JP6833351B2 - 有機光電変換素子、光エリアセンサ、撮像素子および撮像装置 - Google Patents

有機光電変換素子、光エリアセンサ、撮像素子および撮像装置 Download PDF

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Description

本発明は、有機光電変換素子、光エリアセンサ、撮像素子および撮像装置に関する。
撮像素子には、半導体中に光電変換部位を2次元的に配列して画素とし、各画素の光電変換により発生した信号をCCD回路やCMOS回路により電荷転送、読み出しを行う平面型受光素子が広く用いられている。
一方、光電変換部に有機化合物を用いたフォトダイオードが知られている。
特許文献1には、感度が良く、光電流/暗電流のS/N比が良好であり、かつ応答速度の速い有機光電変換素子を得るために、正孔ブロッキング層にフラーレン誘導体と、イオン化ポテンシャルが5.5eV以上の有機化合物を有することが記載されている。
特開2013−236008号公報
特許文献1が示す有機光電変換素子は、光電変換層において発生した正孔が、正孔捕集電極に達する効率が低く、改善の余地があることに本発明らは気がついた。
本発明は、光電変換によって生じた正孔がカソードに効率よく移動できる有機光電変換素子を提供することを目的とする。
本発明は、アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置されている光電変換部と、を有する有機光電変換素子であって、前記光電変換部は第一の有機化合物層を有し、前記カソードと前記光電変換部との間に配置されている第二の有機化合物層を有し、前記第二の有機化合物層は、イミダゾリデン誘導体、ベンゾイミダゾリデン誘導体、アクリジニリデン誘導体のいずれかを有することを特徴とする有機光電変換素子を提供する。
本発明によれば、光電変換によって生じた正孔がカソードに効率よく移動できる有機光電変換素子を提供することができる。
本発明に係る有機光電変換素子の一例を示す断面模式図である。 本発明に係る有機光電変換素子の電極間のエネルギー図である。
本発明は、アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置されている光電変換部と、を有する有機光電変換素子であって、前記光電変換部は第一の有機化合物層を有し、前記カソードと前記光電変換部との間に配置されている第二の有機化合物層を有し、前記第二の有機化合物層は、イミダゾリデン誘導体、ベンゾイミダゾリデン誘導体、アクリジニリデン誘導体のいずれかを有することを特徴とする。
有機化合物層のイオン化ポテンシャルが5.1eV以下であるため、光電変換部からカソードに効率よく移動することができる。また、第二の有機化合物層が有する有機化合物のバンドギャップが2.5eV以上であるため、カソードから光電変換部に電子が流れ込むのを抑制することができる。
[実施形態]
図1は、本実施形態に係る有機光電変換素子の一例を示す断面模式図である。有機光電変換素子には、光を電荷に変換する光電変換部として第一の有機化合物層1が、カソード4とアノード5との間に配置されている。第一の有機化合物層は、光を電荷に変換する層であることから、光電変換層と呼ぶこともできる。
第一の有機化合物層とカソードの間に配置されている第二の有機化合物層2を有し、第一の有機化合物層とアノードとの間には第三の有機化合物層3を有する。
アノード5は、読み出し回路6に接続されている。読み出し回路6は、有機光電変換部において発生した電荷に基づく情報を読み出し、例えば、後段に配された信号処理部(不図示)に伝える。読み出し回路6は、カソードに接続されていてもよい。
有機光電変換素子は、カソードの上に無機保護層を有する。無機保護層は例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム等で構成される。保護層は、真空蒸着法、スパッタリング法、ALD法(原子層堆積法)等により形成することができる。
無機保護層の上には、カラーフィルタが配置されている。カラーフィルタは、例えば、可視光のうち赤色の光を透過するカラーフィルタ等があげられる。複数の有機光電変換素子が配置されている場合、1つの有機光電変換素子に対して1つのカラーフィルタが配置されてもよい。あるいは、複数の有機光電変換素子に対して1つのカラーフィルタが配置されていてもよい。カラーフィルタの配列は、ベイヤー配列等を用いることができる。
カラーフィルタの上には、マイクロレンズが配置される。マイクロレンズは、入射した光を有機光電変換素子へ集光することができる。複数の有機光電変換素子を有する場合、1つの有機光電変換素子に対して1つのマイクロレンズが配置されてもよい。あるいは、複数の有機光電変換素子に対して1つのマイクロレンズを有してもよい。
有機光電変換素子は、光電変換を行う場合に、カソードとアノードとの間に電圧を加えることが好ましい。電圧は、0.5V以上15V以下が好ましい。
図2は、本発明の一例の有機光電変換素子のエネルギー図である。図2には、カソード4、第一の有機化合物層1、第二の有機化合物層2のみが記載され、その他構成は省略されている。図2中の4は、カソードの仕事関数の準位を表す。1の長方形および2の長方形は、上下の幅がそれぞれの有機化合物層が有する有機化合物のバンドギャップを表わし、長方形の下側の辺の位置がイオン化ポテンシャルを表わし、長方形の上側の辺の位置が電子親和力を表わす。
有機化合物層が複数種類の有機化合物を有する場合には、重量比が最も大きい有機化合物のエネルギーを示すものである。
図2中の下に位置するほど、エネルギーが大きいことを表わす。また、長方形の上下の幅が大きいほど、バンドギャップが広いことを表わす。
また、本実施形態に係る有機光電変換素子は、第一の有機化合物層が有する有機化合物のイオン化ポテンシャルよりも第二の有機化合物層が有する有機化合物のイオン化ポテンシャルが小さいことが好ましい。第一の有機化合物層から正孔がカソードに効率よく移動できるためである。
より具体的には、第二の有機化合物層が有する有機化合物のイオン化ポテンシャルが、第一の有機化合物層が有する有機化合物のイオン化ポテンシャルよりも小さいことが好ましい。第二の有機化合物層が有する有機化合物のイオン化ポテンシャルが、第一の有機化合物層が有する有機化合物のイオン化ポテンシャルよりも0.5eV以上小さいことがより好ましい。また、第二の有機化合物層が有する有機化合物のイオン化ポテンシャルは、カソードの仕事関数よりも大きいことが好ましい。
すなわち、第二の有機化合物層が有する有機化合物のイオン化ポテンシャルは、カソードの仕事関数以上第一の有機化合物層が有する有機化合物のイオン化ポテンシャル以下であることがより好ましい。
本実施形態に係る有機光電変換素子は、第一の有機化合物層が有する有機化合物の電子親和力よりも、第二の有機化合物層が有する有機化合物の電子親和力が小さいことが好ましい。第一の有機化合物層にカソードから電子が流入することを抑制できるためである。より具体的には、第二の有機化合物層が有する有機化合物の電子親和力が、第一の有機化合物層が有する有機化合物の電子親和力よりも0.5eV以上小さいことが好ましい。また、第二の有機化合物層が有する有機化合物の電子親和力は、カソードの仕事関数よりも1.0eV以上小さいことが好ましい。
本実施形態に係る有機光電変換素子は、第二の有機化合物層の耐水性が高いことが好ましい。第二の有機化合物層は第一の有機化合物層よりも外部に近い位置に配置される場合があるため、外部から浸入する水分の影響を受けやすいからである。より具体的には、第二の有機化合物層が有する有機化合物の水に対する溶解性が低いまたは反応性が低いことが好ましい。
本発明に係る第二の有機化合物層が有する有機化合物は、特許文献1に記載されている、正孔ブロッキング層が有する有機化合物よりも、耐水性が高い。
ここで、有機化合物の耐水性は、例えば、以下の方法で測定することができる。蒸着装置を用いて、5×10−3Paの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着によって、シリコン基板上に有機化合物層を成膜した。成膜した単膜の厚さは50nm以上になるようにする。そして形成した有機化合物層に水を滴下し、10分経過させる。
水の滴下時から10分後に、有機化合物層の層厚を測定し、水の滴下前の層厚と比較することで、耐水性を測定することができる。層厚の測定には、例えば、ケーエルエー・テンコール株式会社製のP−16などを用いることができる。
層厚の測定は、水を滴下した個所の端部2箇所の平均値から算出してよい。
層厚の減少率は、0%以上50%以下であることが好ましい。層厚の減少率が0%以上30%以下であることがさらに好ましく、0%以上10%以下であることが特に好ましい。
また、層厚を測定することに代えて、有機化合物層と水との接触角を測定することもできる。接触角の測定は公知の方法を用いることができる。接触角の測定には、例えば、協和界面科学株式会社製の接触角計DropMaster 700、解析ソフトウェアFAMASを用いる。
耐水性が高い有機化合物層は、接触角が50°以上120°以下であることが好ましく、70°以上100°以下であることがさらに好ましい。
有機化合物層の耐水性が高いことをもって、構成している有機化合物の耐水性が高いことを確認できる。耐水性が高い有機化合物に水を滴下した場合、有機化合物層の表面の凹凸が変化しにくい。その結果、膜の減少率が小さい、または接触角が大きい。
本実施形態に係る有機光電変換素子が有する第二の有機化合物層は、イミダゾリデン誘導体、ベンゾイミダゾリデン誘導体、アクリジニリデン誘導体を有することが好ましい。
第二の有機化合物層は、カソードに接していることが好ましい。
イオン化ポテンシャルは、例えば、以下の方法により測定することができる。
5×10−3Paの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着によって、Al/Nd基板上に有機化合物層を成膜する。成膜する膜の厚さは150nm乃至200nm程度が好ましい。イオン化ポテンシャルの測定には、大気中光電子分光装置を用いることができ、例えば、理研計器株式会社製 AC−2があげられる。
バンドギャップは、例えば、以下の方法により測定することができる。
5×10−3Paの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着によって、Al/Nd基板上に有機化合物層を成膜する。成膜する膜の厚さは150nm乃至200nm程度が好ましい。バンドギャップの測定には、紫外可視分光光度計などを用いて吸光スペクトルを測定する。得られる吸光スペクトルの吸収端をバンドギャップがバンドギャップの値を示す。紫外可視分光光度計は、例えば、日本分光株式会社製V−560があげられる。
[有機光電変換素子の構成]
本発明に係る有機光電変換素子が有する第一の有機化合物層は、光を受け、その光量に応じた電荷を発生する層である。その機能から光電変換層と呼ぶこともできる。第一の有機化合物層は、複数種類の有機化合物を有してもよい。
第一の有機化合物層が複数種類の有機化合物を有する場合、複数種類の有機化合物が1つの層に混合されてもよいし、複数種類の有機化合物が、複数の層に含まれてもよい。
複数種類の有機化合物が複数の層に含まれている場合、複数の層は、アノードからカソードの方向に積層されていることが好ましい。
第一の有機化合物層は、p型有機半導体又はn型有機半導体を含有した層であることが好ましく、有機p型化合物と、有機n型化合物とを混合したバルクへテロ層(混合層)を少なくとも一部に含むことがより好ましい。
第一の有機化合物層がバルクへテロ層を有することにより、光電変換効率(感度)を向上させることができる。最適な混合比率でバルクへテロ層を有することにより、第一の有機化合物層の電子移動度、正孔移動度を高くすることができ、有機光電変換素子の光応答速度を高速にすることができる。
第一の有機化合物層は、フラーレンまたはフラーレン誘導体をn型有機半導体として含むことが好ましい。フラーレン分子またはフラーレン誘導体分子が第一の有機化合物層において連なることで、電子の経路が形成されるため、電子輸送性が向上し、有機光電変換素子の高速応答性が向上する。フラーレンまたはフラーレン誘導体の含有量は、光電変換層の全量を100%とした場合、40体積%以上85体積%以下であることが好ましい。
フラーレンまたはフラーレン誘導体は、例えば、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540、ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブ等があげられる。
フラーレン誘導体は、フラーレンに置換基を有するものである。この置換基は、アルキル基、アリール基、複素環基があげられる。
第一の有機化合物層が有するp型有機半導体は、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あり、具体的には2つの有機化合物のうちのイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物である。
p型有機半導体は、例えば、トリアリールアミン化合物、ピラン化合物、キナクリドン化合物、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、ポリシラン化合物、チオフェン化合物、フタロシアニン化合物、シアニン化合物、メロシアニン化合物、オキソノール化合物、ポリアミン化合物、インドール化合物、ピロール化合物、ピラゾール化合物、ポリアリーレン化合物、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)、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体等を用いることができ、トリアリールアミン化合物、ピラン化合物、キナクリドン化合物、ピロール化合物、フタロシアニン化合物、メロシアニン化合物、縮合芳香族炭素環化合物が好ましい。
フルオランテン誘導体とは、化学構造式中にフルオランテン骨格を有する化合物である。他のナフタレン誘導体、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、ペリレン誘導体についても同様である。
第一の有機化合物層は、非発光であることが好ましい。非発光とは、可視光領域(波長400nm〜730nm)において発光量子効率が1%以下、好ましくは0.5%以下、より好ましくは0.1%以下の層である。光電変換部において、発光量子効率が1%を超えると、センサや撮像素子に適用した場合にセンシング性能又は撮像性能に影響を与えるため、好ましくない。
本発明に係る有機光電変換素子は、アノードと第一の有機化合物層との間に第三の有機化合物層を有してもよい。第三の有機化合物層は、アノードから第一の有機化合物層へ正孔が流れ込むことを抑制する層であり、イオン化ポテンシャルが高いことが好ましい。
本発明に係る有機光電変換素子は、基板を有していてもよい。基板は、例えば、シリコン基板、ガラス基板、フレキシブル基板等があげられる。
本発明に係る有機光電変換素子が有するカソードは、光電変換部で発生した電荷のうちの正孔を捕集する電極である。カソードを構成する材料は導電性が高く、透明性を有していれば制限されない。カソードを有機光電変換素子の光入射側に配置する場合は、カソードは光透過性を有していることが好ましい。なお、カソードは、正孔捕集電極、陰極と呼ぶこともできる。
具体的には、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属硼化物、有機導電性化合物、これらの混合物等があげられ、更に具体的には、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン、アルミニウム、チタニウム、マンガン等の金属単体やこれらを含む混合物、あるいはこれらを組み合わせた合金、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、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、及びこれらとITO又は窒化チタンとの積層物などがあげられる。
本発明に係る有機光電変換素子が有するアノードは、光電変換部で発生した電荷のうち電子を捕集する電極である。アノードを有機光電変換素子の光入射側に配置する場合は、光透過性を有していることが好ましい。なお、アノードは、電子捕集電極や陽極と呼ぶこともできる。
具体的には、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属硼化物、有機導電性化合物、これらの混合物等が挙げられ、更に具体的には、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン、アルミニウム、チタニウム、マンガン等の金属単体やこれらを含む混合物、あるいはこれらを組み合わせた合金、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、ZnO、AZO(Alドープ酸化亜鉛)、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)、TiO等の導電性金属酸化物、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、及びこれらとITO又は窒化チタンとの積層物などがあげられる。
アノードとカソードのうち、読み出し回路と接続されている電極を画素電極と呼ぶこともできる。
また、アノードとカソードとの間に絶縁層を有する容量素子を構成する場合は、アノードおよびカソードはそれぞれ、画素電極および対向電極と呼ぶことができる。
電極が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(ゾルーゲル法など)、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、形成されたITO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、更にアニール処理、UV−オゾン処理、プラズマ処理などを施すことができる。
本発明に係る有機光電変換素子が有する有機化合物層は、一般式(1)乃至一般式(6)のいずれかの有機化合物を有することが好ましい。
Figure 0006833351
式(1)において、R乃至Rは置換あるいは無置換のフェニル基、置換または無置換のベンジル基、置換または無置換のビフェニル基、置換または無置換のナフチル基、置換または無置換のフェナンスレニル基、置換または無置換のフルオレニル基、置換または無置換のトリフェニレニル基、置換または無置換のジベンゾフラニル基、置換または無置換のジベンゾチオフェニル基からそれぞれ独立に選ばれる置換基である。
乃至R12は水素原子または炭素原子数1以上4以下のアルキル基、置換または無置換のアリール基からそれぞれ独立に選ばれる。
このアリール基は、炭素原子数1以上4以下のアルキル基を置換基として有してよい。
Figure 0006833351
式(2)において、R乃至Rは、置換または無置換のフェニル基、置換または無置換のビフェニル基、置換または無置換のナフチル基、置換または無置換のフェナンスレン基、置換または無置換のフルオレニル基、置換または無置換のトリフェニレン基、置換または無置換のジベンゾフラン基、置換または無置換のジベンゾチオフェン基からそれぞれ独立に選ばれる置換基である。
Figure 0006833351
式(3)において、X及びXは、それぞれアリール基を表す。尚、当該アリール基は、ハロゲン原子又はアルキル基をさらに有してもよい。R乃至R16は、それぞれ水素原子又はハロゲン原子、アルキル基及びアリール基から選択される置換基を表す。
Figure 0006833351
式(4)において、R乃至R28は水素原子または置換基からそれぞれ独立に選ばれる。前記置換基は、ハロゲン原子、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基のいずれかである。
Figure 0006833351
式(5)において、Ar乃至Arは置換基を有してもよい縮合環基である。
乃至Rは水素原子または置換基からそれぞれ独立に選ばれる。前記置換基は、ハロゲン原子、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基のいずれかである。
Figure 0006833351
式(6)において、Ar乃至Arは置換基を有してもよい複素単環基である。
乃至Rは水素原子または置換基からそれぞれ独立に選ばれる。前記置換基は、ハロゲン原子、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基のいずれかである。
一般式(1)乃至(6)において、ハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
アルキル基は、炭素原子数1以上8以下のアルキル基であることが好ましい。炭素原子数1以上8以下のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基である。
アリール基は、フェニル基、ナフチル基、フェナンスレニル基、クリセニル基、ピレニル基、フルオレニル基、フルオランテニル基などがあげられる。特にフェニル基が好ましい。
縮合環基は、ナフチル基、インデニル基、フェナンスレニル基、アントラセニル基、ピレニル基、フルオレニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、アザフェナンスレニル基、フェナントロニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基が挙げられる。
縮合環基のうち、ナフチル基、インデニル基、フェナンスレニル基、アントラセニル基、ピレニル基、フルオレニル基は、炭化水素のみから構成される縮合環基である。
一方、キノリニル基、イソキノリニル基、アザフェナンスレニル基、フェナントロニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基はヘテロ原子を含む縮合環基である。両者のうち、炭化水素のみから構成される縮合環基が好ましい。
複素単環基は、炭素と窒素とを含有する6員環芳香族基または窒素原子、硫黄原子、酸素原子のいずれかと、炭素原子と、を含有する5員環基である。具体的には、ピリジル基、ピラジル基、ピリジミル基、ピリジダゾイル基、トリアジル基、ピロール基、フラニル基、チエニル基、イミダゾール基、ピラゾール基、オキサゾール基、チアゾール基、イミダゾリン基、チアジン基である。
上記の置換基が置換基を有する場合、置換基は、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基から選ばれる。ハロゲン原子は、フッ素原子であることが好ましく、アルキル基は、炭素原子数1以上8以下のアルキル基が好ましく、アリール基は、フェニル基、ナフチル基、フェナンスレニル基、クリセニル基、ピレニル基、フルオレニル基、フルオランテニル基が好ましく、特にフェニル基が好ましい。
一般式(1)の有機化合物を以下に例示する。
Figure 0006833351
Figure 0006833351
一般式(2)の有機化合物を以下に例示する。
Figure 0006833351
一般式(3)の有機化合物を以下に例示する。
Figure 0006833351
Figure 0006833351
Figure 0006833351
一般式(4)の有機化合物を以下に例示する。
Figure 0006833351
Figure 0006833351
Figure 0006833351
Figure 0006833351
Figure 0006833351
一般式(5)の有機化合物を以下に例示する。
Figure 0006833351
Figure 0006833351
Figure 0006833351
一般式(6)の有機化合物を以下に例示する。
Figure 0006833351
Figure 0006833351
Figure 0006833351
Figure 0006833351
[一般式(1)乃至(6)の有機化合物の合成方法]
一般式(1)の有機化合物は、David M.Lemal、“Journal of American Chemical Society,1964,86(12),pp2518−2519”に合成方法が記載されている。記載されている合成方法における試薬を適宜変更することで、種々の一般式(1)の有機化合物を合成することができる。
一般式(2)の有機化合物は、H.W.Wanzlick、“Organic Syntheses,Coll.Vol.5,p.115 (1973);Vol.47,p.14(1967)”に合成方法が記載されている。記載されている合成方法における試薬を適宜変更することで、種々の一般式(2)の有機化合物を合成することができる。
[一般式(3)の有機化合物の合成]
一般式(3)の有機化合物は、例えば、以下の合成方法により合成することができる。
Figure 0006833351
上記のR乃至R、XおよびXを適宜変更することで、種々の一般式(3)の有機化合物を合成することができる。例えば、以下のスキームにより、一般式(3)の例示化合物A−1を合成できる。
Figure 0006833351
(1)化合物b−13の合成
まず200mlの三ツ口フラスコを用意し、このフラスコ内に、下記に示される試薬を入れた。
化合物b−11:1.50g(7.68mmol)
化合物b−12:2.41g(15.36mmol)
ナトリウムターシャリブトキシド:1.47g(15.36mmol)
次に、クロロベンゼン100mlを入れた後、窒素雰囲気中、室温下で反応溶液を攪拌しながら、トリターシャリブチルフォスフィン155mgを添加した。次いで酢酸パラジウム86mgを添加した。次に、反応溶液を131℃に昇温した後、この温度(131℃)で5時間攪拌した。反応終了後、水100mlを入れた後、クロロホルムを用いて有機層を抽出した。次に、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた後、減圧濃縮することで粗生成物を得た。次に、この粗生成物を、シリカゲルカラム(トルエン+酢酸エチル混合展開溶媒)で精製することで、化合物b−13を白色固体として1.31g(収率63%)得た。
(2)例示化合物A−1の合成
まず50ml三ツ口フラスコを用意し、このフラスコ内に、アセトン30mlを入れた後、アルゴンで15分、バブリングした。次に、フラスコ内に、以下に示される試薬を入れた。
化合物b−13:271mg(1.0mmol)
亜鉛粉:1.30g(20.0mmol)
次に、反応溶液を50℃に加熱し、この温度(50℃)で30分攪拌した。次に、反応溶液を氷冷させながら、濃塩酸12.0mlを30分かけて滴下後、室温で20時間反応溶液を撹拌することで反応を進行させた。反応終了後、水30mlを入れ、析出した黄色固体をろ過し、水とメタノールで固体を洗浄することにより、例示化合物A−1を黄色固体として177mg(収率69%)を得た。
[一般式(4)の有機化合物の合成]
一般式(4)の有機化合物は、例えば、以下のスキームより合成することができる。
Figure 0006833351
上記のR、Rを適宜変更することで、種々の一般式(4)の有機化合物を合成することができる。例えば、以下のスキームにより一般式(4)の例示化合物A1を合成することができる。
(1)化合物E3の合成
Figure 0006833351
以下に示す試薬、溶媒を100mLナスフラスコに投入した。
E1:2.36g(10.0mmol)
E2:2.33g(21.0mmol)
酢酸パラジウム:67mg(0.3mmol)
トリ−tert−ブチルホスフィン:0.17ml(0.7mol)
ナトリウム−tert−ブトキシド:2.31g(24.0mmol)
トルエン:50mL
この反応溶液を、撹拌しながら8時間加熱還流させた。反応終了後、水を加えて分液後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘプタン/クロロホルム=3/1)で精製し、E3を2.34g(収率79%)得た。
(2)化合物E4の合成
Figure 0006833351
以下に示す試薬、溶媒を100mLナスフラスコに投入した。
E3:1.48g(5.00mmol)
オルトギ酸トリエチル:25ml
この溶液に、12N塩酸0.5mlを投入して5分間撹拌した。そののち、ギ酸を0.05ml滴入れ、撹拌しながら80℃で4時間加熱させた。反応終了後、オルトギ酸トリエチルを減圧留去する。そしてクロロホルムに溶解させた後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルム/メタノール=20/1)で精製し、E4を1.20g(収率70%)得た。
(3)例示化合物A1の合成
Figure 0006833351
以下に示す試薬、溶媒を窒素気流下にて100mLナスフラスコに投入した。
E4:342mg(1.00mmol)
脱水THF:20mL
この溶液に、水素化ナトリウム48mg(2.00mmol)を投入して2分間撹拌した。その後、tBuOKを1mg(0.01mmol)入れ、撹拌しながら80℃で10時間加熱させた。反応終了後、脱水トルエン20mlを加えてセライトろ過後、濾液を濃縮し、得られた粉末を脱水ヘキサンで分散洗浄を行った後、ろ過して黄色粉末である例示化合物A1を160mg(収率52%)得た。
[MALDI−TOF−MS(マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析)(Bruker社製Autoflex LRF)]
実測値:m/z=612.38 計算値:612.19
CV測定は、0.1Mテトラブチルアンモニウム過塩素酸塩のN,N‐ジメチルホルムアミド溶液中で行い、参照電極はAg/Ag、対極はPt、作用電極はグラッシーカーボンを用いて測定した。また、電位の掃引速度は、0.5V/sで行った。
測定装置はALS社製のモデル660C、電気化学アナライザーを用いて測定した結果、酸化電位は−0.85Vであった。
[一般式(5)の有機化合物の合成]
一般式(5)の有機化合物は、例えば、以下の合成方法により合成することができる。
Figure 0006833351
上記のR、Rを適宜変更することで、一般式(5)の種々の有機化合物を合成することができる。
例えば、以下の合成スキームにより一般式(5)の例示化合物A2を合成することができる。
(1)化合物E3の合成
Figure 0006833351
以下に示す試薬、溶媒を100mLナスフラスコに投入した。
E11:1.36g(10.0mmol)
E15:4.35g(21.0mmol)
トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0):274mg(0.3mmol)
2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’、4’、6’−トリイソプロピルビフェニル:333mg(0.7mol)
ナトリウム−tert−ブトキシド:2.31g(24.0mmol)
トルエン:50mL
この反応溶液を、撹拌しながら8時間加熱還流させた。反応終了後、セライトろ過した後、水を加えて分液後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘプタン/クロロホルム=3/1〜2/1)で精製し、E3を2.53g(収率65%)得た。
(2)化合物E4の合成
Figure 0006833351
以下に示す試薬、溶媒を100mLナスフラスコに投入した。
E27:1.94g(5.00mmol)
オルトギ酸トリエチル:50ml
この溶液に、12N塩酸0.8mlを投入して5分間撹拌した。そののち、ギ酸を0.05ml滴入れ、撹拌しながら80℃で4時間加熱させた。反応終了後、冷却した後にジエチルエーテル20mlを入れて析出した結晶をろ過する。結晶をジエチルエーテルで洗浄した後に120℃で減圧乾燥を行い、E28を1.73g(収率80%)得た。
(3)例示化合物A2の合成
Figure 0006833351
以下に示す試薬、溶媒を窒素気流下にて100mLナスフラスコに投入した。
E4:435mg(1.00mmol)
脱水DMF:5mL
この溶液を窒素で脱気後に、水素化ナトリウム96mg(4.00mmol)を投入して2分間撹拌した。その後、tBuOKを44mg(0.4mmol)入れ、撹拌しながら30℃で24時間加熱させた。反応終了後、撹拌しながら窒素で脱気した水10mlを徐々に加え、目的物を析出させた後、溶媒をシリンジで取り除いた。再び窒素で脱気した水10mlを入れ、溶媒をシリンジで取り除くことを2回行った後、脱気したヘキサン10mlを加えてUSを用いながら分散洗浄を行った。その後、メンブランフィルターでろ過後、ヘキサンで洗浄を行い、黄色粉末である例示化合物A2を267mg(収率67%)得た。
[MALDI−TOF−MS(マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析)(Bruker社製Autoflex LRF)]
実測値:m/z=796.33 計算値:796.36
CV測定は、0.1Mテトラブチルアンモニウム過塩素酸塩のN,N‐ジメチルホルムアミド溶液中で行い、参照電極はAg/Ag、対極はPt、作用電極はグラッシーカーボンを用いて測定した。また、電位の掃引速度は、0.5V/sで行った。
測定装置はALS社製のモデル660C、電気化学アナライザーを用いて測定した所、酸化電位は−0.98Vであった。
[一般式(6)の有機化合物の合成]
Figure 0006833351
上記R、Rを適宜変更することで、種々の一般式(6)の有機化合物を合成することができる。例えば、以下の合成スキームにより、一般式(6)の例示化合物A2を合成することができる。
(1)化合物E3の合成
Figure 0006833351
以下に示す試薬、溶媒を100mLナスフラスコに投入した。
E1:1.36g(10.0mmol)
E2:3.30g(21.0mmol)
トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0):274mg(0.3mmol)
2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,4’,6’−トリイソプロピルビフェニル:333mg(0.7mol)
ナトリウム−tert−ブトキシド:2.31g(24.0mmol)
トルエン:50mL
この反応溶液を、撹拌しながら8時間加熱還流させた。反応終了後、セライトろ過した後、水を加えて分液後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘプタン/クロロホルム=3/1〜2/1)で精製し、E3を1.77g(収率61%)得た。
(2)化合物E4の合成
Figure 0006833351
以下に示す試薬、溶媒を100mLナスフラスコに投入した。
E27:1.45g(5.00mmol)
オルトギ酸トリエチル:50ml
この溶液に、12N塩酸0.8mlを投入して5分間撹拌した。そののち、ギ酸を0.05ml滴入れ、撹拌しながら80℃で4時間加熱させた。反応終了後、冷却した後にジエチルエーテル20mlを入れて析出した結晶をろ過する。結晶をジエチルエーテルで洗浄した後に120℃で減圧乾燥を行い、E4を1.51g(収率90%)得た。
(3)例示化合物A2の合成
Figure 0006833351
以下に示す試薬、溶媒を窒素気流下にて100mLナスフラスコに投入した。
E4:336mg(1.00mmol)
脱水DMF:5mL
この溶液を窒素で脱気後に、水素化ナトリウム96mg(4.00mmol)を投入して2分間撹拌した。その後、tBuOKを44mg(0.4mmol)入れ、撹拌しながら30℃で24時間加熱させた。反応終了後、撹拌しながら窒素で脱気した水10mlを徐々に加え、目的物を析出させた後、溶媒をシリンジで取り除いた。再び窒素で脱気した水10mlを入れ、溶媒をシリンジで取り除くことを2回行った後、脱気したヘキサン10mlを加えてUSを用いながら分散洗浄を行った。その後、メンブランフィルターでろ過後、ヘキサンで洗浄を行い、黄色粉末である例示化合物A2を210mg(収率77%)得た。
[MALDI−TOF−MS(マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析)(Bruker社製Autoflex LRF)]
実測値:m/z=600.29 計算値:600.27
CV測定は、0.1Mテトラブチルアンモニウム過塩素酸塩のN,N‐ジメチルホルムアミド溶液中で行い、参照電極はAg/Ag、対極はPt、作用電極はグラッシーカーボンを用いて測定した。また、電位の掃引速度は、0.5V/sで行った。
測定装置はALS社製のモデル660C、電気化学アナライザーを用いて測定した所、酸化電位は−0.74Vであった。
[本発明の有機光電変換素子を有する撮像素子]
本発明に係る有機光電変換素子は、第一の有機化合物層が有する有機化合物を変更することで、異なる色の光に対応する有機光電変換素子とすることができる。異なる色に対応するとは、光電変換部が光電変換する光の波長領域が異なることを意味する。
本発明に係る有機光電変換素子は、光エリアセンサに用いることができる。光エリアセンサは、行方向および列方向の二次元に配置された複数の有機光電変換素子を有している。このような構成において、複数の有機光電変換素子で生じた電荷に基づく信号を個別に出力することで、所定の受光エリアにおける光強度の分布を表わす情報を得ることができる。
光エリアセンサの複数の有機光電変換素子は、異なる色の光を光電変換する別種の有機光電変換素子をさらに有していてもよい。別種の有機光電変換素子は、有機光電変換素子に積層されている。別種の有機光電変換素子は、異なる波長域の光を光電変換する素子である。
また、本発明に係る有機光電変換素子は、撮像素子に用いることができる。撮像素子は、複数の画素と、信号処理部と、を含む。複数の画素は、複数の行および複数の列を含む行列に配置されている。このような構成において、各画素からの信号を1つの画素信号として出力することで、画像信号を得ることができる。
撮像素子において、複数の画素はそれぞれ少なくとも1つの有機光電変換素子を含んで構成される。
また、複数の画素は、それぞれ、有機光電変換素子に接続されている読み出し回路を有してもよい。読み出し回路は、例えば、有機光電変換素子において生じた電荷に基づく信号を出力するトランジスタを含む。
画素が有する有機光電変換素子は、異なる色の光を光電変換する別種の有機光電変換素子をさらに有していてもよい。別種の有機光電変換素子は、有機光電変換素子に積層されている。別種の有機光電変換素子は、異なる波長域の光を光電変換する素子であり、これらを組み合わせることでカラーフィルタを設けなくてもよい撮像素子とすることもできる。
1つの画素が複数の有機光電変換素子を有していてもよい。このような構成の場合、撮像面での位相差オートフォーカスが可能である。また、複数の画素のうちの2つ以上の画素が1つの読み出し回路を共有してもよい。
撮像素子は、波長選択部を有していてもよい。波長選択部は、例えば、カラーフィルタである。カラーフィルタは撮像素子の光入射側に配置される。有機光電変換素子が、特定の色の光に対応している場合、有機光電変換素子の対応している色の光を透過するカラーフィルタを有することが好ましい。特定の色とは特定の波長域の光とも表現できる。撮像素子は、1つの画素に1つのカラーフィルタを設けても、複数の画素に1つのカラーフィルタを設けてもよい。
波長選択部は、特定の波長の光のみを分離するプリズムであってもよい。
撮像素子は、マイクロレンズを有してもよい。マイクロレンズは、撮像素子の光入射側に設けられ、外部からの光を光電変換部に集光するレンズである。マイクロレンズは、1つの画素に1つのマイクロレンズを設けてもよいし、複数の画素に対応する1つのマイクロレンズを設けてもよい。
本発明に係る有機光電変換素子を撮像素子に用いる場合、撮像素子の光入射側に光フィルタを設けてもよい。光フィルタは、ローパスフィルタ、紫外線以下の波長の光をカットするUVカットフィルタ、赤外線をカットするIRカットフィルタ等があげられる。これら光フィルタを用いることで、ノイズが低減されるため、高い画質の画像を撮像することができる。
本発明に係る有機光電変換素子は、撮像装置に用いることができる。撮像装置は、複数のレンズを有する撮像光学系と、撮像光学系を通過した光を受光する撮像素子と、を有する。また、撮像装置は、撮像光学系と接合可能な接合部と、撮像素子とを有する撮像装置であってもよい。
撮像装置はより具体的には、デジタルカメラまたはデジタルスチルカメラである。
また、撮像装置は、外部からの信号をする受信部をさらに有してもよい。受信部が受信する信号は、撮像装置の撮像範囲、撮像の開始、撮像の終了の少なくともいずれかを制御する信号である。また、撮像装置は、取得した画像を外部に送信する送信部をさらに有してもよい。外部に送信する方式は、有線方式でも無線方式でもよい。無線方式の場合は、Wi−Fi、Bluetooth(登録商標)など公知の通信方式を用いてよい。
受信部や送信部を有することで、ネットーワークカメラとして用いることができる。
[有機化合物のイオン化ポテンシャルの測定]
以下の方法により、一般式(1)の例示化合物A1のイオン化ポテンシャルを測定した。
5×10−3Paの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着によって、Al/Nd基板上に有機化合物層を成膜した。成膜した単膜の厚さは150nm−200nmになるようにした。イオン化ポテンシャルの測定には、大気中光電子分光装置(理研計器株式会社製 AC−2)を用いた。
[有機化合物のバンドギャップの測定]
以下の方法により、一般式(1)の例示化合物A1のバンドギャップを測定した。
5×10−3Paの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着によって、Al/Nd基板上に有機化合物層を成膜した。成膜した単膜の厚さは150nm−200nmになるようにした。
紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製V−560)を用いて吸光スペクトルを測定した。得られた吸光スペクトルの吸収端をバンドギャップとした。
[耐水性の測定例]
例示化合物A3を真空蒸着法により、シリコン基板上に蒸着し、50nmの有機化合物層を作製した。
作製した有機化合物層に純水を滴下し、10分間放置したところ、有機化合物層の層厚の減少は見られなかった。すなわち、1%以下の減少率であった。
例示化合物A3の高い耐水性が確認された。

Claims (18)

  1. アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置されている光電変換部と、を有する有機光電変換素子であって、
    前記光電変換部は第一の有機化合物層を有し、
    前記カソードと前記光電変換部との間に配置されている第二の有機化合物層を有し、
    前記第二の有機化合物層は、イミダゾリデン誘導体、ベンゾイミダゾリデン誘導体、アクリジニリデン誘導体のいずれかを有することを特徴とする有機光電変換素子。
  2. 前記第二の有機化合物層が有する有機化合物の電子親和力の値が、前記第一の有機化合物層が有する有機化合物の電子親和力の値よりも0.5eV以上小さいことを特徴とする請求項1に記載の有機光電変換素子。
  3. 前記第二の有機化合物層が有する有機化合物の電子親和力が、前記カソードの仕事関数の値よりも1.0eV以上小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の有機光電変換素子。
  4. 前記第二の有機化合物層が有する有機化合物のイオン化ポテンシャルの値が、前記第一の有機化合物層が有する有機化合物のイオン化ポテンシャルよりも小さいことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機光電変換素子。
  5. 前記第二の有機化合物層が有する有機化合物のイオン化ポテンシャルの値が、前記第一の有機化合物層が有する有機化合物のイオン化ポテンシャルよりも0.5eV以上小さい有機化合物を有することを特徴とする請求項4に記載の有機光電変換素子。
  6. 前記第一の有機化合物層は、複数種類の有機化合物を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の有機光電変換素子。
  7. 前記光電変換部は、第三の有機化合物層をさらに有し、前記第三の有機化合物層は前記第一の有機化合物層に接して配置され、
    前記第一の有機化合物層と前記第三の有機化合物層は、前記カソードから前記アノードの方向に、積層されていることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の有機光電変換素子。
  8. 前記第二の有機化合物層は、イオン化ポテンシャルが5.1eV以下であり、かつバンドギャップが2.5eV以上である有機化合物を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の有機光電変換素子。
  9. 前記第二の有機化合物層は、前記カソードに接していることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の有機光電変換素子。
  10. 複数の有機光電変換素子を有し、前記有機光電変換素子が請求項1乃至9のいずれか一項に記載の有機光電変換素子であり、前記複数の有機光電変換素子が複数の行および複数の列を含む二次元に配置されていることを特徴とする光エリアセンサ。
  11. 前記複数の有機光電変換素子のそれぞれは、前記有機光電変換素子とは異なる色の光を光電変換する、別種の有機光電変換素子をさらに有し、
    前記複数の有機光電変換素子のそれぞれと、前記別種の有機光電変換素子とが積層されていることを特徴とする請求項10に記載の光エリアセンサ。
  12. 複数の画素と、前記画素に接続されている信号処理部と、を有する撮像素子であって、
    前記複数の画素は、複数の行および複数の列を含む二次元に配置されており、
    前記画素は、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の有機光電変換素子と、前記有機光電変換素子に接続されている読み出し回路と、を有することを特徴とする撮像素子。
  13. 前記複数の画素のそれぞれは、前記有機光電変換素子とは異なる色の光を光電変換する、別種の有機光電変換素子をさらに有し、前記有機光電変換素子と、前記別種の光電変換素子とが積層されていることを特徴とする請求項12に記載の撮像素子。
  14. 前記撮像素子の光入射側に、波長選択部、マイクロレンズ、光フィルタの少なくともいずれかを有することを特徴とする請求項12または13に記載の撮像素子。
  15. 前記波長選択部、前記マイクロレンズ、前記光フィルタの少なくともいずれかは、前記複数の画素のそれぞれに設けられていることを特徴とする請求項14に記載の撮像素子。
  16. 撮像光学系と、前記撮像光学系を通過した光を受光する撮像素子とを有し、前記撮像素子は、請求項12乃至15のいずれか一項に記載の撮像素子であることを特徴とする撮像装置。
  17. 前記撮像装置は、デジタルカメラまたはデジタルスチルカメラであることを特徴とする請求項16に記載の撮像装置。
  18. 前記撮像装置は、外部からの信号を受信する受信部、または取得した画像を外部に送信する送信部をさらに有し、前記信号は、前記撮像装置の撮像範囲、撮像の開始、撮像の終了の少なくともいずれかを制御する信号であることを特徴とする請求項17に記載の撮像装置。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6552257B2 (ja) * 2015-04-30 2019-07-31 キヤノン株式会社 1位、1’位、3位、3’位に複素単環基を有する、2,2’−ビベンゾ[d]イミダゾリデン化合物、それを有する有機発光素子、表示装置
US10271037B2 (en) * 2017-01-20 2019-04-23 Semiconductor Components Industries, Llc Image sensors with hybrid three-dimensional imaging
JP6932564B2 (ja) * 2017-06-23 2021-09-08 キヤノン株式会社 有機光電変換素子、撮像素子及び撮像装置
JP7346011B2 (ja) * 2017-09-20 2023-09-19 キヤノン株式会社 有機化合物及び光電変換素子
JP7046562B2 (ja) * 2017-10-25 2022-04-04 キヤノン株式会社 有機化合物及び光電変換素子
JPWO2020090989A1 (ja) * 2018-10-31 2021-09-24 日産化学株式会社 フッ化芳香族第二級または第三級アミン化合物の製造方法
CN111039924A (zh) * 2019-11-26 2020-04-21 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 以乙烯双吖啶为核的空穴传输材料及有机发光二极管

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003303683A (ja) * 2002-04-09 2003-10-24 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光装置
US20040118444A1 (en) * 2002-12-20 2004-06-24 General Electric Company Large-area photovoltaic devices and methods of making same
JP4677314B2 (ja) * 2005-09-20 2011-04-27 富士フイルム株式会社 センサーおよび有機光電変換素子の駆動方法
JPWO2007111262A1 (ja) * 2006-03-27 2009-08-13 出光興産株式会社 含窒素複素環誘導体及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2008072090A (ja) * 2006-08-14 2008-03-27 Fujifilm Corp 光電変換素子及び固体撮像素子
FI20070063A0 (fi) * 2007-01-24 2007-01-24 Ronald Oesterbacka Orgaaninen kenttävaikutustransistori
US8053661B2 (en) 2008-01-25 2011-11-08 Fujifilm Corporation Photoelectric conversion element and imaging device
JP2009200752A (ja) * 2008-02-20 2009-09-03 Panasonic Corp カメラモジュール
US8664518B2 (en) * 2009-12-11 2014-03-04 Konica Minolta Holdngs, Inc. Organic photoelectric conversion element and producing method of the same
JP5585232B2 (ja) * 2010-06-18 2014-09-10 ソニー株式会社 固体撮像装置、電子機器
US9349964B2 (en) * 2010-12-24 2016-05-24 Lg Chem, Ltd. Organic light emitting diode and manufacturing method thereof
JP6025243B2 (ja) 2012-05-10 2016-11-16 富士フイルム株式会社 光電変換素子及びそれを用いた撮像素子
US9178832B2 (en) * 2013-07-11 2015-11-03 International Business Machines Corporation Queue credit management
JP2015050446A (ja) * 2013-09-05 2015-03-16 ソニー株式会社 撮像素子および撮像装置
DE102013111785A1 (de) * 2013-10-25 2015-04-30 Osram Oled Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes
JP6226728B2 (ja) * 2013-12-06 2017-11-08 キヤノン株式会社 有機発光素子及び表示装置
JP6226727B2 (ja) * 2013-12-06 2017-11-08 キヤノン株式会社 有機発光素子及び表示装置

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