JP2023037635A

JP2023037635A - 感光性有機電子デバイス作製のための溶媒系

Info

Publication number: JP2023037635A
Application number: JP2022202093A
Authority: JP
Inventors: ボヴォ，ジャンルカ; Bovo Gianluca; ヤコビ－グロス，ニール; Yaacobi-Gross Nir
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2022-12-19
Publication date: 2023-03-15
Also published as: CN110462864A; EP3602646A1; JP7330895B2; KR102656465B1; US20200111961A1; US11349075B2; GB2560934A; KR20190128205A; GB201704974D0; WO2018178625A1; CN110462864B; JP2020512696A

Abstract

【課題】高効率有機感光性電子デバイスを形成するための配合物を提供する。【解決手段】ｎ型有機半導体と、ｐ型有機半導体と、第１の溶媒および第２の溶媒を含む溶媒混合物と、を含む配合物であって、第１の溶媒はアルキル化芳香族炭化水素、例えばトリメチルベンゼンであり、かつ第２の溶媒は、少なくとも２個のＣ１～６アルコキシ基を含む２個以上の置換基で置換されたベンゼン、例えばジメトキシベンゼンである。上記配合物を使用して、アノード（２）、カソード（４）、およびカソードとアノードとの間の光活性層（３）を含む感光性有機電子デバイスを形成することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、ｐ型有機半導体と、ｎ型有機半導体と、溶媒系と、を含む配合物、感光性有
機電子デバイスを製造するための上記配合物の使用、および感光性有機電子デバイス、特
に、上記配合物を使用して作製される有機光検出器に関する。

有機感光性電子デバイスは高い柔軟性を提供し、かつ低温真空蒸着または溶液処理技術
を使用することによって比較的低費用で製造および加工することができるため、無機光電
子デバイスの代替として、新規の有機感光性電子デバイスの開発への関心が高まっている
。

有機感光性電子デバイスの例として、有機薄膜太陽電池（ＯＰＶ）、フォトセルおよび
光検出器を挙げることができる。通常、そのような有機感光性電子デバイスは、光活性層
としてｐ－ｎ接合を含み、ｐ－ｎ接合は、溶液からのドナー／アクセプターブレンドの膜
堆積によって作製され、デバイスが入射放射線を電流に変換することを可能にする。

米国特許出願公開第２０１７／０６２７２５号明細書は、有機半導体化合物を含む組成
物、ならびにＯＰＶおよび有機発光デバイス作製のための、導電性インクとしてのそれら
組成物の使用について開示している。

国際公開第２０１６／０２７２１８号は、溶液の蒸着による結晶性有機半導体材料の作
製について開示している。

国際公開第２０１３／１９０２５５号は、高分子半導体、非高分子半導体、ならびに第
１の芳香族溶媒および第２の芳香族溶媒を含む溶液からの、有機電子デバイスの半導体層
の作製であって、第２の芳香族溶媒の沸点は、第１の芳香族溶媒の沸点よりも少なくとも
１５℃高い半導体層の作製について開示している。

国際公開第２０１３／０２９７３３号は、ｐ型有機半導体と、ｎ型有機半導体と、アル
キル化テトラリン、アルキル化ナフタレンおよびアルキル化アニソールからなる群から選
択される溶媒と、を含む配合物について開示している。

有機光検出器デバイスの場合には、暗電流として知られている、デバイスにいかなる光
子の入射がない状態でデバイスを流れる電流が、デバイスの検出限度に影響を及ぼし得る
。

米国特許出願公開第２０１７／０６２７２５号明細書国際公開第２０１６／０２７２１８号国際公開第２０１３／１９０２５５号国際公開第２０１３／０２９７３３号

本発明の目的は、高効率有機感光性電子デバイスを形成するための配合物を提供するこ
とである。

本発明のさらなる目的は、低い暗電流を伴う有機光検出器デバイスを形成するための配
合物を提供することである。

本発明は、本明細書で定義する特許請求の範囲の主題によりこれらの課題を解決する。
本発明の利点を、以下のセクションで詳細にさらに説明する。

本発明者らは、驚くべきことに、ｎ型有機半導体およびｐ型有機半導体を含む配合物に
おいて、特定の溶媒混合物を使用することで、優れた効率、そして光検出器デバイスの場
合には低い暗電流を有する有機感光性デバイスの形成が可能になることを見出した。

第１の態様では、本発明は、ｎ型有機半導体と、ｐ型有機半導体と、第１の溶媒および
第２の溶媒を含む溶媒混合物と、を含む配合物であって、第１の溶媒はアルキル化芳香族
炭化水素であり、かつ第２の溶媒は、少なくとも２個のＣ_１～６アルコキシ基を含む２個
以上の置換基で置換されたベンゼンである、配合物を提供する。

第２の態様では、本発明はアノードと、カソードと、カソードとアノードとの間の光活
性層と、を含む有機感光性電子デバイスを製造する方法に関し、上記方法は、第１態様の
配合物をアノードおよびカソードのうち一方の上に適用して、ウェットフィルムを形成す
ることと、ウェットフィルムを乾燥させて光活性層を提供することと、光活性層上にアノ
ードおよびカソードのうち残りの一方を形成することと、を含む。

本明細書で使用される、下にある層「（の）上に」層を形成するとは、層が下にある層
の上に直接形成される、または、形成される層と下にある層の間に介在する層の上に形成
される、ことを意味する。介在する層はなくてもよいし、１種以上の介在する層が存在し
てもよい。

本発明の第３の態様は、アノードと、カソードと、第２態様の、上述の方法で製造され
る光活性層と、を含む有機感光性電子デバイスに関する。

本発明による配合物の好ましい実施形態、および本発明のその他の態様は、以下の説明
および特許請求の範囲に記載される。

光検出器デバイスを図式的に示す。安息香酸ベンジル溶媒を含有する比較配合物を使用して形成した比較デバイス、および１，２－ジメトキシベンゼン溶媒または１，３－ジメトキシベンゼン溶媒を含有する、本発明の実施形態による配合物を使用して形成したデバイスの、電流密度対電圧のグラフのグラフである。図２Ａのデバイスの、外部量子効率対波長のグラフである。

本発明のより完全な理解のために、その例示的な実施形態の、以下の説明についてこれ
より言及する。

半導体配合物
第１の態様では、本発明は、ｎ型有機半導体と、ｐ型有機半導体と、第１の溶媒および
第２の溶媒を含む溶媒混合物と、を含む配合物であって、第１の溶媒はアルキル化芳香族
炭化水素であり、かつ第２の溶媒は、少なくとも２個のＣ_１～６アルコキシ基を含む２個
以上の置換基で置換されたベンゼンである配合物に関する。

任意には、第１の溶媒の芳香族炭化水素はベンゼンであり、好ましくは式（Ｉ）：

の化合物であり、ここで、Ｒ^１は各出現時に独立してＣ_１～Ｃ_６アルキル基を表し、ｎは
少なくとも１で、１～４であってもよい。ｎが２以上である場合、２個のＲ^１基は連結し
て環を形成してもよく、環は非置換でもよく、または１個以上のＣ_１～５アルキル基で置
換されてもよい。ｎが２以上である場合、Ｒ^１基が連結して環を形成しないことが好まし
い。１個または各々のＲ^１は好ましくはメチルである。ｎは好ましくは３である。

式（Ｉ）による化合物の具体例としては、１，２－ジアルキルベンゼン（例えば、ｏ－
キシレン）、１，２，４－トリアルキルベンゼン（例えば、１，２，４－トリメチルベン
ゼン、１，２，４－トリエチルベンゼン、１，２－ジメチル－４－エチルベンゼン）、１
，２，３－トリアルキルベンゼン（例えば、１，２，３－トリメチルベンゼン、１，２，
３－トリエチルベンゼン）、インダンおよびそのアルキル置換誘導体、ならびにテトラリ
ンおよびそのアルキル置換誘導体を挙げることができる。

第２の溶媒は式（ＩＩ）：

の化合物であってもよく、ここで、Ｒ^２は、独立して各出現時に置換基を表し、ただし、
少なくとも２個のＲ^２基が独立してＣ_１～Ｃ_６アルコキシ基であり、かつｍが２～６であ
る。Ｃ_１～Ｃ_６アルコキシ以外の、任意のＲ^２基は、存在する場合、好ましくはＦおよび
Ｃ_１～Ｃ_６アルキルから選択される。好ましくは、ｍは２である。好ましくは、各Ｒ^２は
メトキシである。好ましくは、第２の溶媒は、１，２－ジメトキシベンゼンおよび１，３
－ジメトキシベンゼンから選択される。

任意に、第２の溶媒は、２００～３００℃の範囲の沸点を有し、２００～２５０℃であ
ってもよい。

第２の溶媒の沸点は、第１の溶媒の沸点よりも高くてもよく、少なくとも１０℃、少な
くとも２０℃、または少なくとも３０℃、第１の溶媒の沸点よりも高くてもよい。

第１の溶媒は、溶媒混合物の全体積を基準として、５０～９９．５体積％の範囲の含有
量で存在してもよく、好ましくは７０～９８体積％である。

第２の溶媒は、溶媒混合物の全体積を基準として、０．５～５０体積％の範囲の含有量
で存在してもよく、好ましくは１～２０体積％、１～１０体積％または２～８体積％であ
る。

第１の溶媒と第２の溶媒の体積比は、７０：３０～９９．５：０．５または７０：３０
～９９：１または７０：３０～９８：２の範囲内であってもよい。

溶媒混合物は第１の溶媒および第２の溶媒からなることが好ましい場合があるが、溶媒
混合物は、１種以上のさらなる溶媒を含んでもよい。１種または各々のさらなる溶媒は、
２５℃および１気圧で液体である材料であって、溶媒中のｎ型ＯＳＣおよびｐ型ＯＳＣの
いずれかまたは両方、または両方が０．２ｍｇ／ｍｌ以上の溶解度で可溶性である材料か
ら選択され得る。そのような追加の溶媒は特に限定されず、当業者によって適切に選択さ
れ得る。例示的なさらなる溶媒には、限定されることなくナフタレン、直鎖状ケトンまた
は環状ケトン（例えば、シクロヘキサノン）、脂肪族エーテル、脂肪族アルコールまたは
芳香族アルコール、所望により置換されたチオフェンおよび塩素化された溶媒（例えば、
クロロベンゼン、トリクロロベンゼン、ジクロロベンゼンまたはクロロホルム）、ならび
にこれらの混合物が挙げられる。しかしながら、環境に優しいという観点からは、溶媒混
合物は任意の塩素化溶媒を含まないことが好ましい。追加の溶媒は、存在する場合、溶媒
の全体積に対して３体積％未満、より好ましくは２体積％未満の合計含有量で含まれても
よい。

溶媒混合物は、安息香酸アリール、例えば安息香酸ベンジルを含まなくてもよい。溶媒
混合物は、安息香酸アルキルを含まなくてもよい。溶媒混合物は、ベンゾチアゾールを含
まなくてもよい。

ｐ型ＯＳＣは特に限定されず、有機ポリマー、有機オリゴマーおよび有機小分子などの
、当業者に既知の、および文献に記載された標準的な電子供与性材料から適切に選択する
ことができる。好ましい実施形態では、ｐ型ＯＳＣは、有機共役ポリマーを含み、これは
ホモポリマーまたは交互コポリマー、ランダムコポリマーもしくはブロックコポリマーな
どのコポリマーであり得る。非結晶性または半結晶性の共役有機ポリマーが好ましい。さ
らに好ましくは、ｐ型有機半導体は、小さなバンドギャップを有する共役有機ポリマーで
あり、バンドギャップは、典型的には２．１ｅＶ～１．１ｅＶ、好ましくは１．９ｅＶ～
１．１ｅＶ、最も好ましくは１．７ｅＶ～１．１ｅＶである。例示的なｐ型ＯＳＣポリマ
ーとしては、ポリアセン、ポリアニリン、ポリアズレン、ポリベンゾフラン、ポリフルオ
レン、ポリフラン、ポリインデノフルオレン、ポリインドール、ポリフェニレン、ポリピ
ラゾリン、ポリピレン、ポリピリダジン、ポリピリジン、ポリトリアリールアミン、ポリ
（フェニレンビニレン）、ポリ（３－置換チオフェン）、ポリ（３，４－二置換チオフェ
ン）、ポリセレノフェン、ポリ（３－置換セレノフェン）、ポリ（３，４－二置換セレノ
フェン）、ポリ（ビスチオフェン）、ポリ（テルチオフェン）、ポリ（ビスセレノフェン
）、ポリ（テルセレノフェン）、ポリチエノ［２，３－ｂ］チオフェン、ポリチエノ［３
，２－ｂ］チオフェン、ポリベンゾチオフェン、ポリベンゾ［１，２－ｂ：４，５－ｂ’
］ジチオフェン、ポリイソチアナフタレン、ポリ（一置換ピロール）、ポリ（３，４－二
置換ピロール）、ポリ－１，３，４－オキサジアゾール、ポリイソチアナフタレン、これ
らの誘導体およびコポリマーなどの共役の炭化水素または複素環ポリマーから選択される
ポリマーを挙げることができる。ｐ型ＯＳＣの好ましい例は、それぞれ置換されてもよい
ポリフルオレンとポリチオフェンとのコポリマー、ならびにそれぞれ置換されてもよいベ
ンゾチアジアゾールベースおよびチオフェンベースの反復単位を含むポリマーである。ｐ
型ＯＳＣはまた複数の電子供与性材料の混合物からなるものであってもよいことが理解さ
れる。

ｐ型ＯＳＣは好ましくは、式（ＩＩＩ）：

の反復単位を含み、Ｒ^３は各出現時に、独立してＨまたは置換基である。

各Ｒ^３は独立して、Ｃ_１～２０アルキルからなる群から選択されてもよく、アルキル基
の１個以上の隣接しない、末端でない炭素原子がＯ、ＳまたはＣ＝Ｏにより置換されても
よく、かつ１個以上のＣ_１～２０アルキルのＨ原子が、Ｆ、アリール基またはヘテロアリ
ール基、好ましくは非置換、または１個以上の置換基で置換されてもよいフェニル、およ
びフッ素により置換されてもよい。

アリール基またはヘテロアリール基の置換基は、Ｆ、ＣＮ、ＮＯ_２およびＣ_１～２０ア
ルキルから選択されてもよく、アルキル基の、１個以上の隣接しない、末端でない炭素原
子がＯ、ＳまたはＣ＝Ｏにより置換されてもよい。

「末端でない」とは、本明細書で使用するとき、直鎖状アルキル（ｎ－アルキル）鎖の
メチル基および分岐状アルキル鎖のメチル基以外の炭素原子を意味する。

好ましくは、各Ｒ^３はフッ素である。

式（Ｉ）の反復単位を含むポリマーは、１個以上のコポリマー反復単位を含むコポリマ
ーであることが好ましい。１個以上のコポリマー反復単位は、非置換もしくは１個以上の
置換基で置換されてもてもよい、１個以上のＣ_６～２０単環式もしくは多環式アリーレン
反復単位、非置換もしくは１個以上の置換基で置換されてもよい、５～２０員環の単環式
もしくは多環式ヘテロアリーレン反復単位を含む、またはからなってもよい。

１個以上の共反復単位は、式（ＩＶ）：

を有してもよく、Ａｒ^１は各出現時にアリーレン基またはヘテロアリーレン基であり、ｘ
は少なくとも１であり、Ｒ^１７は各出現時に独立して置換基であり、ｙは独立して各出現
時に０または正の整数であり、０、１、２、３もしくは４であってもよく、２個のＲ^１７
基が連結して環を形成してもよい。

各Ｒ^１７は独立して、直鎖状、分岐状、または環状Ｃ_１～２０アルキルからなる群から
選択されてもよく、Ｃ_１～２０アルキルの１個以上の隣接しない、末端でないＣ原子がＯ
、Ｓ、ＣＯＯまたはＣＯにより置換されてもよい。

２個のＲ^１７基が連結してＣ_１～１０アルキレン基を形成してもよく、アルキレン基の
１個以上の隣接しないＣ原子がＯ、Ｓ、ＣＯＯまたはＣＯにより置換されてもよい。

ｘは２であってもよい。

各Ａｒ^１は独立して５員環または６員環のヘテロアリーレン基であってもよく、ヘテロ
アリーレン基は、チオフェン、フラン、セレノフェン、ピロール、ジアゾール、トリアゾ
ール、ピリジン、ジアジンおよびトリアジンからなる群から選択されてもよく、チオフェ
ンが好ましい。

式（ＩＶ）の反復単位は、式（ＩＶａ）：

を有してもよい。

Ｒ^１７基は連結して２～５員の橋かけ基を形成してもよい。橋かけ基は式－Ｏ－Ｃ（
Ｒ^１８）_２－を有してもよく、Ｒ^１８は各出現時に独立してＨまたは置換基である。Ｒ^１
^８置換基はＣ_１～２０アルキルから選択されてもよい。各Ｒ^１８はＨが好ましい。

本明細書で記載されるポリマーのｐ型ＯＳＣは、ゲル浸透クロマトグラフィーによって
測定される、約１ｘ１０^３～１ｘ１０^８、好ましくは１ｘ１０^３～５ｘ１０^６の範囲内の
、ポリスチレン換算の数平均分子量（Ｍｎ）を有し得る。本明細書に記載されるポリマー
の、ポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）は、１ｘ１０^３～１ｘ１０^８、好ましく
は１ｘ１０^４～１ｘ１０^７であり得る。

ｎ型ＯＳＣもまた特に限定されず、当業者に既知の電子受容性材料から好適に選択する
ことができ、また、複数の電子受容性材料の混合物からなるものであってもよい。その例
としては、ｎ型共役ポリマー、フラーレンおよびフラーレン誘導体を挙げることができる
。好ましくは、ｎ型ＯＳＣは、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８４、Ｃ９６、ＰＣ
ＢＭ型フラーレン誘導体（例えば、フェニル－Ｃ６１－酪酸メチルエステル（Ｃ_６０ＰＣ
ＢＭ）、ＴＣＢＭ型フラーレン誘導体（例えば、トリル－Ｃ６１－酪酸メチルエステル（
Ｃ_６０ＴＣＢＭ））、ＴｈＣＢＭ型フラーレン誘導体（例えば、チエニル－Ｃ６１－酪酸
メチルエステル（Ｃ_６０ＴｈＣＢＭ）などのフラーレンおよび／またはフラーレン誘導体
の単一種または混合物である。

フラーレン誘導体は式（Ｖ）：

を有してもよい。

Ａは、フラーレンのＣ－Ｃ基とともに単環式または縮合環基を形成し、その環は非置換
でもよく、または１個以上の置換基で置換されてもよい。

例示的なフラーレン誘導体は式（Ｖａ）、（Ｖｂ）および（Ｖｃ）：

を含み、Ｒ^４～Ｒ^１５はそれぞれ独立してＨまたは置換基である。

Ｒ^４～Ｒ^１５置換基は独立して各出現時に、アリールまたはヘテロアリール、所望によ
り非置換または１個以上の置換基、およびＣ_１～２０アルキルで置換されてもよいフェニ
ルからなる群から選択されてもよく、アルキル基の１個以上の隣接しない、末端でないＣ
原子がＯ、Ｓ、ＣＯまたはＣＯＯにより置換されてもよく、かつ１個以上のＨ原子がＦに
より置換されてもよい。

アリールまたはヘテロアリールの置換基は、存在する場合、Ｃ_１～１２アルキルから選
択されてもよく、１個以上の隣接しない、末端でないＣ原子がＯ、Ｓ、ＣＯまたはＣＯＯ
により置換されてもよく、かつ１個以上のＨ原子がＦにより置換されてもよい。

フラーレン誘導体のさらなる例としては、国際公開第２００４／０７３０８２号、米国
特許出願公開第２０１１／０１３２４３９号明細書、国際公開第２０１５／０３６０７５
号、および米国特許出願公開第２０１１／０１３２４３９号明細書に開示されたものを挙
げることができ、これらの内容は、参考として本明細書に組み込まれている。

配合物中に存在するｐ型材料とｎ型材料の重量比は、１０：１～１：１０、より好まし
くは４：１～１：４、特に好ましくは１：１～１：３の範囲内であってもよい。

好ましくは、インク濃度、すなわち溶媒混合物中のｎ型材料およびｐ型材料の濃度は、
０．１～１０．０ｗ／ｖ％、より好ましくは１．０～６ｗ／ｖ％の範囲内である。

配合物は、ｎ型有機半導体、ｐ型有機半導体および溶媒混合物に加えて、さらなる成分
を含んでもよい。そのような成分の例としては、粘着剤、消泡剤、脱気剤、粘度増強剤、
希釈剤、助剤、流動性向上剤、着色剤、染料または色素、増感剤、安定化剤、ナノ粒子、
表面活性化合物、潤滑剤、湿潤剤、分散剤および阻害剤を挙げることができる。

上に特定した好ましい特徴は、特徴の少なくとも一部が互いに排他的である組合せを除
いて、任意の組合せで組み合わせることができることが理解されるであろう。

上に定義した配合物は、有機感光性デバイス、特に、光検出器における光活性層の、溶
液堆積のための出発原料として機能する。

第２の実施形態では、本発明はアノードと、カソードと、カソードとアノードとの間の
光活性層と、を含む有機感光性電子デバイスを製造する方法に関し、上記方法は、上記に
記載された第１態様による配合物をアノードおよびカソードのうち一方の上に適用して、
ウェットフィルムを形成することと、ウェットフィルムを乾燥させて光活性層を提供する
ことと、光活性層上にアノードおよびカソードのうち残りの一方を形成することと、を含
む。

本発明による有機感光性電子デバイスの、典型的な一般的構造を図１に図式的に示す。
ここで、仕事関数が高い材料からなり得るアノード２は、可視光線を通す材料から作られ
た基板１上に堆積される。例示的なアノード材料としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ
）および酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化アルミニウム亜鉛（ＡｌＺｎＯ）などの導
電性金属酸化物、ならびに金属（例えば、金）が挙げられる。ガラスまたはプラスチック
は基板材料として使用されてもよい。アノード２と、金属もしくは金属合金（例えば、Ａ
ｇ、Ａｇ：Ｍｇ）もしくは金属酸化物を含み得る、またはこれらからなり得るカソード４
との間に、ｎ型ＯＳＣおよびｐ型ＯＳＣの混合物を含む、またはこれらからなるバルクヘ
テロ接合を含む光活性層３が、第１態様による配合物の溶液堆積によって形成される。コ
ンタクト５がアノード２とカソード４との間に設けられ、これは、例えば生成された光電
流を測定するために、逆バイアスをデバイスおよび検出器（例えば、検出回路として逆バ
イアス電圧供給源と直列で接続された、電流計または読取りデバイス）に印加するための
電圧供給源を含み得る。

図１は例示を目的とするものに過ぎず、例えば、電子ブロック層（ＥＢＬ）、正孔注入
層（ＨＩＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）、励起子ブロック層（ＸＢＬ）、スペーサ層、接続
層、正孔ブロック層（ＨＢＬ）、および電極の仕事関数を修正するための、電極修正層な
どの１種以上のさらなる層がデバイス中に存在してもよいと理解すべきである。

図１に図示したように、アノードを基板上に保持して、配合物をアノード上に堆積して
、光活性層を形成することができ、その後にカソードを形成することができる。またはカ
ソードを基板上に保持することができ、この場合、配合物をカソード上に堆積して、光活
性層を形成することができ、その後にアノードを形成すると理解されるであろう。

本発明による配合物は、任意の好適な溶液堆積法によって適用することができ、方法と
しては、以下に限定されないが、例えば、スピンコーティング、ディップコーティング、
ロールコーティング、スプレーコーティング、ドクターブレードコーティング、ワイヤー
バーコーティング、スリットコーティング、インクジェット印刷、活版印刷、吐出印刷ス
クリーン印刷、グラビア印刷、オフセットリソグラフィー印刷およびフレキソ印刷などが
挙げられる。

ＯＰＤの活性層の吐出印刷は、ＯＰＤを他の構成要素へ組み込むための、単純な追加製
造のプロセスへのステップである。ここで、基板から一定の距離で位置づけられたノズル
からの、インクの連続的フローが堆積される。ノズルと基板の相対的な動きによって、望
ましいパターンが形成される。

ノズルの吐出速度（溶液流速）を制御することで、パターン密度（ライン間隔）、ノズ
ル運動速度（ライン速度）およびインク濃度、光活性層膜の均一性を調整することができ
る。

配合物を溶液堆積して、ウェットフィルムを形成した後、溶媒混合物を乾燥させる。好
ましくはウェットフィルムの形成直後に、溶媒をウェットフィルムから蒸発させてもよく
、周囲温度および大気圧で乾燥させることによって、所望により５０～２００℃の範囲内
の温度で堆積したウェットフィルム膜を加熱することによって、ならびに／または所望に
より０．０１～０．１ｍｂａｒの範囲内の圧力の、減圧の適用によって、蒸発させてもよ
い。

溶媒除去後に生成される光活性層の厚みは、好ましくは１０ｎｍ～３μｍ、より好まし
くは２０ｎｍ～２μｍである。

光活性層は均質であってもよいし、あるいは相分離して、ｐ型材料対ｎ型材料の比が異
なってもよい異なる相を含有してもよい。光活性層は、光活性層の厚み全体を通じて実質
的に均一な比を有してもよいし、またはｐ型材料とｎ型材料の比は光活性層の厚み全体を
通じて徐々にもしくは段階的に変化してもよい。

第３の態様では、本発明は、アノードと、カソードと、カソードとアノードの間の、第
１形態による配合物から形成された、または第２態様による方法により形成された、それ
ぞれの光活性層と、を含む、有機感光性電子デバイスに関する。

有機感光性電子デバイスは有機薄膜太陽電池または太陽電池、光伝導セルまたは光検出
器であってもよく、例えば、これらのそれぞれは、所望の目的に応じて単一デバイスとし
てまたは配列して動作することができる。光検出器の場合、光検出器アレイを使用するこ
とができ、各光検出器は１個以上の光源と関連付けられる。本発明の有機感光性電子デバ
イスは、好ましくは有機フォトダイオードであり、これは、光起電モードで（ゼロバイア
ス電圧で）作動する太陽電池とは対照的に、光伝導モード（ここで、外部電圧、いわゆる
逆バイアス電圧が印加される）で作動し、かつ、それによって光伝導セルまたは光検出器
として機能する。

本明細書に記載の有機光検出器は、限定されることなく、環境光の、存在および／また
は輝度の検出など幅広い用途で、ならびに少なくとも１個の、本明細書に記載の有機光検
出器および少なくとも１個の光源を含むセンサで使用することができる。光検出器は、光
源から放出される光が光検出器に入射し、波長および／または輝度の変化が検出され得る
ように構成されてもよい。本明細書で記載される光検出器アレイは、単独の光源から、ま
たは２つ以上の光源から放出される光を検出するために構成されてもよい。センサは限定
されることなく、ガスセンサ、バイオセンサ、Ｘ線イメージセンサまたはモーションセン
サ、例えば、セキュリティ用途で使用されるモーションセンサ、近接センサ、または指紋
センサであってもよい。

［実施例］
配合物実施例
１，２，４－トリメチルベンゼン（第１の溶媒）および表１に列挙された第２の溶媒の
溶媒混合物中で、ｎ型有機半導体としてのフラーレンＣ７０－ＩＰＨ（６３重量％）、お
よび構造式（１）を有するｐ型有機半導体（３７重量％）を含む配合物を作製した。

デバイス実施例
以下の構造を有するデバイスを作製した。

カソード／ドナー層：アクセプター層／アノード
配合物実施例１～４をそれぞれワイヤーバーコーティングにより、インジウム酸化スズ
（ＩＴＯ）の層およびポリ（エチレンイミン）（ＰＥＩＥ）の層をコーティングしたガラ
ス基板上にコーティングして、約９００ｎｍの厚みを有する光活性層を生成することで、
デバイス実施例１～４を形成した。Ｈｅｒａｅｕｓ，Ｉｎｃから入手可能な正孔輸送材料
をスピンコーティングすることで、アノードを光活性層の上に形成した。

比較デバイス１
配合物実施例１～４の代わりに比較配合物１を使用したことを除いて、記載されるデバ
イス実施例１～４を参照してデバイスを作製した。

図２Ａを参照すると、デバイス実施例１～４の暗電流は、第２の溶媒の体積比が類似し
ていると、比較デバイス１の暗電流と類似している。

図２Ｂを参照すると、２Ｖでの、デバイス実施例１～４の外部量子効率は測定された約
３５０～８５０ｎｍの波長にわたって、比較デバイス１の外部量子効率よりも大幅に高い
。

本発明は特定の例示的な実施形態の観点から記載されているが、以下の特許請求の範囲
に記述されている本発明の範囲から逸脱しない、本明細書に記載の様々な変更、改変およ
び／または特徴の組合せは、当業者には明白であると理解されるであろう。

１基板層
２アノード
３光活性層
４カソード
５コンタクト

Claims

ｎ型有機半導体と、ｐ型有機半導体と、第１の溶媒および第２の溶媒を含む溶媒混合物
と、を含む配合物であって、前記第１の溶媒はアルキル化芳香族炭化水素であり、かつ前
記第２の溶媒は、少なくとも２個のＣ_１～６アルコキシ基を含む２個以上の置換基で置換
されたベンゼンである、配合物。
前記芳香族炭化水素がベンゼンである、請求項１に記載の配合物。
前記第１の溶媒が式（Ｉ）：

により表され、Ｒ^１は各出現時に独立してＣ_１～Ｃ_６アルキル基を表し、かつｎは少なく
とも１である、請求項２に記載の配合物。
前記第１の溶媒がトリメチルベンゼンである、請求項３に記載の配合物。
前記第２の溶媒が式（ＩＩ）：

により表され、Ｒ^２は、少なくとも２個のＲ^２基が独立してＣ_１～Ｃ_６アルコキシ基であ
り、かつｍが２～６であるという条件で、独立して各出現時に置換基を表す、請求項１～
４のいずれか一項に記載の配合物。
各Ｒ^２がＣ_１～Ｃ_６アルコキシ基である、請求項５に記載の配合物。
ｍが２である、請求項６に記載の配合物。
前記第２の溶媒が１，２－ジメトキシベンゼンまたは１，３－ジメトキシベンゼンであ
る、請求項７に記載の配合物。
前記第２の溶媒が２００～３００℃の範囲の沸点を有する、請求項１～８のいずれか一
項に記載の配合物。
前記第１の溶媒が、前記溶媒混合物の全体積を基準として、５０～９９．５体積％の範
囲の含有量で存在する、請求項１～９のいずれか一項に記載の配合物。
前記第２の溶媒が、前記溶媒混合物の全体積を基準として、０．５～５０体積％の範囲
の含有量で存在する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の配合物。
前記第１の溶媒：第２の溶媒の体積比が７０：３０～９９．５：０．５の範囲内である
、請求項１～１１のいずれか一項に記載の配合物。
前記溶媒混合物が前記第１の溶媒および前記第２の溶媒からなる、請求項１～１２のい
ずれか一項に記載の配合物。
前記ｐ型有機半導体が共役有機ポリマーである、請求項１～１３のいずれか一項に記載
の配合物。
前記ｎ型有機半導体がフラーレンまたはフラーレン誘導体である、請求項１～１４のい
ずれか一項に記載の配合物。
アノードと、カソードと、前記カソードと前記アノードとの間の光活性層と、を含む有
機感光性電子デバイスを製造する方法であって、
請求項１～１５のいずれか一項に記載の配合物を溶液堆積法により適用してウェットフ
ィルムを形成することと、
前記ウェットフィルムを乾燥させて前記光活性層を提供することと、
前記光活性層上に前記アノードおよび前記カソードのうち残りの一方を形成することと
、を含む方法。
請求項１６に記載の方法により製造される、アノードと、カソードと、光活性層と、を
含む有機感光性電子デバイス。
前記有機感光性電子デバイスが有機光検出器である、請求項１７に記載の有機感光性電
子デバイス。