JP2022033978A - チオフェン-又はセレノフェンベース材料の合成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】透明P材料、吸収層、光電変換層及び/又は有機イメージセンサにおけるその使用、並びに、その合成方法を提供する。【解決手段】a)特定Rボロン酸のパラジウム及びエスフォス系触媒鈴木カップリング、続いて、パラジウム触媒系におけるビス(ピナコラート)ジボロンによるホウ素化、b)硫化水素ナトリウム水和物とクロロベンズアルデヒドの平行反応及び臭素元素による臭素化、c)a)の生成物とb)の生成物のパラジウム及びエスフォス系触媒鈴木カップリングの工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式IXで表される)の合成方法。TIFF2022033978000168.tif45166【選択図】なし
Description
本開示の分野は、有機イメージセンサのための活性材料に係る。
本開示は、透明P材料、吸収層、光電変換層及び/又は有機イメージセンサにおけるそ
の使用、並びに、その合成方法に関する。
の使用、並びに、その合成方法に関する。
本開示はまた、本開示による活性材料を含む光電変換層、本開示による活性材料又は本
開示による光電変換層を含むデバイスにも関する。
開示による光電変換層を含むデバイスにも関する。
さらに、本開示は、本開示による光電変換層を含む有機イメージセンサに関する。
本明細書の「技術分野」は、開示の内容の概略を示すためのものである。技術分野に記
載した範囲の発明者の業績、同じく、出願時に先行技術とは認められない説明の概要は、
明示又は黙示を問わず、本開示に対する先行技術ではない。
載した範囲の発明者の業績、同じく、出願時に先行技術とは認められない説明の概要は、
明示又は黙示を問わず、本開示に対する先行技術ではない。
光学イメージを、電気信号へ変換するための半導体デバイスであるイメージセンサは、
光をセンシングする光センシングユニットと、センシングした光を電子信号へと処理して
データをストアする論理回路ユニットとを含む。
光をセンシングする光センシングユニットと、センシングした光を電子信号へと処理して
データをストアする論理回路ユニットとを含む。
従来技術において、光センシングユニットは、カラーフィルタ、光電変換フィルム、シ
リコン等の半導体p-n接合を含む。カラーフィルタは、色によって光を分けるが、空間
分解能や集光利用効率が減少する。
リコン等の半導体p-n接合を含む。カラーフィルタは、色によって光を分けるが、空間
分解能や集光利用効率が減少する。
この問題を解決するために、異なる波長の光を検出可能な光電変換装置を、長手方向に
スタックする幾何配置が報告されている。特に、このような光電変換ユニットは、p-n
接合やバルクヘテロ接合に基づく有機光電変換層である。このようなユニットの光電変換
効率は、層に用いる材料の種類に大きく依存する。現在利用されている有機材料では、変
換効率が低く、暗電流が大きいことが報告されている。
スタックする幾何配置が報告されている。特に、このような光電変換ユニットは、p-n
接合やバルクヘテロ接合に基づく有機光電変換層である。このようなユニットの光電変換
効率は、層に用いる材料の種類に大きく依存する。現在利用されている有機材料では、変
換効率が低く、暗電流が大きいことが報告されている。
他の解決策は、IR領域は吸収するが、可視領域は吸収せず、可視範囲の相補型金属酸
化膜半導体(CMOS)ベースの撮像部と、又は可視範囲は吸収しない有機ベースの撮像
部と組み合わせることができる有機層を用いることである。両方の場合において、ホワイ
トライトが集光され、BGRピクセル解像度を得るためには、フィルタを用いなければな
らない。この場合も、カラーフィルタの場合と同様に、色によって光を分けるが、空間分
解能や利用効率が減少する。
化膜半導体(CMOS)ベースの撮像部と、又は可視範囲は吸収しない有機ベースの撮像
部と組み合わせることができる有機層を用いることである。両方の場合において、ホワイ
トライトが集光され、BGRピクセル解像度を得るためには、フィルタを用いなければな
らない。この場合も、カラーフィルタの場合と同様に、色によって光を分けるが、空間分
解能や利用効率が減少する。
本開示は、P:Nヘテロ接合又はP:N二層又は多層接合、特に、P:N1:N2又は
P1:P2:Nヘテロ接合又は多層接合で構成されるとき、着色N又は着色N混合物(N
1:N2)、着色P又は着色PとN材料の混合物(P2:N)において形成される励起子
を、HOMO分離のプロセスにより、効率的に分離する品質、及び/又は、着色N又は着
色N材料混合物から、他方の着色P材料から、又は着色Nと他方のP材料の混合物から正
孔を受容する品質、を有する透明P材料を提供するものである。正孔を輸送する品質も有
する。
ここで、透明とは、
約450~約700nmの範囲の可視波長範囲において、約60,000M-1cm-
1未満の透過係数、約400~約450nmの範囲の可視波長範囲において、約100,
000M-1cm-1未満の透過係数、
450nmより長い波長について、70,000cm-1未満の吸収係数(単一材料フ
ィルムにおける)、
500nmより長い波長について、40,000cm-1未満の吸収係数(単一材料フ
ィルムにおける)を指し、
着色とは、約400nm~約700nmの範囲において、約60,000cm-1を超
える吸収係数(この範囲のどこかに最大がある、又はこの範囲のいずれにおいて吸収され
る)を指す。
P1:P2:Nヘテロ接合又は多層接合で構成されるとき、着色N又は着色N混合物(N
1:N2)、着色P又は着色PとN材料の混合物(P2:N)において形成される励起子
を、HOMO分離のプロセスにより、効率的に分離する品質、及び/又は、着色N又は着
色N材料混合物から、他方の着色P材料から、又は着色Nと他方のP材料の混合物から正
孔を受容する品質、を有する透明P材料を提供するものである。正孔を輸送する品質も有
する。
ここで、透明とは、
約450~約700nmの範囲の可視波長範囲において、約60,000M-1cm-
1未満の透過係数、約400~約450nmの範囲の可視波長範囲において、約100,
000M-1cm-1未満の透過係数、
450nmより長い波長について、70,000cm-1未満の吸収係数(単一材料フ
ィルムにおける)、
500nmより長い波長について、40,000cm-1未満の吸収係数(単一材料フ
ィルムにおける)を指し、
着色とは、約400nm~約700nmの範囲において、約60,000cm-1を超
える吸収係数(この範囲のどこかに最大がある、又はこの範囲のいずれにおいて吸収され
る)を指す。
本開示は、透明P材料を提供するものであり、材料は、
堆積方法(蒸着やスピンコーティング)を用いると、高品質な均質フィルムを形成する
有機系化合物であり、
約450~約700nmの範囲の可視波長範囲において、約60,000M-1cm-
1未満の透過係数及び約400~約450nmの範囲の可視波長範囲において、約100
,000M-1cm-1未満の透過係数を有し、かつ
堆積方法(蒸着やスピンコーティング)を用いると、高品質な均質フィルムを形成する
有機系化合物であり、
450nmより長い波長について、70,000cm-1未満の吸収係数(単一材料フ
ィルムにおける)又は、
500nmより長い波長について、40,000cm-1未満の吸収係数(単一材料フ
ィルムにおける)を有する。
堆積方法(蒸着やスピンコーティング)を用いると、高品質な均質フィルムを形成する
有機系化合物であり、
約450~約700nmの範囲の可視波長範囲において、約60,000M-1cm-
1未満の透過係数及び約400~約450nmの範囲の可視波長範囲において、約100
,000M-1cm-1未満の透過係数を有し、かつ
堆積方法(蒸着やスピンコーティング)を用いると、高品質な均質フィルムを形成する
有機系化合物であり、
450nmより長い波長について、70,000cm-1未満の吸収係数(単一材料フ
ィルムにおける)又は、
500nmより長い波長について、40,000cm-1未満の吸収係数(単一材料フ
ィルムにおける)を有する。
本開示は、本開示による透明P材料を、吸収層及び/又は光電変換層及び/又は光電子
用途のハイブリッドモジュールにおける使用を提供する。
用途のハイブリッドモジュールにおける使用を提供する。
本開示は、本開示による透明P材料を含む光電変換層を提供する。本開示は、本開示に
よる透明P材料を含む吸収層を提供する。
よる透明P材料を含む吸収層を提供する。
本開示は、本開示による透明P材料又は本開示による光電変換層を含むデバイスを提供
する。
する。
本開示は、本開示による光電変換層を含む有機光電変換ユニットを含む有機イメージセ
ンサを提供する。
ンサを提供する。
本開示は、本開示による光電変換層を含む有機光電変換ユニットを含むハイブリッドシ
リコン有機イメージセンサを提供する。
リコン有機イメージセンサを提供する。
本開示は、透明P材料、特に、チオフェンベース、セレノフェンベース材料及びその二
量体の合成方法を提供する。
量体の合成方法を提供する。
上記の段落は、概略の紹介として提供されるものであり、本請求項の範囲を限定しよう
とするものではない。更なる利点と共に記載された実施形態は、添付の図面と併せて以下
の詳細な説明を参照することにより、良く理解されるであろう。
とするものではない。更なる利点と共に記載された実施形態は、添付の図面と併せて以下
の詳細な説明を参照することにより、良く理解されるであろう。
開示及びその多くの付随する利点は、添付の図面と共に、以下に詳細な説明を参照する
ことにより、より完全に理解されるであろう。
ことにより、より完全に理解されるであろう。
上述したとおり、本開示は、透明P材料を提供する。
本開示による透明P材料 は、P:Nヘテロ接合、P:N二層又は多層接合、特に、P
:N1:N2、P1:P2:Nヘテロ接合又は多層接合で構成されていると、高品質で、
HOMO分離プロセスを介して、着色N、着色N材料の混合物(N1:N2)、他の着色
P、着色PとN材料(P2:N)の混合物中に形成された励起子を効率的に分離する。さ
らに、正孔輸送する品質も高い。
:N1:N2、P1:P2:Nヘテロ接合又は多層接合で構成されていると、高品質で、
HOMO分離プロセスを介して、着色N、着色N材料の混合物(N1:N2)、他の着色
P、着色PとN材料(P2:N)の混合物中に形成された励起子を効率的に分離する。さ
らに、正孔輸送する品質も高い。
本開示によれば、透明P材料は、励起着色材料(P材料又はN材料吸収光子)のHOM
Oへ電子を供与し、これは、正孔受容に等しい。
Oへ電子を供与し、これは、正孔受容に等しい。
本開示によれば、「透明」とは、約450~約700nmの領域の可視波長範囲におい
て約60,000M-1cm-1未満の透過係数、及び約400~約450nmの領域の
可視波長範囲において約100,000M-1cm-1未満の透過係数、又は450nm
より長い波長について70,000cm-1未満の吸収係数(単一材料フィルムにおける
)、又は500nmより長い波長について40,000cm-1未満の吸収係数(単一材
料フィルムにおける)を指し、「着色」とは、約400~約700nmの領域の可視波長
範囲において(この領域における最大、この領域で吸収する全て)約60,000cm-
1超える吸収係数を指す。
て約60,000M-1cm-1未満の透過係数、及び約400~約450nmの領域の
可視波長範囲において約100,000M-1cm-1未満の透過係数、又は450nm
より長い波長について70,000cm-1未満の吸収係数(単一材料フィルムにおける
)、又は500nmより長い波長について40,000cm-1未満の吸収係数(単一材
料フィルムにおける)を指し、「着色」とは、約400~約700nmの領域の可視波長
範囲において(この領域における最大、この領域で吸収する全て)約60,000cm-
1超える吸収係数を指す。
一実施形態において、本開示の透明P材料は、
-堆積方法(蒸着やスピンコーティング)を用いて、高品質な均質フィルムを形成する
有機系化合物であり、
約450~約700nmの範囲の可視波長範囲において、約60,000M-1cm-
1未満の透過係数及び約400~約450nmの範囲の可視波長範囲において、約100
,000M-1cm-1未満の透過係数を有する。
透明P材料は、450nmより長い波長について、70,000cm-1未満の吸収係
数(単一材料フィルムにおける)又は、500nmより長い波長について、40,000
cm-1未満の吸収係数(単一材料フィルムにおける)を有する。
-堆積方法(蒸着やスピンコーティング)を用いて、高品質な均質フィルムを形成する
有機系化合物であり、
約450~約700nmの範囲の可視波長範囲において、約60,000M-1cm-
1未満の透過係数及び約400~約450nmの範囲の可視波長範囲において、約100
,000M-1cm-1未満の透過係数を有する。
透明P材料は、450nmより長い波長について、70,000cm-1未満の吸収係
数(単一材料フィルムにおける)又は、500nmより長い波長について、40,000
cm-1未満の吸収係数(単一材料フィルムにおける)を有する。
一実施形態において、本開示の透明P材料は、
-チオフェンベース材料、
-セレノフェンベース材料、及び
-その二量体の群から選択される。
-チオフェンベース材料、
-セレノフェンベース材料、及び
-その二量体の群から選択される。
一実施形態において、本開示の透明P材料は、一般式IXで表されるチオフェン-又は
セレノフェンベース材料である。
セレノフェンベース材料である。
式中、
X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、CR2、S、O、Se、N-R及びSi-R2
から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル及びア
リールから選択され、Rは、H、鎖状及び分岐アルキル基、シクロアルキル基、鎖状及び
分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキル又はアリールスルフ
ァニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリール基、ビアリー
ル基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオレニル基から選択される。
一般式IXで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料の好ましい実施形態に
おいて、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから独立して選択される。
おいて、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから独立して選択される。
一般式IXで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料の好ましい実施形態に
おいて、Rは、
から選択され、式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、それぞれ、H、F、CH3
、CF3、アリール及びアルキルから独立して選択される。
おいて、Rは、
から選択され、式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、それぞれ、H、F、CH3
、CF3、アリール及びアルキルから独立して選択される。
一般式IXで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料の好ましい実施形態に
おいて、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから独立して選択され、R
は、
から選択され、式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、それぞれ、H、F、CH
3、CF3、アリール及びアルキルから独立して選択される。
おいて、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから独立して選択され、R
は、
3、CF3、アリール及びアルキルから独立して選択される。
一実施形態において、本開示の透明P材料は、一般式Xaで表されるチオフェン-又は
セレノフェンベース材料であり、
式中、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、CR2、S、O、Se、N-R及びSi
-R2から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル
及びアリールから選択され、RはH、鎖状及び分岐アルキル基、シクロアルキル基、鎖状
及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキル又はアリールス
ルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリール基、ビア
リール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオレニル基から選択される
。
セレノフェンベース材料であり、
-R2から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル
及びアリールから選択され、RはH、鎖状及び分岐アルキル基、シクロアルキル基、鎖状
及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキル又はアリールス
ルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリール基、ビア
リール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオレニル基から選択される
。
一般式Xaで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料の好ましい実施形態に
おいて、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから独立して選択される。
おいて、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから独立して選択される。
一般式Xaで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料の好ましい実施形態に
おいて、Rは、
から選択され、式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、それぞれ、H、F、CH3
、CF3、アリール及びアルキルから独立して選択される。
おいて、Rは、
から選択され、式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、それぞれ、H、F、CH3
、CF3、アリール及びアルキルから独立して選択される。
一般式Xaで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料の好ましい実施形態に
おいて、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから独立して選択され、R
は、
選択され、式中、R4、R5、R6同一又は異なり、それぞれ、H、F、CH3、CF3
、アリール及びアルキルから独立して選択される。
おいて、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから独立して選択され、R
は、
選択され、式中、R4、R5、R6同一又は異なり、それぞれ、H、F、CH3、CF3
、アリール及びアルキルから独立して選択される。
一実施形態において、本開示の透明P材料は、一般式Xbで表されるチオフェン-又は
セレノフェンベース材料であり、
Xb
式中、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、CR2、S、O、Se、N-R及びSi
-R2から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル
及びアリールから独立して選択され、Rは、H、鎖状及び分岐アルキル基、シクロアルキ
ル基、鎖状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキル又は
アリールスルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリー
ル基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオレニル基から
選択される。
セレノフェンベース材料であり、
式中、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、CR2、S、O、Se、N-R及びSi
-R2から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル
及びアリールから独立して選択され、Rは、H、鎖状及び分岐アルキル基、シクロアルキ
ル基、鎖状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキル又は
アリールスルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリー
ル基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオレニル基から
選択される。
一般式Xbで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料の好ましい実施形態に
おいて、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから独立して選択される。
おいて、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから独立して選択される。
一般式Xbで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料の好ましい実施形態に
おいて、Rは、
選択され、式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、それぞれ、H、F、CH3、C
F3、アリール及びアルキルから独立して選択される。
おいて、Rは、
F3、アリール及びアルキルから独立して選択される。
一般式Xbで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料の好ましい実施形態に
おいて、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから独立して選択され、R
は、
選択され、式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、それぞれ、H、F、CH3、C
F3、アリール及びアルキルから独立して選択される。
おいて、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから独立して選択され、R
は、
F3、アリール及びアルキルから独立して選択される。
一実施形態において、本開示の透明P材料は、一般式XXXIa及びXXXIbで表さ
れるチオフェン-又はセレノフェンベース材料であり、
式中、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、CR2、S、O、Se、N-R及びSi
-R2から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル
及びアリールから選択され、Rは、H、鎖状及び分岐アルキル基、シクロアルキル基、鎖
状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキル又はアリール
スルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリール基、ビ
アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオレニル基から選択され
る。
れるチオフェン-又はセレノフェンベース材料であり、
-R2から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル
及びアリールから選択され、Rは、H、鎖状及び分岐アルキル基、シクロアルキル基、鎖
状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキル又はアリール
スルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリール基、ビ
アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオレニル基から選択され
る。
一般式XXXIa及びXXXIbで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料
の好ましい実施形態において、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから
独立して選択される。
の好ましい実施形態において、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから
独立して選択される。
一般式XXXIa及びXXXIbで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料
の好ましい実施形態において、Rは、
選択され、式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、それぞれ、H、F、CH3、C
F3、アリール及びアルキルから独立して選択される。
の好ましい実施形態において、Rは、
F3、アリール及びアルキルから独立して選択される。
一般式XXXIa及びXXXIbで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料
の好ましい実施形態において、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから
独立して選択され、Rは、
選択され、式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、それぞれ、H、F、CH3、C
F3、アリール及びアルキルから独立して選択される。
の好ましい実施形態において、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから
独立して選択され、Rは、
F3、アリール及びアルキルから独立して選択される。
一実施形態において、本開示の透明P材料は、一般式XXXIXで表されるチオフェン
-又はセレノフェンベース材料である。
式中、Tは、一般式IX、Xa、Xb、XI、XIIa、XIIb、XXII~XXXV
IIIのうちの1つとの構造から選択される。
X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、CR2、S、O、Se、N-R及びSi-R
2から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、アリール及びアルキルか
ら選択され、R及びR1は、同一又は異なり、それぞれ、H、鎖状及び分岐アルキル基、
シクロアルキル基、鎖状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、
アルキル又はアリールスルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロ
ゲン化アリール基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオ
レニル基から独立して選択され、Bは、無し、又は
から選択される。
-又はセレノフェンベース材料である。
IIIのうちの1つとの構造から選択される。
2から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、アリール及びアルキルか
ら選択され、R及びR1は、同一又は異なり、それぞれ、H、鎖状及び分岐アルキル基、
シクロアルキル基、鎖状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、
アルキル又はアリールスルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロ
ゲン化アリール基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオ
レニル基から独立して選択され、Bは、無し、又は
一実施形態において、本開示の透明P材料は、一般式XLで表されるチオフェン-又は
セレノフェンベース材料であり、
式中、Tは、一般式IX、Xa、Xb、XI、XIIa、XIIb、XXII~XXXV
IIIのうちの1つとの構造から選択され、
式中、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、CR2、S、O、Se、N-R及びSi
-R2、から独立して選択され、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル及び
アリールから選択され、R及びR1は、同一又は異なり、それぞれ、H、鎖状及び分岐ア
ルキル基、シクロアルキル基、鎖状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロ
ゲン原子、アルキル又はアリールスルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリー
ル基、ハロゲン化アリール基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基
及びフルオレニル基から独立して選択され、Hは、
のうちのいずれかから選択され、式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、それぞれ
、H、F、CH3、アルキル基及びアリール基から独立して選択される。
セレノフェンベース材料であり、
IIIのうちの1つとの構造から選択され、
-R2、から独立して選択され、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル及び
アリールから選択され、R及びR1は、同一又は異なり、それぞれ、H、鎖状及び分岐ア
ルキル基、シクロアルキル基、鎖状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロ
ゲン原子、アルキル又はアリールスルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリー
ル基、ハロゲン化アリール基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基
及びフルオレニル基から独立して選択され、Hは、
、H、F、CH3、アルキル基及びアリール基から独立して選択される。
一実施形態において、本開示の透明P材料は、一般式XLIで表されるチオフェン-又
はセレノフェンベース材料である。
式中、Tは、無し、又は一般式IX、Xa、Xb、XI、XIIa、XIIb、XXI
I~XXXVIIIのうちの1つの構造から選択される。
式中、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、CR2、S、O、Se、N-R及びSi
-R2から独立して選択され、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル及びア
リールから選択され、R及びR1は、同一又は異なり、それぞれ、H、鎖状及び分岐アル
キル基、シクロアルキル基、鎖状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲ
ン原子、アルキル又はアリールスルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール
基、ハロゲン化アリール基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及
びフルオレニル基から独立して選択され、Bは、無し、又は以下より選択され、
から選択され
式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、それぞれ、H、F、CH3、アルキル及び
アリールから独立して選択される。
はセレノフェンベース材料である。
式中、Tは、無し、又は一般式IX、Xa、Xb、XI、XIIa、XIIb、XXI
I~XXXVIIIのうちの1つの構造から選択される。
-R2から独立して選択され、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル及びア
リールから選択され、R及びR1は、同一又は異なり、それぞれ、H、鎖状及び分岐アル
キル基、シクロアルキル基、鎖状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲ
ン原子、アルキル又はアリールスルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール
基、ハロゲン化アリール基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及
びフルオレニル基から独立して選択され、Bは、無し、又は以下より選択され、
式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、それぞれ、H、F、CH3、アルキル及び
アリールから独立して選択される。
上述したとおり、本開示は、本開示による透明P材料を含む、P:Nヘテロ結合、好ま
しくは、ヘテロ結合を提供する。
しくは、ヘテロ結合を提供する。
一実施形態において、本開示による透明P材料は、供与体であり、透明N材料は、P:
Nヘテロ結合における受容体である。例えば、図4参照。
Nヘテロ結合における受容体である。例えば、図4参照。
P:N1:N2ヘテロ結合の一実施形態において、P材料の1つを、本開示による透明
P材料と供与体とすることができる。
P材料と供与体とすることができる。
一実施形態において、P:Nヘテロ結合、好ましくは、P:N1:N2ヘテロ接合は、
N及び/又はさらなるP材料を含み、N及び/又はさらなるP材料は、可視波長範囲(
約400~約700nm)において吸収を示すのが好ましい。
N及び/又はさらなるP材料を含み、N及び/又はさらなるP材料は、可視波長範囲(
約400~約700nm)において吸収を示すのが好ましい。
上述したとおり、本開示は、本開示による透明P材料を、吸収層において用いるもので
ある。
ある。
一実施形態において、吸収層は、さらに、N及び/又はP材料を含み、さらなるN及び
/又はP材料は、可視波長範囲(約400~約700nm)に吸収を示すのが好ましい。
/又はP材料は、可視波長範囲(約400~約700nm)に吸収を示すのが好ましい。
上述したとおり、本開示は、本開示による透明P材料を、
-光電変換層、及び/又は
-有機及び/又はハイブリッドモジュール
において、有機光電変換層、OLEDやOTFT有機モジュールを含むイメージセンサ
、フォトダイオード、有機太陽光発電等の光電子用途に用いるものである。
-光電変換層、及び/又は
-有機及び/又はハイブリッドモジュール
において、有機光電変換層、OLEDやOTFT有機モジュールを含むイメージセンサ
、フォトダイオード、有機太陽光発電等の光電子用途に用いるものである。
一実施形態において、光電変換層及び/又は有機及び/又はハイブリッドモジュールは
、N及び/又はさらなるP材料を含み、N及び/又はさらなるP材料は、可視波長範囲(
約400~約700nm)において吸収を示すのが好ましい。
、N及び/又はさらなるP材料を含み、N及び/又はさらなるP材料は、可視波長範囲(
約400~約700nm)において吸収を示すのが好ましい。
上述したとおり、本開示は、本開示による透明P材料を含む光電変換層を提供するもの
である。
である。
一実施形態において、光電変換層は、N及び/又はさらなるP材料を含み、N及び/又
はさらなるP材料は、可視波長範囲(約400~約700nm)において吸収を示すのが
好ましい。
はさらなるP材料は、可視波長範囲(約400~約700nm)において吸収を示すのが
好ましい。
一実施形態において、光電変換層は、さらに分子を含む。
上述したとおり、本開示は、本開示による透明P材料を含む吸収層を提供する。
一実施形態において、吸収層は、N及び/又はさらなるP材料を含み、N及び/又はさ
らなるP材料は、可視波長範囲(約400~約700nm)において吸収を示すのが好ま
しい。
らなるP材料は、可視波長範囲(約400~約700nm)において吸収を示すのが好ま
しい。
一実施形態において、吸収層は、さらに分子を含む。
上述したとおり、本開示は、本開示による透明P材料又は本開示による光電変換層を提
供する。
供する。
本デバイスは、有機イメージセンサ、ハイブリッドイメージセンサ、フォトダイオード
、有機光電池、有機発光ダイオード(OLED)、有機薄膜トランジスタ(OTFT)と
することができる。
、有機光電池、有機発光ダイオード(OLED)、有機薄膜トランジスタ(OTFT)と
することができる。
一実施形態において、光電変換層は、可視吸収範囲において、光応答を示す。本実施形
態において、デバイスの光電変換層は、本開示による透明P材料と、好ましくは、可視波
長範囲(約400~約700nm)において吸収を示すN及び/又はさらなるP材料を含
む。
態において、デバイスの光電変換層は、本開示による透明P材料と、好ましくは、可視波
長範囲(約400~約700nm)において吸収を示すN及び/又はさらなるP材料を含
む。
本開示に従って、活性材料の1つが透明であるとき、以下の可能性を提供する。
1つの活性材料のみの吸収を調整することによる、ヘテロ結合/活性層の全体の吸収スペ
クトルの調整、
相手(吸収)材料のみの励起子拡散効率の調整、
HOMO又はLUMOによるそれぞれの電荷生成効率の調整、
電子のみ(透明n)又は正孔のみ(透明p)移動度の調整、
全般的:可視範囲における吸収特性の電子/正孔移動及び輸送特性からの切り離し
1つの活性材料のみの吸収を調整することによる、ヘテロ結合/活性層の全体の吸収スペ
クトルの調整、
相手(吸収)材料のみの励起子拡散効率の調整、
HOMO又はLUMOによるそれぞれの電荷生成効率の調整、
電子のみ(透明n)又は正孔のみ(透明p)移動度の調整、
全般的:可視範囲における吸収特性の電子/正孔移動及び輸送特性からの切り離し
一実施形態において、デバイスの光電変換層は、さらに分子を含む。
光電変換層は、異なる成分(染料)及びその組み合わせを含み得る。
一実施形態において、光電変換層及び/又は吸収層は、本開示の材料と共に用いること
のできるさらなるn及びp型材料(分子)及びその誘導体を含み、例えば、供与体として
は、フタロシアニン(Pc)、サブフタロシアニン(SubPc)、メロシアニン(MC
)、ジケトピロールピロール(DPP)、ボロンジピロメテン(BODIPY)、イソイ
ンディゴ(ID)、ペリレンジイミド(PDI)及びペリレンモノイミド(PMI)、及
びキナクリドン(QD)、フューズドアセン、例えば、ペンタセン、テトラセン、トリフ
ェニルアミン及びその誘導体(TPA)、及び/又は、供与体としては、フラーレン、リ
レンジイミド及びモノイミド(例えば、限定するものではないが、PDIやPMI), フ
タロシアニン及びサブフタロシアニン、ボロンジピロメテン(BODIPY)及びシアノ
ペンタセンが挙げられる。
のできるさらなるn及びp型材料(分子)及びその誘導体を含み、例えば、供与体として
は、フタロシアニン(Pc)、サブフタロシアニン(SubPc)、メロシアニン(MC
)、ジケトピロールピロール(DPP)、ボロンジピロメテン(BODIPY)、イソイ
ンディゴ(ID)、ペリレンジイミド(PDI)及びペリレンモノイミド(PMI)、及
びキナクリドン(QD)、フューズドアセン、例えば、ペンタセン、テトラセン、トリフ
ェニルアミン及びその誘導体(TPA)、及び/又は、供与体としては、フラーレン、リ
レンジイミド及びモノイミド(例えば、限定するものではないが、PDIやPMI), フ
タロシアニン及びサブフタロシアニン、ボロンジピロメテン(BODIPY)及びシアノ
ペンタセンが挙げられる。
上述したとおり、本開示は、本開示による光電変換層を含む有機イメージセンサを提供
する。
する。
本開示の有機イメージセンサは、好ましくは、
(a)本開示による光電変換層を含む有機光電変換ユニットと、
(b)少なくとも1つの電極と、
(c)基板と、
(d)任意で、光電変換層の上部の第2の電極と
を含む。
(a)本開示による光電変換層を含む有機光電変換ユニットと、
(b)少なくとも1つの電極と、
(c)基板と、
(d)任意で、光電変換層の上部の第2の電極と
を含む。
基板は、シリコン、水晶、ガラス、ポリマー、例えば、PMMA、PC、PS、COP
、COP、PVA、PVP、PES、PET、PEN、マイカ又はこれらの組み合わせと
することができる。
、COP、PVA、PVP、PES、PET、PEN、マイカ又はこれらの組み合わせと
することができる。
基材はまた、他の光電変換ユニットとすることもできる。
すなわち、本開示のデバイスは、有機イメージセンサにおいて、(i)1つの有機ユニ
ットと2つの無機ユニット、(ii)2つの有機ユニットと1つの無機ユニット、又は(
iii)3つの有機ユニットが、互いに組み合わせられたものを含む。有機ユニットのい
ずれもが、本開示による分子/層/デバイスを含むことができる。
ットと2つの無機ユニット、(ii)2つの有機ユニットと1つの無機ユニット、又は(
iii)3つの有機ユニットが、互いに組み合わせられたものを含む。有機ユニットのい
ずれもが、本開示による分子/層/デバイスを含むことができる。
好ましい実施形態において、有機イメージセンサは、本開示により、層中に分子を含む
3つの有機変換ユニットからなり(デバイスにおいては、それぞれ、透明電極を有する)
、互いに組み合わせられ、400nm~500nm、500nm~600nm及び600
nm~700nmの範囲のうち1つでそれぞれ動作するものである。
3つの有機変換ユニットからなり(デバイスにおいては、それぞれ、透明電極を有する)
、互いに組み合わせられ、400nm~500nm、500nm~600nm及び600
nm~700nmの範囲のうち1つでそれぞれ動作するものである。
組み合わせユニットは、有機-有機又は有機―無機ユニットの垂直及び/又は水平スタ
ックのいずれかにより実現される。
ックのいずれかにより実現される。
電極材料は、
-透明金属酸化物、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、フッ素ドープ酸化インジウ
ム(IFO)、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、アンチモンドープ酸化スズ
(ATO)、酸化亜鉛(Al、B及びGaドープ酸化亜鉛を含む)、酸化インジウム-酸
化亜鉛(IZO)、TiO2、
-不透明又は半透明金属、合金、又は導電性ポリマー、例えば、Au、Ag、Cr、N
i、Pd、AlSiCu、その他金属、金属合金、又は好適な仕事関数の金属の組み合わ
せ、PEDOT/PSS、PANI又はPANI/PSS、グラフェン、
とすることができる。
-透明金属酸化物、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、フッ素ドープ酸化インジウ
ム(IFO)、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、アンチモンドープ酸化スズ
(ATO)、酸化亜鉛(Al、B及びGaドープ酸化亜鉛を含む)、酸化インジウム-酸
化亜鉛(IZO)、TiO2、
-不透明又は半透明金属、合金、又は導電性ポリマー、例えば、Au、Ag、Cr、N
i、Pd、AlSiCu、その他金属、金属合金、又は好適な仕事関数の金属の組み合わ
せ、PEDOT/PSS、PANI又はPANI/PSS、グラフェン、
とすることができる。
上述したとおり、本開示は、
(a)本開示による光電変換層を含む有機光電変換ユニット、
(b)任意で、Siベースの有機光電変換ユニット、
(c)金属配線、
(d)(CMOS)基板、
(e)絶縁層、好ましくは、酸化物
を含む、ハイブリッドシリコン有機イメージセンサ又は有機イメージセンサを提供する。
(a)本開示による光電変換層を含む有機光電変換ユニット、
(b)任意で、Siベースの有機光電変換ユニット、
(c)金属配線、
(d)(CMOS)基板、
(e)絶縁層、好ましくは、酸化物
を含む、ハイブリッドシリコン有機イメージセンサ又は有機イメージセンサを提供する。
一実施形態において、本開示のイメージセンサの有機光電変換ユニットは、有機ベース
の光電変換ユニット内に
-n型材料、
-p型材料、
-nバッファ層、
-pバッファ層
又はその組み合わせ及び/又は混合物(例えば、1つの層に共堆積したn材料及びp材料
)のような異なる層を含む。
の光電変換ユニット内に
-n型材料、
-p型材料、
-nバッファ層、
-pバッファ層
又はその組み合わせ及び/又は混合物(例えば、1つの層に共堆積したn材料及びp材料
)のような異なる層を含む。
例えば、本開示の有機イメージセンサは、次の構造を含むことができる。
-基板/第1の電極/nバッファ層/n材料/p材料/pバッファ層/第2の電極、
-基板/第1の電極/nバッファ層/n材料/n及びp材料の混合物/p材料/pバッフ
ァ層/第2の電極、
-基板/第1の電極/nバッファ層/n材料/n及びp材料の混合物/pバッファ層/第
2の電極、
-基板/第1の電極/pバッファ層/p材料/n材料/nバッファ層/第2の電極、
-基板/第1の電極/pバッファ層/p材料/n及びp材料の混合物/n材料/第2の電
極、
-基板/第1の電極/pバッファ層/p材料/n及びp材料の混合物/nバッファ層/第
2の電極。
-基板/第1の電極/nバッファ層/n材料/p材料/pバッファ層/第2の電極、
-基板/第1の電極/nバッファ層/n材料/n及びp材料の混合物/p材料/pバッフ
ァ層/第2の電極、
-基板/第1の電極/nバッファ層/n材料/n及びp材料の混合物/pバッファ層/第
2の電極、
-基板/第1の電極/pバッファ層/p材料/n材料/nバッファ層/第2の電極、
-基板/第1の電極/pバッファ層/p材料/n及びp材料の混合物/n材料/第2の電
極、
-基板/第1の電極/pバッファ層/p材料/n及びp材料の混合物/nバッファ層/第
2の電極。
本開示の有機イメージセンサは、特に、n及びp材料のCMOS部分に対する位置に関
して、異なる層構造を含むことができる。
して、異なる層構造を含むことができる。
有機光電変換ユニットは、ハイブリッドシリコン有機イメージセンサにおいて、異なる
層が、異なる色(BGR)を吸収する、Siベースの有機光電変換ユニット(図2参照)
と組み合わせて用いたり、Siベースの有機光電変換ユニットなしで用いることができる
。この場合、有機光電変換ユニットは、異なる色(BGR)を吸収することができる。
層が、異なる色(BGR)を吸収する、Siベースの有機光電変換ユニット(図2参照)
と組み合わせて用いたり、Siベースの有機光電変換ユニットなしで用いることができる
。この場合、有機光電変換ユニットは、異なる色(BGR)を吸収することができる。
BGR範囲は、400~500nm、500~600nm及び600~700nmであ
り、この範囲外の吸収は、好ましくは、25%未満、より好ましくは20%未満、さらに
好ましくは、10及び5%未満である。
り、この範囲外の吸収は、好ましくは、25%未満、より好ましくは20%未満、さらに
好ましくは、10及び5%未満である。
上述したとおり、基板はまた他の有機光電変換ユニットとすることもできる。
上述したとおり、本開示のデバイスは、有機イメージセンサにおいて、(i)1つの有
機ユニットと2つの無機ユニット、(ii)2つの有機ユニットと1つの無機ユニット、
又は(iii)3つの有機ユニットが、互いに組み合わせられたものを含む。有機ユニッ
トのいずれもが、本開示による分子/層/デバイスを含むことができる。
機ユニットと2つの無機ユニット、(ii)2つの有機ユニットと1つの無機ユニット、
又は(iii)3つの有機ユニットが、互いに組み合わせられたものを含む。有機ユニッ
トのいずれもが、本開示による分子/層/デバイスを含むことができる。
有機光電変換層を生成する堆積方法は、PVD、CVD、スピンコーティング、浸漬コ
ーティング、キャスティングプロセス、インクジェットプリンティング、スクリーンプリ
ンティング、スプレーコーティング、オフセットプリンティングである。
ーティング、キャスティングプロセス、インクジェットプリンティング、スクリーンプリ
ンティング、スプレーコーティング、オフセットプリンティングである。
層を処理する異なるプロセス温度、すなわち、摂氏50~245℃が可能である。層の
処理(アニール)は、上部電極を堆積する前及び/又は後に行うことができる。
処理(アニール)は、上部電極を堆積する前及び/又は後に行うことができる。
上述したとおり、本開示は、
a)特定Rボロン酸のパラジウム及びエスフォス系触媒鈴木カップリング、続いて、パ
ラジウム触媒系におけるビス(ピナコラート)ジボロンによるホウ素化、
b)硫化水素ナトリウム水和物とクロロベンズアルデヒドの平行反応及び臭素元素によ
る臭素化、
c)a)の生成物とb)の生成物のパラジウム及びエスフォス系触媒鈴木カップリング
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式IXで表される)の合
成方法を提供する。
a)特定Rボロン酸のパラジウム及びエスフォス系触媒鈴木カップリング、続いて、パ
ラジウム触媒系におけるビス(ピナコラート)ジボロンによるホウ素化、
b)硫化水素ナトリウム水和物とクロロベンズアルデヒドの平行反応及び臭素元素によ
る臭素化、
c)a)の生成物とb)の生成物のパラジウム及びエスフォス系触媒鈴木カップリング
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式IXで表される)の合
成方法を提供する。
本開示は、
a)特定Rジブロミドのパラジウム及びエスフォス系触媒鈴木カップリング、
b)a)の生成物2当量と特定Xbジボロンエステルのパラジウム及びエスフォス系触
媒鈴木カップリング
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式IXで表される)の合
成方法を提供する。
a)特定Rジブロミドのパラジウム及びエスフォス系触媒鈴木カップリング、
b)a)の生成物2当量と特定Xbジボロンエステルのパラジウム及びエスフォス系触
媒鈴木カップリング
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式IXで表される)の合
成方法を提供する。
本開示は、
a)硫化水素ナトリウム水和物とクロロベンズアルデヒドの反応及び臭素元素による臭
素化、
b)T特異性ベンゾチオフェンとB特異性ジボロン酸のパラジウム触媒反応
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式XXXIで表される)
の合成方法も提供する。
a)硫化水素ナトリウム水和物とクロロベンズアルデヒドの反応及び臭素元素による臭
素化、
b)T特異性ベンゾチオフェンとB特異性ジボロン酸のパラジウム触媒反応
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式XXXIで表される)
の合成方法も提供する。
本開示は、
a)硫化水素ナトリウム水和物とクロロベンズアルデヒドの反応及び臭素元素による臭
素化、
b)T特異性ベンゾチオフェンとB特異性ジボロン酸のパラジウム触媒反応
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式XXXIXで表される
)の合成方法も提供する。
a)硫化水素ナトリウム水和物とクロロベンズアルデヒドの反応及び臭素元素による臭
素化、
b)T特異性ベンゾチオフェンとB特異性ジボロン酸のパラジウム触媒反応
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式XXXIXで表される
)の合成方法も提供する。
本技術はまた、後述するように構成することもできる。
(1)P:Nヘテロ接合又はP:N二層又は多層接合、特に、P:N1:N2又はP1
:P2:Nヘテロ接合又は多層接合で構成されるとき、着色N又は着色N混合物(N1:
N2)、着色P又は着色PとN材料の混合物(P2:N)において形成される励起子を、
HOMO分離のプロセスにより、効率的に分離する品質、及び/又は、着色N又は着色N
材料混合物から、他方の着色P材料から、又は着色Nと他方のP材料の混合物から正孔を
受容する品質、及び/又は正孔を輸送する品質を有する、透明P材料であって、
透明とは、
-約450~約700nmの範囲の可視波長範囲において、約60,000M-1cm
-1未満の透過係数、約400~約450nmの範囲の可視波長範囲において、約100
,000M-1cm-1未満の透過係数、
-450nmより長い波長について、70,000cm-1未満の吸収係数(単一材料
フィルムにおける)、又は
-500nmより長い波長について、40,000cm-1未満の吸収係数(単一材料
フィルムにおける)を指し、
着色とは、約400nm~約700nmの範囲において、約60,000cm-1を超
える吸収係数(この範囲のどこかに最大がある、又はこの範囲のいずれにおいて吸収され
る)を指す、透明P材料。
:P2:Nヘテロ接合又は多層接合で構成されるとき、着色N又は着色N混合物(N1:
N2)、着色P又は着色PとN材料の混合物(P2:N)において形成される励起子を、
HOMO分離のプロセスにより、効率的に分離する品質、及び/又は、着色N又は着色N
材料混合物から、他方の着色P材料から、又は着色Nと他方のP材料の混合物から正孔を
受容する品質、及び/又は正孔を輸送する品質を有する、透明P材料であって、
透明とは、
-約450~約700nmの範囲の可視波長範囲において、約60,000M-1cm
-1未満の透過係数、約400~約450nmの範囲の可視波長範囲において、約100
,000M-1cm-1未満の透過係数、
-450nmより長い波長について、70,000cm-1未満の吸収係数(単一材料
フィルムにおける)、又は
-500nmより長い波長について、40,000cm-1未満の吸収係数(単一材料
フィルムにおける)を指し、
着色とは、約400nm~約700nmの範囲において、約60,000cm-1を超
える吸収係数(この範囲のどこかに最大がある、又はこの範囲のいずれにおいて吸収され
る)を指す、透明P材料。
(2)透明P材料、好ましくは、(1)の透明P材料であって、材料は、
-堆積方法(蒸着やスピンコーティング)を用いると、高品質な均質フィルムを形成す
る有機系化合物であり、
-約450~約700nmの範囲の可視波長範囲において、約60,000M-1cm
-1未満の透過係数及び約400~約450nmの範囲の可視波長範囲において、約10
0,000M-1cm-1未満の透過係数を有し、かつ
-堆積方法(蒸着やスピンコーティング)を用いると、高品質な均質フィルムを形成す
る有機系化合物であり、
-450nmより長い波長について、70,000cm-1未満の吸収係数(単一材料
フィルムにおける)又は、
-500nmより長い波長について、40,000cm-1未満の吸収係数(単一材料
フィルムにおける)を有する、透明P材料。
-堆積方法(蒸着やスピンコーティング)を用いると、高品質な均質フィルムを形成す
る有機系化合物であり、
-約450~約700nmの範囲の可視波長範囲において、約60,000M-1cm
-1未満の透過係数及び約400~約450nmの範囲の可視波長範囲において、約10
0,000M-1cm-1未満の透過係数を有し、かつ
-堆積方法(蒸着やスピンコーティング)を用いると、高品質な均質フィルムを形成す
る有機系化合物であり、
-450nmより長い波長について、70,000cm-1未満の吸収係数(単一材料
フィルムにおける)又は、
-500nmより長い波長について、40,000cm-1未満の吸収係数(単一材料
フィルムにおける)を有する、透明P材料。
(3)
-チオフェンベースの材料、
-セレノフェンベース材料、及び
-その二量体からなる群から選択される、(1)又は(2)の透明P材料。
-チオフェンベースの材料、
-セレノフェンベース材料、及び
-その二量体からなる群から選択される、(1)又は(2)の透明P材料。
(4)材料は、一般式IXで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料であり
、
式中、
X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、CR2、S、O、Se、N-R及びSi-R2
から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル及びア
リールから選択され、Rは、H、鎖状及び分岐アルキル基、シクロアルキル基、鎖状及び
分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキル又はアリールスルフ
ァニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリール基、ビアリー
ル基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオレニル基から選択される、(
3)の透明P材料。
、
X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、CR2、S、O、Se、N-R及びSi-R2
から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル及びア
リールから選択され、Rは、H、鎖状及び分岐アルキル基、シクロアルキル基、鎖状及び
分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキル又はアリールスルフ
ァニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリール基、ビアリー
ル基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオレニル基から選択される、(
3)の透明P材料。
(5)材料は、一般式IXで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料であり
、
式中、
X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから独立して選択され、及び/又は
、
Rは、
から選択され、式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、それぞれ、H、F、CH3
、CF3、アリール及びアルキルから独立して選択される、(4)の透明P材料。
、
式中、
X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから独立して選択され、及び/又は
、
Rは、
、CF3、アリール及びアルキルから独立して選択される、(4)の透明P材料。
(6)材料は、一般式Xaで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料であり
、
式中、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、CR2、S、O、Se、N-R及びSi
-R2から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル
及びアリールから選択され、RはH、鎖状及び分岐アルキル基、シクロアルキル基、鎖状
及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキル又はアリールス
ルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリール基、ビア
リール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオレニル基から選択される
、(3)のP材料。
、
式中、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、CR2、S、O、Se、N-R及びSi
-R2から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル
及びアリールから選択され、RはH、鎖状及び分岐アルキル基、シクロアルキル基、鎖状
及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキル又はアリールス
ルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリール基、ビア
リール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオレニル基から選択される
、(3)のP材料。
(7)材料は、一般式Xaで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料であり
、
式中、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから独立して選択され、及び
/又は、Rは、
から選択され、式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、それぞれ、H、F、CH3
、CF3、アリール及びアルキルから独立して選択される、(6)のP材料。
、
/又は、Rは、
、CF3、アリール及びアルキルから独立して選択される、(6)のP材料。
(8)材料は、一般式Xbで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料であり
、
式中、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、CR2、S、O、Se、N-R及びSi
-R2から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル
及びアリールから独立して選択され、Rは、H、鎖状及び分岐アルキル基、シクロアルキ
ル基、鎖状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキル又は
アリールスルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリー
ル基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオレニル基から
選択される、(3)の透明P材料。
、
-R2から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル
及びアリールから独立して選択され、Rは、H、鎖状及び分岐アルキル基、シクロアルキ
ル基、鎖状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキル又は
アリールスルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリー
ル基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオレニル基から
選択される、(3)の透明P材料。
(9)材料は、一般式Xbで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料であり、
式中、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから独立して選択され、及び
/又は、Rは、
選択され、式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、それぞれ、H、F、CH3、C
F3、アリール及びアルキルから独立して選択される、(8)の透明P材料。
/又は、Rは、
F3、アリール及びアルキルから独立して選択される、(8)の透明P材料。
(10)材料は、一般式XXXIa及びXXXIbで表されるチオフェン-又はセレノフ
ェンベース材料であり、
式中、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、CR2、S、O、Se、N-R及びSi
-R2から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル
及びアリールから選択され、Rは、H、鎖状及び分岐アルキル基、シクロアルキル基、鎖
状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキル又はアリール
スルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリール基、ビ
アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオレニル基から選択され
る、(3)のP材料。
ェンベース材料であり、
式中、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、CR2、S、O、Se、N-R及びSi
-R2から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル
及びアリールから選択され、Rは、H、鎖状及び分岐アルキル基、シクロアルキル基、鎖
状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、アルキル又はアリール
スルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロゲン化アリール基、ビ
アリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオレニル基から選択され
る、(3)のP材料。
(11)材料は、一般式XXXIa及びXXXIbで表されるチオフェン-又はセレノ
フェンベース材料であり、
式中、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから独立して選択され、Rは
、
から選択され、式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、それぞれ、H、F、CH
3、CF3、アリール及びアルキルから独立して選択される、(10)のP材料。
フェンベース材料であり、
式中、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、S及びSeから独立して選択され、Rは
、
3、CF3、アリール及びアルキルから独立して選択される、(10)のP材料。
(12)材料は、一般式XXXIXで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料
であり、
式中、Tは、一般式IX、Xa、Xb、XI、XIIa、XIIb、XXII~XXXV
IIIのうちの1つとの構造から選択され、
X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、CR2、S、O、Se、N-R及びSi-R
2から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、アリール及びアルキルか
ら選択され、R及びR1は、同一又は異なり、それぞれ、H、鎖状及び分岐アルキル基、
シクロアルキル基、鎖状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、
アルキル又はアリールスルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロ
ゲン化アリール基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオ
レニル基から独立して選択され、Bは、無し、又は
から選択される、(3)の透明P材料。
であり、
IIIのうちの1つとの構造から選択され、
2から独立して選択され、式中、R2は、H、CH3、CF3、アリール及びアルキルか
ら選択され、R及びR1は、同一又は異なり、それぞれ、H、鎖状及び分岐アルキル基、
シクロアルキル基、鎖状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、
アルキル又はアリールスルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール基、ハロ
ゲン化アリール基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及びフルオ
レニル基から独立して選択され、Bは、無し、又は
(13)材料は、一般式XLで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料であり
、
式中、Tは、一般式IX、Xa、Xb、XI、XIIa、XIIb、XXII~XXXV
IIIのうちの1つとの構造から選択され、
式中、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、CR2、S、O、Se、N-R及びSi
-R2、から独立して選択され、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル及び
アリールから選択され、R及びR1は、同一又は異なり、それぞれ、H、鎖状及び分岐ア
ルキル基、シクロアルキル基、鎖状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロ
ゲン原子、アルキル又はアリールスルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリー
ル基、ハロゲン化アリール基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基
及びフルオレニル基から独立して選択され、Hは、
のうちのいずれかから選択され、式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、それぞれ
、H、F、CH3、アルキル基及びアリール基から独立して選択される、(3)の透明P
材料。
、
IIIのうちの1つとの構造から選択され、
-R2、から独立して選択され、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル及び
アリールから選択され、R及びR1は、同一又は異なり、それぞれ、H、鎖状及び分岐ア
ルキル基、シクロアルキル基、鎖状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロ
ゲン原子、アルキル又はアリールスルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリー
ル基、ハロゲン化アリール基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基
及びフルオレニル基から独立して選択され、Hは、
、H、F、CH3、アルキル基及びアリール基から独立して選択される、(3)の透明P
材料。
(14) 材料は、一般式XLIで表されるチオフェン-又はセレノフェンベース材料で
ある。
式中、Tは、無し、又は一般式IX、Xa、Xb、XI、XIIa、XIIb、XXI
I~XXXVIIIのうちの1つの構造から選択される。
式中、X及びYは、同一又は異なり、それぞれ、CR2、S、O、Se、N-R及びSi
-R2から独立して選択され、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル及びア
リールから選択され、R及びR1は、同一又は異なり、それぞれ、H、鎖状及び分岐アル
キル基、シクロアルキル基、鎖状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲ
ン原子、アルキル又はアリールスルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール
基、ハロゲン化アリール基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及
びフルオレニル基から独立して選択され、Bは、無し、又は以下より選択され、
から選択され
式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、そぞれ、H、F、CH3、アルキル及びア
リールから独立して選択される、(3)の透明P材料。
ある。
I~XXXVIIIのうちの1つの構造から選択される。
-R2から独立して選択され、R2は、H、CH3、CF3、フェニル、アルキル及びア
リールから選択され、R及びR1は、同一又は異なり、それぞれ、H、鎖状及び分岐アル
キル基、シクロアルキル基、鎖状及び分岐アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲ
ン原子、アルキル又はアリールスルファニル基、アルキル又はアリールアミン、アリール
基、ハロゲン化アリール基、ビアリール基、ハロゲン化アルキル基、ヘテロアリール基及
びフルオレニル基から独立して選択され、Bは、無し、又は以下より選択され、
から選択され
式中、R4、R5、R6は、同一又は異なり、そぞれ、H、F、CH3、アルキル及びア
リールから独立して選択される、(3)の透明P材料。
(16) (1)~(15)のいずれかによる透明P材料と、N及び/又はさらなるP
材料とを含み、N及び/又はさらなるP材料は、可視波長範囲(約400~約700nm
)において吸収を示す、P:Nヘテロ結合、特に、P:N1:N2ヘテロ接合。
材料とを含み、N及び/又はさらなるP材料は、可視波長範囲(約400~約700nm
)において吸収を示す、P:Nヘテロ結合、特に、P:N1:N2ヘテロ接合。
(17) (1)~(15)のいずれかによる透明P材料と、N及び/又はさらなるP材
料とを含み、N及び/又はさらなるP材料は、可視波長範囲(約400~約700nm)
において吸収を示す、透明P材料の使用。
料とを含み、N及び/又はさらなるP材料は、可視波長範囲(約400~約700nm)
において吸収を示す、透明P材料の使用。
(18) 有機光電変換層、OLED及びOTFT有機モジュールを含むイメージセン
サ、フォトダイオード、有機太陽光発電のような光電子用途の光電変換層、及び/又は、
有機及び/又はハイブリッドモジュールにおける、N及び/又はさらなるP材料を含み、
N及び/又はさらなるP材料は、可視波長範囲(約400~約700nm)において吸収
を示す、(1)~(15)のいずれかによる透明P材料の使用。
サ、フォトダイオード、有機太陽光発電のような光電子用途の光電変換層、及び/又は、
有機及び/又はハイブリッドモジュールにおける、N及び/又はさらなるP材料を含み、
N及び/又はさらなるP材料は、可視波長範囲(約400~約700nm)において吸収
を示す、(1)~(15)のいずれかによる透明P材料の使用。
(19)N及び/又はさらなるP材料を含み、N及び/又はさらなるP材料は、可視波
長範囲(約400~約700nm)において吸収を示し、
任意で、さらなる分子を含む、(1)~(15)のいずれかによる透明P材料含む光電
変換層。
長範囲(約400~約700nm)において吸収を示し、
任意で、さらなる分子を含む、(1)~(15)のいずれかによる透明P材料含む光電
変換層。
(20)N及び/又はさらなるP材料を含み、任意で、さらなる分子を含み、N及び/
又はさらなるP材料は、可視波長範囲(約400~約700nm)において吸収を示す、
(1)~(15)のいずれかによる透明P材料を含む吸収層。
又はさらなるP材料は、可視波長範囲(約400~約700nm)において吸収を示す、
(1)~(15)のいずれかによる透明P材料を含む吸収層。
(21) (1)~(15)のいずれかによる透明P材料又は(19)の光電変換層を
含むデバイスであって、特に、有機イメージセンサ、ハイブリッドイメージセンサ、フォ
トダイオード、有機光電池、有機発光ダイオード(OLED)、有機薄膜トランジスタ(
OTFT)である、デバイス。
含むデバイスであって、特に、有機イメージセンサ、ハイブリッドイメージセンサ、フォ
トダイオード、有機光電池、有機発光ダイオード(OLED)、有機薄膜トランジスタ(
OTFT)である、デバイス。
(22) 前記光電変換層は、可視吸収範囲において、光応答を示す、(21)による
デバイス。
デバイス。
(23) (1)~(15)のいずれかによる透明P材料又は(19)の光電変換層を
含む、及び/又は、特に、可視波長範囲(約400~約700nm)において吸収を示す
N及び/又はさらなるP材料、及び/又は、さらなる分子を含む、(21)又は(22)
によるデバイス。
含む、及び/又は、特に、可視波長範囲(約400~約700nm)において吸収を示す
N及び/又はさらなるP材料、及び/又は、さらなる分子を含む、(21)又は(22)
によるデバイス。
(24)
(a)(19)による光電変換層を含む有機光電変換ユニットと、
(b)少なくとも1つの電極と、
(c)基板と、
(d)任意で、光電変換層の上部の第2の電極と
を含む、有機イメージセンサ。
(a)(19)による光電変換層を含む有機光電変換ユニットと、
(b)少なくとも1つの電極と、
(c)基板と、
(d)任意で、光電変換層の上部の第2の電極と
を含む、有機イメージセンサ。
(25)
(a)(19)による光電変換層を含む有機光電変換ユニットと、
(b)任意で、Siベースの有機光電変換ユニットと、
(c)金属配線と、
(d)(CMOS)基板と、
(e)絶縁層、特に、酸化物と
を含む、ハイブリッドシリコン有機イメージセンサ又は有機イメージセンサ。
(a)(19)による光電変換層を含む有機光電変換ユニットと、
(b)任意で、Siベースの有機光電変換ユニットと、
(c)金属配線と、
(d)(CMOS)基板と、
(e)絶縁層、特に、酸化物と
を含む、ハイブリッドシリコン有機イメージセンサ又は有機イメージセンサ。
(26) 前記有機光電変換ユニットは、n型材料、p型材料、nバッファ層及び/又
はpバッファ層又はこれらの組み合わせ又は混合物のような異なる層を含む、(24)又
は(25)による有機イメージセンサ。
はpバッファ層又はこれらの組み合わせ又は混合物のような異なる層を含む、(24)又
は(25)による有機イメージセンサ。
(27)
a)特定Rボロン酸のパラジウム及びエスフォス系触媒鈴木カップリング、続いて、パ
ラジウム触媒系におけるビス(ピナコラート)ジボロンによるホウ素化、
b)硫化水素ナトリウム水和物とクロロベンズアルデヒドの平行反応及び臭素元素によ
る臭素化、
c)a)の生成物とb)の生成物のパラジウム及びエスフォス系触媒鈴木カップリング
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式IXで表される)の合
成方法。
a)特定Rボロン酸のパラジウム及びエスフォス系触媒鈴木カップリング、続いて、パ
ラジウム触媒系におけるビス(ピナコラート)ジボロンによるホウ素化、
b)硫化水素ナトリウム水和物とクロロベンズアルデヒドの平行反応及び臭素元素によ
る臭素化、
c)a)の生成物とb)の生成物のパラジウム及びエスフォス系触媒鈴木カップリング
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式IXで表される)の合
成方法。
(28)
a)特定Rジブロミドのパラジウム及びエスフォス系触媒鈴木カップリング、
b)a)の生成物2当量と特定Xbジボロンエステルのパラジウム及びエスフォス系触
媒鈴木カップリング
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式Xbで表される)の合
成方法。
a)特定Rジブロミドのパラジウム及びエスフォス系触媒鈴木カップリング、
b)a)の生成物2当量と特定Xbジボロンエステルのパラジウム及びエスフォス系触
媒鈴木カップリング
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式Xbで表される)の合
成方法。
(29)
a)硫化水素ナトリウム水和物とクロロベンズアルデヒドの反応及び臭素元素による臭
素化、
b)T特異性ベンゾチオフェンとB特異性ジボロン酸のパラジウム触媒反応
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式XXXIで表される)
の合成方法。
a)硫化水素ナトリウム水和物とクロロベンズアルデヒドの反応及び臭素元素による臭
素化、
b)T特異性ベンゾチオフェンとB特異性ジボロン酸のパラジウム触媒反応
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式XXXIで表される)
の合成方法。
(30)
a)硫化水素ナトリウム水和物とクロロベンズアルデヒドの反応及び臭素元素による臭
素化、
b)T特異性ベンゾチオフェンとB特異性ジボロン酸のパラジウム触媒反応
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式XXXIXで表される
)の合成方法。
a)硫化水素ナトリウム水和物とクロロベンズアルデヒドの反応及び臭素元素による臭
素化、
b)T特異性ベンゾチオフェンとB特異性ジボロン酸のパラジウム触媒反応
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式XXXIXで表される
)の合成方法。
本明細書で用いる、「N材料」という用語は、電子を受容する材料を指す。
本明細書で用いる、「P材料」という用語は、電子を供与する、すなわち、正孔を受容
する材料を指し、正孔輸送もする。
する材料を指し、正孔輸送もする。
本明細書で用いる、「チオフェン材料」又は「チオフェンベース材料」という用語は、
分子構造中に、少なくともチオフェン又はチオフェン誘導体が存在する分子を指す。
分子構造中に、少なくともチオフェン又はチオフェン誘導体が存在する分子を指す。
本明細書で用いる、「セレノフェン材料」又は「セレノフェンベース材料」という用語
は、分子構造中に、少なくともセレノフェン又はセレノフェン誘導体が存在する分子を指
す。
は、分子構造中に、少なくともセレノフェン又はセレノフェン誘導体が存在する分子を指
す。
本明細書で用いる、「可視波長範囲における吸収」又は「可視波長範囲において吸収を
示す分子」という用語は、示された全範囲又は全範囲にわたって一部のみ、又はいくつか
の部分において、光を吸収することのできる分子/染料を指す。例えば、ある分子は、5
00~700nmの範囲でしか吸収しないが、他の分子は、400~700nm又は50
0~600nmの範囲で吸収し、さらに他の分子は、400~500nmの範囲(又は、
上述した下位範囲、好ましくは、400nm~500nm、500nm~600nm又は
600nm~700nm)で吸収する。かかる文言には全ての予想が包含されるものとす
る。
示す分子」という用語は、示された全範囲又は全範囲にわたって一部のみ、又はいくつか
の部分において、光を吸収することのできる分子/染料を指す。例えば、ある分子は、5
00~700nmの範囲でしか吸収しないが、他の分子は、400~700nm又は50
0~600nmの範囲で吸収し、さらに他の分子は、400~500nmの範囲(又は、
上述した下位範囲、好ましくは、400nm~500nm、500nm~600nm又は
600nm~700nm)で吸収する。かかる文言には全ての予想が包含されるものとす
る。
本明細書で用いる「狭い吸収帯」とは、50%強度での吸収帯の幅が200nm、より
好ましくは、150nm、より好ましくは、100nmであることを指す。
好ましくは、150nm、より好ましくは、100nmであることを指す。
本明細書で用いる「透明」又は「透明材料」という用語は、約450~約700nmの
範囲の可視波長範囲において、約60,000M-1cm-1未満の透過係数、及び約4
00~約450nmの範囲の可視波長範囲において、約100,000M-1cm-1未
満の透過係数を有する材料のことを指す。また、450nmより長い波長について、70
,000cm-1未満、又は500nmより長い波長について、60,000cm-1未
満の吸収係数(単一材料フィルムにおける)の材料を指す。
範囲の可視波長範囲において、約60,000M-1cm-1未満の透過係数、及び約4
00~約450nmの範囲の可視波長範囲において、約100,000M-1cm-1未
満の透過係数を有する材料のことを指す。また、450nmより長い波長について、70
,000cm-1未満、又は500nmより長い波長について、60,000cm-1未
満の吸収係数(単一材料フィルムにおける)の材料を指す。
本明細書で用いる「着色」又は「着色材料」という用語は、約400nm~約700n
mの範囲の可視波長範囲において、約60,000cm-1を超える吸収係数(この範囲
のどこかに最大がある、又はこの範囲のいずれにおいて吸収される)の材料を指す。
mの範囲の可視波長範囲において、約60,000cm-1を超える吸収係数(この範囲
のどこかに最大がある、又はこの範囲のいずれにおいて吸収される)の材料を指す。
本開示によれば、「電極」という用語は、電圧を印加する電気リードを指す。電極は、
「くし型」、すなわち、2つのくしが向き合って互いに噛み合ったくしのような形状であ
ってよい。あるいは、電極は、くし型でなくてもよい。電極は、透明でも不透明であって
もよい。透明電極は、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)やフッ素ドープ酸化インジ
ウム(IFO)から形成されている。不透明電極は、反射性で、例えば、銀(Ag)や金
(Au)から形成されている。
「くし型」、すなわち、2つのくしが向き合って互いに噛み合ったくしのような形状であ
ってよい。あるいは、電極は、くし型でなくてもよい。電極は、透明でも不透明であって
もよい。透明電極は、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)やフッ素ドープ酸化インジ
ウム(IFO)から形成されている。不透明電極は、反射性で、例えば、銀(Ag)や金
(Au)から形成されている。
イメージセンサに用いられる光電変換層の要件として、以下にまとめたものが求められ
る。
(i)少なくとも1つの活性材料の狭い吸収帯、
(ii)少なくとも1つの活性材料の高い吸収係数に対応した、高い透過係数、ε>10
4Lmol-1cm-1、
(iii)熱抵抗、
(iv)高い光電変換効率(EQE)、
(v)高速応答性(高応答速度)/高電荷キャリア移動度、
(vi)デバイスにおける低暗電流、
(vii)熱蒸着薄膜(Tvp<Tdec)。
る。
(i)少なくとも1つの活性材料の狭い吸収帯、
(ii)少なくとも1つの活性材料の高い吸収係数に対応した、高い透過係数、ε>10
4Lmol-1cm-1、
(iii)熱抵抗、
(iv)高い光電変換効率(EQE)、
(v)高速応答性(高応答速度)/高電荷キャリア移動度、
(vi)デバイスにおける低暗電流、
(vii)熱蒸着薄膜(Tvp<Tdec)。
本発明者らは、有機光電変換ユニットの活性材料としての使用について、以下の異なる
系列に属する、可視範囲(400~650nm)において、吸収を示さない、又は非常に
低い吸収を示す特定の構造の材料を見出した。
-チオフェンベース材料、
-セレノフェンベース材料、及び
-その二量体。
系列に属する、可視範囲(400~650nm)において、吸収を示さない、又は非常に
低い吸収を示す特定の構造の材料を見出した。
-チオフェンベース材料、
-セレノフェンベース材料、及び
-その二量体。
この材料は、光電変換材料層においてバルクヘテロ接合(混合p-n層)又はPNヘテ
ロ結合(p層とn層の間に形成)又はPiN接合(p-nバルクヘテロ接合-n-層とし
てのp層-混合層)で、可視範囲で吸収する材料と共に用いられる。
ロ結合(p層とn層の間に形成)又はPiN接合(p-nバルクヘテロ接合-n-層とし
てのp層-混合層)で、可視範囲で吸収する材料と共に用いられる。
本開示の材料は、有機光変換ユニットのための活性材料として用いることができる。
有機光電変換ユニットは、ハイブリッドシリコン有機イメージセンサにおいて、異なる
層が、異なる色(BGR)を吸収する、Siベースの有機光電変換ユニットと組み合わせ
て用いたり、Siベースの有機光電変換ユニットなしで用いることができる。この場合、
有機光電変換ユニットは、異なる色(BGR)を吸収することができる。
層が、異なる色(BGR)を吸収する、Siベースの有機光電変換ユニットと組み合わせ
て用いたり、Siベースの有機光電変換ユニットなしで用いることができる。この場合、
有機光電変換ユニットは、異なる色(BGR)を吸収することができる。
得られたハイブリッドイメージセンサデバイスの一般構造及び有機ベースの光電変換ユ
ニットの詳細を、図2及び3の概略図に示す。
ニットの詳細を、図2及び3の概略図に示す。
本発明者らは、透明P材料(約450~約700nmの領域における約70,000M
-1cm-1未満の透明=吸収係数(単一材料フィルムにおける)かつデバイスにおいて
、P:N(概して、P:N1:N2)ヘテロ結合)は、
-着色(着色=約400nm~約700nmの可視波長範囲において、約60,000c
m-1を超える吸収係数(この範囲のどこかに最大がある、又はこの範囲のいずれにおい
て吸収される)N(又は着色N材料の混合物)又は他の着色P(又は着色P及びN材料の
混合物)に形成される励起子を、HOMO分離プロセスにより、効率的に分離して、励起
着色材料(光子を吸収するP材料又はN材料)のHOMOへ電子を供与したり、その材料
(他のP又はN材料)から正孔を受容することを見出した。さらに、正孔を輸送すること
もできる。
-1cm-1未満の透明=吸収係数(単一材料フィルムにおける)かつデバイスにおいて
、P:N(概して、P:N1:N2)ヘテロ結合)は、
-着色(着色=約400nm~約700nmの可視波長範囲において、約60,000c
m-1を超える吸収係数(この範囲のどこかに最大がある、又はこの範囲のいずれにおい
て吸収される)N(又は着色N材料の混合物)又は他の着色P(又は着色P及びN材料の
混合物)に形成される励起子を、HOMO分離プロセスにより、効率的に分離して、励起
着色材料(光子を吸収するP材料又はN材料)のHOMOへ電子を供与したり、その材料
(他のP又はN材料)から正孔を受容することを見出した。さらに、正孔を輸送すること
もできる。
例えば、P:Nにお、P材料は透明で、N材料は着色してものである(図4に図示)。
一実施形態において、P:N1:N2を用いる場合、N材料の1つが着色したもの(図5
に図示)、または両方が着色したものでもよい。一実施形態において、P1:P2:Nを
用いる場合、P2を透明又は着色、かつNを透明又は着色とすることができる。
一実施形態において、P:N1:N2を用いる場合、N材料の1つが着色したもの(図5
に図示)、または両方が着色したものでもよい。一実施形態において、P1:P2:Nを
用いる場合、P2を透明又は着色、かつNを透明又は着色とすることができる。
分離/電荷転送効率(ηCT)についての説明
ηCTはηCT(HOMO)とηCT(LUMO)部分がある。
図4において(一例)
・透明p材料は、ηCT(HOMO)を介して、吸収n材料を分離し、効率的な電荷生成
を確実にするために高くする
図5において(一例)
・透明p材料は、ηCT(HOMO)を介して吸収n材料又は吸収n材料を分離する、又
はそこから正孔を受容する。
・本実施形態(P1:P2:N又はP:N1:N2)において、2つ以上の材料を着色す
ることができる。1つのp材料は透明である。
ηCTはηCT(HOMO)とηCT(LUMO)部分がある。
図4において(一例)
・透明p材料は、ηCT(HOMO)を介して、吸収n材料を分離し、効率的な電荷生成
を確実にするために高くする
図5において(一例)
・透明p材料は、ηCT(HOMO)を介して吸収n材料又は吸収n材料を分離する、又
はそこから正孔を受容する。
・本実施形態(P1:P2:N又はP:N1:N2)において、2つ以上の材料を着色す
ることができる。1つのp材料は透明である。
本開示の透明p材料の主な利点、特に、光電変換層及びデバイス用途については次の通
りである。
1.1つの活性材料のみの吸収を調整することによる、活性デバイスの吸収スペクトルを
調整する可能性、
2.相手材料-三元系p1:p2:N又はp:n1:n2nを用いるときは相手材料又は
p2相手材料吸収又はn1又はn2-のスペクトルとなる。透明n材料のみについての電
子移動度及び透明p材料のみについての移動度を調整する可能性、
3.HOMO又はLUMOレベル調整(可視範囲における高透明性のための大きなバンド
ギャップ確保と共に)、
4.LUMOによる(透明n材料について)又はHOMO(透明p材料について)による
、1つの励起子分離/電荷生成効率のみを最適化する可能性。
りである。
1.1つの活性材料のみの吸収を調整することによる、活性デバイスの吸収スペクトルを
調整する可能性、
2.相手材料-三元系p1:p2:N又はp:n1:n2nを用いるときは相手材料又は
p2相手材料吸収又はn1又はn2-のスペクトルとなる。透明n材料のみについての電
子移動度及び透明p材料のみについての移動度を調整する可能性、
3.HOMO又はLUMOレベル調整(可視範囲における高透明性のための大きなバンド
ギャップ確保と共に)、
4.LUMOによる(透明n材料について)又はHOMO(透明p材料について)による
、1つの励起子分離/電荷生成効率のみを最適化する可能性。
光電変換層用途の活性材料としての可視波長(400~700nm)において吸収のな
い、又は吸収の非常に低い新たなp材料の主な利点は次の通りである。
・優れた光安定性-特にUV吸収のみによる、
・相手(他方)活性成分の吸収による、デバイスの吸収スペクトルの調整の可能性-すな
わち、透明nの場合、p材料の吸収スペクトル、透明pの場合、n材料の吸収、
・HOMO及びLUMOエネルギーレベルの容易な変更、
・高い熱安定性(置換基によって300~500℃、少なくとも300℃)、
・高電子(nについて)及び/又は正孔(pについて)移動度-特に、移動度の独立した
調整-例えば、透明n材料については高い電子移動度のみが必要である、
・高い励起子分離能-高EQEの光変換デバイス、
・デバイスの高い電荷生成効率-高電荷移動効率及び電荷分離効率、
・電荷生成効率の特に独立した調整-LUMO(透明nについて)及びHOMO(透明p
について)による、
・nバッファ又はpバッファ層として用いることができ、デバイスにおける、活性層のモ
ルホロジーの調整及び/又はエネルギーレベル整合によりさらにデバイスを最適化するこ
とができる。
い、又は吸収の非常に低い新たなp材料の主な利点は次の通りである。
・優れた光安定性-特にUV吸収のみによる、
・相手(他方)活性成分の吸収による、デバイスの吸収スペクトルの調整の可能性-すな
わち、透明nの場合、p材料の吸収スペクトル、透明pの場合、n材料の吸収、
・HOMO及びLUMOエネルギーレベルの容易な変更、
・高い熱安定性(置換基によって300~500℃、少なくとも300℃)、
・高電子(nについて)及び/又は正孔(pについて)移動度-特に、移動度の独立した
調整-例えば、透明n材料については高い電子移動度のみが必要である、
・高い励起子分離能-高EQEの光変換デバイス、
・デバイスの高い電荷生成効率-高電荷移動効率及び電荷分離効率、
・電荷生成効率の特に独立した調整-LUMO(透明nについて)及びHOMO(透明p
について)による、
・nバッファ又はpバッファ層として用いることができ、デバイスにおける、活性層のモ
ルホロジーの調整及び/又はエネルギーレベル整合によりさらにデバイスを最適化するこ
とができる。
光電変換層に用いられる透明チオフェンベース分子の主な利点は次の通りである。
-良好な光熱安定性を示す(300℃まで)、
-HOMO及びLUMOエネルギーの変更が容易である、
-可視範囲における非常に低い透過係数、
-高い正孔移動度、
-吸収n相手材に形成された励起子の高効率なHOMOベースの分離が可能、
-二量体の場合には、
3D構造、及び分離効率(HOMO分離)を増大するHOMO変性、
高い正孔移動度。
-良好な光熱安定性を示す(300℃まで)、
-HOMO及びLUMOエネルギーの変更が容易である、
-可視範囲における非常に低い透過係数、
-高い正孔移動度、
-吸収n相手材に形成された励起子の高効率なHOMOベースの分離が可能、
-二量体の場合には、
3D構造、及び分離効率(HOMO分離)を増大するHOMO変性、
高い正孔移動度。
薄膜におけるエネルギーレベル及びモルホロジーは、コア構造の置換基R及びR1及び
ヘテロ原子の種類によって調整可能である。これにより、チオフェンベースの分子は、可
視範囲において吸収する材料と組み合わせて、有機光電変換層に用いられる非常に有用な
分子となる。
ヘテロ原子の種類によって調整可能である。これにより、チオフェンベースの分子は、可
視範囲において吸収する材料と組み合わせて、有機光電変換層に用いられる非常に有用な
分子となる。
本開示によれば、活性材料の1つが透明なとき、各デバイスに以下のような可能性が提
供される。
1つの活性材料のみの吸収を調整することによる、全体の吸収スペクトルの調整、
相手(吸収)材料のみの励起子拡散効率の調整、
HOMO又はLUMOによるそれぞれの電荷生成効率の調整、
電子のみ(透明n)又は正孔のみ(透明p)移動度の調整、
全般的:可視範囲における吸収特性の電子/正孔移動及び輸送特性からの切り離し。
供される。
1つの活性材料のみの吸収を調整することによる、全体の吸収スペクトルの調整、
相手(吸収)材料のみの励起子拡散効率の調整、
HOMO又はLUMOによるそれぞれの電荷生成効率の調整、
電子のみ(透明n)又は正孔のみ(透明p)移動度の調整、
全般的:可視範囲における吸収特性の電子/正孔移動及び輸送特性からの切り離し。
スキーム1:BDT3の合成。i:Pd(OAc)2、エスフォス、K3PO4、ジオキ
サン、H2O、RT、16h、ii:Pd(OAc)2、エスフォス、K3PO4、ジオ
キサン、H2O、105°C、20h。
3-(4-ブロモビフェニル)-ベンゾチオフェン(3)を、ベンゾチオフェン-3-
ボロン酸(1)及び4-ヨード-4'-ブロモ-ビフェニル(2)の化学選択性鈴木型ク
ロスカップリングにより調製した。室温で、1,4-ジオキサン中エスフォス触媒系を用
いて(i)、中程度の収率(64%)で目的化合物を得た。2当量(3)をBDTジボロ
ンエステル(4)にカップリングすることにより、同じ触媒をBDT3の合成に用いた。
反応は、105°Cで20時間行った(ii)。
サン、H2O、RT、16h、ii:Pd(OAc)2、エスフォス、K3PO4、ジオ
キサン、H2O、105°C、20h。
3-(4-ブロモビフェニル)-ベンゾチオフェン(3)を、ベンゾチオフェン-3-
ボロン酸(1)及び4-ヨード-4'-ブロモ-ビフェニル(2)の化学選択性鈴木型ク
ロスカップリングにより調製した。室温で、1,4-ジオキサン中エスフォス触媒系を用
いて(i)、中程度の収率(64%)で目的化合物を得た。2当量(3)をBDTジボロ
ンエステル(4)にカップリングすることにより、同じ触媒をBDT3の合成に用いた。
反応は、105°Cで20時間行った(ii)。
構造を、MALDI-TOF質量分析法により確認した(図7B、i)参照)。
BDT3は、優れた熱安定性(Tdecomp>480°C)を有しており、DSCに
より、 加熱サイクルにおいて、451°C及び459°C、冷却サイクルにおいて、4
55°C及び421°Cで相転移を行う(図7B、ii)参照)。
より、 加熱サイクルにおいて、451°C及び459°C、冷却サイクルにおいて、4
55°C及び421°Cで相転移を行う(図7B、ii)参照)。
UV-Vis吸収及びPLスペクトルを、熱蒸着薄膜から記録し、図7B、iii)及
びiv)に示す。吸収スペクトル(昇華BDT3)はλabsでの最大max=367n
mであり、追加の転移は、λ=384nm、λ=407nm及びλ=437nm付近であ
る。PLスペクトルは、λPL、max=490nm、458nm及び525nmで3つ
のシャープな放出最大を示す。
びiv)に示す。吸収スペクトル(昇華BDT3)はλabsでの最大max=367n
mであり、追加の転移は、λ=384nm、λ=407nm及びλ=437nm付近であ
る。PLスペクトルは、λPL、max=490nm、458nm及び525nmで3つ
のシャープな放出最大を示す。
スキーム2:BTBT14の合成i:Pd(OAc)2、エスフォス、K3PO4,、
ジオキサン、H2O、RT、16h、ii:Pd(dppf)Cl2、KOAc、ジオキ
サン、100°C、16h、iii:NaSH/aq.NH4Cl、NMP、80°C~
180°C、iv:Br2、DCM、0°C~RT、v:Pd(OAc)2、エスフォス
、K3PO4、ジオキサン、H2O、90°C、16h。
3-(4-ブロモビフェニル)-ベンゾチオフェン(3)を、ベンゾチオフェン-3-
ボロン酸(1)及び4-ヨード-4'-ブロモ-ビフェニル(2)の化学選択性鈴木型ク
ロスカップリングにより調製した。室温で、1,4-ジオキサン中エスフォス触媒系を用
いて(i)、中程度の収率(64%)で目的化合物を得た。1,4-ジオキサン中、1,
1'-ビス(ジフェニルホスフィノ)-フェロセンジクロロパラジウム触媒系でビス(ピ
ナコラート)ジボロンを用いて、(3)のホウ素化反応を行った。BTBTコア構築ブロ
ックを、高温でNMP中、クロロベンズアルデヒドと硫化水素ナトリウム水和物の反応に
より得た(iii)。BTBTの臭素化を、DCM中、臭素元素を用いて行った(iv)
。(i)で用いたのと同じ触媒を、2当量の5とBTBT-Brをカップリングすること
により、BTBT14の合成に用いた。反応は、90°Cで16時間行った(v)。
ジオキサン、H2O、RT、16h、ii:Pd(dppf)Cl2、KOAc、ジオキ
サン、100°C、16h、iii:NaSH/aq.NH4Cl、NMP、80°C~
180°C、iv:Br2、DCM、0°C~RT、v:Pd(OAc)2、エスフォス
、K3PO4、ジオキサン、H2O、90°C、16h。
3-(4-ブロモビフェニル)-ベンゾチオフェン(3)を、ベンゾチオフェン-3-
ボロン酸(1)及び4-ヨード-4'-ブロモ-ビフェニル(2)の化学選択性鈴木型ク
ロスカップリングにより調製した。室温で、1,4-ジオキサン中エスフォス触媒系を用
いて(i)、中程度の収率(64%)で目的化合物を得た。1,4-ジオキサン中、1,
1'-ビス(ジフェニルホスフィノ)-フェロセンジクロロパラジウム触媒系でビス(ピ
ナコラート)ジボロンを用いて、(3)のホウ素化反応を行った。BTBTコア構築ブロ
ックを、高温でNMP中、クロロベンズアルデヒドと硫化水素ナトリウム水和物の反応に
より得た(iii)。BTBTの臭素化を、DCM中、臭素元素を用いて行った(iv)
。(i)で用いたのと同じ触媒を、2当量の5とBTBT-Brをカップリングすること
により、BTBT14の合成に用いた。反応は、90°Cで16時間行った(v)。
構造を、MALDI-TOF質量分析法により確認した(図8B、i)参照)。
BDBT14は、優れた熱安定性(Tdecomp>500°C)を有しており、DS
Cにより、 加熱サイクルにおいて、394°C、冷却サイクルにおいて、384°Cで
相転移を行う(図8B、ii)参照)。
Cにより、 加熱サイクルにおいて、394°C、冷却サイクルにおいて、384°Cで
相転移を行う(図8B、ii)参照)。
BTBT14のUV-Vis吸収及びPLスペクトルを、熱蒸着薄膜から記録し、図8
B、iii)及びiv)に示す。吸収スペクトル(昇華BTBT14)はλabsでの最
大max=349nmであり、ショルダーは、414nm、吸収端は、約441nmであ
る。PLスペクトルは、λPL、max=466nm、439nm及び496nmで3つ
のシャープな放出最大を示し、追加のショルダーは539nmである。
B、iii)及びiv)に示す。吸収スペクトル(昇華BTBT14)はλabsでの最
大max=349nmであり、ショルダーは、414nm、吸収端は、約441nmであ
る。PLスペクトルは、λPL、max=466nm、439nm及び496nmで3つ
のシャープな放出最大を示し、追加のショルダーは539nmである。
実施例3:BTBT2
以下のスキーム3において、BTBT2の合成経路を示す(図9Aも参照)。
スキーム3:BTBT2の合成。i:NaSH/aq.NH4Cl、NMP、80°C
~180°C、ii:Br2、DCM、0°C~RT、iii:Pd(PPh4)2、K
2CO3、THF/H2O、80°C、16h。
以下のスキーム3において、BTBT2の合成経路を示す(図9Aも参照)。
スキーム3:BTBT2の合成。i:NaSH/aq.NH4Cl、NMP、80°C
~180°C、ii:Br2、DCM、0°C~RT、iii:Pd(PPh4)2、K
2CO3、THF/H2O、80°C、16h。
BTBTコア構築ブロックを、高温でNMP中、クロロベンズアルデヒドと硫化水素ナ
トリウム水和物の反応により得た(i)。BTBTの臭素化を、DCM中、臭素元素を用
いて行った(ii)。得られたBTBT2への最終反応を、水中で、80°C一晩、不活
性雰囲気中で、2-ブロモ[1]ベンゾチエノ[3,2-b][1]ベンゾチオフェン(
3)及び4,4'-ビフェニルジブロン酸(4)、炭酸カリウム及びPd(PPh3)4
の混合物を用いて行った。
トリウム水和物の反応により得た(i)。BTBTの臭素化を、DCM中、臭素元素を用
いて行った(ii)。得られたBTBT2への最終反応を、水中で、80°C一晩、不活
性雰囲気中で、2-ブロモ[1]ベンゾチエノ[3,2-b][1]ベンゾチオフェン(
3)及び4,4'-ビフェニルジブロン酸(4)、炭酸カリウム及びPd(PPh3)4
の混合物を用いて行った。
構造を、MALDI-TOF質量分析法により確認した(図9B、i)参照)。
BDBT2は、優れた熱安定性(Tdecomp>460°C)を有しており、DSC
により、 加熱サイクルにおいて、460°C、冷却サイクルにおいて、460°Cまで
相転移は示さない(図9B、ii)参照)。
により、 加熱サイクルにおいて、460°C、冷却サイクルにおいて、460°Cまで
相転移は示さない(図9B、ii)参照)。
BTBT2のUV-Vis吸収及びPLスペクトルを、熱蒸着薄膜から記録し、図9B
、iii)及びiv)に示す。吸収スペクトル(昇華BTBT2)はλabsでの最大m
ax=335nm、ショルダーは、388nmである。PLスペクトルは、λPL、ma
x=430nm、456nm及び487nmで3つの放出最大を示し、追加のショルダー
は524nmである。
、iii)及びiv)に示す。吸収スペクトル(昇華BTBT2)はλabsでの最大m
ax=335nm、ショルダーは、388nmである。PLスペクトルは、λPL、ma
x=430nm、456nm及び487nmで3つの放出最大を示し、追加のショルダー
は524nmである。
実施例4:BTBT9
以下のスキーム4において、BTBT2の合成経路を示す(図10Aも参照)。
スキーム4:BTBT9の合成。i:Br2、FeCl3、H2O、RT、16h。i
i:B2Pin2、PdCl2(DPPF)、KOAc、1,4-ジオキサン、95°C
、2h。iii:Pd(PPh3)4、35%、Na2CO3、1,4-ジオキサン、H
2O、95°C、20h。
以下のスキーム4において、BTBT2の合成経路を示す(図10Aも参照)。
スキーム4:BTBT9の合成。i:Br2、FeCl3、H2O、RT、16h。i
i:B2Pin2、PdCl2(DPPF)、KOAc、1,4-ジオキサン、95°C
、2h。iii:Pd(PPh3)4、35%、Na2CO3、1,4-ジオキサン、H
2O、95°C、20h。
BTBT9材料は、臭素化されてから、宮浦ホウ素化を用いて、ジボロンエステル(3
)で変換されるフェナントレン(1)から出発する収束3工程合成で得られる。最後の工
程3において、2.2当量のBTBT-Brと、鈴木型クロスカップリング反応において
反応させて、所望の生成物BTBT9を得る。
)で変換されるフェナントレン(1)から出発する収束3工程合成で得られる。最後の工
程3において、2.2当量のBTBT-Brと、鈴木型クロスカップリング反応において
反応させて、所望の生成物BTBT9を得る。
構造を、MALDI-TOF質量分析法により確認した(図10B、i)参照)。
BDBT9は、優れた熱安定性(Tdecomp>500°C)を有しており、DSC
により、 加熱サイクルにおいて、454°C、冷却サイクルにおいて、437°Cで相
転移を行う(図10B、ii)参照)。
により、 加熱サイクルにおいて、454°C、冷却サイクルにおいて、437°Cで相
転移を行う(図10B、ii)参照)。
BTBT2のUV-Vis吸収及びPLスペクトルを、熱蒸着薄膜から記録し、図10
B、iii)及びiv)に示す。最大はλmax =332nm、追加の転移は、370、
312及び298nmにある。非常に集中した帯は、273nmで見られる。吸収開始は
、λOnset=409nmで検出される。PLスペクトルにおいて、BTBT9は、構
造化放出は、max=451nmで最大、ショルダーは、479nmである。
B、iii)及びiv)に示す。最大はλmax =332nm、追加の転移は、370、
312及び298nmにある。非常に集中した帯は、273nmで見られる。吸収開始は
、λOnset=409nmで検出される。PLスペクトルにおいて、BTBT9は、構
造化放出は、max=451nmで最大、ショルダーは、479nmである。
実施例5:TT1
以下のスキーム6において、TT1の合成経路を示す(図11Aも参照)。
スキーム6:TT1の合成。i:Pd(OAc)2、エスフォス、K3PO4、ジオキ
サン、H2O、RT、16h、ii:Pd(PPh3)4、トルエン、105°C、24
h。
以下のスキーム6において、TT1の合成経路を示す(図11Aも参照)。
スキーム6:TT1の合成。i:Pd(OAc)2、エスフォス、K3PO4、ジオキ
サン、H2O、RT、16h、ii:Pd(PPh3)4、トルエン、105°C、24
h。
3-(4-ブロモビフェニル)-ベンゾチオフェン(3)を、ベンゾチオフェン-3-
ボロン酸(1)及び4-ヨード-4'-ブロモ-ビフェニル(2)の化学選択性鈴木型ク
ロスカップリングにより調製した。室温で、1,4-ジオキサン中エスフォス触媒系を用
いて(i)、中程度の収率(64%)で目的化合物を得た。2当量(3)を2,5-ビス
(トリメチルスタニル)チエノ[3,2-b]チオフェン(4)と反応させるために、テ
トラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を用いて、STILLE型クロス
カップリングにより調製した。反応は、105°Cで24時間行った(ii)。?
ボロン酸(1)及び4-ヨード-4'-ブロモ-ビフェニル(2)の化学選択性鈴木型ク
ロスカップリングにより調製した。室温で、1,4-ジオキサン中エスフォス触媒系を用
いて(i)、中程度の収率(64%)で目的化合物を得た。2当量(3)を2,5-ビス
(トリメチルスタニル)チエノ[3,2-b]チオフェン(4)と反応させるために、テ
トラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を用いて、STILLE型クロス
カップリングにより調製した。反応は、105°Cで24時間行った(ii)。?
構造を、MALDI-TOF質量分析法により確認した(図11B、i)参照)。
TT1は、優れた熱安定性(Tdecomp>490°C)を有しており、DSCによ
り、 加熱サイクルにおいて、426°C、冷却サイクルにおいて、407°Cで相転移
を行う(図11B、ii)及びiii)参照)。
り、 加熱サイクルにおいて、426°C、冷却サイクルにおいて、407°Cで相転移
を行う(図11B、ii)及びiii)参照)。
TT1のUV-Vis吸収及びPLスペクトルを、熱蒸着薄膜から記録し、図11B、
iii)及びiv)に示す。吸収スペクトル(昇華BDT3)はλabsでの最大max
=367nmであり、追加の転移は、λ=384nm、λ=407nm及びλ=437n
m付近である。PLスペクトルは、λPL、max=490nm、458nm及び525
nmで3つのシャープな放出最大を示す。
iii)及びiv)に示す。吸収スペクトル(昇華BDT3)はλabsでの最大max
=367nmであり、追加の転移は、λ=384nm、λ=407nm及びλ=437n
m付近である。PLスペクトルは、λPL、max=490nm、458nm及び525
nmで3つのシャープな放出最大を示す。
実施例6:
異なる材料誘導体(BDT3、BTBT14、BTBT2、BTBT9及びTT1)を
、以下の構成のヘキサフルオリネートサブフタロシアニンペンタフルリネートフェノキシ
(F6SubPc-OC6F5=F6OC6F5)及びC60を含む三元系において、透
明p材料として用いた。
図13に示すITO/10nm p-バッファ/200nm p-材料+SubPc誘
導体+C60(4:4:2)(厚さ約200nm)/10nm n-バッファ/100n
m AlSiCuas。
異なる材料誘導体(BDT3、BTBT14、BTBT2、BTBT9及びTT1)を
、以下の構成のヘキサフルオリネートサブフタロシアニンペンタフルリネートフェノキシ
(F6SubPc-OC6F5=F6OC6F5)及びC60を含む三元系において、透
明p材料として用いた。
図13に示すITO/10nm p-バッファ/200nm p-材料+SubPc誘
導体+C60(4:4:2)(厚さ約200nm)/10nm n-バッファ/100n
m AlSiCuas。
図13に示す光電変換層を備えたデバイスのデバイス特性及びp材料としての実施例1
~5に記載した異なる分子を図14~32に示す。
~5に記載した異なる分子を図14~32に示す。
Claims (4)
- a)特定Rボロン酸のパラジウム及びエスフォス系触媒鈴木カップリング、続いて、パ
ラジウム触媒系におけるビス(ピナコラート)ジボロンによるホウ素化、
b)硫化水素ナトリウム水和物とクロロベンズアルデヒドの平行反応及び臭素元素によ
る臭素化、
c)a)の生成物とb)の生成物のパラジウム及びエスフォス系触媒鈴木カップリング
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式IXで表される)の合
成方法。 - a)特定Rジブロミドのパラジウム及びエスフォス系触媒鈴木カップリング、
b)a)の生成物2当量と特定Xbジボロンエステルのパラジウム及びエスフォス系触
媒鈴木カップリング
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式Xbで表される)の合
成方法。 - a)硫化水素ナトリウム水和物とクロロベンズアルデヒドの反応及び臭素元素による臭
素化、
b)T特異性ベンゾチオフェンとB特異性ジボロン酸のパラジウム触媒反応
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式XXXIで表される)
の合成方法。 - a)硫化水素ナトリウム水和物とクロロベンズアルデヒドの反応及び臭素元素による臭
素化、
b)T特異性ベンゾチオフェンとB特異性ジボロン酸のパラジウム触媒反応
の工程を含む、チオフェン-又はセレノフェンベース材料(一般式XXXIXで表される
)の合成方法。
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KR102175379B1 (ko) * | 2020-08-26 | 2020-11-09 | 최돈수 | 유기 전기 발광 소자용 발광 재료, 이를 이용한 유기 전기 발광 소자 및 유기 전기 발광 소자용 재료 |
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WO2023027203A1 (ko) * | 2021-08-23 | 2023-03-02 | 최돈수 | 유기 전기 발광 소자용 발광 재료, 이를 이용한 유기 전기 발광 소자 및 유기 전기 발광 소자용 재료 |
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