JP2018513558A - 有機フォトダイオード中の有機光電変換層のためのnおよびp活性材料 - Google Patents
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Abstract
Description
ドナー(光子を吸収するP材料(複数可)またはN材料(複数可))の励起状態から電子を受容する、P:Nヘテロ接合または二層もしくは多層接合、好ましくはP1:P2:N1:N2もしくはP1:P2:NもしくはP:N1:N2ヘテロ接合または多層接合に含まれる場合、LUMO解離過程を通して、有色Pまたは有色P材料(P1:P2)もしくは別の有色Nの混合物または有色NとP材料の混合物(P:N2もしくはP1:P2:N2)上に作り出された励起子を効率的に解離するための品質を有する、
透明N材料であって、
透明とは可視波長範囲(約400〜約700nm)における約60000cm−1未満の吸収係数または(トルエン中)約60000M−1cm−1未満の吸光係数を指し、
「有色」とは、約400nm〜約700nmの領域(この領域のどこにでも極大値を有する、またはこの領域のどこでも吸収する)の可視波長範囲における約60000cm−1を超える吸収係数を指す、
透明N材料を提供する。
電子を励起有色材料(光子を吸収するP材料(複数可)またはN材料(複数可))のHOMOに供与する(これは正孔を受容することに相当する)、P:Nヘテロ接合またはP:N二層もしくは多層接合、好ましくはP1:P2:N1:N2もしくはP1:P2:N1もしくはP:N1:N2ヘテロ接合または多層接合に含まれる場合、HOMO解離過程を通して、有色Nまたは有色N材料(N1:N2)材料もしくは別の有色Pの混合物または有色PとN材料の混合物(P2:NもしくはP2:N1:N2)上に作り出された励起子を効率的に解離するための品質を有する、
透明P材料であって、
透明とは可視波長範囲(約400〜約700nm)における約60000cm−1未満の吸収係数または(トルエン中)約60000M−1cm−1未満の吸光係数を指し、
「有色」とは、約400nm〜約700nmの領域(この領域のどこにでも極大値を有する、またはこの領域のどこでも吸収する)の可視波長範囲における約60000cm−1を超える吸収係数を指す、
透明P材料を提供する。
好ましくは、可視波長範囲(約400〜約700nm)で吸収を示すさらなるNおよび/またはP材料を含む、
P:Nヘテロ接合、好ましくはP1:P2:N1:N2ヘテロ接合を提供する。
本開示によると、透明N材料は、ドナー(光子を吸収するP材料(複数可)またはN材料(複数可))の励起状態から電子を受容する。
透明とは可視波長範囲(約400〜約700nm)における約60000cm−1未満の吸収係数または(トルエン中)約60000M−1cm−1未満の吸光係数を指し、
有色とは、約400nm〜約700nmの領域(この領域のどこにでも極大値を有する、またはこの領域のどこでも吸収する)の可視波長範囲における約60000cm−1を超える吸収係数を指す。
本開示によると、透明P材料は、電子を励起有色材料(光子を吸収するP材料(複数可)またはN材料(複数可))のHOMOに供与し、これは正孔を受容することに相当する。
「有色」とは、約400nm〜約700nmの領域(この領域のどこにでも極大値を有する、またはこの領域のどこでも吸収する)の可視波長範囲における約60000cm−1を超える吸収係数を指す。
−可視波長範囲(約400〜約700nm)で吸収を示さない、または極めて低い吸収を示す、すなわち、可視波長範囲(約400〜約700nm)で約60000cm−1未満の吸収係数を有する、または(トルエン中)約60000M−1cm−1未満の吸光係数を有し、
−堆積法(真空蒸着またはスピンコーティングなど)を使用する場合、高品質の均質な膜を形成する有機系化合物である。
−ナフタレンモノイミド(NMI)、
−ナフタレンジイミド(NDI)、
−ナフタレンモノイミドおよび/またはナフタレンジイミドの二量体(NMI−NMI、NDI−NDIまたはNMI−NDI)、
−チオフェンまたはセレノフェン系材料、
−ジチエノピロール(DTP)系およびDTP二量体材料、
−アントラセン系材料、ならびに
−亜鉛配位錯体
の群から選択される。
Rは、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
R1は
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択される)
によって表されるナフタレンモノイミド(NMI)系材料である。
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
Bridgeは
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択される)
によって表されるナフタレンモノイミド二量体(NMI−NMI)系材料である。
Rが
および/または
Bridgeが
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
R1は、各出現において、
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択される)
によって表されるナフタレンジイミド(NDI)系材料である。
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択される)
によって表されるナフタレンジイミド(NDI)系材料である。
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
Bridgeは
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
一般式V中、
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
R1は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、直鎖および分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
Bridgeは
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択される)
によって表されるナフタレンジイミド二量体(NDI−NDI)系材料である。
Rが
R1が−Br、−H、−OCH2CH3、
および/または
Bridgeが
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
R1は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、直鎖および分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基からから独立に選択され、
Bridgeは
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択される)
から選択される一般式によって表されるナフタレンモノ−ジイミド二量体(NMI−NDI)系材料である。
XおよびYは、同じであるまたは異なり、各出現において、CH2、S、O、Se、N−RおよびSi−R2から独立に選択され、
Zは、CHおよびNから選択され、
RおよびR1は、同じであるまたは異なり、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、直鎖および分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリール基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基およびフルオレニル基から独立に選択される)
から選択される一般式によって表されるチオフェンまたはセレノフェン系材料である。
XがSおよびSeから選択され、
YがSおよびSeから選択され、
ZがCHおよびNから選択され、
Rが
R1が
XおよびYは、同じであるまたは異なり、各出現において、CH2、S、O、Se、N−RおよびSi−R2から独立に選択され、
Zは、CHおよびNから選択され、
RおよびR1は、同じであるまたは異なり、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、直鎖および分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリール基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基およびフルオレニル基から独立に選択される)
によって表されるチオフェンまたはセレノフェン系材料である。
XがSおよびSeから選択され、
YがSおよびSeから選択され、
ZがCHおよびNから選択され、
Rが
から選択される。
T−B−T
XXXIX
(式中、
Tは、本明細書で定義される一般式IX、X、XIまたはXXII〜XXXVIIIの1つの構造から選択され、
XおよびYは、同じであるまたは異なり、各出現において、CH2、S、O、Se、N−RおよびSi−R2から独立に選択され、
ZはCHおよびNから選択され、
Bは
R2およびR3は、同じであるまたは異なり、各出現において、H、CH3、アルキル、アリールから独立に選択され、
Rは、各出現において、H、アルキル、アリール、
T−H
XL
(式中、
Tは、本明細書で定義される一般式IX、X、XIまたはXXII〜XXXVIIIの1つの構造から選択され、
XおよびYは、同じであるまたは異なり、各出現において、CH2、S、O、Se、N−RおよびSi−R2から独立に選択され、
ZはCHおよびNから選択され、
Hは
によって表されるチオフェンまたはセレノフェン系材料である。
Rは−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
R1は
R3は直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子から選択され、
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択される)
によって表されるジチエノピロール(DTP)系材料である。
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
R1は、各出現において、
R3は直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子から選択され、
nは0または1であり、
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択される)
から選択される一般式によって表されるジチエノピロール二量体(DTP二量体)系材料である。
Rが
R1が
R2が直鎖および分岐アルキル基から選択される。
Rは、各出現において、
R1は直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子から選択され、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択される)
によって表されるアントラセンまたはアントラセン二量体系材料である。
ORNは、各出現において、
NRNは、各出現において、
Lは、各出現において、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)、CN、CF3、COOH、NH2から選択され、
Rはアルキルおよびアリールから選択される)
から選択される一般式によって表される。
有機光電変換層(複数可)、OLEDおよびOTFT有機モジュールを含むイメージセンサ、フォトダイオード、有機光電池などの光電子工学用途のための
−光電変換層ならびに/あるいは
−有機および/またはハイブリッドモジュール
における本開示によるNおよび/またはP材料の使用を提供する。
この実施形態では、素子の光電変換層が、本開示による透明Nおよび/またはP材料(複数可)、ならびに好ましくは可視波長範囲(約400〜約700nm)で吸収を示すさらなるNおよび/またはP材料(複数可)を含む。
1つの活性材料のみの吸収の調整を介した吸収スペクトル全体の調整;
パートナー(吸収)材料のみの励起子拡散効率の調整;
独立にHOMOまたはLUMOを通した電荷生成効率の調整;
電子(透明nについて)移動度のみまたは正孔(透明p)移動度のみの調整;
一般的に:電子/正孔移動および輸送特性からの可視範囲の吸収特性のデカップリング。
ドナーとしてのフタロシアニン(Pc)、サブフタロシアニン(SubPc)、メロシアニン(MC)、ジケトピロロピロール(DPP)、ボロンジピロメテン(BODIPY)、イソインジゴ(ID)、ペリレンジイミド(PDI)およびペリレンモノイミド(PMI)およびキナクリドン(QD)、縮合アセン、例えば、ペンタセンおよびテトラセン、ならびにトリフェニルアミンおよびその誘導体(TPA);
ならびに/あるいは
アクセプターとしてのフラーレン、リレンジイミドおよびモノイミド(例えば、PDIおよびPMIであるがこれに限定されない)、フタロシアニンおよびサブフタロシアニン、ボロンジピロメテン(BODIPY)およびシアノペンタセン
を含む。
(a)本開示による光電変換層(複数可)を含む有機光電変換ユニットと、
(b)少なくとも1つの電極と、
(c)基板と、
(d)場合により、前記光電変換層(複数可)上の第2の電極と
を含む。
−酸化インジウムスズ(ITO)、フッ素ドープ酸化インジウム(IFO)、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、酸化亜鉛(Al、BおよびGaドープ酸化亜鉛を含む)、酸化インジウム−酸化亜鉛(IZO)、TiO2などの透明な金属酸化物、
−適当な仕事関数を有するAu、Ag、Cr、Ni、Pd、AlSiCuまたは任意の金属または金属合金または金属組み合わせなどの非透明または半透明の金属または合金または導電性ポリマー;PEDOT/PSS、PANIまたはPANI/PSS、グラフェン
であり得る。
(a)本開示による光電変換層(複数可)を含む有機光電変換ユニット(複数可)と、
(b)場合により、Si系光電変換ユニットと、
(c)金属配線と、
(d)(CMOS)基板と、
(e)絶縁層(複数可)、好ましくは酸化物と
を含む、ハイブリッドシリコン−有機イメージセンサまたは有機イメージセンサを提供する。
−n型材料、
−p型材料、
−n−バッファ層、
−p−バッファ層
またはこれらの組み合わせおよび/または混合物(例えば、1つの層に同時に堆積されたn材料およびp材料)
などの有機系光電変換ユニット(複数可)中の異なる層を含む。
−基板/第1の電極/n−バッファ層/n−材料/p−材料/pバッファ層/第2の電極;
−基板/第1の電極/n−バッファ層/n−材料/n−材料とp−材料の混合物/p−材料/pバッファ層/第2の電極;
−基板/第1の電極/n−バッファ層/n−材料/n−材料とp−材料の混合物/pバッファ層/第2の電極;
−基板/第1の電極/p−バッファ層/p−材料/n−材料/nバッファ層/第2の電極。
−基板/第1の電極/p−バッファ層/p−材料/n−材料とp−材料の混合物/n−材料/nバッファ層/第2の電極。
−基板/第1の電極/p−バッファ層/p−材料/n−材料とp−材料の混合物/nバッファ層/第2の電極
を有することができる。
有機ユニットのいずれもが本開示による分子/層/素子を含むことができる。
−一級アミンおよび酸の存在下で、4−ブロモ−1,8−ナフタル酸無水物誘導体をイミド化するステップと、
−引き続いて特定のボロン酸エステルまたは「Bridge」−ボロン酸エステルとのパラジウム触媒Suzukiカップリングを行うステップと
を含む方法を提供する。
−R−一級アミンおよび酸の存在下で、2,6−ジブロモナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物誘導体をイミド化するステップと、
−引き続いて特定のR1−ボロン酸エステルとのパラジウム触媒Suzukiカップリングを行うステップと
を含む方法を提供する。
(i)一般式IVの場合には、
−R−一級アミンおよび酸の存在下で、2,6−ジブロモナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物誘導体をモノイミド化するステップと、
−引き続いて「Bridge」−ジアミンおよび酸の存在下で、第2のイミド化を行うステップと、
(ii)一般式Vの場合には、
−R−一級アミンおよび酸の存在下で、2,6−ジブロモナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物誘導体をイミド化するステップと、
−引き続いて特定のR1−ボロン酸エステルとのモノパラジウム触媒Suzukiカップリングを行うステップと、
−引き続いて特定のBridge−ジボロン酸エステルとの第2のパラジウム触媒Suzukiカップリングを行うステップと
を含む方法を提供する。
−適当なアミン誘導体を用いて対応する2,6−ジブロモナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物をイミド化するステップと、
−引き続いて特定のジボロン酸エステルとの1回または複数回のパラジウム触媒Suzukiカップリングを行うステップと
を含む方法を提供する。
−3,3’−ジブロモ−2,2’−ビチオフェンと対応するR−アミンのパラジウム触媒Buchwald−HartwigカップリングによってN−置換ジチエノピロール(DTP)コア単位を得るステップ
を含む方法を提供する。
さらなるステップは、
−N−ブロモスクシンイミドによる臭素化、
−引き続いてR1−ボロン酸エステルとのモノパラジウム触媒Suzukiカップリング、および
−引き続いて特定のR2−フェニル置換ジボロン酸エステルとのさらなるパラジウム触媒Suzukiカップリング
を含む。
−3,3’−ジブロモ−2,2’−ビチオフェンと対応するR2−フェニル置換ジアミンのパラジウム触媒Buchwald−HartwigカップリングによってN−置換ジチエノピロール(DTP)二量体コア単位を得るステップ
を含む方法を提供する。
さらなるステップは、
−N−ブロモスクシンイミドによる臭素化、
−引き続いてR1−ボロン酸エステルとのモノパラジウム触媒Suzukiカップリング、および
−引き続いて特定のR2−フェニル置換ジボロン酸エステルとのさらなるパラジウム触媒Suzukiカップリング
を含む。
−(HO−RN)型および(HN−RN)型の配位子を還流メタノール中で酢酸亜鉛脱水物および塩基と合わせるステップ
を含む方法を提供する。
(1) P:Nヘテロ接合または二層もしくは多層接合、好ましくはP1:P2:N1:N2もしくはP1:P2:NもしくはP:N1:N2ヘテロ接合または多層接合に含まれる場合、LUMO解離過程を通して、有色Pまたは有色P材料(P1:P2)もしくは別の有色Nの混合物または有色NとP材料の混合物(P:N2もしくはP1:P2:N2)上に作り出された励起子を効率的に解離するための品質を有する、
透明N材料であって、
透明とは可視波長範囲(約400〜約700nm)における約60000cm−1未満の吸収係数または(トルエン中)約60000M−1cm−1未満の吸光係数を指し、
「有色」とは、約400nm〜約700nmの領域(この領域のどこにでも極大値を有する、またはこの領域のどこでも吸収する)の可視波長範囲における約60000cm−1を超える吸収係数を指す、
透明N材料。
(2) P:Nヘテロ接合またはP:N二層もしくは多層接合、好ましくはP1:P2:N1:N2もしくはP1:P2:N1もしくはP:N1:N2ヘテロ接合または多層接合に含まれる場合、HOMO解離過程を通して、有色Nまたは有色N材料(N1:N2)材料もしくは別の有色Pの混合物または有色PとN材料の混合物(P2:NもしくはP2:N1:N2)上に作り出された励起子を効率的に解離するための品質を有する、
透明P材料であって、
透明とは可視波長範囲(約400〜約700nm)における約60000cm−1未満の吸収係数または(トルエン中)約60000M−1cm−1未満の吸光係数を指し、
「有色」とは、約400nm〜約700nmの領域(この領域のどこにでも極大値を有する、またはこの領域のどこでも吸収する)の可視波長範囲における約60000cm−1を超える吸収係数を指す、
透明P材料。
(3) 可視波長範囲(約400〜約700nm)で約60000cm−1未満の吸収係数を有する、または(トルエン中)約60000M−1cm−1未満の吸光係数を有し、
堆積法(真空蒸着またはスピンコーティングなど)を使用する場合、高品質の均質な膜を形成する有機系化合物である、
(1)または(2)の透明NまたはP材料。
(4) ナフタレンモノイミド(NMI)、
ナフタレンジイミド(NDI)、
ナフタレンモノイミドおよび/またはナフタレンジイミドの二量体(NMI−NMI、NDI−NDIまたはNMI−NDI)、
チオフェンまたはセレノフェン系材料、
ジチエノピロール(DTP)系およびDTP二量体材料、
アントラセン系材料、ならびに
亜鉛配位錯体
の群から選択される、(1)から(3)のいずれか一項の透明NまたはP材料。
(5) 一般式I
Rは−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
R1は
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
式中、好ましくは、
Rは、好ましくは、
R1は、好ましくは、
によって表されるナフタレンモノイミド(NMI)系材料である、(4)の透明NまたはP材料。
(6) 一般式II
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
Bridgeは
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
式中、好ましくは、
Rは、好ましくは、
Bridgeは、好ましくは、
によって表されるナフタレンモノイミド二量体(NMI−NMI)系材料である、(4)または(5)の透明NまたはP材料。
(7) 一般式III
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
R1は、各出現において、
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
式中、好ましくは、
Rは、好ましくは、
R1は、好ましくは、
によって表されるナフタレンジイミド(NDI)系材料である、
または一般式IIIa
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
式中、好ましくは、
Rは、好ましくは、
によって表されるナフタレンジイミド(NDI)系材料である、
(4)の透明NまたはP材料。
(8) 一般式IVまたはV
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
Bridgeは
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
一般式IV中、好ましくは、
Rは、好ましくは、
Bridgeは、好ましくは、
一般式V中、
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
R1は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、直鎖および分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
Bridgeは
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
一般式V中、好ましくは、
Rは、好ましくは、
R1は、好ましくは、−Br、−H、−OCH2CH3、
Bridgeは、好ましくは、
によって表されるナフタレンジイミド二量体(NDI−NDI)系材料である、(4)または(7)の透明NまたはP材料。
(9) 一般式VI〜VIII
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
R1は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、直鎖および分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
Bridgeは
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択される)
から選択される一般式によって表されるナフタレンモノ−ジイミド二量体(NMI−NDI)系材料である、(4)から(8)のいずれか一項の透明NまたはP材料。
(10) 一般式IX〜XI
XおよびYは、同じであるまたは異なり、各出現において、CH2、S、O、Se、N−RおよびSi−R2から独立に選択され、
Zは、CHおよびNから選択され、
RおよびR1は、同じであるまたは異なり、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、直鎖および分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリール基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基およびフルオレニル基から独立に選択され、
式中、好ましくは、
Xは、好ましくは、SおよびSeから選択され、
Yは、好ましくは、SおよびSeから選択され、
Zは、好ましくは、CHおよびNから選択され、
Rは、好ましくは、
R1は、好ましくは、
から選択される)
から選択される一般式によって表されるチオフェンまたはセレノフェン系材料である、(4)の透明NまたはP材料。
(11) 一般式XIIまたはXIIb
Rは、各出現において、
によって表されるチオフェンまたはセレノフェン系材料である、(4)または(10)の透明NまたはP材料。
(12) 一般式XXII〜XXXVIII:
XおよびYは、同じであるまたは異なり、各出現において、CH2、S、O、Se、N−RおよびSi−R2から独立に選択され、
Zは、CHおよびNから選択され、
RおよびR1は、同じであるまたは異なり、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、直鎖および分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリール基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基およびフルオレニル基から独立に選択され、
式中、好ましくは、
Xは、好ましくは、SおよびSeから選択され、
Yは、好ましくは、SおよびSeから選択され、
Zは、好ましくは、CHおよびNから選択され、
Rは、好ましくは、
から選択される)
によって表されるチオフェンまたはセレノフェン系材料である、(4)の透明NまたはP材料。
(13) 一般式XXXIXまたはXL:
T−B−T
XXXIX
(式中、
Tは、(10)または(12)で定義される一般式IX、X、XIまたはXXII〜XXXVIIIの1つの構造から選択され、
XおよびYは、同じであるまたは異なり、各出現において、CH2、S、O、Se、N−RおよびSi−R2から独立に選択され、
ZはCHおよびNから選択され、
Bは
R2およびR3は、同じであるまたは異なり、各出現において、H、CH3、アルキル、アリールから独立に選択され、
Rは、各出現において、H、アルキル、アリール、
T−H
XL
(式中、
Tは、(10)または(12)で定義される一般式IX、X、XIまたはXXII〜XXXVIIIの1つの構造から選択され、
XおよびYは、同じであるまたは異なり、各出現において、CH2、S、O、Se、N−RおよびSi−R2から独立に選択され、
ZはCHおよびNから選択され、
Hは
によって表されるチオフェンまたはセレノフェン系材料である、(10)または(12)の透明NまたはP材料。
(14) 一般式XIII
Rは−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
R1は
から選択され、
R3は直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子から選択され、
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
式中、好ましくは、
Rは、好ましくは、
R1は、好ましくは、
から選択され、
R2は、好ましくは、直鎖および分岐アルキル基から選択される)
によって表されるジチエノピロール(DTP)系材料である、(4)の透明NまたはP材料。
(15) 一般式XIV〜XVI
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
R1は、各出現において、
R3は直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子から選択され、
nは0または1であり、
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
式中、好ましくは、
Rは、好ましくは、
R1は、好ましくは、
R2は、好ましくは、直鎖および分岐アルキル基から選択される)
から選択される一般式によって表されるジチエノピロール二量体(DTP二量体)系材料である、(4)または(14)の透明NまたはP材料。
(16) 一般式XVIIまたはXVIII
Rは、各出現において、
R1は直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子から選択され、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
式中、好ましくは、
Rは、好ましくは、
R1は、好ましくは、直鎖および分岐アルキル基から選択される)
によって表されるアントラセンまたはアントラセン二量体系材料である、(4)の透明NまたはP材料。
(17) 一般式XIX〜XXI
ORNは、各出現において、
NRNは、各出現において、
Lは、各出現において、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)、CN、CF3、COOH、NH2から選択され、
Rはアルキルおよびアリールから選択される)
から選択される一般式によって表される亜鉛配位錯体系材料である、(4)の透明NまたはP材料。
(18) (1)から(17)のいずれか一項の透明N材料および/または(1)から(17)のいずれか一項の透明P材料を含み、
好ましくは可視波長範囲(約400〜約700nm)で吸収を示すさらなるNおよび/またはP材料を含む、
P:Nヘテロ接合、好ましくはP1:P2:N1:N2ヘテロ接合。
(19) 好ましくは可視波長範囲(約400〜約700nm)で吸収を示すさらなるNおよび/またはP材料を含む、
吸収層における(1)から(17)のいずれか一項の透明Nおよび/またはP材料の使用。
(20) 好ましくは可視波長範囲(約400〜約700nm)で吸収を示すさらなるNおよび/またはP材料を含む、
光電変換層ならびに/あるいは有機光電変換層(複数可)における、OLEDおよびOTFT有機モジュールを含むイメージセンサ、フォトダイオード、有機光電池などの光電子工学用途のための有機および/またはハイブリッドモジュールにおける(1)から(17)のいずれか一項の透明Nおよび/またはP材料の使用。
(21) 好ましくは可視波長範囲(約400〜約700nm)で吸収を示すさらなるNおよび/またはP材料を含み、
場合によりさらなる分子(複数可)を含む、
(1)から(17)のいずれか一項の透明Nおよび/またはP材料を含む光電変換層。
(22) 好ましくは可視波長範囲(約400〜約700nm)で吸収を示すさらなるNおよび/またはP材料を含み、
場合によりさらなる分子(複数可)を含む、
(1)から(17)のいずれか一項の透明Nおよび/またはP材料を含む吸収層。
(23) 好ましくは有機イメージセンサ、ハイブリッドイメージセンサ、フォトダイオード、有機光電池、有機発光ダイオード(OLED)、有機薄膜トランジスタ(OTFT)である、(1)から(17)のいずれか一項の透明Nおよび/またはP材料(複数可)あるいは(21)の光電変換層(複数可)を含む素子。
(24) 前記光電変換層が可視吸収範囲で光応答を示す、(23)の素子。
(25) (1)から(17)のいずれか一項の透明Nおよび/またはP材料(複数可)あるいは(21)の光電変換層(複数可)を含む、
および/または好ましくは可視波長範囲(約400〜約700nm)で吸収を示すさらなるNおよび/またはP材料を含む、
および/またはさらなる分子(複数可)を含む、
(23)または(24)の素子。
(26) (a)(21)に記載の光電変換層(複数可)を含む有機光変換ユニットと、
(b)少なくとも1つの電極と、
(c)基板と、
(d)場合により、前記光電変換層(複数可)上の第2の電極と
を含む、
有機イメージセンサ。
(27) (a)(21)に記載の光電変換層(複数可)を含む有機光電変換ユニット(複数可)と、
(b)場合により、Si系光電変換ユニットと、
(c)金属配線と、
(d)(CMOS)基板と、
(e)絶縁層(複数可)、好ましくは酸化物と
を含む、ハイブリッドシリコン−有機イメージセンサまたは有機イメージセンサ。
(28) 前記有機光電変換ユニットがn−型材料、p−型材料、n−バッファ層および/またはp−バッファ層あるいはこれらの組み合わせまたは混合物などの異なる層を含む、(26)または(27)に記載の有機イメージセンサ。
(29) ナフタレンモノイミド(NMI)系材料(一般式Iによって表される)およびナフタレンモノイミド二量体(NMI−NMI)系材料(一般式IIによって表される)を合成する方法であって、
一級アミンおよび酸の存在下で、4−ブロモ−1,8−ナフタル酸無水物誘導体をイミド化するステップと、
引き続いて特定のボロン酸エステルまたは「Bridge」ボロン酸エステルとのパラジウム触媒Suzukiカップリングを行うステップと
を含む方法。
(30) ナフタレンジイミド(NDI)系材料(一般式IIIによって表される)を合成する方法であって、
R−一級アミンおよび酸の存在下で、2,6−ジブロモナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物誘導体をイミド化するステップと、
引き続いて特定のR1−ボロン酸エステルとのパラジウム触媒Suzukiカップリングを行うステップと
を含む方法。
(31) ナフタレンジイミド系二量体(NDI−NDI)系材料(一般式IVによって表される)を合成する方法であって、
R−一級アミンおよび酸の存在下で、2,6−ジブロモナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物誘導体をモノイミド化するステップと、
引き続いて「Bridge」−ジアミンおよび酸の存在下で、第2のイミド化を行うステップと
を含む方法。
(32) ナフタレンジイミド二量体(NDI−NDI)系材料(一般式Vによって表される)を合成する方法であって、
R−一級アミンおよび酸の存在下で、2,6−ジブロモナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物誘導体をイミド化するステップと、
引き続いて特定のR1−ボロン酸エステルとのモノパラジウム触媒Suzukiカップリングを行うステップと、
引き続いて特定のBridge−ジボロン酸エステルとの第2のパラジウム触媒Suzukiカップリングを行うステップと
を含む方法。
(33) ナフタレンジモノ−ジイミド二量体(NMI−NDI)系材料(一般式VI〜VIIIから選択される一般式によって表される)を合成する方法であって、
適当なアミン誘導体を用いて対応する2,6−ジブロモナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物をイミド化するステップと、
引き続いて特定のジボロン酸エステルとの1回または複数回のパラジウム触媒Suzukiカップリングを行うステップと
を含む方法。
(34) ジチエノピロール二量体(DTP二量体)系材料(一般式XIVおよびXVから選択される一般式によって表される)を合成する方法であって、
3,3’−ジブロモ−2,2’−ビチオフェンと対応するR−アミンのパラジウム触媒Buchwald−HartwigカップリングによってN−置換ジチエノピロール(DTP)コア単位を得るステップと、
N−ブロモスクシンイミドによる臭素化ステップと、
引き続いてR1−ボロン酸エステルとのモノパラジウム触媒Suzukiカップリングステップと、
引き続いて特定のR2−フェニル置換ジボロン酸エステルとのさらなるパラジウム触媒Suzukiカップリングステップと
を含む方法。
(35) ジチエノピロール二量体(DTP二量体)系材料(一般式XIVによって表される)を合成する方法であって、
3,3’−ジブロモ−2,2’−ビチオフェンと対応するR−2フェニル置換ジアミンのパラジウム触媒Buchwald−HartwigカップリングによってN−置換ジチエノピロール(DTP)二量体コア単位を得るステップと、
N−ブロモスクシンイミドによる臭素化ステップと、
引き続いてR1−ボロン酸エステルとのモノパラジウム触媒Suzukiカップリングステップと、
引き続いて特定のR2−フェニル置換ジボロン酸エステルとのさらなるパラジウム触媒Suzukiカップリングステップと
を含む方法。
(36) 亜鉛配位錯体系材料(一般式XIX、XXおよびXIから選択される一般式によって表される)を合成する方法であって、
(HO−RN)型および(HN−RN)型の配位子を還流メタノール中で酢酸亜鉛脱水物および塩基と合わせるステップ
を含む方法。
(i)少なくとも1種の活性材料の狭い吸収帯;
(ii)少なくとも1種の活性材料の高い吸光係数、ε>104Lmol−1cm−1の、したがって、高い吸収係数;
(iii)耐熱性;
(iv)高い光電変換効率(EQE);
(v)高速応答性/高い電荷キャリア移動度;
(vi)素子内の低い暗電流;
(vii)熱蒸着による薄膜(Tvp<Tdec)。
−ナフタレンモノイミド(NMI)、
−ナフタレンジイミド(NDI)および
−この前2種の分子の二量体(NMI−NMI、NDI−NDIまたはNMI−NDI)、
−チオフェン系材料
−アントラセン系材料
−亜鉛配位錯体。
−Nの場合−有色(有色=Visの吸収係数は青色、緑色または赤色の極大値を有するVIS領域において60000超である)P(または有色P材料の混合物)または別の有色N(または有色N材料の混合物)上に作り出された励起子をLUMO解離の過程を介して効率的に解離することができる−ドナー(光子を吸収するP材料(複数可)またはN材料(複数可))の励起状態から電子を受容する
−Pの場合−有色(有色=Visの吸収係数は青色、緑色または赤色の極大値を有するVIS領域において60000超である)N(または有色N材料の混合物)または別の有色P(または有色P材料の混合物)上に作り出された励起子をHOMO解離過程を通して効率的に解離することができる−電子を励起有色材料(光子を吸収するP材料(複数可)またはN材料(複数可))のHOMOに供与する(有色材料から正孔を受容することに相当する)。
解離/電荷転送効率(ηCT)の一般的な説明:
ηCTは、ηCT(HOMO)およびηCT(LUMO)部分を有する
図4(例として)では、
・受容体が、ηCT(LUMO)を有するLUMO(透明N)またはηCT(HOMO)を有するHOMO(透明P)状態のいずれかで電子を受容するN材料である(この最後のものはドナーに転送された正孔と同等である);
・ドナーがLUMO(励起状態の場合=有色P)またはHOMO(透明P)から電子を供与する物質である;
・透明Nの場合−ηCT(LUMO)が高くなければならない;
・透明Pの場合−ηCT(HOMO)が高くなければならない。
1.1つの活性成分のみの吸収スペクトルを調節することによって、活性素子の吸収スペクトルを調節する可能性。これはパートナー材料のスペクトルであり、透明n材料を使用する場合、pパートナー材料吸収であり、透明p材料を使用する場合、nパートナー材料吸収である。
2.透明n材料のみの電子移動度と透明p材料のみの正孔移動度を調整する可能性。
3.HOMOまたはLUMOレベルの調整(可視範囲の高い透明度のために大きなバンドギャップを確保することと合わせて)。
4.LUMO(透明nの場合)またはHOMO(透明p材料の場合)(図4参照)のいずれかを通して、1つの励起子解離/電荷生成効率のみを最適化する可能性。
・優れた光安定性−特にUV吸収のみによるもの。
・パートナー(他の)活性成分の吸収を介して素子の吸収スペクトルを調整する可能性−すなわち、透明nの場合、p材料の吸収スペクトルおよび透明pの場合、n材料の吸収;
・HOMOおよびLUMOエネルギー準位の簡単な変化;
・高い熱安定性(置換基により300〜500℃であるが、少なくとも300℃);
・高電子(nの場合)および/または正孔(pの場合)移動度−特に、移動度の独立した調整−例えば、透明n材料についての高い電子移動度しか必要とされない;
・高い励起子解離能力−高いEQEを有する光変換素子を可能にする。
・素子の高い電荷発生効率−高い電荷転送効率および電荷分離効率;
・LUMO(透明nの場合)およびHOMO(透明pの場合)を通した電荷生成効率の特に独立した調整;
・対応して、n−バッファ層またはp−バッファ層として使用することができる−活性層の形態および/または素子を通るエネルギー準位配置の可能な調整を介したさらなる素子最適化を可能にする。
−優れた光および熱安定性(300〜500°)を示す;
−HOMOおよびLUMOエネルギーの容易な変化が可能である;
−可視範囲における極めて低い吸光係数;
−高い電子移動度;
−二量体の場合:
−解離効率(LUMO解離)を高める3D構造およびLUMO変性;
−より高い電子移動度;
−吸収Pパートナーで形成される励起子の高効率LUMO系解離の可能性を与える。
−良好な光および熱安定性(300℃まで)を示す;
−HOMOおよびLUMOエネルギーの容易な変化が可能である;
−可視範囲における極めて低い吸光係数;
−高い正孔移動度:
−吸収nパートナーで形成される励起子の高効率HOMO系解離の可能性を与える;
−二量体の場合:
−解離効率(HOMO解離)を高める3D構造およびHOMO変性;
−より高い正孔移動度。
−良好な光安定性
−および熱安定性(300℃まで)を示す
−HOMOおよびLUMOエネルギーの容易な変化が可能である;
−可視範囲における極めて低い吸光係数;
−高い正孔移動度;
−吸収nパートナーで形成される励起子の高効率HOMO系解離の可能性を与える;
−これらが二量体である場合:
−解離効率(HOMO解離)を高める3D構造およびHOMO変性;
−より高い正孔移動度。
−良好な光および熱安定性(350℃まで)を示す;
−HOMOおよびLUMOエネルギーの変化が可能である;
−可視範囲における極めて低い吸光係数;
−高い電子移動度および正孔移動度が可能−調整が必要;
−3D構造−高い励起子解離効率を支持することが期待される。
1つの活性材料のみの吸収の調整を介した吸収スペクトル全体の調整;
パートナー(吸収)材料のみの励起子拡散効率の調整;
独立にHOMOまたはLUMOを通した電荷発生効率の調整;
電子(透明nの場合)移動度のみまたは正孔(透明p)移動度のみの調整;
一般的に:電子/正孔移動および輸送特性からの可視範囲の吸収特性のデカップリング。
実施例
実施例1:ナフタレンモノイミド(NMI)系材料
実施例2:NMI二量体系材料
実施例3:DTP系材料
実施例4:ナフタレンジイミド(NDI)系材料
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
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/0.5nm LiF/100nm AlSiCu/100nm LiF
実施例5:さらなるナフタレンジイミド(NDI)系材料
実施例6:p型材料
LiF 150nm/AlSiCu 100nm/NDI 35 10nm/DTT9:F6SubPcOC6F5(1:1)200nm/ST1163 10nm/ITO/ガラス。
Claims (36)
- P:Nヘテロ接合または二層もしくは多層接合、特にP1:P2:N1:N2もしくはP1:P2:NもしくはP:N1:N2ヘテロ接合または多層接合に含まれる場合、LUMO解離過程を通して、有色Pまたは有色P材料(P1:P2)もしくは別の有色Nの混合物または有色NとP材料の混合物(P:N2もしくはP1:P2:N2)上に作り出された励起子を効率的に解離するための品質を有する、
透明N材料であって、
透明とは可視波長範囲(約400〜約700nm)における約60000cm−1未満の吸収係数または(トルエン中)約60000M−1cm−1未満の吸光係数を指し、
「有色」とは、約400nm〜約700nmの領域(この領域のどこにでも極大値を有する、またはこの領域のどこでも吸収する)の可視波長範囲における約60000cm−1を超える吸収係数を指す、
透明N材料。 - P:Nヘテロ接合またはP:N二層もしくは多層接合、特にP1:P2:N1:N2もしくはP1:P2:N1もしくはP:N1:N2ヘテロ接合または多層接合に含まれる場合、HOMO解離過程を通して、有色Nまたは有色N材料(N1:N2)材料もしくは別の有色Pの混合物または有色PとN材料の混合物(P2:NもしくはP2:N1:N2)上に作り出された励起子を効率的に解離するための品質を有する、
透明P材料であって、
透明とは可視波長範囲(約400〜約700nm)における約60000cm−1未満の吸収係数または(トルエン中)約60000M−1cm−1未満の吸光係数を指し、
「有色」とは、約400nm〜約700nmの領域(この領域のどこにでも極大値を有する、またはこの領域のどこでも吸収する)の可視波長範囲における約60000cm−1を超える吸収係数を指す、
透明P材料。 - 可視波長範囲(約400〜約700nm)で約60000cm−1未満の吸収係数を有する、または(トルエン中)約60000M−1cm−1未満の吸光係数を有し、
堆積法(真空蒸着またはスピンコーティングなど)を使用する場合、高品質の均質な膜を形成する有機系化合物である、
請求項1または2に記載の透明NまたはP材料。 - ナフタレンモノイミド(NMI)、
ナフタレンジイミド(NDI)、
ナフタレンモノイミドおよび/またはナフタレンジイミドの二量体(NMI−NMI、NDI−NDIまたはNMI−NDI)、
チオフェンまたはセレノフェン系材料、
ジチエノピロール(DTP)系およびDTP二量体材料、
アントラセン系材料、ならびに
亜鉛配位錯体
の群から選択される、請求項1から3のいずれか一項に記載の透明NまたはP材料。 - 一般式I
Rは−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
R1は
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
式中、特に、
Rは、特に、
R1は、特に、
によって表されるナフタレンモノイミド(NMI)系材料である、請求項4に記載の透明NまたはP材料。 - 一般式II
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
Bridgeは
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
式中、特に、
Rは、特に、
Bridgeは、特に、
によって表されるナフタレンモノイミド二量体(NMI−NMI)系材料である、請求項4または5に記載の透明NまたはP材料。 - 一般式III
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
R1は、各出現において、
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
式中、特に、
Rは、特に、
R1は、特に、
によって表されるナフタレンジイミド(NDI)系材料である、
または一般式IIIa
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
式中、特に、
Rは、特に、
によって表されるナフタレンジイミド(NDI)系材料である、
請求項4に記載の透明NまたはP材料。 - 一般式IVまたはV
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
Bridgeは
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
一般式IV中、特に、
Rは、特に、
Bridgeは、特に、
一般式V中、
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
から独立に選択され、
R1は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、直鎖および分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
Bridgeは
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
一般式V中、特に、
Rは、特に、
R1は、特に、−Br、−H、−OCH2CH3、
Bridgeは、特に、
によって表されるナフタレンジイミド二量体(NDI−NDI)系材料である、請求項4または7に記載の透明NまたはP材料。 - 一般式VI〜VIII
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
R1は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、直鎖および分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
Bridgeは
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択される)
から選択される一般式によって表されるナフタレンモノ−ジイミド二量体(NMI−NDI)系材料である、請求項4から8のいずれか一項に記載の透明NまたはP材料。 - 一般式IX〜XI
XおよびYは、同じであるまたは異なり、各出現において、CH2、S、O、Se、N−RおよびSi−R2から独立に選択され、
Zは、CHおよびNから選択され、
RおよびR1は、同じであるまたは異なり、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、直鎖および分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリール基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基およびフルオレニル基から独立に選択され、
式中、特に、
Xは、特に、SおよびSeから選択され、
Yは、特に、SおよびSeから選択され、
Zは、特に、CHおよびNから選択され、
Rは、特に、
R1は、特に、
から選択される一般式によって表されるチオフェンまたはセレノフェン系材料である、請求項4に記載の透明NまたはP材料。 - 一般式XXII〜XXXVIII:
XおよびYは、同じであるまたは異なり、各出現において、CH2、S、O、Se、N−RおよびSi−R2から独立に選択され、
Zは、CHおよびNから選択され、
RおよびR1は、同じであるまたは異なり、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、直鎖および分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリール基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基およびフルオレニル基から独立に選択され、
式中、特に、
Xは、特に、SおよびSeから選択され、
Yは、特に、SおよびSeから選択され、
Zは、特に、CHおよびNから選択され、
Rは、特に、
から選択される)
によって表されるチオフェンまたはセレノフェン系材料である、請求項4に記載の透明NまたはP材料。 - 一般式XXXIXまたはXL:
T−B−T
XXXIX
(式中、
Tは、請求項10または12で定義される一般式IX、X、XIまたはXXII〜XXXVIIIの1つの構造から選択され、
XおよびYは、同じであるまたは異なり、各出現において、CH2、S、O、Se、N−RおよびSi−R2から独立に選択され、
ZはCHおよびNから選択され、
Bは
R2およびR3は、同じであるまたは異なり、各出現において、H、CH3、アルキル、アリールから独立に選択され、
Rは、各出現において、H、アルキル、アリール、
T−H
XL
(式中、
Tは、請求項10または12で定義される一般式IX、X、XIまたはXXII〜XXXVIIIの1つの構造から選択され、
XおよびYは、同じであるまたは異なり、各出現において、CH2、S、O、Se、N−RおよびSi−R2から独立に選択され、
ZはCHおよびNから選択され、
Hは
によって表されるチオフェンまたはセレノフェン系材料である、請求項10または12に記載の透明NまたはP材料。 - 一般式XIII
Rは−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
R1は
R3は直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子から選択され、
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
式中、特に、
Rは、特に、
R1は、特に、
R2は、特に、直鎖および分岐アルキル基から選択される)
によって表されるジチエノピロール(DTP)系材料である、請求項4に記載の透明NまたはP材料。 - 一般式XIV〜XVI
(式中、
Rは、各出現において、−CxH2x+1、−CxX2x+1、−CxH2X2x−1、
R1は、各出現において、
R3は直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子から選択され、
nは0または1であり、
xは1〜10の整数であり、
Xはハロゲン(F、Cl、Br、I)であり、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
式中、特に、
Rは、特に、
R1は、特に、
R2は、特に、直鎖および分岐アルキル基から選択される)
から選択される一般式によって表されるジチエノピロール二量体(DTP二量体)系材料である、請求項4または14に記載の透明NまたはP材料。 - 一般式XVIIまたはXVIII
(式中、
Rは、各出現において、
R1は直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子から選択され、
YはCH2、S、O、SeおよびN−R2から選択され、
R2は、各出現において、H、直鎖および分岐アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキルまたはアリールスルファニル基、アルキルまたはアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基、フルオレニル基から独立に選択され、
式中、特に、
Rは、特に、
R1は、特に、直鎖および分岐アルキル基から選択される)
によって表されるアントラセンまたはアントラセン二量体系材料である、請求項4に記載の透明NまたはP材料。 - 請求項1から15のいずれか一項に記載の透明N材料および/または請求項1から17のいずれか一項に記載の透明P材料を含み、
特に可視波長範囲(約400〜約700nm)で吸収を示すさらなるNおよび/またはP材料を含む、
P:Nヘテロ接合、特にP1:P2:N1:N2ヘテロ接合。 - 特に可視波長範囲(約400〜約700nm)で吸収を示すさらなるNおよび/またはP材料を含む、
吸収層における請求項1から17のいずれか一項に記載の透明Nおよび/またはP材料の使用。 - 特に可視波長範囲(約400〜約700nm)で吸収を示すさらなるNおよび/またはP材料を含む、
光電変換層ならびに/あるいは有機光電変換層(複数可)における、OLEDおよびOTFT有機モジュールを含むイメージセンサ、フォトダイオード、有機光電池などの光電子工学用途のための有機および/またはハイブリッドモジュールにおける請求項1から17のいずれか一項に記載の透明Nおよび/またはP材料の使用。 - 特に可視波長範囲(約400〜約700nm)で吸収を示すさらなるNおよび/またはP材料を含み、
場合によりさらなる分子(複数可)を含む、
請求項1から17のいずれか一項に記載の透明Nおよび/またはP材料を含む光電変換層。 - 特に可視波長範囲(約400〜約700nm)で吸収を示すさらなるNおよび/またはP材料を含み、
場合によりさらなる分子(複数可)を含む、
請求項1から17のいずれか一項に記載の透明Nおよび/またはP材料を含む吸収層。 - 特に有機イメージセンサ、ハイブリッドイメージセンサ、フォトダイオード、有機光電池、有機発光ダイオード(OLED)、有機薄膜トランジスタ(OTFT)である、請求項1から17のいずれか一項に記載の透明Nおよび/またはP材料(複数可)あるいは請求項21に記載の光電変換層(複数可)を含む素子。
- 前記光電変換層が可視吸収範囲で光応答を示す、請求項23に記載の素子。
- 請求項1から17のいずれか一項に記載の透明Nおよび/またはP材料(複数可)あるいは請求項21に記載の光電変換層(複数可)を含む、
および/または特に可視波長範囲(約400〜約700nm)で吸収を示すさらなるNおよび/またはP材料を含む、
および/またはさらなる分子(複数可)を含む、
請求項23または24に記載の素子。 - (a)請求項21に記載の光電変換層(複数可)を含む有機光変換ユニットと、
(b)少なくとも1つの電極と、
(c)基板と、
(d)場合により、前記光電変換層(複数可)上の第2の電極と
を含む、
有機イメージセンサ。 - (a)請求項21に記載の光電変換層(複数可)を含む有機光電変換ユニット(複数可)と、
(b)場合により、Si系光電変換ユニットと、
(c)金属配線と、
(d)(CMOS)基板と、
(e)絶縁層(複数可)、特に酸化物と
を含む、ハイブリッドシリコン−有機イメージセンサまたは有機イメージセンサ。 - 前記有機光電変換ユニットがn−型材料、p−型材料、n−バッファ層および/またはp−バッファ層あるいはこれらの組み合わせまたは混合物などの異なる層を含む、請求項26または27に記載の有機イメージセンサ。
- ナフタレンモノイミド(NMI)系材料(一般式Iによって表される)およびナフタレンモノイミド二量体(NMI−NMI)系材料(一般式IIによって表される)を合成する方法であって、
一級アミンおよび酸の存在下で、4−ブロモ−1,8−ナフタル酸無水物誘導体をイミド化するステップと、
引き続いて特定のボロン酸エステルまたは「Bridge」ボロン酸エステルとのパラジウム触媒Suzukiカップリングを行うステップと
を含む方法。 - ナフタレンジイミド(NDI)系材料(一般式IIIによって表される)を合成する方法であって、
R−一級アミンおよび酸の存在下で、2,6−ジブロモナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物誘導体をイミド化するステップと、
引き続いて特定のR1−ボロン酸エステルとのパラジウム触媒Suzukiカップリングを行うステップと
を含む方法。 - ナフタレンジイミド系二量体(NDI−NDI)系材料(一般式IVによって表される)を合成する方法であって、
R−一級アミンおよび酸の存在下で、2,6−ジブロモナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物誘導体をモノイミド化するステップと、
引き続いて「Bridge」−ジアミンおよび酸の存在下で、第2のイミド化を行うステップと
を含む方法。 - ナフタレンジイミド二量体(NDI−NDI)系材料(一般式Vによって表される)を合成する方法であって、
R−一級アミンおよび酸の存在下で、2,6−ジブロモナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物誘導体をイミド化するステップと、
引き続いて特定のR1−ボロン酸エステルとのモノパラジウム触媒Suzukiカップリングを行うステップと、
引き続いて特定のBridge−ジボロン酸エステルとの第2のパラジウム触媒Suzukiカップリングを行うステップと
を含む方法。 - ナフタレンジモノ−ジイミド二量体(NMI−NDI)系材料(一般式VI〜VIIIから選択される一般式によって表される)を合成する方法であって、
適当なアミン誘導体を用いて対応する2,6−ジブロモナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物をイミド化するステップと、
引き続いて特定のジボロン酸エステルとの1回または複数回のパラジウム触媒Suzukiカップリングを行うステップと
を含む方法。 - ジチエノピロール二量体(DTP二量体)系材料(一般式XIVおよびXVから選択される一般式によって表される)を合成する方法であって、
3,3’−ジブロモ−2,2’−ビチオフェンと対応するR−アミンのパラジウム触媒Buchwald−HartwigカップリングによってN−置換ジチエノピロール(DTP)コア単位を得るステップと、
N−ブロモスクシンイミドによる臭素化ステップと、
引き続いてR1−ボロン酸エステルとのモノパラジウム触媒Suzukiカップリングステップと、
引き続いて特定のR2−フェニル置換ジボロン酸エステルとのさらなるパラジウム触媒Suzukiカップリングステップと
を含む方法。 - ジチエノピロール二量体(DTP二量体)系材料(一般式XIVによって表される)を合成する方法であって、
3,3’−ジブロモ−2,2’−ビチオフェンと対応するR−2フェニル置換ジアミンのパラジウム触媒Buchwald−HartwigカップリングによってN−置換ジチエノピロール(DTP)二量体コア単位を得るステップと、
N−ブロモスクシンイミドによる臭素化ステップと、
引き続いてR1−ボロン酸エステルとのモノパラジウム触媒Suzukiカップリングステップと、
引き続いて特定のR2−フェニル置換ジボロン酸エステルとのさらなるパラジウム触媒Suzukiカップリングステップと
を含む方法。 - 亜鉛配位錯体系材料(一般式XIX、XXおよびXIから選択される一般式によって表される)を合成する方法であって、
(HO−RN)型および(HN−RN)型の配位子を還流メタノール中で酢酸亜鉛脱水物および塩基と合わせるステップ
を含む方法。
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