、金属酸化物層４は、単体の金属酸化物からなる層、二種類以上の金属酸化物を混合した層と単体の金属酸化物からなる層のいずれか一方または両方を積層した層、二種類以上の金属酸化物を混合した層のいずれであってもよい。

金属酸化物層４を形成する金属酸化物を構成する金属元素としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、インジウム、ガリウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ケイ素が挙げられる。

金属酸化物層４が、二種類以上の金属酸化物を混合した層を含む場合、金属酸化物を構成する金属元素の少なくとも一つが、亜鉛、ガリウム、ジルコニウム、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ハフニウム、ケイ素、チタンからなる層であることが好ましい。
金属酸化物層４が、単体の金属酸化物からなる層である場合、酸化亜鉛、酸化ガリウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、酸化チタンからなる群から選ばれる金属酸化物からなる層であることが好ましい。

金属酸化物層４が、二種類以上の金属酸化物を混合した層と単体の金属酸化物からなる層のいずれか一方または両方を積層した層、または二種類以上の金属酸化物を混合した層である場合、酸化チタン／酸化亜鉛、酸化チタン／酸化マグネシウム、酸化チタン／酸化ジルコニウム、酸化チタン／酸化アルミニウム、酸化チタン／酸化ハフニウム、酸化チタン／酸化ケイ素、酸化亜鉛／酸化マグネシウム、酸化亜鉛／酸化ジルコニウム、酸化亜鉛／酸化ハフニウム、酸化亜鉛／酸化ケイ素、酸化カルシウム／酸化アルミニウムから選ばれる二種の金属酸化物の組合せを積層及び／又は混合したもの、酸化チタン／酸化亜鉛／酸化マグネシウム、酸化チタン／酸化亜鉛／酸化ジルコニウム、酸化チタン／酸化亜鉛／酸化アルミニウム、酸化チタン／酸化亜鉛／酸化ハフニウム、酸化チタン／酸化亜鉛／酸化ケイ素、酸化インジウム／酸化ガリウム／酸化亜鉛から選ばれる三種の金属酸化物の組合せを積層及び／又は混合したものなどが挙げられる。

金属酸化物層４は、特殊な組成として良好な特性を示す酸化物半導体であるＩＧＺＯ（酸化インジウムガリウム亜鉛）および／またはエレクトライドである１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３を含むものであってもよい。

金属酸化物層４の平均厚さは、特に限定されないが、１〜１０００ｎｍであることが好ましく、２〜１００ｎｍであることがより好ましい。
金属酸化物層４の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。

（自己組織化単分子膜層）
自己組織化単分子膜層５は、上述した自己組織化単分子膜材料を用いて形成されたものである。
本実施形態における自己組織化単分子膜層５は、金属酸化物層４の表面と自己組織化単分子膜材料中の吸着基との相互作用により、金属酸化物層４に結合されている。

「電子輸送層」
電子輸送層１０としては、電子輸送層の材料として通常用いることができるいずれの材料を用いてもよい。
具体的には、電子輸送層１０の材料として、ホウ素化合物、ジアザビシクロノネン誘導体、２，７−ビス（３−ジベンゾボロリル−４−ピリジルフェニル）−９，９’−スピロフルオレン誘導体、フェニル−ディピレニルホスフィンオキサイド（ＰＯＰｙ_２）のようなホスフィンオキサイド誘導体、トリス−１，３，５−（３’−（ピリジン−３’’−イル）フェニル）ベンゼン（ＴｍＰｙＰｈＢ）のようなピリジン誘導体、（２−（３−（９−カルバゾリル）フェニル）キノリン（ｍＣＱ））のようなキノリン誘導体、２−フェニル−４，６−ビス（３，５−ジピリジルフェニル）ピリミジン（ＢＰｙＰＰＭ）のようなピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、バソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）のようなフェナントロリン誘導体、２，４−ビス（４−ビフェニル）−６−（４’−（２−ピリジニル）−４−ビフェニル）−［１，３，５］トリアジン（ＭＰＴ）のようなトリアジン誘導体、３−フェニル−４−（１’−ナフチル）−５−フェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）のようなトリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾール）（ＰＢＤ）のようなオキサジアゾール誘導体、２，２’，２’’−（１，３，５−ベントリイル）−トリス（１−フェニル−１−Ｈ−ベンズイミダゾール）（ＴＰＢＩ）のようなイミダゾール誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（Ｚｎ（ＢＴＺ）_２）、トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ_３）などに代表される各種金属錯体、２，５−ビス（６’−（２’，２’’−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロール（ＰｙＰｙＳＰｙＰｙ），等のシロール誘導体に代表される有機シラン誘導体等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。これらの電子輸送層１０の材料の中でも、特に、ホウ素化合物とジアザビシクロノネン誘導体とを含むことが好ましい。

電子輸送層１０の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１５０ｎｍであることが好ましく、２０〜１００ｎｍであることが、より好ましい。
電子輸送層１０の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。

「発光層」
発光層６を形成する材料としては、発光層６の材料として通常用いることのできるいずれの材料を用いてもよく、これらを混合して用いてもよい。具体的には、例えば、発光層６として、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（Ｚｎ（ＢＴＺ）_２）と、トリス［１−フェニルイソキノリン］イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）_３）とを含むものとすることができる。
また、発光層６を形成する材料は、低分子材料であってもよいし、高分子材料であってもよい。なお、本発明において低分子材料とは、高分子材料（重合体）ではない材料を意味し、分子量が低い有機化合物を必ずしも意味するものではない。

発光層６を形成する高分子材料としては、例えば、トランス型ポリアセチレン、シス型ポリアセチレン、ポリ（ジ−フェニルアセチレン）（ＰＤＰＡ）、ポリ（アルキルフェニルアセチレン）（ＰＡＰＡ）のようなポリアセチレン系化合物；ポリ（パラ−フェンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（２，５−ジアルコキシ−パラ−フェニレンビニレン）（ＲＯ−ＰＰＶ）、シアノ−置換−ポリ（パラ−フェンビニレン）（ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ（２−ジメチルオクチルシリル−パラ−フェニレンビニレン）（ＤＭＯＳ−ＰＰＶ）、ポリ（２−メトキシ，５−（２’−エチルヘキソキシ）−パラ−フェニレンビニレン）（ＭＥＨ−ＰＰＶ）のようなポリパラフェニレンビニレン系化合物；ポリ（３−アルキルチオフェン）（ＰＡＴ）、ポリ（オキシプロピレン）トリオール（ＰＯＰＴ）のようなポリチオフェン系化合物；ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）（ＰＤＡＦ）、ポリ（ジオクチルフルオレン−アルト−ベンゾチアジアゾール）（Ｆ８ＢＴ）、α，ω−ビス［Ｎ，Ｎ’−ジ（メチルフェニル）アミノフェニル］−ポリ［９，９−ビス（２−エチルヘキシル）フルオレン−２，７−ジル］（ＰＦ２／６ａｍ４）、ポリ（９，９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレニル−オルト−コ（アントラセン−９，１０−ジイル）のようなポリフルオレン系化合物；ポリ（パラ−フェニレン）（ＰＰＰ）、ポリ（１，５−ジアルコキシ−パラ−フェニレン）（ＲＯ−ＰＰＰ）のようなポリパラフェニレン系化合物；ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）のようなポリカルバゾール系化合物；ポリ（メチルフェニルシラン）（ＰＭＰＳ）、ポリ（ナフチルフェニルシラン）（ＰＮＰＳ）、ポリ（ビフェニリルフェニルシラン）（ＰＢＰＳ）のようなポリシラン系化合物等が挙げられる。

発光層６を形成する低分子材料としては、例えば、配位子に２，２’−ビピリジン−４，４’−ジカルボン酸を持つ、３配位のイリジウム錯体、ファクトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ_３）、トリス（４−メチル−８キノリノレート）アルミニウム（ＩＩＩ）（Ａｌｍｑ_３）、８−ヒドロキシキノリン亜鉛（Ｚｎｑ_２）、（１，１０−フェナントロリン）−トリス−（４，４，４−トリフルオロ−１−（２−チエニル）−ブタン−１，３−ジオネート）ユーロピウム（ＩＩＩ）（Ｅｕ（ＴＴＡ）_３（ｐｈｅｎ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィンプラチナム（ＩＩ）のような各種金属錯体；ジスチリルベンゼン（ＤＳＢ）、ジアミノジスチリルベンゼン（ＤＡＤＳＢ）のようなベンゼン系化合物；ナフタレン、ナイルレッドのようなナフタレン系化合物；フェナントレンのようなフェナントレン系化合物；クリセン、６−ニトロクリセンのようなクリセン系化合物；ペリレン、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，５−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−３，４，９，１０−ペリレン−ジ−カルボキシイミド（ＢＰＰＣ）のようなペリレン系化合物；コロネンのようなコロネン系化合物；アントラセン、ビススチリルアントラセンのようなアントラセン系化合物；ピレンのようなピレン系化合物；４−（ジ−シアノメチレン）−２−メチル−６−（パラ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）のようなピラン系化合物；アクリジンのようなアクリジン系化合物；スチルベンのようなスチルベン系化合物；２，５−ジベンゾオキサゾールチオフェンのようなチオフェン系化合物；ベンゾオキサゾールのようなベンゾオキサゾール系化合物；ベンゾイミダゾールのようなベンゾイミダゾール系化合物；２，２’−（パラ−フェニレンジビニレン）−ビスベンゾチアゾールのようなベンゾチアゾール系化合物；ビスチリル（１，４−ジフェニル−１，３−ブタジエン）、テトラフェニルブタジエンのようなブタジエン系化合物；ナフタルイミドのようなナフタルイミド系化合物；クマリンのようなクマリン系化合物；ペリノンのようなペリノン系化合物；オキサジアゾールのようなオキサジアゾール系化合物；アルダジン系化合物；１，２，３，４，５−ペンタフェニル−１，３−シクロペンタジエン（ＰＰＣＰ）のようなシクロペンタジエン系化合物；キナクリドン、キナクリドンレッドのようなキナクリドン系化合物；ピロロピリジン、チアジアゾロピリジンのようなピリジン系化合物；２，２’，７，７’−テトラフェニル−９，９’−スピロビフルオレンのようなスピロ化合物；フタロシアニン（Ｈ_２Ｐｃ）、銅フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物等が挙げられる。

発光層６の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１５０ｎｍであることが好ましく、２０〜１００ｎｍであることがより好ましい。
発光層６の平均厚さは、触針式段差計により測定してもよいし、水晶振動子膜厚計により発光層６の成膜時に測定してもよい。

「正孔輸送層」
正孔輸送層７に用いる正孔輸送性有機材料としては、各種ｐ型の高分子材料（有機ポリマー）、各種ｐ型の低分子材料を単独または組み合わせて用いることができる。
具体的には、正孔輸送層７の材料として、例えば、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）、Ｎ４，Ｎ４’−ビス（ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン−４−イル）−Ｎ４，Ｎ４’−ジフェニルビフェニルー４，４’−ジアミン（ＤＢＴＰＢ）、ポリアリールアミン、フルオレン−アリールアミン共重合体、フルオレン−ビチオフェン共重合体、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチニレンビニレン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂またはその誘導体等が挙げられる。これらの正孔輸送層７の材料は、他の化合物との混合物として用いることもできる。一例として、正孔輸送層７の材料として用いられるポリチオフェンを含有する混合物として、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン／スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等が挙げられる。

正孔輸送層７の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１５０ｎｍであることが好ましく、２０〜１００ｎｍであることがより好ましい。
正孔輸送層７の平均厚さは、例えば、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定することができる。

「正孔注入層」
正孔注入層８は、無機材料からなるものであってもよいし、有機材料からなるものであってもよい。無機材料は、有機材料と比較して安定であるため、有機材料を用いた場合と比較して、酸素や水に対する高い耐性が得られやすい。
無機材料としては、特に制限されないが、例えば、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、酸化モリブテン（ＭｏＯ_３）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）等の金属酸化物を１種又は２種以上を用いることができる。
有機材料としては、ジピラジノ［２，３−ｆ：２‘，３’−ｈ］キノキサリン−２，３，６，７，１０，１１−ヘキサカルボニトリル（ＨＡＴ−ＣＮ）や２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノ−キノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）等を用いることができる。

正孔注入層８の平均厚さは、特に限定されないが、１〜１０００ｎｍであることが好ましく、５〜５０ｎｍであることがより好ましい。
正孔注入層８の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定することができる。

「陽極」
陽極９に用いられる材料としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌまたはこれらを含む合金等が挙げられる。この中でも、陽極９の材料として、ＩＴＯ、ＩＺＯ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌを用いることが好ましい。
陽極９の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１０００ｎｍであることが好ましく、３０〜１５０ｎｍであることがより好ましい。また、陽極９の材料として不透過な材料を用いる場合でも、例えば、平均厚さを１０〜３０ｎｍ程度にすることで、トップエミッション型の有機ＥＬ素子における透明な陽極として使用できる。
陽極９の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により陽極９の成膜時に測定できる。

「封止」
図１に示す有機ＥＬ素子１は、必要に応じて、封止されていてもよい。
例えば、図１に示す有機ＥＬ素子１は、有機ＥＬ素子１を収容する凹状の空間を有する封止容器（不図示）と、封止容器の縁部と基板２とを接着する接着剤とによって封止されていてもよい。また、封止容器に有機ＥＬ素子１を収容し、紫外線（ＵＶ）硬化樹脂などからなるシール材を充填することにより封止してもよい。また、例えば、図１に示す有機ＥＬ素子１は、陽極９上に配置された板部材（不図示）と、板部材の陽極９と対向する側の縁部に沿って配置された枠部材（不図示）とからなる封止部材と、板部材と枠部材との間および枠部材と基板２との間とを接着する接着剤とを用いて封止されていてもよい。

図１に示す有機ＥＬ素子１を封止する場合に用いる封止容器または封止部材の材料としては、樹脂材料、ガラス材料等を用いることができる。封止容器または封止部材に用いられる樹脂材料およびガラス材料としては、基板２に用いる材料と同様のものが挙げられる。
封止容器または封止部材を用いて有機ＥＬ素子１を封止する場合、封止容器内または封止部材の内側に、水分を吸収する乾燥材を配置してもよい。また、封止容器または封止部材として、水分を吸収する材料を用いてもよい。また、封止された封止容器内または封止部材の内側には、空間が形成されていてもよい。

本実施形態の有機ＥＬ素子１では、例えば、電子注入層として大気中で不安定な材料であるアルカリ金属を用いた場合と比較して、優れた耐久性が得られる。このため、封止容器または封止部材の水蒸気透過率が１×１０^−４〜１×１０^−３ｇ／ｍ^２／ｄａｙ程度であれば、有機ＥＬ素子１の劣化を十分に抑制できる。したがって、封止容器または封止部材の材料として、水蒸気透過率が１×１０^−４ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以上の樹脂材料を用いることが可能であり、柔軟性に優れた有機ＥＬ素子１を実現できる。

「有機ＥＬ素子の製造方法」
次に、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法の一例として、図１に示す有機ＥＬ素子１の製造方法を説明する。
図１に示す有機ＥＬ素子１を製造するには、まず、基板２上に陰極３を形成する。
陰極３は、スパッタ法、真空蒸着法、ゾルゲル法、スプレー熱分解（ＳＰＤ）法、原子層堆積（ＡＬＤ）法、気相成膜法、液相成膜法等により形成することができる。陰極３の形成には、金属箔を接合する方法を用いてもよい。

次に、陰極３上に電子注入層２０として、金属酸化物層４と自己組織化単分子膜層５とをこの順に形成する。
金属酸化物層４は、例えば、スプレー熱分解法、ゾルゲル法、スパッタ法、真空蒸着法等の方法を用いて形成する。

自己組織化単分子膜層５は、例えば、以下に示す方法により形成できる。
まず、上述した自己組織化単分子膜材料を、溶媒中に分散および／または溶解させ、ＳＡＭ材料含有溶液を調液する。ＳＡＭ材料含有溶液に用いる溶媒としては、例えば、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などのアルコール溶媒や、トルエンなどの有機溶媒を用いることができる。
次いで、ＳＡＭ材料含有溶液を、例えば、スピンコート法、浸漬法などにより、金属酸化物層４までの各層の形成された基板２の金属酸化物層４上に塗布する。続いて、ＳＡＭ材料含有溶液を塗布した基板２を、例えば、５０〜１５０℃の温度で１０〜１２０分間加熱する熱処理を行って、金属酸化物層４上にＳＡＭを形成する。このことにより、自己組織化単分子膜層５が形成される。
その後、必要に応じて、自己組織化単分子膜層５までの各相の形成された基板２を洗浄する。ここでの洗浄方法としては、例えば、自己組織化単分子膜層５までの各相の形成された基板２を、脱水エタノール中に浸漬させて３分間程度超音波洗浄した後、９０℃程度の温度で３分間程度加熱して乾燥させる方法を用いることができる。

次に、電子注入層２０の自己組織化単分子膜層５上に、電子輸送層１０、発光層６と、正孔輸送層７とをこの順で形成する。
電子輸送層１０、発光層６、正孔輸送層７の形成方法は、特に限定されず、電子輸送層１０、発光層６、正孔輸送層７それぞれに用いられる材料の特性に合わせて、従来公知の種々の形成方法を適宜用いることができる。

具体的には、電子輸送層１０、発光層６、正孔輸送層７の各層を形成する方法として、電子輸送層１０、発光層６、正孔輸送層７となる有機化合物を含む有機化合物溶液を塗布する塗布法、真空蒸着法、ＥＳＤＵＳ（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ Ｓｐｒａｙ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｕｌｔｒａ−ｄｉｌｕｔｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）法などが挙げられる。これらの電子輸送層１０、発光層６、正孔輸送層７の形成方法の中でも特に、塗布法を用いることが好ましい。なお、電子輸送層１０、発光層６、正孔輸送層７となる有機化合物の溶媒溶解性が低い場合には、真空蒸着法、ＥＳＤＵＳ法を用いることが好ましい。

塗布法を用いて電子輸送層１０、発光層６、正孔輸送層７を形成する場合には、電子輸送層１０、発光層６、正孔輸送層７となる有機化合物をそれぞれ溶媒に溶解することにより、電子輸送層１０、発光層６、正孔輸送層７となる有機化合物をそれぞれ含む有機化合物溶液を形成する。

電子輸送層１０、発光層６、正孔輸送層７となる有機化合物を溶解するために用いる溶媒としては、例えば、キシレン、トルエン、シクロヘキシルベンゼン、ジハイドロベンゾフラン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒等が好ましく、これらを単独または混合して用いることができる。

電子輸送層１０、発光層６、正孔輸送層７となる有機化合物を含む有機化合物溶液を塗布する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、反転オフセット印刷法、インクジェット印刷法等の各種塗布法を用いることができる。これらの塗布法の中でも、膜厚をより制御しやすいという点で、スピンコート法やスリットコート法を用いることが好ましい。

次に、正孔輸送層７上に正孔注入層８と、陽極９とをこの順に形成する。
正孔注入層８が無機材料からなるものである場合、正孔注入層８は、例えば、金属酸化物層４と同様にして形成できる。
正孔輸送層９が有機材料からなるものである場合、正孔注入層８は、例えば、電子輸送層１０、発光層６、正孔輸送層７と同様にして形成できる。
陽極９は、例えば、陰極３と同様にして形成できる。
以上の工程により、図１に示す有機ＥＬ素子１が得られる。

「封止方法」
図１に示す有機ＥＬ素子１を封止する場合には、有機ＥＬ素子の封止に用いられる通常の方法を使用して封止できる。

本実施形態の有機ＥＬ素子１は、電子注入層２０が、金属酸化物層４と、金属酸化物層４の発光層６側の面に形成された自己組織化単分子膜層５とを有する。そして、自己組織化単分子膜層５が、本実施形態の上述した自己組織化単分子膜材料を用いて形成されたものである。このため、本実施形態の有機ＥＬ素子１では、優れた電子注入性が得られ、陰極３から発光層６への電子注入速度が速く、駆動電圧の低いものとなる。

また、本実施形態の有機ＥＬ素子１は、基板２と発光層６との間に陰極３が配置された逆構造の有機ＥＬ素子である。このため、基板２上に発光層６などの有機材料からなる層を形成する前に、電子注入層２０を形成できる。したがって、スパッタ法を用いて電子注入層２０の金属酸化物層４を形成しても、発光層６などの有機材料からなる層が損傷を受けることがなく、好ましい。

「他の例」
本発明の有機ＥＬ素子は、上述した実施形態において説明した有機ＥＬ素子に限定されるものではない。
具体的には、上述した実施形態においては、逆構造の有機ＥＬ素子を例に挙げて説明したが、本発明の有機ＥＬ素子は、基板と発光層との間に陽極が配置された順構造のものであってもよい。

また、図１に示す有機ＥＬ素子１においては、金属酸化物層４、電子輸送層１０、正孔輸送層７、正孔注入層８は、必要に応じて形成すればよく、設けられていなくてもよい。
また、陰極３、金属酸化物層４、電子輸送層１０、発光層６、正孔輸送層７、正孔注入層８、陽極９の各層は、１層で形成されているものであってもよいし、２層以上からなるものであってもよい。

また、図１に示す有機ＥＬ素子１においては、図１に示す陰極３、電子注入層２０、電子輸送層１０、発光層６、正孔輸送層７、正孔注入層８、陽極９の各層の間に、他の層を有するものであってもよい。具体的には、有機ＥＬ素子の特性をさらに向上させる等の理由から、必要に応じて、電子阻止層などを有していてもよい。

本発明の有機ＥＬ素子は、発光層などの材料を適宜選択することによって発光色を変化させることができるし、カラーフィルター等を併用して所望の発光色を得ることもできる。したがって、本発明の有機ＥＬ素子は、表示装置の発光部位や照明装置として好適に用いることができる。

本発明の表示装置は、電子注入性の良好な電子注入層を有することにより駆動電圧が低い本発明の有機ＥＬ素子を備える。このため、表示装置として好ましい。
また、本発明の照明装置は、電子注入性の良好な電子注入層を有することにより駆動電圧が低い本発明の有機ＥＬ素子を備える。このため、照明装置として好ましい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の自己組織化単分子膜材料は、例えば、有機薄膜太陽電池、薄膜トランジスタなどのデバイスに用いることができる。
本発明の有機薄膜太陽電池は、本発明の自己組織化単分子膜材料を用いて形成された自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）を備える。例えば、陰極表面にＳＡＭが形成されている有機薄膜太陽電池では、電子取り出しに適した双極子が陰極表面に生じるため、電子輸送の速度が速く、高い発電効率が得られる。したがって、有機薄膜太陽電池として好ましい。
また、本発明の薄膜トランジスタは、本発明の自己組織化単分子膜材料を用いて形成されたＳＡＭを備える。例えば、薄膜トランジスタの電極表面にＳＡＭが形成されている場合、チャネル層にスムーズに電子を注入できる。

以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
「実験１」
（計算によるシミュレーション）
以下に示す式（Ｆ）（ＦＦ）（ＦＦＦ）（ＦＰＦ）（ＦＰＰ）（ＰＦＦ）で示される６種類のＳＡＭ材料について、以下に示す条件でシミュレーションを行うことにより、分子内双極子モーメントの大きさ（Ｄｅｂｙｅ）を算出した。なお、以下に示す６種類のＳＡＭ材料では、ＳＡＭを形成する分子の双極子を比較するため、式中の−ＣＨ_２−Ｘ（吸着基）の−Ｘは付与していない。シミュレーションは、Ｇａｕｓｓｉａｎ０９プログラムを用いて密度汎関数法（ＤＦＴ計算）により行った。基底関数の条件はＢ３ＬＹＰ／６−３１Ｇとした。

上記シミュレーションにより分子内双極子モーメントの大きさ（Ｄｅｂｙｅ）を算出した結果、式（Ｆ）は０．８１Ｄ、（ＦＦ）は２．０４Ｄ、（ＦＦＦ）は３．５０Ｄ、（ＦＰＦ）は２．１３Ｄ、（ＦＰＰ）は１．２７Ｄ、（ＰＦＦ）は１．７４Ｄであった。また、双極子モーメントの向きは、いずれもベンゼン環の吸着基の結合されている炭素から遠ざかる方向であった。

このように、電子吸引性置換基である−Ｆを２つ有するベンゼン環を含むＳＡＭ材料では、複数のベンゼン環が単結合で直鎖状に結合した骨格を有する場合（式（ＦＦ）（ＦＦＦ）（ＦＰＦ）（ＦＰＰ）（ＰＦＦ））の分子内双極子モーメントが、ベンゼン環を１つのみ有する場合（式（Ｆ））と比較して大きくなった。
また、上記のように、骨格を形成しているベンゼン環の数が同じ（式（ＦＦＦ）（ＦＰＦ）（ＦＰＰ）（ＰＦＦ））である場合、電子吸引性置換基を有するベンゼン環の数が多いほど、分子内双極子モーメントが大きくなった。また、骨格を形成しているベンゼン環の数が同じであって、電子吸引性置換基を有するベンゼン環の数も同じである場合（式（ＦＰＦ）（ＰＦＦ））、複数のベンゼン環のうち吸着基を有するベンゼン環が電子吸引性置換基を有する場合（式（ＦＰＦ））に、分子内双極子モーメントが大きくなった。

「実験２」
ガラスからなる基板上にスパッタ法により、厚み１５０ｎｍのＩＴＯからなる電極と厚み７ｎｍの酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる金属酸化物層とを、この順に形成した。次いで、金属酸化物層上に、非特許文献４に記載の下記式（Ｆ−１）で示されるＳＡＭ材料と、以下に示す方法により合成した下記式（Ｆ−３）で示されるＳＡＭ材料とを用いて、以下に示す方法によりＳＡＭ層を形成した。

（式（Ｆ−３）で示されるＳＡＭ材料の合成）
下記の「工程−１」〜「工程−１０」の工程を行った。
「工程−１」メチルエステル化
反応容器にＡｒ雰囲気下で、４−ブロモ−２，６−ジフルオロ安息香酸（１．０ｅｑ（当量））とメタノール（ＭｅＯＨ）（１０ｗ／ｖ（溶質量[ｇ]／溶媒体積[ｍｌ]））とを入れた。さらに、反応容器に塩化チオニル（１．０ｅｑ）を５分間で滴下し、８時間還流し、下記式（３８０１）で示される化合物を得た。その後、薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）を用いて４−ブロモ−２，６−ジフルオロ安息香酸のメチルエステル化反応が十分に進行していることを確認した。

「工程−２」スタニル化
反応容器にＡｒ雰囲気下で、式（３８０１）で示される化合物（１．０ｅｑ）に対し、トルエン（１０ｗ／ｖ）とビス(トリブチルスズ)（１．３４ｅｑ）とテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（Ｐｄ（Ｐｈ_３）_４）（０．０１７ｅｑ）とを入れてスタニル化反応させ、下記式（３８０２）で示される化合物を生成させた。次いで、式（３８０２）で示される化合物を含む反応液に５％重曹水とトルエンとを添加して分液し、水層を抽出した。分液した有機層を、重曹水、市水、飽和食塩水で洗浄し、乾燥剤を用いて乾燥し、乾燥剤をろ別した。その後、乾燥した有機層を濃縮し、黄色液体である粗体を得た。得られた粗体をシリカゲルカラムで精製し、無色液体である目的物（式（３８０２）で示される化合物）を得た。

「工程−３」スタニル化
反応容器にマグネシウム（１．１ｅｑ）を入れて減圧下で加熱し、放冷した。その後、マグネシウムを入れた反応容器に、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）（５ｗ／ｖ）を入れ、１−ブロモ−３,５−ジフルオロベンゼン（１．０ｅｑ）を滴下した。さらに、反応容器にテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）（２．５ｗ／ｖ）を入れ、トリメチルスズクロリド（Ｍｅ_３ＳｎＣｌ）（１．１ｅｑ）を滴下してスタニル化反応させ、下記式（３８０３）で示される化合物を生成させた。次いで、式（３８０３）で示される化合物を含む反応液に、飽和塩化アンモニウム水溶液と塩酸とを添加し、抽出した。抽出した有機層を、重曹水、市水、飽和食塩水で洗浄し、乾燥剤を用いて乾燥した。その後、乾燥した有機層を濃縮し、褐色液体である粗体を得た。得られた粗体を精製し、無色液体である目的物（式（３８０３）で示される化合物）を得た。

「工程−４」スティルカップリング反応
反応容器にＡｒ雰囲気下で、式（３８０３）で示される化合物（１．０ｅｑ）に対し、１−ブロモ−２,６−ジフルオロベンゼン（１．０ｅｑ）とテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（Ｐｄ（Ｐｈ_３）_４）（０．０２５ｅｑ）とキシレン（９ｗ／ｖ）とを入れ、スティルカップリング反応させ、下記式（３８０４）で示される化合物を生成させた。次いで、式（３８０４）で示される化合物を含む残渣に、ヘキサンとジクロロメタンとを加え、白色固体である粗体を得た。得られた粗体を精製し、白色固体である目的物（式（３８０４）で示される化合物）を得た。

「工程−５」ブロモ化
反応容器に式（３８０４）で示される化合物（１．０ｅｑ）とテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）（１０ｗ／ｖ）とを入れ、−７２℃でｎ−ブチルリチウム（１．０５ｅｑ）を４５分間かけて滴下し、９０分間撹拌した。さらに、反応容器に臭素（１．０ｅｑ）を滴下し、亜硫酸ナトリウム水溶液を加えてブロモ化反応させ、下記式（３８０５）で示される化合物を生成させた。次いで、式（３８０５）で示される化合物を含む反応液に、酢酸エチルを入れて分液し、水層を酢酸エチルで抽出した。分液した有機層を、市水、飽和食塩水で洗浄し、濃縮することで、白色固体である目的物（式（３８０５）で示される化合物）を得た。

「工程−６」スティルカップリング反応
反応容器にＡｒ雰囲気下で、式（３８０２）で示される化合物（１．０ｅｑ）に対し、式（３８０５）で示される化合物（１．０ｅｑ）とテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０．０５ｅｑ）とキシレン（１４．７ｗ／ｖ）とを入れ、スティルカップリング反応させ、下記式（３８０６）で示される化合物を生成させた。次いで、式（３８０６）で示される化合物を含む反応液に、クロロホルム（１Ｌ）を添加し、重曹水、市水、飽和食塩水で洗浄した。分液した有機層を濃縮し、懸濁洗浄して白色固体である目的物（式（３８０６）で示される化合物）を得た。

「工程−７」水素化ジイソブチルアルミニウム（ＤＩＢＡＬ−Ｈ）還元
反応容器に式（３８０６）で示される化合物（１．０ｅｑ）とテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）（６３ｗ／ｖ）とを入れ、水素化ジイソブチルアルミニウム（ＤＩＢＡＬ−Ｈ）（４．７ｅｑ）を滴下して還元反応させ、下記式（３８０７）で示される化合物を生成させた。次いで、式（３８０７）で示される化合物を含む反応液に、市水、塩酸、クロロホルムを加え分液した。分液した有機層を洗浄し、乾燥剤を用いて乾燥し、乾燥剤をろ別した。その後、乾燥した有機層を濃縮し、白色固体である目的物（式（３８０７）で示される化合物）を得た。

「工程−８」ブロモ化
反応容器に式（３８０７）で示される化合物（１．０ｅｑ）とクロロホルム（１０ｗ／ｖ）とを入れ、三臭化リン（１．０ｅｑ）を滴下してブロモ化反応させ、下記式（３８０８）で示される化合物を生成させた。次いで、式（３８０８）で示される化合物を含む反応液に、市水を加え分液した。分液した有機層を洗浄し、精製することで、白色固体である目的物（式（３８０８）で示される化合物）を得た。

「工程−９」アルブゾフ（Ａｒｂｕｚｏｖ）反応
反応容器に、式（３８０８）で示される化合物（１．０ｅｑ）と亜りん酸トリエチル（Ｐ（ＯＥｔ）_３）（１０ｗ／ｖ）とを入れて撹拌してアルブゾフ反応させ、下記式（３８０９）で示される化合物を生成させた。次いで、式（３８０９）で示される化合物を含む反応液を濃縮し、残渣にトルエンを加え、白色固体の粗体を得た。得られた粗体を精製することで白色固体である目的物（式（３８０９）で示される化合物）を得た。

「工程−１０」脱エチル化
反応容器に式（３８０９）で示される化合物（１．０ｅｑ）とジクロロメタン（１０ｗ／ｖ）とを入れた。さらに、反応容器に、ブロモトリメチルシラン（ＴＭＳＢｒ）（３．０ｅｑ）を滴下し、撹拌して脱エチル化反応させ、式（３８１０）で示される化合物を生成させた。次いで、式（３８１０）で示される化合物を含む反応液に、メタノール（ＭｅＯＨ）を加え、濃縮した。晶析した結晶をろ取することで白色固体である目的物（式（３８１０）で示される化合物）を得た。

このようにして得られた式（３８１０）で示される化合物について、下記の測定条件で^１Ｈ−ＮＭＲ測定を行った。その結果を図２に示す。図２は、式（３８１０）で示される化合物のＮＭＲ測定の結果を示したグラフである。図２に示す結果より、式（３８１０）で示される化合物が、式（Ｆ−３）で示されるＳＡＭ材料であることを同定した。
「ＮＭＲ測定条件」
ＮＭＲ測定装置（ＪＥＯＬ製、ＡＬ４００（４００ＭＨｚ））
観測周波数３９９．６５ＭＨｚ（４００ＭＨｚ）、観測領域１２４ＫＨｚ

（ＳＡＭ層の形成方法）
ＳＡＭ材料を、エタノール中に分散および／または溶解させて、２ｍｍｏｌ／ＬのＳＡＭ材料含有溶液とした。次いで、ＳＡＭ材料含有溶液に金属酸化物層の形成された基板を浸漬させて、金属酸化物層上にＳＡＭ材料含有溶液を塗布した。続いて、ＳＡＭ材料含有溶液を塗布した基板を、ホットプレートを用いて７０℃の温度で１時間加熱する熱処理を行い、金属酸化物層上にＳＡＭを形成した。次に、熱処理後の基板を、エタノール中で３分間超音波洗浄を行った。洗浄後の基板を、エタノール中から取り出し、ホットプレートを用いて９０℃の温度で３分間加熱し、乾燥させた。

（表面の仕事関数の測定方法）
上記の方法により、式（Ｆ−１）（Ｆ−３）で示されるＳＡＭ材料を用いて、それぞれＳＡＭ層を形成した基板表面（すなわち、ＳＡＭ層表面）の仕事関数を、紫外光電子分光法（ＵＰＳ)を用いて調べた。表面の仕事関数は、金属酸化物層を形成する前の基板のフェルミ準位を基準として算出した。
また、金属酸化物層を形成する前の基板表面（すなわち、電極表面）の仕事関数と、ＳＡＭ層を形成する前の金属酸化物層を有する基板表面（すなわち、金属酸化物層表面）の仕事関数についても、ＳＡＭ層を形成した基板表面の仕事関数と同様にして調べた。その結果を、表１に示す。

表１に示すように、ＩＴＯからなる電極を形成した基板上に、ＺｎＯからなる金属酸化物層とＳＡＭ層とを形成した場合、金属酸化物層およびＳＡＭ層を形成しなかった（基板表面の材料がＩＴＯである）場合、および金属酸化物層のみを形成した（基板表面の材料がＺｎＯである）場合と比較して、基板表面の仕事関数が減少した。

なお、表１に示すように、式（Ｆ−１）で示されるＳＡＭ材料を用いてＳＡＭ層を形成した場合には、基板表面の仕事関数の減少効果は得られるものの十分ではなかった。これに対し、式（Ｆ−３）で示されるＳＡＭ材料を用いてＳＡＭ層を形成した場合、基板表面の仕事関数の減少効果が顕著であった。これは、式（Ｆ−３）で示されるＳＡＭ材料の有する大きな双極子モーメントによって、基板表面のポテンシャル変化が引き起こされることに起因すると考えられる。

「実施例」
（有機ＥＬ素子の作製）
以下に示す方法により、図１に示す有機ＥＬ素子１を製造し、評価した。
［工程１］
基板２として、ＩＴＯからなる幅３ｍｍにパターニングされた電極（陰極３）を有する平均厚さ０．７ｍｍの市販の透明ガラス基板を用意した。
そして、陰極３を有する基板２を、アセトン中、イソプロパノール中でそれぞれ１０分間ずつ超音波洗浄し、イソプロパノール中で５分間煮沸した。その後、陰極３を有する基板２を、イソプロパノール中から取り出し、窒素ブローにより乾燥させ、ＵＶオゾン洗浄を２０分間行った。

［工程２］
［工程１］において洗浄した陰極３の形成されている基板２を、亜鉛金属ターゲットを持つミラトロンスパッタ装置の基板ホルダーに固定した。スパッタ装置のチャンバー内を、約１×１０^−４Ｐａの圧力となるまで減圧した後、アルゴンと酸素を導入した状態でスパッタし、基板２の陰極３上に膜厚約７ｎｍの酸化亜鉛層（金属酸化物層４）を作製した。なお、酸化亜鉛層を作製する際には、電極取り出しのために、ＩＴＯ電極（陰極３）上の一部に酸化亜鉛が成膜されないようにした。金属酸化物層４を成膜した基板２に、大気下で４００℃、１時間のアニールを行った。

［工程３］
次に、自己組織化単分子膜層５の材料として上述した式（Ｆ−３）で示されるＳＡＭ材料を用いて、金属酸化物層４上に、以下に示す方法により、自己組織化単分子膜層５を形成した。
ＳＡＭ材料を、脱水したエタノール中に分散および／または溶解させて、２ｍｍｏｌ／ＬのＳＡＭ材料含有溶液とした。次いで、ＳＡＭ材料含有溶液に金属酸化物層４の形成された基板２を浸漬させて、金属酸化物層４上にＳＡＭ材料含有溶液を塗布した。続いて、ＳＡＭ材料含有溶液を塗布した基板２を、ホットプレートを用いて７０℃の温度で１時間加熱する熱処理を行い、その後１時間冷却することにより、金属酸化物層４上にＳＡＭを形成した。次に、ＳＡＭを形成した基板２を、エタノール中で３分間超音波洗浄した。洗浄後、エタノール中から取り出したＳＡＭを形成した基板２を、ホットプレートを用いて９０℃の温度で３分間加熱して、乾燥させた。
以上の工程により、金属酸化物層４と自己組織化単分子膜層５とからなる電子注入層２０を形成した。

［工程４］
次に、電子注入層２０までの各層が形成された基板２上に、以下に示す方法により、電子輸送層１０を形成した。
まず、式（１１）で示されるホウ素化合物と、式（１２）で示されるジアザビシクロノネンとを１：２の質量比でシクロペンタノンに溶解し、塗料組成物を得た。次に、［工程３］で作製した電子注入層２０までの各層が形成された基板２を、スピンコーターに設置し、基板２の表面（自己組織化単分子膜層５）上に塗料組成物を滴下しながら、基板２を毎分３０００回転で３０秒間回転させて塗膜を形成した。その後、ホットプレートを用いて窒素雰囲気下で１２０℃、２時間のアニール処理を施し、電子輸送層１０を形成した。

［工程５］
次に、電子輸送層１０までの各層が形成された基板２を、真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。また、下記一般式（１３）で示されるビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（Ｚｎ（ＢＴＺ）_２）と、下記一般式（１４）で示されるトリス［１−フェニルイソキノリン］イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）_３）と、下記一般式（１５）で示されるＮ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）と、下記一般式（１６）で示されるＮ４，Ｎ４’−ビス（ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン−４−イル）−Ｎ４，Ｎ４’−ジフェニルビフェニルー４，４’−ジアミン（ＤＢＴＰＢ）と、下記一般式（１７）で示される１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン−２，３，６，７，１０，１１−ヘキサカルボニトリル（ＨＡＴ−ＣＮ）と、Ａｌとを、それぞれアルミナルツボに入れて蒸着源にセットした。

そして、真空蒸着装置のチャンバー内を１×１０^−５Ｐａの圧力となるまで減圧して、抵抗加熱による真空蒸着法により、電子輸送層１０、発光層６、正孔輸送層７、正孔注入層８、陽極９を連続して形成した。

まず、Ｚｎ（ＢＴＺ）_２をホスト、Ｉｒ（ｐｉｑ）_３をドーパントとして２０ｎｍ共蒸着し、発光層６を成膜した。この時、ドープ濃度は、Ｉｒ（ｐｉｑ）_３が発光層６全体に対して６質量％となるようにした。次に、発光層６まで形成した基板２上に、ＤＢＴＰＢを１０ｎｍ、α−ＮＰＤを３０ｎｍこの順で成膜し、正孔輸送層７を形成した。さらに、ＨＡＴ−ＣＮを１０ｎｍ成膜し、正孔注入層８を形成した。次に、正孔注入層８まで形成した基板２上に、真空蒸着法によりアルミニウムからなる膜厚１００ｎｍの陽極９を成膜した。

なお、陽極９は、ステンレス製の蒸着マスクを用いて蒸着面が幅３ｍｍの帯状になるように形成し、作製した有機ＥＬ素子の発光面積を９ｍｍ^２とした。

［工程６］
次に、陽極９までの各層を形成した基板２を、凹状の空間を有するガラスキャップ（封止容器）に収容し、紫外線（ＵＶ）硬化樹脂からなるシール材を充填することにより封止し、実施例の有機ＥＬ素子を得た。

「比較例」
自己組織化単分子膜層５の材料として上述した式（Ｆ−１）で示されるＳＡＭ材料を用いたこと以外は実施例と同様にして、比較例の有機ＥＬ素子を得た。

このようにして得られた実施例および比較例の有機ＥＬ素子について、以下に示すように特性を調べた。
各有機ＥＬ素子について、ケースレー社製の「２４００型ソースメーター」を用いて印加電圧と電流密度との関係を調べた。その結果を図３に示す。
また、各有機ＥＬ素子に対してケースレー社製の「２４００型ソースメーター」を用いて電圧を印加し、コニカミノルタ社製の「ＬＳ−１００」を用いて輝度を測定し、印加電圧と輝度の関係を調べた。その結果を図４に示す。

図３は、実施例および比較例の有機ＥＬ素子の印加電圧と電流密度との関係を示したグラフである。図４は、実施例および比較例の有機ＥＬ素子の印加電圧と輝度との関係を示したグラフである。
図３に示すように、式（Ｆ−３）で示されるＳＡＭ材料を用いた実施例では、式（Ｆ−１）で示されるＳＡＭ材料を用いた比較例と比較して、立ち上がり電圧が低かった。また、図４に示すように、実施例では、比較例と比較して、印加電圧が同じである場合に高い輝度が得られており、駆動電圧が低かった。これらの理由は、式（Ｆ−３）で示されるＳＡＭ材料を用いて陰極表面にＳＡＭを形成することにより、陰極表面の仕事関数が小さくなり、電子注入性が向上したためであると推定される。

１：有機ＥＬ素子、２：基板、３：陰極、４：金属酸化物層、５：自己組織化単分子膜層、６：発光層、７：正孔輸送層、８：正孔注入層、９：陽極、１０：電子輸送層、２０：電子注入層。

Claims (12)

1. 複数の環状構造が単結合で直鎖状に結合した骨格を有し、前記複数の環状構造は、それぞれ芳香族炭化水素環、複素環式化合物、環式脂肪族炭化水素のいずれかであり、
   前記骨格の一方の端部に配置された環状構造が、吸着基を有し、
   前記複数の環状構造から選ばれる１つ以上の環状構造が、２つの電子吸引性置換基を有し、
   前記吸着基を有する環状構造が２つの電子吸引性置換基を有する場合、前記吸着基の結合している炭素の両隣の炭素にそれぞれ電子吸引性置換基が結合しており、
   前記吸着基を有さない環状構造が２つの電子吸引性置換基を有する場合、前記吸着基を有する環状構造に最も近い炭素の両隣の炭素にそれぞれ電子吸引性置換基が結合していることを特徴とする自己組織化単分子膜材料。
2. 前記複数の環状構造が、全て芳香族炭化水素環である請求項１に記載の自己組織化単分子膜材料。
3. 前記骨格が、複数のベンゼン環が単結合で直鎖状に結合したものである請求項１または請求項２に記載の自己組織化単分子膜材料。
4. 前記骨格が、３つの環状構造が単結合で結合したものである請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の自己組織化単分子膜材料。
5. 前記吸着基が、−ＣＨ_２−ＰＯ（ＯＨ）_２である請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の自己組織化単分子膜材料。
6. 前記２つの電子吸引性置換基が、−Ｆである請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の自己組織化単分子膜材料。
7. 陰極と陽極との間に発光層を有し、前記陰極と前記発光層との間に電子注入層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
   前記電子注入層が、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の自己組織化単分子膜材料を用いて形成された自己組織化単分子膜層を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
8. 水蒸気透過率が１×１０^−４ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以上の材料を用いて封止されていることを特徴とする請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
9. 請求項７または請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とする表示装置。
10. 請求項７または請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えることを特徴とする照明装置。
11. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の自己組織化単分子膜材料を用いて形成された自己組織化単分子膜を備えることを特徴とする有機薄膜太陽電池。
12. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の自己組織化単分子膜材料を用いて形成された自己組織化単分子膜を備えることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。