TW202231707A - 化合物 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種式(I)化合物：
其中EDG為式(II)之供電子基團，各EAG獨立地為式(III)之受電子基團：
各X獨立地為O或S；各Y獨立地為O、S、Se、NR
8或C(R
9)
2，其中R
8及R
9每次出現時獨立地選自H或取代基；
Ar
3及Ar
4每次出現時獨立地為單環或多環芳族或雜芳族基團；R
1及R
2每次出現時獨立地為取代基；R
3至R
6各獨立地為H或取代基；Z
1為直接鍵或Z
1與取代基R
4一起形成Ar
1，其中Ar
1為單環或多環芳族或雜芳族基團；Z
2為直接鍵或Z
2與取代基R
5一起形成Ar
2，其中Ar
2為單環或多環芳族或雜芳族基團；p為0、1、2或3；q為0、1、2或3；R
10每次出現時為H或取代基；----表示與EDG之連接位置；且R
7每次出現時為H或取代基，限制條件為至少一個R
7為CN。該式(I)化合物可用作有機光響應裝置之本體異質接面層中之電子受體。
Description
本發明之實施例係關於用於有機光響應裝置之有機化合物，特定言之用於有機光檢測器之受電子化合物。
包含有機半導體材料之一系列有機電子裝置係已知，包括有機發光裝置、有機場效應電晶體、有機光伏打裝置及有機光檢測器(OPD)。
WO 2018/065352揭示具有光活性層之OPD，其含有不含富勒烯部分之小分子受體及具有供體及受體單元之共軛之共聚物電子供體。
WO 2018/065356揭示具有光活性層之OPD，其含有不含富勒烯部分之小分子受體及具有隨機分佈之供體及受體單元之共軛之共聚物電子供體。
Yao等人，「Design, Synthesis, and Photovoltaic Characterization of a Small Molecular Acceptor with an Ultra-Narrow Band Gap」，Angew Chem Int Ed Engl. 2017年3月6日；56(11):3045-3049揭示具有1.24 eV之帶隙之非富勒烯受體。
Li等人，「Fused Tris(thienothiophene)‐Based Electron Acceptor with Strong Near‐Infrared Absorption for High‐Performance As‐Cast Solar Cells」，Advanced Materials，第30卷(10), 2018揭示太陽能電池之稠合八環電子受體(FOIC)。
Gao等人，「A New Non-fullerene Acceptor with Near Infrared Absorption for High Performance Ternary‐Blend Organic Solar Cells with Efficiency over 13%」 Advanced Science，第5卷(6)，2018年6月揭示含有受體-供體-受體(A-D-A)型非富勒烯受體3TT-FIC之太陽能電池，其具有三個稠合之噻吩并[3,2‐b]噻吩作為中心核及經二氟取代之茚酮作為端基。
Wang等人，「Fused Hexacyclic Non-fullerene Acceptor with Strong Near‐Infrared Absorption for Semitransparent Organic Solar Cells with 9.77% Efficiency」揭示含有受體IHIC之太陽能電池，基於側接吸電子基團1,1‐二氰基亞甲基‐3‐茚酮之供電子基團二噻吩并環戊噻吩并[3,2‐
b]噻吩。
於一些實施例中，本發明提供式(I)化合物：
EAG – EDG – EAG
(I)
其中EDG為式(II)之供電子基團，各EAG獨立地為式(III)之受電子基團：
(II)
(III)
各X獨立地為O或S；
各Y獨立地為O、S、Se、NR
8或C(R
9)
2，其中R
8及R
9每次出現時獨立地選自H或取代基；
Ar
3及Ar
4每次出現時獨立地為單環或多環芳族或雜芳族基團；
R
1及R
2每次出現時獨立地為取代基；
R
3至R
6各獨立地為H或取代基；
Z
1為直接鍵或Z
1與取代基R
4一起形成Ar
1，其中Ar
1為單環或多環芳族或雜芳族基團；
Z
2為直接鍵或Z
2與取代基R
5一起形成Ar
2，其中Ar
2為單環或多環芳族或雜芳族基團；
p為0、1、2或3；
q為0、1、2或3；
R
10每次出現時為H或取代基；
----表示與EDG之連接位置；且
R
7每次出現時為H或取代基，限制條件為至少一個R
7為CN。
視情況，Ar
3及Ar
4各獨立地選自噻吩、呋喃、噻吩并噻吩、呋喃并呋喃、噻吩并呋喃、苯并噻吩及苯并呋喃。
視情況，p及q各為1。
視情況，Z
1及Z
2各為直接鍵。
視情況，式(III)之基團具有式(IIIa)：
。
視情況，R
1及R
2每次出現時選自由以下組成之群：
直鏈、分支鏈或環狀C
1-20烷基，其中一或多個非相鄰非末端C原子可經O、S、NR
12、CO或COO置換，其中R
12為C
1-12烴基且該C
1-20烷基中之一或多個H原子可經F置換；及
式-(Ak)
u-(Ar
6)
v之基團，其中Ak為C
1-14伸烷基鏈，其中一或多個C原子可經O、S、CO或COO置換；u為0或1；Ar
6每次出現時獨立地為未經取代或經一或多個取代基取代之芳族或雜芳族基團；且v為至少1。
視情況，R
1及R
2中之至少一者為未經取代或經選自C
1-20烷基之一或多個取代基取代之苯基，其中一或多個非相鄰非末端C原子可經O、S、NR
12、CO或COO置換且該C
1-20烷基中之一或多個H原子可經F置換。
視情況，各R
3至R
6獨立地選自：
H；
C
1-21烷基，其中一或多個非相鄰非末端C原子可經O、S、COO或CO置換；及
芳族或雜芳族基團Ar
6，其未經取代或經一或多個取代基取代。
於一些實施例中，本發明提供包含電子供體及電子受體之組合物，其中該電子受體為如上述技術方案中任一項之化合物。
視情況，該組合物包含至少一種另外電子受體。視情況，該組合物包含富勒烯另外電子受體。
於一些實施例中，本發明提供一種調配物，其包含溶解或分散於溶劑中之如本文中所述之化合物或組合物。
於一些實施例中，本發明提供一種有機光響應裝置，其包含陽極、陰極及在該陽極與陰極之間配置之光響應層，其中該光響應層包含電子受體及電子供體，其中該受電子材料為如本文中所述之化合物。
視情況，該有機光響應裝置為有機光檢測器。
於一些實施例中，本發明提供一種形成如本文中所述之有機光響應裝置之方法，其包括在該陽極及陰極中之一者上形成該光響應有機層及在該光響應有機層上形成該陽極及陰極中之另一者。
視情況，該光響應有機層之形成包括將如本文中所述之調配物沉積。
於一些實施例中，本發明提供一種光感測器，其包含光源及經配置以檢測自該光源發射之光之如本文中所述之有機光檢測器。
視情況，該光源發射具有大於750 nm之峰波長之光。
視情況，該光感測器經配置以在該有機光檢測器與該光源之間之光路徑中接收樣品。
於一些實施例中，本發明提供一種測定樣品中之目標材料之存在及/或濃度之方法，該方法包括將該樣品照明及量測經配置以在照明時接收自該樣品發射之光之如本文中所述之光檢測器的響應。
視情況，該有機光檢測器為如本文中所述之光感測器之有機光檢測器。
除非上下文另有明確要求，否則整篇描述及申請專利範圍，詞語「包括(comprise/comprising)」及類似者應以包含性意義，如與排他或詳盡意義相反；即，以「包含(但不限於)」之意義解釋。如本文中所用，術語「連接」、「耦接」或其任何變型意指兩個或更多個元件之間之任何連接或耦接(直接或間接)；該等元件之間之耦接或連接可係物理、邏輯、電磁性或其組合。此外，當用於本申請案中時，詞語「本文」、「上文」、「下文」及相似含義之詞語係指作為整體之本申請案且不係指本申請案之任何特定部分。在上下文許可之情況下，於實施方式中使用單數或複數之詞語亦可各自包含複數或單數。提及兩個或更多個條項之列表之詞語「或」覆蓋該詞語之所有下列解釋：該列表中之條項中之任一者，該列表中之所有條項，及該列表中之條項之任何組合。除非另有指定，否則提及元素包含該元素之所有同位素。
本文中所提供之技術之教示可應用於其他體系，不一定僅下文所述之體系。可組合下文所述之各種實例之要素及動作以提供該技術之進一步實施方案。該技術之一些替代實施方案可不僅包含下文指定之彼等實施之另外要素，而且可包含更少要素。
可根據下列實施方式對該技術作出此等及其他改變。雖然該描述描述該技術之某些實例，及描述涵蓋之最佳模式，但是不管該描述如何詳細出現，該技術可以許多方式實踐。體系之細節可於其特定實施中相當大變化，然而仍由本文中所揭示之技術包含。如上所指定，當描述該技術之某些特徵或態樣時使用之特定術語不應暗示該術語正在於本文中重新定義以受限於與該術語相關聯之技術之任何特定特性、特徵或態樣。一般而言，除非實施方式部分明確定義此等術語，否則於下列申請專利範圍中所用之術語不應解釋為限制本說明書中所揭示之特定實例之技術。因此，該技術之實際範圍不僅包含所揭示之實例，而且包含在申請專利範圍下實踐或實施該技術之所有等效方式。
為減少申請專利範圍之數目，以下以某些技術方案形式呈現該技術之某些態樣，但是申請者考慮以任何數目之技術方案形式之該技術之各種態樣。例如，雖然該技術之一些態樣可作為電腦可讀媒體技術方案詳述，但是其他態樣同樣可作為電腦可讀媒體技術方案實施或以其他形式，諸如以方式加功能技術方案實施。
於下列描述中，出於解釋之目的，為提供所揭示技術之實施方案之徹底理解闡述許多特定細節。然而，對熟習此項技術者顯然可在無此等特定細節中之一些下實踐所揭示技術之實施例。
本發明提供式(I)化合物：
EAG – EDG – EAG
(I)
其中EDG為式(II)之供電子基團且各EAG為式(III)之受電子基團。
式(II)為：
(II)
其中：
各X獨立地為O或S；
各Y獨立地為O、S、Se、NR
8或C(R
9)
2，其中R
8及R
9每次出現時獨立地選自H或取代基；
Ar
3及Ar
4每次出現時獨立地為單環或多環芳族或雜芳族基團；
R
1及R
2每次出現時獨立地為取代基；
R
3至R
6各獨立地為H或取代基；
Z
1為直接鍵或Z
1與取代基R
4一起形成Ar
1，其中Ar
1為單環或多環芳族或雜芳族基團；
Z
2為直接鍵或Z
2與取代基R
5一起形成Ar
2，其中Ar
2為單環或多環芳族或雜芳族基團；
p為0、1、2或3；且
q為0、1、2或3。
視情況，R
1及R
2每次出現時獨立地選自由以下組成之群：
直鏈、分支鏈或環狀C
1-20烷基，其中一或多個非相鄰非末端C原子可經O、S、NR
12、CO或COO置換，其中R
12為C
1-12烴基且該C
1-20烷基中之一或多個H原子可經F置換；及
式-(Ak)
u-(Ar
6)
v之基團，其中Ak為C
1-14伸烷基鏈，其中一或多個C原子可經O、S、CO或COO置換；u為0或1；Ar
6每次出現時獨立地為未經取代或經一或多個取代基取代之芳族或雜芳族基團；且v為至少1，視情況1、2或3。
C
1-14烴基可為C
1-14烷基、未經取代之苯基、及經一或多個C
1-6烷基取代之苯基。
Ar
6較佳地為苯基。
在存在之情況下，Ar
6之取代基可為取代基R
16，其中R
16每次出現時獨立地選自F、C
1-20烷基，其中一或多個非相鄰非末端C原子可經O、S、NR
12、CO或COO置換且C
1-20烷基之一或多個H原子可經F置換。
若v為3或更多，則-(Ar
6)
v可為Ar
6基團之直鏈或分支鏈。如本文中所述之Ar
6基團之直鏈僅具有一個一價末端Ar
6基團，然而Ar
6基團之分支鏈具有至少兩個一價末端Ar
6基團。
視情況，R
1及R
2中之至少一者每次出現時為未經取代或經選自如上所述之R
16之一或多個取代基取代之苯基。
視情況，各R
3至R
6獨立地選自：
H；
F；
直鏈或分支鏈C
1-21烷基，其中一或多個非相鄰非末端C原子可經O、S、COO或CO置換；及
芳族或雜芳族基團Ar
6，其未經取代或經一或多個取代基取代。
於R
3至R
6中之任一者為Ar
6之情況下，Ar
6較佳地為芳族基團，更佳地苯基。
若存在，則Ar
6之一或多個取代基可選自C
1-14烷基，其中一或多個非相鄰非末端C原子可經O、S、COO或CO置換。
如本文中所用，烷基之「非末端」C原子意指除了直鏈(正烷基)鏈之甲基C原子或分支鏈烷基鏈之甲基C原子外之烷基之C原子。
較佳地，R
8係選自H及C
1-30烴基。該C
1-30烴基視情況選自C
1-30烷基、未經取代之苯基及經一或多個C
1-12烷基取代之苯基。
較佳地，R
9每次出現時獨立地選自如關於R
1所述之取代基。
視情況，Ar
3及Ar
4各獨立地選自噻吩、呋喃、噻吩并噻吩、呋喃并呋喃、噻吩并呋喃、苯并噻吩及苯并呋喃。
Ar
3及Ar
4各獨立地未經取代或經一或多個取代基取代。若存在，則Ar
3及Ar
4之較佳取代基係選自除了H之上述基團R
3至R
6，較佳地C
1-20烷基，其中一或多個非相鄰非末端C原子經O、S、CO或COO置換。
較佳地，各R
3至R
6為H、C
1-20烷基或C
1-20烷氧基。
於一些實施例中，R
4及R
5中之至少一者，視情況二者非H，且各R
3及R
6為H。
較佳地，p為0或1，更佳地1。
較佳地，q為0或1，更佳地1。
Y每次出現時較佳地為O或S。
較佳地，Z
1及Z
2各為直接鍵。
於一些實施例中，Z
1連接至R
4以形成單環芳族或雜芳族基團及/或Z
2連接至R
5以形成單環芳族或雜芳族基團。
視情況，Z
1連接至R
4以形成噻吩環或呋喃環及/或Z
2連接至R
5以形成噻吩環或呋喃環。
各EAG為式(III)之基團：
(III)
其中：
R
10為H或取代基；
----表示與EDG之連接位置；且
R
7每次出現時為H或取代基，限制條件為至少一個R
7為CN。
視情況，各R
7獨立地選自H、C
1-12烷基及CN，限制條件為至少一個R
7為CN。
R
10較佳地為H。
取代基R
10較佳地選自由以下組成之群：C
1-12烷基，其中一或多個非相鄰非末端C原子可經O、S、COO或CO置換且烷基之一或多個H原子可經F置換；及芳族基團Ar
9，視情況苯基，其未經取代或經選自F及C
1-12烷基之一或多個取代基取代，其中一或多個非相鄰非末端C原子可經O、S、COO或CO置換。
示例性式(III)之基團為：
式(III)之基團可係相同或不同。較佳地，其係相同。
視情況，式(I)化合物具有自真空能階大於4.00 eV，視情況自真空能階至少4.10 eV之LUMO能階。除非另有指定，否則如本文中提供之材料之HOMO及LUMO能階為藉由材料之膜之方波伏安法量測之值。
示例性式(I)化合物為：
另外電子受體於一些實施例中，該式(I)化合物為包含式(I)化合物及電子供體之組合物之唯一電子受體。於一些實施例中，該組合物可包含一或多種另外電子受體。該一或多種另外受體可選自富勒烯及非富勒烯受體(NFA)。
式(I)化合物:另外受體重量比率可於約1:0.1至1:1之範圍內，較佳地於約1:0.1至1:0.5之範圍內。
富勒烯可為C
60、C
70、C
76、C
78或C
84富勒烯或其衍生物，包括(不限於) PCBM型富勒烯衍生物(包括苯基-C61-丁酸甲酯(C
60PCBM)及苯基-C71-丁酸甲酯(C
70PCBM))、TCBM型富勒烯衍生物(例如，甲苯基-C61-丁酸甲酯(C
60TCBM))及ThCBM型富勒烯衍生物(例如，噻吩基-C61-丁酸甲酯(C
60ThCBM))。
在存在之情況下，富勒烯受體可具有式(VIII)：
(VIII)
其中A與富勒烯之C-C基團一起形成單環或稠合環基團，其可未經取代或經一或多個取代基取代。
示例性富勒烯衍生物包括式(VIIIa)、(VIIIb)及(VIIIc)：
其中R
30至R
42各獨立地為H或取代基。
取代基R
30至R
42每次出現時視情況且獨立地選自由以下組成之群：芳基或雜芳基，視情況苯基，其可未經取代或經一或多個取代基取代；及C
1-20烷基，其中一或多個非相鄰非末端C原子可經O、S、CO或COO置換且一或多個H原子可經F置換。
在存在之情況下，芳基或雜芳基R
30至R
42之取代基視情況選自C
1-12烷基，其中一或多個非相鄰非末端C原子可經O、S、CO或COO置換且一或多個H原子可經F置換。
電子供體供體(p型)化合物不特別受限制及可適宜選自為熟習此項技術者已知之供電子材料，包括有機聚合物及非聚合物有機分子。該p型化合物具有較式(I)化合物之LUMO更深之HOMO (進一步遠離真空)。視情況，在p型供體之HOMO能階與n型受體式(I)化合物之LUMO能階之間之空隙係小於1.4 eV。適宜地，該等供體及受體材料形成II型介面。
於較佳實施例中，該p型供體化合物為有機共軛聚合物，其可為均聚物或共聚物，包括交替、無規或嵌段共聚物。較佳為非結晶或半結晶共軛有機聚合物。另外較佳地，p型有機半導體為具有低帶隙，通常在2.5 eV與1.5 eV之間，較佳地在2.3 eV與1.8 eV之間之共軛有機聚合物。作為示例性p型供體聚合物，可提及選自共軛烴或雜環聚合物之聚合物，包括聚并苯、聚苯胺、聚薁、聚苯并呋喃、聚茀、聚呋喃、聚茚并茀、聚吲哚、聚伸苯基、聚吡唑啉、聚芘、聚嗒嗪、聚吡啶、聚三芳基胺、聚(伸苯基伸乙烯基)、聚(3-經取代之噻吩)、聚(3,4-經二取代之噻吩)、聚硒吩、聚(3-經取代之硒吩)、聚(3,4-經二取代之硒吩)、聚(雙噻吩)、聚(三噻吩)、聚(雙硒吩)、聚(三硒吩)、聚噻吩并[2,3-b]噻吩、聚噻吩并[3,2-b]噻吩、聚苯并噻吩、聚苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩、聚異噻茚、聚(經單取代之吡咯)、聚(3,4-經二取代之吡咯)、聚-1,3,4-噁二唑、聚異噻茚、其衍生物及共聚物。p型供體之較佳實例為聚茀及聚噻吩(其各者可經取代)之共聚物，及包含苯并噻二唑基及噻吩基重複單元(其各者可經取代)之聚合物。應瞭解，p型供體亦可由複數種供電子材料之混合物組成。
視情況，該供體聚合物包含式(X)之重複單元：
其中R
50及R
51每次出現時獨立地為H或取代基。
取代基R
50及R
51可選自關於R
3所述之除了H之基團。
較佳地，各R
50為取代基。於較佳實施例中，R
50基團經連接以形成式-Y
1-C(R
52)
2-之基團，其中Y
1為O、S、NR
53或C(R
52)
2；R
52每次出現時為H或取代基，較佳地如關於R
1所述之取代基，最佳地C
1-30烴基；且R
53為H或取代基，較佳地H或C
1-30烴基。
較佳地，各R
51為H。
供體聚合物可包含選自式(XX)至(XXXII)中之一或多者之重複單元
R
23每次出現時為取代基，視情況C
1-20烷基，其中一或多個非相鄰非末端C原子可經O、S、COO或CO置換且烷基之一或多個H原子可經F置換。
R
25每次出現時獨立地為H；F；CN；NO
2；C
1-20烷基，其中一或多個非相鄰非末端C原子可經O、S、COO或CO置換且烷基之一或多個H原子可經F置換；或芳族基團Ar
7，視情況苯基，其未經取代或經選自F及C
1-12烷基之一或多個取代基取代，其中一或多個非相鄰非末端C原子可經O、S、COO或CO置換；或
或
其中Z
40、Z
41、Z
42及Z
43各獨立地為CR
14或N，其中R
14每次出現時為H或取代基，較佳地C
1-20烴基；
Y
40及Y
41各獨立地為O、S、NX
71，其中X
71為CN或COOR
40；或CX
60X
61，其中X
60及X
61各獨立地選自CN、CF
3或COOR
40；
W
40及W
41各獨立地為O、S、NX
71，其中X
71為CN或COOR
40；或CX
60X
61，其中X
60及X
61獨立地為CN、CF
3或COOR
40；且
R
40每次出現時為H或取代基，較佳地H或C
1-20烴基。
Z
1為N或P。
T
1、T
2及T
3各獨立地表示芳基或雜芳基環，視情況苯，其可稠合至一或多個另外環。在存在之情況下，T
1、T
2及T
3之取代基視情況選自R
25之非H基團。
R
11每次出現時為取代基，較佳地C
1-20烴基。
Ar
8為伸芳基或伸雜芳基，視情況噻吩、茀或伸苯基，其可未經取代或經一或多個取代基，視情況選自R
25之一或多個非H基團取代。
較佳地，該供體聚合物為包含供電子重複單元，較佳地式(X)之重複單元，及受電子重複單元，較佳地選自式(XX)至(XXXI)之重複單元之供體-受體聚合物。
示例性供體材料揭示於(例如) WO2013/051676中，其內容係以引用的方式併入本文中。
視情況，該p型供體具有自真空能階不大於5.5 eV之HOMO能階。視情況，該p型供體具有自真空能階至少4.1 eV之HOMO能階。
較佳地，該供體材料(或若存在超過一種供體，則供體材料中之至少一者)及式(I)化合物形成(II)型異質接面。較佳地，該式(I)化合物具有較供體材料之HOMO至少0.05 eV更深，視情況至少0.10 eV更深之HOMO能階。
視情況，該供體材料或若存在超過一種供體，則供體材料中之至少一者具有小於2.00 eV之HOMO-LUMO帶隙。
視情況，該供體材料或若存在超過一種供體，則供體材料中之至少一者具有至少900 nm之吸收峰。除非另有指定，否則如本文中所述之吸收光譜係於溶液中使用Cary 5000 UV-vis-IR光譜儀量測。
除非另有指定，否則如本文中所述之材料之HOMO及LUMO能階係自化合物之膜使用方波伏安法量測。
於一些實施例中，該(等)供體化合物與該(等)受體化合物之重量比率為約1:0.5至約1:2。
較佳地，該(等)電子供體:該(等)電子受體重量比率係於約1:0.5至1:2，較佳地1:0.7至1:1.7之範圍內。於較佳實施例中，該(等)電子受體之重量大於該(等)電子供體之重量。
有機光檢測器如本文中所述之式(I)化合物可作為光響應裝置(較佳地OPD)之本體異質接面層中之電子受體提供。
圖1說明根據本發明之一些實施例之OPD。該OPD包含陰極103、陽極107及在陽極與陰極之間配置之本體異質接面層105。該OPD可支撐在基板101上。
圖1說明陰極在基板與陽極之間安置之配置。於其他實施例中，陽極可在陰極與基板之間安置。
該本體異質接面層包含電子受體及電子供體之混合物。於一些實施例中，該本體異質接面層由電子受體及電子供體組成。於一些實施例中，該本體異質接面層包含除了式(I)之電子受體外之另外電子受體。視情況，該另外電子受體為富勒烯。
視情況，該本體異質接面層具有100至1000 nm之範圍內之厚度。
陽極及陰極各者可獨立地為單個導電層或可包含複數個層。
該OPD可包含除了圖1中所示之陽極、陰極及本體之層。於一些實施例中，電洞傳輸層在陽極與本體異質接面層之間安置。於一些實施例中，電子傳輸層在陰極與本體異質接面層之間安置。於一些實施例中，功函數修改層在本體異質接面層與陽極之間，及/或在本體異質接面層與陰極之間安置。
包含光檢測器之裝置可進一步包含對光檢測器施加反向偏壓之電壓源及/或經配置以量測光電流之裝置。施加至光檢測器之電壓可係可變。於一些實施例中，當在使用時，光檢測器可經連續偏壓。
於一些實施例中，光檢測器系統包含如本文中所述之複數個光檢測器，諸如相機之圖像感測器。
於一些實施例中，感測器可包含如本文中所述之OPD及光源，其中該OPD經配置以接收自光源發射之光。
於一些實施例中，在到達OPD之前，來自光源之光可改變或可不改變。例如，在光達到OPD之前，其可經濾波、向下轉換或向上轉換。
於一些實施例中，該光源具有大於750 nm，視情況小於1500 nm，視情況於1300至1400 nm之範圍內之峰波長。
第一電極及第二電極中之至少一者係透明，使得入射在該裝置上之光可到達本體異質接面層。於一些實施例中，第一電極及第二電極二者均係透明。
各透明電極對850至1500 nm之範圍內之波長較佳地具有至少70%，視情況至少80%之透射率。
於一些實施例中，一個電極係透明及另一電極係反射的。
視情況，該透明電極包含透明導電氧化物，較佳地氧化銦錫或氧化銦鋅之層或由之組成。於較佳實施例中，該電極可包含聚3,4-伸乙基二氧基噻吩(PEDOT)。於其他較佳實施例中，該電極可包含PEDOT及聚苯乙烯磺酸酯(PSS)之混合物。該電極可由PEDOT:PSS之層組成。
視情況，該反射電極可包含反射金屬之層。該反射材料之層可為鋁或銀或金。於一些實施例中，可使用雙層電極。例如，該電極可為氧化銦錫(ITO)/銀雙層、ITO/鋁雙層或ITO/金雙層。
該裝置可藉由以下形成：在由基板支撐之陽極及陰極中之一者上形成本體異質接面層及將陽極或陰極中之另一者在該本體異質接面層上沉積。
該OPD之面積可小於約3 cm
2、小於約2 cm
2、小於約1 cm
2、小於約0.75 cm
2、小於約0.5 cm
2或小於約0.25 cm
2。視情況，各OPD可為OPD陣列之部分，其中各OPD為具有如本文中所述之面積，視情況小於1 mm
2，視情況於0.5 μm
2至900 μm
2之範圍內之面積之陣列之像素。
該基板可為(不限於)玻璃或塑膠基板。該基板可經描述為無機半導體。於一些實施例中，該基板可為矽。例如，該基板可為矽晶圓。若在使用中，入射光透過基板及由該基板支撐之電極傳輸，則該基板係透明。
若在使用中，入射光透過陽極及陰極中之一者傳輸，則支撐陽極及陰極中之另一者之基板可係透明或可不透明。
該本體異質接面層可藉由任何製程，包括(不限於)熱蒸發及溶液沉積方法形成。
較佳地，該本體異質接面層藉由沉積包含溶解或分散於溶劑或兩種或更多種溶劑之混合物中之受體材料及電子供體材料之調配物形成。該調配物可藉由任何塗覆或印刷方法，包括(不限於)旋塗、浸塗、輥塗、噴塗、刮刀塗覆、線棒塗覆、狹縫塗覆、噴墨印刷、絲網印刷、凹版印刷及柔版印刷沉積。
該調配物之一或多種溶劑可視情況包括經一或多個選自氯、C
1-10烷基及C
1-10烷氧基之取代基取代之苯或由之組成，其中兩個或更多個取代基可連接以形成可未經取代或經一或多個C
1-6烷基取代之環，視情況甲苯、二甲苯、三甲基苯、四甲基苯、苯甲醚、二氫茚及其經烷基取代之衍生物、及四氫萘及其經烷基取代之衍生物。
該調配物可包含兩種或更多種溶劑之混合物，較佳地包含經一或多個如上所述之取代基取代之至少一種苯及一或多種另外溶劑。該一或多種另外溶劑可選自酯，視情況烷基或芳基羧酸之烷基或芳基酯，視情況苯甲酸C
1-10烷酯、苯甲酸苄酯或二甲氧基苯。於較佳實施例中，三甲基苯及苯甲酸苄酯之混合物係用作溶劑。於其他較佳實施例中，三甲基苯及二甲氧基苯之混合物係用作溶劑。
該調配物可包含除了電子受體、電子供體及一或多種溶劑外之另外組分。作為此等組分之實例，可提及黏著劑、消泡劑、脫氣劑、增黏劑、稀釋劑、助劑、流動改進劑、著色劑、染料或顏料、敏化劑、穩定劑、奈米粒子、表面活性化合物、潤滑劑、潤濕劑、分散劑及抑制劑。
如本文中所述之有機光檢測器可用於廣泛應用，包括(不限於)檢測環境光之存在及/或亮度及於包含有機光檢測器及光源之感測器中。該光檢測器可經配置使得自光源發射之光入射在光檢測器上及可檢測光之波長及/或亮度之變化，例如，該變化由於來自於光源與有機光檢測器之間之光路徑中安置之樣品中之目標材料之光的吸收及/或發射。該樣品可為非生物樣品(例如，水樣品)或取自人類或動物個體之生物樣品。該感測器可為(不限於)氣體感測器、生物感測器、X-射線成像裝置、圖像感測器(諸如相機圖像感測器)、運動感測器(例如，用於安全應用)、近接感測器或指紋感測器。1D或2D光感測器陣列可於圖像感測器中包含如本文中所述之複數個光檢測器。該光檢測器可經配置以檢測自目標分析物發射之光，該目標分析物在藉由光源照射時發射光或結合至在由光源照射時發射光之發光標籤。該光檢測器可經配置以檢測藉由目標分析物或與之結合之發光標籤發射之光之波長。
實例 化合物實例 1化合物實例1可根據反應圖1製備
反應圖1
中間體2：
在-78℃下，將正丁基鋰(97.4 ml，1.6M，0.16 mol)添加至含於THF (100 ml)中之噻吩并[3,2-b]噻吩(1) (10 g，0.07 mol)之溶液中及將混合物在25℃下攪拌一小時。於冷卻至-78℃後，添加含三甲基氯化錫(35.5 g，0.18 mol)之THF(100 ml)及將混合物在25℃下攪拌16小時。然後將其在0℃下用水(200 ml)終止反應，用己烷(200 ml)萃取，將有機層用鹽水洗滌及經無水硫酸鈉乾燥及濃縮。將粗製固體溶解於氯仿(50 ml)中，添加甲醇(250 ml)及將混合物在0℃下攪拌2小時。將所得漿液過濾，用甲醇(100 ml)洗滌及在真空下乾燥，以得到呈白色固體之中間體2 (20 g，60%產率)。
HPLC：98.45%。
1H-NMR (400 MHz, DMSO-d
6):
δ [ppm] 0.362 (s, 18H), 7.38 (s, 2H)。
中間體4：
中間體3可如Journal of Materials Chemistry A: Materials for Energy and Sustainability (2020), 8, (10), 5163-5170中所述合成，其內容係以引用的方式併入本文中。
將雙(三苯基膦)二氯化鈀(II) (144 mg，0.2 mmol)添加至含於經脫氣甲苯(100 ml)中之中間體2 (4.8 g，0.01 mol)及2-溴噻吩-3-甲酸甲酯(3) (4.77 g，0.02 mmol)之混合物中及將混合物在80℃下加熱16小時。於冷卻後，將所得漿液過濾，用甲苯(20 ml)洗滌及在真空下乾燥，以得到呈黃色固體之中間體4 (4.5 g)。
HPLC：95.7%。
1 H-NMR (400 MHz, CDCl
3)
:
δ [ppm] 1.57 (s, 4H), 3.88 (s, 6H), 7.28 (s, 2H), 7.54 (d,
J= 5.40 Hz, 2H), 7.69 (s, 2H)。
中間體6：
在-100℃下，將正丁基鋰(2.5M含於己烷中，17.1 ml，0.04 mol)添加至含於THF (60 ml)中之1-溴-4-己基苯(5) (12.0 g，0.05 mol)之溶液中及將混合物攪拌2.5小時。添加呈固體之中間體4 (3 g，0.01 mol)及允許將混合物升溫至25℃及攪拌16小時。於冷卻至0℃後，將其用NH
4Cl溶液(20%水溶液，30 ml)終止反應，用乙酸乙酯(2 x 20 ml)萃取，用鹽水(30 ml)洗滌，經無水硫酸鈉乾燥及在減壓下濃縮。將殘留物藉由矽膠層析法(2 % EtOAc/己烷作為溶離劑)純化，以得到中間體6 (4.5 g，63%產率)。
LCMS：96.5%。
1H-NMR (400 MHz, CDCl
3):
δ [ppm] 0.91 (t,
J= 6.64 Hz, 12H), 1.33-1.37 (m, 24H), 1.59-1.64 (m, 8H), 2.62 (t,
J= 7.88 Hz, 8H), 3.26(bs, 2H), 6.47 (d,
J= 5.36 Hz, 2H), 6.66 (s, 2H), 7.11-7.17 (m, 18H)。
中間體7：
在氮氣下，在0℃下，將三氟化硼合二乙醚(2.74 ml，0.02 mol)逐滴添加至含於無水DCM (60 ml)中之中間體(6) (4.5 g，0.004 mol)之溶液中。於26℃下攪拌16小時後，將混合物用冰水(30 ml)終止反應，用二氯甲烷(50 ml)稀釋，將有機層用水(30 ml)洗滌，經無水硫酸鈉乾燥及在減壓下濃縮。將粗製物藉由矽膠管柱層析法(2至5% DCM/己烷作為溶離劑)純化，以得到呈紅橙色固體之中間體7 (2 g，46%產率)。
HPLC：98.1%。
1H-NMR (400 MHz, CDCl
3): δ [ppm] 0.88 (t,
J= 6.84 Hz, 12H), 1.29-1.37 (m, 24H), 1.55-1.63 (m, 8H), 2.56 (t,
J= 7.92 Hz, 8H), 7.08-7.10 (m, 10H), 7.16-7.18 (m, 10H)。
中間體8：
在-78℃下，將正丁基鋰(2.5M含於己烷中，16.5 ml，0.04 mol)添加至含於無水THF (150 ml)中之中間體7 (10 g，0.01 mol)之溶液中。於1小時後，緩慢添加含氯化三丁錫(16.9 g，0.05 mol)之THF (20 ml)及允許將混合物升溫至室溫並攪拌16小時。在減壓下移除溶劑及將粗製殘留物用甲醇研磨及過濾，以得到呈黃色固體之中間體8 (4 g，藉由LCMS，約75 %所需產物)。
中間體10：
將三(鄰甲苯基)膦(147 mg，0.48 mmol)及參(二亞苄基丙酮)–二鈀(0) (117 mg，0.13 mmol)添加至含於甲苯(150 ml)中之中間體8 (2.5 g，1.61 mmol)及5-溴-4-[(2-乙基己基)氧基]噻吩-2-甲醛(1.28 g，4.02 mmol)之經脫氣溶液中及將混合物加熱至80℃持續16小時。將混合物濃縮及將粗產物藉由矽膠管柱層析法(0至50% DCM/己烷作為溶離劑)純化，以得到中間體10 (1.1 g，具有81% LCMS純度及0.3 g，具有86% LCMS純度)。
化合物實例1：
將含於乙醇(25 ml)中之中間體10 (550 mg，0.38 mmol)、中間體11 (461 mg，1.89 mmol)及對甲苯磺酸(540 mg，2.84 mmol)之經脫氣溶液在65℃下攪拌18小時及將混合物濃縮。亦將另外550 mg中間體10轉化成化合物實例1。合併粗產物及藉由矽膠管柱層析法(己烷:二氯甲烷(1:1)作為溶離劑)純化兩次。合併含有所需產物之溶離份及用乙醇進一步研磨及過濾，以得到化合物實例1 (500 mg)。
HPLC：93.79%。
1H-NMR (400 MHz, CDCl
3): δ [ppm] 0.87-0.90 (m, 12H), 0.93-0.97 (m, 6H), 0.99-1.04 (m, 6H), 1.29-1.34 (m, 12H), 1.26-1.41 (m, 12H), 1.56-1.67 (m, 24H), 1.85-1.90 (m, 2H), 2.61 (t,
J= 7.6 Hz, 8H), 4.17 (d,
J= 4.8 Hz, 4H), 7.15-7.20 (m, 18H), 7.78 (s, 2H), 8.12 (s, 2H), 8.75 (br, s, 2H), 8.98 (s, 2H)。
中間體11係根據反應圖2形成：
反應圖2
中間體13
將含於水(2 L)中之1,2-二溴-4,5-二甲基苯(100 g，0.38 mol)、氫氧化鉀(105 g，1.89 mol)及高錳酸鉀(298 g，1.89 mol)之混合物在115℃下加熱24小時。於冷卻至室溫後，添加亞硫酸氫鈉，使用10%氫氧化鉀溶液將pH調整至8及將混合物通過矽藻土墊過濾及用水(2 x 50 ml)洗滌。將水層用濃HCl酸化至1之pH，以得到白色沉澱，將其過濾，用水(2 x 250 ml)洗滌及用甲醇研磨。將所得固體過濾及在真空下乾燥，以得到中間體13 (46 g，38%產率)。
1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ [ppm] 8.18 (s, 2H)。
中間體14：
將含中間體13 (200 g，618 mmol)之乙酸酐(I L)在130℃下加熱4小時。於冷卻至室溫後，將粗製固體過濾，用甲苯(200 ml)洗滌及在真空下乾燥，以得到中間體14 (200 g)。
中間體15：
將乙醯乙酸第三丁酯(103 g，654 mmol)添加至中間體14 (200 g，654 mmol)、乙酸酐(1 L)及三乙胺(600 ml)之混合物中及將反應混合物在25℃下攪拌16小時。於用(10M HCl，1 L)及冰(1 kg)之混合物終止反應同時維持溫度低於50℃後，將混合物加熱至75℃持續2小時及冷卻至室溫。過濾固體及乾燥，以得到呈棕色固體之中間體15 (132 g，68%產率)。
LCMS：96.8%。
1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ [ppm] 3.28 (s, 2H), 8.25 (s, 2H)。
中間體16：
將含於甲苯(1.5 L)中之中間體15 (120 g，394 mmol)、乙二醇(244 g，3.9 mol)及對甲苯磺酸(6.78 g，39.4 mmol)之溶液在125℃下加熱40小時。於冷卻至室溫後，將反應混合物添加至水(500 ml)中，分離有機層及在真空下濃縮。將粗製殘留物懸浮於己烷(1 L)中，攪拌30分鐘及過濾，以得到中間體16 (91 g 59%產率)。
1H-NMR (400 MHz, CDCl
3): δ [ppm] 2.56 (s, 2H), 4.09 - 4.12 (m, 4H), 4.20 - 4.24 (m, 4H), 7.65 (s, 2H)。
中間體17：
將亞鐵氰化鉀(48.6 g，132 mmol)、1-丁基咪唑(42.9 g，383 mmol)及碘化銅(I) (12.5 g，65.6 mmol)以三份式添加至含於鄰二甲苯(2.5 L)中之中間體16 (65 g，165 mmol)之溶液中。於140℃下加熱44小時後，將反應混合物冷卻至室溫，通過Florisil塞過濾，及用甲苯，接著乙酸乙酯洗滌。將濾液在減壓下濃縮至1 L及在25℃下攪拌16小時。過濾所得固體，用己烷洗滌及藉由矽膠管柱層析法(己烷:乙酸乙酯(2:8)作為溶離劑)純化。將含有所需產物之溶離份在減壓下濃縮，將己烷(1 L)添加至殘留物中，及過濾所得固體及在真空下乾燥，以得到中間體17 (30 g，64%產率)。
HPLC：98.9%。
1H-NMR (400 MHz, CDCl
3): δ [ppm] 2.62 (s, 2H), 4.15 - 4.21 (m, 4H), 4.24 - 4.28 (m, 4H), 7.83 (s, 2H)。
中間體18：
將鹽酸之乙醚溶液(2M，500 ml，1.0 mol)及水(5ml)添加至含於第三丁基甲基醚(1 L)中之中間體17 (90 g，316 mmol)之溶液中。於25℃下攪拌48小時後，將混合物過濾，將所得固體用乙醚(100 ml x 3)洗滌及用丙酮(500 ml)攪拌3次持續1小時及過濾。將所得固體在真空下乾燥，以得到中間體18 (61 g，80%產率)。
HPLC：95%。
1H-NMR (400 MHz, CDCl
3): δ [ppm] 3.07 (s, 2H), 4.20 - 4.36 (m, 4H), 8.11 (s, 1H), 8.16 (s, 1H)。
中間體11
在25℃下，將含於THF (200 ml)中之丙二腈(5.49 g，83.2 mmol)之溶液添加至含於THF (200 ml)中之氫化鈉(3.31 g，83.2 mmol)之懸浮液中及在25℃下攪拌1小時。在0℃下，將所得混合物添加至含於THF (600 mL)中之中間體18 (20 g，83.2 mmol)之懸浮液中，及將反應混合物在25℃下攪拌16小時。將所得混合物在真空下濃縮，以得到粗製暗紫色固體。在另外40 g中間體18上重複此程序。合併粗物質及藉由矽膠管柱層析法(10至20% MeOH/DCM作為溶離劑)純化。合併含有所需產物之溶離份，在減壓下濃縮及將殘留物於二氯甲烷及乙腈之混合物中攪拌，以得到中間體11 (20.2 g，33%產率)。
LCMS：96.35%純度。
1H-NMR (400 MHz, CD3OD): δ [ppm] 3.61 (s, 2H), 5.55 (s, 1H), 7.73 (s, 1H), 8.29 (s, 1H)。
化合物實例 2化合物實例2可根據反應圖3製備：
反應圖3
中間體20可如
Adv. Sci.2018, 5, 1800307中所述合成，其內容係以引用的方式併入本文中。
HOMO 及 LUMO 量測化合物實例1之HOMO及LUMO值係藉由方波伏安法量測。
於方波伏安法中，當工作電極與參比電極之間之電勢線性時間掃掠時，量測在工作電極下之電流。將在正向脈衝與反向脈衝之間之差電流作為電勢之函數繪圖以得到伏安圖。量測可利用CHI 660D恆電位器。
藉由SWV量測HOMO或LUMO能階之裝置包含電池，該電池含有0.1M第三丁基六氟磷酸銨之乙腈溶液；3 mm直徑玻璃碳工作電極；鉑相對電極及不漏Ag/AgCl參比電極。
出於計算目的，在實驗結束時，直接添加二茂鐵至現有電池，其中使用循環伏安法(CV)測定二茂鐵相對於Ag/AgCl之氧化及還原電勢。
將樣品溶解於甲苯(3 mg/ml)中及在3000 rpm下直接旋塗至玻璃碳工作電極。
LUMO = 4.8-E二茂鐵(峰間平均值) –E樣品之還原(峰最大值)。
HOMO = 4.8-E二茂鐵(峰間平均值) +E樣品之氧化(峰最大值)。
典型SWV實驗以15 Hz頻率、25 mV振幅及0.004 V增量階躍運行。針對HOMO及LUMO資料二者，自3個新鮮旋塗膜樣品計算結果。
表1
比較化合物1
| HOMO 膜(eV) | LUMO 膜(eV) | B G膜(eV) | |
| 化合物實例1 | -5.26 | -4.23 | 1.03 |
| 比較化合物1 | -5.28 | -4.00 | 1.28 |
如表1中所示，化合物實例1具有較比較化合物1顯著更小帶隙及顯著更深LUMO。
吸收量測圖2顯示化合物實例1於自15 mg/ml溶液澆鑄之膜中及於15 mg/ml溶液中之吸收光譜。
圖3顯示化合物實例2於自15 mg/ml溶液澆鑄之膜中之吸收光譜。
於溶液中及於膜中之吸收光譜係使用Cary 5000 UV-vis-IR光譜儀量測。如圖2中所示，化合物實例1顯示在至多約1500 nm之波長下之於膜中之吸收。
裝置實例 1製備具有下列結構之裝置：
陰極/供體:受體層/陽極
將經氧化銦錫(ITO)之層塗覆之玻璃基板用聚乙二胺(PEIE)處理以修改ITO之功函數。
藉由棒式塗覆自含於1,2,4三甲基苯；1,2-二甲氧基苯95:5 v/v溶劑混合物中之15 mg/ml溶液將含有供體:受體質量比率為1:1.5之供體聚合物及化合物實例1 (受體)之混合物之調配物在經修改之ITO層上沉積。將膜在80℃下乾燥，以形成約500 nm厚本體異質接面層。
藉由熱蒸發(MoO
3)及濺鍍(ITO)在本體異質接面上形成MoO
3(10 nm)及ITO (50 nm)之陽極堆疊。
供體聚合物為具有1.86 eV之帶隙及式(X)之供體重複單元之供體-受體聚合物，其中R
50基團經連接以形成式-O-C(R
52)
2-之基團。該供體聚合物與化合物實例1形成II型介面。
比較裝置 1裝置係如針對裝置實例1所述製備，不同之處在於將化合物實例1用比較化合物1代替。
比較化合物1
參考圖4A，於約1100至1500 nm之範圍內達成高許多的外量子效率，雖然此伴隨暗電流之增加，如圖4B中所示。
裝置實例 2 至 4裝置實例2至4係如針對裝置實例1所述製備，不同之處在於改變供體聚合物1 :化合物實例1重量比率，如表2中所示。
表2
| 裝置實例 | 供體聚合物1 :化合物實例1重量比率 |
| 2 | 1 : 1.2 |
| 3 | 1 : 1 |
| 4 | 1 : 0.8 |
參考圖5，含有最低量之化合物實例1之裝置實例4之外量子效率係最高。
裝置實例 5兩個裝置(5-1及5-2)係如針對裝置實例4所述製備，不同之處在於使用化合物實例2代替化合物實例1。
電流密度相對於電壓及外量子效率相對於波長之圖各自示於圖6A及圖6B中。
裝置實例 6多個裝置係如針對裝置實例1所述製備，不同之處在於沉積至經修改之ITO層上之調配物除了供體聚合物及化合物實例1外還含有富勒烯C
60PCBM，其比率為供體聚合物1.0 :化合物實例1 0.8 : C
60PCBM 0.2。
如圖6A及圖6B中所示，在不含有富勒烯之裝置5-1與5-2之間觀察到裝置性能之一些可變性。本發明者已發現，此等變化可藉由於本體異質接面層中提供受電子富勒烯來減少或消除，如圖7中所示。
此外，如與其中式(I)化合物為唯一電子受體之裝置相比，富勒烯之納入可導致外量子效率之增加。
建模 資料模型化合物實例1及2及模型比較化合物1之能階係使用自Gaussian可得之Gaussian09軟體使用Gaussian09與B3LYP (函數)建模。如表4中所闡述，模型化合物實例1及2各具有較模型比較化合物1更深LUMO及更小帶隙。
表4
| 模型化合物 | 結構 | HOMO (eV) | LUMO (eV) | Eg (eV) | Eg (nm) |
| 比較1 |  | -4.95 | -3.41 | 1.54 | 805 |
| 實例1 |  | -5.28 | -3.85 | 1.44 | 864 |
| 實例2 |  | -5.20 | -3.80 | 1.40 | 890 |
| 實例3 |  | -5.27 | -3.85 | 1.42 | 877 |
| 實例4 |  | -5.29 | -3.80 | 1.49 | 835 |
| 實例5 |  | -5.24 | -3.62 | 1.62 | 766 |
| 實例6 |  | -5.30 | -3.77 | 1.52 | 817 |
| 實例7 |  | -5.13 | -3.78 | 1.35 | 922 |
| 實例8 |  | -5.40 | -3.81 | 1.58 | 784 |
101:基板
103:陰極
105:本體異質接面層
107:陽極
所揭示之技術及附圖描述所揭示技術之一些實施方案。
圖1說明根據本發明之實施例之有機光檢測器；
圖2顯示根據本發明之一些實施例之化合物實例1之溶液及膜吸收光譜；
圖3顯示根據本發明之一些實施例之化合物實例2之膜吸收光譜；
圖4A顯示根據本發明之一些實施例之有機光檢測器及含有比較電子受體之比較光檢測器之外量子效率；
圖4B顯示圖3A之裝置之暗電流；
圖5顯示根據本發明之一些實施例之具有不同電子供體:電子受體比率之光檢測器之外量子效率；
圖6A為含有化合物實例2之有機光檢測器之電流密度相對於波長之圖；
圖6B為含有化合物實例2之有機光檢測器之外量子效率相對於波長之圖；及
圖7為含有化合物實例1及富勒烯之有機光檢測器之外量子效率相對於波長之圖。
該等圖未按比例繪製及具有各種觀點及視角。該等圖為一些實施方案及實例。此外，出於討論所揭示技術之一些實施例之目的，可將一些組分及/或操作分成不同區塊或組合成單個區塊。此外，雖然該技術服從各種修改及替代形式，但是特定實施例已經由實例於圖中顯示及於以下詳細描述。然而，本發明不將該技術限於所述特定實施方案。相反，該技術意欲覆蓋落入如由隨附申請專利範圍所限定之技術之範圍內之所有修改、等效物及替代物。
Claims (21)
- 一種式(I)化合物： EAG – EDG – EAG (I) 其中EDG為式(II)之供電子基團，各EAG獨立地為式(III)之受電子基團：(II)
(III) 各X獨立地為O或S； 各Y獨立地為O、S、Se、NR 8或C(R 9) 2，其中R 8及R 9每次出現時獨立地選自H或取代基； Ar 3及Ar 4每次出現時獨立地為單環或多環芳族或雜芳族基團； R 1及R 2每次出現時獨立地為取代基； R 3至R 6各獨立地為H或取代基； Z 1為直接鍵或Z 1與取代基R 4一起形成Ar 1，其中Ar 1為單環或多環芳族或雜芳族基團； Z 2為直接鍵或Z 2與取代基R 5一起形成Ar 2，其中Ar 2為單環或多環芳族或雜芳族基團； p為0、1、2或3； q為0、1、2或3； R 10每次出現時為H或取代基； ----表示與EDG之連接位置；且 R 7每次出現時為H或取代基，限制條件為至少一個R 7為CN。
- 如請求項1之化合物，其中Ar 3及Ar 4各獨立地選自噻吩、呋喃、噻吩并噻吩、呋喃并呋喃、噻吩并呋喃、苯并噻吩及苯并呋喃。
- 如請求項1或2之化合物，其中p及q各為1。
- 如請求項1或2之化合物，其中Z 1及Z 2各為直接鍵。
- 如請求項1或2之化合物，其中該式(III)之基團具有式(IIIa)：。
- 如請求項1或2之化合物，其中R 1及R 2每次出現時選自由以下組成之群： 直鏈、分支鏈或環狀C 1-20烷基，其中一或多個非相鄰非末端C原子可經O、S、NR 12、CO或COO置換，其中R 12為C 1-12烴基且該C 1-20烷基中之一或多個H原子可經F置換；及 式-(Ak) u-(Ar 6)v之基團，其中Ak為C 1-14伸烷基鏈，其中一或多個C原子可經O、S、CO或COO置換；u為0或1；Ar 6每次出現時獨立地為未經取代或經一或多個取代基取代之芳族或雜芳族基團；且v為至少1。
- 如請求項6之化合物，其中R 1及R 2中之至少一者為未經取代或經一或多個取代基取代之苯基，該取代基選自C 1-20烷基，其中一或多個非相鄰非末端C原子可經O、S、NR 12、CO或COO置換且該C 1-20烷基中之一或多個H原子可經F置換。
- 如請求項1或2之化合物，其中各R 3至R 6獨立地選自： H； C 1-21烷基，其中一或多個非相鄰非末端C原子可經O、S、COO或CO置換；及 芳族或雜芳族基團Ar 6，其未經取代或經一或多個取代基取代。
- 一種包含電子供體及電子受體之組合物，其中該電子受體為如請求項1至8中任一項之化合物。
- 如請求項9之組合物，其中該組合物包含至少一種另外電子受體。
- 如請求項10之組合物，其中該組合物包含富勒烯另外電子受體。
- 一種調配物，其包含溶解或分散於溶劑中之如請求項1至8中任一項之化合物或如請求項9至11中任一項之組合物。
- 一種有機光響應裝置，其包含陽極、陰極及在該陽極與該陰極之間安置之光響應層，其中該光響應層包含電子受體及電子供體，其中該受電子材料為如請求項1至8中任一項之化合物。
- 如請求項13之有機光響應裝置，其中該有機光響應裝置為有機光檢測器。
- 一種形成如請求項13或14之有機光響應裝置之方法，其包括在該陽極及該陰極中之一者上方形成該光響應有機層及在該光響應有機層上方形成該陽極及該陰極中之另一者。
- 如請求項15之方法，其中形成該光響應有機層包括沉積如請求項10之調配物。
- 一種包含光源及如請求項14之有機光檢測器之光感測器，該有機光檢測器經配置以檢測自該光源發射之光。
- 如請求項17之光感測器，其中該光源發射具有大於750 nm之峰波長之光。
- 如請求項16或17之光感測器，其經配置以在該有機光檢測器與該光源之間之光路徑中接收樣品。
- 一種測定樣品中之目標材料之存在及/或濃度之方法，該方法包括將該樣品照明並量測如請求項14之光檢測器的響應，該光檢測器經配置以在照明時接收自該樣品發射之光。
- 如請求項20之方法，其中該有機光檢測器為如請求項17至19中任一項之光感測器之有機光檢測器。
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