KR20230078587A - 광전 변환 소자에 사용하는 유기 박막 및 그 광전 변환 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 우수한 내열성, 전하 수송성을 갖는 화합물을 이용한, 각종 광전 변환 소자에 적용할 수 있는 유기 박막 및 이것을 사용한 광전 변환 소자, 촬상 소자를 제공하는 것을 주 목적으로 한다. 본 발명은, 하기 일반식 (1)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물을 포함하는 유기 박막 및 그것을 사용하는 광전 변환 소자이다.
(식 중, A는 단결합, 2가의 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기 등을 나타내고, Ar1 및 Ar2는, 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기 등을 나타내고, R1 내지 R11은, 수소 원자, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기 등을 나타내고, R12 및 R13은, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기, 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기 등을 나타냄)
(식 중, A는 단결합, 2가의 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기 등을 나타내고, Ar1 및 Ar2는, 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기 등을 나타내고, R1 내지 R11은, 수소 원자, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기 등을 나타내고, R12 및 R13은, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기, 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기 등을 나타냄)
Description
본 발명은, 광전 변환 소자에 사용하는 유기 박막 및 그 광전 변환 소자에 관한 것으로, 상세하게는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물을 함유하는 유기 박막 및 그 유기 박막을 사용한 각종 광전 변환 소자, 특히 촬상 소자에 관한 것이다.
광전 변환 소자는, 예를 들어 태양 전지나 광센서 등에 널리 이용되고 있다. 그 중에서도 촬상 소자인 이미지 센서는, 텔레비전 카메라나 스마트 폰 탑재의 카메라뿐만 아니라, 운전 지원 시스템 용도에도 사용되기 시작하는 등 용도, 시장 모두 확산세를 보이고 있다.
지금까지의 촬상 소자의 재료에는, Si막이나 Se막과 같은 무기 재료가 사용되고 있으며, 그 촬상 방법으로서는 프리즘을 사용하여 색을 나누는 3판식과, 컬러 필터를 사용한 단판식의 2개가 주류였다. 그러나, 3판식은 광의 이용률은 높지만, 프리즘을 사용하기 때문에 소형화가 어렵고, 단판식은 프리즘을 사용하지 않기 때문에 소형화는 비교적 용이하지만, 대신에 컬러 필터를 사용하기 때문에, 해상도 및 광의 이용률이 좋지 않았다(비특허문헌 1).
유기물은 무기물과 비교해서 특정 파장의 광을 충분히 흡수하기 때문에, 각각의 파장에 맞춘 재료를 조합함으로써, 프리즘을 사용하지 않더라도 3원색에 대해서 각각의 광을 효율적으로 이용할 수 있는 촬상 소자를 구축할 수 있다. 그 때문에 광의 이용 효율이 높아, 소형의 촬상 소자를 만드는 것이 가능해진다. 또한, 무기물에서는 달성할 수 없는, 플렉시블성이나 작성 프로세스에 있어서의 도포에 의한 대면적화와 같은 가치를 부가할 수 있을 가능성이 있다(비특허문헌 2).
이와 같은 점에서, 유기물을 사용한 광전 변환 소자는, 차세대의 촬상 소자에 대한 전개가 기대되고 있으며, 몇몇 그룹으로부터 보고가 이루어지고 있다. 예를 들어 퀴나크리돈 유도체 또는 퀴나졸린 유도체를 광전 변환 소자에 사용한 예(특허문헌 1), 벤조티에벤조티오펜 유도체를 광전 변환 소자에 사용한 예(특허문헌 2), 인돌로카르바졸을 광전 변환 소자에 사용한 예(특허문헌 3) 등이 있다.
일반적으로 유기 촬상 소자는, 고콘트라스트화 및 절전화를 목적으로 하여, 암전류의 저감을 목표로 함으로써 성능이 향상된다고 생각되고 있다. 암전류의 저감을 위해서, 광전 변환부와 전극부간에, 정공 블록층 또는 전자 블록층을 삽입하는 방법이 사용되는 경우도 있다.
정공 블록층 및 전자 블록층은, 유기 일렉트로닉스 분야에서는 일반적으로 사용되는 방법이며, 각각 디바이스의 구성막 중에 있어서, 전극 또는 도전성을 갖는 막과, 그 이외의 막과의 계면에 배치되고, 정공 또는 전자의 역이동을 제어하면서, 필요한 전하는 빠르게 이동한다고 하는 기능을 갖는다.
또한, 전자 블로킹 재료에 요구되는 특성으로서 열 안정성을 들 수 있다. 특히 촬상 소자에서는, 컬러 필터 설치, 보호막 설치, 소자의 납땜 등, 가열 공정을 갖는 제조 프로세스에 대한 적용이나 보존성의 향상을 고려하기 때문에, 다른 유기 일렉트로닉스 디바이스보다도 높은 열 안정성이 요구된다. 특허문헌 4에서는 유리 전이 온도(Tg)가 140℃ 이상인 전자 블로킹 재료를 사용함으로써, 소자의 열 안정성이 향상되는 것을 보고하고 있다. 그러나, 여기서 제안된 화합물에는 입체 장애에 의한 정공 수송 능의 저하의 문제가 있었다.
영상 정보 학회 미디어 협회지, 60, 3, 291 (2006)
Adv. Mater., 28, 4766 (2016)
본 발명은, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 우수한 내열성 및 전하 수송성을 갖는 화합물을 이용한, 광전 변환 소자에 사용하는 유기 박막을 제공하는 것, 및 그 유기 박막을 사용한 각종 광전 변환 소자, 특히 촬상 소자 및 이것을 사용하는 광센서를 제공하는 것을 주 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해서, 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물이 높은 전하 수송성을 갖고, 또한 내열성이 우수하다고 하는 점에 착안하여, 더한층의 내열성의 향상을 목표로 하여, 예의 개발을 행한 결과, 하기의 일반식 (1)로 표시되는 특정의 화합물을 포함하는 유기 박막이 상기 과제를 해결하는 것임을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉 본 발명은, 이하의 각 항에 관련되는 것이다.
1) 광전 변환 소자에 사용하는 유기 박막이며, 상기 유기 박막은 하기 일반식 (1)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물을 포함하는 유기 박막.
(식 중, A는 단결합, 2가의 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기, 2가의 치환 혹은 비치환된 방향족 복소환기 또는 2가의 치환 혹은 비치환된 축합 다환 방향족기를 나타내고,
Ar1 및 Ar2는, 서로 동일해도 되고 달라도 되며, 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 비치환된 방향족 복소환기 또는 치환 혹은 비치환된 축합 다환 방향족기를 나타내고,
A, Ar1 및 Ar2는, 단결합, 치환 혹은 비치환된 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재시켜 서로 결합하여 환을 형성해도 되고,
R1 내지 R11은, 서로 동일해도 되고 달라도 되며, 수소 원자, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10의 시클로알킬기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 2 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알케닐기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬옥시기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10의 시클로알킬옥시기, 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 비치환된 방향족 복소환기, 치환 혹은 비치환된 축합 다환 방향족기 또는 치환 혹은 비치환된 아릴옥시기를 나타내고,
R1 내지 R11은, 단결합, 치환 혹은 비치환된 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재시켜 서로 결합하여 환을 형성해도 되고,
R12 및 R13은, 서로 동일해도 되고 달라도 되며, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10의 시클로알킬기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 2 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알케닐기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬옥시기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10의 시클로알킬옥시기, 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 비치환된 방향족 복소환기, 치환 혹은 비치환된 축합 다환 방향족기 또는 치환 혹은 비치환된 아릴옥시기를 나타내고,
R12 및 R13은, 단결합, 치환 혹은 비치환된 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재시켜 서로 결합하여 환을 형성해도 됨)
2) 상기 일반식 (1)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물이, 하기 일반식 (2)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물인, 상기 1)에 기재된 유기 박막.
(식 중, A 및 R1 내지 R13은 일반식 (1) 중의 A 및 R1 내지 R13의 정의와 동일하고, R14 내지 R21은 일반식 (1) 중의 R1 내지 R11의 정의와 동일함)
3) 상기 일반식 (1)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물이, 하기 일반식 (3)으로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물인, 상기 1)에 기재된 유기 박막.
(식 중, R1 내지 R13은 일반식 (1) 중의 R1 내지 R13의 정의와 동일하고, R14 내지 R20은 일반식 (1) 중의 R1 내지 R11의 정의와 동일하며, Ar은 일반식 (1) 중의 Ar1 및 Ar2의 정의와 동일함)
4) 적어도 양극과 버퍼층과 광전 변환층과 음극이 이 순으로 적층되는 광전 변환 소자이며, 상기 1) 내지 3) 중 어느 한 항에 기재된 유기 박막을 포함하는 층을 갖는 광전 변환 소자.
5) 상기 유기 박막을 포함하는 층이 버퍼층인, 상기 4)에 기재된 광전 변환 소자.
6) 상기 유기 박막을 포함하는 층이 광전 변환층인, 상기 4)에 기재된 광전 변환 소자.
7) 상기 4) 내지 6) 중 어느 한 항에 기재된 광전 변환 소자를 갖는 촬상 소자.
본 발명의 일반식 (1)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물을 포함하는 유기 박막은, 우수한 내열성 및 전하 수송성을 갖는 유기 박막이며, 각종 광전 변환 소자에 적용할 수 있다. 그것에 의해, 양호한 암전류 특성과 변환 효율을 갖는 광전 변환 소자, 특히 촬상 소자 및 이것을 사용하는 광센서를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 광전 변환 소자의 구성예이다.
본 발명은, 광전 변환 소자에 사용하는, 상기 일반식 (1)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물을 포함하는 유기 박막 및 그 유기 박막을 사용하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자이다.
상기 일반식 (1) 중의 「2가의 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기」, 「2가의 치환 혹은 비치환된 방향족 복소환기」, 또는 「2가의 치환 혹은 비치환된 축합 다환 방향족기」에 있어서의 「2가의 방향족 탄화수소기」, 「2가의 방향족 복소환기」또는 「2가의 축합 다환 방향족기」로서는, 페닐렌기, 비페닐렌기, 터페닐렌기, 나프틸렌기, 안트라세닐렌기, 티에닐렌기, 푸라닐렌기 및 페난트레닐렌기 등을 들 수 있다. 또한, 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기 및 탄소수 2 내지 30의 헤테로 아릴렌기로부터 선택할 수도 있다.
상기 일반식 (1) 중의 「치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기」, 「치환 혹은 비치환된 방향족 복소환기」, 또는 「치환 혹은 비치환된 축합 다환 방향족기」에 있어서의 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소환기」또는 「축합 다환 방향족기」로서는, 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐릴기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 플루오레닐기, 스피로 비플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 피리딜기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 푸릴기, 피롤릴기, 티에닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 카르바졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 퀴녹살리닐기, 벤조이미다졸릴기, 피라졸릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티에닐기, 나프티리디닐기, 페난트롤리닐기, 아크리디닐기 및 카르볼리닐기 등을 들 수 있다. 또한, 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 탄소수 2 내지 30의 헤테로 아릴기로부터 선택할 수도 있다.
상기 일반식 (1) 중의 「치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기」, 「치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10의 시클로알킬기」또는 「치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 2 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알케닐기」에 있어서의 「탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기」, 「탄소 원자수 5 내지 10의 시클로알킬기」, 또는 「탄소 원자수 2 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알케닐기」로서는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, n-헥실기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 1-아다만틸기, 2-아다만틸기, 비닐기, 알릴기, 이소프로페닐기 및 2-부테닐기 등을 들 수 있다.
상기 일반식 (1) 중의 「치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬옥시기」또는 「치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10의 시클로알킬옥시기」에 있어서의 「탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬옥시기」또는 「탄소 원자수 5 내지 10의 시클로알킬옥시기」로서는, 메틸옥시기, 에틸옥시기, n-프로필옥시기, 이소프로필옥시기, n-부틸옥시기, tert-부틸옥시기, n-펜틸옥시기, n-헥실옥시기, 시클로펜틸옥시기, 시클로헥실옥시기, 시클로헵틸옥시기, 시클로옥틸옥시기, 1-아다만틸옥시기 및 2-아다만틸옥시기 등을 들 수 있다.
상기 일반식 (1) 중의 「치환 혹은 비치환된 아릴옥시기」에 있어서의 「아릴옥시기」로서는, 페닐옥시기, 비페닐릴옥시기, 터페닐릴옥시기, 나프티옥실기, 안트라세닐옥시기 및 페난트레닐옥시기 등의 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기를 들 수 있다.
상기 일반식 (1) 중의 「치환 방향족 탄화수소기」, 「치환 방향족 복소환기」, 「치환 축합 다환 방향족기」, 「치환 메틸렌기」, 「치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기」, 「치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10의 시클로알킬기」, 「치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 2 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알케닐기」, 「치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬옥시기」, 또는 「치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10의 시클로알킬옥시기」에 있어서의 「치환기」로서는, 중수소 원자, 시아노기, 니트로기; 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등의 할로겐 원자; 트리메틸실릴기, 트리페닐실릴기 등의 실릴기; 메틸기, 에틸기, 프로필기 등의 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기; 메틸옥시기, 에틸옥시기, 프로필옥시기 등의 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬옥시기; 비닐기, 알릴기 등의 알케닐기; 페닐옥시기, 톨릴옥시기 등의 아릴옥시기; 벤질옥시기, 페네틸옥시기 등의 아릴알킬옥시기; 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐릴기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 플루오레닐기, 스피로비플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기 등의 방향족 탄화수소기 혹은 축합 다환 방향족기; 피리딜기, 티에닐기, 푸릴기, 피롤릴기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 카르바졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 퀴녹살리닐기, 벤조이미다졸릴기, 피라졸릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티에닐기, 카르볼리닐기 등의 방향족 복소환기를 들 수 있으며, 이들 치환기는, 상기 예시한 치환기로 더 치환되어 있어도 된다.
본 발명에 있어서는, 합성이 용이하다는 점에서, 상기 일반식 (1) 중의 R1 내지 R11이 수소 원자인 것이 바람직하다.
또한, 내열성 및 전하 이동도의 관점에서, Ar1 및 Ar2가 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기인 것이 바람직하고, R12 및 R13이 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기 또는 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기인 것이 바람직하다. 또한, R12 및 R13은, 단결합, 치환 혹은 비치환된 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재시켜 서로 결합하여 환을 형성해도 된다.
내열성 및 전하 이동도의 관점에서, 본 발명에 있어서의 바람직한 실시 형태의 하나로서, 상기 일반식 (1) 중의 Ar1과 Ar2가, 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기이며, 단결합, 치환 혹은 비치환된 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재시켜 서로 결합하여 환을 형성하고 있는 화합물을 들 수 있다. 특히, Ar1과 Ar2가, 비치환된 방향족 탄화수소기이며, 단결합을 개재시켜 서로 결합하여 환을 형성하고 있는 화합물이 바람직하다.
상기 일반식 (1) 중의 Ar1 및 Ar2가 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기이며, 또한 Ar1과 Ar2가 단결합을 개재시켜 서로 결합하여 환을 형성하고 있는 화합물로서, 상기 일반식 (2)로 표시되는 화합물을 들 수 있다. 특히, 상기 일반식 (2) 중의 A가 단결합인 화합물이 바람직하고, 구체적으로는, 예시 화합물 1-16, 1-20, 1-39, 1-61, 1-62, 1-63, 1-64, 1-65 및 1-66을 들 수 있다.
상기 일반식 (2) 중의 A 및 R1 내지 R13은 상기 일반식 (1) 중의 R1 내지 R13의 정의와 동일하고, R14 내지 R21은 상기 일반식 (1) 중의 R1 내지 R11의 정의와 동일하다. 즉, 상기 일반식 (2)에 관련된 모든 치환기로서, 상기 일반식 (1)의 설명에서 예시한 기를 들 수 있다.
본 발명에 있어서는, 내열성 및 이동도의 관점에서, 상기 일반식 (2) 중의 R12 및 R13이 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기 또는 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기인 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기 또는 비치환된 방향족 탄화수소기인 것이 보다 바람직하며, 비치환된 방향족 탄화수소기인 것이 특히 바람직하다. 또한, R12 및 R13은, 단결합, 치환 혹은 비치환된 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재시켜 서로 결합하여 환을 형성해도 된다.
또한, 합성이 용이한 점에서, 상기 일반식 (2) 중의 R1 내지 R11 및 R14 내지 R21이 수소 원자인 것이 바람직하다.
내열성 및 전하 이동도의 관점에서, 본 발명에 있어서의 바람직한 실시 형태의 하나로서, 상기 일반식 (1) 중의 A가 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기이며, A와 Ar1이, 또는 A와 Ar2가 단결합을 개재시켜 서로 결합하여 환을 형성하고 있는 화합물을 들 수 있으며, 이와 같은 화합물로서 상기 일반식 (3)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다. 더욱 구체적으로는, 예시 화합물 1-2, 1-6, 1-7, 1-12, 1-23, 1-25, 1-26, 1-31, 1-44, 1-47 및 1-48을 들 수 있다.
상기 일반식 (3) 중의 Ar은 상기 일반식 (1) 중의 Ar1과 Ar2의 정의와 동일하고, R1 내지 R13은 상기 일반식 (1) 중의 R1 내지 R13의 정의와 동일하며, R14 내지 R20은 상기 일반식 (1) 중의 R1 내지 R11의 정의와 동일하다. 즉, 일반식 (3)에 관련된 모든 치환기로서, 상기 일반식 (1)의 설명에서 예시한 기를 들 수 있다.
본 발명에 있어서는, 내열성 및 전하 이동도의 관점에서, 상기 일반식 (3) 중의 Ar이 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기인 것이 바람직하고, 탄소수 6 내지 30의 아릴기인 것이 보다 바람직하며, 특히 탄소수 6 내지 18의 아릴기인 것이 바람직하다.
마찬가지의 관점에서, 상기 일반식 (3) 중의 R12 및 R13이 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기 또는 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기인 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기 또는 비치환된 방향족 탄화수소기인 것이 보다 바람직하다. 또한, R12 및 R13은, 단결합, 치환 혹은 비치환된 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재시켜 서로 결합하여 환을 형성해도 된다.
또한, 합성이 용이하다는 점에서, 상기 일반식 (3) 중의 R1 내지 R11 및 R14 내지 R20이 수소 원자인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (1)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물 중에서, 바람직한 화합물의 구체예를 이하에 나타내지만, 본 발명은, 이들 화합물에 한정되는 것은 아니다.
상술한 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물은, 그 자체 공지된 방법에 준하여 합성할 수 있다(예를 들어 특허문헌 5).
이들 화합물의 정제는, 칼럼 크로마토그래피에 의한 정제, 실리카겔, 활성탄, 활성 백토 등에 의한 흡착 정제, 용매에 의한 재결정이나 정석법 등에 의해 행할 수 있다. 화합물의 동정은, NMR 분석에 의해 행할 수 있다. 물성값으로서, 유리 전이점(Tg)과 일함수의 측정을 행하는 것이 바람직하다. 유리 전이점(Tg)은 박막 상태의 안정성의 지표로 되는 것이며, 일함수는 정공 수송성의 지표로 되는 것이다.
유리 전이점(Tg)은, 분체를 사용하여 고감도 시차 주사 열량계(브루커·에이엑스에스사제, DSC3100SA)에 의해 구할 수 있다.
일함수는, ITO 기판 위에 100㎚의 박막을 제작하여, 이온화 포텐셜 측정 장치(스미토모 주기카이 고교사제, PYS-202)에 의해 구할 수 있다.
상기 일반식 (1)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물은, 증착법, 스핀 코트법 및 잉크젯법 등의 공지된 방법에 의해 유기 박막을 형성할 수 있다. 또한, 상기 일반식 (1)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물은, 단독으로 성막해도 되지만, 복수종을 혼합하여 성막할 수도 있다. 또한 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 다른 화합물과 혼합하여 성막할 수도 있다.
상기 일반식 (1)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물을 포함하는 유기 박막은, 광전 변환 소자, 특히 촬상 소자에 대한 사용에 적합하다. 광전 변환 소자의 구성으로서는, 예를 들어 순서대로 제1 전극(양극), 제1 버퍼층, 광전 변환층, 제2 전극(음극)을 갖고, 제1 버퍼층이 상기 일반식 (1)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물을 포함하는 유기 박막인 구성을 들 수 있다. 이와 같은 다층 구조에 있어서는 층을 추가하는 것이 가능하며, 예를 들어 순서대로 제1 전극, 제1 버퍼층, 광전 변환층, 제2 버퍼층, 제2 전극을 갖는 구성으로 할 수도 있다. 또한, 상기 일반식 (1)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물을 포함하는 유기 박막은, 광전 변환층에 사용할 수도 있다.
본 발명의 광전 변환 소자에 있어서의 광전 변환층은, 유기 재료를 포함하는 것이어도 되고 무기 재료를 포함하는 것이어도 되며, 수광한 광량에 따른 신호 전하를 발생할 수 있으면 된다. 광전 변환층이 유기 재료를 포함하는 경우, 그 유기 반도체막은, 1층이어도 복수의 층이어도 되며, 1층의 경우에는 p형 유기 반도체막, n형 유기 반도체막, 또는 p형 유기 반도체와 n형 유기 반도체의 혼합막(벌크 헤테로 구조)이 사용된다. 또한, 복수의 층인 경우에는, p형 유기 반도체막, n형 유기 반도체막, 또는 p형 유기 반도체와 n형 유기 반도체의 혼합막 중 어느 2개 이상을 적층한 구조이며, 층간에 버퍼층을 삽입하는 것도 가능하다.
본 발명의 광전 변환 소자는, 소자에 포함되는 제1 버퍼층이 되는 유기 박막에 상기 일반식 (1)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물을 사용함으로써, 열의 부하에 대한 안정성을 얻을 수 있다.
상기 광전 변환층에 사용되는 p형 유기 반도체는, 도너성 유기 반도체이며, 주로 정공 수송성의 유기 화합물로 대표되는 전자를 공여하기 쉬운 성질이 있는 화합물이다. 상기 p형 유기 반도체로서는, 예를 들어 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 유도체, 테트라센 유도체, 펜타센 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 크리센 유도체, 플루오란텐 유도체, 프탈로시아닌 유도체, 서브 프탈로시아닌 유도체, 복소환 화합물을 배위자로 하는 금속 착체, 벤조티오펜 유도체, 디나프토티에노티오펜 유도체, 디안트라세노티에노티오펜 유도체, 벤조비스벤조티오펜 유도체, 디에노비스벤조티오펜, 디벤조티에노비스벤조티오펜 유도체, 디티에노벤조디티오펜 유도체, 디벤조티에노디티오펜 유도체, 벤조디티오펜 유도체, 나프토디티오펜 유도체, 안트라세노디티오펜 유도체; 테트라세노디티오펜 유도체, 펜타세노디티오펜 유도체로 대표되는 티에노아센계 재료; 트리아릴아민 화합물, 카르바졸 화합물과 같은 아민계 유도체; 인데노카르바졸 유도체 등을 들 수 있다.
상기 광전 변환층에 사용되는 n형 유기 반도체는, 억셉터성 유기 반도체이며, 주로 전자 수송성의 유기 화합물로 대표되는 전자를 수용하기 쉬운 성질이 있는 유기 화합물이다. 더욱 상세하게는, 2종의 유기 화합물을 접촉시켰을 때에 전자 친화력이 큰 쪽의 유기 화합물이다. 따라서, n형 유기 반도체는, 전자 수용성이 있는 유기 화합물이면 어떤 유기 화합물도 사용 가능하다. 예를 들어, 축합 방향족 탄소환 화합물(나프탈렌, 안트라센, 풀러렌, 페난트렌, 테트라센, 피렌, 페릴렌, 플루오란텐, 또는 이들의 유도체); 질소 원자, 산소 원자, 황 원자를 함유하는 5 내지 7원의 헤테로환 화합물(예를 들어 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피리다진, 트리아진, 퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 프탈라진, 신놀린, 이소퀴놀린, 프테리딘, 아크리딘, 페나진, 페난트롤린, 테트라졸, 피라졸, 이미다졸, 티아졸, 옥사졸, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트리아졸, 벤조옥사졸, 벤조티아졸, 카르바졸, 푸린, 트리아졸로피리다진, 트리아졸로피리미딘, 테트라자인덴, 옥사디아졸, 이미다조 피리딘, 피라리딘, 피롤로피리딘, 티아디아졸로피리딘, 디벤즈아제핀, 트리벤즈아제핀 등); 폴리아릴렌 화합물; 플루오렌 화합물; 시클로펜타디엔 화합물; 실릴 화합물; 질소 함유 헤테로환 화합물을 배위자로서 갖는 금속 착체 등을 들 수 있다. 또한, 이것으로 한정되지 않고, 상술한 바와 같이, 도너성 유기 화합물로서 사용한 유기 화합물보다도 전자 친화력이 큰 유기 화합물이면 억셉터성 유기 반도체로서 사용해도 된다.
양극, 음극으로서는, 일반적으로 전극으로서 사용되고 있는 도전 재료를 사용한 것이면 되며, 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 붕화물 및 유기 도전성 화합물, 그리고 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 구체예로서는, 산화주석, 산화아연, 산화인듐, 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화인듐텅스텐(IWO), 산화몰리브덴(MoO) 및 산화티타늄 등의 도전성 금속 산화물; 산화질화티타늄(TiNxOx) 및 질화티타늄(TiN) 등의 금속 질화물; 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 알루미늄(Al) 등의 금속, 그리고 이들 금속과 도전성 금속 산화물의 혼합물 또는 적층물; 폴리아닐린, 폴리티오펜 및 폴리피롤 등의 유기 도전성 화합물, 그리고 이들과 ITO의 적층물 등을 들 수 있다.
제2 버퍼층이 제2 전극(음극)과 광전 변환층 사이에 삽입되어도 되지만, 이것에 사용되는 재료로서는, 일함수의 값이 제1 버퍼층에 사용되는 재료보다 큰 재료가 바람직하다. 예를 들어, 피리딘, 퀴놀린, 아크리딘, 인돌, 이미다졸벤즈이미다졸, 페난트롤린과 같은 질소 함유 복소환을 포함하는 유기 분자 및 유기 금속 착체이며, 가시광 영역의 흡수가 적은 재료가 더욱 바람직하다. 또한, 5㎚ 내지 20㎚ 정도의 박막으로 형성하는 경우에는 가시광 영역에 흡수를 갖는 풀러렌 및 그의 유도체 등을 사용할 수도 있다.
실시예
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은, 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
<11-(3,6-디페닐카르바졸-9-일)-13,13-디페닐인데노[1,2-I]페난트렌(화합물 1-35)의 합성>
질소 치환한 반응 용기에, 3-브로모안트라닐산메틸 50.0g, p-톨루엔술폰 산수화물 124.0g, 아세토니트릴 500㎖를 첨가하고, 0℃까지 냉각시켰다. 아질산나트륨 22.5g을 첨가하여, 1시간 교반하고, 요오드화칼륨 72.2g을 첨가한 다음, 실온에서 교반하였다. 반응액을 농축하고, 아세트산에틸을 첨가하여, 분액하였다. 유기층을 티오황산나트륨 수용액, 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산나트륨으로 탈수한 다음, 감압하에서 농축함으로써 조제물을 얻었다. 조제물을 칼럼 크로마토그래피(담체: 실리카겔, 용리액: 클로로포름/n-헥산)에 의해 정제하고, 5-브로모-2-요오도벤조산메틸의 담자색 분체 71.2g(수율 96.1％)을 얻었다.
질소 치환한 반응 용기에, 9-브로모 페난트렌 50.0g, 비스피나콜라토디보론 54.3g, 아세트산칼륨 28.6g, 1,4-디옥산 500㎖를 첨가하고, 질소 버블링한 다음, 1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센디클로로팔라듐(II)디클로로메탄 부가물 1.59g을 첨가하여, 90℃에서 6.5시간 교반하였다. 반응액을 농축하고, 톨루엔 및 물을 첨가하여 80℃에서 교반하고, 여과 보조제를 사용하여 열 여과한 다음, 여액을 분액하였다. 유기층을 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산나트륨으로 탈수 후 여과하고, 여액에 실리카겔을 첨가하여 흡착 정제하였다. 여과 후, 여액을 농축한 다음, n-헥산을 첨가하여 재결정함으로써, 9-(4,4,5,5-테트라메틸-[1,3,2]디옥사보란-2-일)페난트렌의 백색 고체 39.4g(수율 66.6％)을 얻었다.
얻어진 5-브로모-2-요오도벤조산메틸 52.4g과, 9-(4,4,5,5-테트라메틸-[1,3,2]디옥사보란-2-일)페난트렌 39.0g, 탄산칼륨 26.6g, 톨루엔 312㎖, 물 117㎖, 에탄올 156㎖을 반응 용기에 첨가하고, 질소 버블링한 다음, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 0.26g을 첨가하여 가열하고, 73℃에서 20시간 교반하였다. 반응액을 분액 후, 유기층을 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산마그네슘으로 탈수하였다. 여과후, 여액을 농축하고, 칼럼 크로마토그래피(담체: 실리카겔, 용리액: 클로로포름/n-헥산)에 의해 정제하고, 5-브로모-2-(9-페난트레닐)벤조산메틸의 백색 분체 33.6g(수율 67.0％)을 얻었다.
브로모 벤젠 14.4g을 테트라히드로푸란 150㎖에 용해시켜서, -70℃에서 n-부틸리튬(1.6M)을 적하한 다음, 5-브로모-2-(9-페난트레닐)벤조산메틸 13.8g을 첨가하여, 실온에서 18시간 교반하였다. 물을 첨가한 다음, 톨루엔을 첨가하여 분액하였다. 유기층에 무수 황산나트륨을 첨가하여 탈수한 다음 여과하고, 여액을 농축하고, n-헥산을 첨가하여 고체를 석출시켜 여과하였다. 얻어진 고체를 아세트산에틸/n-헥산을 사용하여 재결정시킴으로써, [5-브로모-2-(9-페난트레닐)페닐]디페닐메탄올의 백색 분체 11.1g(수율 61.2％)을 얻었다.
얻어진 [5-브로모-2-(9-페난트레닐)페닐]디페닐메탄올 13.3g과, 아세트산 130㎖, 35％ 염산 4㎖를 반응 용기에 첨가하고, 110℃에서 3시간 교반하였다. 실온까지 방랭한 다음, 메탄올과 물로 세정하면서 여과하였다. 얻어진 고체에 대하여, 메탄올과 물로 환류 분산 세정을 행하고, 여과함으로써, 11-브로모-13,13-디페닐인데노[1,2-I]페난트렌의 백색 분체 12.4g(수율 96.5％)을 얻었다.
얻어진 11-브로모-13,13-디페닐인데노[1,2-I]페난트렌 5.50g, 3,6-디페닐카르바졸 3.53g, 탄산칼륨 2.29g, 구리 분말 0.035g, 3,5-디-t-부틸살리실산 0.14g, 도데실벤젠 30㎖를 질소 치환한 반응 용기에 첨가하고, 210℃에서 27시간 교반하였다. 반응액을 톨루엔으로 희석하고, 여과에 의해 불용물을 제거하였다. 여액을 농축하고, n-헥산을 첨가하여 석출한 고체를 여과에 의해 채취하고, 톨루엔으로 재결정을 1회, 톨루엔/메탄올로 재결정을 1회 각각 실시함으로써, 11-(3,6-디페닐카르바졸-9-일)-13,13-디페닐인데노[1,2-I]페난트렌(화합물 1-35)의 백색 분체 2.68g(수율 32.9％)을 얻었다.
얻어진 백색 분체에 대하여 NMR을 사용하여 구조를 동정하였다.
1H-NMR(CDCl3)로 이하의 37개의 수소의 시그널을 검출하였다.
δ(ppm) 9.08-9.06(1H), 8.91-8.89(1H), 8.79-8.77(1H), 8.69-8.66(1H), 8.37(2H), 7.89-7.77(4H), 7.73-7.70(5H), 7.63-7.55(3H), 7.50-7.33(13H), 7.26-7.19(6H).
[실시예 2]
<11-(카르바졸-9-일)-13,13-디페닐인데노「1,2-I」페난트렌(화합물 1-66)의 합성>
11-브로모-13,13-디페닐인데노「1,2-I」페난트렌 4.48g과 카르바졸 1.50g, 탄산칼륨 1.87g, 구리 분말 0.057g, 3,5-디-t-부틸살리실산 0.22g, 아황산수소나트륨 0.19g, 도데실벤젠 10㎖를 질소 치환한 반응 용기에 첨가하고, 220℃에서 7시간 교반하였다. 반응액을 톨루엔으로 희석하고, 여과에 의해 불용물을 제거하였다. 여액을 농축하고, 아세톤을 첨가하여 석출한 고체를 여과에 의해 채취하고, 톨루엔/메탄올로 재결정을 실시함으로써, 11-(카르바졸-9-일)-13,13-디페닐인데노「1,2-I」 페난트렌(화합물 1-66)의 백색 분체 2.1g(수율 40.0％)을 얻었다.
얻어진 백색 분체에 대하여 NMR을 사용하여 구조를 동정하였다.
1H-NMR(CDCl3)로 이하의 29개의 수소의 시그널을 검출하였다.
δ(ppm) 9.04-9.03(1H), 8.86-8.84(1H), 8.74-8.73(1H), 8.63-8.61(1H), 8.11-8.10(2H), 7.88-7.86(1H), 7.83-7.80(1H), 7.77-7.73(2H), 7.66-7.64(1H), 7.54-7.51(1H), 7.43-7.42(4H), 7.35-7.32(5H), 7.26-7.16(8H).
<유리 전이 온도의 측정>
실시예 1의 화합물(1-35) 및 실시예 2의 화합물(1-66)을 고감도 시차 주사 열량계(브루커·에이엑스에스사제, DSC3100SA)에 의해 유리 전이 온도를 측정하였다. 또한 고 유리 전이 온도의 화합물인 하기 구조의 EBL-1(특허문헌 1을 참조)도 마찬가지의 방법으로 측정을 행하였다. 측정한 유리 전이 온도의 결과를 표 1에 정리해서 나타낸다.
화합물(1-35)의 유리 전이 온도는 190℃이고, 화합물(1-66)의 유리 전이 온도는 155℃로 높은 값이 얻어져서, 박막 상태가 안정됨을 나타내고 있다. 또한 화합물(1-35)의 유리 전이 온도는 EBL-1과 비교해도 높고, EBL-1 대신에 화합물(1-35)을 사용함으로써 보다 열 안정성이 우수한 소자가 제작 가능하다.
<일함수의 측정>
실시예 1의 화합물(1-35) 및 EBL-1을 사용하여, ITO 기판의 위에 막 두께 100㎚의 증착막을 제작하여, 이온화 포텐셜 측정 장치(스미토모 주기카이 고교사제, PYS-202)에 의해 일함수의 측정 결과를 표 2에 정리해서 나타내었다.
실시예 1의 화합물(1-35)은 적합한 재료나 재료로 되어 있는 카르바졸 화합물 등의 정공 수송 재료의 일함수 5.3 내지 6.0eV와 비교하여, 적합한 에너지 준위를 나타내고 있으며, 양호한 정공 수송 능력을 갖고 있음을 알 수 있다.
<정공 수송 특성의 평가>
유리 기판 위에 투명 양극으로서 ITO 전극을 미리 형성한 것의 위에, 정공 주입층으로서 산화몰리브덴을 50㎚가 되도록 진공 증착법으로 성막을 행하고, 그 정공 주입층의 위에 실시예 1의 화합물(1-35)을 100㎚가 되도록 진공 증착법으로 성막하였다. 계속해서 음극으로서 Al을 100㎚ 증착함으로써, 홀 온리 소자(HOD)를 작성하였다.
이것을 질소 분위기하의 글로브 박스 내에서, 180℃의 핫 플레이트에서 3시간 가열한 것과 미가열의 소자를 작성하였다. 각각의 소자에 전압을 인가하고, 순방향 바이어스로 전류가 흐른 전류-전압 곡선에 SCLC(공간 전하 제한 전류)의 식을 피팅시켜서, 이동도를 측정하였다. 또한 비교로서 상기 EBL-1에 대해서도 마찬가지의 조건에서 소자 제작과 측정을 행하였다. 표 3에 이동도와 -3V 인가 시의 누설 전류를 정리해서 나타내었다.
실시예 1의 화합물(1-35)은 EBL-1과 비교하여, 가열에 의한 이동도의 저하가 억제되어 있다. -3V 인가 시의 전류 밀도에 있어서도, 화합물(1-35)은 EBL-1에 비하여 크게 누설 전류가 억제되어 있다. 이것은 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물이 양호한 정공 수송 능력을 갖고, 더 높은 유리 전이 온도를 갖는 것에 기인하고 있다.
이와 같이, 본 발명의 일반식 (1)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물을 포함하는 유기 박막은 우수한 내열성, 전하 수송성을 갖는 유기 박막이며, 각종 광전 변환 소자에 적용할 수 있다.
[실시예 3]
<광전 변환 소자의 제작>
광전 변환 소자는, 도 1에 도시한 바와 같이, 유리 기판(1) 위에 투명 양극(2)으로서 ITO 전극을 미리 형성한 것의 위에, 제1 버퍼층(3), 광전 변환층(4), 금속 음극(5)의 순으로 증착해서 제작하였다.
구체적으로는, 투명 양극(2)인 ITO를 성막한 유리 기판(1)을, 이소프로필알코올 중에서의 초음파 세정을 20분간 행한 후, 200℃에서 가열한 핫 플레이트 위에서 10분간 건조를 행하였다. 그 후, UV 오존 처리를 15분간 행한 후, 이 ITO 구비 유리 기판을 진공 증착기 내에 설치하고, 0.0001Pa 이하까지 감압하였다. 계속해서, 투명 양극(2)을 덮도록 제1 버퍼층(3)으로서, 실시예 1의 화합물(1-35)을 막 두께가 5㎚가 되도록 증착하였다. 이 제1 버퍼층(3)의 위에 광전 변환층(4)으로서 하기 구조식의 p형 반도체(SubPC)와 하기 구조식의 n형 반도체(C60)를, 증착 속도비가 SubPC:C60=50:50이 되는 증착 속도로 2원 증착하고, 막 두께가 100㎚가 되도록 형성하였다. 마지막으로, 이 광전 변환층(4)의 위에 금속 음극(5)으로서 금을 막 두께 100㎚가 되도록 형성하였다.
<광전 변환 소자의 평가>
제작한 유기 광전 변환 소자의 분광 감도, 및 명전류에 대하여, 분광 감도 측정 장치를 사용하여, 하기 측정 조건에 의해 측정하였다. 측정 시의 특정 파장에 있어서의 조사 강도는, Si 포토다이오드(S1337-1010BQ, 하마마츠 포토닉스사제)를 사용하여 교정하였다. 암전류에 대하여, 광전 변환 소자에 대한 분광 방사 강도를 제로로 하여, 마찬가지의 바이어스 조건에서 전류값을 측정하였다. 측정 결과를 표 4에 정리해서 나타내었다.
(측정 조건)
장치: 분광 감도 측정 장치 SM-250A(분코 게이키사제)
광원: 크세논 150W
분광 방사 조도: 2.0㎽/㎠(550㎚)
유효 조사 면적: 10×10mm
수광 면적: 0.04㎠
면내 불균일성: ±5％ 이내
소스 미터: 케이슬리 2635B(KEITHLEY사제)
인가 바이어스: -1 내지 -3V
[비교예 1]
비교로서, 실시예 3에 있어서, 제1 버퍼층(3)의 재료로서, 화합물(1-35) 대신에 상기 EBL-1을 사용한 것 이외에는, 마찬가지로 하여 광전 변환 소자를 제작하고, 전기 특성을 평가하였다. 측정 결과를 표 4에 정리해서 나타내었다.
표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 3의 소자에 있어서의 -3V의 바이어스 인가 시에 있어서의 암전류는, 비교예 1의 소자에 대하여 1/40로 크게 낮은 값이다. 또한 -3V의 바이어스 인가 시의 변환 효율 EQE에 있어서도, 비교예 1의 58％에 대해서, 실시예 3은 64％와 6％로 향상되어 있다. 소자에 있어서의 -1V 및 -2V의 바이어스 인가 시에도, 실시예 3의 소자는 비교예 1의 소자와 비교하여, 낮은 암전류와 높은 변환 효율 EQE가 나타내어져 있다. 이것은, 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물의 높은 전자 블로킹성과 양호한 홀 수송성에 의해, 광전 변환 소자의 암전류 특성과 변환 효율을 크게 개선할 수 있음을 나타내고 있다.
본 발명의, 내열성이 높고, 전하 이동도가 양호한 유기 박막은, 각종 광전 변환 소자에 적용할 수 있기 때문에, 양호한 암전류 특성과 변환 효율을 갖는 광전 변환 소자, 특히 촬상 소자 및 이것을 사용하는 광센서를 제공할 수 있다.
Claims (7)
- 광전 변환 소자에 사용하는 유기 박막이며, 상기 유기 박막은 하기 일반식 (1)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물을 포함하는 유기 박막.
(식 중, A는 단결합, 2가의 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기, 2가의 치환 혹은 비치환된 방향족 복소환기 또는 2가의 치환 혹은 비치환된 축합 다환 방향족기를 나타내고,
Ar1 및 Ar2는, 서로 동일해도 되고 달라도 되며, 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 비치환된 방향족 복소환기 또는 치환 혹은 비치환된 축합 다환 방향족기를 나타내고,
A, Ar1 및 Ar2는, 단결합, 치환 혹은 비치환된 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재시켜 서로 결합하여 환을 형성해도 되고,
R1 내지 R11은, 서로 동일해도 되고 달라도 되며, 수소 원자, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10의 시클로알킬기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 2 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알케닐기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬옥시기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10의 시클로알킬옥시기, 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 비치환된 방향족 복소환기, 치환 혹은 비치환된 축합 다환 방향족기 또는 치환 혹은 비치환된 아릴옥시기를 나타내고,
R1 내지 R11은, 단결합, 치환 혹은 비치환된 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재시켜 서로 결합하여 환을 형성해도 되고,
R12 및 R13은, 서로 동일해도 되고 달라도 되며, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10의 시클로알킬기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 2 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알케닐기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6의 직쇄상 혹은 분지상의 알킬옥시기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10의 시클로알킬옥시기, 치환 혹은 비치환된 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 비치환된 방향족 복소환기, 치환 혹은 비치환된 축합 다환 방향족기 또는 치환 혹은 비치환된 아릴옥시기를 나타내고,
R12 및 R13은, 단결합, 치환 혹은 비치환된 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재시켜 서로 결합하여 환을 형성해도 됨) - 제1항에 있어서,
상기 일반식 (1)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물이, 하기 일반식 (2)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물인, 유기 박막.
(식 중, A 및 R1 내지 R13은 일반식 (1) 중의 A 및 R1 내지 R13의 정의와 동일하고, R14 내지 R21은 일반식 (1) 중의 R1 내지 R11의 정의와 동일함) - 제1항에 있어서,
상기 일반식 (1)로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물이, 하기 일반식 (3)으로 표시되는 인데노페난트렌환 구조를 갖는 화합물인, 유기 박막.
(식 중, R1 내지 R13은 일반식 (1) 중의 R1 내지 R13의 정의와 동일하고, R14 내지 R20은 일반식 (1) 중의 R1 내지 R11의 정의와 동일하고, Ar은 일반식 (1) 중의 Ar1 및 Ar2의 정의와 동일함) - 적어도 양극과 버퍼층과 광전 변환층과 음극이 이 순으로 적층된 광전 변환 소자이며, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 유기 박막을 포함하는 층을 갖는 광전 변환 소자.
- 제4항에 있어서,
상기 유기 박막을 포함하는 층이 버퍼층인, 광전 변환 소자. - 제4항에 있어서,
상기 유기 박막을 포함하는 층이 광전 변환층인, 광전 변환 소자. - 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 광전 변환 소자를 갖는 촬상 소자.
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