TWI487751B - 酞青素奈米尺寸構造物、及使用該奈米尺寸構造物而成之電子元件 - Google Patents
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Description
本發明係關於酞青素奈米尺寸構造物、含有該酞青素奈米尺寸構造物之印墨組成物、含有該酞青素奈米尺寸構造物之電子元件、在通道部含有該酞青素奈米尺寸構造物之電晶體、及在正極與負極之間含有該酞青素奈米尺寸構造物之光電轉換元件者。
近年來,無論任何人在任何場所皆尋求能使用之「難以損壞、重量輕且廉價的資訊終端機」。在該實現上,對於成為資訊終端機之關鍵元件(最重要元件)的電晶體,期望使用具有成本優點之軟質材料。然而,習用之矽等無機材料尚未能充分因應該要求。
根據如此之狀況,將具有半導體特性之有機化合物(有機半導體)使用於電晶體活性部(半導體層)之「有機電晶體(OFET)」正備受矚目(參閱非專利文獻1)。如此之有機半導體能夠柔軟地低溫處理,又,一般而言,與溶劑之親和性高。因此,具有在可撓性塑膠基板上利用塗布或印刷等之濕式程序而能以低價格製造(製膜)之優點,期待作成在「難以損壞、重量輕且廉價的資
訊終端機」之實現上所不可或缺的下一世代電子元件用材料。
習知酞青素類係代表性的有機半導體之一,藉由控制高階結構,亦即藉由控制分子之配置或聚集狀態而顯示良好的電晶體特性(參閱非專利文獻2)。然而,由於酞青素類具有低溶劑溶解性,依照濕式程序所進行的元件製作為困難,在提供電子元件之際,一般採用真空蒸鍍或濺鍍等之乾式程序。由於如此之乾式程序為繁雜/昂貴的程序,因此提供為有機半導體特徵之一的低價電子元件將會變得困難。
為了解決該問題,也有人揭示一種技術,其係藉由將可溶性取代基導入酞青素類並提高溶劑溶解性,來進行使用濕式程序之電晶體製作(參閱專利文獻1)。然而,於該方法中,由於酞青素類之各分子並未充分配置,無法控制高階結構,相較於使用乾式程序所得之物,其電晶體特性較差。為了顯示良好的半導體特性,各分子具有配置於一定方向之次元性的結晶構造為重要,因而,對於具有線狀或桿狀之一次元結晶性構造物(具有長徑(長軸)與短徑(短軸)之結晶性構造物)正寄予期待。
另一方面,為了更適合推展至假想濕式程序之電子元件,該一次元結晶性構造物,其短徑較佳為500nm以下之一次元結晶性構造物(以下,記載為奈米尺寸一次元構造物)。
酞青素類係廣泛作為印刷印墨之塗料用著色劑使用,控制其結晶尺寸或形狀之技術也大多已被習知
。例如,使無機鹽與有機溶劑混入金屬酞青素中,藉由磨碎裝置而微細磨碎顏料予以微粒子化的溶劑鹽研磨(solvent salt milling)法(例如,參閱專利文獻2);或於使該金屬酞青素溶解於硫酸之後,在大量的水中使其沉澱的結晶析出法(例如,參閱專利文獻3)等。然而,即使利用該等方法也無法獲得包含酞青素類之如上述之奈米尺寸構造物。
另一方面,本發明人等既已揭示:使用未取代之酞青素與具有取代基之酞青素而製造酞青素奈米線,依照使用該酞青素奈米線之濕式程序所得之元件製造技術(參閱專利文獻4、5及6)。但是,該酞青素奈米線在性能面上,很難說已完全最適化。
[非專利文獻1]Advanced Materials、2002年、第14號、p.99
[非專利文獻2]Applied Physics Letters、2005年、第86號、p.22103
[專利文獻1]日本特開2008-303383號公報
[專利文獻2]日本特開2002-121420號公報
[專利文獻3]日本特開2004-091560號公報
[專利文獻4]日本特開2009-280531號公報
[專利文獻5]WO2010/122921號公報
[專利文獻6]WO2011/065133號公報
本發明係鑒於該問題點所完成者,謀求提供一種有機半導體材料,其能夠藉由低成本之濕式程序而製造電子元件。進一步謀求提供一種成為難以損壞、重量輕、廉價及良好特性的有機半導體電子元件。
本發明人等為了達成該目的而鑽研,結果發現下述事實而完成本發明:能提供一種有機半導體材料,其係藉由最適化構成酞青素奈米尺寸構造物的酞青素衍生物而適合於性能提高的濕式程序。進一步發現下述事實而完成本發明:能提供一種藉由將該有機半導體材料用於電子元件活性部(半導體層)而作為富有耐久性,且難以損壞、重量輕、廉價及具有良好特性的電子元件。
亦即,本發明係一種酞青素奈米尺寸構造物,其係含有未取代之酞青素與具有取代基之酞青素的奈米尺寸構造物;構造物之形狀係具有長徑與短徑,其短徑為500nm以下,未取代之酞青素係通式(1)或(2)所表示者:
(其中在式中,X係選自包含銅原子、鋅原子、鈷原子、鎳原子、錫原子、鉛原子、鎂原子、鐵原子、鈀原子、鈣原子、GeO、TiO、VO及AlCl之群組中的任一種);具有取代基之酞青素係通式(3)或(4)所表示者:
(其中在式中,X係選自包含銅原子、鋅原子、鈷原子、鎳原子、錫原子、鉛原子、鎂原子、鐵原子、鈀原子、鈣原子、GeO、TiO、VO及AlCl之群組中的任一種);在酞青素骨架之苯環的各氫原子亦可被氟、氯、溴所取代,Z1
至Z8
係各自獨立地為氫原子、可具有取代基
的碳數1至30之非環狀烴基、可具有取代基的碳數1至30之環狀烴基、可具有取代基之雜芳基,a、b、c、及d係各自獨立地表示0至4之整數,但至少1個不為0,除了Z1
至Z8
為通式(5)或(6)之情形及皆為氫原子之情形以外;
(於此,q係4至100之整數,Q係各自獨立地為氫原子或甲基,Q’係碳數1至30之非環狀烴基);
(於此,m係1至20之整數,R與R’係各自獨立地為碳數1至20之烷基)。
若根據本發明,因為由本發明所得之酞青素奈米尺寸構造物係由富有耐久性之酞青素類所構成,所以能提供高壽命之電子元件。又,因為由本發明所得之酞青素奈米尺寸構造物較習知之酞青素顏料微粒子更具優良之溶劑分散性,所以使形成印墨組成物變得容易,因而能提供一種難以損壞、重量輕且廉價的電子元件,其係利用印刷製法而使得在可撓性塑膠基板上等形成半導體層成為可能。尚且,與習知之酞青素顏料微粒子作一比較,因為由本發明所得之酞青素奈米尺寸構造物係遍及構造物全體之酞青素分子配置控制性高而可謀求半導體特性之提高。又,因為由本發明所得之酞青素奈米
尺寸構造物比在[專利文獻4]、[專利文獻5]及[專利文獻6]揭示之酞青素奈米尺寸構造物(奈米線)更能夠使構成尺寸構造物之酞青素衍生物最適化而提高半導體特性,其結果,能提供一種已提高電荷移動度(以下,簡稱為移動度)之電子元件。
1‧‧‧基板
2‧‧‧電極a
3‧‧‧光電轉換層
4‧‧‧電極b
5‧‧‧含有本發明之酞青素奈米尺寸構造物之層(電極a為正極之情形)、或是含有電子接受性材料之層(電極a為負極之情形)
6‧‧‧含有電子接受性材料之層(電極b為負極之情形)、或是含有本發明之酞青素奈米尺寸構造物之層(電極b為正極之情形)
7‧‧‧基板
8‧‧‧閘極
9‧‧‧閘絕緣膜
10‧‧‧源極
11‧‧‧汲極
12‧‧‧含有本發明之酞青素奈米尺寸構造物之半導體層
A‧‧‧電晶體
B‧‧‧閘極匯流線
C‧‧‧源極匯流線
D‧‧‧輸出元件
第1圖係由本發明所得之光電轉換元件的示意剖面圖。
第2圖係由本發明所得之光電轉換元件的示意剖面圖。
第3圖係由本發明所得之電晶體的示意剖面圖。
第4圖係含有由本發明所得之電晶體的電晶體陣列之概略平面等價電路圖。
第5圖係酞青素奈米尺寸構造物分散液(1)中固形物的穿透式電子顯微鏡影像。
第6圖係酞青素奈米尺寸構造物分散液(2)中固形物的穿透式電子顯微鏡影像。
第7圖係酞青素奈米尺寸構造物分散液(3)中固形物的穿透式電子顯微鏡影像。
第8圖係酞青素奈米尺寸構造物分散液(4)中固形物的穿透式電子顯微鏡影像。
以下,針對本發生之酞青素奈米尺寸構造物加以說明。
本發明之酞青素奈米尺寸構造物係具有長徑(長軸)與短徑(短軸)之一次元性(線狀、纖維狀、絲狀、針狀、棒狀等之線狀)構造物,其短徑為500nm以下,更佳為300nm以下,最佳為100nm以下,且作為將未取代之酞青素與具有取代基之酞青素(酞青素衍生物)作為構造物構成材料而含有者。還有,針對長徑,若為(長徑/短徑)>1(長徑/短徑較1為大的話),並無特別之限制。又,未取代之酞青素與具有取代基之酞青素的混合比係具有取代基之酞青素相對於未取代之酞青素的混合比([具有取代基之酞青素的質量×100]/[未取代之酞青素的質量])較佳為1至200質量%之範圍,進一步較佳為1至120質量%(後述)。
作為構成本發明之酞青素奈米尺寸構造物的未取代之酞青素,可列舉:通式(1)所表示的酞青素、及式(2)所表示的無金屬酞青素。
於通式(1)中,作為X,若為構成酞青素者的話,並無限制,可列舉:銅原子、鋅原子、鈷原子、鎳
原子、錫原子、鉛原子、鎂原子、鐵原子、鈀原子、鈣原子等之金屬原子,又,可列舉:GeO、TiO(氧鈦基)、VO(氧釩基)及AlCl(氯化鋁)等之金屬氧化物或金屬鹵化物,其中,特佳為銅原子、鋅原子、鐵原子。
本發明之酞青素奈米尺寸構造物之特徵在於將下列通式(3)或(4)所表示的以胺磺醯基(-SO2
NZZ’)取代酞青素骨架之氫原子的酞青素衍生物(胺磺醯基取代之酞青素)用於具有取代基之酞青素。
但是,於通式(3)或(4)中,X係選自包含銅原子、鋅原子、鈷原子、鎳原子、錫原子、鉛原子、鎂原子、鐵原子、鈀原子、鈣原子、GeO、TiO、VO及AlCl之群組中的任一種;在酞青素骨架之苯環的各氫原子亦可被氟、氯、溴所取代,Z1
至Z8
係各自獨立地為氫原子、可具有取代基的碳數1至30之非環狀烴基、可具有取代基的碳數1至30之環狀烴基、可具有取代基之雜芳基,a、b、c、及d係各自獨立地表示0至4之整數,但至少1個不為0,除了Z1
至Z8
為通式(5)或(6)之情形與皆為氫原子之情形以外。
(於此,q係4至100之整數,Q係各自獨立地為氫原子或甲基,Q’係碳數1至30之非環狀烴基)。
(於此,m係1至20之整數,R與R’係各自獨立地為碳數1至20之烷基)。
作為可具有該取代基的碳數1至30之非環狀烴基可為直鏈狀烴基或分枝狀烴基中任一種,烴基亦可為飽和烴基或不飽和烴基中任一種。作為如此之非環狀烴基,例如,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、1-戊基、2-戊基、3-戊基、1-(2-甲基)丁基、2-(2-甲基)丁基、1-(3-甲基)丁基、2-(3-甲基)丁基、(2,2-二甲基)丙基(別名:新戊基)、己基、正己基、庚基、正庚基、辛基、正辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、正癸基、十一烷基、十二烷基、正十二烷基、十三烷基、正十三烷基、十四烷基、正十四烷基、十五烷基、正十五烷基、十六烷基、正十六烷基、十七烷基、正十七烷基、十八烷基、硬脂基(正十八烷基)、十九烷基、正十九烷基、正二十四烷基、正三十烷基等之直鏈狀或分枝狀飽和烴基,烴基中之任意氫原子亦可被在烴基可取代的習知取代基(後述)所取代。該等之中,從半導體特性之觀點,較佳為碳數25以
下者,進一步較佳為碳數22以下者。
又,例如,可列舉:乙烯基、1-丙烯基、烯丙基、異丙烯基、丁烯基、戊烯基、異戊二烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、癸烯基、香葉基、乙炔基、2-丙炔基等之直鏈狀或分枝狀不飽和烴基,烴基中之任意氫原子亦可被在烴基可取代的習知取代基(後述)所取代。該等之中,從半導體特性之觀點,較佳為碳數25以下者,進一步較佳為碳數22以下者。
作為在該碳數1至30之非環狀烴基可取代的習知取代基之具體例,可列舉:-F、-Cl、-Br、烷氧基、硫烷氧基、胺基、-SO2
NHY1
(Y1
係表示可具有取代基之烷基)、-COOY2
(Y2
係表示可具有取代基之烷基)、-N3
、-CN、-NC、-NO2
、-NY3 3 +
A-
(Y3
係表示氫或可具有取代基之烷基,A-
係表示1價之陰離子種)、-OH、-O-
L+
(L+
係表示Li+
、Na+
、K+
、銨鹽等之1價陽離子種)、-SH、-S-
L+
(L+
係表示Li+
、Na+
、K+
、銨鹽等之1價陽離子種)、-SO2
H、-SO2 -
L+
(L+
係表示Li+
、Na+
、K+
、銨鹽等之1價陽離子種)、-SO3
H、-SO3 -
L+
(L+
係表示Li+
、Na+
、K+
、銨鹽等之1價陽離子種)、-CHO、-COOH、-COO-
L+
(L+
係表示Li+
、Na+
、K+
、銨鹽等之1價陽離子種)、-B(OY4
)3
(Y4
係表示氫或可具有取代基之烷基)、-SiY5 3
(Y5
係表示氫或可具有取代基之烷基)、-Si(OY6
)3
(Y6
係表示氫或可具有取代基之烷基)、-P(=O)(OY7
)2
(Y7
係表示氫或可具有取代基之烷基)、-CONY9
Y10
(Y9
、Y10
係表示各自獨立的氫或可具有取代基之烷基)等,較佳為-F、-Cl、胺基、羥基、
-P(=O)(OH)2
、-SO2
NHY1
(Y1
係表示可具有取代基之烷基)、烷氧基。
作為可具有該取代基的碳數1至30之環狀烴基,可列舉:環戊基、環己基、苯基、萘基等,環狀烴基中之任意氫原子亦可被在環狀烴基可取代的習知取代基(後述)所取代。
在該環狀烴基可取代的習知取代基之具體例,可列舉:-F、-Cl、-Br、烷氧基、硫烷氧基、胺基、-SO2
NHY1
(Y1
係表示可具有取代基之烷基)、-COOY2
(Y2
係表示可具有取代基之烷基)、-N3
、-CN、-NC、-NO2
、-NY3 3 +
A-
(Y3
係表示氫或可具有取代基之烷基,A-
係表示1價之陰離子種)、-OH、-O-
L+
(L+
係表示Li+
、Na+
、K+
、銨鹽等之1價陽離子種)、-SH、-S-
L+
(L+
係表示Li+
、Na+
、K+
、銨鹽等之1價陽離子種)、-SO2
H、-SO2 -
L+
(L+
係表示Li+
、Na+
、K+
、銨鹽等之1價陽離子種)、-SO3
H、-SO3 -
L+
(L+
係表示Li+
、Na+
、K+
、銨鹽等之1價陽離子種)、-CHO、-COOH、-COO-
L+
(L+
係表示Li+
、Na+
、K+
、銨鹽等之1價陽離子種)、-B(OY4
)3
(Y4
係表示氫或可具有取代基之烷基)、-SiY5 3
(Y5
係表示氫或可具有取代基之烷基)、-Si(OY6
)3
(Y6
係表示氫或可具有取代基之烷基)、-P(=O)(OY7
)2
(Y7
係表示氫或可具有取代基之烷基)、-CONY9
Y10
(Y9
、Y10
係表示各自獨立的氫或可具有取代基之烷基)、烷基、芳基、雜芳基、-N=N-Y8
(Y8
係表示可具有取代基之烷基或亦可具有取代基之芳基)等,較佳為-F、-Cl、-CN、胺基、羥基、-P(=O)(OH)2
、-SO2
NHY1
(Y1
係表示可具有取代基之烷基)、烷氧基、烷基、芳基。
作為可具有該取代基之雜芳基,可列舉:吡咯基、噻吩基(2-噻吩基、3-噻吩基)、吡唑基、噻唑基、苯并噻唑基、苯并異噻唑基、咪唑基、苯并三唑基,作為取代基,可列舉:在雜芳基可取代之習知取代基(後述)。
在該雜芳基可取代之習知取代基的具體例,可列舉:-F、-Cl、-Br、烷氧基、硫烷氧基、胺基、-SO2
NHY1
(Y1
係表示可具有取代基之烷基)、-COOY2
(Y2
係表示可具有取代基之烷基)、-N3
、-CN、-NC、-NO2
、-NY3 3 +
A-
(Y3
係表示氫或可具有取代基之烷基,A-
係表示1價之陰離子種)、-OH、-O-
L+
(L+
係表示Li+
、Na+
、K+
、銨鹽等之1價陽離子種)、-SH、-S-
L+
(L+
係表示Li+
、Na+
、K+
、銨鹽等之1價陽離子種)、-SO2
H、-SO2 -
L+
(L+
係表示Li+
、Na+
、K+
、銨鹽等之1價陽離子種)、-SO3
H、-SO3 -
L+
(L+
係表示Li+
、Na+
、K+
、銨鹽等之1價陽離子種)、-CHO、-COOH、-COO-
L+
(L+
係表示Li+
、Na+
、K+
、銨鹽等之1價陽離子種)、-B(OY4
)3
(Y4
係表示氫或可具有取代基之烷基)、-SiY5 3
(Y5
係表示氫或可具有取代基之烷基)、-Si(OY6
)3
(Y6
係表示氫或可具有取代基之烷基)、-P(=O)(OY7
)2
(Y7
係表示氫或可具有取代基之烷基)、-CONY9
Y10
(Y9
、Y10
係表示各自獨立的氫或可具有取代基之烷基)、烷基、芳基、雜芳基、-N=N-Y8
(Y8
係表示可具有取代基之烷基或亦可具有取代基之芳基)等,較佳為-F、-Cl、-CN、胺基、羥基、-P(=O)(OH)2
、-SO2
NHY1
(Y1
係表示可具有取代基之烷基)、烷氧基、烷基、芳基。
具有通式(3)或(4)所示之取代基的酞青素係酞青素骨架之至少1個以上之氫被胺磺醯基(-SO2
NZZ’)所取代的化合物(胺磺醯基取代酞青素)。通式(3)或(4)之a、b、c及d係表示該胺磺醯基之導入取代基數,各自獨立地表示0至4整數,但至少1個不為0。亦即,若所導入的胺磺醯基為至少1個的話即可,較佳為4個以下,進一步較佳為2個以下,最佳為1個。還有,在所取代的位置,並無特別之限定。
以下,顯示具有通式(3)或(4)所示之取代基的酞青素的取代基(胺磺醯基:-SO2
NZZ’)之具體例,具有可用於本發明之酞青素奈米尺寸構造物之取代基的酞青素的取代基並不受該等所限定。
-SO2
NH-CH3
-SO2
NH-CH2
CH3
-SO2
NH-CH2
CH2
CH3
-SO2
NH-CH(CH3
)2
-SO2
NH-CH2
CH2
CH2
CH3
-SO2
NH-CH(CH3
)(CH2
CH3
)
-SO2
NH-CH2
-CH(CH3
)2
-SO2
NH-C(CH3
)3
-SO2
NH-C(CH2
)4
CH3
-SO2
NH-C(CH2
)5
CH3
-SO2
NH-C(CH2
)7
CH3
-SO2
NH-C(CH2
)11
CH3
-SO2
NH-C(CH2
)17
CH3
-SO2
NH-C(CH2
)21
CH3
-SO2
NH-Cy(Cy係表示環己基)
-SO2
NH-Ph
-SO2
NH-Th(Th係表示噻吩基)
-SO2
N(CH3
)2
-SO2
N(CH2
CH2
CH3
)2
具有在通式(3)或(4)所表示的取代基之酞青素係藉由組合習用之方法而能夠獲得。例如,若為使銅
酞青素磺醯氯與下列化學式所表示的胺反應的話即可。
成為原料之銅酞青素磺醯氯係藉由銅酞青素與氯磺酸或亞硫醯氯之反應而能夠獲得。其他原料之上述化學式所表示的胺能夠依照習用方法而獲得。例如,藉由使用鎳/銅/鉻觸媒,使醇之羥基還原地胺化而能夠獲得,藉由光延反應(參考文獻:Synthesis、1981年、p.1)而使該羥基醯亞胺化之後,並藉由肼還原、胺化(參考文獻:Chemical Communications、2003年、p.2062)而能夠獲得。又,大多之胺也作為市售品而被提供。
<酞青素奈米尺寸構造物之製造法>
本發明之酞青素奈米尺寸構造物之製造法能夠利用例如在WO2010/122921號公報、日本特開2009-280531號公報、WO2011/065133號公報揭示之方法。又,調整利用已在該等公報所揭示的方法所得之奈米尺寸構造物的長徑/短徑比(縱橫比),降低奈米尺寸構造物的縱橫比之方法也能夠用於本發明之酞青素奈米尺寸構造物之製造方法。以下,顯示具體例。
本發明之酞青素奈米尺寸構造物之製造法之一例係具有下列步驟者:(a)步驟(a),使具有該未取代之酞青素與具有該取代基之酞青素溶解於良溶劑後,使其於弱溶劑析出而獲得複合體;
(b)步驟(b),使該複合體微粒子化而獲得微粒子化複合體;及(c)步驟(c),於有機溶劑中,使該微粒子化複合體予以一次元結晶成長(單向結晶成長),使其奈米尺寸一次元構造物(奈米線或奈米柱)化。
(步驟(a))
一般而言,習知酞青素類係可溶於硫酸等之酸溶劑中,於本發明之酞青素奈米尺寸構造物之製造方法中,首先使該未取代之酞青素與具有該取代基之酞青素(胺磺醯基取代酞青素)溶解於硫酸、氯硫酸、甲磺酸、三氟乙酸等之酸溶劑中。之後,倒入水等之弱溶劑中而使該未取代之酞青素與具有該取代基之酞青素複合體析出。
於此,具有該取代基之酞青素(胺磺醯基取代酞青素)相對於該未取代之酞青素的混合比較佳為1至200質量%之範圍,進一步較佳為1至120質量%。混合比為1質量%以上之情形係藉由具有該取代基之酞青素所具有的取代基之作用,經由後述之步驟而單向結晶成長後,使其良好地一次元構造物化;另一方面,若為200質量%以下之範圍內的話,由於沒有那麼多的該官能基阻礙結晶成長,良好地經由單向結晶成長而一次元構造物化,不會成為非晶質狀態或是等向性構造物。
若無未溶解部分而為完全能溶解之濃度的話,相對於該未取代之酞青素與具有該取代基之酞青素的酸溶劑之添加量並無特別之限制,但該溶液作為保持具有充分的流動性程度之黏性的範圍,較佳為20質量%以
下。
將溶解該未取代之酞青素與具有該取代基之酞青素的溶液倒入水等之弱溶劑中而在使該未取代之酞青素與具有該取代基之酞青素的複合體析出之際,相對於弱溶劑而言,該溶液較佳為0.01至50質量%之範圍。若為0.01質量%以上的話,因為所析出的該複合體之濃度也充分地高,固形物回收為容易;若為50質量%以下的話,全部的該未取代之酞青素與具有該取代基之酞青素將會析出而成為固體狀之複合體,並無溶解成分,回收變得容易。
未取代之酞青素與具有取代基之酞青素為不溶或是難溶性之液體的話,作為該弱溶劑並無特別之限制,可列舉:能夠高度保持所析出的複合體之均質性,且適合於後述之微細化步驟,將環境負荷少的水或以水作為主要成分之水溶液作為最好的弱溶劑。
該複合體係使用濾紙及布氏(Büchner)漏斗而過濾,去除酸性水的同時,也對濾液進行水洗直到成為中性為止,能夠回收含水的該複合體。所回收的複合體係進行脫水/乾燥而去除水分,或在下一步驟(b),於以使用水與具有親和性之分散溶劑的濕式法而微粒子化之情形下,亦可為維持含水狀態。
從依照穿透式電子顯微鏡所得之觀察結果,已確認在本步驟(a)所得之未取代之酞青素與具有取代基之酞青素的複合體係無晶界而為等向性形狀之構造物。
(步驟(b))
若步驟(b)能夠微粒子化經由該步驟(a)所得之複合體的話,方法並非特別限定者。於複合體之微粒子化方法中,有乾式法與濕式法(在分散溶劑中進行微粒子化之方法),在步驟(c)中,於溶劑中,一旦考量使微粒子化複合體單向結晶成長而進行一次元奈米尺寸構造物化時,較佳為利用濕式法來微粒子化該複合體。
作為濕式法,可列舉:利用珠磨機、使用塗劑調節器等之介質分散機,一併處理在步驟(a)所得之複合體與分散溶劑之方法;使用Primix公司製之T.K.Filmix所代表的乳化分散機而處理之方法;使用吉田機械興業製之Nanomizer所代表的噴磨機而處理之方法等。又,可適應於使用超音波均化器而依照高輸出之超音波照射所進行的處理,能夠利用1種或組合複數種該等方法而進行。
於此,作為用於濕式法之該分散溶劑,可列舉:水、有機溶劑、含水之有機溶劑等。作為有機溶劑,除了在後述之步驟(c)使用的有機溶劑(後述)之外,也可列舉:乙醇等之醇類、二醇類、二醇酯類,亦能夠以1種或複數種組合該等分散溶劑而進行,但在結晶成長或抑制結晶轉移之觀點上,更佳為水、乙醇、甲醇、氯苯、二氯苯、N-甲基-2-吡咯啶酮、丙二醇一甲基醚乙酸酯。
當實施利用濕式法所得之微粒子化時,有關相對於該複合體分散溶劑之質量比,並無特別之限制,從分散效率之觀點,較佳在1至30質量%之範圍處理固形
物濃度。將鋯珠等之微小介質使用於該處理之情形係有鑒於該複合體之分散化程度,其珠徑較佳為0.01至2mm之範圍。又,從微粒子化效率與回收效率之觀點,相對於該複合體之分散液而言,微小介質之用量最適合為100至1,000質量%之範圍。
還有,在水中實施微粒子化之情形,較佳為進行所得之微粒子化複合體水分散液的脫水、乾燥而去除水分。針對脫水、乾燥之方法並無特別之限制,可列舉:過濾或離心分離、旋轉蒸發器等所進行的蒸發。脫水後,亦可進一步利用真空乾燥機等而直到完全去除水分為止進行乾燥。
在本步驟(b),微粒子化之程度係在步驟(a)所得之複合體較佳成為粒徑小於1μm;在後述之步驟(c),從使微粒子化複合體單向結晶成長、以奈米尺寸加速一次元構造物化之觀點,較佳成為小於500nm,進一步較佳成為小於300nm(粒徑係根據動態光散亂)。
(步驟(c))
步驟(c)係藉由使經歷該步驟(b)所得之微粒子化複合體單向結晶成長(一次元結晶成長)而使其奈米尺寸一次元構造物化的步驟。奈米尺寸一次元構造物化的程度係所得之奈米尺寸一次元構造物的形狀之寬度(短徑)較佳為500nm以下,更佳為300nm以下,最佳為100nm以下。
若奈米尺寸一次元構造物化的方法能夠使該微粒子化複合體奈米尺寸一次元構造物化的話,其方法並未被
特別限定,可列舉:在有機溶劑中(液相中)使該微粒子化複合體奈米尺寸一次元構造物化的方法。具體而言,藉由在有機溶劑中(液相中),攪拌或靜置該微粒子化複合體而能夠使該複合體奈米尺寸一次元構造物化。還有,在攪拌或靜置之際,從控制奈米尺寸一次元構造物形狀之觀點,較佳在被控制於既定溫度之狀態下進行。
在有機溶劑中(液相中)使該微粒子化複合體奈米尺寸一次元構造物化之情形,所用之溶劑必須為與酞青素類之親和性低者,並無特別之限制,例如較佳為與酞青素類之親和性高的醯胺系有機溶劑、芳香族系有機溶劑、鹵素系有機溶劑、二醇酯系溶劑、二醇醚系溶劑等,具體而言,作為最適合之有機溶劑,可列舉:作為醯胺系溶劑:N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基吡咯啶酮;作為芳香族系有機溶劑:甲苯、二甲苯、乙基苯;作為鹵素系有機溶劑:氯苯、二氯苯、氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷;作為二醇酯系溶劑:乙二醇一甲基醚乙酸酯、二乙二醇一乙基醚乙酸酯、二乙二醇一丁基醚乙酸酯、丙二醇一甲基醚乙酸酯;作為二醇醚系溶劑:乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇丁基醚、二乙二醇乙基醚、二乙二醇丁基醚、丙二醇一甲基醚、丙二醇一乙基醚、丙二醇一丙基醚、丙二醇三級丁基醚、二丙二醇一甲基醚。該有機溶劑能夠單獨使用,也能夠以任意之比例混合後使用,進一步
也能夠與其他有機溶劑合併後使用。
有關相對於該微粒子化複合體之有機溶劑的添加量,從具有適當的流動性且抗凝聚之觀點,該複合體相對於該有機溶劑的固形物濃度較佳在0.1至20%之範圍內,進一步較佳在1至10%。
使該複合體奈米尺寸一次元構造物化之情形的攪拌或靜置時之溫度較佳為5至300℃之範圍,進一步較佳為20至250℃。若溫度為5℃以上的話,能夠充分地誘導酞青素類之結晶成長,藉由作為目的之一次元結晶成長,能夠成長至一次元構造物;又,若為250℃以下的話,所生成的一次元構造物之凝聚、熔融黏著幾乎未被觀察到,又,也不會沿著短徑(寬度)方向結晶成長而粗大(等向性構造物)化。
針對為了一次元構造物化之攪拌時間或靜置時間並無特別之限定,使奈米尺寸一次元構造物化之長度成長直到100nm以上為止,較佳為至少10分鐘以上之攪拌或靜置。
於此,在本步驟(c)所用之溶劑亦可與用於該步驟(b)中之濕式微粒子化處理的溶劑不同。此時,於實施步驟(b)後,去除用於濕式微粒子化處理的溶劑,使如此進行所得之微粒子化複合體再分散於在本步驟(c)所用之溶劑中。作為去除在該步驟(b)所用之溶劑的方法,並無特別之限制,可列舉:依照過濾、離心分離、旋轉蒸發器等所進行的蒸發處理等。該等之後,亦可進一步利用真空乾燥機等而直到完全去除溶劑部分為止進行乾
燥。使其再分散於步驟(c)所用之溶劑中的方法,並未被特別限定,能夠利用下列之1種或組合複數種的處理之方法後進行:習用之加熱處理、攪拌處理、分散攪拌處理、分散均勻處理、超音波照射處理、超音波攪拌處理、超音波均勻處理、超音波分散處理等。
利用上述之方法而使在步驟(b)所得之微粒子化複合體一次元結晶成長,能夠獲得酞青素奈米尺寸一次元構造物。另一方面,也能夠降低進行如此方式所得之奈米尺寸一次元構造物的長徑/短徑比(縱橫比)而作成具有適當縱橫比之一次元構造物。具體之方法係於有機溶劑中,將依照上述之方法所得之奈米尺寸一次元構造物提供至下列之1種或組合複數種的處理之方法的處理:攪拌處理、分散攪拌處理、分散均勻處理、超音波照射處理、超音波攪拌處理、超音波均勻處理、超音波分散處理、雷射照射處理等。依照該等處理而能夠將奈米尺寸一次元構造物之縱橫比降低直到適當之尺寸為止。
本發明之印墨組成物係將本發明之酞青素奈米尺寸構造物與有機溶劑作為必要成分而含有。該等印墨組成物適合依照濕式程序(印刷或塗布)而作為形成電子元件活性部(半導體層)之先質材料。
本發明之印墨組成物係藉由使該奈米尺寸一次元構造物分散於有機溶劑中所製造。又,也能夠將在該步驟(c)所得之奈米尺寸一次元構造物的分散液作為本發明
之印墨組成物使用。
若該有機溶劑之種類係使酞青素奈米尺寸一次元構造物安定分散者的話,並無被特別限定者,可為單獨之有機溶劑,亦可使用混合二種以上之有機溶劑,從能夠使其良好且安定地分散之觀點,例如較佳為與酞青素類之親和性高的醯胺系有機溶劑、芳香族系有機溶劑、鹵素系有機溶劑、二醇酯系溶劑、二醇醚系溶劑等,具體而言,作為最適合之有機溶劑,可列舉:作為醯胺系溶劑:N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基吡咯啶酮;作為芳香族系有機溶劑:甲苯、二甲苯、乙基苯;作為鹵素系有機溶劑:氯苯、二氯苯、氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷;作為二醇酯系溶劑:乙二醇一甲基醚乙酸酯、乙二醇一乙基醚乙酸酯、二乙二醇一丁基醚乙酸酯、丙二醇一甲基醚乙酸酯;作為二醇醚系溶劑:乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇丁基醚、二乙二醇乙基醚、二乙二醇丁基醚、丙二醇一甲基醚、丙二醇一乙基醚、丙二醇一丙基醚、丙二醇三級丁基醚、二丙二醇一甲基醚。
於本發明之印墨組成物中,為了賦予濕式程序(印刷或塗布)適合性及製膜性(印刷或塗布後之膜質性),使組成物中之酞青素奈米尺寸一次元構造物之含有率較佳為0.05至20質量%,特佳為0.1至10質量%。
除了酞青素奈米尺寸一次元構造物之外,本
發明之印墨組成物亦可含有其他之電子給予性材料或電洞輸送性材料。作為如此之材料,例如,可列舉:顯示半導體性質之π共軛系聚合物、顯示半導體性質之非π共軛系聚合物、低分子系有機半導體化合物等。於此,作為顯示半導體性質之π共軛系聚合物係聚噻吩、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT)、P3HT立體規則(regioregular)型式、聚對伸苯伸乙烯類、聚對伸苯類、聚茀類、聚吡咯類、聚苯胺類、聚乙炔類、聚噻吩伸乙烯類等,作為顯示半導體性質之非π共軛系聚合物,可列舉:聚伸乙烯咔唑;作為低分子系有機半導體化合物,可列舉:可溶性或溶劑分散性之酞青素衍生物、可溶性或溶劑分散性之紫質衍生物、6,13-雙(三異丙基矽乙炔基)稠五苯(TIPS-稠五苯)等。該等之中,於聚合物系材料中,如後所述,也有將濕式程序(印刷或塗布)適合性及製膜性(印刷或塗布後之膜質性)賦予印墨組成物之效果。
本發明之印墨組成物亦可含有富勒烯類所代表的電子接受性材料。藉此,在供予光電轉換元件之際,便能夠以一次製膜而形成活性部(光電轉換層)。作為能夠在本發明使用之電子接受性材料,例如,可列舉:萘衍生物、苝衍生物、唑衍生物、三唑衍生物、啡啉衍生物、氧化膦衍生物、富勒烯類、碳奈米管(CNT)、石墨烯、將胺基導入聚對伸苯伸乙烯之衍生物(CN-PPV)、Boramer(商品名、TDA Research製)、導入CF3
基或F基之習用低分子有機半導體材料或高分子有機半導體材料等。於此,作為萘衍生物,可列舉:1,4,5,8-萘四羧基二醯
亞胺(NTCDI)、N,N’-二烷基-1,4,5,8-萘四羧基二醯亞胺(NTCDI-R)(所謂烷基係指碳數C1至C18之烷基)、1,4,5,8-萘四羧基二酐(NTCDA)等;作為苝衍生物,可列舉:3,4,9,10-苝四羧基二酐(PTCDA)、3,4,9,10-苝四羧基雙苯并三唑(PTCBI)、3,4,9,10-苝四羧基二醯亞胺(PTCDI)、N,N’-二甲基-3,4,9,10-苝四羧基二醯亞胺(PTCDI-C1)、N,N’-二戊基-3,4,9,10-苝四羧基二醯亞胺(PTCDI-C5)、N,N’-二辛基-3,4,9,10-苝四羧基二醯亞胺(PTCDI-C8)、N,N’-二苯基-3,4,9,10-苝四羧基二醯亞胺(PTCDI-Ph)等;作為唑衍生物,可列舉:2-(4-聯苯)-5-(4-三級丁基苯基)-1,3,4-唑(PBD)、2,5-二(1-萘基)-1,3,4-二唑(BND)等;作為三唑衍生物,可列舉:3-(4-聯苯)-4-苯基-5-(4-三級丁基苯基)-1,2,4-三唑(TAZ)等;作為啡啉衍生物,可列舉:浴銅靈(bathocuproine;2,9-二甲基-4,7-聯苯-1,10-鄰二吖菲)(BCP)、4,7-二菲基-10菲羅(bathophenanthroline;4,7-二苯基-1,10-鄰二吖菲)(Bphen)等;作為富勒烯類,可列舉:C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、C94等之無取代者、[6,6]-苯基C61丁酸甲酯(別名:PCBM或[60]PCBM)、[6,6]-苯基C61丁酸丁酯(別名:PCBB)、[6,6]-苯基C61丁酸己酯([6,6]-PCBH)、[6,6]-苯基C61丁酸辛酯(別名:PCB-C8)、[6,6]-苯基C61丁酸十二烷酯(別名:[6,6]-PCBD)、[60]ThPCBM、(6,6)-苯基C71丁酸甲酯(別名:PC70BM或[70]PCBM)、(6,6)-苯基C85丁酸甲酯(別名:PC84BM或[84]PCBM)等。其中,由於富勒烯類之電荷分離速度與
電子移動速度快,較佳被使用。於富勒烯類之中,PCBM或C70衍生物(該PC70BM等)具特別優越之電荷分離速度與電子移動速度,由於可獲得更高的光電轉換效率,故較佳。
又,於該電子接受性材料之中,除了電荷分離或電子移動的半導體功能之外,於該電子接受性材料之中,也因為具有將濕式程序(印刷或塗布)適合性及製膜性(印刷或塗布後之膜質性)賦予該印墨組成物(或光電轉換元件用材料)的效果,較佳為將氰基導入聚對伸苯伸乙烯之衍生物(CN-PPV)、Boramer(商品名、TDA Research製)等之聚合物系材料(電子接受性聚合物)。
關於本發明之印墨組成物之酞青素奈米尺寸一次元構造物及電子接受性材料的混合比係在後述之光電轉換元件中,在可獲得光電轉換特性之範圍內能夠任意選擇,較佳為酞青素奈米尺寸一次元構造物/電子接受性材料=1/99至99/1之範圍,較佳為1/9至9/1之範圍,進一步較佳為2/8至8/2之範圍。
在本發明之印墨組成物中,添加電子接受性材料之情形下,相對於溶劑而言,該酞青素奈米尺寸一次元構造物與電子接受性材料合計量之含有率較佳為0.05至20質量%,特佳為0.1至10質量%。
為了將濕式程序(印刷或塗布)適合性及製膜性(印刷或塗布後之膜質性)賦予本發明之印墨組成物中,能夠作為流變調整或黏合劑成分而添加樹脂成分。作為樹脂,若為習用者的話,並非被特別限定者,可為單
獨之樹脂,亦可併用二種以上之樹脂,較佳為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等。
若該等樹脂之含有率過多時,黏度將會過度上升,對於藉由印刷或塗布所得之製膜性造成影響,又,由於聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等係電惰性,若其含有率過多時,由於使本發明之酞青素奈米尺寸構造物之濃度相對變稀,因本發明之酞青素奈米尺寸構造物而使所發現的半導體特性變得減低。因而,作為印墨組成物中之樹脂含有率較佳為20質量%以下,進一步較佳為10質量%以下。
於本發明之印墨組成物中,以濕式程序(印刷或塗布)適合性及製膜性(印刷或塗布後之膜質性)之提高作為主要目的,必要時,能夠添加底質顏料成分或各種界面活性劑等而使用。
作為底質顏料成分,若為能夠保持半導體特性之物的話,能夠使用預先使微粒子粉末單體、該等微粒子粉末單體分散於分散劑或有機溶劑中之分散液,可單獨或併用二種以上之該等而使用。具體而言,有Aerosil(商品名、Evonik製)、Sylysia、Sylophobic、Sylopute、Sylopage、Sylopure、Sylosphere、Sylomask、Silwell、Fuji Balloon(以上,商品名、富士Silysia製)、PMA-ST、IPA-ST(以上,商品名、日產化學製)、NANOBIC 3600系列、NANOBIC 3800系列(以上,商品名、BYK Chemie製)等,但並未被特別限定。又,可單獨或併用該等二種以上。又,光電轉換元件係用以將電荷輸送至膜
厚方向,可求得該膜之表面平滑性。因此,添加於印墨中之底質顏料成分的平均粒徑較佳為1至150nm,進一步較佳為5至50nm,較佳為微粒子二氧化矽或氧化鋁分散液之PMA-ST、IPA-ST(商品名,日產化學製)、NANOBIC3600系列(商品名、BYK Chemie製)。平均粒徑係利用動態光散射法而能容易地製造。又,由於該等底質顏料成分係電惰性,若其含有率過多時,由於使本發明之酞青素奈米尺寸構造物之濃度相對地變稀,因本發明之酞青素奈米尺寸構造物而使所發現的半導體特性變得降低。因而,作為印墨組成物中之底質顏料成分的含有率為全部固形成分中90質量%以下,較佳為70質量%以下。
作為界面活性劑,可列舉:烴系、矽系、氟系,能夠單獨或混合二種以上之該等而使用。其中,較佳的氟系界面活性劑係具有直鏈狀之全氟烷基,鏈長為C6以上,進一步較佳為C8以上之陰離子系氟系界面活性劑。作為具體例,例如,可列舉:Megafac F-482、Megafac F-470(R-08)、Megafac F-472SF、Megafac R-30、Megafac F-484、Megafac F-486、Megafac F-172D、Megafac F-178RM(以上,商品名、DIC製)等,並無特別限定。又,該等可單獨或併用該等二種以上。該等界面活性劑係於印墨組成物中,以有效成分計為含有5.0質量%以下,以有效成分計較佳為含有1.0質量%以下。
於本發明之印墨組成物中,混合該記載之材料而使用。作為混合方法並無被特別限定者,可列舉:
以所要之比例而將該記載之材料添加於溶劑中之後,利用1種或組合複數種下列習用之方法而使其分散混合於溶劑中之方法,亦即,加熱處理、攪拌處理、分散攪拌處理、分散均勻化處理、超音波照射處理、超音波攪拌處理、超音波均勻化、超音波分散處理、雷射照射處理等。
接著,針對本發明之電子元件加以說明。本發明之電子元件係於活性層部(半導體層)中含有本發明之酞青素奈米一次元構造物。作為電子元件之具體例,可列舉:太陽能電池或受光元件等之光電轉換元件、電場效果型電晶體或靜電感應型電晶體或二極電晶體等之電晶體;電場發光元件、溫度感測器、氣體感測器、濕度感測器、放射線感測器等,並非受該等所限定者。
接著,針對本發明之光電轉換元件加以說明。本發明之光電轉換元件係具有至少一對電極,亦即正極與負極,於該等電極間含有本發明之酞青素奈米尺寸構造物。第1圖係顯示本發明之光電轉換元件一例的示意圖。於第1圖中,符號1係基板、符號2係電極a、符號3係含有本發明之酞青素奈米尺寸構造物之光電轉換層(有機半導體層)、符號4係電極b。
有機半導體層3係含有本發明之酞青素奈米尺寸一次元構造物之膜。又,有機半導體層3係由本發明之印墨組成物所形成的膜。
有機半導體層3係含有電子接受性材料之情形,本發明之酞青素奈米尺寸構造物與電子接受性材料可被混合亦可被積層。將所積層的情形之一例顯示於第2圖。具有作為電子給予性材料的本發明之酞青素奈米尺寸構造物之層較佳為正極側、具有電子接受性材料之層較佳為負極側。因而,第2圖之符號5為具有本發明之酞青素奈米尺寸一次元構造物之層、符號6為含有電子接受性材料之層之情形,符號2之電極a成為正極、符號4之電極b成為負極。還有,積層構造之情形,「該記載之酞青素奈米尺寸一次元構造物以外之其他電子給予性材料」係可於含有本發明之酞青素奈米尺寸構造物之層(符號5)中含有,又,亦可於含有電子接受性材料之層(符號6)中含有。
有機半導體層(在第1圖係符號3、在第2圖係符號5與6)之厚度為能夠充分光吸收之厚度,且為不發生電荷去活化之厚度的話,並無特別之限制,較佳為5至1,000nm之厚度,更佳為10至500nm,進一步更佳為20至300nm之範圍。所積層之情形,具有本發明之酞青素奈米尺寸構造物之層較佳為具有該厚度中之1至500nm之厚度,更佳為5至300nm。
有機半導體層係藉由濕式程序(印刷或塗布)而製造本發明之印墨組成物薄膜,並使其乾燥而能夠獲得。作為本發明之印墨組成物之製膜方法,並無特別之限制,能夠採用習用之方式,具體而言,可列舉:噴墨法、照相凹版印刷法、照相凹版膠版印刷法、膠版印刷
法、凸版印刷法、凸版反轉印刷法、網版印刷法、微型接觸印刷法、逆塗布法、氣刀刮塗法、刮刀塗布法、氣刀塗布法、輥塗布法、擠壓塗布法、浸漬塗布法、傳遞輥塗布法、輕觸塗布法、澆注塗布法、噴霧塗布法、靜電塗布法、超音波噴霧塗布法、模頭塗布法、旋轉塗布法、桿塗布法、狹縫塗布法、滴落澆鑄法等。
如第2圖積層有機半導體層之情形,於利用該記載之方法而於製造含有酞青素奈米尺寸一次元構造物之本發明印墨組成物薄膜後,若以與後述緩衝層製膜同樣的習用方式積層電子接受性材料的話即可。還有,值得一提的是,本發明之酞青素奈米尺寸構造物係為了於製膜後提高耐溶劑性,能夠在濕式程序積層電子接受性材料。
於基板1,能夠使用矽、玻璃、各種樹脂材料等。作為各種樹脂材料,例如,可列舉:聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚碸(PES)、聚醚醯亞胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚芳香酯、聚醯亞胺、聚碳酸酯(PC)、纖維素三乙酸酯(TAC)、纖維素乙酸酯丙酸酯(CAP)、丙烯酸樹脂等。與使用玻璃之情形作一比較,藉由使用如此之樹脂性材料而能夠謀求更輕量化、能夠更提高可搬性的同時,也能更提高對於衝擊之承受性。
另一方面,從基板側射入光而使用之情形,較佳為光穿透性良好的材料,作為如此之材料,可列舉:玻璃、PET、PC、聚醯亞胺、PES、丙烯酸樹脂等。
作為電極a、b用之材料,較佳在一側電極使用功函數大的導電性材料,在另一側電極使用功函數小的導電性材料。使用功函數大的導電性材料係成為正極。作為該功函數大的導電性材料,除了金、鉑、鉻、鎳等金屬之外,也較佳使用具有透明性之銦、錫等之金屬氧化物、複合金屬氧化物(銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、摻雜氟之氧化錫(FTO))、(積層)石墨烯、(積層)修飾石墨烯、藉摻雜而使電導率提高之習知導電性聚合物(導電性聚苯胺、導電性聚吡咯、導電性聚噻吩、聚伸乙二氧基噻吩(PEDOT))。於此,可用於正極之導電性材料係與有機半導體層3歐姆接合者,故較佳。進一步使用後述緩衝層1之情形下,可用於正極之導電性材料較佳為與緩衝層1歐姆接合者。
成為使用功函數小的導電性材料之電極係成為負極,作為該功函數小的導電性材料係使用鹼金屬或鹼土金屬,具體而言,使用鋰、鎂、鈣等。又,也較佳使用錫、銀、鋁等。進一步較佳使用由該金屬所構成的合金或由該金屬之積層體所構成的電極。於此,可用於負極之導電性材料較佳為與有機半導體層3歐姆接合者。尚且,使用後述緩衝層2之情形下,可用於負極之導電性材料較佳為與緩衝層2歐姆接合者。
於本發明之光電轉換元件中,較佳為電極a或電極b中任一種具有光穿透性。若電極之光穿透性為使入射光到達有機半導體層3而發生電動勢之程度的話,並非被特別限定者。作為如此之導電性材料,例如於該導
電性材料之中,適合使用ITO(氧化銦-氧化錫複合體)、FTO(摻雜氟之氧化錫)、(積層)石墨烯、(積層)修飾石墨烯、藉摻雜而使電導率提高之習知導電性聚合物(導電性聚苯胺、導電性聚吡咯、導電性聚噻吩、聚伸乙二氧基噻吩(PEDOT)等)。又,也能夠使該等材料與將導電性高的金屬材料作成篩狀者組合後使用。
若電極之厚度為具有光穿透性與導電性之範圍的話即可,雖然根據電極材料而異,為5至10,000nm,較佳為10至5,000nm,進一步較佳為20至300nm。還有,若另一側之電極具有導電性的話,光穿透性則不一定為必要,厚度也未被特別限定。
作為電極之形成方法係將該材料作為原料,可列舉:真空蒸鍍法、分子束磊晶成長法、離子群團光束法、低能量離子光束法、離子噴鍍法、CVD法、濺鍍法、大氣壓電漿法等之乾式程序;或噴墨法、照相凹版印刷法、照相凹版膠版印刷法、膠版印刷法、凸版印刷法、凸版反轉印刷法、網版印刷法、微型接觸印刷法、逆塗布法、氣刀刮塗法、刮刀塗布法、氣刀塗布法、輥塗布法、擠壓塗布法、浸漬塗布法、傳遞輥塗布法、輕觸塗布法、澆鑄塗布法、噴霧塗布法、靜電塗布法、超音波噴霧塗布法、模頭塗布法、旋轉塗布法、桿塗布法、狹縫塗布法、滴落澆鑄法之濕式程序,能夠按照材料而適當使用。更詳言之,可列舉:採用蒸鍍或濺鍍等之乾式程序,使圖案遮罩等介於中間而形成電極之方法;依照習用之光刻法-蝕刻法,將利用蒸鍍或濺鍍等之乾式
程序所形成的整面導電性薄膜形成電極之方法;組合蒸鍍或濺鍍等之乾式程序與光刻法-升降法而形成電極之方法;使用由噴墨等所得之光阻,蝕刻採用蒸鍍或濺鍍等之乾式程序所形成的整面導電性薄膜之方法等。又,亦可藉由噴墨法、網版印刷法、照相凹版膠版印刷法、凸版反轉印刷法、微型接觸印刷法等之濕式程序,直接使導電性微粒子分散液或導電性聚合物溶液或分散液圖案化,於以塗布製膜而形成整面薄膜後,可依照習知之光刻-蝕刻法或雷射消蝕法等而形成圖案,又,亦可組合濕式程序與光刻法-升降法而形成圖案。
於本發明之光電轉換元件中,亦可在正極與有機半導體層之間設置緩衝層1。緩衝層1係為了使取出有效的電荷成為可能,視必要而使用。作為形成緩衝層1之材料較佳使用氧化石墨、修飾石墨、聚噻吩類、聚苯胺類、聚對伸苯伸乙烯類、聚茀類、聚乙烯咔唑類、酞青素衍生物(H2Pc、CuPc、ZnPc等)、紫質衍生物等。該等材料亦可藉由摻雜而提高導電性(電洞輸送性)者。特佳為使用聚噻吩類之聚伸乙二氧基噻吩(PEDOT)或將聚苯乙烯磺酸酯(PSS)摻雜於PEDOT中之PEDOT:PSS。緩衝層1之厚度較佳為5至600nm之厚度,更佳為10至200nm。
又,於本發明之光電轉換元件中,亦可於有機半導體層與負極之間設置緩衝層2。緩衝層2係為了使有效的電荷取出成為可能,視必要而使用。作為形成緩衝層2之材料,除了該電子接受性材料(萘衍生物、苝衍生物、唑衍生物、三唑衍生物、啡啉衍生物、氧化膦
衍生物、富勒烯類、碳奈米管(CNT)類、修飾石墨烯類、將氰基導入聚對伸苯伸乙烯之衍生物(CN-PPV)、Boramer(商品名、TDA Research公司製)、導入CF3
基或F基之習用低分子有機半導體材料或高分子有機半導體材料等)之外,也能夠使用八吖紫質、全氟稠五苯或全氟酞青素等之全氟化合物;包含四硫富瓦烯(tetrathiafulvalene)或四甲基伸苯二胺等之電子給予性化合物與四氰醌二甲烷或四氰乙烯等之電子接受性材料之電荷移動錯合物;氧化鈦、氧化鋅、氧化鎵等之n型無機氧化物半導體;氟化鋰、氟化鈉、氟化銫等之鹼金屬化合物等。緩衝層2之厚度較佳為0.5至600nm,更佳為1至200nm。
作為緩衝層之形成方法,可列舉:真空蒸鍍法、分子束磊晶成長法、離子群團光束法、低能量離子光束法、離子噴鍍法、CVD法、濺鍍法、大氣壓電漿法等之乾式程序;或噴墨法、照相凹版印刷法、照相凹版膠版印刷法、膠版印刷法、凸版印刷法、凸版反轉印刷法、網版印刷法、微型接觸印刷法、逆塗布法、氣刀刮塗法、刮刀塗布法、氣刀塗布法、輥塗布法、擠壓塗布法、浸漬塗布法、傳遞輥塗布法、輕觸塗布法、澆鑄塗布法、噴霧塗布法、靜電塗布法、超音波噴霧塗布法、模頭塗布法、旋轉塗布法、桿塗布法、狹縫塗布法、滴落澆鑄法之濕式程序,能夠按照材料而適當使用。
又,將無機氧化物用於緩衝層之情形,作為濕式程序能夠採用:使用任意之有機溶劑或水,必要時
也使用界面活性劑等之分散輔助劑來分散無機氧化物微粒子的溶液,經由塗布、乾燥該溶液之方法;或塗布、乾燥氧化物先質,例如烷氧化物溶液之所謂的溶膠凝膠法。
該等緩衝層可為單層,或亦可為積層不同的材料者。
由本發明所得之光電轉換元件能夠藉由積體而構成太陽能電池模組。此時,本發明之光電轉換元件也能夠作成藉由保護片或黏著性密封材,隔離含有水分之外部空氣而遮斷該光電轉換元件之構造。作為太陽能電池模組,可列舉一種太陽能電池模組,其特徵為藉由使由本發明所得之光電轉換元件的電極a、與鄰接於該電極a之其他由本發明所得之光電轉換元件的電極b接觸而使得由本發明所得之光電轉換元件串聯連接而積體化。
又,亦可為一種太陽能電池模組,其特徵為藉由使由相鄰接的本發明所得之光電轉換元件的電極a彼此接觸,且使由相鄰接的本發明所得之光電轉換元件的電極b彼此接觸,使得由本發明所得之光電轉換元件並聯連接而積體化。
(電晶體)
接著,針對本發明之電晶體加以說明。本發明之電晶體係在活性部(於電晶體中係指通道部(半導體層))中含有本發明之酞青素奈米尺寸構造物之電晶體。
作為如此之電晶體,可列舉一種頂閘型,其係在基板上形成含有由本發明所得之酞青素奈米尺寸構造物之
膜、與連接至該膜之源極與汲極,在其上使閘絕緣膜介於中間而形成閘極。
又,也能夠作成一種底閘型,其係首先在基板上形成閘極,使閘絕緣膜介於中間而形成含有由本發明所得之酞青素奈米尺寸構造物之膜、與連接至該膜之源極與汲極。
於第3圖中,作成一種具有膜(12)之電晶體,其中該膜(12)係含有由本發明所得之酞青素奈米尺寸構造物,顯示以底閘底接觸型所構成的電晶體之示意圖。於此,作成含有本發明之酞青素奈米尺寸構造物之膜(12)的厚度而能夠適當設定,例如能夠作成50至10,000nm。
作為基板7可使用矽、玻璃、可撓性樹脂製薄片(塑膠膜)等。作為該塑膠膜,例如,可列舉:由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚碸(PES)、聚醚醯亞胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚芳香酯、聚醯亞胺、聚碳酸酯(PC)、纖維素三乙酸酯(TAC)、纖維素乙酸酯丙酸酯(CAP)等所構成的薄膜等。如此一來,藉由使用塑膠膜而能夠謀求較使用玻璃基板之情形為輕量化,故能夠提高可攜性,同時也能改善對於衝擊之承受性。
若為形成源極10、汲極11及閘極8之材料為導電性材料的話,並未被特別限定,能夠使用鉑、金、銀、鎳、鉻、銅、鐵、錫、銻、鉛、鉭、銦、鈀、碲、錸、銥、鋁、釕、鍺、鉬、鎢、氧化錫銻、氧化銦錫(ITO)
、摻雜氟之氧化鋅、鋅、碳、石墨、碎碳、銀糊及碳糊、鋰、鈹、鈉、鎂、鉀、鈣、鈧、鈦、錳、鋯、鎵、鈮、鈉-鉀合金、鎂/銅混合物、鎂/銀混合物、鎂/鋁混合物、鎂/銦混合物、鋁/氧化鋁混合物、鋰/鋁混合物等,特佳為鉑、金、銀、銅、鋁、銦、ITO及碳。又,也適合使用摻雜等而使電導率提高之通常習知的導電性聚合物,例如導電性聚苯胺、導電性聚吡咯、導電性聚噻吩、聚伸乙二氧基噻吩與聚苯乙烯磺酸之錯合物等。其中,在與半導體層之接觸面,較佳為電阻小的金、銀、銅、導電性聚合物、ITO。
作為電極之形成方法能夠採用與該光電轉換元件之電極相同的方法。
作為閘絕緣膜9能夠使用各種的絕緣膜。若考量成本優點的話,較佳使用聚合物系有機材料,為了獲得良好特性,較佳使用電容率高的無機氧化物。作為聚合物系有機材料,能夠使用聚醯亞胺、聚醯胺、聚酯、聚丙烯酸酯、光自由基聚合系、光陽離子聚合系之光硬化性樹脂、或是含有丙烯腈成分之共聚物、聚乙烯基酚、聚乙烯基醇、酚醛樹脂、環氧樹脂及氰乙基聚三葡萄糖等習用之聚合物。作為無機氧化物,可列舉:氧化矽、氧化鋁、氧化鉭、氧化鈦、氧化錫、氧化釩、鈦酸鋇鍶、鋯酸鈦酸鋇、鋯酸鈦酸鉛、鈦酸鉛鑭、鈦酸鍶、鈦酸鋇、氟化鋇鎂、鈦酸鉍、鈦酸鍶鉍、鉭酸鍶鉍、鈦酸鈮酸鉍、三氧化釔等。該等之中,較佳為氧化矽、氧化鋁、氧化鉭、氧化鈦。也能夠適合使用氮化矽、氮化鋁
等之無機氮化物。
作為上述絕緣膜之形成方法,可列舉:真空蒸鍍法、分子束磊晶成長法、離子群團光束法、低能量離子光束法、離子噴鍍法、CVD法、濺鍍法、大氣壓電漿法等之乾式程序;或噴墨法、照相凹版印刷法、照相凹版膠版印刷法、膠版印刷法、凸版印刷法、凸版反轉印刷法、網版印刷法、微型接觸印刷法、逆塗布法、氣刀刮塗法、刮刀塗布法、氣刀塗布法、輥塗布法、擠壓塗布法、浸漬塗布法、傳遞輥塗布法、輕觸塗布法、澆鑄塗布法、噴霧塗布法、靜電塗布法、超音波噴霧塗布法、模頭塗布法、旋轉塗布法、桿塗布法、狹縫塗布法、滴落澆鑄法之濕式程序,於精密之圖案為必要時,適合採用噴墨法、凸版反轉印刷法、微型接觸印刷法等之濕式程序,能夠按照材料而適當使用。
其他,於無機氧化物之濕式程序中,使用任意之有機溶劑或水,必要時也使用界面活性劑等之分散輔助劑來分散無機氧化物微粒子的溶液,經由塗布、乾燥該溶液之方法;或塗布、乾燥氧化物先質,例如烷氧化物溶液之所謂的溶膠凝膠法。
作為該等絕緣膜之乾燥膜厚係0.1至2μm,較佳為0.3至1μm。
作為由本發明所得之電子元件的電晶體能夠藉由積體而構成電子元件模組。作為電子元件模組,可列舉:作為顯示器等之背面基板的電晶體陣列(參閱第4圖)、作為RFID邏輯電路之變換器或環式振盪器等。
以下,根據實施例而進一步具體說明本發明。還有,本發明並非受下列實施例所限定者。
於將銅酞青素磺酸(DIC(股)製EXT-795、平均磺化度=0.95)50質量份與DMF 1,000質量份之混合溶液冷卻至5℃後,滴入亞硫醯氯50質量份,在室溫下反應1小時、在70℃下反應5小時。將反應液注入冰水5,000質量份中,回收所得之沉澱物,並乾燥後獲得銅酞青素磺酸與銅酞青磺醯氯之混合物。
接著,於甲基一胺40%水溶液(東京化成(股)製)23質量份、碳酸鈉20質量份與水800質量份之混合物中,慢慢地倒入上述所得之混合物20質量份,在室溫下使其反應6小時。將THF 2,000質量份加入反應液中,通過5cm之矽凝膠管柱而過濾,並濃縮濾液。將殘渣附著於矽凝膠管柱中,回收利用氯仿所洗提的區段,並濃縮而獲得下列化學式所表示的化合物。
(平均取代基導入數n=1.1)
於合成例1,除了使用正丙基一胺(東京化成(股)製)17.5質量份以取代甲基一胺40%水溶液23質量份之外,進行與合成例1同樣的操作,獲得下列化學式所表示的化合物。
(平均取代基導入數n=1.1)
於合成例1,除了使用己基一胺(東京化成(股)製)30質量份以取代甲基一胺40%水溶液23質量份之外,進行與合成例1同樣的操作,獲得下列化學式所表示的化合物。
(平均取代基導入數n=1.1)
於合成例1,除了使用十二烷基一胺(東京化成(股)
製)55質量份以取代甲基一胺40%水溶液23質量份之外,進行與合成例1同樣的操作,獲得下列化學式所表示的化合物。
(平均取代基導入數n=1.1)
於合成例1,除了使用硬脂基一胺(東京化成(股)製)80質量份以取代甲基一胺40%水溶液23質量份之外,進行與合成例1同樣的操作,獲得下列化學式所表示的化合物。
(平均取代基導入數n=1.1)
於合成例1,除了使用環己基一胺(東京化成(股)製)29.4質量份以取代甲基一胺40%水溶液23質量份之外,
進行與合成例1同樣的操作,獲得下列化學式所表示的化合物。
(平均取代基導入數n=1.1)
於合成例1,除了使用苯基一胺(東京化成(股)製)27.6質量份以取代甲基一胺40%水溶液23質量份之外,進行與合成例1同樣的操作,獲得下列化學式所表示的化合物。
(平均取代基導入數n=1.1)
於合成例1,除了使用3-噻吩基一胺29.4質量份以取代甲基一胺40%水溶液23質量份之外,進行與合成例1同
樣的操作,獲得下列化學式所表示的化合物。
(平均取代基導入數n=1.1)
將作為未取代之酞青素的銅酞青素(Fastogen Blue 5380E(商品名、DIC製))1.6g、與作為具有取代基之酞青素之合成例1所得之化學式所表示的酞青素衍生物1.2g倒入濃硫酸(關東化學製)81g中而使其完全溶解,調製濃硫酸溶液。接著,將蒸餾水730g倒入1,000mL之燒杯中,以冰水將其充分冷卻後,一面攪拌該蒸餾水,一面倒入先前所調製的濃硫酸溶液,使得由未取代之銅酞青素與該化學式所表示的銅酞青素衍生物所構成的複合體析出。
接著,使用濾紙過濾所得之該複合體,使用蒸餾水充分洗淨,之後,利用真空乾燥氣體進行脫水處理。
將由上述未取代之銅酞青素與該化學式所表示的銅酞青素衍生物所構成的複合體12g倒入容量50mL之聚丙烯製容器中,進一步添加二氯苯而使該複合體(
固形物)相對於二氯苯之重量比成為10%(固形物濃度10%),接著,添加0.5mm之鋯珠60g後使用漆搖動器而處理2小時(複合體之微粒子化)。接著,從鋯珠分離回收微粒子化之複合體分散液,進一步添加二氯苯而將固形物濃度稀釋直到2%(微粒子化複合體之二氯苯2%分散液的調整)。
接著,將該微粒子化複合體之二氯苯2%分散液10g均分於耐壓容器中,歷經90分鐘而升溫直到200℃。到達200℃後,維持在該溫度下進一步繼續加熱30分鐘,之後冷卻。藉此,將在奈米尺寸下使酞青素一次元結晶成長的酞青素奈米尺寸構造物,以固形物濃度2%分散於二氯苯中之狀態下獲得(酞青素奈米尺寸構造物分散液(1))。
酞青素奈米尺寸構造物之確認係藉由利用穿透式電子顯微鏡觀察該分散液之固形物形狀,且以X線繞射(XRD)測定觀察該固形物膜的結晶構造而進行。於第5圖中,顯示穿透式電子顯微鏡影像。由圖式來看,該分散液(1)中之固形物形狀係具有長徑與短徑,確認其短徑為100nm以下之奈米尺寸構造物。又,該固形物膜係依照XRD測定而確認在2θ=6.9、10.2、15.7顯示波峰、具有源自酞青素α結晶之結晶構造。由上所述,其確認了利用本製造法所得之固形物具有長徑與短徑,且其短徑為100nm以下的酞青素奈米尺寸構造物。
準備n型矽基板而將其作為閘極,熱氧化處理該表面層而形成由氧化矽所構成的閘絕緣膜。於此,旋轉塗布該酞青素奈米尺寸構造物分散液(1),形成由酞青素奈米尺寸構造物所構成的半導體膜(通道部)。接著,藉由蒸鍍成膜而圖案形成由金薄膜所構成的源極/汲極,製造電晶體(1)。還有,將通道長度L(源極-汲極間隔)作成75μm、將通道寬度W作成5.0mm。
針對上述之電晶體(1),評估電晶體特性。電晶體特性之評估係使用數位三用電表(SMU237、Keithley製),藉由將0至-80V電壓(Vg)掃描外加至閘極、測定已外加-80V之源極/汲極間之電流(Id)而進行。其結果,移動度為5×10-3
,ON/OFF比為104
。還有,移動度係由√Id-Vg之斜率並依照習知方法而求得。單位係cm2
/V.s。又,ON/OFF比係以(Id之絕對值的最大值)/(Id之絕對值的最小值)而求得。
藉由將該酞青素奈米尺寸構造物分散液(1)150mg、PCBM(Frontier Carbon製)45mg與鄰二氯苯200mg倒入試樣瓶中,在超音波洗淨機(47kHz)中超音波照射30分鐘而獲得光電轉換元件用材料(1)。
在玻璃基板上,依照濺鍍法而堆積100nm之成為正極的ITO透明導電層,再利用光刻-蝕刻法而將其圖案化形成寬度2mm之短條狀。將所得之附圖案ITO的玻璃基板依序分別於中性洗劑、蒸餾水、丙酮、乙醇中各
實施3次15分鐘超音波洗淨後,UV/臭氧處理30分鐘,在其上旋轉塗布PEDOT:PSS水分散液(AI4083(商品名、HCStarck製)),以60mm之厚度、在ITO透明電極層上形成由PEDOT:PSS所構成的緩衝層1。將其於已加熱至100℃之熱板上乾燥5分鐘後,將該光電轉換層用材料(1)旋轉塗布於該PEDOT:PSS層上,形成源自膜厚100nm之光電轉換層用材料(1)的有機半導體層。之後,在真空蒸鍍裝置內設置該「已形成有機半導體層之基板」與蒸鍍用金屬遮罩(寬度2mm之短條狀圖案形成用),將裝置內之真空度提高至5×10-4
Pa之後,依照電阻加熱法,使成為負極之鋁作成寬度2mm之短條狀圖案的方式來蒸鍍堆積(膜厚:80nm)。進行如上方式,製造面積為2mm×2mm(短條狀之ITO層與鋁層交差的部分)之光電轉換元件(1)。
將該光電轉換元件(1)之正極與負極連接至數位三用電表(6241A、製品名(ADC製)),在光譜形狀:AM1.5、照射強度:100mW/cm2
之模擬太陽光(簡易型太陽模擬器XES151S(製品名、三永電機製作所製))之照射下(從ITO層側照射),在大氣中,掃瞄-0.1V至+0.8V之電壓,測定電流值。此時之短路電流密度(外加電壓為0V時之電流密度值。以下為Jsc
)係4.93mA/cm2
、開放端電壓(使電流密度成為0之時的外加電壓之值。以下為Voc
)係0.56V、填充因子(FF)為0.37,由該等值所算出的光電轉換效率(PCE)係1.01%。還有,FF與PCE係由下式所算出。
FF=JVmax
/(Jsc
×Voc
)
(於此,JVmax
係外加電壓在0V至開放端電壓值之間,使電流密度與外加電壓之乘積成為最大之時點的電流密度與外加電壓之乘積值。)
PCE=[(Jsc
×Voc
×FF)/模擬太陽光強度(100mW/cm2
)]×100(%)
除了將合成例(2)所得之胺磺醯基取代酞青素作為具有取代基之酞青素使用之外,與實施例(1)同樣地進行而獲得酞青素奈米尺寸構造物分散液(2)。
除了將該酞青素奈米尺寸構造物分散液(2)用於酞青素奈米尺寸構造物分散液之外,獲得作為實施例(1)之電晶體(2)。將特性之評估結果彙整於表1。
除了將合成例(3)所得之胺磺醯基取代酞青素作為具有取代基之酞青素使用之外,與實施例(1)同樣地進行而獲得酞青素奈米尺寸構造物分散液(3)。
除了將該酞青素奈米尺寸構造物分散液(3)用於酞青素奈米尺寸構造物分散液之外,獲得作為實施例(1)之電晶體(3)。將特性之評估結果彙整於表1。
除了將合成例(4)所得之胺磺醯基取代酞青素作為具有取代基之酞青素使用之外,與實施例(1)同樣地進行而獲得酞青素奈米尺寸構造物分散液(4)。
除了將該酞青素奈米尺寸構造物分散液(4)用於酞青素奈米尺寸構造物分散液之外,獲得作為實施例(1)之電晶體(4)。將特性之評估結果彙整於表1。
除了將合成例(5)所得之胺磺醯基取代酞青素作為具有取代基之酞青素使用之外,與實施例(1)同樣地進行而獲得酞青素奈米尺寸構造物分散液(5)。
除了將該酞青素奈米尺寸構造物分散液(5)用於酞青素奈米尺寸構造物分散液之外,獲得作為實施例(1)之電晶體(5)。將特性之評估結果彙整於表1。
除了將合成例(6)所得之胺磺醯基取代酞青素作為具有取代基之酞青素使用之外,與實施例(1)同樣地進行
而獲得酞青素奈米尺寸構造物分散液(6)。
除了將該酞青素奈米尺寸構造物分散液(6)用於酞青素奈米尺寸構造物分散液之外,獲得作為實施例(1)之電晶體(6)。將特性之評估結果彙整於表1。
除了將合成例(7)所得之胺磺醯基取代酞青素作為具有取代基之酞青素使用之外,與實施例(1)同樣地進行而獲得酞青素奈米尺寸構造物分散液(7)。
除了將該酞青素奈米尺寸構造物分散液(7)用於酞青素奈米尺寸構造物分散液之外,獲得作為實施例(1)之電晶體(7)。將特性之評估結果彙整於表1。
除了將合成例(8)所得之胺磺醯基取代酞青素作為具有取代基之酞青素使用之外,與實施例(1)同樣地進行而獲得酞青素奈米尺寸構造物分散液(8)。
除了將該酞青素奈米尺寸構造物分散液(8)用於酞青素奈米尺寸構造物分散液之外,獲得作為實施例(1)之電晶體(8)。將特性之評估結果彙整於表1。
利用在WO2010/122921號公報記載之方法,合成下列化學式之胺磺醯基取代酞青素。
在該化合物中,Q係表示氫原子或甲基,氧化丙烯/氧化乙烯=29/6(莫耳比)、n之平均值=35、m之平均值=1.2。
除了將該化學式所表示的胺磺醯基取代酞青素作為具有取代基之酞青素使用之外,與實施例(1)同樣地進行而獲得酞青素奈米尺寸構造物分散液(1)’。
除了將該酞青素奈米尺寸構造物分散液(1)’用於酞青素奈米尺寸構造物分散液之外,獲得作為實施例(1)之電晶體(1)’。將特性之評估結果彙整於表1。
除了將下列化學式所表示的酞青素衍生物作為具有取代基之酞青素使用之外,與實施例(1)同樣地進行而獲得酞青素奈米尺寸構造物分散液(2)’。關於分散液之調整係依照在WO2010/122921號公報記載之方法。
除了將該酞青素奈米尺寸構造物分散液(2)’用於酞青素奈米尺寸構造物分散液之外,獲得作為實施例(1)之電晶體(2)’。將特性之評估結果彙整於表1。
若根據本發明之酞青素奈米尺寸構造物,為了將所最適化的構造之酞青素衍生物用於構成酞青素奈米尺寸構造物之材料,使得構築特性已提高之電子元件(電晶體等)成為可能。
Claims (9)
- 一種酞青素奈米尺寸構造物,其係含有未取代之酞青素與具有取代基之酞青素的奈米尺寸構造物;構造物之形狀係具有長徑與短徑,其短徑為500nm以下,未取代之酞青素係通式(1)或(2)所表示者:
- 如申請專利範圍第1項之奈米尺寸構造物,其中Z1 至Z8 係碳數1至22之非環狀或是環狀烷基、苯基、噻吩基、與選自包含下列(7)至(12)之群組中的基:
- 如申請專利範圍第2項之奈米尺寸構造物,其中碳數1至22之非環狀或環狀烷基係甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、1-戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基、環己基。
- 一種印墨組成物,其將如申請專利範圍第1至3項中任一項之酞青素奈米尺寸構造物與有機溶劑作為必要成分。
- 一種電子元件,其含有如申請專利範圍第1至3項中任一項之酞青素奈米尺寸構造物。
- 一種電晶體,其係在通道部含有如申請專利範圍第1至 3項中任一項之酞青素奈米尺寸構造物。
- 一種電晶體之製造方法,其係如申請專利範圍第6項之電晶體之製造方法,其特徵為藉由製造如申請專利範圍第4項之印墨組成物之膜而製作通道部。
- 一種光電轉換元件,其係至少具有正極與負極之光電轉換元件,其特徵為於正極與負極之間具有包含如申請專利範圍第1至3項中任一項之酞青素奈米尺寸構造物之膜。
- 一種光電轉換元件之製造方法,其係如申請專利範圍第8項之光電轉換元件之製造方法,其特徵為具有於正極與負極之間製造如申請專利範圍第4項之印墨組成物之製膜步驟。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012087388A JP5338939B2 (ja) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | フタロシアニンナノサイズ構造物、及び該ナノサイズ構造物を用いた電子素子 |
Publications (2)
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