JP2023107233A - Photoelectric transducers - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光電変換素子に関する。 The present invention relates to photoelectric conversion elements.
光電変換素子は、受光した光を電気信号やエネルギーに変換する機能を有する素子である。 A photoelectric conversion element is an element that has a function of converting received light into an electric signal or energy.
近年の光電変換素子に対する市場からの要求は益々高くなり、電荷輸送特性、暗電流、量子効率等のいずれにおいても優れた特性を有する材料が求められている。有機材料からなる光電変換層を有する有機光電変換素子としては、光電変換層で発生した正孔を第一の電極へ輸送する正孔輸送層や、光電変換層で発生した電子を第二の電極へ輸送する電子輸送層等の電荷輸送層を有する積層構成が一般的である(例えば、特許文献1を参照)。しかし、このような電荷輸送層を有していても、量子効率及び暗電流特性が十分とはいえず、これらの特性に一層優れた光電変換素子が求められている。 Demands from the market for photoelectric conversion devices have been increasing in recent years, and materials having excellent properties in all of charge transport properties, dark current, quantum efficiency, and the like are required. An organic photoelectric conversion element having a photoelectric conversion layer made of an organic material includes a hole transport layer that transports holes generated in the photoelectric conversion layer to a first electrode, and a hole transport layer that transports electrons generated in the photoelectric conversion layer to a second electrode. Laminate configurations having a charge transport layer, such as an electron transport layer that transports to the electron transport layer, are common (see, for example, US Pat. However, even with such a charge-transporting layer, the quantum efficiency and dark current characteristics are not sufficient, and a photoelectric conversion device with even better characteristics is desired.
本発明は、以上の状況に鑑みてなされたものであり、量子効率及び暗電流特性に優れる光電変換素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device that is excellent in quantum efficiency and dark current characteristics.
本発明者らは、光電変換素子が特定のラジアレン化合物のみからなる層を有することにより、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。 The present inventors have found that the above problems can be solved by providing a photoelectric conversion element with a layer composed only of a specific radialene compound, and have completed the present invention.
本発明に係る光電変換素子は、下記式(1)で表される化合物のみからなる層を有する。
本発明によれば、量子効率及び暗電流特性に優れる光電変換素子を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the photoelectric conversion element which is excellent in a quantum efficiency and a dark current characteristic can be provided.
<光電変換素子>
本実施形態の光電変換素子は、下記式(1)で表される化合物のみからなる層を有する。なお、本明細書において、波線の結合は、シス型、トランス型、又はシス型及びトランス型の任意の割合の混合物であることを示す。
<Photoelectric conversion element>
The photoelectric conversion element of this embodiment has a layer composed only of the compound represented by the following formula (1). In this specification, a bond with a wavy line indicates a cis-type, a trans-type, or a mixture of the cis-type and the trans-type at any ratio.
光電変換素子が、上記式(1)で表される化合物のみからなる層を有することにより、光電変換素子の量子効率及び暗電流特性を向上させることができる。 When the photoelectric conversion element has a layer composed only of the compound represented by the above formula (1), the quantum efficiency and dark current characteristics of the photoelectric conversion element can be improved.
以下、まず式(1)で表される化合物について説明する。 Hereinafter, the compound represented by formula (1) will be described first.
[式(1)で表される化合物]
式(1)で表される化合物として、光電変換素子の量子効率及び暗電流特性を向上させることができる点から、好ましい態様は以下のとおりである。
[Compound represented by formula (1)]
Preferred embodiments of the compound represented by formula (1) are as follows, since they can improve the quantum efficiency and dark current characteristics of the photoelectric conversion device.
R1~R6が表すハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。
R1~R6が表すハロゲン化アルキル基としては、炭素原子数1~5のハロゲン化アルキル基が好ましく、炭素原子数1~3のハロゲン化アルキル基がより好ましい。また、ハロゲン化アルキル基としては、フッ化アルキル基が好ましく、パーフルオロアルキル基がより好ましい。フッ化アルキル基としては、パーフルオロブチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロエチル基、トリフルオロメチル基が好ましく、トリフルオロメチル基がより好ましい。
R1~R6が表すアシル基としては、アルキルアシル基、アリールアシル基等が挙げられるが、炭素原子数2~5のアルキルアシル基、炭素原子数7~15のアリールアシル基が好ましい。アルキルアシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、トリフルオロアセチル基等が挙げられる。アリールアシル基としては、例えば、ベンゾイル基、シアノベンゾイル基、フルオロベンゾイル基、トリフルオロメチルベンゾイル基等が挙げられる。
R1~R6が表すスルホニル基としては、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基等が挙げられるが、炭素原子数1~5のアルキルスルホニル基、炭素原子数6~15のアリールスルホニル基が好ましい。アルキルスルホニル基としては、例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、n-プロピルスルホニル基、イソプロピルスルホニル基等が挙げられる。アリールスルホニル基としては、例えば、フェニルスルホニル基、シアノフェニルスルホニル基、フルオロフェニルスルホニル基等が挙げられる。
R1~R6が表すホスホリル基としては、ジアルキルホスホリル基、ジアリールホスホリル基等が挙げられるが、炭素原子数2~10のジアルキルホスホリル基、炭素原子数12~30のジアリールホスホニル基が好ましい。ジアルキルホスホリル基としては、例えば、ジメチルホスホリル基、ジエチルホスホリル基、ジプロピルホスホリル基等が挙げられる。ジアリールホスホリル基としては、例えば、ジフェニルホスホリル基、ジ(フルオロフェニル)ホスホリル基等が挙げられる。
A fluorine atom is preferable as the halogen atom represented by R 1 to R 6 .
As the halogenated alkyl group represented by R 1 to R 6 , a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a halogenated alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is more preferable. As the halogenated alkyl group, a fluorinated alkyl group is preferable, and a perfluoroalkyl group is more preferable. The fluorinated alkyl group is preferably a perfluorobutyl group, a perfluoropropyl group, a perfluoroethyl group, or a trifluoromethyl group, more preferably a trifluoromethyl group.
Acyl groups represented by R 1 to R 6 include alkylacyl groups and arylacyl groups, and alkylacyl groups having 2 to 5 carbon atoms and arylacyl groups having 7 to 15 carbon atoms are preferred. The alkylacyl group includes, for example, an acetyl group, a propionyl group, a trifluoroacetyl group and the like. The arylacyl group includes, for example, a benzoyl group, a cyanobenzoyl group, a fluorobenzoyl group, a trifluoromethylbenzoyl group and the like.
Sulfonyl groups represented by R 1 to R 6 include alkylsulfonyl groups and arylsulfonyl groups, and alkylsulfonyl groups having 1 to 5 carbon atoms and arylsulfonyl groups having 6 to 15 carbon atoms are preferred. The alkylsulfonyl group includes, for example, methylsulfonyl group, ethylsulfonyl group, n-propylsulfonyl group, isopropylsulfonyl group and the like. The arylsulfonyl group includes, for example, a phenylsulfonyl group, a cyanophenylsulfonyl group, a fluorophenylsulfonyl group and the like.
Phosphoryl groups represented by R 1 to R 6 include dialkylphosphoryl groups, diarylphosphoryl groups and the like, and dialkylphosphoryl groups having 2 to 10 carbon atoms and diarylphosphonyl groups having 12 to 30 carbon atoms are preferred. The dialkylphosphoryl group includes, for example, a dimethylphosphoryl group, a diethylphosphoryl group, a dipropylphosphoryl group and the like. The diarylphosphoryl group includes, for example, a diphenylphosphoryl group, a di(fluorophenyl)phosphoryl group, and the like.
R1~R6が表すアリール基としては、例えば、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、フルオレニル基、ジメチルフルオレニル基、スピロフルオレニル基、ピレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、テトラセニル基、クリセニル基等が挙げられる。これらの中では、フェニル基、ビフェニリル基、ナフチル基が好ましい。 Examples of aryl groups represented by R 1 to R 6 include phenyl group, biphenylyl group, terphenylyl group, naphthyl group, phenanthryl group, anthryl group, fluorenyl group, dimethylfluorenyl group, spirofluorenyl group, pyrenyl group, fluoranthenyl group, triphenylenyl group, tetracenyl group, chrysenyl group and the like. Among these, a phenyl group, a biphenylyl group and a naphthyl group are preferred.
R1~R6が表すヘテロアリール基としては、例えば、ピリジル基、ビピリジル基、ターピリジル基、フェニルピリジル基、ジフェニルピリジル基、ピリジルフェニル基、ピラジル基、フェニルピラジル基、ピラジルフェニル基、ピリミジル基、フェニルピリミジル基、ジフェニルピリミジル基、ピリミジルフェニル基、トリアジル基、フェニルトリアジル基、ジフェニルトリアジル基、トリアジルフェニル基、ジフェニルトリアジルフェニル基、キノリル基、フェニルキノリル基、キノリルフェニル基、イソキノリル基、フェニルイソキノリル基、キノリルフェニル基、キナゾリル基、アザアントリル基、ジアザアントリル基、トリアザアントリル基、テトラアザアントリル基、アザフェナントリル基、ジアザフェナントリル基、トリアザフェナントリル基、テトラアザフェナントリル基、アザピレニル基、ジアザピレニル基、トリアザピレニル基、テトラアザピレニル基、アザフルオランテニル基、ジアザフルオランテニル基、トリアザフルオランテニル基、テトラアザフルオランテニル基、アザトリフェニレニル基、ジアザトリフェニレニル基、トリアザトリフェニレニル基、テトラアザトリフェニレニル基、ペンタアザトリフェニレニル基、ヘキサアザトリフェニレニル基、チエニル基、チアゾリル基、フラニル基、オキサゾリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、トリアゾリル基、チアジアゾリル基、オキサジアゾリル基、ベンゾチエニル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基、ベンゾオキサジアゾリル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾフラニル基、フェニルチアニル基、ピリジルチエニル基、フェニルフラニル基、ピリジルフラニル基、フェニルイミダゾリル基、イミダゾリルフェニル基、フロピリミジル基、フロピラジル基、チエノピリミジル基、チエノピラジル基、ピロロピリミジル基、ピロロピラジル基、オキサゾロピリミジル基、オキサゾロピラジル基、ベンゾフロピラジル基、ベンゾチエノピラジル基等が挙げられる。なお、ヘテロアリール基としては、上述したアリール基とヘテロアリール基を組み合わせた基(例えば、フェニルピリジル基、ピリジルフェニル基等)、上述したヘテロアリール基同士を組み合わせた基(例えば、ピリジルピリミジル基、ピリミジルピリジル基等)も含まれる。これらの中では、ピリジル基、トリアジル基、チエニル基、フラニル基、トリアゾリル基が好ましい。 Heteroaryl groups represented by R 1 to R 6 include, for example, pyridyl group, bipyridyl group, terpyridyl group, phenylpyridyl group, diphenylpyridyl group, pyridylphenyl group, pyrazyl group, phenylpyrazyl group, pyrazylphenyl group, pyrimidyl group, phenylpyrimidyl group, diphenylpyrimidyl group, pyrimidylphenyl group, triazyl group, phenyltriazyl group, diphenyltriazyl group, triazylphenyl group, diphenyltriazylphenyl group, quinolyl group, phenylquinolyl group, quinolylphenyl group, isoquinolyl group, phenylisoquinolyl group, quinolylphenyl group, quinazolyl group, azaanthryl group, diazaanthryl group, triazaanthryl group, tetraazaanthryl group, azaphenanthryl group, diaza phenanthryl group, triazaphenanthryl group, tetraazaphenanthryl group, azapyrenyl group, diazapyrenyl group, triazapyrenyl group, tetraazapyrenyl group, azafluoranthenyl group, diazafluoranthenyl group, triazaflu olanthenyl group, tetraazafluoranthenyl group, azatriphenylenyl group, diazatriphenylenyl group, triazatriphenylenyl group, tetraazatriphenylenyl group, pentaazatriphenylenyl group, hexaazatriphenylenyl group group, thienyl group, thiazolyl group, furanyl group, oxazolyl group, pyrrolyl group, imidazolyl group, triazolyl group, thiadiazolyl group, oxadiazolyl group, benzothienyl group, benzofuranyl group, benzothiazolyl group, benzoxazolyl group, benzothiadiazolyl group , benzoxadiazolyl group, dibenzothienyl group, dibenzofuranyl group, phenylthianyl group, pyridylthienyl group, phenylfuranyl group, pyridylfuranyl group, phenylimidazolyl group, imidazolylphenyl group, furopyrimidyl group, furopyrazyl group, thienopyrimidyl group, thienopyrazyl group, pyrrolopyrimidyl group, pyrrolopyrazyl group, oxazolopyrimidyl group, oxazolopyrazyl group, benzofuropyrazyl group, benzothienopyrazyl group and the like. The heteroaryl group includes a group in which the above-mentioned aryl group and a heteroaryl group are combined (e.g., phenylpyridyl group, pyridylphenyl group, etc.), a group in which the above-described heteroaryl groups are combined (e.g., pyridylpyrimidyl groups, pyrimidylpyridyl groups, etc.) are also included. Among these, a pyridyl group, a triazyl group, a thienyl group, a furanyl group and a triazolyl group are preferred.
アリール基及びヘテロアリール基が有する置換基としては、例えば、重水素原子、シアノ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、ハロゲン化アルキル基(フッ化アルキル基等)、アシル基(ホルミル基等)、ニトロ基、スルホニル基、ホスホリル基、炭素原子数1~20のアルキル基、アルケニル基及びシクロアルキル基、炭素原子数1~10のアルコキシ基、-P(=O)(Ar’)2で表される基、-OSO2Ar’で表される基、-S(=O)Ar’で表される基、-B(Ar’)2で表される基、-B(OAr’)2で表される基、-Si(Ar’)3で表される基等が挙げられる(Ar’はアリール基を表す)。これらの中では、シアノ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、アシル基、スルホニル基、ホスホリル基が好ましく、シアノ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基がより好ましく、シアノ基、フッ素原子、フッ化アルキル基がさらに好ましく、シアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基が特に好ましい。ハロゲン化アルキル基、アシル基、スルホニル基、ホスホリル基は、R1~R6が表すこれらの基で説明したものと同様である。 Substituents possessed by the aryl group and heteroaryl group include, for example, a deuterium atom, a cyano group, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.), and a halogenated alkyl group (fluorinated alkyl group, etc.). , an acyl group (such as a formyl group), a nitro group, a sulfonyl group, a phosphoryl group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group and a cycloalkyl group, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, -P (=O a group represented by )(Ar′) 2 , a group represented by —OSO 2 Ar′, a group represented by —S(=O)Ar′, a group represented by —B(Ar′) 2 , Examples thereof include a group represented by -B(OAr') 2 and a group represented by -Si(Ar') 3 (Ar' represents an aryl group). Among these, a cyano group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, an acyl group, a sulfonyl group, and a phosphoryl group are preferred, and a cyano group, a halogen atom, and a halogenated alkyl group are more preferred, and a cyano group, a fluorine atom, and a fluorinated alkyl group. groups are more preferred, and cyano groups, fluorine atoms, and trifluoromethyl groups are particularly preferred. Halogenated alkyl groups, acyl groups, sulfonyl groups and phosphoryl groups are the same as those described for these groups represented by R 1 to R 6 .
アリール基及びヘテロアリール基が有する置換基は、1つでも複数でもよく、複数の場合は同じでも異なっていてもよい。アリール基及びヘテロアリール基は、置換基が結合する環における置換可能箇所に対して半数以上が置換されていることが好ましく、置換可能箇所すべてが置換されていることがより好ましい。 The substituents possessed by the aryl group and the heteroaryl group may be one or more, and if there are more than one, they may be the same or different. In the aryl group and heteroaryl group, it is preferable that half or more of the substitutable positions in the ring to which the substituent is bonded are substituted, and it is more preferable that all substitutable positions are substituted.
合成の簡便性から、R1~R6のうち、R1、R3及びR5が同一の置換基であることが好ましく、R2、R4及びR6が同一の置換基であることが好ましい。 From the viewpoint of ease of synthesis, among R 1 to R 6 , R 1 , R 3 and R 5 are preferably the same substituents, and R 2 , R 4 and R 6 are the same substituents. preferable.
R1~R6のうち、R1、R3及びR5は、シアノ基、フッ化アルキル基、フッ素原子であることが好ましく、シアノ基であることがより好ましい。
また、R1~R6のうち、R2、R4及びR6は、それぞれ独立して、シアノ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、アシル基、スルホニル基、及びホスホリル基からなる群より選択される少なくとも1種で置換されているアリール基、又は、シアノ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、アシル基、スルホニル基、及びホスホリル基からなる群より選択される少なくとも1種で置換されているヘテロアリール基であることが好ましい。
Among R 1 to R 6 , R 1 , R 3 and R 5 are preferably a cyano group, a fluorinated alkyl group or a fluorine atom, more preferably a cyano group.
Further, among R 1 to R 6 , R 2 , R 4 and R 6 are each independently selected from the group consisting of a cyano group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, an acyl group, a sulfonyl group and a phosphoryl group. or an aryl group substituted with at least one selected from the group consisting of a cyano group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, an acyl group, a sulfonyl group, and a phosphoryl group. A heteroaryl group is preferred.
また、別の態様では、R1~R6は、それぞれ独立して、シアノ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、アシル基、スルホニル基、及びホスホリル基からなる群より選択される少なくとも1種で置換されているアリール基、又は、シアノ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、アシル基、スルホニル基、及びホスホリル基からなる群より選択される少なくとも1種で置換されているヘテロアリール基であることが好ましい。 In another aspect, R 1 to R 6 are each independently at least one selected from the group consisting of a cyano group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, an acyl group, a sulfonyl group, and a phosphoryl group. A substituted aryl group, or a heteroaryl group substituted with at least one selected from the group consisting of a cyano group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, an acyl group, a sulfonyl group, and a phosphoryl group is preferred.
式(1)で表される化合物の具体例としては、下記で示される化合物(A-001)~(A-306)が挙げられる。 Specific examples of the compound represented by formula (1) include compounds (A-001) to (A-306) shown below.
式(1)で表される化合物としては、下記式(2)で表される化合物が好ましい。
環Aとしては、環構成原子数が6の単環式芳香環、又は、環構成原子数が10~12の多環式芳香環が好ましく、環構成原子数が6の単環式芳香環がより好ましい。 The ring A is preferably a monocyclic aromatic ring having 6 ring atoms or a polycyclic aromatic ring having 10 to 12 ring atoms, and a monocyclic aromatic ring having 6 ring atoms. more preferred.
環Aの環構成窒素原子の数は、0~3の整数が好ましく、0~2の整数がより好ましい。また、窒素原子同士は隣接しないことが好ましい。 The number of ring-constituting nitrogen atoms in ring A is preferably an integer of 0-3, more preferably an integer of 0-2. Moreover, it is preferable that the nitrogen atoms are not adjacent to each other.
環構成原子数が6の単環式芳香環としては、ベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環等が挙げられる。なかでも、ベンゼン環、ピリミジン環、トリアジン環が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。
環構成原子数が9~15の多環式芳香環としては、インデン環、インドール環、イソインドール環、インドリジン環、ベンゾイミダゾール環、プリン環、インダゾール環、アザインドール環、アザインダゾール環、ピラゾロピリミジン環、ピロロピリミジン環、ナフタレン環、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、フタラジン環、キノリジン環、テトラアザアントラセン環、テトラアザフェナントレン環、ジアザアントラセン環、ジアザフェナントレン環等が挙げられる。なかでも、ナフタレン環、キナゾリン環、キノキサリン環が好ましい。
The monocyclic aromatic ring having 6 ring-constituting atoms includes a benzene ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, triazine ring and the like. Among them, a benzene ring, a pyrimidine ring and a triazine ring are preferred, and a benzene ring is more preferred.
Polycyclic aromatic rings having 9 to 15 ring atoms include indene ring, indole ring, isoindole ring, indolizine ring, benzimidazole ring, purine ring, indazole ring, azaindole ring, azaindazole ring, pyra zolopyrimidine ring, pyrrolopyrimidine ring, naphthalene ring, quinoline ring, isoquinoline ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, cinnoline ring, phthalazine ring, quinolidine ring, tetraazaanthracene ring, tetraazaphenanthrene ring, diazaanthracene ring, diazaphenanthrene ring and the like. Among them, a naphthalene ring, a quinazoline ring, and a quinoxaline ring are preferable.
R7~R9が表すハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、アシル基、スルホニル基、ホスホリル基、置換されていてもよいアリール基、及び置換されていてもよいヘテロアリール基は、R1~R6で説明したものと同様である。R7~R9としては、シアノ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、アシル基、スルホニル基、ホスホリル基が好ましく、シアノ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基がより好ましく、シアノ基、フッ素原子、フッ化アルキル基がさらに好ましく、シアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基が特に好ましい。 Halogen atoms, halogenated alkyl groups, acyl groups , sulfonyl groups, phosphoryl groups, optionally substituted aryl groups, and optionally substituted heteroaryl groups represented by R 7 to R 9 are is the same as described in . R 7 to R 9 are preferably a cyano group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, an acyl group, a sulfonyl group and a phosphoryl group, more preferably a cyano group, a halogen atom and a halogenated alkyl group, a cyano group, a fluorine atom, A fluorinated alkyl group is more preferred, and a cyano group, a fluorine atom, and a trifluoromethyl group are particularly preferred.
nは、それぞれ独立して、1以上が好ましく、3以上がより好ましく、[環Aにおいて置換可能な環構成原子の数]がさらに好ましい。
少なくとも1つのnが2以上の整数である場合、R7~R9のうちの少なくとも1つは、シアノ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、アシル基、スルホニル基、又はホスホリル基であることが好ましい。
Each n is independently preferably 1 or more, more preferably 3 or more, and still more preferably [the number of substitutable ring-constituting atoms in ring A].
When at least one n is an integer of 2 or more, at least one of R 7 to R 9 may be a cyano group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, an acyl group, a sulfonyl group, or a phosphoryl group. preferable.
式(1)で表される化合物及び式(2)で表される化合物は、公知の方法により合成できる。 The compound represented by formula (1) and the compound represented by formula (2) can be synthesized by a known method.
[光電変換素子の構成]
光電変換素子の構成については、特に限定されないが、例えば、以下に示す(i)及び(ii)の構成が挙げられる。
[Structure of photoelectric conversion element]
The configuration of the photoelectric conversion element is not particularly limited, but includes, for example, the following configurations (i) and (ii).
(i):第一の電極/正孔輸送促進層/正孔輸送層(電子ブロッキング層)/光電変換層(受光層)/第二の電極
(ii):第一の電極/正孔輸送促進層/正孔輸送層(電子ブロッキング層)/光電変換層(受光層)/電子輸送層(正孔ブロッキング層)/第二の電極
なお、上記層構成において、正孔輸送層及び電子ブロッキング層は、それぞれ呼称が異なるが、同一の層を意味する。また、電子輸送層及び正孔ブロッキング層は、それぞれ呼称が異なるが、同一の層を意味する。さらに、光電変換層及び受光層は、それぞれ呼称が異なるが、同一の層を意味する。
同様に、正孔輸送材料及び電子ブロッキング材料、電子輸送材料及び正孔ブロッキング材料は、それぞれ呼称が異なるが、同一の材料を意味する。
(i): first electrode/hole transport promoting layer/hole transport layer (electron blocking layer)/photoelectric conversion layer (light receiving layer)/second electrode (ii): first electrode/hole transport promoting layer layer / hole-transporting layer (electron-blocking layer) / photoelectric conversion layer (light-receiving layer) / electron-transporting layer (hole-blocking layer) / second electrode , which have different names but mean the same layer. The electron transport layer and the hole blocking layer have different names, but mean the same layer. Furthermore, the photoelectric conversion layer and the light-receiving layer have different names, but mean the same layer.
Similarly, hole-transporting material and electron-blocking material, electron-transporting material and hole-blocking material refer to the same material, although they have different names.
本実施形態に係る光電変換素子は、式(1)で表される化合物のみからなる層を、電極と光電変換層の間に有することが好ましく、また、式(1)で表される化合物のみからなる層が電極に隣接する層であることが好ましい。特に、式(1)で表される化合物のみからなる層が正孔輸送促進層であることがより好ましい。また、式(1)で表される化合物のみからなる層と光電変換層の間に有機層を有することが好ましい。 The photoelectric conversion element according to the present embodiment preferably has a layer composed only of the compound represented by formula (1) between the electrode and the photoelectric conversion layer, and only the compound represented by formula (1) is preferably the layer adjacent to the electrode. In particular, it is more preferable that the layer composed only of the compound represented by Formula (1) is the hole transport promoting layer. Moreover, it is preferable to have an organic layer between the layer consisting only of the compound represented by formula (1) and the photoelectric conversion layer.
以下、本実施形態の光電変換素子を、上記(ii)の構成において、式(1)で表される化合物のみからなる層が正孔輸送促進層である場合を例に挙げ、図1を参照しながらより詳細に説明する。図1は、本実施形態の光電変換素子の積層構成の一例を示す概略断面図である。 Hereinafter, the photoelectric conversion device of the present embodiment will be described with reference to FIG. 1, with reference to FIG. will be described in more detail. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the laminated structure of the photoelectric conversion element of this embodiment.
光電変換素子100は、第一の電極1、正孔輸送促進層2、正孔輸送層3、光電変換層4、電子輸送層5、及び第二の電極6をこの順で備える。ただし、これらの層のうちの一部の層が省略されていてもよく、また逆に他の層が追加されていてもよい。なお、上記各層のうち、正孔輸送促進層2、正孔輸送層3、光電変換層4、および電子輸送層5が、有機層10を構成している。
The
図1に示す光電変換素子100では、透明である第一の電極1の下方から、光が入射し、光電変換層4で受光する。光の入射方向は特に限定されず、第二の電極6を透明とし、第二の電極6の方から光を入射させてもよい。
また、光電変換素子100では、キャリアの濃度差や、第一の電極1と第二の電極6間の仕事関数の差による内部電界によって、光電変換層4で光電変換により発生した電荷(正孔及び電子)のうち、電子が第二の電極6に移動し、正孔が第一の電極1に移動する。また、第二の電極6と第一の電極1との間に電圧を印加することで電荷を移動させることもできる。このように、第二の電極6を電子捕集電極とし、第一の電極1を正孔捕集電極としている。
なお、図1では、第一の電極1の下面に設けられた基板が省略されている。ここでの基板としては特に限定はなく、例えばガラス板、石英板、プラスチック板等が挙げられる。また、基板側から光が入射する構成の場合、基板は光の波長に対して透明である。なお、基板は第二の電極6側に設けてもよい。以下では、上記各層について説明する。
In the
In the
1, the substrate provided on the lower surface of the
(第一の電極1)
基板上には第一の電極1が設けられている。
光が第一の電極1を通過して、光電変換層4に入射する構成の光電変換素子の場合、第一の電極は当該光を通すか又は実質的に通す透明材料で形成される。なお、光が第二の電極6を通過する構成の場合は、第二の電極を透明材料で形成される。このように、第一の電極と第二の電極のいずれかが透明材料で形成されていればよい。
(First electrode 1)
A
In the case of a photoelectric conversion element configured such that light passes through the
第一の電極1に用いられる透明材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、インジウム-錫酸化物(ITO;Indium Tin Oxide)、インジウム-亜鉛酸化物(IZO;Indium Zinc Oxide)、酸化錫、アルミニウム・ドープ型酸化錫、マグネシウム-インジウム酸化物、ニッケル-タングステン酸化物、その他の金属酸化物、窒化ガリウム等の金属窒化物、セレン化亜鉛等の金属セレン化物、及び硫化亜鉛等の金属硫化物等が挙げられる。
The transparent material used for the
なお、第二の電極6側のみから光が光電変換層4に入射する構成の有機光電変換素子の場合、第一の電極1の透過特性は重要ではない。したがって、この場合の第一の電極に用いられる材料の一例としては、金、イリジウム、モリブデン、パラジウム、白金等が挙げられる。
In the case of an organic photoelectric conversion element configured such that light enters the
(正孔輸送促進層2)
第一の電極1と後述する正孔輸送層3との間には、正孔輸送促進層2が設けられている。正孔輸送促進層2は、正孔輸送層3から第一の電極1への正孔輸送を促進させるために設けられる。正孔輸送の促進は、正孔輸送促進材料が周辺材料との相互作用によって内部電界を変化させることによりもたらされる。
正孔輸送促進層2は、上記式(1)で表される化合物のみからなる。
(Hole transport promotion layer 2)
A hole
The hole
(正孔輸送層3)
正孔輸送促進層2と光電変換層4との間には、正孔輸送層3が設けられている。
正孔輸送層3は、光電変換層4で発生した正孔を光電変換層4から第一の電極1へ輸送する役割と、光電変換層4で発生した電子が第一の電極1側へ移動するのをブロックする役割とを有する。また用途によっては第一の電極1からの電子注入をブロックする役割を有することもある。
(Hole transport layer 3)
A
The
正孔輸送層3は、一種又は二種以上の材料からなる単層構造であってもよく、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
The
正孔輸送層3は、公知の正孔輸送材料を含むことが好ましい。公知の正孔輸送材料としては、芳香族第三級アミン化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、テトラセン化合物、ペンタセン化合物、フェナントレン化合物、ピレン化合物、ペリレン化合物、フルオレン化合物、カルバゾール化合物、インドール化合物、ピロール化合物、ピセン化合物、チオフェン化合物、ベンゾトリフラン化合物、ベンゾトリチオフェン化合物、ナフトジチオフェン化合物、ナフトチエノチオフェン化合物、ベンゾジフラン化合物、ベンゾジチオフェン化合物、ベンゾチオフェン化合物、ナフトビスベンゾチオフェン化合物、クリセノジチオフェン化合物、ベンゾチエノベンゾチオフェン化合物、インドロカルバゾール化合物等が挙げられる。
これらの中でも、フルオレン化合物、ナフトジチオフェン化合物、ナフトチエノチオフェン化合物、ベンゾジフラン化合物、ベンゾチオフェン化合物、ナフトビスベンゾチオフェン化合物、クリセノジチオフェン化合物、ベンゾチエノベンゾチオフェン化合物、インドロカルバゾール化合物等が好ましく、特にフルオレン化合物、クリセノジチオフェン化合物、ベンゾチエノベンゾチオフェン化合物、インドロカルバゾール化合物が好ましい。
The
Among these, preferred are fluorene compounds, naphthodithiophene compounds, naphthothienothiophene compounds, benzodifuran compounds, benzothiophene compounds, naphthobisbenzothiophene compounds, chrysenodithiophene compounds, benzothienobenzothiophene compounds, indolocarbazole compounds, and the like. Fluorene compounds, chrysenodithiophene compounds, benzothienobenzothiophene compounds, and indolocarbazole compounds are particularly preferred.
公知の正孔輸送材料の具体例としては、N,N’-ビス(1-ナフチル)-1,1-ビフェニル-4,4’-ジアミン(NPD)、9,9’-(9,9’-スピロビ[9H-フルオレン]-2,7’-ジイル)ビス[9H-カルバゾール]、2,7-ジフェニル[1]ベンゾチエノ[3,2-b] [1]ベンゾチオフェン(DiPh-BTBT)、ベンゾ[1,2-b:3,4-b’:5,6-b‘’]トリフラン化合物、ベンゾ[1,2-b:3,4-b’:5,6-b‘’]トリチオフェン化合物、ナフト[1,2-b:5,6-b’]ジチオフェン、ナフト[2,3-b]ナフト[2’,3’:4,5]チエノ[2,3-d]チオフェン、ベンゾ[1,2-b:4,5-b’]ジフラン、ベンゾ[1,2-b:4,5-b’]ジチオフェン、ベンゾ[1,2-b:4,5-b’]ビス[1]ベンゾチオフェン、ナフト[1,2-b:5,6-b’]ビス[1]ベンゾチオフェン、クリセノ[1,2-b:8,7-b’]ジチオフェン、[1]ベンゾチエノ[3,2-b][1]ベンゾチオフェン、以下に示す化合物(ic-1)、(ic-2)及び(ic-3)等が挙げられる。 Specific examples of known hole transport materials include N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1-biphenyl-4,4'-diamine (NPD), 9,9'-(9,9' -spirobi[9H-fluorene]-2,7'-diyl)bis[9H-carbazole], 2,7-diphenyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene (DiPh-BTBT), benzo [1,2-b:3,4-b′:5,6-b″]trifuran compound, benzo[1,2-b:3,4-b′:5,6-b″]trithiophene compounds, naphtho[1,2-b:5,6-b′]dithiophene, naphtho[2,3-b]naphtho[2′,3′:4,5]thieno[2,3-d]thiophene, benzo [1,2-b:4,5-b′]difuran, benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene, benzo[1,2-b:4,5-b′]bis[ 1]benzothiophene, naphtho[1,2-b:5,6-b']bis[1]benzothiophene, chryseno[1,2-b:8,7-b']dithiophene, [1]benzothieno[3 ,2-b][1]benzothiophene, compounds (ic-1), (ic-2) and (ic-3) shown below, and the like.
(光電変換層4)
正孔輸送層3と後述する電子輸送層5との間には、光電変換層4が設けられている。
光電変換層4の材料としては、光電変換機能を有する材料が挙げられる。
(Photoelectric conversion layer 4)
A
Examples of materials for the
光電変換層4は、一種又は二種以上の材料からなる単層構造であってもよく、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
一種の材料からなる単層構造である光電変換層4に用いられる材料としては、例えば、(1)クマリン及びその誘導体、キナクリドン及びその誘導体、フタロシアニン及びその誘導体などが挙げられる。
二種の材料からなる単層構造である光電変換層4に用いられる材料としては、例えば、前述の(i)クマリン及びその誘導体、キナクリドン及びその誘導体、フタロシアニン及びその誘導体と、(ii)フラーレン及びその誘導体との組み合わせが挙げられる。これらの材料からなる光電変換層4の作製は、予め粉末を混合した状態で蒸着させて形成しても良いし、任意の割合で共蒸着することで形成しても良い。
三種の材料からなる単層構造である光電変換層4に用いられる材料としては、前述の(i)クマリン及びその誘導体、キナクリドン及びその誘導体、フタロシアニン及びその誘導体、(ii)フラーレン及びその誘導体、及び(iii)正孔輸送材料との組み合わせが挙げられる。これらの材料からなる光電変換層4の作製は、予め粉末を混合した状態で蒸着させて形成しても良いし、任意の割合で共蒸着することで形成しても良い。
The
Examples of the material used for the
Examples of materials used for the
Materials used for the
(i)クマリン誘導体の具体例としては、クマリン6、クマリン30が挙げられる。キナクリドン誘導体の具体例としては、N,N-ジメチルキナクリドンが挙げられる。フタロシアニン誘導体の具体例としては、ホウ素サブフタロシアニンクロリド、ホウ素サブナフタロシアニンクロリド(SubNC)が挙げられる。
(ii)フラーレン及びその誘導体の具体例としては、[60]フラーレン、[70]フラーレン、[6,6]-フェニル-C61-酪酸メチル([60]PCBM)が挙げられる。
(iii)正孔輸送材料の好ましい化合物及び具体例としては、前述の正孔輸送層3で記載したものと同じものが挙げられる。
(i) Specific examples of coumarin derivatives include
(ii) Specific examples of fullerene and derivatives thereof include [60]fullerene, [70]fullerene, and [6,6]-phenyl-C61-methylbutyrate ([60]PCBM).
(iii) Preferred compounds and specific examples of the hole-transporting material are the same as those described for the hole-transporting
また、光電変換機能を有する材料は光電変換層のみに含有されることに限定されるものではない。例えば、光電変換機能を有する材料は、光電変換層4に隣接した層(正孔輸送層3、又は電子輸送層5)が含有していてもよい。
Moreover, the material having a photoelectric conversion function is not limited to being contained only in the photoelectric conversion layer. For example, the material having a photoelectric conversion function may be contained in a layer adjacent to the photoelectric conversion layer 4 (the
(電子輸送層5)
光電変換層4と後述する第二の電極6との間には、電子輸送層5が設けられている。
電子輸送層5は、光電変換層4で発生した電子を第二の電極6へ輸送する役割と、電子輸送先の第二の電極6から光電変換層4に正孔が移動するのをブロックする役割とを有する。また用途によっては第二の電極6からの正孔注入をブロックする役割を有することもある。
(Electron transport layer 5)
An
The
また、電子輸送層5には、公知の電子輸送材料を含有させることができる。公知の電子輸送材料としては、例えば、フラーレン、フラーレン誘導体、ビス(8-ヒドロキシキノリナート)マンガン、トリス(8-ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(2-メチル-8-ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、BCP(2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン)、Bphen(4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン)、BAlq(ビス(2-メチル-8-キノリノラート)-4-(フェニルフェノラート)アルミニウム)、4,6-ビス(3,5-ジ(ピリジン-4-イル)フェニル)-2-メチルピリミジン、N,N’-ジフェニル-1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、及びN,N’-ジ(4-ピリジル)-1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド等が挙げられる。
Further, the
電子輸送層5は、一種又は二種以上の材料からなる単層構造であってもよく、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
The
(第二の電極6)
電子輸送層5上には第二の電極6が設けられている。
第二の電極6の材料としては、例えば、インジウム-錫酸化物(ITO;Indium Tin Oxide)、インジウム-亜鉛酸化物(IZO;Indium Zinc Oxide)、ナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、金、白金、希土類金属、酸化モリブデン等が挙げられる。尚、前記第一の電極1と第二の電極6は同一であっても相異なっていてもよい。
(Second electrode 6)
A
Materials for the
[各層の形成方法]
以上説明した第一の電極1、第二の電極6を除く各層は、それぞれの層の材料(必要に応じて結着樹脂等の材料、溶剤と共に)を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB(Langmuir-Blodgett method)法等の公知の方法によって薄膜化することにより、形成することができる。
このようにして形成された各層の膜厚については特に制限はなく、状況に応じて適宜選択することができるが、通常は5nm以上5μm以下の範囲である。
[Method of Forming Each Layer]
Each layer except for the
The thickness of each layer thus formed is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the situation, but is usually in the range of 5 nm or more and 5 μm or less.
第一の電極1及び第二の電極6は、電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法によって薄膜化することにより、形成することができる。蒸着やスパッタリングの際に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよく、蒸着やスパッタリング等によって薄膜を形成した後、フォトリソグラフィーで所望の形状のパターンを形成してもよい。
The
第一の電極1及び第二の電極6の膜厚は、1μm以下であることが好ましく、10nm以上200nm以下であることがより好ましい。
The film thickness of the
第一の電極1及び第二の電極6は、必要に応じてそれぞれを構成する材料を入れ替えても良い(逆型構造とも呼ばれる)。このような構造の場合、光は第二の電極6を通過して、光電変換層4に入射する構成の有機光電変換素子となる。
The materials constituting the
本実施形態の有機光電変換素子は、撮像素子に好適に用いられ、例えば、デジタルカメラやデジタルビデオカメラの撮像素子、及び、携帯電話等に内蔵された撮像素子に適用することができる。 The organic photoelectric conversion device of the present embodiment is suitably used as an image pickup device, and can be applied to, for example, image pickup devices of digital cameras and digital video cameras, and image pickup devices built into mobile phones and the like.
以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定して解釈されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below based on examples, but the present invention should not be construed as being limited by these examples.
[合成実施例1:A-254]
ビス(パーフルオロフェニル)メタン1.00g(2.86mmol、2.83equiv.)及びTHF48mlをフラスコに入れ、-70℃まで冷却し、n-BuLi(1.6Mヘキサン溶液)を1.86ml滴下し、30分撹拌した。その後、テトラクロロシクロプロペン0.18g(1.01mmol、1.00equiv.)のTHF溶液2.1mlを滴下し、室温に昇温後、終夜で撹拌した。反応液を濃縮乾固後、得られた固体をクロロホルムに溶解させ、2分間空気をバブリングさせた後、室温で終夜撹拌した。反応液を濾過し、ろ液を濃縮乾固させ、粗体0.97g得た。粗体を、ヘプタンを溶媒としたシリカゲルカラムクロマトグラフィにて精製し、A-245を0.63g(収率58%)取得した。MS(MALDI-TOF):m/z 1074 [M]-
[Synthesis Example 1: A-254]
1.00 g (2.86 mmol, 2.83 equiv.) of bis(perfluorophenyl)methane and 48 ml of THF were placed in a flask, cooled to −70° C., and 1.86 ml of n-BuLi (1.6 M hexane solution) was added dropwise. , and stirred for 30 minutes. Then, 2.1 ml of a THF solution containing 0.18 g (1.01 mmol, 1.00 equiv.) of tetrachlorocyclopropene was added dropwise, and the mixture was heated to room temperature and stirred overnight. After the reaction solution was concentrated to dryness, the resulting solid was dissolved in chloroform, air was bubbled for 2 minutes, and the mixture was stirred overnight at room temperature. The reaction solution was filtered, and the filtrate was concentrated to dryness to obtain 0.97 g of crude product. The crude product was purified by silica gel column chromatography using heptane as a solvent to obtain 0.63 g of A-245 (yield 58%). MS (MALDI-TOF): m / z 1074 [M]-
[合成実施例2:A-306]
NaH0.57g(14.2mmol、5.94equiv.)及びDME33mlをフラスコに入れ、0℃まで冷却し、4-(シアノメチル)ベンゾニトリル1.00g(7.00mmol、2.93equiv.)を滴下し、30分撹拌した。その後、テトラクロロシクロプロペン0.43g(2.40mmol、1.00equiv.)のDME溶液5.0mlを滴下し、室温に昇温後、終夜で撹拌した。反応液を飽和塩化アンモニウム水溶液に加え、析出物をろ取した。得られた固体をクロロホルムに溶解させ、1N炭酸カリウム水溶液5.0mlおよび臭素0.13mLを加えて、室温で終夜撹拌した。反応液を分液し、有機層をカラムクロマトグラフィにて精製し、A-306を0.17g(収率15%)取得した。MS(MALDI-TOF):m/z 456 [M]-
[実施例1]
基板/第二の電極6/電子輸送層5/光電変換層4/正孔輸送層3/正孔輸送促進層2/第一の電極1からなる積層構成を有する光電変換素子100を作製し、該光電変換素子の暗電流及び外部量子効率を評価した。
[Synthesis Example 2: A-306]
0.57 g (14.2 mmol, 5.94 equiv.) of NaH and 33 ml of DME are placed in a flask, cooled to 0° C., 1.00 g (7.00 mmol, 2.93 equiv.) of 4-(cyanomethyl)benzonitrile are added dropwise, Stirred for 30 minutes. After that, 5.0 ml of a DME solution containing 0.43 g (2.40 mmol, 1.00 equiv.) of tetrachlorocyclopropene was added dropwise, and after the temperature was raised to room temperature, the mixture was stirred overnight. The reaction solution was added to a saturated aqueous solution of ammonium chloride, and the precipitate was collected by filtration. The obtained solid was dissolved in chloroform, 5.0 ml of 1N potassium carbonate aqueous solution and 0.13 mL of bromine were added, and the mixture was stirred overnight at room temperature. The reaction liquid was liquid-separated and the organic layer was purified by column chromatography to obtain 0.17 g of A-306 (yield 15%). MS (MALDI-TOF): m/z 456 [M]-
[Example 1]
A
(基板、第二の電極6の用意)
第二の電極をその表面に備えた基板として、2mm幅の酸化インジウム-スズ(ITO)膜(膜厚110nm)がストライプ状にパターンされたITO透明電極付きガラス基板を用意した。ついで、この基板をイソプロピルアルコールで洗浄した後、オゾン紫外線洗浄にて表面処理を行った。
(Preparation of substrate and second electrode 6)
As a substrate having a second electrode on its surface, a glass substrate with an ITO transparent electrode, in which an indium-tin oxide (ITO) film (thickness: 110 nm) with a width of 2 mm was patterned in stripes, was prepared. Then, after washing the substrate with isopropyl alcohol, the surface was treated by ozone ultraviolet washing.
(真空蒸着の準備)
洗浄後の表面処理が施された基板上に、真空蒸着法で各層の真空蒸着を行い、各層を積層形成した。
まず、真空蒸着槽内に前記ガラス基板を導入し、7.0×10-5Paまで減圧した。そして、以下の順で、各層の成膜条件に従ってそれぞれ作製した。
(Preparation for vacuum deposition)
Each layer was vacuum-deposited on the surface-treated substrate after cleaning by a vacuum deposition method to laminate each layer.
First, the glass substrate was introduced into a vacuum deposition tank, and the pressure was reduced to 7.0×10 −5 Pa. Then, each layer was produced in the following order according to the film forming conditions of each layer.
(電子輸送層5の作製)
昇華精製した化合物4,6-ビス(3,5-ジ(ピリジン-4-イル)フェニル)-2-メチルピリミジンを0.03nm/秒の速度で10nm成膜し、電子輸送層5を作製した。
(Preparation of electron transport layer 5)
An electron-transporting
(光電変換層4の作製)
N,N-ジメチルキナクリドン及びC60を4:1(質量比)の割合で125nm成膜し、光電変換層4を作製した。成膜速度は0.13nm/秒であった。
(Preparation of photoelectric conversion layer 4)
A
(正孔輸送層3の作製)
N,N’-ジ-1-ナフチル-N,N’-ジフェニルベンジジン(α-NPD)を0.10nm/秒の速度で10nm成膜し、正孔輸送層3を作製した。
(Preparation of hole transport layer 3)
A 10 nm film of N,N'-di-1-naphthyl-N,N'-diphenylbenzidine (α-NPD) was formed at a rate of 0.10 nm/sec to prepare a
(正孔輸送促進層2の作製)
化合物(A-122)(2,2’,2’’-(シクロプロパン-1,2,3-トリイリデン)トリス(2-(4-シアノ-2,3,5,6-テトラフルオロフェニル)アセトニトリル))を0.20nm/秒の速度で10nm成膜し、正孔輸送促進層2を作製した。
(Production of hole transport promoting layer 2)
Compound (A-122) (2,2′,2″-(cyclopropane-1,2,3-triylidene)tris(2-(4-cyano-2,3,5,6-tetrafluorophenyl)acetonitrile )) was deposited to a thickness of 10 nm at a rate of 0.20 nm/sec to prepare the hole
(第一の電極1の作製)
最後に、基板上のITOストライプと直行するようにメタルマスクを配し、第一の電極1を成膜した。第一の電極は、銀を80nm成膜した。銀の成膜速度は0.1nm/秒であった。
(Preparation of first electrode 1)
Finally, a metal mask was placed so as to be perpendicular to the ITO stripes on the substrate, and the
以上により、図1に示すような面積4mm2の光電変換素子100を作製した。なお、それぞれの膜厚は、触針式膜厚測定計(DEKTAK、Bruker社製)で測定した。
As described above, a
さらに、この素子を酸素及び水分濃度1ppm以下の窒素雰囲気グローブボックス内で封止した。封止は、ガラス製の封止キャップと成膜基板(素子)とを、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(ナガセケムテックス社製)を用いて行った。 Further, this device was sealed in a nitrogen atmosphere glove box with an oxygen and water concentration of 1 ppm or less. Sealing was performed by using a bisphenol F type epoxy resin (manufactured by Nagase ChemteX Corporation) between the glass sealing cap and the film formation substrate (element).
上記のようにして作製した光電変換素子に、第二の電極6側に電子が、第一の電極1側に正孔が輸送されるように、絶対値として2.5Vの電圧を印加したときの、暗所での電流(暗電流)及び外部量子効率を評価した。暗電流の測定は、ケースレー社製ソース・メジャー・ユニット2636Bを用いて評価した。外部量子効率の測定には太陽電池分光感度測定装置(相馬光学社製)を用いた。照射光の波長は560nmで、強度50μW/cm2で測定を行った。結果を表1に示す。なお、暗電流及び外部量子効率は、それぞれ、比較例1における結果を基準値(1.0)及び(100)とした相対値である。暗電流は数値が低いほど性能に優れ、外部量子効率は数値が高いほど性能に優れることを示す。
When a voltage of 2.5 V as an absolute value is applied to the photoelectric conversion element produced as described above so that electrons are transported to the
[実施例2]
実施例1の正孔輸送促進層2の作製において、化合物(A-122)の代わりに、化合物(A-254)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、実施例2の光電変換素子を作製し、実施例1と同じ方法により暗電流及び外部量子効率を測定した。結果を表1に示す。
[Example 2]
In the preparation of the hole
[実施例3]
実施例1の正孔輸送促進層2の作製において、化合物(A-122)の代わりに、化合物(A-306)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、実施例3の光電変換素子を作製し、実施例1と同じ方法により暗電流及び外部量子効率を測定した。結果を表1に示す。
[Example 3]
In the preparation of the hole
[比較例1]
実施例1において、正孔輸送促進層2を設けなかったこと以外は、実施例1と同様の方法により、比較例1の光電変換素子を作製し、実施例1と同じ方法により暗電流及び外部量子効率を測定した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A photoelectric conversion element of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the hole
[比較例2]
実施例1の正孔輸送促進層2の作製において、化合物(A-122)の代わりに、2,3,6,7,10,11-ヘキサシアノ-1,4,5,8,9,12-ヘキサアザトリフェニレン(HATCN)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、比較例2の光電変換素子を作製し、実施例1と同じ方法により暗電流及び外部量子効率を測定した。結果を表1に示す。なお、HATCNは、有機ELの代表的な正孔注入材料である。
[Comparative Example 2]
In the preparation of the hole
[比較例3]
実施例1の正孔輸送促進層2の作製において、化合物(A-122)の代わりに、酸化モリブテン(MoOx)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、比較例3の光電変換素子を作製し、実施例1と同じ方法により暗電流及び外部量子効率を測定した。結果を表1に示す。なお、MoOxは、光電変換素子の代表的な正孔輸送材料である。
[Comparative Example 3]
The photoelectric conversion of Comparative Example 3 was performed in the same manner as in Example 1, except that molybdenum oxide (MoOx) was used instead of the compound (A-122) in the preparation of the hole
表1の結果から、式(1)で表される化合物のみからなる層を有する光電変換素子は、比較例化合物のみからなる層を有する光電変換素子と比較して、量子効率及び暗電流特性に優れることが分かった。 From the results in Table 1, the photoelectric conversion element having a layer consisting only of the compound represented by formula (1) has better quantum efficiency and dark current characteristics than the photoelectric conversion element having a layer consisting only of the comparative example compound. I found it to be excellent.
1 第一の電極
2 正孔輸送促進層
3 正孔輸送層
4 光電変換層
5 電子輸送層
6 第二の電極
10 有機層
100 光電変換素子
REFERENCE SIGNS
Claims (15)
前記ヘテロアリール基が、シアノ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、アシル基、スルホニル基、及びホスホリル基からなる群より選択される少なくとも1種で置換されている、請求項1に記載の光電変換素子。 the aryl group is substituted with at least one selected from the group consisting of a cyano group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, an acyl group, a sulfonyl group, and a phosphoryl group;
The photoelectric conversion according to claim 1, wherein the heteroaryl group is substituted with at least one selected from the group consisting of a cyano group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, an acyl group, a sulfonyl group, and a phosphoryl group. element.
少なくとも1つのnが2以上の整数である場合、R7~R9のうちの少なくとも1つは、シアノ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、アシル基、スルホニル基、又はホスホリル基である、請求項6に記載の光電変換素子。 Ring A is a benzene ring,
When at least one n is an integer of 2 or more, at least one of R 7 to R 9 is a cyano group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, an acyl group, a sulfonyl group, or a phosphoryl group. Item 7. The photoelectric conversion device according to item 6.
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2023
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