JP2019521997A - ヘテロ環化合物およびこれを含む有機電子素子 - Google Patents

ヘテロ環化合物およびこれを含む有機電子素子 Download PDF

Info

Publication number
JP2019521997A
JP2019521997A JP2018567050A JP2018567050A JP2019521997A JP 2019521997 A JP2019521997 A JP 2019521997A JP 2018567050 A JP2018567050 A JP 2018567050A JP 2018567050 A JP2018567050 A JP 2018567050A JP 2019521997 A JP2019521997 A JP 2019521997A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
substituted
same
organic
unsubstituted
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
Application number
JP2018567050A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6635530B2 (ja
Inventor
フン キム、ジ
フン キム、ジ
リー、ジヨン
ジャン、ソンリム
チョイ、ドゥーワン
リム、ボギュ
パク、ジョンヒョン
Original Assignee
エルジー・ケム・リミテッド
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エルジー・ケム・リミテッド filed Critical エルジー・ケム・リミテッド
Publication of JP2019521997A publication Critical patent/JP2019521997A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6635530B2 publication Critical patent/JP6635530B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D495/00Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D495/02Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D495/04Ortho-condensed systems
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D519/00Heterocyclic compounds containing more than one system of two or more relevant hetero rings condensed among themselves or condensed with a common carbocyclic ring system not provided for in groups C07D453/00 or C07D455/00
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/20Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30Organic 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
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30Devices controlled by radiation
    • H10K39/32Organic image sensors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/655Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only sulfur as heteroatom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/10Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
    • H10K30/15Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2
    • H10K30/152Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2 the wide bandgap semiconductor comprising zinc oxide, e.g. ZnO
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)

Abstract

本明細書は、化学式1のヘテロ環化合物およびこれを含む有機電子素子に関する。

Description

本出願は、2017年5月24日付で韓国特許庁に出願された韓国特許出願第10−2017−0064097号および2017年10月13日付で韓国特許庁に出願された韓国特許出願第10−2017−0133228号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に組み込まれる。
本明細書は、ヘテロ環化合物およびこれを含む有機電子素子に関する。
有機電子素子とは、正孔および/または電子を用いた、電極と有機物との間における電荷交流を必要とする素子を意味する。有機電子素子は、動作原理によって、下記のように大きく2つに分けられる。第一は、外部の光源から素子に流入した光子によって有機物層でエキシトン(exiton)が形成され、このエキシトンが電子と正孔に分離され、この電子と正孔がそれぞれ異なる電極に伝達されて電流源(電圧源)として使用される形態の電気素子である。第二は、2つ以上の電極に電圧または電流を加えて電極と界面をなす有機物半導体に正孔および/または電子を注入し、注入された電子と正孔によって動作する形態の電子素子である。
有機電子素子の例としては、有機太陽電池、有機光電素子、有機発光素子、有機トランジスタなどがあり、以下では、主に有機光電素子について具体的に説明するが、前記有機電子素子では、正孔の注入または輸送物質、電子の注入または輸送物質、または発光物質が類似の原理で作用する。
有機太陽電池は、太陽エネルギーからできるだけ多くの電気エネルギーを出力できるように効率を高めることが重要である。このような有機太陽電池の効率を高めるためには、半導体の内部でできるだけ多くのエキシトンを生成することも重要であるが、生成された電荷を損失なく外部に引き出すことも重要である。電荷が損失する原因の1つが、生成された電子および正孔が再結合(recombination)によって消滅することである。生成された電子や正孔が損失せずに電極に伝達されるための方法として多様な方法が提示されているが、ほとんどが追加の工程が求められ、これによって製造費用が上昇しかねない。
有機光電素子は、光電効果を利用して光を電気信号に変換させる素子で、光ダイオードおよび光トランジスタなどを含み、イメージセンサなどに適用可能である。光ダイオードを含むイメージセンサはますます解像度が高くなっており、これによって画素サイズが小くなっている。現在主に使用するシリコン光ダイオードの場合、画素サイズが小くなるにつれて吸収面積が減少するため、感度低下が発生しうる。これによって、シリコンを代替できる有機物質が研究されている。
有機物質は、吸光係数が大きく、分子構造によって特定波長領域の光を選択的に吸収できるため、光ダイオードとカラーフィルタを同時に代替可能で、感度改善および高集積に非常に有利である。
本明細書は、ヘテロ環化合物およびこれを含む有機電子素子を提供する。
本明細書の一実施態様によれば、下記化学式1で表されるヘテロ環化合物を提供する。
[化学式1]
Figure 2019521997
前記化学式1において、
X1〜X6は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、CRR'、NR、O、SiRR'、PR、S、GeRR'、Se、またはTeであり、
R1〜R8、RおよびR'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアルコキシ基であり、
m1およびm2は、それぞれ0または1であり、
Qは、下記化学式A〜Cのうちのいずれか1つで表される構造であり、
[化学式A]
Figure 2019521997
[化学式B]
Figure 2019521997
[化学式C]
Figure 2019521997
前記化学式A〜Cにおいて、
X、X'、X"およびX"'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、SまたはSeであり、
Y1は、CR"R"'またはNR"であり、
G1〜G6、R"およびR"'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
Q1およびQ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の環であり、
g3およびg4は、それぞれ1〜3の整数であり、
n1およびn2は、それぞれ1〜5の整数であり、
g3、g4、n1およびn2がそれぞれ2以上の場合、2以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
Figure 2019521997
は、前記化学式1に結合する部位である。
また、本明細書の一実施態様によれば、第1電極と、前記第1電極に対向して備えられる第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に備えられる1層以上の有機物層とを含む有機電子素子であって、前記有機物層のうちの1層以上は、前述したヘテロ環化合物を含むものである有機電子素子を提供する。
本明細書の一実施態様に係る前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、分子内の末端であるdicyanomethylene−cyclopentathienothiophene−oneと、コアであるQとの多様な構造によりエネルギー吸収領域およびエネルギーレベルを自由に調節し、これを含む有機太陽電池は、素子性能に優れる。
また、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を光活性層のn型有機物層として用いる有機太陽電池は、優れた光−電変換効率を示す。
本明細書の一実施態様に係る前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、既存のフラーレン系アクセプタ物質であるPCBM(Phenyl−C61−butyric acid methyl ester)と類似のLUMO(lowest unoccupied molecular orbital)エネルギー準位を有するが、低い開放電圧の損失で前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を光活性層のn型有機物層として用いる有機太陽電池は、高い開放電圧(Voc)を示す。
また、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、末端にdicyanomethylene−cyclopentathienothiophene−oneの導入により分子−分子の引力を増加させてより優れた電子移動度を示すことができ、これは、ROLL−TO−ROLL(ロールツーロール)工程に有利な有機太陽電池、すなわち厚い薄膜フィルムにおいても優れた性能を示すことができる有機太陽電池素子の作製が可能である。
本明細書の一実施態様に係る化学式1で表されるヘテロ環化合物は、分子内の末端であるdicyanomethylene−cyclopentathienothiophene−one末端基の導入により分子−分子間の相互作用(interaction)を増加させて電子移動度を向上させ、前記化学式1のR5〜R8にアルコキシ基をスペーサ(spacer)として導入する場合、溶解度問題の改善だけでなく、O−S相互作用(interaction)を誘導して可視光線およびNIR(Near Infra red)領域で吸収領域を有する有機光電素子を製造することができ、溶解度問題を改善して、有機光電素子の製造時、溶液工程に容易である。
本明細書の一実施態様に係る有機電子素子を示す図である。 本明細書の一実施態様に係る化合物2の1H−NMRスペクトルを示す図である。 本明細書の一実施態様に係る化合物2および比較例の化合物1であるIEICのフィルム状態 おけるUV−vis吸収スペクトルを示す図である。 本明細書の一実施態様に係る化合物2および比較例の化合物1であるIEICのHOMO/LUMOエネルギーレベルを示す図である。
以下、本明細書について詳細に説明する。
本明細書は、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を提供する。
本明細書の一実施態様に係る化学式1で表されるヘテロ環化合物は、分子内の末端であるdicyanomethylene−cyclopentathienothiophene−oneと、コアであるQとの多様な構造によりエネルギー吸収領域およびエネルギーレベルを自由に調節し、これを含む有機太陽電池は、素子性能に優れる。
また、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を光活性層のn型有機物層として用いる有機太陽電池は、優れた光−電変換効率を示す。
本明細書の一実施態様に係る前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、既存のフラーレン系アクセプタ物質であるPCBMと類似のLUMOエネルギー準位を有するが、低い開放電圧の損失で前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を光活性層のn型有機物層(電子受容体物質)として用いる有機太陽電池は、高い開放電圧(Voc)を示す。
また、本明細書の一実施態様に係る化学式1で表されるヘテロ環化合物は、分子内の末端であるdicyanomethylene−cyclopentathienothiophene−oneの導入により分子−分子間の相互作用(interaction)を増加させて電子移動度を向上させ、前記化学式1のR5〜R8にアルコキシ基をスペーサ(spacer)として導入する場合、溶解度問題の改善だけでなく、O−S相互作用(interaction)を誘導して可視光線およびNIR(Near Infra red)領域で吸収領域を有する有機光電素子を作製することができ、溶解度問題を改善して、有機光電素子の作製時、溶液工程に容易である。
本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
本明細書において、ある部材が他の部材の「上に」位置しているとする時、これは、ある部材が他の部材に接している場合のみならず、2つの部材の間にさらに他の部材が存在する場合も含む。
前記置換基の例示は以下に説明するが、これに限定されるものではない。
前記「置換」という用語は、化合物の炭素原子に結合した水素原子が他の置換基に変わることを意味し、置換される位置は、水素原子の置換される位置すなわち、置換基が置換可能な位置であれば限定せず、2以上置換される場合、2以上の置換基は、互いに同一または異なっていてもよい。
本明細書において、「置換もしくは非置換の」という用語は、重水素;ハロゲン基;アルキル基;アルケニル基;アルコキシ基;チオアルコキシ基;エステル基;カルボニル基;カルボキシル基;ヒドロキシ基;シクロアルキル基;シリル基;アリールアルケニル基;アリールオキシ基;アルキルチオキシ基;アルキルスルホキシ基;アリールスルホキシ基;ホウ素基;アルキルアミン基;アラルキルアミン基;アリールアミン基;ヘテロ環基;アリールアミン基;アリール基;ニトリル基;ニトロ基;ヒドロキシ基;およびN、O、S原子のうちの1個以上を含むヘテロ環基からなる群より選択された1個以上の置換基で置換されているか、もしくはいずれの置換基も有しないことを意味する。
前記置換基は、追加の置換基で置換もしくは非置換であってもよい。
本明細書において、ハロゲン基は、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素になってもよい。
本明細書において、イミド基の炭素数は特に限定されないが、炭素数1〜25のものが好ましい。具体的には、下記のような構造の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
Figure 2019521997
本明細書において、アミド基は、アミド基の窒素が水素、炭素数1〜25の直鎖、分枝鎖もしくは環鎖アルキル基、または炭素数6〜25のアリール基で1または2置換されていてもよい。具体的には、下記構造式の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
Figure 2019521997
本明細書において、前記アルキル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、1〜50のものが好ましい。具体例としては、メチル、エチル、プロピル、n−プロピル、イソプロピル、ブチル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、sec−ブチル、1−メチル−ブチル、1−エチル−ブチル、ペンチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert−ペンチル、ヘキシル、n−ヘキシル、1−メチルペンチル、2−メチルペンチル、4−メチル−2−ペンチル、3,3−ジメチルブチル、2−エチルブチル、ヘプチル、n−ヘプチル、1−メチルヘキシル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、オクチル、n−オクチル、tert−オクチル、1−メチルヘプチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、n−ノニル、2,2−ジメチルヘプチル、1−エチル−プロピル、1,1−ジメチル−プロピル、イソヘキシル、2−メチルペンチル、4−メチルヘキシル、および5−メチルヘキシルなどがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、シクロアルキル基は特に限定されないが、炭素数3〜60のものが好ましく、具体的には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、3−メチルシクロペンチル、2,3−ジメチルシクロペンチル、シクロヘキシル、3−メチルシクロヘキシル、4−メチルシクロヘキシル、2,3−ジメチルシクロヘキシル、3,4,5−トリメチルシクロヘキシル、4−tert−ブチルシクロヘキシル、シクロヘプチル、およびシクロオクチルなどがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、前記アルコキシ基は、直鎖、分枝鎖もしくは環鎖であってもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、炭素数1〜20のものが好ましい。具体的には、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、tert−ブトキシ、sec−ブトキシ、n−ペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、n−ヘキシルオキシ、3,3−ジメチルブチルオキシ、2−エチルブチルオキシ、n−オクチルオキシ、n−ノニルオキシ、n−デシルオキシ、ベンジルオキシ、およびp−メチルベンジルオキシなどになってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記チオアルコキシ基は、前記アルコキシ基のOがSであることを除けば、前記アルコキシ基の説明が適用可能である。
本明細書において、前記アルケニル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、2〜40のものが好ましい。具体例としては、ビニル、1−プロペニル、イソプロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、3−ブテニル、1−ペンテニル、2−ペンテニル、3−ペンテニル、3−メチル−1−ブテニル、1,3−ブタジエニル、アリル、1−フェニルビニル−1−イル、2−フェニルビニル−1−イル、2,2−ジフェニルビニル−1−イル、2−フェニル−2−(ナフチル−1−イル)ビニル−1−イル、2,2−ビス(ジフェニル−1−イル)ビニル−1−イル、スチルベニル基、およびスチレニル基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、シリル基は、具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルシリル基、およびフェニルシリル基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、ホウ素基は、−BR100101であってもよいし、前記R100およびR101は、同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン;ニトリル基;置換もしくは非置換の炭素数3〜30の単環もしくは多環のシクロアルキル基;置換もしくは非置換の炭素数1〜30の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基;置換もしくは非置換の炭素数6〜30の単環もしくは多環のアリール基;および置換もしくは非置換の炭素数2〜30の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群より選択されてもよい。
本明細書において、ホスフィンオキシド基は、具体的には、ジフェニルホスフィンオキシド基、ジナフチルホスフィンオキシド基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、アリール基は、単環式アリール基または多環式アリール基であってもよいし、炭素数1〜25のアルキル基、または炭素数1〜25のアルコキシ基が置換される場合を含む。また、本明細書内におけるアリール基は、芳香族環を意味することができる。
前記アリール基が単環式アリール基の場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数6〜25のものが好ましい。具体的には、単環式アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、およびターフェニル基などになってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記アリール基が多環式アリール基の場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数10〜24のものが好ましい。具体的には、多環式アリール基としては、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、クリセニル基、およびフルオレニル基などになってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、フルオレニル基は、2個の環有機化合物が1個の原子を介して連結された構造である。
本明細書において、前記フルオレニル基は置換されていてもよいし、隣接した置換基が互いに結合して環を形成してもよい。
前記フルオレニル基が置換される場合、
Figure 2019521997
などになってもよい。ただし、これらに限定されるものではない。
本明細書において、ヘテロアリール基は、異種元素としてO、N、およびSのうちの1個以上を含むヘテロアリール基であって、炭素数は特に限定されないが、炭素数2〜60のものが好ましい。ヘテロアリール基の例としては、チオフェン基、フラン基、ピロール基、イミダゾール基、チアゾール基、オキサゾール基、オキサジアゾール基、ピリジル基、ビピリジル基、ピリミジル基、トリアジン基、トリアゾール基、アクリジル基、ピリダジン基、ピラジニル基、キノリニル基、キナゾリン基、キノキサリニル基、フタラジニル基、ピリドピリミジニル基、ピリドピラジニル基、ピラジノピラジニル基、イソキノリン基、インドール基、カルバゾール基、ベンズオキサゾール基、ベンズイミダゾール基、ベンゾチアゾール基、ベンゾカルバゾール基、ベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェン基、ベンゾフラニル基、フェナントロリン基(phenanthroline)、イソオキサゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基、フェノチアジニル基、およびジベンゾフラニル基などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
本明細書において、ヘテロ環基は、単環もしくは多環であってもよいし、芳香族、脂肪族、または芳香族と脂肪族との縮合環であってもよいし、前記ヘテロアリール基の例示の中から選択されてもよい。
本明細書において、アリールアミン基の例としては、置換もしくは非置換のモノアリールアミン基、または置換もしくは非置換のジアリールアミン基がある。前記アリールアミン基中のアリール基は、単環式アリール基であってもよく、多環式アリール基であってもよい。前記アリール基が2以上を含むアリールアミン基は、単環式アリール基、多環式アリール基、または単環式アリール基と多環式アリール基を同時に含んでもよい。
アリールアミン基の具体例としては、フェニルアミン、ナフチルアミン、ビフェニルアミン、アントラセニルアミン、3−メチル−フェニルアミン、4−メチル−ナフチルアミン、2−メチル−ビフェニルアミン、9−メチル−アントラセニルアミン、ジフェニルアミン基、フェニルナフチルアミン基、ジトリルアミン基、フェニルトリルアミン基、カルバゾール、およびトリフェニルアミン基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、ヘテロアリールアミン基中のヘテロアリール基は、前述したヘテロ環基の例示の中から選択されてもよい。
本明細書において、アリールオキシ基、アリールチオキシ基、アリールスルホキシ基、およびアラルキルアミン基中のアリール基は、前述したアリール基の例示の通りである。具体的には、アリールオキシ基としては、フェノキシ、p−トリルオキシ、m−トリルオキシ、3,5−ジメチル−フェノキシ、2,4,6−トリメチルフェノキシ、p−tert−ブチルフェノキシ、3−ビフェニルオキシ、4−ビフェニルオキシ、1−ナフチルオキシ、2−ナフチルオキシ、4−メチル−1−ナフチルオキシ、5−メチル−2−ナフチルオキシ、1−アントリルオキシ、2−アントリルオキシ、9−アントリルオキシ、1−フェナントリルオキシ、3−フェナントリルオキシ、9−フェナントリルオキシなどがあり、アリールチオキシ基としては、フェニルチオキシ基、2−メチルフェニルチオキシ基、4−tert−ブチルフェニルチオキシ基などがあり、アリールスルホキシ基としては、ベンゼンスルホキシ基、p−トルエンスルホキシ基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、アルキルチオキシ基、アルキルスルホキシ基中のアルキル基は、前述したアルキル基の例示の通りである。具体的には、アルキルチオキシ基としては、メチルチオキシ基、エチルチオキシ基、tert−ブチルチオキシ基、ヘキシルチオキシ基、オクチルチオキシ基などがあり、アルキルスルホキシ基としては、メチルスルホキシ基、エチルスルホキシ基、プロピルスルホキシ基、ブチルスルホキシ基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、隣接した基が互いに結合して形成される置換もしくは非置換の環において、「環」は、置換もしくは非置換の炭化水素環;または置換もしくは非置換のヘテロ環を意味する。
本明細書において、炭化水素環は、芳香族、脂肪族、または芳香族と脂肪族との縮合環であってもよいし、前記1価でないものを除き、前記シクロアルキル基またはアリール基の例示の中から選択されてもよい。
本明細書において、芳香族環は、単環もしくは多環であってもよいし、1価でないものを除き、前記アリール基の例示の中から選択されてもよい。
本明細書において、ヘテロ環は、炭素でない原子、異種原子を1以上含むものであって、具体的には、前記異種原子は、O、N、Se、およびSなどからなる群より選択される原子を1以上含むことができる。前記ヘテロ環は、単環もしくは多環であってもよいし、芳香族、脂肪族、または芳香族と脂肪族との縮合環であってもよいし、1価でないものを除き、前記ヘテロアリール基またはヘテロ環基の例示の中から選択されてもよい。
本明細書の一実施態様によれば、前記Q1およびQ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の芳香族環;または置換もしくは非置換のヘテロ環である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1は、化学式1−1〜1−3のうちのいずれか1つで表される。
[化学式1−1]
Figure 2019521997
[化学式1−2]
Figure 2019521997
[化学式1−3]
Figure 2019521997
前記化学式1−1〜1−3において、
X1〜X4、R1〜R8、m1およびm2の定義は、前記化学式1で定義したものと同じであり、
Q1、X、X'、n1、G1およびG2の定義は、前記化学式Aで定義したものと同じであり、
Y1、G3、G4、g3およびg4の定義は、前記化学式Bで定義したものと同じであり、
Q2、X"、X"'、n2、G5およびG6の定義は、前記化学式Cで定義したものと同じである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式Aにおいて、n1は、2〜5の整数である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式Aは、下記構造の中から選択される。
Figure 2019521997
前記構造において、
X、X'、G1およびG2の定義は、前記化学式Aで定義したものと同じであり、
X11〜X14は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、SまたはSeであり、
G101〜G115は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
g105、g110およびg111は、それぞれ1または2であり、
g105、g110およびg111がそれぞれ2の場合、2個の括弧内の構造は、互いに同一または異なる。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式Bは、下記構造の中から選択される。
Figure 2019521997
前記構造において、
G3、G4、g3およびg4の定義は、前記化学式Bで定義したものと同じであり、
R"およびR"'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式Cにおいて、n2は、2〜5の整数である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式Cは、下記構造で表される。
Figure 2019521997
前記構造において、
X"、X"'、G5およびG6の定義は、前記化学式Cで定義したものと同じであり、
G116〜G123は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
g116およびg117は、それぞれ1または2であり、
g116およびg117がそれぞれ2の場合、2個の括弧内の構造は、互いに同一または異なる。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1は、下記化学式1−4〜1−15のうちのいずれか1つで表される。
Figure 2019521997
Figure 2019521997
Figure 2019521997
前記化学式1−4〜1−15において、
X1〜X4およびR1〜R8の定義は、前記化学式1で定義したものと同じであり、
X、X'、G1およびG2の定義は、前記化学式Aで定義したものと同じであり、
G3、G4、g3およびg4の定義は、前記化学式Bで定義したものと同じであり、
X"、X"'、G5およびG6の定義は、前記化学式Cで定義したものと同じであり、
X11〜X14は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、SまたはSeであり、
G101〜G123、R"およびR"'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
g105、g110、g111、g116およびg117は、それぞれ1または2であり、
g105、g110、g111、g116およびg117がそれぞれ2の場合、2個の括弧内の構造は、互いに同一または異なる。
本明細書の一実施態様によれば、前記Q1およびQ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のベンゼン環;置換もしくは非置換のチオフェン環;置換もしくは非置換のフルオレン環;置換もしくは非置換のシクロペンタジエン環;または置換もしくは非置換のインデン環である。
本明細書の一実施態様によれば、前記Q1およびQ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基、アルキル基、およびチオアルコキシ基からなる群より選択される1以上で置換されたヘテロアリール基で置換もしくは非置換のベンゼン環;チオフェン環;アルキル基で置換されたフルオレン環;アルキル基で置換されたシクロペンタジエン環;アルキル基で置換されたインデン環;アルキル基で置換されたアリール基で置換されたシクロペンタジエン環;アルキル基で置換されたヘテロアリール基で置換されたシクロペンタジエン環;アルキル基で置換されたアリール基で置換されたインデン環;またはアルキル基で置換されたヘテロアリール基で置換されたインデン環である。
本明細書の一実施態様によれば、前記Q1およびQ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ベンゼン環;フッ素および2−エチルヘキシル基で置換されたチオフェン基で置換されたベンゼン環;2−エチルヘキシル基で置換されたチオフェン基で置換されたベンゼン環;2−エチルヘキシルチオキシ基で置換されたチオフェン基で置換されたベンゼン環;チオフェン環;n−オクチル基で置換されたフルオレン環;n−オクチル基で置換されたシクロペンタジエン環;n−オクチル基で置換されたインデン環;n−ヘキシル基で置換されたフェニル基で置換されたシクロペンタジエン環;n−ヘキシル基で置換されたチオフェン基で置換されたシクロペンタジエン環;n−ヘキシル基で置換されたフェニル基で置換されたインデン環;またはn−ヘキシル基で置換されたチオフェン基で置換されたインデン環である。
本明細書の一実施態様によれば、前記X1〜X4、X、X'、X"、X"'およびX11〜X14は、Sである。
本明細書の一実施態様によれば、前記R5〜R8は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアルコキシ基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記R1〜R5、R8、G1、G2、G5およびG6は、水素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記R6およびR7は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアルコキシ基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記R6およびR7は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、アルキル基;またはアルコキシ基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記R6およびR7は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、2−エチルヘキシル基;または2−エチルヘキシルオキシ基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記G105、G110、G116およびG117は、水素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記G101〜G104、G106〜G109、G111〜G115、G118、G119、G122およびG123は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記G101〜G104、G106〜G109、G111〜G115、G118、G119、G122およびG123は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のフェニル基;または置換もしくは非置換のチオフェン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記G101〜G104、G106〜G109、G111〜G115、G118、G119、G122およびG123は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、アルキル基で置換もしくは非置換のフェニル基;アルキル基、またはチオアルコキシ基で置換もしくは非置換のチオフェン基;またはハロゲン基およびアルキル基で置換もしくは非置換のチオフェン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記G101〜G104、G106〜G109、G111〜G115、G118、G119、G122およびG123は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、n−ヘキシル基で置換もしくは非置換のフェニル基;2−エチルヘキシル基で置換もしくは非置換のフェニル基;n−ヘキシル基で置換もしくは非置換のチオフェン基;2−エチルヘキシル基で置換もしくは非置換のチオフェン基;2−エチルヘキシルチオキシ基で置換もしくは非置換のチオフェン基;またはフッ素および2−エチルヘキシル基で置換もしくは非置換のチオフェン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記G101〜G104、G106〜G109、G111〜G115、G118、G119、G122およびG123は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、フェニル基;n−ヘキシル基で置換されたフェニル基;2−エチルヘキシル基で置換されたフェニル基;チオフェン基;n−ヘキシル基で置換されたチオフェン基;2−エチルヘキシル基で置換されたチオフェン基;2−エチルヘキシルチオキシ基で置換されたチオフェン基;またはフッ素および2−エチルヘキシル基で置換されたチオフェン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1は、下記化学式1−16〜1−29のうちのいずれか1つで表される。
Figure 2019521997
Figure 2019521997
Figure 2019521997
Figure 2019521997
前記化学式1−16〜1−29において、
R5〜R8は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアルコキシ基であり、
G120、G121、G201〜G222は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;ハロゲン基;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のチオアルコキシ基であり、
R"およびR"'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルキル基であり、
g201〜g208、g213〜g216およびg219〜g222は、それぞれ1〜5の整数であり、
g209〜g212、g217およびg218は、それぞれ1〜3の整数であり、
g201〜g222がそれぞれ2以上の場合、2以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なる。
本明細書の一実施態様によれば、前記g201〜g222がそれぞれ1の場合、括弧内の構造は、置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のチオアルコキシ基であり、g201〜g212がそれぞれ2以上の場合、2以上の括弧内の構造のうちの少なくとも1つは、ハロゲン基;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のチオアルコキシ基であり、残りは、水素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記G201〜G222は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のチオアルコキシ基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記G201〜G222は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基;アルキル基;またはチオアルコキシ基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記G201〜G222は、フッ素;n−ヘキシル基;2−エチルヘキシル基;または2−エチルヘキシルチオキシ基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記g201〜g222がそれぞれ1の場合、括弧内の構造は、n−ヘキシル基;2−エチルヘキシル基;または2−エチルヘキシルチオキシ基であり、g201〜g222がそれぞれ2以上の場合、2以上の括弧内の構造のうちの少なくとも1つは、フッ素;n−ヘキシル基;2−エチルヘキシル基;または2−エチルヘキシルチオキシ基であり、残りは、水素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記G201〜G222は、n−ヘキシル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記G201〜G222は、2−エチルヘキシル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記G201〜G222は、2−エチルヘキシルチオキシである。
本明細書の一実施態様によれば、前記g201〜g222がそれぞれ1の場合、括弧内の構造は、n−ヘキシル基であり、g201〜g222がそれぞれ2以上の場合、2以上の括弧内の構造のうちの少なくとも1つは、n−ヘキシル基であり、残りは、水素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記g201〜g222がそれぞれ1の場合、括弧内の構造は、2−エチルヘキシル基であり、g201〜g222がそれぞれ2以上の場合、2以上の括弧内の構造のうちの少なくとも1つは、2−エチルヘキシル基であり、残りは、水素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記g201〜g222がそれぞれ1の場合、括弧内の構造は、2−エチルヘキシルチオキシ基であり、g201〜g222がそれぞれ2以上の場合、2以上の括弧内の構造のうちの少なくとも1つは、2−エチルヘキシルチオキシ基であり、残りは、水素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記g217が2の場合、G217は、フッ素および2−エチルヘキシル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記g218が2の場合、G218は、フッ素および2−エチルヘキシル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記G120およびG121は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルキル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記G120およびG121は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記G120およびG121は、n−オクチル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1は、下記化合物の中から選択される。
Figure 2019521997
Figure 2019521997
Figure 2019521997
Figure 2019521997
Figure 2019521997
本明細書の一実施態様によれば、前記ヘテロ環化合物は、300nm〜1000nmで最大吸収波長を有し、前記最大吸収波長範囲を有する場合、前記ヘテロ環化合物は、NIR(near infrared)領域の光を吸収して、NIR(near infrared)有機光電素子の光活性層の材料として使用できる。
本明細書の一実施態様によれば、前記ヘテロ環化合物は、フィルム状態において100nm〜1000nmの半値幅を有する吸光曲線を示す。
本明細書の実施態様に係るヘテロ環化合物は、前記範囲の半値幅を有するので、可視光線およびNIR(near infrared)領域帯の光を吸収する効果がある。
本明細書において、「フィルム状態」というのは、溶液状態ではなく、前記化学式1で表される化合物単独で、または半値幅、量子効率を測定するのに影響を及ぼさない他の成分と混合してフィルム形態で製造した状態を意味する。
本明細書において、前記半値幅は、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物から発光した光の最大発光ピークにおける最大高さの半分の時の発光ピークの幅を意味する。
本明細書の一実施態様によれば、前記ヘテロ環化合物は、4eV〜7eVのLUMOエネルギー準位を有することができ、1eV〜3eVのバンドギャップ(band gap)を有する。前記範囲のLUMOレベルおよびエネルギーバンドギャップを有することにより、NIR(near infrared)領域帯で光を効果的に吸収するn型有機物層に適用可能であり、それによって高い外部量子効率(external quantumefficiency、EQE)を有することができて、有機電子素子の光電変換効率を改善することができる。
本明細書の一実施態様によれば、第1電極と、前記第1電極に対向して備えられる第2電極と、前記第1電極と第2電極との間に備えられる1層以上の有機物層とを含む有機電子素子であって、前記有機物層のうちの1層以上は、前記ヘテロ環化合物を含むものである有機電子素子を提供する。
本明細書の一実施形態に係る有機電子素子は、第1電極、光活性層、および第2電極を含む。前記有機電子素子は、基板、正孔輸送層、および/または電子輸送層がさらに含まれてもよい。
図1は、本明細書の一実施態様に係る有機電子素子100を示す図であり、図1によれば、有機電子素子100は、第1電極10および/または第2電極20側から光が入射して、光活性層30が全波長領域の光を吸収すると内部でエキシトンが生成される。エキシトンは、光活性層30で正孔と電子に分離され、分離された正孔は、第1電極10および第2電極20のうちの1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および第2電極20のうちの他の1つであるカソード側に移動して有機電子素子に電流が流れるようになる。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機電子素子は、付加的な有機物層をさらに含んでもよい。前記有機電子素子は、様々な機能を同時に有する有機物を用いて有機物層の数を減少させることができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記第1電極は、アノードであり、前記第2電極は、カソードである。もう一つの実施態様において、前記第1電極は、カソードであり、前記第2電極は、アノードである。
本明細書の一実施態様によれば、有機電子素子は、カソード、光活性層、およびアノードの順に配列されてもよく、アノード、光活性層、およびカソードの順に配列されてもよいが、これに限定されない。
もう一つの実施態様において、前記有機電子素子は、アノード、正孔輸送層、光活性層、電子輸送層、およびカソードの順に配列されてもよく、カソード、電子輸送層、光活性層、正孔輸送層、およびアノードの順に配列されてもよいが、これに限定されない。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機電子素子は、ノーマル(Normal)構造である。前記ノーマル構造において、基板、アノード、光活性層を含む有機物層およびカソードの順に積層されてもよい。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機電子素子は、インバーテッド(Inverted)構造である。前記インバーテッド構造では、基板、カソード、光活性層を含む有機物層およびアノードの順に積層されてもよい。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機電子素子は、タンデム(tandem)構造である。
本明細書の一実施態様に係る有機電子素子は、光活性層が1層または2層以上であってもよい。前記タンデム構造では、光活性層を2以上含むことができる。
もう一つの実施態様において、バッファー層が、光活性層と正孔輸送層との間、または光活性層と電子輸送層との間に備えられてもよい。この時、正孔注入層が、アノードと正孔輸送層との間にさらに備えられてもよい。また、電子注入層が、カソードと電子輸送層との間にさらに備えられてもよい。
本明細書の一実施態様によれば、前記光活性層は、電子供与体物質および電子受容体物質を含み、前記電子受容体物質は、前記ヘテロ環化合物を含む。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機電子素子が外部光源から光子を受けると、電子供与体と電子受容体との間で電子と正孔が発生する。発生した正孔は、電子ドナー層を介して陽極に輸送される。
また、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を光活性層のn型有機物層(電子受容体物質)として用いる有機電子素子は、可視光線領域で最大吸収波長を有する大部分のp型有機物質(電子供与体物質)に対して適用可能であるが、これにのみ限定されるものではない。
本明細書の一実施態様によれば、前記電子供与体物質は、当技術分野で適用される物質を使用することができ、例えば、ポリ3−ヘキシルチオフェン(P3HT:poly3−hexyl thiophene)、PCDTBT(poly[N−9'−heptadecanyl−2,7−carbazole−alt−5,5−(4'−7'−di−2−thienyl−2',1',3'−benzothiadiazole)])、PCPDTBT(poly[2,6−(4,4−bis−(2−ethylhexyl)−4H−cyclopenta[2,1−b;3,4−b']dithiophene)−alt−4,7−(2,1,3−benzothiadiazole)])、PFO−DBT(poly[2,7−(9,9−dioctyl−fluorene)−alt−5,5−(4,7−di2−thienyl−2,1,3−benzothiadiazole)])、PTB7(あるいはPTB7−Th)(Poly[[4,8−bis[(2−ethylhexyl)oxy]benzo[1,2−b:4,5−b']dithiophene−2,6−diyl][3−fluoro−2−[(2−ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4−b]thiophenediyl]])、PSiF−DBT(Poly[2,7−(9,9−dioctyl−dibenzosilole)−alt−4,7−bis(thiophen−2−yl)benzo−2,1,3−thiadiazole])、poly(benzodithiophene−benzotriazole)(PBDB−T)からなる群より選択される1種以上の物質を含むことができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記光活性層は、電子供与体物質および電子受容体物質を含み、1:99〜99:1の重量比で含む。
明細書の一実施態様によれば、前記光活性層は、電子供与体物質および電子受容体物質を含み、1:5〜5:1の重量比で含む。
本明細書の一実施態様によれば、前記電子供与体および電子受容体は、バルクヘテロジャンクション(BHJ)を構成する。
バルクヘテロジャンクションとは、光活性層で電子供与体物質と電子受容体物質が互いに混ざり合っていることを意味する。
本明細書の一実施態様において、前記光活性層は、添加剤をさらに含む。
本明細書の一実施態様において、前記添加剤の分子量は、50g/mol〜1000g/molである。
もう一つの実施態様において、前記添加剤の沸点は、30℃〜300℃の有機物である。
本明細書において、有機物とは、炭素原子を少なくとも1以上含む物質を意味する。
一つの実施態様において、前記添加剤は、1,8−ジヨードオクタン(DIO:1,8−diiodooctane)、1−クロロナフタレン(1−CN:1−chloronaphthalene)、ジフェニルエーテル(DPE:diphenylether)、オクタンジチオール(octane dithiol)、およびテトラブロモチオフェン(tetrabromothiophene)からなる群より選択される添加剤のうちの1または2種の添加剤をさらに含んでもよい。
本明細書の一実施態様によれば、前記光活性層は、n型有機物層およびp型有機物層を含む2層薄膜(bilayer)構造であり、前記n型有機物層は、前記ヘテロ環化合物を含む。
本明細書において、前記基板は、透明性、表面平滑性、取り扱い容易性および防水性に優れたガラス基板または透明プラスチック基板になってもよいが、これに限定されず、有機電子素子に通常使用される基板であれば制限はない。具体的には、ガラスまたはPET(polyethylene terephthalate)、PEN(polyethylene naphthalate)、PP(polypropylene)、PI(polyimide)、TAC(triacetyl cellulose)などがあるが、これらに限定されるものではない。
前記アノード電極は、透明で導電性の優れた物質になってもよいが、これに限定されない。バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金のような金属、またはこれらの合金;亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)のような金属酸化物;ZnO:AlまたはSnO:Sbのような金属と酸化物との組み合わせ;およびポリ(3−メチルチオフェン)、ポリ[3,4−(エチレン−1,2−ジオキシ)チオフェン](PEDOT)、ポリピロールおよびポリアニリンのような導電性高分子などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記アノード電極の形成方法は特に限定されないが、例えば、スパッタリング、E−ビーム、熱蒸着、スピンコーティング、スクリーンプリンティング、インクジェットプリンティング、ドクターブレード、またはグラビアプリンティング法を用いて、基板の一面に塗布されるか、フィルム形態でコーティングされることにより形成される。
前記アノード電極を基板上に形成する場合、これは、洗浄、水分除去および親水性改質過程を経ることができる。
例えば、パターニングされたITO基板を、洗浄剤、アセトン、イソプロピルアルコール(IPA)で順次に洗浄した後、水分除去のために、加熱板で100℃〜150℃で1〜30分間、好ましくは、120℃で10分間乾燥し、基板が完全に洗浄されると、基板の表面を親水性に改質する。
前記のような表面改質により接合表面電位を光活性層の表面電位に適した水準に維持することができる。また、改質時、アノード電極上に高分子薄膜の形成が容易になり、薄膜の品質が向上することもできる。
アノード電極のための前処理技術としては、a)平行平板型放電を利用した表面酸化法、b)真空状態でUV紫外線を用いて生成されたオゾンにより表面を酸化する方法、およびc)プラズマによって生成された酸素ラジカルを用いて酸化する方法などがある。
アノード電極または基板の状態によって前記方法のうちの1つを選択することができる。ただし、どの方法を利用しても共通してアノード電極または基板表面の酸素離脱を防止し、水分および有機物の残留を最大限に抑制することが好ましい。この時、前処理の実質的な効果を極大化することができる。
具体例として、UVを用いて生成されたオゾンにより表面を酸化する方法を使用することができる。この時、超音波洗浄後、パターニングされたITO基板を加熱板(hot plate)でベーク(baking)してよく乾燥させた後、チャンバに投入し、UVランプを作用させて、酸素ガスがUV光と反応して発生するオゾンによってパターニングされたITO基板を洗浄することができる。
しかし、本明細書におけるパターニングされたITO基板の表面改質方法は特に限定させる必要はなく、基板を酸化させる方法であればいずれの方法でも構わない。
前記カソード電極は、仕事関数の小さい金属になってもよいが、これに限定されない。具体的には、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタン、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズおよび鉛のような金属、またはこれらの合金;またはLiF/Al、LiO/Al、LiF/Fe、Al:Li、Al:BaF、Al:BaF:Baのような多層構造の物質になってもよいが、これに限定されるものではない。
前記カソード電極は、5×10−7torr以下の真空度を示す熱蒸着器の内部で蒸着されて形成されてもよいが、この方法にのみ限定されるものではない。
前記正孔輸送層および/または電子輸送層物質は、光活性層で分離された電子と正孔を電極に効率的に伝達させる役割を担い、物質を特に制限しない。
前記正孔輸送層物質は、PEDOT:PSS(Poly(3,4−ethylenediocythiophene)doped with poly(styrenesulfonic acid))、モリブデン酸化物(MoO);バナジウム酸化物(V);ニッケル酸化物(NiO);およびタングステン酸化物(WO)などになってもよいが、これらにのみ限定されるものではない。
前記電子輸送層物質は、電子抽出金属酸化物(electron−extracting metal oxides)になってもよいし、具体的には、8−ヒドロキシキノリンの金属錯体;Alqを含む錯体;Liqを含む金属錯体;LiF;Ca;チタン酸化物(TiO);亜鉛酸化物(ZnO);およびセシウムカーボネート(CsCO)などになってもよいが、これらにのみ限定されるものではない。
光活性層は、電子供与体および/または電子受容体のような光活性物質を有機溶媒に溶解させた後、溶液をスピンコーティング、ディップコーティング、スクリーンプリンティング、スプレーコーティング、ドクターブレード、ブラシペインティングなどの方法で形成することができるが、これらの方法にのみ限定されるものではない。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機電子素子は、有機光電素子、有機トランジスタ、有機太陽電池、および有機発光素子からなる群より選択される。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機電子素子は、有機太陽電池である。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機電子素子は、有機光電素子である。
具体的には、本明細書の一実施態様に係る前記有機光電素子は、有機イメージセンサ、有機光検出器、有機光センサなどに適用可能であるが、これらに限定されるものではない。
本明細書の一実施態様は、前記有機電子素子を含む有機イメージセンサを提供する。
本明細書の一実施態様に係る有機イメージセンサは、電子装置に適用可能であり、例えば、モバイルフォン、デジタルカメラなどに適用可能であるが、これらに限定されるものではない。
前記ヘテロ環化合物の製造方法およびこれを含む有機電子素子の製造は、以下の製造例および実施例で具体的に説明する。しかし、下記の実施例は本明細書を例示するためのものであり、本明細書の範囲がこれらによって限定されるものではない。
製造例1.化合物2の製造
Figure 2019521997
1)化合物1Aの製造
500mLの丸いフラスコに、ethyl thieno[3,2−b]thiophene−2−carboxylate21.39gとテトラヒドロフラン200mLを注入後、NaOH8.39g(1.5eq)を蒸留水200mLに溶かして注入した後、60℃に温度を合わせた。その後、2時間還流させた後、1M HCl水溶液により反応を終了後、生成された固体を蒸留水によりフィルタして化合物1Aを得た。[1H NMR 500MHz,CDCl]8.095(s,1H),7.653(d,1H),7.323(d,1H)
2)化合物2Aの製造
500mLの丸いフラスコに、化合物1A1.00gとクロロホルム200mLを注入後、Thonyl chloride15.76mL(1.5eq)をゆっくり注入した。その後、ジメチルホルムアミド触媒量の注入後、65℃に温度を合わせて1時間還流させた。その後、溶媒を除去して化合物2Aを得た。[1H NMR 500MHz,CDCl]8.096(s,1H),7.742(d,1H),7.308(d,1H)
3)化合物3Aの製造
500mLの丸いフラスコに、アルミニウムクロライド29.60g(1.00eq)とmalonyl dichloride21.59mL(4.5eq)をジクロロメタン200mLに入れた後、10分間撹拌して活性させた。その後、化合物2Aをジクロロメタン50mLに溶かしてゆっくり注入した後、60℃で12時間還流させた。Oxalic acid10%水溶液により反応を終了後、ethyl acetateを用いて抽出した後、溶媒を除去して化合物3Aを得た。[1H NMR 500MHz,CDCl]7.843(d,1H),7.447(d,1H),3.512(s,2H)
4)化合物4Aの製造
500mLの丸いフラスコに、化合物3Aを1gとsodium acetate0.59g(1.5eq)、そしてmalononitirle0.65g(1.5eq)をジメチルスルホキシド100mLに入れた後、1時間常温で撹拌させた。その後、HCl水溶液により酸性化させた後、生成された固体をフィルタ、カラムクロマトグラフィーにより化合物4Aを得た。[1H NMR 500MHz,CDCl]7.885(d,1H),7.469(d,1H),3.945(s,2H)
5)化合物2の製造
100mLの丸いフラスコに、化合物5A100mgと化合物4A75mg(4eq)をクロロホルム50mLに溶かした後、ピリジン0.6mLを注入した後、70℃で12時間還流させた。クロロホルムを用いて抽出した後、溶媒を除去して化合物2を得た。
図2は、本明細書の一実施態様に係る化合物2の1H−NMRスペクトルを示す図である。
製造例2.化合物3の製造
Figure 2019521997
100mLの丸いフラスコに、化合物5B500mgと化合物4A370mg(4eq)をクロロホルム50mLに溶かした後、ピリジン0.6mLを注入した後、70℃で12時間還流させた。クロロホルムを用いて抽出した後、溶媒を除去して化合物3を得た。
1H NMR:8.25(s,2H),7.89(d,2H),7.28(s,2H),7.26(s,2H),7.18(m,4H),7.14(d,8H),7.08(d,8H),2.94(d,4H),2.62(t,8H),1.87(m,2H),1.22(m,48H),0.94(m,36H)
比較例1−1.有機太陽電池の製造
下記化合物PBDB−Tと下記比較例の化合物1(IEIC)とを1:1でクロロベンゼン(Chlorobenzene、CB)に溶かして複合溶液(composit solution)を製造した。この時、濃度は4wt%に調節し、有機太陽電池はITO/ZnO NP/光活性層/MoO/Agのインバーテッド構造にした。
ITOはバータイプ(bar type)で、1.5cm×1.5cmがコーティングされたガラス基板(11.5Ω/□)は蒸留水、アセトン、2−プロパノールを用いて超音波洗浄し、ITO表面を10分間オゾン処理した後、ZnO NP(ZnO nanograde N−10 2.5wt% in 1−butanol、0.45μm PTFEにフィルタリング)を作り、このZnO NP溶液を4000rpmで40秒間スピンコーティング(spin−coating)した後、80℃で10分間熱処理して残りの溶媒を除去して電子輸送層を完成した。光活性層のコーティングのために、下記化合物PBDB−Tと下記比較例の化合物1との複合溶液を、70℃、1000rpmで25秒間スピンコーティングした。熱蒸着器でMoOを0.2Å/sの速度、10−7Torrで10nmの厚さに熱蒸着して正孔輸送層を製造した。前記順に製造後、熱蒸着器の内部でAgを1Å/sの速度で100nm蒸着して、逆方向構造の有機太陽電池を製造した。
[PBDB−T]
Figure 2019521997
[比較例の化合物1(IEIC)]
Figure 2019521997
比較例1−2.有機太陽電池の製造
前記比較例1−1における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1との複合溶液を1000rpmの代わりに1200rpmでスピンコーティングしたことを除き、比較例1−1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
比較例1−3.有機太陽電池の製造
前記比較例1−1における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1との複合溶液を1000rpmの代わりに1400rpmでスピンコーティングしたことを除き、比較例1−1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
比較例1−4.有機太陽電池の製造
前記比較例1−1における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1との複合溶液を1000rpmの代わりに1600rpmでスピンコーティングしたことを除き、比較例1−1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
比較例2−1.有機太陽電池の製造
前記比較例1−1における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1とを1:1の代わりに1:1.5で用いたことを除き、比較例1−1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
比較例2−2.有機太陽電池の製造
前記比較例1−2における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1とを1:1の代わりに1:1.5で用いたことを除き、比較例1−2と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
比較例2−3.有機太陽電池の製造
前記比較例1−3における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1とを1:1の代わりに1:1.5で用いたことを除き、比較例1−3と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
比較例2−4.有機太陽電池の製造
前記比較例1−4における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1とを1:1の代わりに1:1.5で用いたことを除き、比較例1−4と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
比較例3−1.有機太陽電池の製造
前記比較例1−1における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1とを1:1の代わりに1:2で用いたことを除き、比較例1−1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
比較例3−2.有機太陽電池の製造
前記比較例1−2における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1とを1:1の代わりに1:2で用いたことを除き、比較例1−2と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
比較例3−3.有機太陽電池の製造
前記比較例1−3における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1とを1:1の代わりに1:2で用いたことを除き、比較例1−3と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
比較例3−4.有機太陽電池の製造
前記比較例1−4における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1とを1:1の代わりに1:2で用いたことを除き、比較例1−4と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例1−1.有機太陽電池の製造
前記比較例1−1における前記比較例の化合物1の代わりに前記化合物2を用いたことを除き、比較例1−1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例1−2.有機太陽電池の製造
前記比較例1−2における前記比較例の化合物1の代わりに前記化合物2を用いたことを除き、比較例1−2と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例1−3.有機太陽電池の製造
前記比較例1−3における前記比較例の化合物1の代わりに前記化合物2を用いたことを除き、比較例1−3と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例1−4.有機太陽電池の製造
前記比較例1−4における前記比較例の化合物1の代わりに前記化合物2を用いたことを除き、比較例1−4と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例2−1.有機太陽電池の製造
前記実施例1−1における前記化合物PBDB−Tと前記化合物2とを1:1の代わりに1:1.5で用いたことを除き、実施例1−1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例2−2.有機太陽電池の製造
前記実施例1−2における前記化合物PBDB−Tと前記化合物2とを1:1の代わりに1:1.5で用いたことを除き、実施例1−2と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例2−3.有機太陽電池の製造
前記実施例1−3における前記化合物PBDB−Tと前記化合物2とを1:1の代わりに1:1.5で用いたことを除き、実施例1−3と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例2−4.有機太陽電池の製造
前記実施例1−4における前記化合物PBDB−Tと前記化合物2とを1:1の代わりに1:1.5で用いたことを除き、実施例1−4と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例3−1.有機太陽電池の製造
前記実施例1−1における前記化合物PBDB−Tと前記化合物2とを1:1の代わりに1:2で用いたことを除き、実施例1−1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例3−2.有機太陽電池の製造
前記実施例1−2における前記化合物PBDB−Tと前記化合物2とを1:1の代わりに1:2で用いたことを除き、実施例1−2と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例3−3.有機太陽電池の製造
前記実施例1−3における前記化合物PBDB−Tと前記化合物2とを1:1の代わりに1:2で用いたことを除き、実施例1−3と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例3−4.有機太陽電池の製造
前記実施例1−4における前記化合物PBDB−Tと前記化合物2とを1:1の代わりに1:2で用いたことを除き、実施例1−4と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記実施例1−1〜1−4、2−1〜2−4、3−1〜3−4、比較例1−1〜1−4、2−1〜2−4および3−1〜3−4で製造された有機太陽電池の光電変換特性を100mW/cm(AM1.5)の条件で測定し、下記表1にその結果を示した。
図3は、本明細書の一実施態様に係る化合物2および比較例の化合物1であるIEICのフィルム状態におけるUV−vis吸収スペクトルを示す図であり、図4は、本明細書の一実施態様に係る化合物2および比較例の化合物1であるIEICのHOMO/LUMOエネルギーレベルを示す図である。
Figure 2019521997
前記表1において、本明細書の一実施態様に係る化合物2を電子受容体として用いる実施例1−1〜1−4、2−1〜2−4および3−1〜3−4の有機太陽電池は、従来の比較例の化合物1(IEIC)を電子受容体として用いる比較例1−1〜1−4、2−1〜2−4および3−1〜3−4の有機太陽電池より開放電圧が高く、充電率などの素子効率に優れ、エネルギー変換効率に優れていることが分かる。
前記Vocは開放電圧を、Jscは短絡電流を、FFは充電率(Fill factor)を、ηはエネルギー変換効率を意味する。開放電圧と短絡電流は、それぞれ電圧−電流密度曲線の4象限におけるX軸およびY軸切片であり、この2つの値が高いほど、太陽電池の効率は好ましく高まる。また、充電率(Fill factor)は曲線の内部に描ける長方形の広さを短絡電流と開放電圧との積で割った値である。この3つの値を照射された光の強度で割るとエネルギー変換効率が求められ、高い値であるほど好ましい。
100:有機電子素子
10:第1電極
20:第2電極
30:光活性層

Claims (13)

  1. 下記化学式1で表されるヘテロ環化合物:
    [化学式1]
    Figure 2019521997
    前記化学式1において、
    X1〜X6は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、CRR'、NR、O、SiRR'、PR、S、GeRR'、Se、またはTeであり、
    R1〜R8、RおよびR'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアルコキシ基であり、
    m1およびm2は、それぞれ0または1であり、
    Qは、下記化学式A〜Cのうちのいずれか1つで表される構造であり、
    [化学式A]
    Figure 2019521997
    [化学式B]
    Figure 2019521997
    [化学式C]
    Figure 2019521997
    前記化学式A〜Cにおいて、
    X、X'、X"およびX"'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、SまたはSeであり、
    Y1は、CR"R"'またはNR"であり、
    G1〜G6、R"およびR"'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
    Q1およびQ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の環であり、
    g3およびg4は、それぞれ1〜3の整数であり、
    n1およびn2は、それぞれ1〜5の整数であり、
    g3、g4、n1およびn2がそれぞれ2以上の場合、2以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
    Figure 2019521997
    は、前記化学式1に結合する部位である。
  2. 前記Q1およびQ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の芳香族環;または置換もしくは非置換のヘテロ環である、請求項1に記載のヘテロ環化合物。
  3. 前記化学式1は、下記化学式1−1〜1−3のうちのいずれか1つで表されるものである、請求項1に記載のヘテロ環化合物:
    [化学式1−1]
    Figure 2019521997
    [化学式1−2]
    Figure 2019521997
    [化学式1−3]
    Figure 2019521997
    前記化学式1−1〜1−3において、
    X1〜X4、R1〜R8、m1およびm2の定義は、前記化学式1で定義したものと同じであり、
    Q1、X、X'、n1、G1およびG2の定義は、前記化学式Aで定義したものと同じであり、
    Y1、G3、G4、g3およびg4の定義は、前記化学式Bで定義したものと同じであり、
    Q2、X"、X"'、n2、G5およびG6の定義は、前記化学式Cで定義したものと同じである。
  4. 前記化学式1は、下記化学式1−4〜1−15のうちのいずれか1つで表されるものである、請求項1に記載のヘテロ環化合物:
    Figure 2019521997
    Figure 2019521997
    Figure 2019521997
    前記化学式1−4〜1−15において、
    X1〜X4およびR1〜R8の定義は、前記化学式1で定義したものと同じであり、
    X、X'、G1およびG2の定義は、前記化学式Aで定義したものと同じであり、
    G3、G4、g3およびg4の定義は、前記化学式Bで定義したものと同じであり、
    X"、X"'、G5およびG6の定義は、前記化学式Cで定義したものと同じであり、
    X11〜X14は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、SまたはSeであり、
    G101〜G123、R"およびR"'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
    g105、g110、g111、g116およびg117は、それぞれ1または2であり、
    g105、g110、g111、g116およびg117がそれぞれ2の場合、2個の括弧内の構造は、互いに同一または異なる。
  5. 前記化学式1は、下記化学式1−16〜1−29のうちのいずれか1つで表されるものである、請求項1に記載のヘテロ環化合物:
    Figure 2019521997
    Figure 2019521997
    Figure 2019521997
    Figure 2019521997
    前記化学式1−16〜1−29において、
    R5〜R8は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアルコキシ基であり、
    G120、G121およびG201〜G222は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;ハロゲン基;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のチオアルコキシ基であり、
    R"およびR"'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルキル基であり、
    g201〜g208、g213〜g216およびg219〜g222は、それぞれ1〜5の整数であり、
    g209〜g212、g217およびg218は、それぞれ1〜3の整数であり、
    g201〜g222がそれぞれ2以上の場合、2以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なる。
  6. 前記化学式1は、下記化合物の中から選択されるものである、請求項1に記載のヘテロ環化合物:
    Figure 2019521997
    Figure 2019521997
    Figure 2019521997
    Figure 2019521997
    Figure 2019521997
  7. 第1電極と、
    前記第1電極に対向して備えられる第2電極と、
    前記第1電極と前記第2電極との間に備えられる1層以上の有機物層とを含む有機電子素子であって、
    前記有機物層のうちの1層以上は、請求項1〜6のいずれか1項に記載のヘテロ環化合物を含むものである有機電子素子。
  8. 前記有機物層は、光活性層を含み、
    前記光活性層は、n型有機物層およびp型有機物層を含む2層薄膜(bilayer)構造であり、
    前記n型有機物層は、前記ヘテロ環化合物を含むものである、請求項7に記載の有機電子素子。
  9. 前記有機物層は、光活性層を含み、
    前記光活性層は、電子供与体物質および電子受容体物質を含み、
    前記電子受容体物質は、前記ヘテロ環化合物を含むものである、請求項7に記載の有機電子素子。
  10. 前記電子供与体物質および電子受容体物質は、バルクヘテロジャンクション(BHJ)を構成するものである、請求項9に記載の有機電子素子。
  11. 前記有機電子素子は、有機光電素子、有機トランジスタ、有機太陽電池、および有機発光素子からなる群より選択されるものである、請求項7〜10のいずれか1項に記載の有機電子素子。
  12. 請求項7〜11のいずれか1項に記載の有機電子素子を含む有機イメージセンサ。
  13. 請求項12に記載の有機イメージセンサを含む電子装置。
JP2018567050A 2017-05-24 2018-01-31 ヘテロ環化合物およびこれを含む有機電子素子 Active JP6635530B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20170064097 2017-05-24
KR10-2017-0064097 2017-05-24
KR1020170133228A KR101902129B1 (ko) 2017-05-24 2017-10-13 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
KR10-2017-0133228 2017-10-13
PCT/KR2018/001325 WO2018216880A1 (ko) 2017-05-24 2018-01-31 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019521997A true JP2019521997A (ja) 2019-08-08
JP6635530B2 JP6635530B2 (ja) 2020-01-29

Family

ID=63721367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018567050A Active JP6635530B2 (ja) 2017-05-24 2018-01-31 ヘテロ環化合物およびこれを含む有機電子素子

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11008343B2 (ja)
EP (1) EP3473627B1 (ja)
JP (1) JP6635530B2 (ja)
KR (1) KR101902129B1 (ja)
CN (1) CN109476679B (ja)
TW (1) TWI671304B (ja)
WO (1) WO2018216880A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021086947A (ja) * 2019-11-28 2021-06-03 三菱ケミカル株式会社 有機半導体デバイス

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6786769B2 (ja) * 2017-10-23 2020-11-18 エルジー・ケム・リミテッド ヘテロ環化合物およびこれを含む有機電子素子
KR102428979B1 (ko) * 2018-01-18 2022-08-03 주식회사 엘지화학 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
CN110964036A (zh) * 2018-12-27 2020-04-07 深圳睿迅有机太阳能有限公司 基于含氮六并稠环单元的共轭分子及其制备方法和应用
KR102629144B1 (ko) * 2019-02-14 2024-01-24 주식회사 엘지화학 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
CN109824694B (zh) * 2019-03-19 2022-01-21 苏州大学 基于苯并二呋喃的七并稠环单元的a-d-a共轭分子及其制备方法和应用
KR102635061B1 (ko) * 2019-03-20 2024-02-07 주식회사 엘지화학 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
KR102639496B1 (ko) * 2019-04-09 2024-02-21 주식회사 엘지화학 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
TWI795639B (zh) 2019-04-12 2023-03-11 天光材料科技股份有限公司 有機半導體材料及應用其之有機光電元件
CN110256459A (zh) * 2019-05-28 2019-09-20 苏州大学 一种含烷基苯共轭侧链的有机小分子及其制备方法和应用
EP3812383A1 (en) * 2019-10-24 2021-04-28 Sumitomo Chemical Co., Ltd Molecular materials based on phenoxyazine core for heterojunction organic solar cells
CN113173929B (zh) * 2021-04-07 2024-04-23 香港科技大学深圳研究院 基于芴或茚并芴及噻吩端基大带隙受体材料、制备方法及应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104557968A (zh) * 2013-10-29 2015-04-29 中国科学院化学研究所 基于二噻吩并引达省的a-d-a共轭分子及其制备方法和应用
CN107652304A (zh) * 2017-09-28 2018-02-02 国家纳米科学中心 一种稠环非富勒烯受体材料及其制备方法与应用
WO2018099492A2 (en) * 2017-12-21 2018-06-07 Merck Patent Gmbh Organic semiconducting compounds
KR20190045078A (ko) * 2017-10-23 2019-05-02 주식회사 엘지화학 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5331183A (en) 1992-08-17 1994-07-19 The Regents Of The University Of California Conjugated polymer - acceptor heterojunctions; diodes, photodiodes, and photovoltaic cells
KR101707893B1 (ko) 2009-08-19 2017-02-17 페더럴-모걸 코오포레이숀 실린더 헤드 개스킷 어셈블리
WO2013018951A1 (ko) 2011-08-03 2013-02-07 포항공과대학교 산학협력단 3,6-카바졸을 포함하는 전도성 고분자 및 이를 이용한 유기태양전지
KR101595919B1 (ko) 2013-08-30 2016-02-29 한국과학기술연구원 전도성 유기 반도체 화합물 및 이를 포함하는 유기태양전지
EP2903047A1 (en) 2014-01-31 2015-08-05 Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) Hole transporting and light absorbing material for solid state solar cells
KR101769665B1 (ko) 2014-03-27 2017-08-21 주식회사 엘지화학 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 태양 전지
KR101677841B1 (ko) * 2014-04-21 2016-11-18 주식회사 엘지화학 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 태양 전지
CN107531731B (zh) 2015-04-20 2021-02-19 株式会社Lg化学 杂环化合物和包含其的有机太阳能电池
CN106883247B (zh) 2017-02-24 2019-05-24 武汉大学 基于噻吩并环戊二酮衍生物的a-d-a共轭分子及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104557968A (zh) * 2013-10-29 2015-04-29 中国科学院化学研究所 基于二噻吩并引达省的a-d-a共轭分子及其制备方法和应用
CN107652304A (zh) * 2017-09-28 2018-02-02 国家纳米科学中心 一种稠环非富勒烯受体材料及其制备方法与应用
KR20190045078A (ko) * 2017-10-23 2019-05-02 주식회사 엘지화학 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
WO2018099492A2 (en) * 2017-12-21 2018-06-07 Merck Patent Gmbh Organic semiconducting compounds

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ACS ENERGY LETTERS, vol. 3, no. 7, JPN6019044289, 22 June 2018 (2018-06-22), pages 1722 - 1729, ISSN: 0004152960 *
ADVANCED MATERIALS, vol. 29, no. 21, JPN6019044290, 29 March 2017 (2017-03-29), pages 1 - 8, ISSN: 0004152962 *
ADVANCED MATERIALS, vol. 29, no. 46, JPN6019044292, 2017, pages 1 - 7, ISSN: 0004152961 *
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, vol. 139, no. 21, JPN6019044291, 12 May 2017 (2017-05-12), pages 7302 - 7309, ISSN: 0004152963 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021086947A (ja) * 2019-11-28 2021-06-03 三菱ケミカル株式会社 有機半導体デバイス

Also Published As

Publication number Publication date
EP3473627B1 (en) 2020-03-18
US11008343B2 (en) 2021-05-18
TWI671304B (zh) 2019-09-11
WO2018216880A1 (ko) 2018-11-29
TW201900650A (zh) 2019-01-01
CN109476679B (zh) 2022-01-11
US20190284210A1 (en) 2019-09-19
KR101902129B1 (ko) 2018-09-28
EP3473627A4 (en) 2019-09-04
EP3473627A1 (en) 2019-04-24
CN109476679A (zh) 2019-03-15
JP6635530B2 (ja) 2020-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6635530B2 (ja) ヘテロ環化合物およびこれを含む有機電子素子
JP6386583B2 (ja) 複素環化合物及びこれを含む有機太陽電池
KR102491794B1 (ko) 중합체 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
KR102283124B1 (ko) 중합체 및 이를 포함하는 유기 태양 전지
JP6144837B2 (ja) 共重合体およびこれを含む有機太陽電池
KR102389997B1 (ko) 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 태양 전지
EP3620458B1 (en) Heterocyclic compound and organic electronic device comprising same
KR20200119046A (ko) 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
JP2020506897A (ja) ヘテロ環化合物およびこれを含む有機電子素子
KR102471839B1 (ko) 헤테로환 화합물, 이를 포함하는 유기 전자 소자 및 이를 이용한 유기 전자 소자의 제조 방법
JP6642893B2 (ja) 共重合体およびこれを含む有機太陽電池
KR102083711B1 (ko) 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
KR102610463B1 (ko) 헤테로환 화합물, 이를 포함하는 유기 전자 소자 및 이를 이용한 유기 전자 소자의 제조 방법
KR102635061B1 (ko) 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
KR102542194B1 (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
KR102056515B1 (ko) 조성물 및 이를 포함하는 유기전자소자
KR20200119612A (ko) 헤테로환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
KR102552045B1 (ko) 헤테로환 화합물, 이를 포함하는 유기 전자 소자 및 이를 이용한 유기 전자 소자의 제조 방법
KR102531257B1 (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
KR102601531B1 (ko) 인돌린 유도체 및 이를 포함하는 유기 전자 소자
KR102475970B1 (ko) 헤테로환 화합물, 이를 포함하는 유기 전자 소자 및 이를 이용한 유기 전자 소자의 제조 방법
KR20210001222A (ko) 유기 태양 전지의 유기물층용 조성물, 이를 이용한 유기 태양 전지의 제조방법 및 유기 태양 전지
KR20180137941A (ko) 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190108

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191107

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: 20191119

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191212

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6635530

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250