JP5992378B2 - Photoelectric conversion device, optical sensor, and imaging device - Google Patents

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Description

本発明は、光電変換素子、光センサおよび撮像素子に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element, an optical sensor, and an imaging element.

従来の光センサは、シリコン(Si)などの半導体基板中にフォトダイオード(PD)を形成した素子であり、固体撮像素子としては、PDを2次元的に配列し、各PDで発生した信号電荷を回路で読み出す平面型固体撮像素子が広く用いられている。   A conventional optical sensor is an element in which a photodiode (PD) is formed in a semiconductor substrate such as silicon (Si). As a solid-state image sensor, signal charges generated in each PD are arranged in two dimensions. Are widely used.

カラー固体撮像素子を実現するには、平面型固体撮像素子の光入射面側に、特定の波長の光を透過するカラーフィルタを配した構造が一般的である。現在、デジタルカメラなどに広く用いられている2次元的に配列した各PD上に、青色(B)光、緑色(G)光、赤色(R)光を透過するカラーフィルタを規則的に配した単板式固体撮像素子がよく知られている。   In order to realize a color solid-state imaging device, a structure in which a color filter that transmits light of a specific wavelength is arranged on the light incident surface side of the flat solid-state imaging device is generally used. Color filters that transmit blue (B) light, green (G) light, and red (R) light are regularly arranged on each two-dimensionally arranged PD that is currently widely used in digital cameras and the like. Single-plate solid-state imaging devices are well known.

また、近年、光電変換膜を信号読み出し用基板上に形成した構造を有する固体撮像素子の開発が進んでいる。
このような光電変換膜を使用した固体撮像素子や光電変換素子では、特に応答性および光電変換効率が課題とされている。
In recent years, development of solid-state imaging devices having a structure in which a photoelectric conversion film is formed on a signal readout substrate has been advanced.
In a solid-state imaging device and a photoelectric conversion device using such a photoelectric conversion film, responsiveness and photoelectric conversion efficiency are particularly problematic.

例えば、特許文献1には、特定の構造を有する化合物を含有する光電変換素子が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a photoelectric conversion element containing a compound having a specific structure.

特開2010−40280号公報JP 2010-40280 A

このようななか、本発明者らが特許文献1の実施例で使用される化合物を用いて光電変換素子を作製しようとしたところ、蒸着により化合物が分解してしまい、素子を作製することができないことが明らかになった。   Under these circumstances, when the present inventors tried to produce a photoelectric conversion element using the compound used in the example of Patent Document 1, the compound was decomposed by vapor deposition, and the element could not be produced. Became clear.

そこで、本発明は、上記実情に鑑みて、応答性に優れ、かつ、高い光電変換効率を示す、蒸着により作製可能な光電変換素子を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記光電変換素子を含む光センサおよび撮像素子を提供することも目的とする。
Then, in view of the said situation, this invention aims at providing the photoelectric conversion element which can be produced by vapor deposition which is excellent in responsiveness and shows high photoelectric conversion efficiency.
Another object of the present invention is to provide an optical sensor and an imaging device including the photoelectric conversion element.

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、光電変換材料として、後述する式(1)で表される化合物(A)およびn型半導体を併用することで、応答性に優れ、かつ、高い光電変換効率を示す、蒸着により作製可能な光電変換素子が得られることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor is excellent in responsiveness by using a compound (A) represented by the formula (1) described later and an n-type semiconductor as a photoelectric conversion material, And it discovered that the photoelectric conversion element which shows high photoelectric conversion efficiency and was producible by vapor deposition was obtained, and completed this invention. That is, the present inventors have found that the above problem can be solved by the following configuration.

(1) 導電性膜と、光電変換材料を含有する光電変換膜と、透明導電性膜とをこの順に備え、
上記光電変換材料が、下記式(1)で表される化合物(A)とn型半導体とを含む、光電変換素子。

(式(1)中、R1〜R6は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。R1とR2、R3とR4は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。
Ar1およびAr2は、それぞれ独立に、置換基を有してもよいアリール基、または、置換基を有してもよいヘテロアリール基を表す。Ar1とAr2、Ar1とR1、Ar2とR6は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。
Xは、酸素原子、硫黄原子、>CRC1C2、>NRN1、および、>SiRSi1Si2からなる群より選択される基を表す。ここで、RC1、RC2、RN1、RSi1およびRSi2は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。
Aは、酸素原子、硫黄原子、=CRC3C4、および、=NRN2からなる群より選択される基を表す。ここで、RC3、RC4およびRN2は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。RC3とRC4は、互いに結合して環を形成してもよい。Aが=NRN2である場合、RN2とR4は、互いに結合して環を形成してもよい。Aは、カルボキシ基およびヒドロキシ基を有さない。)
(2) 上記Xが、酸素原子である、上記(1)に記載の光電変換素子。
(3) 上記R3と上記R4が、互いに結合してベンゼン環を形成する、上記(1)または(2)に記載の光電変換素子。
(4) 上記化合物(A)が、下記式(2)で表される化合物(a1)である、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の光電変換素子。

(式(2)中、R1、R2、R5およびR6は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。R7〜R20は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。R1とR2、R1とR16、R6とR7、R11とR12は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。
Aは、酸素原子、硫黄原子、=CRC3C4、および、=NRN2からなる群より選択される基を表す。ここで、RC3、RC4およびRN2は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。RC3とRC4は、互いに結合して環を形成してもよい。Aは、カルボキシ基およびヒドロキシ基を有さない。)
(5) 上記Aが、酸素原子または下記式(Z1)で表される基である、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の光電変換素子。
(式(Z1)中、Zは、少なくとも2つの炭素原子を含む環であって、5員環、6員環、または、5員環および6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。Zは置換基を有していてもよい。*は、結合位置を表す。Zは、カルボキシ基およびヒドロキシ基を有さない。)
(6) 上記n型半導体が、フラーレンおよびその誘導体からなる群より選択されるフラーレン類を含む、上記(1)〜(5)のいずれかに記載の光電変換素子。
(7) 上記化合物(A)と上記フラーレン類の合計の含有量に対する上記フラーレン類の含有量(=上記フラーレン類の単層換算での膜厚/(上記化合物(A)の単層換算での膜厚+上記フラーレン類の単層換算での膜厚))が、50体積%以上である、上記(6)に記載の光電変換素子。
(8) 上記導電性膜と上記透明導電性膜との間に電荷ブロッキング層が配置される、上記(1)〜(7)のいずれかに記載の光電変換素子。
(9) 光が上記透明導電性膜を介して上記光電変換膜に入射される、上記(1)〜(8)のいずれかに記載の光電変換素子。
(10) 上記透明導電性膜が、透明導電性金属酸化物からなる、上記(1)〜(9)のいずれかに記載の光電変換素子。
(11) 上記(1)〜(10)のいずれかに記載の光電変換素子を含む光センサ。
(12) 上記(1)〜(10)のいずれかに記載の光電変換素子を含む撮像素子。
(1) A conductive film, a photoelectric conversion film containing a photoelectric conversion material, and a transparent conductive film are provided in this order,
The photoelectric conversion element in which the said photoelectric conversion material contains the compound (A) represented by following formula (1), and an n-type semiconductor.

(In formula (1), R 1 to R 6 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. R 1 and R 2 , R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring. Good.
Ar 1 and Ar 2 each independently represent an aryl group that may have a substituent or a heteroaryl group that may have a substituent. Ar 1 and Ar 2 , Ar 1 and R 1 , Ar 2 and R 6 may be bonded to each other to form a ring.
X represents a group selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom,> CR C1 R C2 ,> NR N1 , and> SiR Si1 R Si2 . Here, R C1 , R C2 , R N1 , R Si1 and R Si2 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
A represents a group selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, = CR C3 R C4 , and = NR N2 . Here, R C3 , R C4 and R N2 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. R C3 and R C4 may combine with each other to form a ring. When A is = NR N2 , R N2 and R 4 may combine with each other to form a ring. A does not have a carboxy group and a hydroxy group. )
(2) The photoelectric conversion element according to (1), wherein X is an oxygen atom.
(3) The photoelectric conversion element according to (1) or (2), wherein R 3 and R 4 are bonded to each other to form a benzene ring.
(4) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (3), wherein the compound (A) is a compound (a1) represented by the following formula (2).

(In the formula (2), R 1 , R 2 , R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. R 7 to R 20 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. R 1 and R 2 , R 1 and R 16 , R 6 and R 7 , R 11 and R 12 may be bonded to each other to form a ring.
A represents a group selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, = CR C3 R C4 , and = NR N2 . Here, R C3 , R C4 and R N2 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. R C3 and R C4 may combine with each other to form a ring. A does not have a carboxy group and a hydroxy group. )
(5) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (4), wherein A is an oxygen atom or a group represented by the following formula (Z1).
(In the formula (Z1), Z represents a ring containing at least two carbon atoms and represents a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring. Z may have a substituent. * Represents a bonding position. Z does not have a carboxy group or a hydroxy group.)
(6) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (5), wherein the n-type semiconductor includes fullerenes selected from the group consisting of fullerenes and derivatives thereof.
(7) Content of the fullerenes relative to the total content of the compound (A) and the fullerenes (= film thickness of the fullerenes as a single layer / (monolayer conversion of the compound (A)) The film thickness + the film thickness of the fullerenes in terms of a single layer))) is 50% by volume or more.
(8) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (7), wherein a charge blocking layer is disposed between the conductive film and the transparent conductive film.
(9) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (8), wherein light is incident on the photoelectric conversion film through the transparent conductive film.
(10) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (9), wherein the transparent conductive film is made of a transparent conductive metal oxide.
(11) An optical sensor including the photoelectric conversion element according to any one of (1) to (10).
(12) An imaging device including the photoelectric conversion device according to any one of (1) to (10).

以下に示すように、本発明によれば、応答性に優れ、かつ、高い光電変換効率を示す、蒸着により作製可能な光電変換素子を提供することができる。
また、本発明によれば、上記光電変換素子を含む光センサおよび上記光電変換素子を含む撮像素子を提供することができる。
As described below, according to the present invention, it is possible to provide a photoelectric conversion element that is excellent in responsiveness and exhibits high photoelectric conversion efficiency and that can be manufactured by vapor deposition.
Moreover, according to this invention, the optical sensor containing the said photoelectric conversion element and the image pick-up element containing the said photoelectric conversion element can be provided.

図1(a)および図1(b)は、それぞれ光電変換素子の一実施態様を示す断面模式図である。Fig.1 (a) and FIG.1 (b) are cross-sectional schematic diagrams which respectively show one embodiment of a photoelectric conversion element. 撮像素子の1画素分の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for 1 pixel of an image pick-up element. (3)の化合物の1H-NMRスペクトル図である。It is a 1 H-NMR spectrum of the compound of (3).

[光電変換素子]
本発明の光電変換素子は、導電性膜と、光電変換材料を含有する光電変換膜と、透明導電性膜とをこの順に備え、上記光電変換材料が、後述する式(1)で表される化合物(A)とn型半導体とを含む。
[Photoelectric conversion element]
The photoelectric conversion element of the present invention includes a conductive film, a photoelectric conversion film containing a photoelectric conversion material, and a transparent conductive film in this order, and the photoelectric conversion material is represented by the following formula (1). A compound (A) and an n-type semiconductor are included.

以下に、本発明の光電変換素子について図面を参照して説明する。図1に、本発明の光電変換素子の一実施形態の断面模式図を示す。
図1(a)に示す光電変換素子10aは、下部電極として機能する導電性膜(以下、下部電極とも記す)11と、下部電極11上に形成された電子ブロッキング層16Aと、電子ブロッキング層16A上に形成された光電変換膜12と、上部電極として機能する透明導電性膜(以下、上部電極とも記す)15とがこの順に積層された構成を有する。
図1(b)に別の光電変換素子の構成例を示す。図1(b)に示す光電変換素子10bは、下部電極11上に、電子ブロッキング層16Aと、光電変換膜12と、正孔ブロッキング層16Bと、上部電極15とがこの順に積層された構成を有する。なお、図1(a)、図1(b)中の電子ブロッキング層16A、光電変換膜12、正孔ブロッキング層16Bの積層順は、用途、特性に応じて逆にしても構わない。
Below, the photoelectric conversion element of this invention is demonstrated with reference to drawings. In FIG. 1, the cross-sectional schematic diagram of one Embodiment of the photoelectric conversion element of this invention is shown.
A photoelectric conversion element 10a shown in FIG. 1A includes a conductive film (hereinafter also referred to as a lower electrode) 11 that functions as a lower electrode, an electron blocking layer 16A formed on the lower electrode 11, and an electron blocking layer 16A. The photoelectric conversion film 12 formed above and a transparent conductive film (hereinafter also referred to as an upper electrode) 15 functioning as an upper electrode are stacked in this order.
FIG. 1B shows a configuration example of another photoelectric conversion element. The photoelectric conversion element 10b shown in FIG. 1B has a configuration in which an electron blocking layer 16A, a photoelectric conversion film 12, a hole blocking layer 16B, and an upper electrode 15 are stacked in this order on a lower electrode 11. Have. Note that the stacking order of the electron blocking layer 16A, the photoelectric conversion film 12, and the hole blocking layer 16B in FIGS. 1A and 1B may be reversed depending on the application and characteristics.

光電変換素子10a(10b)の構成では、透明導電性膜15を介して光電変換膜12に光が入射されることが好ましい。
また、光電変換素子10a(10b)を使用する場合には、電場を印加することができる。この場合、導電性膜11と透明導電性膜15とが一対の電極をなし、この一対の電極間に、1×10-3〜1×107V/cmの電場を印加することが好ましく、1×10-4〜1×107V/cmの電場を印加することがより好ましい。性能および消費電力の観点から、1×10-4〜1×106V/cmの電場を印加することが好ましく、1×10-5〜5×105V/cmの電場を印加することがより好ましい。
なお、電圧印加方法については、図1(a)および(b)において、電子ブロッキング層16A側が陰極であり、光電変換膜12側が陽極となるように印加することが好ましい。光電変換素子10a(10b)を光センサとして使用した場合、また、撮像素子に組み込んだ場合も、同様の方法により電圧の印加を行うことができる。
In the configuration of the photoelectric conversion element 10 a (10 b), it is preferable that light is incident on the photoelectric conversion film 12 through the transparent conductive film 15.
Moreover, when using the photoelectric conversion element 10a (10b), an electric field can be applied. In this case, it is preferable that the conductive film 11 and the transparent conductive film 15 form a pair of electrodes, and an electric field of 1 × 10 −3 to 1 × 10 7 V / cm is applied between the pair of electrodes, It is more preferable to apply an electric field of 1 × 10 −4 to 1 × 10 7 V / cm. From the viewpoint of performance and power consumption, an electric field of 1 × 10 −4 to 1 × 10 6 V / cm is preferably applied, and an electric field of 1 × 10 −5 to 5 × 10 5 V / cm is preferably applied. More preferred.
In addition, about the voltage application method, in FIG. 1 (a) and (b), it is preferable to apply so that the electron blocking layer 16A side may become a cathode and the photoelectric converting film 12 side may become an anode. When the photoelectric conversion element 10a (10b) is used as an optical sensor, or when it is incorporated into an image sensor, voltage can be applied by the same method.

以下に、光電変換素子を構成する各層(光電変換膜、下部電極、上部電極、電子ブロッキング層、正孔ブロッキング層など)の態様について詳述する。
まず、光電変換膜について詳述する。
Below, the aspect of each layer (a photoelectric conversion film, a lower electrode, an upper electrode, an electron blocking layer, a hole blocking layer, etc.) which comprises a photoelectric conversion element is explained in full detail.
First, the photoelectric conversion film will be described in detail.

〔光電変換膜〕
光電変換膜は、光電変換材料として後述する式(1)で表される化合物(A)とn型半導体とを含む膜である。
本発明の光電変換素子は光電変換材料として後述する化合物(A)とn型半導体とを併用するため、蒸着により作製可能であり、また、優れた応答性および高い光電変換効率を示すものと考えられる。
[Photoelectric conversion film]
The photoelectric conversion film is a film containing a compound (A) represented by the formula (1) described later as a photoelectric conversion material and an n-type semiconductor.
The photoelectric conversion element of the present invention uses a compound (A), which will be described later, and an n-type semiconductor in combination as a photoelectric conversion material, and therefore can be produced by vapor deposition, and also exhibits excellent responsiveness and high photoelectric conversion efficiency. It is done.

その理由は明らかではないが、およそ以下のとおりと推測される。
化合物(A)は、後述するとおり、芳香族アミン部位と上記Aで表される基が結合する少なくとも三環が縮合する環とが連結された構造を有する。上記芳香族アミン部位は電子供与性(ドナー性)を示し、上記Aで表される基が結合する少なくとも三環が縮合する環は電子受容性(アクセプター性)を示すと考えられるため、光吸収により上記化合物の分子内では良好な電荷分離が生じるものと推測される。ここで、本発明の光電変換材料は芳香族アミン部位を有しており、分子間でのホールの速やかな移動が可能となり、応答性が向上したと考えられる。また、本発明では光電変換材料としてn型半導体を併用するため、化合物(A)とn型半導体との間で励起子生成後の電子移動が速やかに行われ、光電変換効率が高くなったと考えられる。また、化合物(A)とn型半導体とを併用することで結晶化が抑制されたことも応答性が向上した理由に挙げられる。さらに、上記Aで表される基は、後述するとおりカルボキシ基およびヒドロキシ基を有さないため、蒸着時の分解が抑えられるものと考えられる。
結果として、本発明の光電変換素子は蒸着により作製可能であり、また、優れた応答性および高い光電変換効率を示すものと考えられる。これらのことは、後述する比較例が示すように、Aがカルボキシ基を有する場合(比較例1)には蒸着時に分解して素子を作製することができないこと、トリアリールアミンを有さない場合(比較例5)および光電変換材料がn型半導体を含まない場合(比較例3および4)には応答性および/または光電変換効率が不十分になることからも推測される。
The reason is not clear, but it is presumed that it is as follows.
As will be described later, the compound (A) has a structure in which an aromatic amine moiety is linked to a ring in which at least three rings to which the group represented by A is bonded are fused. The aromatic amine moiety exhibits electron donating properties (donor properties), and the ring condensed with at least three rings to which the group represented by A is bonded is considered to exhibit electron accepting properties (acceptor properties), and thus absorbs light. Therefore, it is presumed that good charge separation occurs in the molecule of the above compound. Here, it is considered that the photoelectric conversion material of the present invention has an aromatic amine moiety, which enables rapid movement of holes between molecules and improves responsiveness. In the present invention, since an n-type semiconductor is used in combination as a photoelectric conversion material, electron transfer after exciton generation is rapidly performed between the compound (A) and the n-type semiconductor, and the photoelectric conversion efficiency is considered to be high. It is done. Another reason for the improved responsiveness is that crystallization is suppressed by using the compound (A) and the n-type semiconductor in combination. Furthermore, since the group represented by A does not have a carboxy group and a hydroxy group as will be described later, it is considered that decomposition during vapor deposition is suppressed.
As a result, the photoelectric conversion element of the present invention can be produced by vapor deposition, and is considered to exhibit excellent responsiveness and high photoelectric conversion efficiency. As shown in the comparative examples to be described later, when A has a carboxy group (Comparative Example 1), it cannot be decomposed during vapor deposition to produce an element, and it does not have a triarylamine When (Comparative Example 5) and the photoelectric conversion material do not contain an n-type semiconductor (Comparative Examples 3 and 4), it is presumed that the response and / or photoelectric conversion efficiency is insufficient.

<化合物(A)>
本発明の光電変換素子において、光電変換材料に含まれる化合物(A)は下記式(1)で表される。
<Compound (A)>
In the photoelectric conversion element of the present invention, the compound (A) contained in the photoelectric conversion material is represented by the following formula (1).

上記式(1)中、R1〜R6は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。置換基としては、例えば、後述する置換基Wなどが挙げられる。
1〜R6のうち少なくとも1つは、応答性がより優れる理由から、ハロゲン原子(特に塩素原子)であることが好ましく、R5がハロゲン原子(特に塩素原子)であることがさらに好ましい。
In said formula (1), R < 1 > -R < 6 > represents a hydrogen atom or a substituent each independently. Examples of the substituent include a substituent W described later.
At least one of R 1 to R 6 is preferably a halogen atom (especially a chlorine atom), and more preferably R 5 is a halogen atom (especially a chlorine atom), because the response is more excellent.

1とR2、R3とR4は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。形成される環としては、例えば、後述する環Rなどが挙げられる。なかでも、ベンゼン環であることが好ましい。形成される環は、置換基を有してもよい。置換基としては、例えば、後述する置換基Wなどが挙げられる。
1とR2は、応答性がより優れる理由から、互いに結合して環を形成しないのが好ましい。
3とR4は、応答性がより優れる理由から、互いに結合して環(特にベンゼン環)を形成するのが好ましい。
R 1 and R 2 , R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring. Examples of the ring formed include a ring R described later. Of these, a benzene ring is preferable. The formed ring may have a substituent. Examples of the substituent include a substituent W described later.
R 1 and R 2 are preferably not bonded to each other to form a ring for the reason that the responsiveness is more excellent.
R 3 and R 4 are preferably bonded to each other to form a ring (particularly a benzene ring) for the reason that responsiveness is more excellent.

上記式(1)中、Ar1およびAr2は、それぞれ独立に、置換基を有してもよいアリール基、または、置換基を有してもよいヘテロアリール基を表す。置換基としては、例えば、後述する置換基Wなどが挙げられる。 In the above formula (1), Ar 1 and Ar 2 each independently represent an aryl group that may have a substituent or a heteroaryl group that may have a substituent. Examples of the substituent include a substituent W described later.

Ar1またはAr2がアリール基である場合、炭素数6〜30のアリール基であることが好ましく、炭素数6〜20のアリール基であることがより好ましい。アリール基を構成する環の具体例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環、トリフェニレン環、ナフタセン環、ビフェニル環(2個のフェニル基は任意の連結様式で連結してもよい)、ターフェニル環(3個のベンゼン環は任意の連結様式で連結してもよい)などが挙げられる。 When Ar 1 or Ar 2 is an aryl group, the aryl group is preferably an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and more preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. Specific examples of the ring constituting the aryl group include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a phenanthrene ring, a fluorene ring, a triphenylene ring, a naphthacene ring, and a biphenyl ring. And a terphenyl ring (the three benzene rings may be connected in any connection manner).

Ar1またはAr2がヘテロアリール基である場合、5員、6員もしくは7員の環またはその縮合環からなるヘテロアリール基であることが好ましい。ヘテロアリール基に含まれるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子など挙げられる。ヘテロアリール基を構成する環の具体例としては、フラン環、チオフェン環、ピロール環、ピロリン環、ピロリジン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、ピラゾール環、ピラゾリン環、ピラゾリジン環、トリアゾール環、フラザン環、テトラゾール環、ピラン環、チイン環、ピリジン環、ピペリジン環、オキサジン環、モルホリン環、チアジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペラジン環、トリアジン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、チエノチオフェン環、インドール環、インドリン環、イソインドール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、キノリン環、イソキノリン環、シンノリン環、フタラジン環、キナゾリン環、キノキサリン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環、キサンテン環、アクリジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、フェナジン環、フェノキサジン環、チアントレン環、インドリジン環、キノリジン環、キヌクリジン環、ナフチリジン環、プリン環、プテリジン環などが挙げられる。 When Ar 1 or Ar 2 is a heteroaryl group, it is preferably a heteroaryl group consisting of a 5-membered, 6-membered or 7-membered ring or a condensed ring thereof. Examples of the hetero atom contained in the heteroaryl group include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom. Specific examples of the ring constituting the heteroaryl group include a furan ring, a thiophene ring, a pyrrole ring, a pyrroline ring, a pyrrolidine ring, an oxazole ring, an isoxazole ring, a thiazole ring, an isothiazole ring, an imidazole ring, an imidazoline ring, and an imidazolidine. Ring, pyrazole ring, pyrazoline ring, pyrazolidine ring, triazole ring, furazane ring, tetrazole ring, pyran ring, thiine ring, pyridine ring, piperidine ring, oxazine ring, morpholine ring, thiazine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, Piperazine ring, triazine ring, benzofuran ring, isobenzofuran ring, benzothiophene ring, thienothiophene ring, indole ring, indoline ring, isoindole ring, benzoxazole ring, benzothiazole ring, indazole ring, benzimidazole Quinoline ring, isoquinoline ring, cinnoline ring, phthalazine ring, quinazoline ring, quinoxaline ring, dibenzofuran ring, dibenzothiophene ring, carbazole ring, xanthene ring, acridine ring, phenanthridine ring, phenanthroline ring, phenazine ring, phenoxazine ring, Examples include thianthrene ring, indolizine ring, quinolidine ring, quinuclidine ring, naphthyridine ring, purine ring, pteridine ring and the like.

Ar1およびAr2は、それぞれ独立に、置換基としてアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を有するのが好ましく、応答性がより優れる理由から、置換基としてアリール基を有するのがさらに好ましい。アリール基およびヘテロアリール基の具体例および好適な態様は上述のとおりである。 Ar 1 and Ar 2 each independently preferably have an alkyl group, an aryl group or a heteroaryl group as a substituent, and more preferably an aryl group as a substituent for the reason that the responsiveness is more excellent. Specific examples and preferred embodiments of the aryl group and heteroaryl group are as described above.

Ar1とAr2、Ar1と上記R1、Ar2と上記R6は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。形成される環としては、例えば、後述する環Rなどが挙げられる。形成される環は、置換基を有してもよい。置換基としては、例えば、後述する置換基Wなどが挙げられる。
Ar1とAr2は、応答性がより優れる理由から、互いに結合して環を形成しないのが好ましい。
Ar1と上記R1、および、Ar2と上記R6、のうち少なくとも一方は、応答性がより優れる理由から、互いに結合して環を形成するのが好ましい。
Ar 1 and Ar 2 , Ar 1 and R 1 , and Ar 2 and R 6 may be bonded to each other to form a ring. Examples of the ring formed include a ring R described later. The formed ring may have a substituent. Examples of the substituent include a substituent W described later.
Ar 1 and Ar 2 are preferably not bonded to each other to form a ring for the reason that the responsiveness is more excellent.
At least one of Ar 1 and R 1 , and Ar 2 and R 6 is preferably bonded to each other to form a ring for the reason that the responsiveness is more excellent.

上記式(1)中、Xは、酸素原子(−O−)、硫黄原子(−S−)、>CRC1C2、>NRN1、および、>SiRSi1Si2からなる群より選択される基を表す。ここで、RC1、RC2、RN1、RSi1およびRSi2は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。置換基としては、例えば、後述する置換基Wなどが挙げられる。置換基は炭化水素基であることが好ましい。
上記炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基などが挙げられ、なかでも、脂肪族炭化水素基であることが好ましい。
上記脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。上記脂肪族炭化水素基の具体例としては、直鎖状または分岐状のアルキル基(特に、炭素数1〜20)、直鎖状または分岐状のアルケニル基(特に、炭素数2〜20)、直鎖状または分岐状のアルキニル基(特に、炭素数2〜20)などが挙げられる。
上記芳香族炭化水素基としては、例えば、アリール基、ナフチル基などが挙げられる。上記アリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基などの炭素数6〜18のアリール基などが挙げられる。
Xは、光電変換効率がより高くなる理由から、酸素原子であることが好ましい。
In the formula (1), X is selected from the group consisting of an oxygen atom (—O—), a sulfur atom (—S—),> CR C1 R C2 ,> NR N1 , and> SiR Si1 R Si2. Represents a group. Here, R C1 , R C2 , R N1 , R Si1 and R Si2 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. Examples of the substituent include a substituent W described later. The substituent is preferably a hydrocarbon group.
Examples of the hydrocarbon group include an aliphatic hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group, and among them, an aliphatic hydrocarbon group is preferable.
The aliphatic hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic. Specific examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched alkyl group (particularly having 1 to 20 carbon atoms), a linear or branched alkenyl group (particularly having 2 to 20 carbon atoms), Examples thereof include a linear or branched alkynyl group (particularly, having 2 to 20 carbon atoms).
Examples of the aromatic hydrocarbon group include an aryl group and a naphthyl group. As said aryl group, C6-C18 aryl groups, such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, etc. are mentioned, for example.
X is preferably an oxygen atom because the photoelectric conversion efficiency becomes higher.

上記式(1)中、Aは、酸素原子、硫黄原子、=CRC3C4、および、=NRN2からなる群より選択される基を表す。ここで、RC3、RC4およびRN2は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。置換基としては、例えば、後述する置換基W(ただし、カルボキシ基およびヒドロキシ基、並びに、カルボキシ基またはヒドロキシ基を有する置換基を除く)などが挙げられる。
Aは、応答性がより優れる理由から、酸素原子、硫黄原子、および、=CRC3C4からなる群より選択される基であることが好ましく、酸素原子または=CRC3C4であることがより好ましい。
In the above formula (1), A represents a group selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, = CR C3 R C4 , and = NR N2 . Here, R C3 , R C4 and R N2 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. Examples of the substituent include a substituent W described later (excluding a carboxy group and a hydroxy group, and a substituent having a carboxy group or a hydroxy group).
A is preferably a group selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, and ═CR C3 R C4 for reasons of better responsiveness, and may be an oxygen atom or ═CR C3 R C4. More preferred.

C3とRC4は、互いに結合して環を形成してもよい。Aが=NRN2である場合、RN2とR4は、互いに結合して環を形成してもよい。形成される環としては、例えば、後述する環Rなどが挙げられる。形成される環は、置換基を有してもよい。置換基としては、例えば、後述する置換基W(ただし、カルボキシ基およびヒドロキシ基、並びに、カルボキシ基またはヒドロキシ基を有する置換基を除く)などが挙げられる。 R C3 and R C4 may combine with each other to form a ring. When A is = NR N2 , R N2 and R 4 may combine with each other to form a ring. Examples of the ring formed include a ring R described later. The formed ring may have a substituent. Examples of the substituent include a substituent W described later (excluding a carboxy group and a hydroxy group, and a substituent having a carboxy group or a hydroxy group).

Aは、カルボキシ基(−COOH)およびヒドロキシ基(−OH)を有さない。すなわち、Aは、カルボキシ基またはヒドロキシ基でなく、かつ、置換基としてカルボキシ基またはヒドロキシ基を有する基ではない。   A does not have a carboxy group (—COOH) and a hydroxy group (—OH). That is, A is not a carboxy group or a hydroxy group, and is not a group having a carboxy group or a hydroxy group as a substituent.

Aは、応答性により優れる理由から、酸素原子または下記式(Z1)で表される基であることが好ましく、下記式(Z1)で表される基であることがより好ましい。   A is preferably an oxygen atom or a group represented by the following formula (Z1), and more preferably a group represented by the following formula (Z1), because it is more excellent in responsiveness.

上記式(Z1)中、Zは、少なくとも2つの炭素原子を含む環であって、5員環、6員環、または、5員環および6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。
このような環としては、通常メロシアニン色素で酸性核として用いられるものが好ましく、その具体例としては例えば以下のものが挙げられる。
In the above formula (Z1), Z represents a ring containing at least two carbon atoms and a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring.
As such a ring, what is normally used as an acidic nucleus with a merocyanine dye is preferable, and specific examples thereof include the following.

(a)1,3−ジカルボニル核:例えば、1,3−インダンジオン核、1,3−シクロヘキサンジオン、5,5−ジメチル−1,3−シクロヘキサンジオン、1,3−ジオキサン−4,6−ジオン等。
(b)ピラゾリノン核:例えば、1−フェニル−2−ピラゾリン−5−オン、3−メチル−1−フェニル−2−ピラゾリン−5−オン、1−(2−ベンゾチアゾイル)−3−メチル−2−ピラゾリン−5−オン等。
(c)イソオキサゾリノン核:例えば、3−フェニル−2−イソオキサゾリン−5−オン、3−メチル−2−イソオキサゾリン−5−オン等。
(d)オキシインドール核:例えば、1−アルキル−2,3−ジヒドロ−2−オキシインドール等。
(e)2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核:例えば、バルビツール酸または2−チオバルビツール酸およびその誘導体等。誘導体としては、例えば、1−メチル、1−エチル等の1−アルキル体、1,3−ジメチル、1,3−ジエチル、1,3−ジブチル等の1,3−ジアルキル体、1,3−ジフェニル、1,3−ジ(p−クロロフェニル)、1,3−ジ(p−エトキシカルボニルフェニル)等の1,3−ジアリール体、1−エチル−3−フェニル等の1−アルキル−1−アリール体、1,3−ジ(2―ピリジル)等の1,3位ジヘテロ環置換体等が挙げられる。
(f)2−チオ−2,4−チアゾリジンジオン核:例えば、ローダニンおよびその誘導体等。誘導体としては、例えば、3−メチルローダニン、3−エチルローダニン、3−アリルローダニン等の3−アルキルローダニン、3−フェニルローダニン等の3−アリールローダニン、3−(2−ピリジル)ローダニン等の3位ヘテロ環置換ローダニン等が挙げられる。
(A) 1,3-dicarbonyl nucleus: For example, 1,3-indandione nucleus, 1,3-cyclohexanedione, 5,5-dimethyl-1,3-cyclohexanedione, 1,3-dioxane-4,6 -Dione etc.
(B) pyrazolinone nucleus: for example, 1-phenyl-2-pyrazolin-5-one, 3-methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one, 1- (2-benzothiazoyl) -3-methyl- 2-pyrazolin-5-one and the like.
(C) Isoxazolinone nucleus: For example, 3-phenyl-2-isoxazolin-5-one, 3-methyl-2-isoxazolin-5-one and the like.
(D) Oxindole nucleus: For example, 1-alkyl-2,3-dihydro-2-oxindole and the like.
(E) 2,4,6-triketohexahydropyrimidine nucleus: for example, barbituric acid or 2-thiobarbituric acid and its derivatives. Examples of the derivatives include 1-alkyl compounds such as 1-methyl and 1-ethyl, 1,3-dialkyl compounds such as 1,3-dimethyl, 1,3-diethyl and 1,3-dibutyl, 1,3-diaryls such as diphenyl, 1,3-di (p-chlorophenyl), 1,3-di (p-ethoxycarbonylphenyl), 1-alkyl-1-aryls such as 1-ethyl-3-phenyl And 1,3-diheterocyclic substituents such as 1,3-di (2-pyridyl) and the like.
(F) 2-thio-2,4-thiazolidinedione nucleus: for example, rhodanine and derivatives thereof. Examples of the derivatives include 3-alkylrhodanine such as 3-methylrhodanine, 3-ethylrhodanine and 3-allylrhodanine, 3-arylrhodanine such as 3-phenylrhodanine, and 3- (2-pyridyl). ) 3-position heterocyclic substituted rhodanine such as rhodanine.

(g)2−チオ−2,4−オキサゾリジンジオン(2−チオ−2,4−(3H,5H)−オキサゾールジオン核:例えば、3−エチル−2−チオ−2,4−オキサゾリジンジオン等。
(h)チアナフテノン核:例えば、3(2H)−チアナフテノン−1,1−ジオキサイド等。
(i)2−チオ−2,5−チアゾリジンジオン核:例えば、3−エチル−2−チオ−2,5−チアゾリジンジオン等。
(j)2,4−チアゾリジンジオン核:例えば、2,4−チアゾリジンジオン、3−エチル−2,4−チアゾリジンジオン、3−フェニル−2,4−チアゾリジンジオン等。
(k)チアゾリン−4−オン核:例えば、4−チアゾリノン、2−エチル−4−チアゾリノン等。
(l)2,4−イミダゾリジンジオン(ヒダントイン)核:例えば、2,4−イミダゾリジンジオン、3−エチル−2,4−イミダゾリジンジオン等。
(m)2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン(2−チオヒダントイン)核:例えば、2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン、3−エチル−2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン等。
(n)イミダゾリン−5−オン核:例えば、2−プロピルメルカプト−2−イミダゾリン−5−オン等。
(o)3,5−ピラゾリジンジオン核:例えば、1,2−ジフェニル−3,5−ピラゾリジンジオン、1,2−ジメチル−3,5−ピラゾリジンジオン等。
(p)ベンゾチオフェン−3−オン核:例えば、ベンゾチオフェン−3−オン、オキソベンゾチオフェン−3−オン、ジオキソベンゾチオフェンー3−オン等。
(q)インダノン核:例えば、1−インダノン、3−フェニル−1−インダノン、3−メチル−1−インダノン、3,3−ジフェニル−1−インダノン、3,3−ジメチル−1−インダノン等。
(G) 2-thio-2,4-oxazolidinedione (2-thio-2,4- (3H, 5H) -oxazoledione nucleus: for example, 3-ethyl-2-thio-2,4-oxazolidinedione and the like.
(H) Tianaphthenone nucleus: For example, 3 (2H) -thianaphthenone-1,1-dioxide and the like.
(I) 2-thio-2,5-thiazolidinedione nucleus: For example, 3-ethyl-2-thio-2,5-thiazolidinedione and the like.
(J) 2,4-thiazolidinedione nucleus: For example, 2,4-thiazolidinedione, 3-ethyl-2,4-thiazolidinedione, 3-phenyl-2,4-thiazolidinedione and the like.
(K) Thiazolin-4-one nucleus: For example, 4-thiazolinone, 2-ethyl-4-thiazolinone and the like.
(L) 2,4-imidazolidinedione (hydantoin) nucleus: for example, 2,4-imidazolidinedione, 3-ethyl-2,4-imidazolidinedione, etc.
(M) 2-thio-2,4-imidazolidinedione (2-thiohydantoin) nucleus: for example, 2-thio-2,4-imidazolidinedione, 3-ethyl-2-thio-2,4-imidazolidine Zeon etc.
(N) Imidazolin-5-one nucleus: For example, 2-propylmercapto-2-imidazolin-5-one and the like.
(O) 3,5-pyrazolidinedione nucleus: for example, 1,2-diphenyl-3,5-pyrazolidinedione, 1,2-dimethyl-3,5-pyrazolidinedione and the like.
(P) Benzothiophen-3-one nucleus: for example, benzothiophen-3-one, oxobenzothiophen-3-one, dioxobenzothiophen-3-one and the like.
(Q) Indanone nucleus: For example, 1-indanone, 3-phenyl-1-indanone, 3-methyl-1-indanone, 3,3-diphenyl-1-indanone, 3,3-dimethyl-1-indanone and the like.

Zは、置換基を有してもよい。置換基としては、例えば、後述する置換基W(ただし、カルボキシ基およびヒドロキシ基、並びに、カルボキシ基またはヒドロキシ基を有する置換基を除く)などが挙げられる。   Z may have a substituent. Examples of the substituent include a substituent W described later (excluding a carboxy group and a hydroxy group, and a substituent having a carboxy group or a hydroxy group).

Zは、カルボキシ基およびヒドロキシ基を有さない。すなわち、Zは、置換基としてカルボキシ基またはヒドロキシ基を有する環ではない。   Z does not have a carboxy group or a hydroxy group. That is, Z is not a ring having a carboxy group or a hydroxy group as a substituent.

上記式(Z1)中、*は、結合位置を表す。   In the above formula (Z1), * represents a bonding position.

化合物(A)は、光電変換効率がより高くなる理由から、下記式(2)で表される化合物(a1)であることが好ましい。   The compound (A) is preferably a compound (a1) represented by the following formula (2) because the photoelectric conversion efficiency becomes higher.

上記式(2)中、R1、R2、R5およびR6は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。置換基としては、例えば、後述する置換基Wなどが挙げられる。
1、R2、R5およびR6のうち少なくとも1つは、応答性がより優れる理由から、ハロゲン原子(特に塩素原子)であることが好ましく、R5がハロゲン原子(特に塩素原子)であることがさらに好ましい。
In said formula (2), R < 1 >, R < 2 >, R < 5 > and R < 6 > represent a hydrogen atom or a substituent each independently. Examples of the substituent include a substituent W described later.
At least one of R 1 , R 2 , R 5 and R 6 is preferably a halogen atom (especially a chlorine atom) for the reason that the responsiveness is more excellent, and R 5 is a halogen atom (especially a chlorine atom). More preferably it is.

上記式(2)中、R7〜R20は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。置換基としては、例えば、後述する置換基Wなどが挙げられる。
7〜R16は、応答性がより優れる理由から、それぞれ独立に、アリール基またはヘテロアリール基であることが好ましい。アリール基およびヘテロアリール基の具体例および好適な態様は上述のとおりである。
In said formula (2), R < 7 > -R < 20 > represents a hydrogen atom or a substituent each independently. Examples of the substituent include a substituent W described later.
R 7 to R 16 are preferably each independently an aryl group or a heteroaryl group for the reason that the responsiveness is more excellent. Specific examples and preferred embodiments of the aryl group and heteroaryl group are as described above.

1とR2、R1とR16、R6とR7、R11とR12は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。
1とR2は、応答性がより優れる理由から、互いに結合して環を形成しないのが好ましい。
11とR12は、応答性がより優れる理由から、互いに結合して環を形成しないのが好ましい。
1とR16、および、R6とR7、のうち少なくとも一方は、応答性がより優れる理由から、互いに結合して環を形成するのが好ましい。
R 1 and R 2 , R 1 and R 16 , R 6 and R 7 , R 11 and R 12 may be bonded to each other to form a ring.
R 1 and R 2 are preferably not bonded to each other to form a ring for the reason that the responsiveness is more excellent.
R 11 and R 12 are preferably not bonded to each other to form a ring for the reason that the responsiveness is more excellent.
At least one of R 1 and R 16 and R 6 and R 7 is preferably bonded to each other to form a ring for the reason that the responsiveness is more excellent.

上記式(2)中のAの定義、具体例および好適な態様は、上述した式(1)中のAと同じである。   The definition, specific examples and preferred embodiments of A in the above formula (2) are the same as A in the above formula (1).

(置換基W)
本明細書における置換基Wについて記載する。
置換基Wとしては、例えば、ハロゲン原子、アルキル基(シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基を含む)、アルケニル基(シクロアルケニル基、ビシクロアルケニル基を含む)、アルキニル基、アリール基、複素環基(ヘテロ環基といってもよい)、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基(アニリノ基を含む)、アンモニオ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキルまたはアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキルまたはアリールスルフィニル基、アルキルまたはアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アリールまたはヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、ホスホノ基、シリル基、ヒドラジノ基、ウレイド基、ボロン酸基(−B(OH)2)、ホスファト基(−OPO(OH)2)、スルファト基(−OSO3H)、その他の公知の置換基などが挙げられる。
なお、置換基の詳細については、特開2007-234651号公報の段落[0023]に記載される。
(Substituent W)
It describes about the substituent W in this specification.
Examples of the substituent W include a halogen atom, an alkyl group (including a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, and a tricycloalkyl group), an alkenyl group (including a cycloalkenyl group and a bicycloalkenyl group), an alkynyl group, an aryl group, Heterocyclic group (may be referred to as heterocyclic group), cyano group, hydroxy group, nitro group, carboxy group, alkoxy group, aryloxy group, silyloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, carbamoyloxy group, alkoxycarbonyl Oxy group, aryloxycarbonyloxy group, amino group (including anilino group), ammonio group, acylamino group, aminocarbonylamino group, alkoxycarbonylamino group, aryloxycarbonylamino group, sulfamoylamino group, alkyl or arylsulfo Ruamino group, mercapto group, alkylthio group, arylthio group, heterocyclic thio group, sulfamoyl group, sulfo group, alkyl or arylsulfinyl group, alkyl or arylsulfonyl group, acyl group, aryloxycarbonyl group, alkoxycarbonyl group, carbamoyl group, Aryl or heterocyclic azo group, imide group, phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group, phosphinylamino group, phosphono group, silyl group, hydrazino group, ureido group, boronic acid group (-B (OH) 2 ), A phosphato group (—OPO (OH) 2 ), a sulfato group (—OSO 3 H), and other known substituents.
Details of the substituent are described in paragraph [0023] of JP-A-2007-234651.

(環R)
本明細書における環Rについて記載する。
環Rとしては、例えば、芳香族炭化水素環、芳香族複素環、非芳香族炭化水素環、非芳香族複素環、またはこれらが組み合わされて形成された多環縮合環などが挙げられる。より具体的には、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環、トリフェニレン環、ナフタセン環、ビフェニル環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イソベンゾフラン環、キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノキサゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサチイン環、フェノチアジン環、フェナジン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、ピロリジン環、ピペリジン環、テトラヒドロフラン環、テトラヒドロピラン環、テトラヒドロチオフェン環、テトラヒドロチオピラン環などが挙げられる。
環Rは、置換基を有してもよい。置換基としては、例えば、上述した置換基Wなどが挙げられる。
(Ring R)
It describes about the ring R in this specification.
Examples of the ring R include an aromatic hydrocarbon ring, an aromatic heterocycle, a non-aromatic hydrocarbon ring, a non-aromatic heterocycle, or a polycyclic fused ring formed by combining these. More specifically, benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, fluorene ring, triphenylene ring, naphthacene ring, biphenyl ring, pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyridine ring , Pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, indolizine ring, indole ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, isobenzofuran ring, quinolidine ring, quinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, quinoxaline ring, quinoxazoline ring, isoquinoline ring, carbazole Ring, phenanthridine ring, acridine ring, phenanthroline ring, thianthrene ring, chromene ring, xanthene ring, phenoxathiin ring, phenothiazine ring, phenazine ring, cyclopentane ring, cyclohexane ring, pyro Jin ring, piperidine ring, a tetrahydrofuran ring, tetrahydropyran ring, a tetrahydrothiophene ring, a tetrahydrothiopyran ring.
Ring R may have a substituent. Examples of the substituent include the substituent W described above.

化合物(A)は、公知の方法に従い、一部改変して実施することで製造することができる。以下に、化合物(A)の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Compound (A) can be produced by carrying out a partial modification according to a known method. Although the specific example of a compound (A) is shown below, this invention is not limited to these.

化合物(A)のイオン化ポテンシャル(以下IPと略すことがある)は6.0ev以下であることが好ましく、5.8eV以下がより好ましく、5.6eV以下が特に好ましい。この範囲であれば、電極および他の材料が存在する場合、その材料との電子の授受を小さな電気抵抗で行うために好ましい。IPは理研計器(株)製AC−2を用いて、求めることができる。   The ionization potential (hereinafter sometimes abbreviated as IP) of the compound (A) is preferably 6.0 ev or less, more preferably 5.8 eV or less, and particularly preferably 5.6 eV or less. If it is this range, when an electrode and another material exist, it is preferable in order to perform transfer of the electron with the material with small electrical resistance. IP can be obtained using AC-2 manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.

化合物(A)は、紫外可視吸収スペクトルにおいて400nm以上720nm未満に吸収極大を有するものが好ましく、吸収スペクトルのピーク波長(吸収極大波長)は、可視領域の光を幅広く吸収するという観点から450nm以上700nm以下が好ましく、480nm以上700nm以下がより好ましく、510nm以上680nm以下が更に好ましい。
化合物(A)の吸収極大波長は、化合物(A)のクロロホルム溶液を、例えば、島津製作所社製UV−2550を用いて測定することができる。クロロホルム溶液の濃度は5×10-5〜1×10-7mol/lが好ましく、3×10-5〜2×10-6mol/lがより好ましく、2×10-5〜5×10-6mol/lが特に好ましい。
The compound (A) preferably has an absorption maximum at 400 nm or more and less than 720 nm in the UV-visible absorption spectrum, and the peak wavelength (absorption maximum wavelength) of the absorption spectrum is 450 nm or more and 700 nm from the viewpoint of broadly absorbing light in the visible region. The following is preferable, 480 nm to 700 nm is more preferable, and 510 nm to 680 nm is further preferable.
The absorption maximum wavelength of the compound (A) can be measured using a chloroform solution of the compound (A) using, for example, UV-2550 manufactured by Shimadzu Corporation. The concentration of the chloroform solution is preferably 5 × 10 −5 to 1 × 10 −7 mol / l, more preferably 3 × 10 −5 to 2 × 10 −6 mol / l, and 2 × 10 −5 to 5 × 10 −. 6 mol / l is particularly preferred.

化合物(A)は、紫外可視吸収スペクトルにおいて400nm以上720nm未満に吸収極大を有し、その吸収極大波長のモル吸光係数が10000mol-1・l・cm-1以上であるものが好ましい。光電変換膜の膜厚を薄くし、高い電荷捕集効率、高感度特性の素子とするには、モル吸光係数が大きい材料が好ましい。化合物(A)のモル吸光係数としては10000mol-1・l・cm-1以上が好ましく、30000mol-1・l・cm-1以上がより好ましく、50000mol-1・l・cm-1以上が特に好ましい。化合物(A)のモル吸光係数は、クロロホルム溶液で測定したものである。 The compound (A) preferably has an absorption maximum at 400 nm or more and less than 720 nm in the ultraviolet-visible absorption spectrum, and the molar extinction coefficient at the absorption maximum wavelength is 10,000 mol −1 · l · cm −1 or more. In order to reduce the film thickness of the photoelectric conversion film and to obtain an element having high charge collection efficiency and high sensitivity characteristics, a material having a large molar extinction coefficient is preferable. Preferably 10000mol -1 · l · cm -1 or more molar extinction coefficient of the compound (A), more preferably 30000mol -1 · l · cm -1 or more, 50000mol -1 · l · cm -1 or more is particularly preferred . The molar extinction coefficient of compound (A) is measured with a chloroform solution.

化合物(A)は、融点と蒸着温度との差(融点−蒸着温度)が大きいほど蒸着時に分解しにくく、高い温度をかけて蒸着速度を大きくすることができ好ましい。また、融点と蒸着温度の差(融点−蒸着温度)は40℃以上が好ましく、50℃以上がより好ましく、60℃以上が更に好ましい。
また、化合物(A)の融点は240℃以上が好ましく、280℃以上がより好ましく、300℃以上がさらに好ましい。融点が300℃以上であれば蒸着前に融解することが少なく、安定して成膜できることに加え、化合物の分解物が比較的生じにくいため、光電変換性能が低下しにくいため好ましい。
化合物の蒸着温度は、4×10-4Pa以下の真空度でるつぼを加熱し、蒸着速度が1.5オングストローム/s(1.5×10-10m/s)に到達した温度とする。
The compound (A) is preferable because the difference between the melting point and the vapor deposition temperature (melting point−vapor deposition temperature) is larger, so that the compound (A) is less likely to be decomposed during vapor deposition, and the vapor deposition rate can be increased by applying a higher temperature. The difference between the melting point and the deposition temperature (melting point−deposition temperature) is preferably 40 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, and still more preferably 60 ° C. or higher.
Moreover, 240 degreeC or more is preferable, as for melting | fusing point of a compound (A), 280 degreeC or more is more preferable, and 300 degreeC or more is further more preferable. A melting point of 300 ° C. or higher is preferable because it hardly melts before vapor deposition and can form a stable film, and a decomposition product of the compound is relatively unlikely to be generated, so that the photoelectric conversion performance is hardly lowered.
The vapor deposition temperature of the compound is such that the crucible is heated at a vacuum of 4 × 10 −4 Pa or less and the vapor deposition rate reaches 1.5 Å / s (1.5 × 10 −10 m / s).

化合物(A)のガラス転移点(Tg)は、95℃以上が好ましく、110℃以上がより好ましく、135℃以上がさらに好ましく、150℃以上が特に好ましく、160℃以上が最も好ましい。   The glass transition point (Tg) of the compound (A) is preferably 95 ° C or higher, more preferably 110 ° C or higher, further preferably 135 ° C or higher, particularly preferably 150 ° C or higher, and most preferably 160 ° C or higher.

化合物(A)の分子量は、300〜1500であることが好ましく、400〜1000であることがより好ましく、500〜900が特に好ましい。分子量を低くすることによって、蒸着温度を低くすることができるため、蒸着時における化合物の熱分解をより防ぐことができる。また、蒸着時間を短縮して、蒸着に必要なエネルギーを抑えることもできる。化合物(A)の蒸着温度は好ましくは400℃以下であり、より好ましくは380℃以下であり、さらに好ましくは360℃以下であり、最も好ましくは340℃以下である。   The molecular weight of the compound (A) is preferably 300 to 1500, more preferably 400 to 1000, and particularly preferably 500 to 900. By lowering the molecular weight, the deposition temperature can be lowered, so that the thermal decomposition of the compound during the deposition can be further prevented. Also, the energy required for vapor deposition can be suppressed by shortening the vapor deposition time. The deposition temperature of the compound (A) is preferably 400 ° C. or lower, more preferably 380 ° C. or lower, still more preferably 360 ° C. or lower, and most preferably 340 ° C. or lower.

化合物(A)は光電変換素子や撮像素子を作製する前に、昇華精製することが望ましい。昇華精製により、昇華前に含有していた不純物や残存溶媒を除くことができる。その結果、光電変換素子や撮像素子の性能を安定させることができる。また、蒸着速度を一定に保ちやすい。   The compound (A) is preferably purified by sublimation before producing a photoelectric conversion element or an imaging element. By sublimation purification, impurities and residual solvent contained before sublimation can be removed. As a result, the performance of the photoelectric conversion element and the imaging element can be stabilized. Moreover, it is easy to keep the deposition rate constant.

昇華精製前の化合物(A)の純度としては、HPLC(高速液体クロマトグラフィー)で99%以上が好ましく、99.5%以上が好ましく、99.9%以上であることが更に好ましい。さらに、化合物(A)を得るまでの工程で用いた反応溶媒や精製溶媒などの残存溶媒の含有量は3%以下であることが好ましく、1%以下であることがより好ましく、0.5%以下であることが更に好ましく、検出限界以下であることが特に好ましい。残存溶媒(水分も含む)の含有量の測定には1H−NMR測定やガスクロマトグラフィー測定、カールフィッシャー測定などが用いられる。純度を高め、残存溶媒を減らすことで、昇華精製時の熱分解を抑制することができる。 The purity of the compound (A) before sublimation purification is preferably 99% or more, preferably 99.5% or more, and more preferably 99.9% or more by HPLC (high performance liquid chromatography). Furthermore, the content of the residual solvent such as a reaction solvent and a purification solvent used in the steps until the compound (A) is obtained is preferably 3% or less, more preferably 1% or less, and 0.5% More preferably, it is more preferably below the detection limit. For the measurement of the content of the residual solvent (including water), 1 H-NMR measurement, gas chromatography measurement, Karl Fischer measurement, or the like is used. By increasing the purity and reducing the residual solvent, thermal decomposition during sublimation purification can be suppressed.

化合物(A)は、撮像素子、光センサ、または光電池に用いる光電変換膜の材料として特に有用である。なお、通常、化合物(A)は、光電変換膜内で有機p型半導体(化合物)として機能する。また、他の用途として、着色材料、液晶材料、有機半導体材料、有機発光素子材料、電荷輸送材料、医薬材料、蛍光診断薬材料、等としても用いることもできる。   The compound (A) is particularly useful as a material for a photoelectric conversion film used for an image sensor, an optical sensor, or a photovoltaic cell. In general, the compound (A) functions as an organic p-type semiconductor (compound) in the photoelectric conversion film. As other applications, it can also be used as a coloring material, liquid crystal material, organic semiconductor material, organic light emitting device material, charge transport material, pharmaceutical material, fluorescent diagnostic material, and the like.

<n型半導体>
本発明の光電変換素子において、光電変換材料に含まれるn型半導体(例えば、有機n型半導体)は、アクセプター性半導体であり、主に電子輸送性化合物に代表され、電子を受容しやすい性質がある化合物をいう。更に詳しくは、2つの化合物を接触させて用いたときに電子親和力の大きい方の化合物をいう。したがって、アクセプター性半導体は、電子受容性のある化合物であればいずれの化合物も使用可能である。好ましくは、フラーレンおよびその誘導体からなる群より選択されるフラーレン類、縮合芳香族炭素環化合物(ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体)、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含有するヘテロ環化合物(例えば、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、キナゾリン、フタラジン、シンノリン、イソキノリン、プテリジン、アクリジン、フェナジン、フェナントロリン、テトラゾール、ピラゾール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、カルバゾール、プリン、トリアゾロピリダジン、トリアゾロピリミジン、テトラザインデン、オキサジアゾール、イミダゾピリジン、ピラリジン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、ジベンズアゼピン、トリベンズアゼピン等)、ポリアリーレン化合物、フルオレン化合物、シクロペンタジエン化合物、シリル化合物、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体などが挙げられる。
<N-type semiconductor>
In the photoelectric conversion element of the present invention, an n-type semiconductor (for example, an organic n-type semiconductor) contained in the photoelectric conversion material is an acceptor semiconductor, and is mainly represented by an electron transporting compound and has a property of easily accepting electrons. Refers to a compound. More specifically, it refers to a compound having a higher electron affinity when two compounds are used in contact with each other. Therefore, as the acceptor semiconductor, any compound can be used as long as it is an electron-accepting compound. Preferably, fullerenes selected from the group consisting of fullerenes and derivatives thereof, condensed aromatic carbocyclic compounds (naphthalene derivatives, anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, tetracene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, fluoranthene derivatives), nitrogen atoms, oxygen Heterocyclic compounds containing atoms and sulfur atoms (for example, pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, triazine, quinoline, quinoxaline, quinazoline, phthalazine, cinnoline, isoquinoline, pteridine, acridine, phenazine, phenanthroline, tetrazole, pyrazole, imidazole, thiazole , Oxazole, indazole, benzimidazole, benzotriazole, benzoxazole, benzothiazole, carbazole, purine, triazo Pyridazine, triazolopyrimidine, tetrazaindene, oxadiazole, imidazopyridine, pyralidine, pyrrolopyridine, thiadiazolopyridine, dibenzazepine, tribenzazepine, etc.), polyarylene compounds, fluorene compounds, cyclopentadiene compounds, silyl compounds, Examples thereof include a metal complex having a nitrogen heterocyclic compound as a ligand.

上記n型半導体としては、フラーレンおよびその誘導体からなる群より選択されるフラーレン類が好ましい。フラーレンとは、フラーレンC60、フラーレンC70、フラーレンC76、フラーレンC78、フラーレンC80、フラーレンC82、フラーレンC84、フラーレンC90、フラーレンC96、フラーレンC240、フラーレンC540、ミックスドフラーレンを表し、フラーレン誘導体とはこれらに置換基が付加された化合物のことを表す。置換基としては、アルキル基、アリール基、または複素環基が好ましい。フラーレン誘導体としては、特開2007−123707号公報に記載の化合物が好ましい。 As the n-type semiconductor, fullerenes selected from the group consisting of fullerenes and derivatives thereof are preferable. The fullerene, fullerene C 60, fullerene C 70, fullerene C 76, fullerene C 78, fullerene C 80, fullerene C 82, fullerene C 84, fullerene C 90, fullerene C 96, fullerene C 240, fullerene C 540, mixed Fullerene is represented, and the fullerene derivative represents a compound having a substituent added thereto. As the substituent, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group is preferable. As a fullerene derivative, the compound as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-123707 is preferable.

光電変換膜は、上記化合物(A)と、フラーレン類とが混合された状態で形成されるバルクヘテロ構造をなしていることが好ましい。バルクヘテロ構造は光電変換膜内で、化合物(A)とn型化合物が混合、分散している膜であり、湿式法、乾式法のいずれでも形成できるが、共蒸着法で形成するものが好ましい。へテロ接合構造を含有させることにより、光電変換膜のキャリア拡散長が短いという欠点を補い、光電変換膜の光電変換効率を向上させることができる。なお、バルクへテロ接合構造については、特開2005−303266号公報の[0013]〜[0014]等において詳細に説明されている。   It is preferable that the photoelectric conversion film has a bulk heterostructure formed by mixing the compound (A) and fullerenes. The bulk heterostructure is a film in which the compound (A) and the n-type compound are mixed and dispersed in the photoelectric conversion film, and can be formed by either a wet method or a dry method, but is preferably formed by a co-evaporation method. By including the heterojunction structure, it is possible to make up for the disadvantage that the carrier diffusion length of the photoelectric conversion film is short, and to improve the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion film. The bulk heterojunction structure is described in detail in JP-A-2005-303266, [0013] to [0014].

上記化合物(A)とフラーレン類の合計の含有量に対するフラーレン類の含有量(=フラーレン類の単層換算での膜厚/(化合物(A)の単層換算での膜厚+フラーレン類の単層換算での膜厚))が、50体積%以上であることが好ましく、55体積%以上であることがより好ましく、65体積%以上であることがさらに好ましい。上限は特に制限されないが、95体積%以下であることが好ましく、90体積%以下であることがより好ましい。   Content of fullerenes relative to the total content of the compound (A) and fullerenes (= film thickness of fullerenes as a single layer / (film thickness of compound (A) as a single layer + fullerenes) The film thickness in terms of layer))) is preferably 50% by volume or more, more preferably 55% by volume or more, and further preferably 65% by volume or more. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 95% by volume or less, and more preferably 90% by volume or less.

本発明の光電変換素子における光電変換膜は非発光性膜であり、有機電界発光素子(OLED)とは異なる特徴を有する。非発光性膜とは発光量子効率が1%以下の膜の場合であり、0.5%以下であることがより好ましく、0.1%以下であることが更に好ましい。   The photoelectric conversion film in the photoelectric conversion element of the present invention is a non-light-emitting film and has characteristics different from those of an organic electroluminescent element (OLED). The non-light-emitting film is a film having an emission quantum efficiency of 1% or less, more preferably 0.5% or less, and still more preferably 0.1% or less.

<その他材料>
光電変換膜は、さらに化合物(A)以外の有機p型半導体を含有してもよい。
有機p型半導体は、ドナー性有機半導体であり、主に正孔輸送性有機化合物に代表され、電子を供与しやすい性質がある有機化合物をいう。さらに詳しくは、2つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物をいう。したがって、ドナー性有機化合物は、電子供与性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。例えば、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物、ピラゾリン化合物、スチリルアミン化合物、ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、カルバゾール化合物等を用いることができる。
<Other materials>
The photoelectric conversion film may further contain an organic p-type semiconductor other than the compound (A).
The organic p-type semiconductor is a donor organic semiconductor, and is mainly represented by a hole transporting organic compound, and means an organic compound having a property of easily donating electrons. More specifically, an organic compound having a smaller ionization potential when two organic materials are used in contact with each other. Therefore, any organic compound can be used as the donor organic compound as long as it is an electron-donating organic compound. For example, a triarylamine compound, a benzidine compound, a pyrazoline compound, a styrylamine compound, a hydrazone compound, a triphenylmethane compound, a carbazole compound, or the like can be used.

<成膜方法>
光電変換膜は、乾式成膜法または湿式成膜法により成膜することができる。乾式成膜法の具体例としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法,MBE法等の物理気相成長法、または、プラズマ重合等のCVD法が挙げられる。湿式成膜法としては、キャスト法、スピンコート法、ディッピング法、LB法等が用いられる。好ましくは乾式成膜法であり、真空蒸着法がより好ましい。真空蒸着法により成膜する場合、真空度、蒸着温度等の製造条件は常法に従って設定することができる。
<Film formation method>
The photoelectric conversion film can be formed by a dry film formation method or a wet film formation method. Specific examples of the dry film forming method include a physical vapor deposition method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, and an MBE method, or a CVD method such as plasma polymerization. As the wet film forming method, a casting method, a spin coating method, a dipping method, an LB method, or the like is used. A dry film forming method is preferable, and a vacuum evaporation method is more preferable. When forming a film by a vacuum evaporation method, manufacturing conditions such as the degree of vacuum and the evaporation temperature can be set according to a conventional method.

光電変換膜の厚みは、10nm以上1000nm以下が好ましく、50nm以上800nm以下がより好ましく、100nm以上500nm以下が特に好ましい。   The thickness of the photoelectric conversion film is preferably 10 nm to 1000 nm, more preferably 50 nm to 800 nm, and particularly preferably 100 nm to 500 nm.

〔電極〕
電極(上部電極(透明導電性膜)と下部電極(導電性膜))は、導電性材料から構成される。導電性材料としては、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、またはこれらの混合物などを用いることができる。
透明導電性膜を介して光電変換膜に光が入射される場合、上部電極は検知したい光に対し十分透明であることが好ましい。具体的には、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫(ATO、FTO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル等の金属薄膜、更にこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物または積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、およびこれらとITOとの積層物などが挙げられる。この中で好ましいのは、高導電性、透明性等の点から、透明導電性金属酸化物である。
〔electrode〕
The electrodes (upper electrode (transparent conductive film) and lower electrode (conductive film)) are made of a conductive material. As the conductive material, a metal, an alloy, a metal oxide, an electrically conductive compound, or a mixture thereof can be used.
When light is incident on the photoelectric conversion film through the transparent conductive film, the upper electrode is preferably sufficiently transparent to the light to be detected. Specifically, conductive metal oxides such as tin oxide (ATO, FTO) doped with antimony or fluorine, tin oxide, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), Metal thin films such as gold, silver, chromium, nickel, etc., and mixtures or laminates of these metals and conductive metal oxides, inorganic conductive materials such as copper iodide and copper sulfide, organics such as polyaniline, polythiophene, and polypyrrole Examples thereof include conductive materials and laminates of these with ITO. Among these, a transparent conductive metal oxide is preferable from the viewpoint of high conductivity and transparency.

TCOなどの透明導電膜を上部電極とした場合、DCショート、あるいはリーク電流増大が生じる場合がある。この原因の一つは、光電変換膜に導入される微細なクラックがTCOなどの緻密な膜によってカバレッジされ、反対側の下部電極との間の導通が増すためと考えられる。そのため、アルミなど膜質が比較的劣る電極の場合、リーク電流の増大は生じにくい。上部電極の膜厚を、光電変換膜の膜厚(すなわち、クラックの深さ)に対して制御することにより、リーク電流の増大を大きく抑制できる。上部電極の厚みは、光電変換膜の厚みの1/5以下、好ましくは1/10以下であるようにすることが望ましい。   When a transparent conductive film such as TCO is used as the upper electrode, a DC short circuit or an increase in leakage current may occur. One reason for this is thought to be that fine cracks introduced into the photoelectric conversion film are covered by a dense film such as TCO, and conduction with the lower electrode on the opposite side is increased. Therefore, in the case of an electrode having a relatively poor film quality such as aluminum, an increase in leakage current is unlikely to occur. By controlling the film thickness of the upper electrode with respect to the film thickness of the photoelectric conversion film (that is, the crack depth), an increase in leakage current can be largely suppressed. The thickness of the upper electrode is desirably 1/5 or less, preferably 1/10 or less of the thickness of the photoelectric conversion film.

通常、導電性膜をある範囲より薄くすると、急激な抵抗値の増加をもたらすが、本実施形態に係る光電変換素子を組み込んだ固体撮像素子では、シート抵抗は、好ましくは100〜10000Ω/□でよく、薄膜化できる膜厚の範囲の自由度は大きい。また、上部電極(透明導電性膜)は厚みが薄いほど吸収する光の量は少なくなり、一般に光透過率が増す。光透過率の増加は、光電変換膜での光吸収を増大させ、光電変換能を増大させるため、非常に好ましい。薄膜化に伴う、リーク電流の抑制、薄膜の抵抗値の増大、透過率の増加を考慮すると、上部電極の膜厚は、5〜100nmであることが好ましく、更に好ましくは5〜20nmであることが望ましい。   Usually, when the conductive film is made thinner than a certain range, a rapid increase in resistance value is caused. However, in the solid-state imaging device incorporating the photoelectric conversion element according to the present embodiment, the sheet resistance is preferably 100 to 10,000 Ω / □. Well, there is a large degree of freedom in the range of film thickness that can be made thin. Further, the thinner the upper electrode (transparent conductive film), the smaller the amount of light absorbed, and the light transmittance generally increases. The increase in light transmittance is very preferable because it increases the light absorption in the photoelectric conversion film and increases the photoelectric conversion ability. In consideration of the suppression of leakage current, the increase in the resistance value of the thin film, and the increase in transmittance associated with the thinning, the thickness of the upper electrode is preferably 5 to 100 nm, more preferably 5 to 20 nm. Is desirable.

下部電極は、用途に応じて、透明性を持たせる場合と、逆に透明を持たせず光を反射させるような材料を用いる場合等がある。具体的には、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫(ATO、FTO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル、チタン、タングステン、アルミ等の金属およびこれらの金属の酸化物や窒化物などの導電性化合物(一例として窒化チタン(TiN)を挙げる)、更にこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物または積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、およびこれらとITOまたは窒化チタンとの積層物などが挙げられる。   Depending on the application, the lower electrode may have transparency, or conversely, may use a material that does not have transparency and reflects light. Specifically, conductive metal oxides such as tin oxide (ATO, FTO) doped with antimony or fluorine, tin oxide, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), Metals such as gold, silver, chromium, nickel, titanium, tungsten, and aluminum, and conductive compounds such as oxides and nitrides of these metals (for example, titanium nitride (TiN)), and these metals and conductivity Examples include mixtures or laminates with metal oxides, inorganic conductive materials such as copper iodide and copper sulfide, organic conductive materials such as polyaniline, polythiophene, and polypyrrole, and laminates of these with ITO or titanium nitride. .

電極を形成する方法は特に限定されず、電極材料との適正を考慮して適宜選択することができる。具体的には、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、CVD、プラズマCVD法等の化学的方式等により形成することができる。
電極の材料がITOの場合、電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法、化学反応法(ゾル−ゲル法など)、酸化インジウムスズの分散物の塗布などの方法で形成することができる。更に、ITOを用いて作製された膜に、UV−オゾン処理、プラズマ処理などを施すことができる。電極の材料がTiNの場合、反応性スパッタリング法をはじめとする各種の方法が用いられ、更にUV−オゾン処理、プラズマ処理などを施すことができる。
The method for forming the electrode is not particularly limited, and can be appropriately selected in consideration of suitability with the electrode material. Specifically, it can be formed by a wet method such as a printing method or a coating method, a physical method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or an ion plating method, or a chemical method such as CVD or plasma CVD method.
When the material of the electrode is ITO, it can be formed by a method such as an electron beam method, a sputtering method, a resistance heating vapor deposition method, a chemical reaction method (such as a sol-gel method), or a dispersion of indium tin oxide. Furthermore, UV-ozone treatment, plasma treatment, or the like can be performed on a film formed using ITO. When the electrode material is TiN, various methods including a reactive sputtering method can be used, and further UV-ozone treatment, plasma treatment, and the like can be performed.

〔電荷ブロッキング層:電子ブロッキング層、正孔ブロッキング層〕
本発明の光電変換素子は、電荷ブロッキング層を有していてもよい。該層を有することにより、得られる光電変換素子の特性(光電変換効率、応答速度など)がより優れる。電荷ブロッキング層としては、電子ブロッキング層と正孔ブロッキング層とが挙げられる。以下に、それぞれの層について詳述する。
[Charge blocking layer: electron blocking layer, hole blocking layer]
The photoelectric conversion element of the present invention may have a charge blocking layer. By having this layer, the characteristics (photoelectric conversion efficiency, response speed, etc.) of the obtained photoelectric conversion element are more excellent. Examples of the charge blocking layer include an electron blocking layer and a hole blocking layer. Below, each layer is explained in full detail.

<電子ブロッキング層>
電子ブロッキング層には、電子供与性有機材料を用いることができる。具体的には、低分子材料では、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(TPD)や4,4’−ビス[N−(ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(α−NPD)等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、4,4’,4”トリス(N−(3−メチルフェニル)N−フェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)、ポルフィリン、テトラフェニルポルフィリン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポルフィリン化合物、トリアゾール誘導体、オキサジザゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、シラザン誘導体などを用いることができ、高分子材料では、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレン、ジアセチレン等の重合体や、その誘導体を用いることができる。電子供与性化合物でなくとも、十分なホール輸送性を有する化合物であれば用いることは可能である。具体的には特開2008−72090号公報の[0083]〜[0089]や特開2011−176259号公報の[0050]〜[0063]に記載の化合物が好ましい。
<Electronic blocking layer>
An electron donating organic material can be used for the electron blocking layer. Specifically, for low molecular weight materials, N, N′-bis (3-methylphenyl)-(1,1′-biphenyl) -4,4′-diamine (TPD) or 4,4′-bis [N Aromatic diamine compounds such as-(naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (α-NPD), oxazole, oxadiazole, triazole, imidazole, imidazolone, stilbene derivative, pyrazoline derivative, tetrahydroimidazole, polyarylalkane, butadiene 4,4 ′, 4 ″ tris (N- (3-methylphenyl) N-phenylamino) triphenylamine (m-MTDATA), porphyrin, tetraphenylporphyrin copper, phthalocyanine, copper phthalocyanine, titanium phthalocyanine oxide, etc. Compounds, triazole derivatives, oxazizazole derivatives, Midazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, silazane derivatives, etc. can be used. As the molecular material, polymers such as phenylene vinylene, fluorene, carbazole, indole, pyrene, pyrrole, picoline, thiophene, acetylene, diacetylene, and derivatives thereof can be used. Any compound having transportability can be used, specifically, [0083] to [0089] of JP-A-2008-72090 and [00] of JP-A-2011-176259. 50] to [0063] are preferred.

電子ブロッキング層は一般式(F−1)で表される化合物を含有することも好ましい。該化合物を使用することにより、得られる光電変換膜の応答速度がより優れると共に、各製造ロッド間の応答速度のばらつきがより抑制される。   The electron blocking layer preferably contains a compound represented by the general formula (F-1). By using this compound, the response speed of the obtained photoelectric conversion film is more excellent, and variations in the response speed between the manufacturing rods are further suppressed.

(一般式(F−1)中、R”11〜R”18、R’11〜R’18はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、またはメルカプト基を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。R”15〜R”18中のいずれか一つは、R’15〜R’18中のいずれか一つと連結し、単結合を形成する。A11およびA12はそれぞれ独立に下記一般式(A−1)で表される基を表し、R”11〜R”14、およびR’11〜R’14中のいずれか一つとして置換する。Yはそれぞれ独立に炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、またはケイ素原子を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。) (In General Formula (F-1), R ″ 11 to R ″ 18 and R ′ 11 to R ′ 18 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic group, or a hydroxyl group. , An amino group, or a mercapto group, which may further have a substituent. Any one of R ″ 15 to R ″ 18 is any one of R ′ 15 to R ′ 18. A 11 and A 12 each independently represents a group represented by the following general formula (A-1), R ″ 11 to R ″ 14 , and R ′ 11 to R ′. And substituted as any one of 14. Each Y independently represents a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, or a silicon atom, and these may further have a substituent.

(一般式(A−1)中、Ra1〜Ra8は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、または複素環基を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。*は結合位置を表す。Xaは、単結合、酸素原子、硫黄原子、アルキレン基、シリレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、アリーレン基、2価の複素環基、または−NRa−(Raは、水素原子または置換基(例えば、上述した置換基W)を表す)を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。S11はそれぞれ独立に下記置換基(S11)を示し、Ra1〜Ra8中のいずれかひとつとして置換する。n’は0〜4の整数を表す。) (In general formula (A-1), Ra 1 to Ra 8 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, or a heterocyclic group, and these further have a substituent. * Represents a bonding position, and Xa is a single bond, oxygen atom, sulfur atom, alkylene group, silylene group, alkenylene group, cycloalkylene group, cycloalkenylene group, arylene group, divalent heterocyclic ring. Group, or —NR a — (R a represents a hydrogen atom or a substituent (for example, the above-described substituent W)), which may further have a substituent, and S 11 is independently selected. Represents the following substituent (S 11 ) and substituted as any one of Ra 1 to Ra 8 , n ′ represents an integer of 0 to 4.)

(R’1〜R’3はそれぞれ独立に、水素原子またはアルキル基を表す。) (R ′ 1 to R ′ 3 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group.)

一般式(F−1)中、R”11〜R”18、R’11〜R’18はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、またはメルカプト基を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。更なる置換基の具体例は上述した置換基Wが挙げられ、好ましくはハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、またはメルカプト基であり、より好ましくはハロゲン原子、アルキル基、アリール基、または複素環基であり、更に好ましくはフッ素原子、アルキル基、またはアリール基であり、特に好ましくはアルキル基、アリール基であり、最も好ましくはアルキル基である。
R”11〜R”18、R’11〜R’18として好ましくは、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基、または複素環基であり、より好ましくは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜18のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、または炭素数4〜16の複素環基である。中でも一般式(A−1)で表される置換基がR”12およびR’12にそれぞれ独立に置換することが好ましく、一般式(A−1)で表される置換基がR”12およびR’12にそれぞれ独立に置換し、R”11、R”13〜R”18、R’11、R’13〜R’18が水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜18のアルキル基であることがより好ましく、特に好ましくは一般式(A−1)で表される置換基がR”12およびR’12にそれぞれ独立に置換し、R”11、R”13〜R”18、R’11、R’13〜R’18が水素原子である。
In general formula (F-1), R ″ 11 to R ″ 18 and R ′ 11 to R ′ 18 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxyl group, It represents an amino group or a mercapto group, and these may further have a substituent. Specific examples of the further substituent include the substituent W described above, preferably a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxyl group, an amino group, or a mercapto group, more preferably a halogen atom. An atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, more preferably a fluorine atom, an alkyl group, or an aryl group, particularly preferably an alkyl group or an aryl group, and most preferably an alkyl group.
R ″ 11 to R ″ 18 and R ′ 11 to R ′ 18 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an aryl group, or a heterocyclic group, more preferably a hydrogen atom. , An optionally substituted alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, or a heterocyclic group having 4 to 16 carbon atoms. Among them, it is preferable that the substituent represented by the general formula (A-1) is independently substituted with R ″ 12 and R ′ 12 , and the substituent represented by the general formula (A-1) is R ″ 12 and R ′ 12 is each independently substituted, and R ″ 11, R ″ 13 to R ″ 18 , R ′ 11, and R ′ 13 to R ′ 18 each have a hydrogen atom and optionally have 1 to 1 carbon atoms. More preferably, the substituent represented by formula (A-1) is each independently substituted with R ″ 12 and R ′ 12 , and R ″ 11, R ″ 13- R ″ 18 , R ′ 11 and R ′ 13 to R ′ 18 are hydrogen atoms.

Yはそれぞれ独立に炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、またはケイ素原子を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。すなわち、Yは炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、またはケイ素原子からなる二価の連結基を表す。このうち−C(R’21)(R’22)−、−Si(R’23)(R’24)−、−N(R’20)−、が好ましく、−C(R’21)(R’22)−、−N(R’20)−、がより好ましく、−C(R’21)(R’22)−が特に好ましい。
R’20〜R’24は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、またはメルカプト基を表す。その更なる置換基の具体例は上述した置換基Wが挙げられる。R’20〜R’24として好ましくは水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基、または複素環基であり、より好ましくは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜18のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、または炭素数4〜16の複素環基であり、更に好ましくは水素原子、または置換基を有していてもよい炭素数1〜18のアルキル基であり、特に好ましくは炭素数1〜18のアルキル基である。
Y independently represents a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, or a silicon atom, and these may further have a substituent. That is, Y represents a divalent linking group composed of a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, or a silicon atom. Among -C (R '21) (R ' 22) -, - Si (R '23) (R' 24) -, - N (R '20) -, preferably, -C (R' 21) ( R ′ 22 ) — and —N (R ′ 20 ) — are more preferable, and —C (R ′ 21 ) (R ′ 22 ) — is particularly preferable.
R ′ 20 to R ′ 24 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an optionally substituted alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxyl group, an amino group, or a mercapto group. Specific examples of the further substituent include the substituent W described above. R ′ 20 to R ′ 24 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an aryl group, or a heterocyclic group, more preferably a hydrogen atom or a substituent. A good alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, or a heterocyclic group having 4 to 16 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or an optionally substituted carbon number. It is a C1-C18 alkyl group, Most preferably, it is a C1-C18 alkyl group.

一般式(A−1)におけるRa1〜Ra8は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、またはメルカプト基を表す。その更なる置換基の具体例は上述した置換基Wが挙げられる。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。 Ra 1 to Ra 8 in the general formula (A-1) are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an optionally substituted alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxyl group, an amino group, or Represents a mercapto group. Specific examples of the further substituent include the substituent W described above. In addition, a plurality of these substituents may be bonded to each other to form a ring.

Ra1〜Ra8として好ましくは水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、または炭素数4〜16の複素環基が好ましく、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、または炭素数6〜14のアリール基がより好ましく、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、または炭素数6〜10のアリール基が更に好ましい。アルキル基は分岐を有するものであってもよい。
好ましい具体例としては、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、またはナフチル基が挙げられる。
また、Ra3およびRa6が水素原子または炭素数1〜6のアルキル基であり、かつRa1、Ra2、Ra4、Ra5、Ra7、Ra8は、水素原子である場合が特に好ましい。
Ra 1 to Ra 8 are preferably a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, or a heterocyclic group having 4 to 16 carbon atoms, and preferably a hydrogen atom or carbon number. An alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an aryl group having 6 to 14 carbon atoms is more preferable, and a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms is still more preferable. The alkyl group may be branched.
Preferable specific examples include a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, a phenyl group, or a naphthyl group.
Further, it is particularly preferable that Ra 3 and Ra 6 are a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and Ra 1 , Ra 2 , Ra 4 , Ra 5 , Ra 7 and Ra 8 are a hydrogen atom. .

Xaは、単結合、酸素原子、硫黄原子、アルキレン基、シリレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、アリーレン基、2価の複素環基、または−NRa−(Raは、水素原子または置換基(例えば、上述した置換基W)を表す)を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。
Xaは、単結合、炭素数1〜13のアルキレン基、炭素数2〜12のアルケニレン基、炭素数6〜14のアリーレン基、炭素数4〜13の複素環基、酸素原子、硫黄原子、またはシリレン基が好ましく、単結合、酸素原子、炭素数1〜6のアルキレン基(例えばメチレン基、1,2−エチレン基、1,1−ジメチルメチレン基)、炭素数2のアルケニレン基(例えば−CH2=CH2−)、炭素数6〜10のアリーレン基(例えば1,2−フェニレン基、2,3−ナフチレン基)、またはシリレン基がより好ましく、単結合、酸素原子、炭素数1〜6のアルキレン基(例えばメチレン基、1,2−エチレン基、1,1−ジメチルメチレン基)が更に好ましい。これらの置換基に更に上述した置換基Wを有していてもよい。
一般式(A−1)で表される基の具体例としては、下記N1〜N11で例示される基が挙げられる。但し、これらに限定されない。一般式(A−1)で表される基として好ましくはN−1〜N−7であり、N−1〜N−6がより好ましく、N−1〜N−3がより好ましく、N−1〜N−2が特に好ましく、N−1が最も好ましい。
Xa is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, an alkylene group, a silylene group, an alkenylene group, a cycloalkylene group, a cycloalkenylene group, an arylene group, a divalent heterocyclic group, or —NR a — (R a is hydrogen An atom or a substituent (for example, the above-described substituent W) is represented, and these may further have a substituent.
Xa is a single bond, an alkylene group having 1 to 13 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 12 carbon atoms, an arylene group having 6 to 14 carbon atoms, a heterocyclic group having 4 to 13 carbon atoms, an oxygen atom, a sulfur atom, or A silylene group is preferable, a single bond, an oxygen atom, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms (for example, a methylene group, 1,2-ethylene group, 1,1-dimethylmethylene group), an alkenylene group having 2 carbon atoms (for example, —CH 2 ═CH 2 —), an arylene group having 6 to 10 carbon atoms (for example, 1,2-phenylene group, 2,3-naphthylene group), or a silylene group is more preferable, and a single bond, an oxygen atom, or 1 to 6 carbon atoms is preferable. Are more preferable (for example, methylene group, 1,2-ethylene group, 1,1-dimethylmethylene group). These substituents may further have the above-described substituent W.
Specific examples of the group represented by the general formula (A-1) include groups exemplified by the following N1 to N11. However, it is not limited to these. The group represented by formula (A-1) is preferably N-1 to N-7, more preferably N-1 to N-6, more preferably N-1 to N-3, and N-1 -N-2 is particularly preferred, and N-1 is most preferred.

置換基(S11)において、R’1は水素原子またはアルキル基を表す。R’1として好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、iso−プロピル基、ブチル基、またはtert−ブチル基であり、より好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、iso−プロピル基、またはtert−ブチル基であり、更に好ましくはメチル基、エチル基、iso−プロピル基、またはtert−ブチル基であり、特に好ましくはメチル基、エチル基、またはtert−ブチル基である。 In the substituent (S 11 ), R ′ 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group. R ′ 1 is preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an iso-propyl group, a butyl group, or a tert-butyl group, more preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an iso-propyl group, or A tert-butyl group, more preferably a methyl group, an ethyl group, an iso-propyl group, or a tert-butyl group, and particularly preferably a methyl group, an ethyl group, or a tert-butyl group.

R’2は、水素原子またはアルキル基を表す。R’2として好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、iso−プロピル基、ブチル基、またはtert−ブチル基であり、更に好ましくは水素原子、メチル基、エチル基、またはプロピル基であり、より好ましくは水素原子、メチル基であり、特に好ましくはメチル基である。 R ′ 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group. R ′ 2 is preferably a hydrogen atom, methyl group, ethyl group, propyl group, iso-propyl group, butyl group, or tert-butyl group, more preferably a hydrogen atom, methyl group, ethyl group, or propyl group. More preferably a hydrogen atom or a methyl group, and particularly preferably a methyl group.

R’3は水素原子またはアルキル基を表す。R’3として好ましくは水素原子、またはメチル基であり、より好ましくはメチル基である。 R ′ 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group. R ′ 3 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group.

また、R’1〜R’3はそれぞれ互いに結合して環を形成していてもよい。環を形成する場合、環員数は特に限定されないが、好ましくは5または6員環であり、更に好ましくは6員環である。 R ′ 1 to R ′ 3 may be bonded to each other to form a ring. When forming a ring, the number of ring members is not particularly limited, but is preferably a 5- or 6-membered ring, more preferably a 6-membered ring.

11は上記置換基(S11)を示し、Ra1〜Ra8中のいずれかひとつとして置換する。一般式(A−1)におけるRa3およびRa6のいずれか少なくとも1つがそれぞれ独立に、上記置換基(S11)を表すことが好ましい。
置換基(S11)として好ましくは下記(a)〜(x)を挙げることができ、(a)〜(j)がより好ましく、(a)〜(h)がより好ましく、(a)〜(f)が特に好ましく、更に(a)〜(d)が好ましく、(a)が最も好ましい。
S 11 represents the above substituent (S 11 ) and is substituted as any one of Ra 1 to Ra 8 . It is preferable that at least one of Ra 3 and Ra 6 in the general formula (A-1) independently represents the substituent (S 11 ).
Preferred examples of the substituent (S 11 ) include the following (a) to (x), (a) to (j) are more preferable, (a) to (h) are more preferable, and (a) to ( f) is particularly preferable, (a) to (d) are more preferable, and (a) is most preferable.

n’はそれぞれ独立に0〜4の整数を表し、0〜3が好ましく、0〜2がより好ましく、1〜2が更に好ましく、2が特に好ましい。   n ′ each independently represents an integer of 0 to 4, preferably 0 to 3, more preferably 0 to 2, still more preferably 1 to 2, and particularly preferably 2.

上記一般式(A−1)としては、下記一般式(A−3)で表される基、下記一般式(A−4)で表される基、または下記一般式(A−5)で表される基でもよい。   The general formula (A-1) is a group represented by the following general formula (A-3), a group represented by the following general formula (A-4), or a group represented by the following general formula (A-5). It may be a group.

(一般式(A−3)〜(A−5)中、Ra33〜Ra38、Ra41、Ra44〜Ra48、Ra51、Ra52、Ra55〜Ra58は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、またはアルキル基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。*は結合位置を表す。Xc1、Xc2、およびXc3は、それぞれ独立に、単結合、酸素原子、硫黄原子、アルキレン基、シリレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、アリーレン基、2価の複素環基、または−NRa−(Raは、水素原子または置換基(例えば、上述した置換基W)を表す)を表し、これらは更に置換基を有してもよい。Z31、Z41、およびZ51は、それぞれ独立に、シクロアルキル環、芳香族炭化水素環、または芳香族複素環を表し、これらは更に置換基を有してもよい。) (In the general formulas (A-3) to (A-5), Ra 33 to Ra 38 , Ra 41 , Ra 44 to Ra 48 , Ra 51 , Ra 52 , Ra 55 to Ra 58 are each independently a hydrogen atom. , A halogen atom, or an alkyl group, which may further have a substituent, * represents a bonding position, Xc 1 , Xc 2 , and Xc 3 are each independently a single bond, an oxygen atom, A sulfur atom, an alkylene group, a silylene group, an alkenylene group, a cycloalkylene group, a cycloalkenylene group, an arylene group, a divalent heterocyclic group, or —NR a — (R a is a hydrogen atom or a substituent (for example, as described above) Represents a substituent W), and these may further have a substituent, and Z 31 , Z 41 , and Z 51 each independently represent a cycloalkyl ring, an aromatic hydrocarbon ring, or an aromatic group Represents a heterocycle, these are further substituted It may have.)

一般式(A−3)〜(A−5)において、Ra33〜Ra38、Ra41、Ra44〜Ra48、Ra51、Ra52、Ra55〜Ra58は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子)、またはアルキル基を表す。極性の低い置換基であると正孔の輸送に有利であるという理由から、水素原子、またはアルキル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
Ra33〜Ra38、Ra41、Ra44〜Ra48、Ra51、Ra52、Ra55〜Ra58がアルキル基を表す場合、該アルキル基としては、炭素数1〜18のアルキル基が好ましく、炭素数1〜12のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜6のアルキル基が更に好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、またはシクロヘキシル基が好ましい。
一般式(A−3)〜(A−5)において、Ra33〜Ra38、Ra41、Ra44〜Ra48、Ra51、Ra52、Ra55〜Ra58のうち隣接するもの同士が互いに結合して環を形成してもよい。環としては上述した環Rが挙げられる。該環としては、好ましくは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ピリジン環、ピリミジン環等である。
In the general formulas (A-3) to (A-5), Ra 33 to Ra 38 , Ra 41 , Ra 44 to Ra 48 , Ra 51 , Ra 52 , Ra 55 to Ra 58 are each independently a hydrogen atom, A halogen atom (preferably a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom) or an alkyl group is represented. A hydrogen atom or an alkyl group is preferable and a hydrogen atom is more preferable because a substituent having a low polarity is advantageous for hole transport.
When Ra 33 to Ra 38 , Ra 41 , Ra 44 to Ra 48 , Ra 51 , Ra 52 , Ra 55 to Ra 58 represent an alkyl group, the alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, A C1-C12 alkyl group is more preferable, and a C1-C6 alkyl group is still more preferable. Specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a hexyl group, or a cyclohexyl group is preferable.
In the general formulas (A-3) to (A-5), adjacent ones of Ra 33 to Ra 38 , Ra 41 , Ra 44 to Ra 48 , Ra 51 , Ra 52 , Ra 55 to Ra 58 are bonded to each other. To form a ring. The ring R mentioned above is mentioned as a ring. The ring is preferably a benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, pyridine ring, pyrimidine ring or the like.

Xc1、Xc2、およびXc3は、それぞれ独立に、単結合、酸素原子、硫黄原子、アルキレン基、シリレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、アリーレン基、2価の複素環基、または−NRa−(Raは、水素原子または置換基(例えば、上述した置換基W)を表す)を表す。Xc1、Xc2、およびXc3がアルキレン基、シリレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、アリーレン基、2価の複素環基、または−NRa−を表す場合、これらは更に置換基を有していてもよい。該更なる置換基としては、上述した置換基Wが挙げられる。 Xc 1 , Xc 2 , and Xc 3 are each independently a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, an alkylene group, a silylene group, an alkenylene group, a cycloalkylene group, a cycloalkenylene group, an arylene group, or a divalent heterocyclic group. Or —NR a — (R a represents a hydrogen atom or a substituent (for example, the above-described substituent W)). Xc 1, Xc 2, and Xc 3 is an alkylene group, a silylene group, an alkenylene group, cycloalkylene group, cycloalkenylene group, an arylene group, divalent heterocyclic group or -NR a, - when referring to, these further substituents It may have a group. Examples of the further substituent include the substituent W described above.

Xc1、Xc2、およびXc3は、単結合、炭素数1〜12のアルキレン基、炭素数2〜12のアルケニレン基、炭素数6〜14のアリーレン基、炭素数4〜13の複素環基、酸素原子、硫黄原子が好ましく、単結合、炭素数1〜6のアルキレン基(例えば、メチレン基、1,2−エチレン基、1,1−ジメチルメチレン基)、炭素数2のアルケニレン基(例えば、−CH2=CH2−)、炭素数6〜10のアリーレン基(例えば、1,2−フェニレン基、2,3−ナフチレン基)がさらに好ましい。 Xc 1, Xc 2, and Xc 3 is a single bond, an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 12 carbon atoms, an arylene group having 6 to 14 carbon atoms, heterocyclic group of 4 to 13 carbon atoms , An oxygen atom and a sulfur atom are preferable, a single bond, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms (for example, a methylene group, 1,2-ethylene group, 1,1-dimethylmethylene group), an alkenylene group having 2 carbon atoms (for example, , —CH 2 ═CH 2 —) and an arylene group having 6 to 10 carbon atoms (for example, 1,2-phenylene group, 2,3-naphthylene group) are more preferable.

31、Z41、およびZ51は、それぞれ独立に、シクロアルキル環、芳香族炭化水素環、または芳香族複素環を表す。一般式(A−3)〜(A−5)において、Z31、Z41、およびZ51はベンゼン環と縮合している。光電変換素子の高い耐熱性と高い正孔輸送能が期待できるという理由から、Z31、Z41、およびZ51は芳香族炭化水素環であることが好ましい。 Z 31 , Z 41 , and Z 51 each independently represent a cycloalkyl ring, an aromatic hydrocarbon ring, or an aromatic heterocyclic ring. In the general formulas (A-3) to (A-5), Z 31 , Z 41 , and Z 51 are condensed with a benzene ring. Z 31 , Z 41 , and Z 51 are preferably aromatic hydrocarbon rings because the photoelectric conversion element can be expected to have high heat resistance and high hole transport ability.

電子ブロッキング層は下記一般式(F−2)で表される化合物を含有することも好ましい。
The electron blocking layer preferably contains a compound represented by the following general formula (F-2).

上記式(F−2)中のR’11〜R’14の定義、具体例および好適な態様は、それぞれ、上述した一般式(F−1)中のR’11〜R’14と同じである。
上記式(F−2)中のR”11〜R”14の定義、具体例および好適な態様は、それぞれ、上述した一般式(F−1)中のR”11〜R”14と同じである。
上記式(F−2)中のXaの定義、具体例および好適な態様は、上述した一般式(A−1)中のXaと同じである。
上記式(F−2)中、A11およびA12は、それぞれ独立に、上述した一般式(A−1)で表される基を表し、それぞれ、R”11〜R”14およびR’11〜R’14中のいずれか一つとして置換する。
上記式(F−2)中、Rf21は、水素原子または置換基を表す。置換基としては、例えば、上述した置換基Wなどが挙げられる。Rf21は、置換基を有してもよいアリール基 であることが好ましい。
Definition of R '11 ~R' 14 in the formula (F-2), specific examples and preferred embodiments, respectively, the same as R '11 ~R' 14 in the above-mentioned general formula (F-1) is there.
Definition of R "11 ~R" 14 in the formula (F-2), specific examples and preferred embodiments, respectively, the same as R "11 ~R" 14 in the above-mentioned general formula (F-1) is there.
The definition, specific examples and preferred embodiments of Xa in the above formula (F-2) are the same as Xa in the above general formula (A-1).
In Formula (F-2), A 11 and A 12 each independently represent a group represented by General Formula (A-1) described above, and R ″ 11 to R ″ 14 and R ′ 11 , respectively. to R 'substituted as any one of 14.
In the above formula (F-2), Rf 21 represents a hydrogen atom or a substituent. Examples of the substituent include the substituent W described above. Rf 21 is preferably an aryl group which may have a substituent.

なお、電子ブロッキング層は、複数層で構成してもよい。
電子ブロッキング層としては無機材料を用いることもできる。一般的に、無機材料は有機材料よりも誘電率が大きいため、電子ブロッキング層に用いた場合に、光電変換膜に電圧が多くかかるようになり、光電変換効率を高くすることができる。電子ブロッキング層となりうる材料としては、酸化カルシウム、酸化クロム、酸化クロム銅、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化銅、酸化ガリウム銅、酸化ストロンチウム銅、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化インジウム銅、酸化インジウム銀、酸化イリジウム等がある。電子ブロッキング層が単層の場合にはその層を無機材料からなる層とすることができ、または、複数層の場合には1つまたは2以上の層を無機材料からなる層とすることができる。
The electron blocking layer may be composed of a plurality of layers.
An inorganic material can also be used as the electron blocking layer. In general, since an inorganic material has a dielectric constant larger than that of an organic material, when used in an electron blocking layer, a large voltage is applied to the photoelectric conversion film, and the photoelectric conversion efficiency can be increased. Materials that can be used as an electron blocking layer include calcium oxide, chromium oxide, chromium oxide copper, manganese oxide, cobalt oxide, nickel oxide, copper oxide, gallium copper oxide, strontium copper oxide, niobium oxide, molybdenum oxide, indium copper oxide, and oxide. Examples include indium silver and iridium oxide. In the case where the electron blocking layer is a single layer, the layer can be a layer made of an inorganic material, or in the case of a plurality of layers, one or more layers can be a layer made of an inorganic material. .

<正孔ブロッキング層>
正孔ブロッキング層には、電子受容性有機材料を用いることができる。
電子受容性材料としては、1,3−ビス(4−tert−ブチルフェニル−1,3,4−オキサジアゾリル)フェニレン(OXD−7)等のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、バソクプロイン、バソフェナントロリン、及びこれらの誘導体、トリアゾール化合物、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム錯体、ビス(4−メチル−8−キノリナート)アルミニウム錯体、ジスチリルアリーレン誘導体、シロール化合物などを用いることができる。また、電子受容性有機材料でなくとも、十分な電子輸送性を有する材料ならば使用することは可能である。ポルフィリン系化合物や、DCM(4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(4−(ジメチルアミノスチリル))−4Hピラン)等のスチリル系化合物、4Hピラン系化合物を用いることができる。具体的には特開2008−72090号公報の[0073]〜[0078]に記載の化合物が好ましい。
<Hole blocking layer>
An electron-accepting organic material can be used for the hole blocking layer.
Examples of electron accepting materials include 1,3-bis (4-tert-butylphenyl-1,3,4-oxadiazolyl) phenylene (OXD-7) and other oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane derivatives, and diphenylquinone derivatives. , Bathocuproine, bathophenanthroline, and derivatives thereof, triazole compounds, tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum complexes, bis (4-methyl-8-quinolinato) aluminum complexes, distyrylarylene derivatives, silole compounds, etc. Can do. Moreover, even if it is not an electron-accepting organic material, it can be used if it is a material which has sufficient electron transport property. A porphyrin compound, a styryl compound such as DCM (4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (4- (dimethylaminostyryl))-4H pyran), or a 4H pyran compound can be used. Specifically, compounds described in JP-A-2008-72090, [0073] to [0078] are preferable.

電荷ブロッキング層の製造方法は特に制限されず、乾式成膜法または湿式成膜法により成膜できる。乾式成膜法としては、蒸着法、スパッタ法等が使用できる。蒸着は、物理蒸着(PVD)、化学蒸着(CVD)のいずれでもよいが、真空蒸着等の物理蒸着が好ましい。湿式成膜法としては、インクジェット法、スプレー法、ノズルプリント法、スピンコート法、ディップコート法、キャスト法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、グラビアコート法等が使用可能であるが、高精度パターニングの観点からはインクジェット法が好ましい。   The method for producing the charge blocking layer is not particularly limited, and can be formed by a dry film forming method or a wet film forming method. A vapor deposition method, a sputtering method, or the like can be used as the dry film forming method. The vapor deposition may be either physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD), but physical vapor deposition such as vacuum vapor deposition is preferred. As the wet film forming method, an inkjet method, a spray method, a nozzle printing method, a spin coating method, a dip coating method, a casting method, a die coating method, a roll coating method, a bar coating method, a gravure coating method, etc. can be used. From the viewpoint of high-precision patterning, the inkjet method is preferable.

電荷ブロッキング層(電子ブロッキング層および正孔ブロッキング層)の厚みは、それぞれ、10〜200nmが好ましく、更に好ましくは20〜150nm、特に好ましくは30〜50nmである。この厚みが薄すぎると、暗電流抑制効果が低下してしまい、厚すぎると光電変換効率が低下してしまうためである。   The thickness of the charge blocking layer (electron blocking layer and hole blocking layer) is preferably 10 to 200 nm, more preferably 20 to 150 nm, and particularly preferably 30 to 50 nm. This is because if the thickness is too thin, the dark current suppressing effect is lowered, and if it is too thick, the photoelectric conversion efficiency is lowered.

〔基板〕
本発明の光電変換素子は、さらに基板を含んでいてもよい。使用される基板の種類は特に制限されず、半導体基板、ガラス基板、またはプラスチック基板を用いることができる。
なお、基板の位置は特に制限されないが、通常、基板上に導電性膜、光電変換膜、および透明導電性膜をこの順で積層する。
〔substrate〕
The photoelectric conversion element of the present invention may further include a substrate. The type of the substrate used is not particularly limited, and a semiconductor substrate, a glass substrate, or a plastic substrate can be used.
The position of the substrate is not particularly limited, but usually a conductive film, a photoelectric conversion film, and a transparent conductive film are laminated on the substrate in this order.

〔封止層〕
本発明の光電変換素子は、さらに封止層を含んでいてもよい。光電変換材料は水分子などの劣化因子の存在で顕著にその性能が劣化してしまうことがあり、水分子を浸透させない緻密な金属酸化物・金属窒化物・金属窒化酸化物などセラミクスやダイヤモンド状炭素(DLC)などの封止層で光電変換膜全体を被覆して封止することが上記劣化を防止することができる。
なお、封止層としては、特開2011−082508号公報の段落[0210]〜[0215]に記載に従って、材料の選択および製造を行ってもよい。
(Sealing layer)
The photoelectric conversion element of the present invention may further include a sealing layer. The performance of photoelectric conversion materials may deteriorate significantly due to the presence of degradation factors such as water molecules. Ceramics such as dense metal oxides, metal nitrides, and metal nitride oxides that do not penetrate water molecules and diamond-like materials Covering and sealing the entire photoelectric conversion film with a sealing layer such as carbon (DLC) can prevent the deterioration.
In addition, as a sealing layer, you may select and manufacture a material according to description of Paragraph [0210]-[0215] of Unexamined-Japanese-Patent No. 2011-082508.

[光センサ]
光電変換素子の用途として、例えば、光電池と光センサが挙げられるが、本発明の光電変換素子は光センサとして用いることが好ましい。光センサとしては、上記光電変換素子単独で用いたものでもよいし、上記光電変換素子を直線状に配したラインセンサや、平面上に配した2次元センサの形態とするものが好ましい。本発明の光電変換素子は、ラインセンサでは、スキャナー等の様に光学系および駆動部を用いて光画像情報を電気信号に変換し、2次元センサでは、撮像モジュールのように光画像情報を光学系でセンサ上に結像させ電気信号に変換することで撮像素子として機能する。
光電池は発電装置であるため、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率が重要な性能となるが、暗所での電流である暗電流は機能上問題にならない。更にカラーフィルタ設置等の後段の加熱工程が必要ない。光センサは明暗信号を高い精度で電気信号に変換することが重要な性能となるため、光量を電流に変換する効率も重要な性能であるが、暗所で信号を出力するとノイズとなるため、低い暗電流が要求される。更に後段の工程に対する耐性も重要である。
[Optical sensor]
Examples of the use of the photoelectric conversion element include a photovoltaic cell and an optical sensor, but the photoelectric conversion element of the present invention is preferably used as an optical sensor. As an optical sensor, the photoelectric conversion element used alone may be used, or a line sensor in which the photoelectric conversion elements are linearly arranged or a two-dimensional sensor arranged on a plane is preferable. The photoelectric conversion element of the present invention converts optical image information into an electrical signal using an optical system and a drive unit like a scanner in a line sensor, and optically converts optical image information like an imaging module in a two-dimensional sensor. The system functions as an image sensor by forming an image on a sensor and converting it into an electrical signal.
Since the photovoltaic cell is a power generation device, the efficiency of converting light energy into electrical energy is an important performance, but dark current, which is a current in a dark place, is not a functional problem. Further, a subsequent heating step such as installation of a color filter is not necessary. Since it is important to convert light and dark signals into electrical signals with high accuracy, the efficiency of converting light intensity into current is also important for optical sensors. Low dark current is required. In addition, resistance to subsequent processes is also important.

[撮像素子]
次に、光電変換素子を備えた撮像素子の構成例を説明する。
なお、以下に説明する構成例において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号または相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。
撮像素子とは画像の光情報を電気信号に変換する素子であり、複数の光電変換素子が同一平面状でマトリクス上に配置されており、各々の光電変換素子(画素)において光信号を電気信号に変換し、その電気信号を画素ごとに逐次撮像素子外に出力できるものをいう。そのために、画素ひとつあたり、一つの光電変換素子、一つ以上のトランジスタから構成される。
図2は、本発明の一実施形態を説明するための撮像素子の概略構成を示す断面模式図である。この撮像素子は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置、電子内視鏡、携帯電話機等の撮像モジュール等に搭載して用いられる。
この撮像素子は、図1に示したような構成の複数の光電変換素子と、各光電変換素子の光電変換膜で発生した電荷に応じた信号を読み出す読み出し回路が形成された回路基板とを有し、該回路基板上方の同一面上に、複数の光電変換素子が1次元状または二次元状に配列された構成となっている。
[Image sensor]
Next, a configuration example of an image sensor including a photoelectric conversion element will be described.
In the configuration examples described below, members having the same configuration / action as those already described are denoted by the same or corresponding reference numerals in the drawings, and the description is simplified or omitted.
An image sensor is an element that converts optical information of an image into an electric signal. A plurality of photoelectric conversion elements are arranged on a matrix in the same plane, and an optical signal is converted into an electric signal in each photoelectric conversion element (pixel). That can be output to the outside of the imaging device for each pixel sequentially. Therefore, one pixel is composed of one photoelectric conversion element and one or more transistors.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of an image sensor for explaining an embodiment of the present invention. This imaging device is used by being mounted on an imaging device such as a digital camera or a digital video camera, an imaging module such as an electronic endoscope or a mobile phone, or the like.
This imaging element has a plurality of photoelectric conversion elements having the configuration shown in FIG. 1 and a circuit board on which a readout circuit for reading a signal corresponding to the charge generated in the photoelectric conversion film of each photoelectric conversion element is formed. A plurality of photoelectric conversion elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally on the same surface above the circuit board.

図2に示す撮像素子100は、基板101と、絶縁層102と、接続電極103と、画素電極(下部電極)104と、接続部105と、接続部106と、光電変換膜107と、対向電極(上部電極)108と、緩衝層109と、封止層110と、カラーフィルタ(CF)111と、隔壁112と、遮光層113と、保護層114と、対向電極電圧供給部115と、読出し回路116とを備える。   2 includes a substrate 101, an insulating layer 102, a connection electrode 103, a pixel electrode (lower electrode) 104, a connection portion 105, a connection portion 106, a photoelectric conversion film 107, and a counter electrode. (Upper electrode) 108, buffer layer 109, sealing layer 110, color filter (CF) 111, partition 112, light shielding layer 113, protective layer 114, counter electrode voltage supply 115, and readout circuit 116.

画素電極104は、図1に示した光電変換素子10aの下部電極11と同じ機能を有する。対向電極108は、図1に示した光電変換素子10aの上部電極15と同じ機能を有する。光電変換膜107は、図1に示した光電変換素子10aの下部電極11および上部電極15間に設けられる層と同じ構成である。   The pixel electrode 104 has the same function as the lower electrode 11 of the photoelectric conversion element 10a shown in FIG. The counter electrode 108 has the same function as the upper electrode 15 of the photoelectric conversion element 10a shown in FIG. The photoelectric conversion film 107 has the same configuration as the layer provided between the lower electrode 11 and the upper electrode 15 of the photoelectric conversion element 10a illustrated in FIG.

基板101は、ガラス基板またはSi等の半導体基板である。基板101上には絶縁層102が形成されている。絶縁層102の表面には複数の画素電極104と複数の接続電極103が形成されている。   The substrate 101 is a glass substrate or a semiconductor substrate such as Si. An insulating layer 102 is formed on the substrate 101. A plurality of pixel electrodes 104 and a plurality of connection electrodes 103 are formed on the surface of the insulating layer 102.

光電変換膜107は、複数の画素電極104の上にこれらを覆って設けられた全ての光電変換素子で共通の層である。   The photoelectric conversion film 107 is a layer common to all the photoelectric conversion elements provided on the plurality of pixel electrodes 104 so as to cover them.

対向電極108は、光電変換膜107上に設けられた、全ての光電変換素子で共通の1つの電極である。対向電極108は、光電変換膜107よりも外側に配置された接続電極103の上にまで形成されており、接続電極103と電気的に接続されている。   The counter electrode 108 is one electrode provided on the photoelectric conversion film 107 and common to all the photoelectric conversion elements. The counter electrode 108 is formed up to the connection electrode 103 disposed outside the photoelectric conversion film 107, and is electrically connected to the connection electrode 103.

接続部106は、絶縁層102に埋設されており、接続電極103と対向電極電圧供給部115とを電気的に接続するためのプラグ等である。対向電極電圧供給部115は、基板101に形成され、接続部106および接続電極103を介して対向電極108に所定の電圧を印加する。対向電極108に印加すべき電圧が撮像素子の電源電圧よりも高い場合は、チャージポンプ等の昇圧回路によって電源電圧を昇圧して上記所定の電圧を供給する。   The connection part 106 is embedded in the insulating layer 102 and is a plug or the like for electrically connecting the connection electrode 103 and the counter electrode voltage supply part 115. The counter electrode voltage supply unit 115 is formed on the substrate 101 and applies a predetermined voltage to the counter electrode 108 via the connection unit 106 and the connection electrode 103. When the voltage to be applied to the counter electrode 108 is higher than the power supply voltage of the image sensor, the power supply voltage is boosted by a booster circuit such as a charge pump to supply the predetermined voltage.

読出し回路116は、複数の画素電極104の各々に対応して基板101に設けられており、対応する画素電極104で捕集された電荷に応じた信号を読出すものである。読出し回路116は、例えばCCD、CMOS回路、またはTFT回路等で構成されており、絶縁層102内に配置された図示しない遮光層によって遮光されている。読み出し回路116は、それに対応する画素電極104と接続部105を介して電気的に接続されている。   The readout circuit 116 is provided on the substrate 101 corresponding to each of the plurality of pixel electrodes 104, and reads out a signal corresponding to the charge collected by the corresponding pixel electrode 104. The readout circuit 116 is configured by, for example, a CCD, a CMOS circuit, a TFT circuit, or the like, and is shielded by a light shielding layer (not shown) disposed in the insulating layer 102. The readout circuit 116 is electrically connected to the corresponding pixel electrode 104 via the connection unit 105.

緩衝層109は、対向電極108上に、対向電極108を覆って形成されている。封止層110は、緩衝層109上に、緩衝層109を覆って形成されている。カラーフィルタ111は、封止層110上の各画素電極104と対向する位置に形成されている。隔壁112は、カラーフィルタ111同士の間に設けられており、カラーフィルタ111の光透過効率を向上させるためのものである。   The buffer layer 109 is formed on the counter electrode 108 so as to cover the counter electrode 108. The sealing layer 110 is formed on the buffer layer 109 so as to cover the buffer layer 109. The color filter 111 is formed at a position facing each pixel electrode 104 on the sealing layer 110. The partition wall 112 is provided between the color filters 111 and is for improving the light transmission efficiency of the color filter 111.

遮光層113は、封止層110上のカラーフィルタ111及び隔壁112を設けた領域以外に形成されており、有効画素領域以外に形成された光電変換膜107に光が入射する事を防止する。保護層114は、カラーフィルタ111、隔壁112、及び遮光層113上に形成されており、撮像素子100全体を保護する。   The light shielding layer 113 is formed in a region other than the region where the color filter 111 and the partition 112 on the sealing layer 110 are provided, and prevents light from entering the photoelectric conversion film 107 formed outside the effective pixel region. The protective layer 114 is formed on the color filter 111, the partition 112, and the light shielding layer 113, and protects the entire image sensor 100.

このように構成された撮像素子100では、光が入射すると、この光が光電変換膜107に入射し、ここで電荷が発生する。発生した電荷のうちの正孔は、画素電極104で捕集され、その量に応じた電圧信号が読み出し回路116によって撮像素子100外部に出力される。   In the imaging device 100 configured as described above, when light is incident, the light is incident on the photoelectric conversion film 107, and charges are generated here. Holes in the generated charges are collected by the pixel electrode 104, and a voltage signal corresponding to the amount is output to the outside of the image sensor 100 by the readout circuit 116.

撮像素子100の製造方法は、次の通りである。
対向電極電圧供給部115と読み出し回路116が形成された回路基板上に、接続部105,106、複数の接続電極103、複数の画素電極104、および絶縁層102を形成する。複数の画素電極104は、絶縁層102の表面に例えば正方格子状に配置する。
The manufacturing method of the image sensor 100 is as follows.
On the circuit board on which the common electrode voltage supply unit 115 and the readout circuit 116 are formed, the connection units 105 and 106, the plurality of connection electrodes 103, the plurality of pixel electrodes 104, and the insulating layer 102 are formed. The plurality of pixel electrodes 104 are arranged on the surface of the insulating layer 102 in a square lattice pattern, for example.

次に、複数の画素電極104上に、光電変換膜107を例えば真空加熱蒸着法によって形成する。次に、光電変換膜107上に例えばスパッタ法により対向電極108を真空下で形成する。次に、対向電極108上に緩衝層109、封止層110を順次、例えば真空加熱蒸着法によって形成する。次に、カラーフィルタ111、隔壁112、遮光層113を形成後、保護層114を形成して、撮像素子100を完成する。   Next, the photoelectric conversion film 107 is formed on the plurality of pixel electrodes 104 by, for example, a vacuum heating deposition method. Next, the counter electrode 108 is formed on the photoelectric conversion film 107 under vacuum by, for example, sputtering. Next, the buffer layer 109 and the sealing layer 110 are sequentially formed on the counter electrode 108 by, for example, a vacuum heating deposition method. Next, after forming the color filter 111, the partition 112, and the light shielding layer 113, the protective layer 114 is formed, and the imaging element 100 is completed.

撮像素子100の製造方法においても、光電変換膜107の形成工程と封止層110の形成工程との間に、作製途中の撮像素子100を非真空下に置く工程を追加しても、複数の光電変換素子の性能劣化を防ぐことができる。この工程を追加することで、撮像素子100の性能劣化を防ぎながら、製造コストを抑えることができる。   Even in the method of manufacturing the image sensor 100, a plurality of processes can be performed even when a step of placing the image sensor 100 being manufactured under non-vacuum is added between the process of forming the photoelectric conversion film 107 and the process of forming the sealing layer 110. The performance deterioration of the photoelectric conversion element can be prevented. By adding this step, it is possible to suppress the manufacturing cost while preventing the performance degradation of the image sensor 100.

以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Examples are shown below, but the present invention is not limited thereto.

<実施例1>
図1(a)の形態の光電変換素子を作製した。ここで、光電変換素子は、下部電極11、電子ブロッキング層16A、光電変換膜12および上部電極15からなる。
具体的には、ガラス基板上に、アモルファス性ITOをスパッタ法により成膜して、下部電極11(厚み:30nm)を形成し、さらに下部電極11上に下記化合物(EB−1)を真空加熱蒸着法により成膜して、電子ブロッキング層16A(厚み:100nm)を形成した。
さらに、基板の温度を25℃に制御した状態で、電子ブロッキング層16A上に、下記(1)の化合物およびフラーレン(C60)をそれぞれ単層換算で133nmおよび267nmとなるように真空加熱蒸着により共蒸着して成膜し、光電変換膜12を形成した。ここで、蒸着は、真空下(4×10-4Pa以下の真空度)で、下記(1)の化合物の入ったるつぼを加熱することにより行った。また、下記(1)の化合物の蒸着速度が1.5Å(オングストローム)/秒(1.5×10-10m/秒)となるように蒸着した。
さらに、光電変換膜12上に、アモルファス性ITOをスパッタ法により成膜して、上部電極15(透明導電性膜)(厚み:10nm)を形成した。上部電極15上に、加熱蒸着により封止層としてSiO膜を形成した後、その上にALCVD法により酸化アルミニウム(Al23)層を形成し、光電変換素子を作製した。
<Example 1>
A photoelectric conversion element having the configuration shown in FIG. Here, the photoelectric conversion element includes the lower electrode 11, the electron blocking layer 16 </ b> A, the photoelectric conversion film 12, and the upper electrode 15.
Specifically, an amorphous ITO film is formed on a glass substrate by sputtering to form the lower electrode 11 (thickness: 30 nm), and the following compound (EB-1) is vacuum heated on the lower electrode 11. An electron blocking layer 16 </ b> A (thickness: 100 nm) was formed by vapor deposition.
Further, with the substrate temperature controlled at 25 ° C., the following compound (1) and fullerene (C 60 ) are formed on the electron blocking layer 16A by vacuum heating vapor deposition so that the single layer equivalent is 133 nm and 267 nm, respectively. The photoelectric conversion film 12 was formed by co-evaporation to form a film. Here, vapor deposition was performed by heating the crucible containing the compound of the following (1) under vacuum (degree of vacuum of 4 × 10 −4 Pa or less). Further, the deposition of the following compound (1) was carried out so that the deposition rate was 1.5 Å (angstrom) / sec (1.5 × 10 −10 m / sec).
Further, an amorphous ITO film was formed on the photoelectric conversion film 12 by sputtering to form an upper electrode 15 (transparent conductive film) (thickness: 10 nm). An SiO film was formed as a sealing layer on the upper electrode 15 by heating vapor deposition, and then an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) layer was formed thereon by ALCVD to produce a photoelectric conversion element.

<実施例2〜15および比較例1〜5>
(1)の化合物の代わりに表1に示される化合物を使用し、化合物およびフラーレン(C60)の蒸着量を表1「化合物(nm):C60(nm)」に示される蒸着量で共蒸着した以外は、実施例1と同様の手順に従って、光電変換素子を作製した。
<Examples 2 to 15 and Comparative Examples 1 to 5>
The compound shown in Table 1 was used in place of the compound of (1), and the deposition amount of the compound and fullerene (C 60 ) was the same as the deposition amount shown in Table 1 “Compound (nm): C 60 (nm)”. A photoelectric conversion element was produced according to the same procedure as in Example 1 except that vapor deposition was performed.

下記(1)〜(15)の化合物は上記式(1)で表される化合物(A)に該当する。また、下記比較化合物(1)は特開2010−40280号公報に記載の化合物である。また、下記比較化合物(2)は特開平7−211457号公報に記載の化合物である。   The following compounds (1) to (15) correspond to the compound (A) represented by the above formula (1). The following comparative compound (1) is a compound described in JP 2010-40280 A. The following comparative compound (2) is a compound described in JP-A-7-21457.

上記(1)〜(15)の化合物は公知の方法を利用することで合成した。化合物の同定はMS測定および1H-NMR測定により行った。
以下に、上記(3)の化合物について具体的な合成スキームを示す。また、図3に上記(3)の化合物の1H-NMRスペクトル図を示す。
The compounds (1) to (15) were synthesized by using a known method. The compound was identified by MS measurement and 1 H-NMR measurement.
A specific synthesis scheme for the compound (3) is shown below. FIG. 3 shows a 1 H-NMR spectrum of the compound (3).

<素子駆動の確認>
得られた各光電変換素子について、光電変換素子として機能するかどうかの確認を行った。具体的には、得られた光電変換素子の下部電極および上部電極に、2.0×105V/cmの電界強度となるように電圧を印加して、暗所と明所における電流値を測定した。結果、いずれの光電変換素子においても、暗所では100nA/cm2以下の暗電流を示すが、明所では10μA/cm2以上の電流を示し、光電変換素子として機能することが確認された。
<Confirmation of element drive>
About each obtained photoelectric conversion element, it was confirmed whether it functions as a photoelectric conversion element. Specifically, a voltage is applied to the lower electrode and the upper electrode of the obtained photoelectric conversion element so that the electric field strength is 2.0 × 10 5 V / cm, and the current values in the dark place and the bright place are obtained. It was measured. As a result, each photoelectric conversion element showed a dark current of 100 nA / cm 2 or less in the dark place, but showed a current of 10 μA / cm 2 or more in the bright place, and it was confirmed that the photoelectric conversion element functions as a photoelectric conversion element.

<応答性の評価>
得られた各光電変換素子について応答性を評価した。
具体的には、得られた各光電変換素子に2×105V/cmの電場を印加した状態で上部電極(透明導電性膜)側から光を照射し、そのときの0から98%信号強度への立ち上がり時間を求めた。表1に実施例1の立ち上がり時間を10としたときの相対値を示す(「>200」は、相対値が200超であることを表す)。なお、相対値の求め方は以下のとおりである。
(相対値)=10×(各実施例および比較例における0から98%信号強度への立ち上がり時間)/(実施例1における0から98%信号強度への立ち上がり時間)
相対値が小さいほど、立ち上がり時間が短く、応答性に優れることを表す。実用上、相対値は20以下であることが好ましく、5以下であることがより好ましい。
<Evaluation of responsiveness>
Responsiveness was evaluated for each obtained photoelectric conversion element.
Specifically, light is irradiated from the upper electrode (transparent conductive film) side with an electric field of 2 × 10 5 V / cm applied to each obtained photoelectric conversion element, and 0 to 98% signal at that time The rise time to strength was determined. Table 1 shows relative values when the rise time of Example 1 is set to 10 (">200" indicates that the relative value is greater than 200). The method for obtaining the relative value is as follows.
(Relative value) = 10 × (rise time from 0 to 98% signal intensity in each example and comparative example) / (rise time from 0 to 98% signal intensity in Example 1)
The smaller the relative value, the shorter the rise time and the better the response. Practically, the relative value is preferably 20 or less, and more preferably 5 or less.

<光電変換効率(外部量子効率)の評価>
得られた各光電変換素子について光電変換効率を評価した。
具体的には、得られた各光電変換素子の下部電極および上部電極に、2.0×105V/cmの電界強度となるように電圧を印加し、この電圧における各化合物(光電変換材料)の最大波長で外部量子効率を測定した。その結果、実施例1の外部量子効率を1としたときの相対値が0.8以上のものを「A」、0.8未満0.6以上のものを「B」、0.6未満のものを「C」とした。結果を表1に示す。実用上、「A」または「B」であることが好ましく、「A」であることがより好ましい。
<Evaluation of photoelectric conversion efficiency (external quantum efficiency)>
The photoelectric conversion efficiency was evaluated about each obtained photoelectric conversion element.
Specifically, a voltage was applied to the lower electrode and the upper electrode of each obtained photoelectric conversion element so that the electric field strength was 2.0 × 10 5 V / cm, and each compound (photoelectric conversion material at this voltage) The external quantum efficiency was measured at the maximum wavelength. As a result, when the external quantum efficiency of Example 1 is 1, the relative value is 0.8 or more “A”, less than 0.8 is 0.6 or more “B”, less than 0.6 The thing was set to "C". The results are shown in Table 1. Practically, it is preferably “A” or “B”, and more preferably “A”.

表1中、「化合物(nm):C60(nm)」における「化合物(nm)」は、化合物の単層換算での蒸着量を示す。また、「化合物(nm):C60(nm)」における「C60(nm)」は、フラーレン(C60)の単層換算での蒸着量を示す。 In Table 1, “Compound (nm)” in “Compound (nm): C 60 (nm)” indicates the deposition amount of the compound in terms of a single layer. Further, "compound (nm): C 60 (nm ) ""C 60 (nm)" in indicates the deposition amount of a single layer in terms of the fullerene (C 60).

表1から分かるように、光電変換材料が上記式(1)で表される化合物(A)を含まず、光電変換材料として上記式(1)中のAがカルボキシ基を有する比較化合物(1)を使用する比較例1は、蒸着時に分解し、素子を作製することができなかった。また、光電変換材料が上記式(1)で表される化合物(A)を含まず、光電変換材料として芳香族アミン部位を有さない比較化合物(2)を使用する比較例5は、蒸着により素子を作製することはできたが、応答性が不十分であった。
また、光電変換材料が上記式(1)で表される化合物(A)を含むがn型半導体を含まない比較例3および4は応答性および光電変換効率が不十分であった。
As can be seen from Table 1, the photoelectric conversion material does not contain the compound (A) represented by the above formula (1), and A in the above formula (1) as the photoelectric conversion material is a comparative compound (1) having a carboxy group. In Comparative Example 1 using the material, it was decomposed during vapor deposition, and the device could not be produced. Moreover, the comparative example 5 which does not contain the compound (A) represented by the said Formula (1), and uses the comparative compound (2) which does not have an aromatic amine site | part as a photoelectric conversion material is obtained by vapor deposition. Although the device could be fabricated, the response was insufficient.
Moreover, although the photoelectric conversion material contains the compound (A) represented by the above formula (1) but does not contain an n-type semiconductor, the responsiveness and the photoelectric conversion efficiency were insufficient.

一方、光電変換材料が上記式(1)で表される化合物(A)とn型半導体とを含む本願実施例は、いずれも蒸着により作製可能であり、また、得られた素子はいずれも優れた応答性および高い光電変換効率を示した。なかでも、式(1)中のAが酸素原子または=CRC3C4である実施例1〜14はより優れた応答性を示した。そのなかでも、化合物(A)が上記式(2)で表される化合物(a1)である実施例1〜10はより高い光電変換効率を示した。
実施例1と13との対比から、上記R3と上記R4が互いに結合してベンゼン環を形成する実施例1の方がより優れた応答性およびより高い光電変換効率を示した。
実施例1と2との対比から、上記R1と上記R2が互いに結合して環を形成しない実施例1の方がより優れた応答性を示した。
実施例1と3との対比から、上記R1〜R6のうち少なくとも1つがハロゲン原子である実施例3の方がより優れた応答性を示した。
実施例3と4との対比から、上記Ar1または上記Ar2が置換基としてアリール基またはヘテロアリール基を有する実施例4の方がより優れた応答性を示した。
実施例1と11と12との対比から、上記Xが酸素原子である実施例1の方がより高い光電変換効率を示した。
実施例1と7と8〜10との対比から、上記式(1)または上記式(2)中のAが酸素原子または上記式(Z1)で表される基である実施例1および8〜10の方がより優れた応答性を示した。
実施例1と7と8〜10と13と14の対比から、上記式(1)または上記式(2)中のAが上記式(Z1)で表される基である実施例8〜10および14の方がより優れた応答性を示した。
実施例9と10との対比から、上記Ar1と上記Ar2が互いに結合して環を形成しない実施例9の方がより優れた応答性を示した。
実施例1と6との対比から、上記Ar1と上記R1、および、上記Ar2と上記R6、のうち少なくとも一方が互いに結合して環を形成する実施例6の方がより優れた応答性を示した。
On the other hand, any of the examples of the present application in which the photoelectric conversion material includes the compound (A) represented by the above formula (1) and the n-type semiconductor can be produced by vapor deposition, and the obtained elements are all excellent. Responsiveness and high photoelectric conversion efficiency were exhibited. Among them, examples 1 to 14 A in the formula (1) is an oxygen atom or = CR C3 R C4 showed better responsiveness. Among these, Examples 1-10 whose compound (A) is a compound (a1) represented by the said Formula (2) showed higher photoelectric conversion efficiency.
From a comparison with Examples 1 and 13, Example 1 in which R 3 and R 4 are bonded to each other to form a benzene ring showed better responsiveness and higher photoelectric conversion efficiency.
From a comparison between Examples 1 and 2, Example 1 in which R 1 and R 2 are not bonded to each other to form a ring showed better responsiveness.
From the comparison between Examples 1 and 3, Example 3 in which at least one of R 1 to R 6 is a halogen atom showed better responsiveness.
From a comparison between Examples 3 and 4, Example 4 in which Ar 1 or Ar 2 has an aryl group or heteroaryl group as a substituent showed better responsiveness.
From a comparison between Example 1, 11, and 12, Example 1 in which X is an oxygen atom showed higher photoelectric conversion efficiency.
From the comparison between Examples 1 and 7 and 8 to 10, Examples 1 and 8 to 8 in which A in the above formula (1) or the above formula (2) is an oxygen atom or a group represented by the above formula (Z1). 10 showed more excellent responsiveness.
From the comparison of Examples 1, 7, 8 to 10, 13 and 14, Examples 8 to 10 in which A in Formula (1) or Formula (2) is a group represented by Formula (Z1) and No. 14 showed better response.
From a comparison with Examples 9 and 10, Example 9 in which Ar 1 and Ar 2 are not bonded to each other to form a ring showed better responsiveness.
From the comparison with Examples 1 and 6, Example 6 in which at least one of Ar 1 and R 1 and Ar 2 and R 6 is bonded to each other to form a ring is more excellent. Responsiveness was shown.

<撮像素子の作製>
図2に示す形態と同様の撮像素子を作製した。すなわち、CMOS基板上に、アモルファス性TiN30nmをスパッタ法により成膜後、フォトリソグラフィーによりCMOS基板上のフォトダイオード(PD)の上にそれぞれ1つずつ画素が存在するようにパターニングして下部電極とし、電子ブロッキング層の形成以降は実施例1〜15および比較例1〜5と同様の手順に従って、撮像素子を作製した。その評価も同様に行ったところ、表1と同様の結果が得られ、本発明の光電変換素子は撮像素子として使用した場合にも、蒸着により作製可能であり、また、得られた素子は優れた応答性および高い光電変換効率を示すことが分かった。
<Production of image sensor>
An image sensor similar to that shown in FIG. 2 was produced. That is, after forming amorphous TiN 30 nm on a CMOS substrate by sputtering, patterning is performed so that one pixel exists on each photodiode (PD) on the CMOS substrate by photolithography to form a lower electrode, After the formation of the electron blocking layer, an imaging device was produced according to the same procedure as in Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 5. When the evaluation was performed in the same manner, the same results as in Table 1 were obtained, and the photoelectric conversion element of the present invention can be produced by vapor deposition even when used as an imaging element, and the obtained element is excellent. It was found that it showed high responsiveness and high photoelectric conversion efficiency.

10a、10b 光電変換素子
11 下部電極(導電性膜)
12 光電変換膜
15 上部電極(透明導電性膜)
16A 電子ブロッキング層
16B 正孔ブロッキング層
100 撮像素子
101 基板
102 絶縁層
103 接続電極
104 画素電極(下部電極)
105 接続部
106 接続部
107 光電変換膜
108 対向電極(上部電極)
109 緩衝層
110 封止層
111 カラーフィルタ(CF)
112 隔壁
113 遮光層
114 保護層
115 対向電極電圧供給部
116 読出し回路
10a, 10b Photoelectric conversion element 11 Lower electrode (conductive film)
12 Photoelectric conversion film 15 Upper electrode (transparent conductive film)
16A Electron blocking layer 16B Hole blocking layer 100 Image sensor 101 Substrate 102 Insulating layer 103 Connection electrode 104 Pixel electrode (lower electrode)
105 connecting portion 106 connecting portion 107 photoelectric conversion film 108 counter electrode (upper electrode)
109 Buffer layer 110 Sealing layer 111 Color filter (CF)
112 partition wall 113 light shielding layer 114 protective layer 115 counter electrode voltage supply unit 116 readout circuit

Claims (12)

導電性膜と、光電変換材料を含有する光電変換膜と、透明導電性膜とをこの順に備え、
前記光電変換材料が、下記式(1)で表される化合物(A)とn型半導体とを含む、光電変換素子。

(式(1)中、R1〜R6は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。R1とR2、R3とR4は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。
Ar1およびAr2は、それぞれ独立に、置換基を有してもよいアリール基、または、置換基を有してもよいヘテロアリール基を表す。Ar1とAr2、Ar1とR1、Ar2とR6は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。
Xは、酸素原子、硫黄原子、>CRC1C2、>NRN1、および、>SiRSi1Si2からなる群より選択される基を表す。ここで、RC1、RC2、RN1、RSi1およびRSi2は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。
Aは、酸素原子、硫黄原子、=CRC3C4、および、=NRN2からなる群より選択される基を表す。ここで、RC3、RC4およびRN2は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。RC3とRC4は、互いに結合して環を形成してもよい。Aが=NRN2である場合、RN2とR4は、互いに結合して環を形成してもよい。Aは、カルボキシ基およびヒドロキシ基を有さない。)
A conductive film, a photoelectric conversion film containing a photoelectric conversion material, and a transparent conductive film are provided in this order,
The photoelectric conversion element in which the said photoelectric conversion material contains the compound (A) represented by following formula (1), and an n-type semiconductor.

(In formula (1), R 1 to R 6 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. R 1 and R 2 , R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring. Good.
Ar 1 and Ar 2 each independently represent an aryl group that may have a substituent or a heteroaryl group that may have a substituent. Ar 1 and Ar 2 , Ar 1 and R 1 , Ar 2 and R 6 may be bonded to each other to form a ring.
X represents a group selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom,> CR C1 R C2 ,> NR N1 , and> SiR Si1 R Si2 . Here, R C1 , R C2 , R N1 , R Si1 and R Si2 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
A represents a group selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, = CR C3 R C4 , and = NR N2 . Here, R C3 , R C4 and R N2 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. R C3 and R C4 may combine with each other to form a ring. When A is = NR N2 , R N2 and R 4 may combine with each other to form a ring. A does not have a carboxy group and a hydroxy group. )
前記Xが、酸素原子である、請求項1に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein X is an oxygen atom. 前記R3と前記R4が、互いに結合してベンゼン環を形成する、請求項1または2に記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein R 3 and R 4 are bonded to each other to form a benzene ring. 前記化合物(A)が、下記式(2)で表される化合物(a1)である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光電変換素子。

(式(2)中、R1、R2、R5およびR6は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。R7〜R20は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。R1とR2、R1とR16、R6とR7、R11とR12は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。
Aは、酸素原子、硫黄原子、=CRC3C4、および、=NRN2からなる群より選択される基を表す。ここで、RC3、RC4およびRN2は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。RC3とRC4は、互いに結合して環を形成してもよい。Aは、カルボキシ基およびヒドロキシ基を有さない。)
The photoelectric conversion element of any one of Claims 1-3 whose said compound (A) is a compound (a1) represented by following formula (2).

(In the formula (2), R 1 , R 2 , R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. R 7 to R 20 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. R 1 and R 2 , R 1 and R 16 , R 6 and R 7 , R 11 and R 12 may be bonded to each other to form a ring.
A represents a group selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom, = CR C3 R C4 , and = NR N2 . Here, R C3 , R C4 and R N2 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. R C3 and R C4 may combine with each other to form a ring. A does not have a carboxy group and a hydroxy group. )
前記Aが、酸素原子または下記式(Z1)で表される基である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光電変換素子。
(式(Z1)中、Zは、少なくとも2つの炭素原子を含む環であって、5員環、6員環、または、5員環および6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。Zは置換基を有していてもよい。*は、結合位置を表す。Zは、カルボキシ基およびヒドロキシ基を有さない。)
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein A is an oxygen atom or a group represented by the following formula (Z1).
(In the formula (Z1), Z represents a ring containing at least two carbon atoms and represents a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring. Z may have a substituent. * Represents a bonding position. Z does not have a carboxy group or a hydroxy group.)
前記n型半導体が、フラーレンおよびその誘導体からなる群より選択されるフラーレン類を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element of any one of Claims 1-5 in which the said n-type semiconductor contains fullerene selected from the group which consists of fullerene and its derivative (s). 前記化合物(A)と前記フラーレン類の合計の含有量に対する前記フラーレン類の含有量(=前記フラーレン類の単層換算での膜厚/(前記化合物(A)の単層換算での膜厚+前記フラーレン類の単層換算での膜厚))が、50体積%以上である、請求項6に記載の光電変換素子。   Content of the fullerenes relative to the total content of the compound (A) and the fullerenes (= film thickness in terms of a single layer of the fullerenes / (film thickness in terms of a single layer of the compound (A) + The photoelectric conversion element according to claim 6, wherein a film thickness of the fullerenes in terms of a single layer) is 50% by volume or more. 前記導電性膜と前記透明導電性膜との間に電荷ブロッキング層が配置される、請求項1〜7のいずれか1項に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein a charge blocking layer is disposed between the conductive film and the transparent conductive film. 光が前記透明導電性膜を介して前記光電変換膜に入射される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element of any one of Claims 1-8 in which light injects into the said photoelectric converting film through the said transparent conductive film. 前記透明導電性膜が、透明導電性金属酸化物からなる、請求項1〜9のいずれか1項に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the transparent conductive film is made of a transparent conductive metal oxide. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の光電変換素子を含む光センサ。   The optical sensor containing the photoelectric conversion element of any one of Claims 1-10. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の光電変換素子を含む撮像素子。   The image pick-up element containing the photoelectric conversion element of any one of Claims 1-10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105659405B (en) * 2013-08-23 2019-05-07 巴斯夫欧洲公司 New Absorbent for organic heterojunction solar battery
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Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4334706B2 (en) * 1999-11-10 2009-09-30 凸版印刷株式会社 Organic thin film EL device using phenoxazone compound, diaminonaphthol derivative and phenoxazone compound
JP2005078888A (en) * 2003-08-29 2005-03-24 Konica Minolta Holdings Inc Semiconductor for photoelectric conversion material, photoelectric conversion element and solar cell
JP2010040280A (en) 2008-08-04 2010-02-18 Konica Minolta Business Technologies Inc Photoelectric conversion element and solar cell
JP5260379B2 (en) * 2009-03-27 2013-08-14 出光興産株式会社 Organic thin film solar cell
KR101772227B1 (en) * 2009-09-08 2017-08-28 후지필름 가부시키가이샤 Photoelectric conversion material, film containing the material, photoelectric conversion device, production method thereof, photosensor, imaging device and their use methods
JP5836771B2 (en) * 2011-11-24 2015-12-24 キヤノン株式会社 Novel organic compound and organic light emitting device having the same

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