JP2019099570A - フラーレン誘導体及びそれを含む薄膜、光電素子並びにイメージセンサ及び電子装置 - Google Patents
フラーレン誘導体及びそれを含む薄膜、光電素子並びにイメージセンサ及び電子装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019099570A JP2019099570A JP2018223297A JP2018223297A JP2019099570A JP 2019099570 A JP2019099570 A JP 2019099570A JP 2018223297 A JP2018223297 A JP 2018223297A JP 2018223297 A JP2018223297 A JP 2018223297A JP 2019099570 A JP2019099570 A JP 2019099570A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- unsubstituted
- substituted
- fullerene
- chemical formula
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 142
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 38
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 84
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 90
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 59
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 34
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 32
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 claims description 31
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 28
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 22
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 claims description 21
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 18
- -1 isooctyl group Chemical group 0.000 claims description 18
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 18
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 claims description 17
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 claims description 17
- 238000004770 highest occupied molecular orbital Methods 0.000 claims description 16
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 16
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 claims description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 claims description 16
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 14
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 125000004404 heteroalkyl group Chemical group 0.000 claims description 11
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 claims description 11
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 claims description 11
- 125000003184 C60 fullerene group Chemical group 0.000 claims description 10
- 125000003358 C2-C20 alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 claims description 9
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 9
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 claims description 9
- 125000003229 2-methylhexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 claims description 7
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 claims description 7
- 125000004491 isohexyl group Chemical group C(CCC(C)C)* 0.000 claims description 7
- 125000001972 isopentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 7
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 claims description 7
- 125000005244 neohexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(C([H])([H])[H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 7
- 125000001971 neopentyl group Chemical group [H]C([*])([H])C(C([H])([H])[H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 7
- 125000001973 tert-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 7
- 125000005577 anthracene group Chemical group 0.000 claims description 5
- YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N phenanthrene Chemical group C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=C1 YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 125000005581 pyrene group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000005580 triphenylene group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 38
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 35
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 21
- ICKWICRCANNIBI-UHFFFAOYSA-N 2,4-di-tert-butylphenol Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=C(O)C(C(C)(C)C)=C1 ICKWICRCANNIBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 description 10
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 9
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 9
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1Cl RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 6
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 101710178035 Chorismate synthase 2 Proteins 0.000 description 5
- 101710152694 Cysteine synthase 2 Proteins 0.000 description 5
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 5
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 4
- HEDRZPFGACZZDS-MICDWDOJSA-N Trichloro(2H)methane Chemical compound [2H]C(Cl)(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-MICDWDOJSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000006735 (C1-C20) heteroalkyl group Chemical group 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 3
- 125000004191 (C1-C6) alkoxy group Chemical group 0.000 description 2
- KJCVRFUGPWSIIH-UHFFFAOYSA-N 1-naphthol Chemical compound C1=CC=C2C(O)=CC=CC2=C1 KJCVRFUGPWSIIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010549 co-Evaporation Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 125000005647 linker group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N triflic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C(F)(F)F ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 2
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000923 (C1-C30) alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 1,3-Diphenylbenzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KDBZVULQVCUNNA-UHFFFAOYSA-N 2,5-di-tert-butylphenol Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=C(C(C)(C)C)C(O)=C1 KDBZVULQVCUNNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZDWSNKPLZUXBPE-UHFFFAOYSA-N 3,5-ditert-butylphenol Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(O)=CC(C(C)(C)C)=C1 ZDWSNKPLZUXBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGIQUQKNJJTLSZ-UHFFFAOYSA-N 4-butylaniline Chemical compound CCCCC1=CC=C(N)C=C1 OGIQUQKNJJTLSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ILKNNHYSEPMBSD-UHFFFAOYSA-N 4-methoxyphenol Chemical compound COC1=CC=C(O)C=C1.COC1=CC=C(O)C=C1 ILKNNHYSEPMBSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZSUDUDXOEGHEJR-UHFFFAOYSA-N 4-methylnaphthalen-1-ol Chemical compound C1=CC=C2C(C)=CC=C(O)C2=C1 ZSUDUDXOEGHEJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QHPQWRBYOIRBIT-UHFFFAOYSA-N 4-tert-butylphenol Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 QHPQWRBYOIRBIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020177 SiOF Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- IVRMZWNICZWHMI-UHFFFAOYSA-N azide group Chemical group [N-]=[N+]=[N-] IVRMZWNICZWHMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000006267 biphenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003739 carbamimidoyl group Chemical group C(N)(=N)* 0.000 description 1
- 125000003917 carbamoyl group Chemical group [H]N([H])C(*)=O 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 125000000392 cycloalkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006392 deoxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 125000003983 fluorenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3CC12)* 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000592 heterocycloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 1
- 125000000717 hydrazino group Chemical group [H]N([*])N([H])[H] 0.000 description 1
- 125000005638 hydrazono group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000010898 silica gel chromatography Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004149 tartrazine Substances 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002061 vacuum sublimation Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/152—Fullerenes
- C01B32/156—After-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
- C07D307/77—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
- C07D307/77—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
- C07D307/93—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems condensed with a ring other than six-membered
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/30—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
- H10K39/30—Devices controlled by radiation
- H10K39/32—Organic image sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
- H10K85/211—Fullerenes, e.g. C60
- H10K85/215—Fullerenes, e.g. C60 comprising substituents, e.g. PCBM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
- C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
- C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
- C09K2211/1011—Condensed systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
- C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
- C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
- C09K2211/1014—Carbocyclic compounds bridged by heteroatoms, e.g. N, P, Si or B
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
- C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
- C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
- C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
- C09K2211/1096—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing other heteroatoms
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/20—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Furan Compounds (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
【課題】光電素子に適用できる新規なフラーレン誘導体を提供する。【解決手段】本発明によるフラーレン誘導体は、下記に示す化学式１で表される置換基を含む。【化１】化学式１において、Ｘ、Ａｒ、Ｒ１〜Ｒ３は、明細書に定義されたとおりである。【選択図】 図７
Description
本発明は、フラーレン誘導体、フラーレン誘導体を含む光電素子に関し、特に、良好な光学的特性及び電気的特性を有するフラーレン誘導体及びそれを含む薄膜、光電素子並びにイメージセンサ及び電子装置に関する。
フラーレン（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）は、カーボンからなるクローズドケージ（ｃｌｏｓｅｄ−ｃａｇｅ）構造の分子で、安定な構造及び良好な電気的特性により多様な分野で使用されている。
近年、フラーレンに置換基が結合した多様なフラーレン誘導体が開発されている。
近年、フラーレンに置換基が結合した多様なフラーレン誘導体が開発されている。
光電素子は、光電効果を利用して光を電気信号に変換させる素子で、光ダイオード及び光トランジスタなどを含み、イメージセンサなどの電子装置に適用され得る。
そこで、光電素子において、高い吸光特性及び良好な電気的特性を有するフラーレン又はその誘導体を含むことができ、そのような素子の開発が課題となり、進められている。
そこで、光電素子において、高い吸光特性及び良好な電気的特性を有するフラーレン又はその誘導体を含むことができ、そのような素子の開発が課題となり、進められている。
本発明は、上記従来の光電素子における課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、光電素子に適用できる新規なフラーレン誘導体を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、前記フラーレン誘導体を含む光電素子、及び前記光電素子を含むイメージセンサを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、前記フラーレン誘導体を含む光電素子、及び前記光電素子を含むイメージセンサを提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明によるフラーレン誘導体は、下記に示す化学式１で表される置換基を含むことを特徴とする。
（ここで、化学式１において、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、ＳＯ、ＳＯ２、ＮＲａ、ＣＲｂＲｃ、ＳｉＲｄＲｅ、又はＧｅＲｆＲｇであり、Ａｒは、Ｃ６〜Ｃ３０芳香族環であり、Ｒ１〜Ｒ３及びＲａ〜Ｒｇは、それぞれ独立に、水素、重水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、ハロゲン、シアノ基、又はこれらの組み合わせであり、＊は、フラーレンコアとの連結地点であり、但し、Ａｒがベンゼン環の場合、下記に示す化学式２で表され、
ここで、化学式２において、Ｘ、Ｒ１〜Ｒ３は、化学式１で定義したとおりであり、
Ｒ１〜Ｒ３の内の少なくとも二つは、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０分枝型アルキル基である。）
Ｒ１〜Ｒ３の内の少なくとも二つは、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０分枝型アルキル基である。）
前記フラーレン誘導体は、昇華による真空蒸着が可能な化合物であることが好ましい。
１Ｐａ以下で熱重量分析（ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ）時、前記フラーレン誘導体の初期重量対比１０％の重量減少が起こる温度は約４５０℃以下であり、前記フラーレン誘導体の初期重量対比５０％の重量減少が起こる温度は約５００℃以下であることが好ましい。
前記フラーレン誘導体は、約３．７〜５．０ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位及び約５．８〜７．０ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有することが好ましい。
前記Ａｒは、ベンゼン環又は融合環であることが好ましい。
前記Ａｒは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、又はトリフェニレン環であることが好ましい。
前記フラーレンコアは、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７４、Ｃ７６、又はＣ７８であること。
前記化学式２のＲ１〜Ｒ３の内の少なくとも二つは、イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、イソヘキシル基、イソヘプチル基、イソオクチル基、ｔ−ブチル基、ｔ−ペンチル基、ｔ−ヘキシル基、ネオペンチル基、又はネオヘキシル基であることが好ましい。
１Ｐａ以下で熱重量分析（ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ）時、前記フラーレン誘導体の初期重量対比１０％の重量減少が起こる温度は約４５０℃以下であり、前記フラーレン誘導体の初期重量対比５０％の重量減少が起こる温度は約５００℃以下であることが好ましい。
前記フラーレン誘導体は、約３．７〜５．０ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位及び約５．８〜７．０ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有することが好ましい。
前記Ａｒは、ベンゼン環又は融合環であることが好ましい。
前記Ａｒは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、又はトリフェニレン環であることが好ましい。
前記フラーレンコアは、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７４、Ｃ７６、又はＣ７８であること。
前記化学式２のＲ１〜Ｒ３の内の少なくとも二つは、イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、イソヘキシル基、イソヘプチル基、イソオクチル基、ｔ−ブチル基、ｔ−ペンチル基、ｔ−ヘキシル基、ネオペンチル基、又はネオヘキシル基であることが好ましい。
前記化学式２で表される置換基は、下記に示す化学式３〜８のいずれか一つで表されることが好ましい。
（ここで、化学式３〜８において、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、ＳＯ、ＳＯ２、ＮＲａ、ＣＲｂＲｃ、ＳｉＲｄＲｅ、又はＧｅＲｆＲｇであり、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０分枝型アルキル基であり、Ｒ３及びＲａ〜Ｒｇは、それぞれ独立に、水素、重水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、ハロゲン、シアノ基、又はこれらの組み合わせであり、＊は、フラーレンコアとの連結地点である。）
前記化学式１で表される置換基は、下記に示す化学式１Ａ〜１Ｆのいずれか一つで表されることが好ましい。
（ここで、化学式１Ａ〜１Ｆにおいて、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、ＳＯ、ＳＯ２、ＮＲａ、ＣＲｂＲｃ、ＳｉＲｄＲｅ、又はＧｅＲｆＲｇであり、Ｒ１〜Ｒ３及びＲａ〜Ｒｇは、それぞれ独立に、水素、重水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、ハロゲン、シアノ基、又はこれらの組み合わせであり、＊は、フラーレンコアとの連結地点である。）
上記目的を達成するためになされた本発明による薄膜は、本発明のフラーレン誘導体を含むことを特徴とする。
前記薄膜の４５０ｎｍ波長での吸光係数は、非置換のＣ６０フラーレンを含む薄膜の４５０ｎｍ波長での吸光係数より小さいことが好ましい。
前記薄膜の４５０ｎｍ波長での吸光係数は、非置換のＣ６０フラーレンを含む薄膜の４５０ｎｍ波長での吸光係数の１／２以下であることが好ましい。
前記薄膜の４５０ｎｍ波長での吸光係数は、非置換のＣ６０フラーレンを含む薄膜の４５０ｎｍ波長での吸光係数の１／２以下であることが好ましい。
上記目的を達成するためになされた本発明による光電素子は、互いに対向する第１電極と第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置される有機層と、を有し、前記有機層は、前記化学式１で表されるフラーレン誘導体を含むことを特徴とする。
前記有機層は活性層を含み、前記活性層は、ｐｎ接合を形成するｐ型半導体とｎ型半導体を含み、前記ｎ型半導体は、前記フラーレン誘導体を含むことが好ましい。
上記目的を達成するためになされた本発明によるイメージセンサは、本発明の光電素子を含むことを特徴とする。
上記目的を達成するためになされた本発明による電子装置は、本発明のイメージセンサを含むことを特徴とする。
上記目的を達成するためになされた本発明による電子装置は、本発明の光電素子を含む電子装置ことを特徴とする。
本発明に係るフラーレン誘導体及びそれを含む薄膜、光電素子並びにイメージセンサ及び電子装置によれば、光学的特性及び電気的特性を満足するフラーレン誘導体を提供することにより、それを含む薄膜、光電素子及びこれを含む電子装置の特性を改善することができる。
次に、本発明に係るフラーレン誘導体及びそれを含む薄膜、光電素子並びにイメージセンサ及び電子装置を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
以下、本発明の実施形態について本技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、権利範囲は様々な相異なる形態に具現でき、ここで説明する実施形態に限定されない。
図面において、様々な層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似した部分には、同一な図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の‘上に’あるとするとき、これは、他の部分の‘直上に’ある場合だけではなく、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の‘直上に’あるとするときには、中間に他の部分がないことを意味する。
図面において、本実施形態を明確に説明するために、説明に不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一又は類似した構成要素については、同一な参照符号を付けた。
以下で‘組み合わせ’とは、２以上の混合及び２以上の積層構造を含む。
図面において、様々な層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似した部分には、同一な図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の‘上に’あるとするとき、これは、他の部分の‘直上に’ある場合だけではなく、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の‘直上に’あるとするときには、中間に他の部分がないことを意味する。
図面において、本実施形態を明確に説明するために、説明に不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一又は類似した構成要素については、同一な参照符号を付けた。
以下で‘組み合わせ’とは、２以上の混合及び２以上の積層構造を含む。
本明細書で別途の定義がない限り、‘置換’とは、化合物中の水素原子がハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アジド基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、カルボニル基、カルバモイル基、チオール基、エステル基、カルボキシル基やその塩、スルホン酸基やその塩、燐酸やその塩、Ｃ１〜Ｃ２０アルキル基、Ｃ２〜Ｃ２０アルケニル基、Ｃ２〜Ｃ２０アルキニル基、Ｃ６〜Ｃ３０アリール基、Ｃ７〜Ｃ３０アリールアルキル基、Ｃ１〜Ｃ３０アルコキシ基、Ｃ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、Ｃ３〜Ｃ２０ヘテロアリールアルキル基、Ｃ３〜Ｃ３０シクロアルキル基、Ｃ３〜Ｃ１５シクロアルケニル基、Ｃ６〜Ｃ１５シクロアルキニル基、Ｃ３〜Ｃ３０ヘテロシクロアルキル基、及びこれらの組み合わせから選択された置換基で置換されることを意味する。
本明細書で別途の定義がない限り、‘ヘテロ’とは、一つの作用基中にＮ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、及びＳｉからなる群より選択されるヘテロ原子を１〜３個含有し、残りは炭素であるものを意味する。
本明細書で別途の定義がない限り、‘アリール基’とは、炭化水素芳香族モイエティを一つ以上有するグループを総括する概念であり、例えばフェニル基、ナフチル基のように炭化水素芳香族モイエティのすべての元素がｐ−オービタルを有しながら、これらのｐ−オービタルが共役（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）を形成している形態、例えばビフェニル基、ターフェニル基又はクォーターフェニル基のように２以上の炭化水素芳香族モイエティがシグマ結合を通じて連結された形態、例えばフルオレニル基のように２以上の炭化水素芳香族モイエティが直接又は間接的に融合された非芳香族融合環を含む。
本明細書で別途の定義がない限り、‘アリール基’とは、炭化水素芳香族モイエティを一つ以上有するグループを総括する概念であり、例えばフェニル基、ナフチル基のように炭化水素芳香族モイエティのすべての元素がｐ−オービタルを有しながら、これらのｐ−オービタルが共役（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）を形成している形態、例えばビフェニル基、ターフェニル基又はクォーターフェニル基のように２以上の炭化水素芳香族モイエティがシグマ結合を通じて連結された形態、例えばフルオレニル基のように２以上の炭化水素芳香族モイエティが直接又は間接的に融合された非芳香族融合環を含む。
本明細書で別途の定義がない限り、‘ヘテロ環基（ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ ｇｒｏｕｐ）’とは、ヘテロアリール基を含む上位概念であり、アリール基、シクロアルキル基、これらの融合環又はこれらの組み合わせのような環に炭素（Ｃ）の代わりにヘテロ原子を１個以上含むものを意味し、ここでヘテロ原子は例えばＮ、Ｏ、Ｓ、Ｐ及び／又はＳｉであってもよいが、これに限定されるものではない。
ヘテロ環が融合環である場合、ヘテロ環基全体又はそれぞれの環ごとにヘテロ原子を１個以上含むことができる。
本明細書で別途の定義がない限り、‘ヘテロアリール基’とは、アリール基内にヘテロ原子を１個以上含むものを意味し、ここで、ヘテロ原子は、例えばＮ、Ｏ、Ｓ、Ｐ及び／又はＳｉであってもよいが、これに限定されるものではない。
２以上のヘテロアリール基は、シグマ結合を通じて直接連結されたり、２以上のヘテロ環が互いに融合されてもよい。
ヘテロアリール基が融合環である場合、それぞれの環ごとにヘテロ原子を１〜３個含むことができる。
ヘテロ環が融合環である場合、ヘテロ環基全体又はそれぞれの環ごとにヘテロ原子を１個以上含むことができる。
本明細書で別途の定義がない限り、‘ヘテロアリール基’とは、アリール基内にヘテロ原子を１個以上含むものを意味し、ここで、ヘテロ原子は、例えばＮ、Ｏ、Ｓ、Ｐ及び／又はＳｉであってもよいが、これに限定されるものではない。
２以上のヘテロアリール基は、シグマ結合を通じて直接連結されたり、２以上のヘテロ環が互いに融合されてもよい。
ヘテロアリール基が融合環である場合、それぞれの環ごとにヘテロ原子を１〜３個含むことができる。
以下、本発明の一実施形態に係るフラーレン誘導体について説明する。
本発明の一実施形態に係るフラーレン誘導体は、下記に示す化学式１で表される。
（ここで、化学式１において、Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、ＳＯ、ＳＯ２、ＮＲａ、ＣＲｂＲｃ、ＳｉＲｄＲｅ、又はＧｅＲｆＲｇであり、
Ａｒは、Ｃ６〜Ｃ３０芳香族環であり、
Ｒ１〜Ｒ３及びＲａ〜Ｒｇは、それぞれ独立に、水素、重水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、ハロゲン、シアノ基、又はこれらの組み合わせであり、
＊は、フラーレンコアとの連結地点であり、
但し、Ａｒがベンゼン環の場合、下記に示す化学式２で表され、
ここで、化学式２において、
Ｘ、Ｒ１乃至Ｒ３は化学式１で定義したとおりであり、
Ｒ１〜Ｒ３の内の少なくとも二つは、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０分枝型アルキル基である。）
本発明の一実施形態に係るフラーレン誘導体は、下記に示す化学式１で表される。
Ａｒは、Ｃ６〜Ｃ３０芳香族環であり、
Ｒ１〜Ｒ３及びＲａ〜Ｒｇは、それぞれ独立に、水素、重水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、ハロゲン、シアノ基、又はこれらの組み合わせであり、
＊は、フラーレンコアとの連結地点であり、
但し、Ａｒがベンゼン環の場合、下記に示す化学式２で表され、
Ｘ、Ｒ１乃至Ｒ３は化学式１で定義したとおりであり、
Ｒ１〜Ｒ３の内の少なくとも二つは、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０分枝型アルキル基である。）
化学式１及び２において、Ｒ１〜Ｒ３は、Ａｒの置換基であり、Ｒ３は、１個又は２個以上であり得る。
フラーレン誘導体は、五角環と芳香族環の融合環に置換される構造を有することによって、非置換のフラーレンと比較して立体障害（ｓｔｅｒｉｃ ｈｉｎｄｒａｎｃｅ）を大きくし、パイ共役系（π−ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）を減少させることができる。
そのために、フラーレン誘導体は、非置換のフラーレンと比較して、蒸着時に凝集（ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）を減らして成膜特性を改善させることができ、凝集によって発生できる光学特性の変形を減らすことができる。
特に、化学式２で表されるフラーレン誘導体は、複数の分枝型アルキル基を有することによって昇華温度を低くすることができ、そのため、化合物を分解させずに昇華による真空蒸着が可能となる。
フラーレン誘導体は、五角環と芳香族環の融合環に置換される構造を有することによって、非置換のフラーレンと比較して立体障害（ｓｔｅｒｉｃ ｈｉｎｄｒａｎｃｅ）を大きくし、パイ共役系（π−ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）を減少させることができる。
そのために、フラーレン誘導体は、非置換のフラーレンと比較して、蒸着時に凝集（ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）を減らして成膜特性を改善させることができ、凝集によって発生できる光学特性の変形を減らすことができる。
特に、化学式２で表されるフラーレン誘導体は、複数の分枝型アルキル基を有することによって昇華温度を低くすることができ、そのため、化合物を分解させずに昇華による真空蒸着が可能となる。
フラーレン誘導体は、真空蒸着されることができ、例えば昇華（ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ）によって真空蒸着することができる。
昇華による真空蒸着は、熱重量分析（ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ、ＴＧＡ）によって確認することができ、約１Ｐａ以下の圧力で熱重量分析時、例えば初期重量対比１０％の重量減少が起こる温度は約４５０℃以下であり、初期重量対比５０％の重量減少が起こる温度は約５００℃以下である。
昇華による真空蒸着は、熱重量分析（ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ、ＴＧＡ）によって確認することができ、約１Ｐａ以下の圧力で熱重量分析時、例えば初期重量対比１０％の重量減少が起こる温度は約４５０℃以下であり、初期重量対比５０％の重量減少が起こる温度は約５００℃以下である。
例えば、フラーレン誘導体は、約１Ｐａ以下の圧力で熱重量分析時に約３００℃〜４５０℃で初期重量対比１０重量％の重量減少が起こり、約３８０℃〜５００℃で初期重量対比５０重量％の重量減少が起こる。
上記範囲内で例えば、約３１０℃〜４４５℃で初期重量対比１０重量％の重量減少が起こり、約４２０℃〜４９０℃で初期重量対比５０重量％の重量減少が起こり、上記範囲内で例えば、約３１０℃〜４２５℃で初期重量対比１０重量％の重量減少が起こり、約４２０℃〜４７０℃で初期重量対比５０重量％の重量減少が起こり、上記範囲内で例えば、約３１０℃〜４１０℃で初期重量対比１０重量％の重量減少が起こり、約４２０℃〜４６０℃で初期重量対比５０重量％の重量減少が起こり得る。
上記範囲内で例えば、約３１０℃〜４４５℃で初期重量対比１０重量％の重量減少が起こり、約４２０℃〜４９０℃で初期重量対比５０重量％の重量減少が起こり、上記範囲内で例えば、約３１０℃〜４２５℃で初期重量対比１０重量％の重量減少が起こり、約４２０℃〜４７０℃で初期重量対比５０重量％の重量減少が起こり、上記範囲内で例えば、約３１０℃〜４１０℃で初期重量対比１０重量％の重量減少が起こり、約４２０℃〜４６０℃で初期重量対比５０重量％の重量減少が起こり得る。
フラーレン誘導体は、約３．７〜５．０ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位、及び５．８〜７．０ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有し、上記範囲内で例えば、約３．８〜４．９ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位及び約６．０〜６．９ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有し、上記範囲内で例えば、約３．８〜４．８ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位及び約６．０〜６．７ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有し、上記範囲内で例えば、約３．８〜４．５ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位及び約６．０〜６．５ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有し得る。
フラーレン誘導体は、例えば約２．０〜２．３ｅＶのエネルギーバンドギャップを有する。
上記範囲のエネルギー準位を有することによって、ｎ型半導体として効果的に用いられる。
フラーレン誘導体は、例えば約２．０〜２．３ｅＶのエネルギーバンドギャップを有する。
上記範囲のエネルギー準位を有することによって、ｎ型半導体として効果的に用いられる。
一例として、Ａｒは、ベンゼン環又は融合環であり得る。
一例として、Ａｒは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、又はトリフェニレン環であり得る。
一例として、Ａｒは、ベンゼン環又はナフタレン環であり得る。
一例として、フラーレンコアは、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７４、Ｃ７６、又はＣ７８であり得る。
一例として、フラーレンコアは、Ｃ６０であり得る。
一例として、Ａｒは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、又はトリフェニレン環であり得る。
一例として、Ａｒは、ベンゼン環又はナフタレン環であり得る。
一例として、フラーレンコアは、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７４、Ｃ７６、又はＣ７８であり得る。
一例として、フラーレンコアは、Ｃ６０であり得る。
一例として、フラーレンコアと化学式１で表される置換基が結合されたフラーレン誘導体は、下記に示す化学式Ａで表され得る。
化学式Ａにおいて、Ｘ、Ａｒ及びＲ１〜Ｒ３は、上述のとおりである。
一例として、Ａｒは、ベンゼン環であり得、Ｒ１〜Ｒ３の内の少なくとも一つは、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、ハロゲン、シアノ基、又はこれらの組み合わせであり得る。
一例として、Ａｒは、ベンゼン環であり得、Ｒ１〜Ｒ３の内の少なくとも二つは、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、ハロゲン、シアノ基、又はこれらの組み合わせであり得る。
一例として、Ａｒは、ベンゼン環であり得、Ｒ１〜Ｒ３の内の少なくとも二つは、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、ハロゲン、シアノ基、又はこれらの組み合わせであり得る。
一例として、Ａｒは、ベンゼン環であり得、Ｒ１〜Ｒ３の内の少なくとも一つは、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０アルキル基であってもよく、例えばイソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、イソヘキシル基、イソヘプチル基、イソオクチル基、ｔ−ブチル基、ｔ−ペンチル基、ｔ−ヘキシル基、ネオペンチル基、又はネオヘキシル基であり得る。
一例として、Ａｒは、ベンゼン環であり得、Ｒ１〜Ｒ３の内の少なくとも二つは、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０アルキル基であってもよく、例えばイソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、イソヘキシル基、イソヘプチル基、イソオクチル基、ｔ−ブチル基、ｔ−ペンチル基、ｔ−ヘキシル基、ネオペンチル基、又はネオヘキシル基であり得る。
一例として、Ａｒは、融合環であり得、例えばナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環又はトリフェニレン環であり得、Ｒ１〜Ｒ３は、それぞれ水素、重水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、ハロゲン、シアノ基、又はこれらの組み合わせであり得る。
一例として、Ａｒは、ベンゼン環であり得、Ｒ１〜Ｒ３の内の少なくとも二つは、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０アルキル基であってもよく、例えばイソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、イソヘキシル基、イソヘプチル基、イソオクチル基、ｔ−ブチル基、ｔ−ペンチル基、ｔ−ヘキシル基、ネオペンチル基、又はネオヘキシル基であり得る。
一例として、Ａｒは、融合環であり得、例えばナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環又はトリフェニレン環であり得、Ｒ１〜Ｒ３は、それぞれ水素、重水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、ハロゲン、シアノ基、又はこれらの組み合わせであり得る。
一例として、化学式２のＲ１〜Ｒ３の内の少なくとも二つは、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０アルキル基であり得、例えば、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０分枝型アルキル基であり得、例えばイソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、イソヘキシル基、イソヘプチル基、イソオクチル基、ｔ−ブチル基、ｔ−ペンチル基、ｔ−ヘキシル基、ネオペンチル基、又はネオヘキシル基であり得る。
一例として、化学式２で表される置換基は、例えば下記に示す化学式３〜８のいずれか一つで表され得る。
化学式３〜８において、Ｘ及びＲ３は、上述のとおりであり、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０分枝型アルキル基であり得る。
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０分枝型アルキル基であり得る。
一例として、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、イソヘキシル基、イソヘプチル基、イソオクチル基、ｔ−ブチル基、ｔ−ペンチル基、ｔ−ヘキシル基、ネオペンチル基、又はネオヘキシル基であり得る。
一例として、化学式１で表される置換基は、下記に示す化学式１Ａ〜１Ｆのいずれか一つで表され得るが、これに限定されるものではない。
化学式１Ａ〜１Ｆにおいて、Ｘ及びＲ１〜Ｒ３は、上述のとおりである。
フラーレン誘導体は、例えばに示すグループ（１−１）〜（１−１５）に羅列された化合物から選択される一つであり得るが、これに限定されるものではない。
グループ（１−１）〜（１−１５）において、ｉ−Ｐｒはイソプロピル、ｔ−Ｂｕはｔ−ブチル、Ｐｒはｎ−プロピル、Ｅｔはエチルである。
フラーレン誘導体は、前述のように昇華による真空蒸着によって薄膜に形成され得る。
薄膜は、フラーレン誘導体の化学結合の壊れ及び／又は変形なしにフラーレン誘導体の固有特性をそのまま維持でき、これによって、非置換のフラーレン（例えば、Ｃ６０フラーレン）を含む薄膜の成膜時に発生する凝集により光学特性が変形するものと比べて、光学特性の変形を減らすことができる。
薄膜は、フラーレン誘導体の化学結合の壊れ及び／又は変形なしにフラーレン誘導体の固有特性をそのまま維持でき、これによって、非置換のフラーレン（例えば、Ｃ６０フラーレン）を含む薄膜の成膜時に発生する凝集により光学特性が変形するものと比べて、光学特性の変形を減らすことができる。
例えば、フラーレン誘導体を含む薄膜の吸光特性は、非置換のフラーレン（例えば、Ｃ６０フラーレン）を含む薄膜の光吸収特性と異なり、例えば、フラーレン誘導体を含む薄膜は、約４００ｎｍ〜５００ｎｍの可視光線の短波長領域での非正常的な吸光が減少する。
例えば、フラーレン誘導体を含む薄膜の４５０ｎｍ波長での吸光係数は、非置換のフラーレン（例えば、Ｃ６０フラーレン）を含む薄膜の４５０ｎｍ波長での吸光係数より小さく、例えば、フラーレン誘導体を含む薄膜の４５０ｎｍ波長での吸光係数は、非置換のフラーレン（例えば、Ｃ６０フラーレン）を含む薄膜の４５０ｎｍ波長での吸光係数の約１／２以下である。
例えば、フラーレン誘導体を含む薄膜の４５０ｎｍ波長での吸光係数は、非置換のフラーレン（例えば、Ｃ６０フラーレン）を含む薄膜の４５０ｎｍ波長での吸光係数より小さく、例えば、フラーレン誘導体を含む薄膜の４５０ｎｍ波長での吸光係数は、非置換のフラーレン（例えば、Ｃ６０フラーレン）を含む薄膜の４５０ｎｍ波長での吸光係数の約１／２以下である。
以下、上述したフラーレン誘導体を含む光電素子について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る光電素子の概略構成を示す断面図である。
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る光電素子１００は、互いに対向する第１電極１０と第２電極２０、そして第１電極１０と第２電極２０との間に配置される有機層３０を含む。
図１は、本発明の一実施形態に係る光電素子の概略構成を示す断面図である。
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る光電素子１００は、互いに対向する第１電極１０と第２電極２０、そして第１電極１０と第２電極２０との間に配置される有機層３０を含む。
基板（図示せず）は、第１電極１０側に配置してもよく、第２電極２０側に配置してもよい。
基板は、例えば、ガラスのような無機物質、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、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、ポリアミド、ポリエーテルスルホン、又はこれらの組み合わせのような有機物質又はシリコンウエハーなどで作られる。
基板は省略してもよい。
基板は、例えば、ガラスのような無機物質、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、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、ポリアミド、ポリエーテルスルホン、又はこれらの組み合わせのような有機物質又はシリコンウエハーなどで作られる。
基板は省略してもよい。
第１電極１０と第２電極２０の内の一つは、アノード（ａｎｏｄｅ）であり、他の一つはカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）である。
例えば、第１電極１０はアノードであり、第２電極２０はカソードである。
第１電極１０と第２電極２０の内の少なくとも一つは透光電極であり、透光電極は、例えば、インジウムスズ酸化物（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、スズ酸化物（ＳｎＯ）、アルミスズ酸化物（ＡｌＴＯ）、及びフッ素ドープされたスズ酸化物（ＦＴＯ）のような導電性酸化物、又は薄い厚さの単一層又は複数層の金属薄膜で形成され得る。
第１電極１０と第２電極２０の内の一つが不透光電極の場合、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）又は金（Ａｕ）のような不透明導電体で形成される。
一例として、第１電極１０及び第２電極２０は、いずれも透光電極であり得る。
一例として、第２電極２０は、光を受ける側に位置する受光電極（ｌｉｇｈｔ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）であってもよい。
例えば、第１電極１０はアノードであり、第２電極２０はカソードである。
第１電極１０と第２電極２０の内の少なくとも一つは透光電極であり、透光電極は、例えば、インジウムスズ酸化物（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、スズ酸化物（ＳｎＯ）、アルミスズ酸化物（ＡｌＴＯ）、及びフッ素ドープされたスズ酸化物（ＦＴＯ）のような導電性酸化物、又は薄い厚さの単一層又は複数層の金属薄膜で形成され得る。
第１電極１０と第２電極２０の内の一つが不透光電極の場合、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）又は金（Ａｕ）のような不透明導電体で形成される。
一例として、第１電極１０及び第２電極２０は、いずれも透光電極であり得る。
一例として、第２電極２０は、光を受ける側に位置する受光電極（ｌｉｇｈｔ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）であってもよい。
有機層３０は、活性層（ａｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ）を含む。
活性層は、ｐ型半導体とｎ型半導体が、ｐｎ接合（ｐｎ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を形成する層であり、外部から光を受けてエキシトン（ｅｘｃｉｔｏｎ）を生成した後、生成されたエキシトンを正孔と電子に分離する。
ｐ型半導体とｎ型半導体は、それぞれ可視光線領域の光の内の少なくとも一部を吸収する吸光物質であり得、例えば、ｐ型半導体は、約４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長領域、約５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域及び／又は約６００ｎｍ超過７００ｎｍ以下の波長領域の内のいずれか一つを選択的に主に吸収する吸光物質であり得、ｎ型半導体はフラーレン誘導体であり得る。
活性層は、ｐ型半導体とｎ型半導体が、ｐｎ接合（ｐｎ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を形成する層であり、外部から光を受けてエキシトン（ｅｘｃｉｔｏｎ）を生成した後、生成されたエキシトンを正孔と電子に分離する。
ｐ型半導体とｎ型半導体は、それぞれ可視光線領域の光の内の少なくとも一部を吸収する吸光物質であり得、例えば、ｐ型半導体は、約４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長領域、約５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域及び／又は約６００ｎｍ超過７００ｎｍ以下の波長領域の内のいずれか一つを選択的に主に吸収する吸光物質であり得、ｎ型半導体はフラーレン誘導体であり得る。
一例として、ｐ型半導体は、約４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長領域、約５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域、及び約６００ｎｍ超過７００ｎｍ以下の波長領域の光の内のいずれか一つを選択的に主に吸収する吸光物質であり得、ｎ型半導体は、フラーレン誘導体であり得る。
一例として、ｐ型半導体は、約５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域の光を選択的に主に吸収する吸光物質であり得、ｎ型半導体はフラーレン誘導体であり得る。
一例として、ｐ型半導体は、例えば、約３．０〜３．６ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位及び約５．１〜５．７ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有する吸光物質であり得る。
上記範囲内でｐ型半導体は、例えば、約３．１〜３．５ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位及び５．２〜５．６ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有する吸光物質であり得る。
一例として、ｐ型半導体は、例えば、電子供与モイエティ、パイ共役連結基、及び電子受容モイエティを含むコア構造を有する吸光物質であり得る。
一例として、ｐ型半導体は、約５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域の光を選択的に主に吸収する吸光物質であり得、ｎ型半導体はフラーレン誘導体であり得る。
一例として、ｐ型半導体は、例えば、約３．０〜３．６ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位及び約５．１〜５．７ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有する吸光物質であり得る。
上記範囲内でｐ型半導体は、例えば、約３．１〜３．５ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位及び５．２〜５．６ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有する吸光物質であり得る。
一例として、ｐ型半導体は、例えば、電子供与モイエティ、パイ共役連結基、及び電子受容モイエティを含むコア構造を有する吸光物質であり得る。
ｐ型半導体は前記コア構造を有する化合物で、例えば下記の化学式９で表される化合物を含むことができるが、これに限定されるものではない。
化学式４において、
Ｙは、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ２、又はＳｉＲｈＲｉであり、
ＥＤＧは、電子供与基（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｏｎａｔｉｎｇ ｇｒｏｕｐ）であり、
ＥＡＧは、電子受容基（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ａｃｃｅｐｔｉｎｇ ｇｒｏｕｐ）であり、
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒｈ、及びＲｉは、それぞれ独立に、水素又は１価の置換基である。
Ｙは、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ２、又はＳｉＲｈＲｉであり、
ＥＤＧは、電子供与基（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｏｎａｔｉｎｇ ｇｒｏｕｐ）であり、
ＥＡＧは、電子受容基（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ａｃｃｅｐｔｉｎｇ ｇｒｏｕｐ）であり、
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒｈ、及びＲｉは、それぞれ独立に、水素又は１価の置換基である。
ここで１価の置換基は、例えば置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロアリール基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ６アルコキシ基、ハロゲン、又はシアノ基であり得るが、これに限定されるものではない。
ｐ型半導体は、例えば、下記に示す化学式９Ａで表される吸光物質であり得るが、これに限定されるものではない。
化学式９Ａにおいて、
Ｙは、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ２、又はＳｉＲｈＲｉであり、
Ａｒｐは、置換もしくは非置換の五員環、置換もしくは非置換の六員環、又はこれらの内の２つ以上の縮合環であり、
Ａｒ１ａ及びＡｒ２ａは、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基又は置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロアリール基であり、
Ａｒ１ａ及びＡｒ２ａは、それぞれ独立に存在するか又はＧ１をリンカーにして互いに連結されて環を形成することができ、
ここでＧ１は、単一結合、−（ＣＲｊＲｋ）ｎ２−、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓｅ−、−Ｎ＝、−ＮＲｌ−、−ＳｉＲｍＲｎ−、及び−ＧｅＲｏＲｐ−から選択された一つであり、
ここでｎ２は、１又は２であり、
Ｒ１ａ〜Ｒ３ａ、Ｒｈ〜Ｒｐは、それぞれ独立に、水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロアリール基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ６アルコキシ基、ハロゲン又はシアノ基である。
Ｙは、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ２、又はＳｉＲｈＲｉであり、
Ａｒｐは、置換もしくは非置換の五員環、置換もしくは非置換の六員環、又はこれらの内の２つ以上の縮合環であり、
Ａｒ１ａ及びＡｒ２ａは、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基又は置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロアリール基であり、
Ａｒ１ａ及びＡｒ２ａは、それぞれ独立に存在するか又はＧ１をリンカーにして互いに連結されて環を形成することができ、
ここでＧ１は、単一結合、−（ＣＲｊＲｋ）ｎ２−、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓｅ−、−Ｎ＝、−ＮＲｌ−、−ＳｉＲｍＲｎ−、及び−ＧｅＲｏＲｐ−から選択された一つであり、
ここでｎ２は、１又は２であり、
Ｒ１ａ〜Ｒ３ａ、Ｒｈ〜Ｒｐは、それぞれ独立に、水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロアリール基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ６アルコキシ基、ハロゲン又はシアノ基である。
ｐ型半導体は、例えば、下記に示す化学式２Ａ−１〜２Ａ−４のいずれか一つで表される吸光物質であり得るが、これに限定されるものではない。
化学式２Ａ−１〜２Ａ−４において、
Ｙは、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ２、又はＳｉＲｈＲｉであり、
Ｚ１は、Ｏ又はＣＲｑＲｒであり、
Ｙ１は、Ｎ又はＣＲｓであり、
Ｙ２は、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、及びＣ（Ｒｔ）（ＣＮ）から選択された一つであり、
Ｙ３は、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、又はＴｅであり、
Ｙ４は、Ｎ又はＮＲ１８ａであり、
Ｙ５は、ＣＲ１９ａ又はＣ＝ＣＲ２０ａ（ＣＮ）であり、
Ａｒ１ａ及びＡｒ２ａは、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基又は置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロアリール基であり、
Ａｒ１ａ及びＡｒ２ａは、それぞれ独立に存在するか、又は互いに連結されて環を形成し、
Ｒ１ａ〜Ｒ３ａ、Ｒ１１ａ、Ｒ１２ａ、Ｒ１５ａ〜Ｒ２０ａ、Ｒ２４ａ、Ｒ２５ａ、Ｒｈ、Ｒｉ、Ｒｑ〜Ｒｔは、それぞれ独立に、水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロアリール基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ６アルコキシ基、ハロゲン、又はシアノ基であり、
ｎ１は、０又は１であり、
ｍ１は、０又は１であり、
ｍ２は、０〜４の整数である。
Ｙは、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓ、ＳＯ、ＳＯ２、又はＳｉＲｈＲｉであり、
Ｚ１は、Ｏ又はＣＲｑＲｒであり、
Ｙ１は、Ｎ又はＣＲｓであり、
Ｙ２は、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、及びＣ（Ｒｔ）（ＣＮ）から選択された一つであり、
Ｙ３は、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、又はＴｅであり、
Ｙ４は、Ｎ又はＮＲ１８ａであり、
Ｙ５は、ＣＲ１９ａ又はＣ＝ＣＲ２０ａ（ＣＮ）であり、
Ａｒ１ａ及びＡｒ２ａは、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基又は置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロアリール基であり、
Ａｒ１ａ及びＡｒ２ａは、それぞれ独立に存在するか、又は互いに連結されて環を形成し、
Ｒ１ａ〜Ｒ３ａ、Ｒ１１ａ、Ｒ１２ａ、Ｒ１５ａ〜Ｒ２０ａ、Ｒ２４ａ、Ｒ２５ａ、Ｒｈ、Ｒｉ、Ｒｑ〜Ｒｔは、それぞれ独立に、水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロアリール基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ６アルコキシ基、ハロゲン、又はシアノ基であり、
ｎ１は、０又は１であり、
ｍ１は、０又は１であり、
ｍ２は、０〜４の整数である。
化学式２Ａ−１〜２Ａ−４のいずれか一つで表される吸光物質は、例えば、下記に示すグループ２〜グループ５に羅列された化合物のうちの一つであり得るが、これに限定されるものではない。
グループ２〜５において、
それぞれの芳香族環に存在する水素は、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリール基、ハロゲン、シアノ基、シアノ含有基、及びこれらの組み合わせから選択される置換基で置換されてもよく、
Ｒ１６、Ｒ１７、Ｒ１８、Ｒ２０は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリール基、ハロゲン、シアノ基、シアノ含有基、又はこれらの組み合わせであり得る。
それぞれの芳香族環に存在する水素は、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリール基、ハロゲン、シアノ基、シアノ含有基、及びこれらの組み合わせから選択される置換基で置換されてもよく、
Ｒ１６、Ｒ１７、Ｒ１８、Ｒ２０は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０アルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリール基、ハロゲン、シアノ基、シアノ含有基、又はこれらの組み合わせであり得る。
ｎ型半導体は、フラーレン誘導体を含む。
フラーレン誘導体は、上述したｐ型半導体との電気的マッチングに効果的であり、例えば、約３．７〜５．０ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位及び５．８〜７．０ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有する。
上記範囲内で例えば、約３．８〜４．９ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位及び約６．０〜６．９ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有し、上記範囲内で例えば、約３．８〜４．８ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位及び約６．０〜６．７ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有し、上記範囲内で例えば、約３．８〜４．５ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位及び約６．０〜６．５ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有し得る。
フラーレン誘導体は、例えば約２．０〜２．３ｅＶのエネルギーバンドギャップを有し得る。
上記範囲のエネルギー準位を有することによって、上述したｐ型半導体と共に使用されてｎ型半導体として効果的に役割を行うことができる。
フラーレン誘導体は、上述したｐ型半導体との電気的マッチングに効果的であり、例えば、約３．７〜５．０ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位及び５．８〜７．０ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有する。
上記範囲内で例えば、約３．８〜４．９ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位及び約６．０〜６．９ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有し、上記範囲内で例えば、約３．８〜４．８ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位及び約６．０〜６．７ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有し、上記範囲内で例えば、約３．８〜４．５ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位及び約６．０〜６．５ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有し得る。
フラーレン誘導体は、例えば約２．０〜２．３ｅＶのエネルギーバンドギャップを有し得る。
上記範囲のエネルギー準位を有することによって、上述したｐ型半導体と共に使用されてｎ型半導体として効果的に役割を行うことができる。
フラーレン誘導体は、電気的特性を満足する範囲内で設計することができ、フラーレン誘導体の具体的な構造は上述の通りである。
フラーレン誘導体は、前述のように、上述したｐ型半導体と電気的マッチングに効果的である。
また、フラーレン誘導体は、五角環と芳香族環の融合環に置換される構造を有することによって、非置換のフラーレンと比較して立体障害を大きくし、パイ共役系を減少させることができる。
そのため、フラーレン誘導体は非置換のＣ６０フラーレンと比較して、蒸着時に凝集を減らして成膜特性を改善させることができ、凝集によって発生する可能性がある吸収波長領域の変形のような光学特性の変形を効果的に減らすことができる。
フラーレン誘導体は、前述のように、上述したｐ型半導体と電気的マッチングに効果的である。
また、フラーレン誘導体は、五角環と芳香族環の融合環に置換される構造を有することによって、非置換のフラーレンと比較して立体障害を大きくし、パイ共役系を減少させることができる。
そのため、フラーレン誘導体は非置換のＣ６０フラーレンと比較して、蒸着時に凝集を減らして成膜特性を改善させることができ、凝集によって発生する可能性がある吸収波長領域の変形のような光学特性の変形を効果的に減らすことができる。
上述したｐ型半導体及びフラーレン誘導体を含むｎ型半導体は、昇華による共蒸着によって活性層に形成することができ、共蒸着時にフラーレン誘導体の化学結合の破れ及び／又は変形なしにフラーレン誘導体の固有特性をそのまま維持できる。
例えば、フラーレン誘導体を含む活性層は、非置換のフラーレン（例えば、Ｃ６０フラーレン）を含む活性層の光吸収特性と異なり得、フラーレン誘導体を含む活性層は、例えば約４００ｎｍ〜５００ｎｍの可視光線の短波長領域での非正常的な吸光が減少する。
例えば、フラーレン誘導体を含む活性層の４５０ｎｍ波長での吸光係数は、非置換のフラーレン（例えば、Ｃ６０フラーレン）を含む活性層の４５０ｎｍ波長での吸光係数より小さく、例えば、フラーレン誘導体を含む活性層の４５０ｎｍ波長での吸光係数は、非置換のフラーレン（例えば、Ｃ６０フラーレン）を含む活性層の４５０ｎｍ波長での吸光係数の例えば約１／２以下である。
例えば、フラーレン誘導体を含む活性層は、非置換のフラーレン（例えば、Ｃ６０フラーレン）を含む活性層の光吸収特性と異なり得、フラーレン誘導体を含む活性層は、例えば約４００ｎｍ〜５００ｎｍの可視光線の短波長領域での非正常的な吸光が減少する。
例えば、フラーレン誘導体を含む活性層の４５０ｎｍ波長での吸光係数は、非置換のフラーレン（例えば、Ｃ６０フラーレン）を含む活性層の４５０ｎｍ波長での吸光係数より小さく、例えば、フラーレン誘導体を含む活性層の４５０ｎｍ波長での吸光係数は、非置換のフラーレン（例えば、Ｃ６０フラーレン）を含む活性層の４５０ｎｍ波長での吸光係数の例えば約１／２以下である。
活性層の吸光特性は、ｐ型半導体による光吸収特性及びｎ型半導体による光吸収特性の組み合わせで表示することができる。
そのため、一例として、約５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域の光を選択的に吸収するｐ型半導体とフラーレン誘導体を含むｎ型半導体を含む活性層は、約５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域の光を選択的に吸収するｐ型半導体と非置換のフラーレン（例えば、Ｃ６０フラーレン）を含む活性層と比較して吸光ピークの分離が容易で、波長選択性を高めることができる。
したがって、波長選択性が求められる光電素子に効果的に用いられる。
そのため、一例として、約５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域の光を選択的に吸収するｐ型半導体とフラーレン誘導体を含むｎ型半導体を含む活性層は、約５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域の光を選択的に吸収するｐ型半導体と非置換のフラーレン（例えば、Ｃ６０フラーレン）を含む活性層と比較して吸光ピークの分離が容易で、波長選択性を高めることができる。
したがって、波長選択性が求められる光電素子に効果的に用いられる。
活性層は、上述したｐ型半導体及びフラーレン誘導体を含むｎ型半導体が共蒸着された真性層を含むことができ、この時、ｐ型半導体とｎ型半導体は、約１：９〜９：１の体積比で含まれてもよく、上記範囲内で例えば約２：８〜８：２の体積比で含まれてもよく、上記範囲内で例えば約３：７〜７：３の体積比で含まれてもよく、上記範囲内で例えば約４：６〜６：４の体積比で含まれ、上記範囲内で例えば約５：５の体積比で含まれてもよい。
活性層は、真性層以外に、ｐ型層及び／又はｎ型層をさらに含むことができる。
ｐ型層は、上述したｐ型半導体を含むことができ、ｎ型層は、上述したｎ型半導体を含むことができる。
例えば、ｐ型層／Ｉ層、Ｉ層／ｎ型層、ｐ型層／Ｉ層／ｎ型層など多様な組み合わせで含まれ得る。
活性層は、真性層以外に、ｐ型層及び／又はｎ型層をさらに含むことができる。
ｐ型層は、上述したｐ型半導体を含むことができ、ｎ型層は、上述したｎ型半導体を含むことができる。
例えば、ｐ型層／Ｉ層、Ｉ層／ｎ型層、ｐ型層／Ｉ層／ｎ型層など多様な組み合わせで含まれ得る。
有機層３０は、第１電極１０と活性層の間及び／又は第２電極２０と活性層の間に位置する電荷補助層（図示せず）をさらに含むことができる。
電荷補助層は、活性層から分離された正孔と電子の移動を容易にして効率を高めることができる。
電荷補助層は、正孔の注入を容易にする正孔注入層（ｈｏｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ：ＨＩＬ）、正孔の輸送を容易にする正孔輸送層（ｈｏｌｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）、電子の移動を阻止する電子遮断層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｌａｙｅｒ：ＥＢＬ）、電子の注入を容易にする電子注入層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ：ＥＩＬ）、電子の輸送を容易にする電子輸送層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）、及び正孔の移動を阻止する正孔遮断層（ｈｏｌｅ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｌａｙｅｒ：ＨＢＬ）から選択される少なくとも一つを含むことができる。
電荷補助層は、活性層から分離された正孔と電子の移動を容易にして効率を高めることができる。
電荷補助層は、正孔の注入を容易にする正孔注入層（ｈｏｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ：ＨＩＬ）、正孔の輸送を容易にする正孔輸送層（ｈｏｌｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）、電子の移動を阻止する電子遮断層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｌａｙｅｒ：ＥＢＬ）、電子の注入を容易にする電子注入層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ：ＥＩＬ）、電子の輸送を容易にする電子輸送層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）、及び正孔の移動を阻止する正孔遮断層（ｈｏｌｅ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｌａｙｅｒ：ＨＢＬ）から選択される少なくとも一つを含むことができる。
電荷補助層は、例えば有機物、無機物又は有機−無機物を含むことができる。
有機物は、正孔又は電子特性を有する有機化合物であってもよく、無機物は、例えばモリブデン酸化物、タングステン酸化物、ニッケル酸化物のような金属酸化物であってもよい。
電荷補助層は、例えば上述したフラーレン誘導体を含む。
有機物は、正孔又は電子特性を有する有機化合物であってもよく、無機物は、例えばモリブデン酸化物、タングステン酸化物、ニッケル酸化物のような金属酸化物であってもよい。
電荷補助層は、例えば上述したフラーレン誘導体を含む。
光電素子１００は、第１電極１０又は第２電極２０の一面に反射防止層（図示せず）をさらに含むことができる。
反射防止層は、光が入射する側に配置されて入射光の反射度を低くすることによって、光吸収度をさらに改善することができる。
例えば、第１電極１０側に光が入射する場合、反射防止層は第１電極１０の一面に配置され、第２電極２０側に光が入射する場合、反射防止層は第２電極２０の一面に配置される。
反射防止層は、光が入射する側に配置されて入射光の反射度を低くすることによって、光吸収度をさらに改善することができる。
例えば、第１電極１０側に光が入射する場合、反射防止層は第１電極１０の一面に配置され、第２電極２０側に光が入射する場合、反射防止層は第２電極２０の一面に配置される。
反射防止層は、例えば約１．６〜２．５の屈折率を有する物質を含むことができ、例えば、上記範囲の屈折率を有する金属酸化物、金属硫化物及び有機物の内の少なくとも一つを含むことができる。
反射防止層は、例えば、アルミニウム含有酸化物、モリブデン含有酸化物、タングステン含有酸化物、バナジウム含有酸化物、レニウム含有酸化物、ニオブ含有酸化物、タンタル含有酸化物、チタン含有酸化物、ニッケル含有酸化物、銅含有酸化物、コバルト含有酸化物、マンガン含有酸化物、クロム含有酸化物、テルリウム含有酸化物、又はこれらの組み合わせのような金属酸化物、亜鉛スルフィドのような金属硫化物、又はアミン誘導体のような有機物を含み得るが、これに限定されるものではない。
反射防止層は、例えば、アルミニウム含有酸化物、モリブデン含有酸化物、タングステン含有酸化物、バナジウム含有酸化物、レニウム含有酸化物、ニオブ含有酸化物、タンタル含有酸化物、チタン含有酸化物、ニッケル含有酸化物、銅含有酸化物、コバルト含有酸化物、マンガン含有酸化物、クロム含有酸化物、テルリウム含有酸化物、又はこれらの組み合わせのような金属酸化物、亜鉛スルフィドのような金属硫化物、又はアミン誘導体のような有機物を含み得るが、これに限定されるものではない。
光電素子１００は、第１電極１０又は第２電極２０側から光が入射されて活性層が所定の波長領域の光を吸収すれば、内部でエキシトンが生成される。
エキシトンは、活性層で正孔と電子に分離され、分離された正孔は第１電極１０と第２電極２０の内の一つであるアノード側に移動し、分離された電子は第１電極１０と第２電極２０の内の他の一つであるカソード側に移動して電流が流れるようになる。
光電素子１００は、太陽電池、イメージセンサ、光検出器、光センサー、及び有機発光ダイオードなどに適用され得るが、これに限定されるものではない。
光電素子は、例えばイメージセンサに適用され得る。
エキシトンは、活性層で正孔と電子に分離され、分離された正孔は第１電極１０と第２電極２０の内の一つであるアノード側に移動し、分離された電子は第１電極１０と第２電極２０の内の他の一つであるカソード側に移動して電流が流れるようになる。
光電素子１００は、太陽電池、イメージセンサ、光検出器、光センサー、及び有機発光ダイオードなどに適用され得るが、これに限定されるものではない。
光電素子は、例えばイメージセンサに適用され得る。
以下、光電素子が適用されたイメージセンサの一例について図面を参照して説明する。 ここではイメージセンサの一例として有機ＣＭＯＳイメージセンサについて説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係る有機ＣＭＯＳイメージセンサを概略的に示す斜視図であり、図３は、図２の有機ＣＭＯＳイメージセンサの概略構成の一例を示す断面図である。
図２及び図３を参照すると、本発明の一実施形態に係る有機ＣＭＯＳイメージセンサ３００は、光感知素子（５０ａ、５０ｂ）、伝送トランジスタ（図示せず）、及び電荷貯蔵所５５が集積されている半導体基板１１０、下部絶縁層６０、色フィルター層７０、上部絶縁層８０及び光電素子１００を含む。
図２は、本発明の一実施形態に係る有機ＣＭＯＳイメージセンサを概略的に示す斜視図であり、図３は、図２の有機ＣＭＯＳイメージセンサの概略構成の一例を示す断面図である。
図２及び図３を参照すると、本発明の一実施形態に係る有機ＣＭＯＳイメージセンサ３００は、光感知素子（５０ａ、５０ｂ）、伝送トランジスタ（図示せず）、及び電荷貯蔵所５５が集積されている半導体基板１１０、下部絶縁層６０、色フィルター層７０、上部絶縁層８０及び光電素子１００を含む。
半導体基板１１０は、シリコン基板であり、光感知素子５０ａ、５０ｂ、伝送トランジスタ（図示せず）、及び電荷貯蔵所５５が集積されている。
光感知素子（５０ａ、５０ｂ）は、光ダイオード（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）であり得る。
光感知素子（５０ａ、５０ｂ）、伝送トランジスタ及び／又は電荷貯蔵所５５は、各画素ごとに集積されており、一例として図に示すように光感知素子（５０ａ、５０ｂ）は青色画素及び赤色画素にそれぞれ含まれ、電荷貯蔵所５５は緑色画素に含まれる。
光感知素子（５０ａ、５０ｂ）は、光をセンシングし、センシングされた情報は伝送トランジスタにより伝達され、電荷貯蔵所５５は後述する光電素子１００と電気的に接続されており、電荷貯蔵所５５の情報は伝送トランジスタにより伝達される。
光感知素子（５０ａ、５０ｂ）は、光ダイオード（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）であり得る。
光感知素子（５０ａ、５０ｂ）、伝送トランジスタ及び／又は電荷貯蔵所５５は、各画素ごとに集積されており、一例として図に示すように光感知素子（５０ａ、５０ｂ）は青色画素及び赤色画素にそれぞれ含まれ、電荷貯蔵所５５は緑色画素に含まれる。
光感知素子（５０ａ、５０ｂ）は、光をセンシングし、センシングされた情報は伝送トランジスタにより伝達され、電荷貯蔵所５５は後述する光電素子１００と電気的に接続されており、電荷貯蔵所５５の情報は伝送トランジスタにより伝達される。
半導体基板１１０の上には、さらに、金属配線（図示せず）及びパッド（図示せず）が形成される。
金属配線及びパッドは、信号遅延を減らすために低い比抵抗を有する金属、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、及びこれらの合金で形成されるが、これに限定されるものではない。
しかし、上記構造に限定されず、金属配線及びパッドが、光感知素子（５０ａ、５０ｂ）の下部に位置することもできる。
金属配線及びパッドの上には下部絶縁層６０が形成される。
下部絶縁層６０は、酸化ケイ素及び／又は窒化ケイ素のような無機絶縁物質、又はＳｉＣ、ＳｉＣＯＨ、ＳｉＣＯ、及びＳｉＯＦのような低誘電率（ｌｏｗ Ｋ）物質で形成される。
下部絶縁層６０は、電荷貯蔵所５５を露出するトレンチを有する。
トレンチは充填材で満たされ得る。
金属配線及びパッドは、信号遅延を減らすために低い比抵抗を有する金属、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、及びこれらの合金で形成されるが、これに限定されるものではない。
しかし、上記構造に限定されず、金属配線及びパッドが、光感知素子（５０ａ、５０ｂ）の下部に位置することもできる。
金属配線及びパッドの上には下部絶縁層６０が形成される。
下部絶縁層６０は、酸化ケイ素及び／又は窒化ケイ素のような無機絶縁物質、又はＳｉＣ、ＳｉＣＯＨ、ＳｉＣＯ、及びＳｉＯＦのような低誘電率（ｌｏｗ Ｋ）物質で形成される。
下部絶縁層６０は、電荷貯蔵所５５を露出するトレンチを有する。
トレンチは充填材で満たされ得る。
下部絶縁膜６０の上には、色フィルター層７０が形成される。
色フィルター層７０は、青色画素に形成される青色フィルター７０ａと、赤色画素に形成される赤色フィルター７０ｂとを含む。
本実施形態では緑色フィルターを備えていない例を説明するが、場合によって緑色フィルターを備えることもできる。
色フィルター層７０の上には上部絶縁層８０が形成されている。
上部絶縁層８０は、色フィルター層７０による段差を除去して平坦化する。
上部絶縁層８０及び下部絶縁層６０は、パッドを露出する接触口（図示せず）と緑色画素の電荷貯蔵所５５を露出する貫通口８５を有する。
色フィルター層７０は、青色画素に形成される青色フィルター７０ａと、赤色画素に形成される赤色フィルター７０ｂとを含む。
本実施形態では緑色フィルターを備えていない例を説明するが、場合によって緑色フィルターを備えることもできる。
色フィルター層７０の上には上部絶縁層８０が形成されている。
上部絶縁層８０は、色フィルター層７０による段差を除去して平坦化する。
上部絶縁層８０及び下部絶縁層６０は、パッドを露出する接触口（図示せず）と緑色画素の電荷貯蔵所５５を露出する貫通口８５を有する。
上部絶縁層８０の上には前述した光電素子１００が形成される。
光電素子１００は、前述のように第１電極１０、有機層３０及び第２電極２０を含む。
図においては、第１電極１０、有機層３０、及び第２電極２０が順次に積層された構造を例示的に示したが、これに限定されず、第２電極２０、有機層３０、及び第１電極１０の順に配置することもできる。
第１電極１０と第２電極２０は、全て透明電極であってもよく、有機層３０は前述したとおりである。
有機層３０は、例えば、緑色波長領域の光を選択的に吸収することができ、緑色画素の色フィルターを代替する。
第２電極２０側から入射された光は、有機層３０で緑色波長領域の光が主に吸収されて光電変換され、残りの波長領域の光は、第１電極１０を通過して光感知素子（５０ａ、５０ｂ）によりセンシングされる。
光電素子１００は、前述のように第１電極１０、有機層３０及び第２電極２０を含む。
図においては、第１電極１０、有機層３０、及び第２電極２０が順次に積層された構造を例示的に示したが、これに限定されず、第２電極２０、有機層３０、及び第１電極１０の順に配置することもできる。
第１電極１０と第２電極２０は、全て透明電極であってもよく、有機層３０は前述したとおりである。
有機層３０は、例えば、緑色波長領域の光を選択的に吸収することができ、緑色画素の色フィルターを代替する。
第２電極２０側から入射された光は、有機層３０で緑色波長領域の光が主に吸収されて光電変換され、残りの波長領域の光は、第１電極１０を通過して光感知素子（５０ａ、５０ｂ）によりセンシングされる。
光電素子１００の上には集光レンズ（図示せず）がさらに形成される。
集光レンズは、入射光の方向を制御して光を一つの地点に集める。
集光レンズは、例えば、シリンダー形状又は半球形状であってもよいが、これに限定されるものではない。
上記のように光電素子１００が積層された構造を有することによって、イメージセンサの大きさを減らして小型化イメージセンサを具現することができる。
また、前述のように有機層は、光吸収特性が短波長側に移動したフラーレン誘導体を含むことによって、非置換のＣ６０フラーレンを用いた場合と比較して波長選択性を高めることができる。
集光レンズは、入射光の方向を制御して光を一つの地点に集める。
集光レンズは、例えば、シリンダー形状又は半球形状であってもよいが、これに限定されるものではない。
上記のように光電素子１００が積層された構造を有することによって、イメージセンサの大きさを減らして小型化イメージセンサを具現することができる。
また、前述のように有機層は、光吸収特性が短波長側に移動したフラーレン誘導体を含むことによって、非置換のＣ６０フラーレンを用いた場合と比較して波長選択性を高めることができる。
上記では緑色波長領域の光を選択的に吸収する光電素子が積層された構造を例示的に説明したが、これに限定されず、青色波長領域の光を選択的に吸収する光電素子が積層され、緑色光感知素子と赤色光感知素子が半導体基板１１０内に集積された構造を有することもでき、赤色波長領域の光を選択的に吸収する光電素子が積層され、緑色光感知素子と青色光感知素子が半導体基板１１０内に集積された構造を有することもできる。
図４は、有機ＣＭＯＳイメージセンサの他の例を示す断面図である。
本実施形態に係る有機ＣＭＯＳイメージセンサ４００は、前述した実施形態と同様に、光感知素子（５０ａ、５０ｂ）、伝送トランジスタ（図示せず）、及び電荷貯蔵所５５が集積される半導体基板１１０、貫通口８５を有する上部絶縁層８０、及び光電素子１００を含む。
しかし、本実施形態に係る有機ＣＭＯＳイメージセンサ４００は、前述した実施形態とは異なり、光感知素子（５０ａ、５０ｂ）が垂直方向に積層されており、色フィルター層７０が省略される。
本実施形態に係る有機ＣＭＯＳイメージセンサ４００は、前述した実施形態と同様に、光感知素子（５０ａ、５０ｂ）、伝送トランジスタ（図示せず）、及び電荷貯蔵所５５が集積される半導体基板１１０、貫通口８５を有する上部絶縁層８０、及び光電素子１００を含む。
しかし、本実施形態に係る有機ＣＭＯＳイメージセンサ４００は、前述した実施形態とは異なり、光感知素子（５０ａ、５０ｂ）が垂直方向に積層されており、色フィルター層７０が省略される。
光感知素子（５０ａ、５０ｂ）は、電荷貯蔵所（図示せず）と電気的に接続されており、伝送トランジスタにより伝達される。
光感知素子（５０ａ、５０ｂ）は、積層深さに応じて各波長領域の光を選択的に吸収することができる。
光電素子１００の上には集光レンズ（図示せず）がさらに形成される。
集光レンズは、入射光の方向を制御して光を一つの地点に集められる。
集光レンズは、例えばシリンダー形状又は半球形状であってもよいが、これに限定されるものではない。
上述のように緑色波長領域の光を選択的に吸収する光電素子が積層された構造を有し、赤色光感知素子と青色光感知素子が積層された構造を有することによって、イメージセンサの大きさをさらに減らして小型化イメージセンサを具現することができる。
光感知素子（５０ａ、５０ｂ）は、積層深さに応じて各波長領域の光を選択的に吸収することができる。
光電素子１００の上には集光レンズ（図示せず）がさらに形成される。
集光レンズは、入射光の方向を制御して光を一つの地点に集められる。
集光レンズは、例えばシリンダー形状又は半球形状であってもよいが、これに限定されるものではない。
上述のように緑色波長領域の光を選択的に吸収する光電素子が積層された構造を有し、赤色光感知素子と青色光感知素子が積層された構造を有することによって、イメージセンサの大きさをさらに減らして小型化イメージセンサを具現することができる。
図４では、緑色波長領域の光を選択的に吸収する光電素子が積層された構造を例示的に説明したが、これに限定されず、青色波長領域の光を選択的に吸収する光電素子が積層され、緑色光感知素子と赤色光感知素子が半導体基板１１０内に集積された構造を有することもでき、赤色波長領域の光を選択的に吸収する光電素子が積層され、緑色光感知素子と青色光感知素子が半導体基板１１０内に集積される構造でもよい。
図５は、本発明のさらに他の実施形態に係る有機ＣＭＯＳイメージセンサを概略的に示す斜視図であり、図６は、図５の有機ＣＭＯＳイメージセンサの概略構成を示す断面図である。
本実施形態に係る有機ＣＭＯＳイメージセンサ５００は、緑色波長領域の光を選択的に吸収する緑色光電素子と、青色波長領域の光を選択的に吸収する青色光電素子と、赤色波長領域の光を選択的に吸収する赤色光電素子とが積層されている構造である。
本実施形態に係る有機ＣＭＯＳイメージセンサ５００は、緑色波長領域の光を選択的に吸収する緑色光電素子と、青色波長領域の光を選択的に吸収する青色光電素子と、赤色波長領域の光を選択的に吸収する赤色光電素子とが積層されている構造である。
本実施形態に係る有機ＣＭＯＳイメージセンサ５００は、半導体基板１１０、下部絶縁層６０、中間絶縁層６５、上部絶縁層８０、第１光電素子１００ａ、第２光電素子１００ｂ、及び第３光電素子１００ｃを含む。
半導体基板１１０は、シリコン基板であり、伝送トランジスタ（図示せず）及び電荷貯蔵所（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ）が集積される。
半導体基板１１０の上には、金属配線（図示せず）及びパッド（図示せず）が形成されており、金属配線及びパッドの上には下部絶縁層６０が形成される。
半導体基板１１０は、シリコン基板であり、伝送トランジスタ（図示せず）及び電荷貯蔵所（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ）が集積される。
半導体基板１１０の上には、金属配線（図示せず）及びパッド（図示せず）が形成されており、金属配線及びパッドの上には下部絶縁層６０が形成される。
下部絶縁層６０の上には、第１光電素子１００ａが形成される。
第１光電素子１００ａは、互いに対向する第１電極１０ａ、第２電極２０ａ、及び第１電極１０ａと第２電極２０ａとの間に配置される有機層３０ａを含む。
第１電極１０ａ、第２電極２０ａ、及び有機層３０ａは、前述したとおりであり、有機層３０ａは、赤色、青色、及び緑色の内のいずれか一つの波長領域の光を選択的に吸収することができる。
例えば、第１光電素子１００ａは、赤色光電素子であり得る。
第１光電素子１００ａは、互いに対向する第１電極１０ａ、第２電極２０ａ、及び第１電極１０ａと第２電極２０ａとの間に配置される有機層３０ａを含む。
第１電極１０ａ、第２電極２０ａ、及び有機層３０ａは、前述したとおりであり、有機層３０ａは、赤色、青色、及び緑色の内のいずれか一つの波長領域の光を選択的に吸収することができる。
例えば、第１光電素子１００ａは、赤色光電素子であり得る。
図においては、第１電極１０ａ、有機層３０ａ、及び第２電極２０ａが、順次に積層された構造を例示的に示したが、これに限定されず、第２電極２０ａ、有機層３０ａ、及び第１電極１０ａの順に配置することもできる。
第１光電素子１００ａの上には、中間絶縁層６５が形成される。
中間絶縁層６５の上には、第２光電素子１００ｂが形成される。
第２光電素子１００ｂは、互いに対向する第１電極１０ｂ、第２電極２０ｂ、及び第１電極１０ｂと第２電極２０ｂとの間に配置される有機層３０ｂを含む。
第１電極１０ｂ、第２電極２０ｂ、及び有機層３０ｂは、前述したとおりであり、有機層３０ｂは、赤色、青色、及び緑色の内のいずれか一つの波長領域の光を選択的に吸収することができる。
例えば、第２光電素子１００ｂは、青色光電素子であり得る。
中間絶縁層６５の上には、第２光電素子１００ｂが形成される。
第２光電素子１００ｂは、互いに対向する第１電極１０ｂ、第２電極２０ｂ、及び第１電極１０ｂと第２電極２０ｂとの間に配置される有機層３０ｂを含む。
第１電極１０ｂ、第２電極２０ｂ、及び有機層３０ｂは、前述したとおりであり、有機層３０ｂは、赤色、青色、及び緑色の内のいずれか一つの波長領域の光を選択的に吸収することができる。
例えば、第２光電素子１００ｂは、青色光電素子であり得る。
図においては、第１電極１０ｂ、有機層３０ｂ、及び第２電極２０ｂが順次に積層された構造を例示的に示したが、これに限定されず、第２電極２０ｂ、有機層３０ｂ、及び第１電極１０ｂの順に配置することもできる。
第２光電素子１００ｂの上には、上部絶縁層８０が形成される。
下部絶縁層６０、中間絶縁層６５、及び上部絶縁層８０は、電荷貯蔵所（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ）を露出する複数の貫通口を有する。
第２光電素子１００ｂの上には、上部絶縁層８０が形成される。
下部絶縁層６０、中間絶縁層６５、及び上部絶縁層８０は、電荷貯蔵所（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ）を露出する複数の貫通口を有する。
上部絶縁層８０の上には、第３光電素子１００ｃが形成される。
第３光電素子１００ｃは、互いに対向する第１電極１０ｃ、第２電極２０ｃ、及び第１電極１０ｃと第２電極２０ｃとの間に配置される有機層３０ｃを含む。
第１電極１０ｃ、第２電極２０ｃ、及び有機層３０ｃは、前述したとおりであり、有機層３０ｃは、赤色、青色、及び緑色の内のいずれか一つの波長領域の光を選択的に吸収することができる。
例えば、第３光電素子１００ｃは、緑色光電素子であり得る。
第３光電素子１００ｃは、互いに対向する第１電極１０ｃ、第２電極２０ｃ、及び第１電極１０ｃと第２電極２０ｃとの間に配置される有機層３０ｃを含む。
第１電極１０ｃ、第２電極２０ｃ、及び有機層３０ｃは、前述したとおりであり、有機層３０ｃは、赤色、青色、及び緑色の内のいずれか一つの波長領域の光を選択的に吸収することができる。
例えば、第３光電素子１００ｃは、緑色光電素子であり得る。
図においては、第１電極１０ｃ、有機層３０ｃ、及び第２電極２０ｃが順次に積層された構造を例示的に示したが、これに限定されず、第２電極２０ｃ、有機層３０ｃ、及び第１電極１０ｃの順に配置することもできる。
光電素子１００ｃの上には、集光レンズ（図示せず）がさらに形成される。
集光レンズは、入射光の方向を制御して光を一つの地点に集めることができる。
集光レンズは、例えばシリンダー形状又は半球形状であってもよいが、これに限定されるものではない。
図においては、第１光電素子１００ａ、第２光電素子１００ｂ、及び第３光電素子１００ｃが順次に積層された構造を示したが、これに限定されず、積層順序は多様に変更することができる。
光電素子１００ｃの上には、集光レンズ（図示せず）がさらに形成される。
集光レンズは、入射光の方向を制御して光を一つの地点に集めることができる。
集光レンズは、例えばシリンダー形状又は半球形状であってもよいが、これに限定されるものではない。
図においては、第１光電素子１００ａ、第２光電素子１００ｂ、及び第３光電素子１００ｃが順次に積層された構造を示したが、これに限定されず、積層順序は多様に変更することができる。
前述のように、互いに異なる波長領域の光を吸収する第１光電素子１００ａと、第２光電素子１００ｂと、第３光電素子１００ｃとが積層された構造を有することによって、イメージセンサの大きさをさらに減らして小型化イメージセンサを具現することができる。
イメージセンサは、多様な電子装置に適用され、例えばモバイルホン、デジタルカメラなどに適用され得るが、これに限定されるものではない。
以下、実施例を通じて上述した本発明の実施形態をより詳細に説明する。
ただし、下記の実施例は、単に説明の目的のためのものに過ぎず、権利範囲を制限するものではない。
イメージセンサは、多様な電子装置に適用され、例えばモバイルホン、デジタルカメラなどに適用され得るが、これに限定されるものではない。
以下、実施例を通じて上述した本発明の実施形態をより詳細に説明する。
ただし、下記の実施例は、単に説明の目的のためのものに過ぎず、権利範囲を制限するものではない。
＜＜合成例＞＞
〔合成例１〕
〔合成例１〕
窒素雰囲気下で、１１ｍｌの１，２−ジクロロベンゼン（１，２−ｄｉｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ：ＯＤＣＢ）に０．１ｇのＮ−トシル［１，２］アジリジノ［６０］フラーレン（Ｎ−ｔｏｓｙｌ［１，２］ａｚｉｒｉｄｉｎｏ［６０］ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ：Ｃ６０ＮＴｓ）、１．５当量の２，４−ジ−ｔ−ブチルフェノール（２，４−ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｏｌ）０．０３ｇを入れて室温で１０分間攪拌する。
次に、ここにトリフルオロメタンスルホン酸（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ：ＴｆＯＨ）を１μＬ入れて１００℃で１２時間攪拌する。
次いで、室温に冷却後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶媒：ＣＳ２）で精製した後、溶液を濃縮する。
次に、トルエンに溶解させてリサイクルＨＰＬＣ（溶媒はトルエン、カラムはＢｕｃｋｙ ｐｒｅｐを使用）で生成物を分離して上記に示す化学式１ａａで表される化合物０．０５ｇを得る。
収率は５３％である。
１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＳ２／ＣＤＣｌ３＝７／３）：δ７．７１（ｓ、１Ｈ）、７．４５（ｓ，１Ｈ）、１．７０（ｓ，９Ｈ）、１．３５（ｓ，９Ｈ）。
次に、ここにトリフルオロメタンスルホン酸（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ：ＴｆＯＨ）を１μＬ入れて１００℃で１２時間攪拌する。
次いで、室温に冷却後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶媒：ＣＳ２）で精製した後、溶液を濃縮する。
次に、トルエンに溶解させてリサイクルＨＰＬＣ（溶媒はトルエン、カラムはＢｕｃｋｙ ｐｒｅｐを使用）で生成物を分離して上記に示す化学式１ａａで表される化合物０．０５ｇを得る。
収率は５３％である。
１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＳ２／ＣＤＣｌ３＝７／３）：δ７．７１（ｓ、１Ｈ）、７．４５（ｓ，１Ｈ）、１．７０（ｓ，９Ｈ）、１．３５（ｓ，９Ｈ）。
〔合成例２〕
２，４−ジ−ｔ−ブチルフェノール０．０３ｇの代わりに３，５−ジ−ｔ−ブチルフェノール０．０３ｇを使用したことを除いては合成例１と同様の方法で合成して、上記に示す化学式１ａｂで表される化合物０．０５ｇを得る。
収率は５５％である。
１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＳ２／ＣＤＣｌ３＝７／３）：δ７．９７（ｓ，１Ｈ）、７．７５（ｓ，１Ｈ）、７．４３−７．４９（ｍ，２Ｈ）、７．４２（ｄ，１Ｈ）、６．８８（ｄ，１Ｈ）。
１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＳ２／ＣＤＣｌ３＝７／３）：δ７．３８（ｓ，１Ｈ）、６．８８（ｓ，１Ｈ）、１．７０（ｓ，９Ｈ）、１．３５（ｓ，９Ｈ）。
収率は５５％である。
１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＳ２／ＣＤＣｌ３＝７／３）：δ７．９７（ｓ，１Ｈ）、７．７５（ｓ，１Ｈ）、７．４３−７．４９（ｍ，２Ｈ）、７．４２（ｄ，１Ｈ）、６．８８（ｄ，１Ｈ）。
１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＳ２／ＣＤＣｌ３＝７／３）：δ７．３８（ｓ，１Ｈ）、６．８８（ｓ，１Ｈ）、１．７０（ｓ，９Ｈ）、１．３５（ｓ，９Ｈ）。
〔合成例３〕
２，４−ジ−ｔ−ブチルフェノール０．０３ｇの代わりに２，５−ジ−ｔ−ブチルフェノール０．０３ｇを使用したことを除いては合成例１と同様の方法で合成して、上記に示す化学式１ａｃで表される化合物０．０５ｇを得る。
収率は５７％である。
１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＳ２／ＣＤＣｌ３＝７／３）：δ７．５６（ｄ，１Ｈ）、７．２５（ｄ，１Ｈ）、１．７０（ｓ，９Ｈ）、１．３５（ｓ，９Ｈ）。
収率は５７％である。
１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＳ２／ＣＤＣｌ３＝７／３）：δ７．５６（ｄ，１Ｈ）、７．２５（ｄ，１Ｈ）、１．７０（ｓ，９Ｈ）、１．３５（ｓ，９Ｈ）。
〔合成例４〕
２，４−ジ−ｔ−ブチルフェノール０．０３ｇの代わりに１−ナフトール０．０３ｇを使用したことを除いては合成例１と同様の方法で合成して、上記に示す化学式１ａｄで表される化合物０．０３ｇを得る。
収率は３０％である。
１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ、ＣＳ２／ＣＤＣｌ３＝７／３）：δ８．３８（ｄ、１Ｈ）、７．９７（ｄ，１Ｈ）、７．８９（ｄ，１Ｈ）、７．６９（ｄ，１Ｈ）、７．６３（ｄｄ，２Ｈ）。
収率は３０％である。
１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ、ＣＳ２／ＣＤＣｌ３＝７／３）：δ８．３８（ｄ、１Ｈ）、７．９７（ｄ，１Ｈ）、７．８９（ｄ，１Ｈ）、７．６９（ｄ，１Ｈ）、７．６３（ｄｄ，２Ｈ）。
〔合成例５〕
２，４−ジ−ｔ−ブチルフェノール０．０３ｇの代わりに４−メチル−１−ナフトール０．０３ｇを使用したことを除いては合成例１と同様の方法で合成して、上記に示す化学式１ａｅで表される化合物０．０３ｇを得る。
収率は３０％である。
１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＳ２／ＣＤＣｌ３＝７／３）：δ８．３８（ｄ，１Ｈ）、７．８９（ｓ，１Ｈ）、７．６９（ｄ，１Ｈ）、７．６３（ｄｄ，２Ｈ）、２．５５（ｓ，３Ｈ）。
収率は３０％である。
１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＳ２／ＣＤＣｌ３＝７／３）：δ８．３８（ｄ，１Ｈ）、７．８９（ｓ，１Ｈ）、７．６９（ｄ，１Ｈ）、７．６３（ｄｄ，２Ｈ）、２．５５（ｓ，３Ｈ）。
〔比較合成例１〕
「Ｏｒｇ．Ｂｉｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，２００３，１，１７６４及びＪ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ａ，２０１７，５，２７７４−２７８３」の合成法を参照して、クロロフラーレン（ｃｈｌｏｒｏｆｕｌｌｅｒｅｎｅｓ：Ｃ６０Ｃｌ６）０．２０ｇを使用して合成して上記に示す化学式Ａ２で表される化合物０．０３ｇを得る。
収率は２３％である。
１Ｈ ＮＭＲのデータは、「Ｏｒｇ．Ｂｉｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，２００３，１，１７６４−１７６８」に記載されたデータと完全に一致する。
収率は２３％である。
１Ｈ ＮＭＲのデータは、「Ｏｒｇ．Ｂｉｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，２００３，１，１７６４−１７６８」に記載されたデータと完全に一致する。
〔比較合成例２〕
２，４−ジ−ｔ−ブチルフェノール０．０３ｇの代わりに４−メトキシフェノール（４−ｍｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｏｌ）０．０２ｇを使用したことを除いては合成例１と同様の方法で合成して、上記に示す化学式Ｂで表される化合物０．０５ｇを得る。
収率は５３％である。
１Ｈ ＮＭＲのデータは、「Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ａ，２０１７，５，２７７４−２７８３」に記載されたデータと完全に一致する。
収率は５３％である。
１Ｈ ＮＭＲのデータは、「Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ａ，２０１７，５，２７７４−２７８３」に記載されたデータと完全に一致する。
〔比較合成例３〕
２，４−ジ−ｔ−ブチルフェノール０．０３ｇの代わりに４−ｔ−ブチルフェノール（４−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｏｌ）０．０３ｇを使用したことを除いては合成例１と同様の方法で合成して、上記に示す化学式Ｃで表される化合物０．０５ｇを得る。
収率は４５％である。
１Ｈ ＮＭＲのデータは、「Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０１１，１３３，２４０２−２４０５」に記載されたデータと完全に一致する。
収率は４５％である。
１Ｈ ＮＭＲのデータは、「Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０１１，１３３，２４０２−２４０５」に記載されたデータと完全に一致する。
〔比較合成例４〕
２，４−ジ−ｔ−ブチルフェノール０．０３ｇの代わりに４−ブチルアニリン（４−ｂｕｔｙｌａｎｉｌｉｎｅ）０．０３ｇを使用して１００℃で４８時間攪拌したことを除いては合成例１と同様の方法で合成して、上記に示す化学式Ｄで表される化合物０．０３ｇを得る。
収率は３７％である。
１Ｈ ＮＭＲのデータは、「Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０１１，１３３，２４０２−２４０５」に記載されたデータと完全に一致する。
収率は３７％である。
１Ｈ ＮＭＲのデータは、「Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０１１，１３３，２４０２−２４０５」に記載されたデータと完全に一致する。
〔比較合成例５〕
上記に示す化学式Ｅで表される化合物（商品名ｎａｎｏｍ ｓｐｅｃｔｒａ Ｅ１０２、Ｆｒｏｎｔｉｅｒ Ｃａｒｂｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製造）を購入する。
〔比較合成例６〕
上記に示す化学式Ｆで表される化合物（商品名ｎａｎｏｍ ｓｐｅｃｔｒａ Ｑ１００、Ｆｒｏｎｔｉｅｒ Ｃａｒｂｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製造）を購入する。
〔比較合成例７〕
窒素雰囲気下で、０．３ｇのフラーレンＣ６０を使用して、「Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１３３，８０８６（２０１１）」に記載された方法と同様にして合成して、上記に示す化学式Ｇで表される化合物０．２ｇを得る。
分離収率は６４％である。
１Ｈ ＮＭＲのデータは、「Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１３３，８０８６（２０１１）」に記載されたデータと完全に一致する。
分離収率は６４％である。
１Ｈ ＮＭＲのデータは、「Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１３３，８０８６（２０１１）」に記載されたデータと完全に一致する。
〔比較合成例８〕
窒素雰囲気下で、０．３ｇのフラーレンＣ６０を使用して、「Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．５８，４７９９（１９９３）」に記載された方法と同様にして合成して、上記に示す化学式Ｈで表される化合物０．２ｇを得る。
全収率は５５％である。
１Ｈ ＮＭＲのデータは、「Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．５８，４７９９（１９９３）」に記載されたデータと完全に一致する。
全収率は５５％である。
１Ｈ ＮＭＲのデータは、「Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．５８，４７９９（１９９３）」に記載されたデータと完全に一致する。
〔比較合成例９〕
化学式Ｈで表される化合物０．２ｇを一般的な脱酸素フッ素化試薬であるＤｅｏｘｏ−Ｆｌｕｏｒを使用してヒドロキシ基をフッ素に置換して、上記に示す化学式Ｉで表される化合物０．２ｇを得る。
全収率は４７％である。
１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＳ２／ＣＤＣｌ３＝２／１）：δ２．７（１Ｈ）、３．３（１Ｈ）、３．４（１Ｈ）、３．６（１Ｈ）、３．７（１Ｈ）、３．８（１Ｈ）、５．２（１Ｈ）。
全収率は４７％である。
１Ｈ ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＳ２／ＣＤＣｌ３＝２／１）：δ２．７（１Ｈ）、３．３（１Ｈ）、３．４（１Ｈ）、３．６（１Ｈ）、３．７（１Ｈ）、３．８（１Ｈ）、５．２（１Ｈ）。
＜＜基準例（Ｃ６０フラーレン）＞＞
化学式Ｋで表される化合物（商品名ｎａｎｏｍ ｐｕｒｐｌｅ ＳＴ、Ｆｒｏｎｔｉｅｒ Ｃａｒｂｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製造）を購入する。
＜＜評価＞＞
〔評価Ｉ〕
合成例１〜５と比較合成例１〜９で得られたフラーレン誘導体及び基準例によるフラーレンの昇華による真空蒸着の可否を確認する。
評価は、真空度１Ｐａ以下の高真空下で温度を上昇させて昇華有無を判断し、温度上昇により重量減少が発生し、Ｔｓ（℃）（−５０ｗｔ％）値を有する化合物は昇華可能な構造であると判断できる。
下記に示す表（１−１）〜（１−３）で昇華可能な化合物は‘○’と示し、昇華不可能な化合物は‘Ｘ’と示す。
「ＴＧＡ測定方法」
全ての有機材料は、高真空（０．１〜１．０Ｐａ）下で熱重量分析（ＴＧＡ）を使用して得られる。この装置は真空ＴＧＡと呼ばれる。
試料（５ｍｇ）を白金るつぼに加え、装置にセットする。次いで、装置を１Ｐａ以下、例えば０．１Ｐａまで真空にする。
室温で分析を開始し、１０℃／ｍｉｎの速度で設定温度に到達させる（Ｍａｘ温度は８００℃）。
このシステムでは、−１０％の減量と−５０％の減量が判定されます。
真空ＴＧＡを用いて分析した後、その温度を参照して、昇華装置内の温度を設定する。
〔評価Ｉ〕
合成例１〜５と比較合成例１〜９で得られたフラーレン誘導体及び基準例によるフラーレンの昇華による真空蒸着の可否を確認する。
評価は、真空度１Ｐａ以下の高真空下で温度を上昇させて昇華有無を判断し、温度上昇により重量減少が発生し、Ｔｓ（℃）（−５０ｗｔ％）値を有する化合物は昇華可能な構造であると判断できる。
下記に示す表（１−１）〜（１−３）で昇華可能な化合物は‘○’と示し、昇華不可能な化合物は‘Ｘ’と示す。
「ＴＧＡ測定方法」
全ての有機材料は、高真空（０．１〜１．０Ｐａ）下で熱重量分析（ＴＧＡ）を使用して得られる。この装置は真空ＴＧＡと呼ばれる。
試料（５ｍｇ）を白金るつぼに加え、装置にセットする。次いで、装置を１Ｐａ以下、例えば０．１Ｐａまで真空にする。
室温で分析を開始し、１０℃／ｍｉｎの速度で設定温度に到達させる（Ｍａｘ温度は８００℃）。
このシステムでは、−１０％の減量と−５０％の減量が判定されます。
真空ＴＧＡを用いて分析した後、その温度を参照して、昇華装置内の温度を設定する。
＊Ｔｓ（℃）（−５０ｗｔ％）：試料の重量が５０ｗｔ％減少した時点の温度
表１を参照すると、合成例１〜５によるフラーレン誘導体と基準例によるフラーレンが昇華により蒸着可能な化合物であることが確認できる。
〔評価ＩＩ〕
ガラス基板上に合成例と基準例によるフラーレン又はフラーレン誘導体を蒸着し、蒸着された薄膜のエネルギー準位を求める。
ＨＯＭＯエネルギー準位は、光電子分光装置（ＲＩＫＥＮ ＫＥＩＫＩ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，ＡＣ−３）を用いて測定し、薄膜の光学吸収端をエネルギーバンドギャップ（ｅｎｅｒｇｙ ｂａｎｄｇａｐ）といい、エネルギーバンドギャップからＨＯＭＯエネルギー準位を減算してＬＵＭＯエネルギー準位を求める。
「薄膜の形成」
この薄膜は、超音波洗浄器でイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）及びアセトンで洗浄した乾燥ガラス基板上に、高真空下、０．１〜１．０Å／ｓの速度で熱蒸発（蒸着）させることによって製造される。
ガラス基板上に合成例と基準例によるフラーレン又はフラーレン誘導体を蒸着し、蒸着された薄膜のエネルギー準位を求める。
ＨＯＭＯエネルギー準位は、光電子分光装置（ＲＩＫＥＮ ＫＥＩＫＩ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，ＡＣ−３）を用いて測定し、薄膜の光学吸収端をエネルギーバンドギャップ（ｅｎｅｒｇｙ ｂａｎｄｇａｐ）といい、エネルギーバンドギャップからＨＯＭＯエネルギー準位を減算してＬＵＭＯエネルギー準位を求める。
「薄膜の形成」
この薄膜は、超音波洗浄器でイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）及びアセトンで洗浄した乾燥ガラス基板上に、高真空下、０．１〜１．０Å／ｓの速度で熱蒸発（蒸着）させることによって製造される。
その結果は、下記に示す表２のとおりである。
上記で得られたエネルギー準位に基づいて、下記に示す化学式Ｘで表されるｐ型半導体及び下記に示す化学式Ｙで表されるｐ型半導体とのエネルギー準位を比較して、ｎ型半導体に適したフラーレン誘導体を確認する。
このことから、合成例１〜５によるフラーレン誘導体及び基準例によるフラーレンは、ｐ型半導体と比較して深いＨＯＭＯ、ＬＵＭＯエネルギー準位を有して、ｐ型半導体の使用時、適合したｎ型半導体として使用することができることを確認できる。
〔評価ＩＩＩ〕
ガラス基板上に合成例と基準例によるフラーレン又はフラーレン誘導体を蒸着し、蒸着された薄膜の吸光特性を評価する。
吸光特性は、ＵＶ−Ｖｉｓ分光光度計（Ｖｅｒｉａｎ Ｃａｒｙ ５００ Ｂｉｏ ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ）を用いて紫外可視−近赤外領域波長の吸光度から評価する。
その結果は、下記に示す表３及び図７のとおりである。
図７は、合成例１、２と基準例によるフラーレン又はフラーレン誘導体の吸光特性を示すグラフである。
「薄膜の形成方法」
この薄膜は、超音波洗浄器でイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）及びアセトンで洗浄した乾燥ガラス基板上に、高真空下、０．１〜１．０Å／ｓの速度で熱蒸発（蒸着）させることによって製造される。
ガラス基板上に合成例と基準例によるフラーレン又はフラーレン誘導体を蒸着し、蒸着された薄膜の吸光特性を評価する。
吸光特性は、ＵＶ−Ｖｉｓ分光光度計（Ｖｅｒｉａｎ Ｃａｒｙ ５００ Ｂｉｏ ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ）を用いて紫外可視−近赤外領域波長の吸光度から評価する。
その結果は、下記に示す表３及び図７のとおりである。
図７は、合成例１、２と基準例によるフラーレン又はフラーレン誘導体の吸光特性を示すグラフである。
「薄膜の形成方法」
この薄膜は、超音波洗浄器でイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）及びアセトンで洗浄した乾燥ガラス基板上に、高真空下、０．１〜１．０Å／ｓの速度で熱蒸発（蒸着）させることによって製造される。
表３及び図７を参照すると、合成例１〜５によるフラーレン誘導体を含む薄膜は、基準例によるフラーレンを含む薄膜と比較して、約４５０ｎｍ付近（青色波長領域）で吸光係数が小さいことが確認できる。
このことから、合成例１〜５によるフラーレン誘導体は、凝集による可視光線短波長領域での非正常的な吸光特性が起こらないことが確認できる。
このことから、合成例１〜５によるフラーレン誘導体は、凝集による可視光線短波長領域での非正常的な吸光特性が起こらないことが確認できる。
尚、本発明は、上述の実施形態（実施例）に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 第１電極
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 第２電極
３０ ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 有機層
５０ａ、５０ｂ 光感知素子
５５、５５ａ、５５ｂ、５５ｃ 電荷貯蔵所
６０ 下部絶縁層
７０ 色フィルター層
７０ａ 青色フィルター
７０ｂ 赤色フィルター
８０ 上部絶縁層
８５ 貫通口
１００ 光電素子
１００（ａ〜ｃ） （第１〜第３）光電素子
１１０ 半導体基板
３００、４００、５００ 有機ＣＭＯＳイメージセンサ
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 第２電極
３０ ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 有機層
５０ａ、５０ｂ 光感知素子
５５、５５ａ、５５ｂ、５５ｃ 電荷貯蔵所
６０ 下部絶縁層
７０ 色フィルター層
７０ａ 青色フィルター
７０ｂ 赤色フィルター
８０ 上部絶縁層
８５ 貫通口
１００ 光電素子
１００（ａ〜ｃ） （第１〜第３）光電素子
１１０ 半導体基板
３００、４００、５００ 有機ＣＭＯＳイメージセンサ
Claims (23)
- フラーレン誘導体であって、
下記に示す化学式１で表される置換基を含むことを特徴とするフラーレン誘導体。
Ａｒは、Ｃ６〜Ｃ３０芳香族環であり、
Ｒ１〜Ｒ３及びＲａ〜Ｒｇは、それぞれ独立に、水素、重水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、ハロゲン、シアノ基、又はこれらの組み合わせであり、
＊はフラーレンコアとの連結地点であり、
但し、Ａｒがベンゼン環の場合、下記に示す化学式２で表され、
Ｒ１〜Ｒ３の内の少なくとも二つは、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０分枝型アルキル基である。） - 前記フラーレン誘導体は、昇華による真空蒸着が可能な化合物であることを特徴とする請求項１に記載のフラーレン誘導体。
- １Ｐａ以下で熱重量分析（ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ）時、前記フラーレン誘導体の初期重量対比１０％の重量減少が起こる温度は４６０℃以下であり、前記フラーレン誘導体の初期重量対比５０％の重量減少が起こる温度は５００℃以下であることを特徴とする請求項２に記載のフラーレン誘導体。
- 前記フラーレン誘導体は、３．７〜５．０ｅＶのＬＵＭＯエネルギー準位及び５．８〜７．０ｅＶのＨＯＭＯエネルギー準位を有することを特徴とする請求項１に記載のフラーレン誘導体。
- 前記Ａｒは、ベンゼン環又は融合環であることを特徴とする請求項１に記載のフラーレン誘導体。
- 前記Ａｒは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、又はトリフェニレン環であることを特徴とする請求項５に記載のフラーレン誘導体。
- 前記フラーレンコアは、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７４、Ｃ７６、又はＣ７８であることを特徴とする請求項１に記載のフラーレン誘導体。
- 前記化学式２のＲ１〜Ｒ３の内の少なくとも二つは、イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、イソヘキシル基、イソヘプチル基、イソオクチル基、ｔ−ブチル基、ｔ−ペンチル基、ｔ−ヘキシル基、ネオペンチル基、又はネオヘキシル基であることを特徴とする請求項１に記載のフラーレン誘導体。
- 前記化学式２で表される置換基は、下記に示す化学式３〜８のいずれか一つで表されることを特徴とする請求項１に記載のフラーレン誘導体。
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０分枝型アルキル基であり、
Ｒ３及びＲａ〜Ｒｇは、それぞれ独立に、水素、重水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、ハロゲン、シアノ基、又はこれらの組み合わせであり、
＊は、フラーレンコアとの連結地点である。） - 前記化学式１で表される置換基は、下記に示す化学式１Ａ〜１Ｆのいずれか一つで表されることを特徴とする請求項１に記載のフラーレン誘導体。
Ｒ１〜Ｒ３及びＲａ〜Ｒｇは、それぞれ独立に、水素、重水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、ハロゲン、シアノ基、又はこれらの組み合わせであり、
＊は、フラーレンコアとの連結地点である。） - 薄膜であって、
前記薄膜は、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のフラーレン誘導体を含むことを特徴とする薄膜。 - 前記薄膜の４５０ｎｍ波長での吸光係数は、非置換のＣ６０フラーレンを含む薄膜の４５０ｎｍ波長での吸光係数より小さいことを特徴とする請求項１１に記載の薄膜。
- 前記薄膜の４５０ｎｍ波長での吸光係数は、非置換のＣ６０フラーレンを含む薄膜の４５０ｎｍ波長での吸光係数の１／２以下であることを特徴とする請求項１２に記載の薄膜。
- 互いに対向する第１電極と第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置される有機層と、を有し、
前記有機層は、下記に示す化学式１で表されるフラーレン誘導体を含むことを特徴とする光電素子。
Ａｒは、Ｃ６〜Ｃ３０芳香族環であり、
Ｒ１〜Ｒ３及びＲａ〜Ｒｇは、それぞれ独立に、水素、重水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、ハロゲン、シアノ基、又はこれらの組み合わせであり、
＊はフラーレンコアとの連結地点であり、
但し、Ａｒがベンゼン環の場合、下記に示す化学式２で表され、
Ｒ１〜Ｒ３の内の少なくとも二つは、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０分枝型アルキル基である。） - 前記フラーレンコアは、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７４、Ｃ７６、又はＣ７８であり、
前記Ａｒは、ベンゼン環又は融合環であることを特徴とする請求項１４に記載の光電素子。 - 前記Ａｒは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、又はトリフェニレン環であることを特徴とする請求項１５に記載の光電素子。
- 前記化学式２のＲ１〜Ｒ３の内の少なくとも二つは、イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、イソヘキシル基、イソヘプチル基、イソオクチル基、ｔ−ブチル基、ｔ−ペンチル基、ｔ−ヘキシル基、ネオペンチル基、又はネオヘキシル基であることを特徴とする請求項１４に記載の光電素子。
- 前記化学式２で表される置換基は、下記に示す化学式３〜８のいずれか一つで表されることを特徴とする請求項１４に記載の光電素子。
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０分枝型アルキル基であり、
Ｒ３及びＲａ〜Ｒｇは、それぞれ独立に、水素、重水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、ハロゲン、シアノ基、又はこれらの組み合わせであり、
＊は、フラーレンコアとの連結地点である。） - 前記化学式１で表される置換基は、下記に示す化学式１Ａ〜１Ｆのいずれか一つで表されることを特徴とする請求項１４に記載の光電素子。
Ｒ１〜Ｒ３及びＲａ〜Ｒｇは、それぞれ独立に、水素、重水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０アルケニル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０ヘテロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、ハロゲン、シアノ基、又はこれらの組み合わせであり、
＊は、フラーレンコアとの連結地点である。） - 前記有機層は、活性層を含み、
前記活性層は、ｐｎ接合を形成するｐ型半導体とｎ型半導体を含み、
前記ｎ型半導体は、前記フラーレン誘導体を含むことを特徴とする請求項１４に記載の光電素子。 - イメージセンサであって、
前記イメージセンサは、請求項１４乃至２０のいずれか一項に記載の光電素子を含むことを特徴とするイメージセンサ。 - 請求項２１に記載のイメージセンサを含むことを特徴とする電子装置。
- 請求項１４乃至２０のいずれか一項に記載の光電素子を含むことを特徴とする電子装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2017-0165360 | 2017-12-04 | ||
| KR1020170165360A KR102573162B1 (ko) | 2017-12-04 | 2017-12-04 | 플러렌 유도체, 광전 소자 및 이미지 센서 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019099570A true JP2019099570A (ja) | 2019-06-24 |
| JP7260288B2 JP7260288B2 (ja) | 2023-04-18 |
Family
ID=64476991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018223297A Active JP7260288B2 (ja) | 2017-12-04 | 2018-11-29 | フラーレン誘導体及びそれを含む薄膜、光電素子並びにイメージセンサ及び電子装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11094885B2 (ja) |
| EP (1) | EP3492456B1 (ja) |
| JP (1) | JP7260288B2 (ja) |
| KR (1) | KR102573162B1 (ja) |
| CN (1) | CN109942529A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020086458A (ja) * | 2018-11-26 | 2020-06-04 | 三星エスディアイ株式会社Samsung SDI Co., Ltd. | 感光性樹脂組成物、これを用いた感光性樹脂膜およびカラーフィルタ |
| WO2021149801A1 (ja) * | 2020-01-23 | 2021-07-29 | 国立大学法人東海国立大学機構 | フラーレン誘導体、フラーレン誘導体の製造方法、蒸着物、膜、及び電子デバイス |
| WO2022124273A1 (ja) * | 2020-12-09 | 2022-06-16 | 昭和電工株式会社 | フラーレン誘導体およびその製造方法 |
| WO2023085188A1 (ja) * | 2021-11-10 | 2023-05-19 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 有機半導体膜および光電変換素子ならびに撮像装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012015390A (ja) * | 2010-07-02 | 2012-01-19 | Konica Minolta Holdings Inc | 有機光電変換素子、太陽電池及び光センサアレイ |
| CN105153182A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-16 | 苏州大学 | 一种5-烷基-2,3-二氢苯并呋喃-c60富勒烯双加成物及其制备方法和用途 |
| JP2017528914A (ja) * | 2014-09-01 | 2017-09-28 | メルク パテント ゲーエムベーハー | 有機電子デバイスに使用するためのフラーレン混合物 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010040506A (ko) | 1998-02-02 | 2001-05-15 | 유니액스 코포레이션 | 유기 반도체로부터 제조한 영상 센서 |
| US7129466B2 (en) | 2002-05-08 | 2006-10-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Color image pickup device and color light-receiving device |
| DE102005010978A1 (de) | 2005-03-04 | 2006-09-07 | Technische Universität Dresden | Photoaktives Bauelement mit organischen Schichten |
| JP4911445B2 (ja) | 2005-06-29 | 2012-04-04 | 富士フイルム株式会社 | 有機と無機のハイブリッド光電変換素子 |
| US9039935B2 (en) | 2006-05-09 | 2015-05-26 | Japan Science And Technology Agency | Photoelectric conversion material containing fullerene derivative |
| US20070272918A1 (en) | 2006-05-25 | 2007-11-29 | Barry Rand | Organic photosensitive devices using subphthalocyanine compounds |
| JP2008258474A (ja) | 2007-04-06 | 2008-10-23 | Sony Corp | 固体撮像装置および撮像装置 |
| US9231214B2 (en) | 2008-04-08 | 2016-01-05 | The Regents Of The University Of California | Photovoltaic devices including self-assembling fullerene derivatives for improved efficiencies |
| JP5114541B2 (ja) | 2010-02-25 | 2013-01-09 | 富士フイルム株式会社 | 光センサの製造方法 |
| KR101573611B1 (ko) * | 2013-04-17 | 2015-12-01 | 주식회사 엘지화학 | 플러렌 유도체, 이를 이용한 유기 태양 전지 및 이의 제조 방법 |
| JP6546602B2 (ja) * | 2014-03-31 | 2019-07-17 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ | 縮合ビスアリールフラーレン誘導体 |
| CN106458808B (zh) | 2014-06-17 | 2021-04-20 | 天光材料科技股份有限公司 | 富勒烯衍生物 |
| EP3070756B9 (en) | 2015-03-18 | 2021-11-03 | Raynergy Tek Inc. | Semiconductor mixtures comprising nanoparticles |
| KR102330698B1 (ko) | 2015-09-04 | 2021-11-23 | 삼성전자주식회사 | 유기 광전 소자 및 이미지 센서 |
| JP6572075B2 (ja) | 2015-09-24 | 2019-09-04 | ラピスセミコンダクタ株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
| KR102491494B1 (ko) | 2015-09-25 | 2023-01-20 | 삼성전자주식회사 | 유기 광전 소자용 화합물 및 이를 포함하는 유기 광전 소자 및 이미지 센서 |
-
2017
- 2017-12-04 KR KR1020170165360A patent/KR102573162B1/ko active IP Right Grant
-
2018
- 2018-11-26 EP EP18208263.6A patent/EP3492456B1/en active Active
- 2018-11-27 US US16/201,345 patent/US11094885B2/en active Active
- 2018-11-29 JP JP2018223297A patent/JP7260288B2/ja active Active
- 2018-12-03 CN CN201811464011.XA patent/CN109942529A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012015390A (ja) * | 2010-07-02 | 2012-01-19 | Konica Minolta Holdings Inc | 有機光電変換素子、太陽電池及び光センサアレイ |
| JP2017528914A (ja) * | 2014-09-01 | 2017-09-28 | メルク パテント ゲーエムベーハー | 有機電子デバイスに使用するためのフラーレン混合物 |
| CN105153182A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-16 | 苏州大学 | 一种5-烷基-2,3-二氢苯并呋喃-c60富勒烯双加成物及其制备方法和用途 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| J. MATER. CHEM. A, vol. 5, JPN6022048216, 2017, pages 2774 - 2783, ISSN: 0004919958 * |
| ORG. BIOMOL. CHEM., vol. 1, JPN6022048213, 2003, pages 1764 - 1768, ISSN: 0004919955 * |
| ORG. LETT., vol. 15, no. 13, JPN6022048215, 2013, pages 3408 - 3411, ISSN: 0004919957 * |
| TETRAHEDRON LETTERS, vol. 35, no. 23, JPN6022048214, 1994, pages 3869 - 3872, ISSN: 0004919956 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020086458A (ja) * | 2018-11-26 | 2020-06-04 | 三星エスディアイ株式会社Samsung SDI Co., Ltd. | 感光性樹脂組成物、これを用いた感光性樹脂膜およびカラーフィルタ |
| WO2021149801A1 (ja) * | 2020-01-23 | 2021-07-29 | 国立大学法人東海国立大学機構 | フラーレン誘導体、フラーレン誘導体の製造方法、蒸着物、膜、及び電子デバイス |
| KR20220123107A (ko) | 2020-01-23 | 2022-09-05 | 고쿠리츠 다이가쿠 호우징 도우카이 고쿠리츠 다이가쿠 기코우 | 풀러렌 유도체, 풀러렌 유도체의 제조 방법, 증착물, 막, 및 전자 디바이스 |
| WO2022124273A1 (ja) * | 2020-12-09 | 2022-06-16 | 昭和電工株式会社 | フラーレン誘導体およびその製造方法 |
| JPWO2022124273A1 (ja) * | 2020-12-09 | 2022-06-16 | ||
| JP7212227B2 (ja) | 2020-12-09 | 2023-01-25 | 昭和電工株式会社 | フラーレン誘導体およびその製造方法 |
| KR20230104242A (ko) | 2020-12-09 | 2023-07-07 | 가부시끼가이샤 레조낙 | 풀러렌 유도체 및 그 제조 방법 |
| WO2023085188A1 (ja) * | 2021-11-10 | 2023-05-19 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 有機半導体膜および光電変換素子ならびに撮像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20190065819A (ko) | 2019-06-12 |
| CN109942529A (zh) | 2019-06-28 |
| US11094885B2 (en) | 2021-08-17 |
| EP3492456A2 (en) | 2019-06-05 |
| EP3492456A3 (en) | 2019-06-26 |
| EP3492456B1 (en) | 2022-01-05 |
| US20190173015A1 (en) | 2019-06-06 |
| JP7260288B2 (ja) | 2023-04-18 |
| KR102573162B1 (ko) | 2023-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101718165B1 (ko) | 광전 변환 소자 및 그 제조방법, 광센서, 촬상소자 및 이들의 구동방법 | |
| TWI488847B (zh) | 光電變換元件、光電變換元件材料、光感測器以及攝影元件 | |
| KR101642546B1 (ko) | 광전 변환 소자 및 촬상 디바이스 그리고 그 구동 방법 | |
| KR101884021B1 (ko) | 광전 변환 소자, 고체 촬상 소자, 촬상 장치, 및 광전 변환 소자의 제조 방법 | |
| JP7260288B2 (ja) | フラーレン誘導体及びそれを含む薄膜、光電素子並びにイメージセンサ及び電子装置 | |
| EP2292586B1 (en) | Photoelectric conversion material, film containing the material, photoelectric conversion device, production method thereof, photosensor, imaging device and their use methods | |
| WO2011105624A1 (en) | Photoelectric conversion device, imaging device and production methods thereof | |
| TWI683463B (zh) | 光電轉換元件及使用其的影像感測器 | |
| TWI618699B (zh) | 光電轉換材料、光電轉換元件、光感測器及攝像元件 | |
| US20170141320A1 (en) | Photoelectric conversion element, and image sensor, solar cell, single color detection sensor and flexible sensor each of which uses said photoelectric conversion element | |
| US10937970B2 (en) | Compound and photoelectric device, image sensor and electronic device including the same | |
| US20200136063A1 (en) | Compound and film and photoelectric diode and organic sensor and electronic device | |
| US11466001B2 (en) | Compound and photoelectric device, image sensor and electronic device including the same | |
| US20220216418A1 (en) | Compound and photoelectric device, image sensor, and electronic device including the same | |
| US11322688B2 (en) | N-type semiconductor composition, and thin film, organic photoelectric device, image sensor, and electronic device including the same | |
| US11145822B2 (en) | Compound and photoelectric device, image sensor, and electronic device including the same | |
| JP2020191446A (ja) | 光電変換素子とこれを含む有機センサ及び電子装置 | |
| KR102490615B1 (ko) | 플러렌 유도체, 광전 소자 및 이미지 센서 | |
| US11271162B2 (en) | Fullerene derivatives, and organic photoelectric device, image sensor, and electronic device including the same | |
| US11713952B2 (en) | Organic photoelectric device, image sensor, and electronic device | |
| KR20210053141A (ko) | 광전 소자, 센서 및 전자 장치 | |
| JP2020088387A (ja) | 光電変換素子と有機センサ及び電子装置 | |
| WO2014050764A1 (ja) | 光電変換素子、撮像素子、光センサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211122 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221027 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221115 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230215 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230307 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230406 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7260288 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |