JP4825925B2 - PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD, OPTICAL SENSOR, IMAGING ELEMENT AND ITS DRIVING METHOD - Google Patents
PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD, OPTICAL SENSOR, IMAGING ELEMENT AND ITS DRIVING METHOD Download PDFInfo
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Description
本発明は、光電変換素子及びその製造方法、光センサ、並びに撮像素子及びそれらの駆動方法に関する。また、光電変換素子用材料として有用な化合物にも関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion element and a manufacturing method thereof, an optical sensor, an imaging element, and a driving method thereof. The present invention also relates to a compound useful as a material for a photoelectric conversion element.
固体撮像素子としては、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、各画素で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。従来の光電変換部位は、一般にSiなどの半導体中にPN接合を用いたフォトダイオード部が形成されたものが用いられている。
近年、多画素化が進む中で画素サイズが小さくなっており、フォトダイオード部の面積が小さくなり、開口率の低下、集光効率の低下及びその結果である感度低下が課題となっている。開口率等を向上させる手法として、有機材料を用いた有機光電変換膜を有する固体撮像素子が検討されている。
As a solid-state imaging device, there is a planar light-receiving device in which photoelectric conversion sites are two-dimensionally arranged in a semiconductor to form pixels, and signals generated by photoelectric conversion in each pixel are transferred and read out by a CCD circuit or a CMOS circuit. Widely used. As a conventional photoelectric conversion site, generally used is a semiconductor in which a photodiode portion using a PN junction is formed in a semiconductor such as Si.
In recent years, as the number of pixels has increased, the pixel size has been reduced, the area of the photodiode portion has been reduced, and the reduction in aperture ratio, the reduction in light collection efficiency, and the resulting sensitivity reduction have become issues. As a technique for improving the aperture ratio or the like, a solid-state imaging device having an organic photoelectric conversion film using an organic material has been studied.
有機光電変換膜において、高光電変換効率(高励起子解離効率)の発現のために、フラーレン又はフラーレン誘導体を用いたバルクへテロ構造を導入する技術が知られている。例えば特許文献1において、フラーレン又はフラーレン誘導体を含有する光電変換膜が開示されている。 In an organic photoelectric conversion film, a technique for introducing a bulk heterostructure using a fullerene or a fullerene derivative is known in order to exhibit high photoelectric conversion efficiency (high exciton dissociation efficiency). For example, Patent Document 1 discloses a photoelectric conversion film containing fullerene or a fullerene derivative.
また、太陽電池において用いられる有機光電変換素子では、電力を取り出すことを目的とするため外部電界は加えないが、固体撮像素子の可視光センサとして使用される光電変換素子では、光電変換効率を最大限に引き出す必要があり、光電変換効率向上や応答速度向上のために外部から電圧を印加する場合がある。
光電変換効率向上や応答速度向上のために外部から電圧を印加すると、外部電界により電極からの正孔注入若しくは電子注入が生じ、これによって暗電流が増加することが問題となる。
In addition, in the organic photoelectric conversion element used in the solar cell, no external electric field is applied for the purpose of taking out electric power. However, in the photoelectric conversion element used as the visible light sensor of the solid-state imaging element, the photoelectric conversion efficiency is maximized. In order to improve the photoelectric conversion efficiency and response speed, a voltage may be applied from the outside.
When a voltage is applied from the outside in order to improve the photoelectric conversion efficiency and the response speed, hole injection or electron injection from the electrode is caused by an external electric field, thereby increasing the dark current.
光電変換素子において通常電極として用いられる材料は、仕事関数(WF)が4.5eV前後の値のものが多く(例えば、ITO)、例えば、光電変換膜の材料としてフラーレン(C60)を用いた場合には、電極のWFとフラーレン(C60) LUMO間のエネルギーギャップが小さくなるため、特に電子が電極から光電変換膜部に注入されやすく、暗電流の増加が顕著となる。
注入電流による暗電流増加の防止に関しては、光電変換層に電荷が注入されるのを抑制する電荷ブロッキング層を設けることにより、効率良く注入キャリアを防止し、暗電流を低減する技術が開示されている(特許文献2)。
Many materials that are usually used as electrodes in a photoelectric conversion element have a work function (WF) of about 4.5 eV (for example, ITO). For example, fullerene (C 60 ) is used as a material for a photoelectric conversion film. In this case, since the energy gap between the WF of the electrode and the fullerene (C 60 ) LUMO becomes small, electrons are particularly likely to be injected from the electrode into the photoelectric conversion film portion, and the increase in dark current becomes significant.
Regarding prevention of increase in dark current due to injected current, a technique for efficiently preventing injected carriers and reducing dark current by providing a charge blocking layer that suppresses charge injection into the photoelectric conversion layer is disclosed. (Patent Document 2).
上記特許文献1及び2においては、実用上重要な因子となる耐熱性については言及されておらず、高い耐熱性を持つ化合物構造については充分に記載されていない。 Patent Documents 1 and 2 do not mention heat resistance that is an important factor in practical use, and do not sufficiently describe a compound structure having high heat resistance.
特許文献3〜9ではフルオレン、カルバゾール等の正孔輸送性を有する有機材料が記載されており、該有機材料を電界発光素子に用いることが記載されているが、光電変換素子に関する記載はない。電界発光素子は、素子に電圧を印加した際に起こる発光を利用するものであるが、光電変換素子は、発光すると光電変換効率が低下するため、実質的に発光しない。また、光電変換素子では、有機材料からなる電子ブロッキング材料が光電変換層で発生した正孔を受け取り、マイナスに印加された電極に正孔を注入するが、電界発光素子では、プラスに印加された電極から正孔を受け取る。すわなち光電変換素子と電界発光素子とでは、正孔の移動方向が逆で、作用が異なるため、材料に要求される性能が異なり、電界発光素子で用いられる材料が光電変換素子で良好に機能するとは必ずしもいえない。
また、光電変換素子は入射した光の量に応じて信号を出力するため、素子には一定の電圧が印加される。電子ブロッキング材料に隣接する電極にはマイナス電圧が印加されていることから、電極からの電子注入も起こる。これが光電変換素子に光が入射しない状態で起こると、暗電流となり、素子性能は悪化する。電子ブロッキング材料は電極からの電子注入を抑制することが重要な機能である。これは電界発光素子用材料では求められない物性、及び機能であり、特許文献3〜9で開示されている有機材料には暗電流及び耐熱性に関する記載はない。
特許文献10において、フルオレン骨格を有する有機材料が記載されており、該有機材料を色素増感太陽電池に用いることが記載されている。しかしながら、太陽電池に要求される特性は撮像素子要素を目的とする光電変換素子とは異なるため、本発明のように暗電流及び耐熱性に関する記載は充分に開示されていない。
また、特許文献10に記載の化合物を用いて製膜する場合、アモルファス性が低いため結晶化による粒界発生及び膜表面に凹凸が形成される場合があり、光センサ或いは撮像素子等を目的とした光電変換素子の材料としては適していない。
Patent Documents 3 to 9 describe organic materials having hole transport properties such as fluorene and carbazole and use of the organic materials for electroluminescent elements, but there is no description regarding photoelectric conversion elements. An electroluminescent element utilizes light emission that occurs when a voltage is applied to the element. However, a photoelectric conversion element emits substantially no light because its photoelectric conversion efficiency decreases when it emits light. In the photoelectric conversion element, the electron blocking material made of an organic material receives holes generated in the photoelectric conversion layer and injects holes into the negatively applied electrode. In the electroluminescent element, the positive electrode is applied positively. Receive holes from the electrodes. In other words, the photoelectric conversion element and the electroluminescent element have different hole movement directions and different actions, so the performance required for the material is different, and the material used in the electroluminescent element is good for the photoelectric conversion element. Not necessarily functional.
Further, since the photoelectric conversion element outputs a signal according to the amount of incident light, a constant voltage is applied to the element. Since a negative voltage is applied to the electrode adjacent to the electron blocking material, electron injection from the electrode also occurs. When this occurs in a state where light does not enter the photoelectric conversion element, a dark current is generated and the element performance is deteriorated. An important function of the electron blocking material is to suppress injection of electrons from the electrode. This is a physical property and function that are not required for materials for electroluminescent elements, and the organic materials disclosed in Patent Documents 3 to 9 have no description regarding dark current and heat resistance.
Patent Document 10 describes an organic material having a fluorene skeleton, and describes that the organic material is used for a dye-sensitized solar cell. However, since the characteristics required for a solar cell are different from those of a photoelectric conversion element intended for an image sensor element, the description relating to dark current and heat resistance as in the present invention is not sufficiently disclosed.
In addition, when a film is formed using the compound described in Patent Document 10, grain boundaries are generated due to crystallization and irregularities may be formed on the film surface due to low amorphousness. It is not suitable as a material for the photoelectric conversion element.
光電変換素子用の材料では、高い光電変換効率、高速な応答性を実現するためには、暗電流を低減するための電極からの電荷注入に対するブロッキング能だけでなく、光電変換膜中で発生した電荷を電極まで輸送できる高い電荷輸送能も必要である。電荷輸送能に乏しい材料を使用した光電変換素子では光電流が観測されないことになる。更に、カラーフィルタ設置、保護膜設置、素子のハンダ付け等、加熱工程を有する製造プロセスへの適用や保存性の向上を考慮すると、光電変換素子用の材料は、高い耐熱性を有する必要がある。
一般に耐熱性の高い材料としては、van der Waals力が大きい高分子量の材料が選択されるが、分子量大の分子は、自由度の増加、対称性の低下により、分子の内部回転にともなう分子形態のばらつきが大きくなり、分子のエネルギー状態のばらつきが増大するため 電荷の移動度が低下しやすいため(有機ELとその工業化最前線、第一編、第三節、p25-p27)、高耐熱かつ高い移動度の材料を実現するのは困難であった。
すなわち、正孔輸送を利用したジアリールアミン部分骨格を持つ光電変換素子用材料の場合、小さな値のEa(電子親和力)、高ホール(正孔)輸送性、高耐熱性を満たすように材料設計を行う必要があるが、これらの要求を満たすには構造が大きく制限されることになる。
In the material for the photoelectric conversion element, in order to realize high photoelectric conversion efficiency and high-speed response, not only the blocking ability against the charge injection from the electrode for reducing the dark current but also generated in the photoelectric conversion film A high charge transport capability that can transport charges to the electrode is also required. In a photoelectric conversion element using a material having a poor charge transporting ability, no photocurrent is observed. Furthermore, in consideration of application to a manufacturing process having a heating process such as color filter installation, protective film installation, element soldering, and improvement in storage stability, the material for the photoelectric conversion element needs to have high heat resistance. .
In general, a high molecular weight material with high van der Waals force is selected as a material having high heat resistance. However, a molecule with a large molecular weight has a molecular form associated with the internal rotation of the molecule due to an increase in the degree of freedom and a decrease in symmetry. Because the variation in the energy state of the molecule increases and the energy state of the molecule increases, the mobility of the charge tends to decrease (OLED and its industrialization front line, Volume 1, Section 3, p25-p27). It was difficult to realize a material with high mobility.
In other words, in the case of a material for a photoelectric conversion element having a diarylamine partial skeleton utilizing hole transport, the material design should satisfy a small value of Ea (electron affinity), high hole (hole) transportability, and high heat resistance. Although there is a need to do so, the structure is severely limited to meet these requirements.
その他にも、素子構成中で適当に使用できるよう、エネルギー準位の位置が好ましい値になるような分子設計を考慮する必要がある。
Ip(イオン化ポテンシャル)の値が小さい材料と、Eaの値の大きな材料(例えば、フラーレンC60)を接触させると、Ipの値が小さい材料層のHOMOからEaの値の大きな材料層のLUMOに熱励起により光電変換素子内で電荷(電子、正孔)が発生し、ノイズ源である暗電流が増大する。フラーレンC60と接触する電子ブロッキング層のIpは、十分大きい必要があり、かつ、フラーレンC60バルクへテロ層中でホールを輸送する材料のHOMOからホールを障壁なく受け取れる程度に小さい必要がある。即ち、電子ブロッキング層のIpはかなり限定された値になるよう設計しなければならず、上記のように元々自由度が小さかった材料設計に、更に大きな制約を加えなければならなかった。
In addition, it is necessary to consider molecular design so that the position of the energy level becomes a preferable value so that it can be used appropriately in the device configuration.
When a material having a small value of Ip (ionization potential) and a material having a large value of Ea (for example, fullerene C 60 ) are brought into contact, the HOMO of the material layer having a small value of Ip is changed to the LUMO of the material layer having a large value of Ea. Electric charges (electrons and holes) are generated in the photoelectric conversion element due to thermal excitation, and dark current as a noise source increases. The Ip of the electron blocking layer in contact with the fullerene C 60 needs to be sufficiently large and small enough to receive holes without barriers from the HOMO of the material that transports holes in the fullerene C 60 bulk heterolayer. In other words, the Ip of the electron blocking layer has to be designed to have a fairly limited value, and a greater restriction must be imposed on the material design that originally had a small degree of freedom as described above.
本発明は、上記のような問題点を改善すべくなされたものであり、光電変換素子に適用した場合に光電変換素子として機能し、かつ、低い暗電流を示し、かつ素子を加熱処理した場合にも暗電流の増加幅を小さくすることが可能な光電変換素子及びそのような光電変換素子を備えた撮像素子を提供する。
更に、暗電流の増加を低減し、かつ素子を加熱処理した場合にも暗電流の増加幅を小さくすることが可能な光電変換素子における電子ブロッキング層の形成に適した化合物を提供する。
The present invention was made to improve the above problems, and when applied to a photoelectric conversion element, functions as a photoelectric conversion element, exhibits a low dark current, and heat-treats the element In addition, a photoelectric conversion element capable of reducing the increase width of the dark current and an imaging element including such a photoelectric conversion element are provided.
Furthermore, the present invention provides a compound suitable for forming an electron blocking layer in a photoelectric conversion element capable of reducing an increase in dark current and reducing the increase in dark current even when the element is subjected to heat treatment.
本発明による鋭意検討の結果、特定の構造の化合物を使用することで、上記の目的を達成することが分かった。 As a result of intensive studies according to the present invention, it has been found that the above object can be achieved by using a compound having a specific structure.
本発明における下記一般式(F−1)で表される化合物は、縮環ジアリールアミン(下記一般式(A−1)で表される置換基)を下記の2価の連結基(D−1)でつないだ構造を有する化合物である。従来、電子ブロッキング層材料としては、連結基(D−2)で縮環ジアリールアミンをつないだ構造が提案されており、該従来の電子ブロッキング層材料は高い電荷捕集効率、高速応答性、低暗電流特性を有していたが、耐熱性は十分ではなかった。耐熱性を向上させるためには、一般的に分子量を大きくして分子間の相互作用(分子間力)を大きくする、縮環構造を多く導入し、分子の自由度を低下させる等の手段がとられる。しかし、相互作用の大きい材料や縮環構造をとる材料はp共役系が大きく広がっており、深いEa(大きいEa)の材料を含む光電変換層と相互作用して沸き出し電荷が界面で形成され、暗電流が増大しやすかった。また、分子間相互作用の抑制、高分子量化の目的で、立体障害を付与することも可能であるが、立体障害となる置換基が嵩だか過ぎると、電荷輸送能の低下に繋がり、得られた素子の高速応答性を損なうため、嵩だかい置換基は多く含まないことが好ましいとされている。しかし、本発明では、縮環ジアリールアミン(一般式(A−1)で表される置換基)を下記の2価の連結基(D−1)でつなぐ事で、高い電荷捕集効率、高速応答性、低暗電流特性を損なうことなく、耐熱性を向上させる事が可能となった。 The compound represented by the following general formula (F-1) in the present invention is a dicyclic diarylamine (substituent represented by the following general formula (A-1)) and the following divalent linking group (D-1). ) Is a compound having a structure connected by Conventionally, as the electron blocking layer material, a structure in which a condensed diarylamine is connected by a linking group (D-2) has been proposed, and the conventional electron blocking layer material has high charge collection efficiency, high-speed response, low Although it had dark current characteristics, the heat resistance was not sufficient. In order to improve heat resistance, there are generally means such as increasing the molecular weight to increase the interaction between molecules (intermolecular force), introducing many condensed ring structures, and reducing the degree of molecular freedom. Be taken. However, materials with large interactions and materials with a condensed ring structure have a large p-conjugated system, interacting with the photoelectric conversion layer containing deep Ea (large Ea) material, and boiling charges are formed at the interface. The dark current was likely to increase. In addition, steric hindrance can be imparted for the purpose of suppressing intermolecular interaction and increasing the molecular weight, but if the substituent that becomes steric hindrance is too bulky, it will lead to a decrease in charge transport ability. In order to impair the high-speed responsiveness of the element, it is preferable that many bulky substituents are not included. However, in the present invention, by connecting the condensed diarylamine (substituent represented by the general formula (A-1)) with the following divalent linking group (D-1), high charge collection efficiency, high speed Heat resistance can be improved without impairing responsiveness and low dark current characteristics.
縮環ジアリールアミンを連結基(D−1)で連結した一般式(F−1)で表される化合物は、(D−2)で連結した電子ブロッキング材料と比較して、高分子量化し、耐熱性を向上させることができる。また、骨格間の結合がねじれて共役系が切断されているため、光電変換層と相互作用せずに暗電流が低く保たれていると推定される。また、電荷輸送ユニットであるジアリールアミン構造が、分子の内側ではなく、両端に導入されているため、高い電荷輸送性を有していると考えられる。 The compound represented by the general formula (F-1) in which the fused diarylamine is linked with the linking group (D-1) has a higher molecular weight than the electron blocking material linked in (D-2), and has a high heat resistance. Can be improved. In addition, since the bond between the skeletons is twisted and the conjugated system is cut, it is estimated that the dark current is kept low without interacting with the photoelectric conversion layer. Moreover, since the diarylamine structure which is a charge transport unit is introduced not at the inside of the molecule but at both ends, it is considered to have a high charge transport property.
(Yはそれぞれ独立に、−C(R21)(R22)−、−Si(R23)(R24)−、−N(R20)−、酸素原子、又は硫黄原子を表し、R20〜R24は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、又はメルカプト基を表す。) (Y each independently, -C (R 21) (R 22) -, - Si (R 23) (R 24) -, - N (R 20) -, an oxygen atom or a sulfur atom, R 20 to R 24 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxyl group, an amino group, or mercapto group.)
更に、本発明者らの検討により、連結基(D―1)の連結位置、一般式(A−1)で表される置換基の結合位置、下記置換基(S11)の置換位置、及び置換基(S11)の種類を検討する事で、応答速度の低下を起こさずに電子ブロッキング層を高耐熱化させることができた。連結基(D―1)の連結位置、一般式(A−1)で表される置換基の結合位置、下記置換基(S11)の置換位置、及び置換基(S11)の最適点を見出す事で、光電変換層との相互作用抑制、高分子量化による一般式(F−1)で表される化合物同士の分子間力増大の効果が強く表われ、高耐熱化したと考えられる。
すなわち、上記課題は以下の手段によって解決することができる。
なお、本発明は、下記〔1〕〜〔17〕に関するものであるが、参考のため、その他の事項(例えば下記〔18〕〜〔20〕に記載の事項等)についても記載した。
Furthermore, as a result of studies by the present inventors, the coupling position of the coupling group (D-1), the bonding position of the substituent represented by the general formula (A-1), the substitution position of the following substituent (S 11 ), and By examining the type of the substituent (S 11 ), the electron blocking layer could be made highly heat resistant without causing a decrease in response speed. Connecting position of the connecting groups (D-1), general formula bonding position of the substituent represented by (A-1), the substitution position of substituents below (S 11), and the optimum point of the substituents (S 11) As a result, the effect of increasing the intermolecular force between the compounds represented by the general formula (F-1) due to the suppression of the interaction with the photoelectric conversion layer and the increase in the molecular weight is strongly expressed, and it is considered that the heat resistance has been increased.
That is, the above problem can be solved by the following means.
The present invention relates to the following [1] to [17], but other matters (for example, the matters described in [18] to [20] below) are also described for reference.
〔1〕
透明導電性膜、光電変換膜、及び導電性膜をこの順で有する光電変換素子であって、
前記光電変換膜は、光電変換層、及び電子ブロッキング層を含み、
前記電子ブロッキング層が下記一般式(F−1)で表される化合物を含有する光電変換素子。
[1]
A photoelectric conversion element having a transparent conductive film, a photoelectric conversion film, and a conductive film in this order,
The photoelectric conversion film includes a photoelectric conversion layer and an electron blocking layer,
The photoelectric conversion element in which the said electron blocking layer contains the compound represented by the following general formula (F-1).
(一般式(F−1)中、R11〜R18、R’11〜R’18はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、又はメルカプト基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。但し、R15〜R18中のいずれか一つは、R’15〜R’18中のいずれか一つと連結し、単結合を形成する。A11及びA12はそれぞれ独立に下記一般式(A−1)で表される置換基を表し、R11〜R14中のいずれか一つ、及びR’11〜R’14中のいずれか一つとして置換する。Yはそれぞれ独立に、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、又はケイ素原子を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。)
(In General Formula (F-1), R 11 to R 18 , R ′ 11 to R ′ 18 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxyl group, an amino group, or It represents a mercapto group, which may further have a substituent. However, any one in
(一般式(A−1)中、Ra1〜Ra8は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又は複素環基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。Ra1〜Ra8のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。*は一般式(A−1)で表される置換基が一般式(F−1)におけるR 11 〜R 14 中のいずれか一つ、及びR’ 11 〜R’ 14 中のいずれか一つとして置換する際の結合位置を表す。Xaは、単結合、酸素原子、硫黄原子、アルキレン基、シリレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、アリーレン基、2価の複素環基、又はイミノ基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。S11はそれぞれ独立に下記置換基(S11)を示し、Ra1〜Ra8中のいずれかひとつとして置換する。nはそれぞれ独立に1〜4の整数を表す。) (In General Formula (A-1), Ra 1 to Ra 8 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and these may further have a substituent. At least two members out of Ra 1 to Ra 8 may be bonded to each other to form a ring, and * represents a substituent represented by the general formula (A-1) as R 11 in the general formula (F-1). any one in to R 14, and .Xa representing the binding position when substituted as any one of R '11 to R' of 14 represents a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, an alkylene group, a silylene group, alkenylene group, cycloalkylene group, cycloalkenylene group, an arylene group, a divalent heterocyclic group or an imino group, which may further have a substituent .S 11 each independently represent the following substituents (S 11 ) and Ra 1 to R a is substituted as any one of 8. Each n independently represents an integer of 1 to 4.)
(R1〜R3はそれぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表す。R1〜R3のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。)
〔2〕
前記一般式(F−1)で表される化合物が、下記一般式(F−2)で表される化合物である上記〔1〕に記載の光電変換素子。
(R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group. At least two of R 1 to R 3 may be bonded to each other to form a ring.)
[2]
The photoelectric conversion element according to the above [1], wherein the compound represented by the general formula (F-1) is a compound represented by the following general formula (F-2).
(一般式(F−2)中、R11〜R16、R18、R’11〜R’16、R’18はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、又はメルカプト基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。A11及びA12はそれぞれ独立に前記一般式(A−1)で表される置換基を表し、R11〜R14中のいずれか一つ、及びR’11〜R’14中のいずれか一つとして置換する。Yはそれぞれ独立に、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、又はケイ素原子を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。)
〔3〕
前記一般式(F−1)又は一般式(F−2)において、一般式(A−1)で表される置換基がR12及びR’12にそれぞれ独立に置換する、上記〔1〕又は〔2〕に記載の光電変換素子。
〔4〕
前記一般式(A−1)におけるnが1又は2を表す、上記〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の光電変換素子。
〔5〕
前記一般式(A−1)におけるRa3及びRa6のいずれか少なくとも1つがそれぞれ独立に、前記置換基(S11)を表す、上記〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の光電変換素子。
〔6〕
前記一般式(F−1)又は一般式(F−2)におけるYが−N(R20)−を表し、該R20はアルキル基、アリール基、又は複素環基を表す、上記〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の光電変換素子。
〔7〕
前記一般式(F−1)又は一般式(F−2)におけるYが−C(R21)(R22)−を表し、該R21及びR22はそれぞれ独立にアルキル基、アリール基、又は複素環基を表す、上記〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の光電変換素子。
〔8〕
前記一般式(F−1)及び(F−2)で表される化合物のイオン化ポテンシャル(Ip)が4.9eV以上5.8eV以下である、上記〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載の光電変換素子。
〔9〕
前記一般式(F−1)及び(F−2)で表される化合物の分子量が500以上2000以下である、上記〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載の光電変換素子。
〔10〕
前記光電変換層がn型有機半導体を含む、上記〔1〕〜〔9〕のいずれか1項に記載の光電変換素子。
〔11〕
前記n型有機半導体がフラーレン又はフラーレン誘導体である、上記〔10〕に記載の光電変換素子。
〔12〕
前記光電変換膜が下記一般式(I)の化合物を含む、上記〔1〕〜〔11〕のいずれか1項に記載の光電変換素子。
一般式(I)
(In General Formula (F-2), R 11 to R 16 , R 18 , R ′ 11 to R ′ 16 and R ′ 18 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group. , A hydroxyl group, an amino group, or a mercapto group, which may further have a substituent, A 11 and A 12 each independently represent a substituent represented by the general formula (A-1); Substitute as any one of R 11 to R 14 and any one of R ′ 11 to R ′ 14. Y is independently a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, or silicon. Represents an atom, which may further have a substituent.)
[3]
In the general formula (F-1) or the general formula (F-2), the substituent represented by the general formula (A-1) is independently substituted with R 12 and R ′ 12 , respectively, [1] or [2] The photoelectric conversion element according to [2].
[4]
The photoelectric conversion element according to any one of the above [1] to [3], wherein n in the general formula (A-1) represents 1 or 2.
[5]
The method according to any one of [1] to [4], wherein at least one of Ra 3 and Ra 6 in General Formula (A-1) independently represents the substituent (S 11 ). Photoelectric conversion element.
[6]
In the above general formula (F-1) or general formula (F-2), Y represents —N (R 20 ) —, and R 20 represents an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, [1] The photoelectric conversion element according to any one of to [5].
[7]
Y in the general formula (F-1) or the general formula (F-2) represents —C (R 21 ) (R 22 ) —, and each of R 21 and R 22 independently represents an alkyl group, an aryl group, or The photoelectric conversion element according to any one of [1] to [5], which represents a heterocyclic group.
[8]
Any one of said [1]-[7] whose ionization potential (Ip) of the compound represented by said general formula (F-1) and (F-2) is 4.9 eV or more and 5.8 eV or less. The photoelectric conversion element as described in 2.
[9]
The photoelectric conversion element according to any one of [1] to [8] above, wherein the compounds represented by the general formulas (F-1) and (F-2) have a molecular weight of 500 or more and 2000 or less.
[10]
The photoelectric conversion element according to any one of [1] to [9], wherein the photoelectric conversion layer includes an n-type organic semiconductor.
[11]
The photoelectric conversion element according to [10], wherein the n-type organic semiconductor is fullerene or a fullerene derivative.
[12]
The photoelectric conversion element according to any one of the above [1] to [11], wherein the photoelectric conversion film contains a compound of the following general formula (I).
Formula (I)
(式中、Z1は5又は6員環を形成するのに必要な原子群を表す。L1、L2、及びL3はそれぞれ独立に、無置換メチン基、又は置換メチン基を表す。D1は原子群を表す。n1は0以上の整数を表す。)
〔13〕
導電性膜、電子ブロッキング層、光電変換層、及び透明導電性膜が、この順に積層された、上記〔1〕〜〔12〕のいずれか1項に記載の光電変換素子。
〔14〕
上記〔1〕〜〔13〕のいずれか1項に記載の光電変換素子の製造方法であって、前記光電変換層及び前記電子ブロッキング層を、それぞれ真空加熱蒸着により製膜する工程を含む製造方法。
〔15〕
上記〔1〕〜〔13〕のいずれか1項に記載の光電変換素子を含む光センサ。
〔16〕
上記〔1〕〜〔13〕のいずれか1項に記載の光電変換素子を含む撮像素子。
〔17〕
上記〔1〕〜〔13〕のいずれか1項に記載の光電変換素子、上記〔15〕に記載の光センサ、又は上記〔16〕に記載の撮像素子の駆動方法であって、前記電子ブロッキング層に接触する電極を陰極に、もう一方の電極を陽極にして電圧を印加する、駆動方法。
〔18〕
下記一般式(F−1)で表される化合物。
(In the formula, Z 1 represents an atomic group necessary for forming a 5- or 6-membered ring. L 1 , L 2 , and L 3 each independently represent an unsubstituted methine group or a substituted methine group. D 1 represents an atomic group, and n 1 represents an integer of 0 or more.)
[13]
The photoelectric conversion element according to any one of the above [1] to [12], wherein a conductive film, an electron blocking layer, a photoelectric conversion layer, and a transparent conductive film are laminated in this order.
[14]
It is a manufacturing method of the photoelectric conversion element of any one of said [1]-[13], Comprising: The manufacturing method including the process which forms the said photoelectric converting layer and the said electronic blocking layer by vacuum heating vapor deposition, respectively. .
[15]
The optical sensor containing the photoelectric conversion element of any one of said [1]-[13].
[16]
The image pick-up element containing the photoelectric conversion element of any one of said [1]-[13].
[17]
The photoelectric conversion element according to any one of [1] to [13], the optical sensor according to [15], or the image sensor driving method according to [16], wherein the electronic blocking is performed. A driving method in which a voltage is applied with an electrode in contact with a layer as a cathode and the other electrode as an anode.
[18]
The compound represented by the following general formula (F-1).
(一般式(F−1)中、R11〜R18、R’11〜R’18はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、又はメルカプト基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。但し、R15〜R18中のいずれか一つは、R’15〜R’18中のいずれか一つと連結し、単結合を形成する。A11及びA12はそれぞれ独立に下記一般式(A−1)で表される置換基を表し、R11〜R14中のいずれか一つ、及びR’11〜R’14中のいずれか一つとして置換する。Yはそれぞれ独立に、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、又はケイ素原子を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。)
(In General Formula (F-1), R 11 to R 18 , R ′ 11 to R ′ 18 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxyl group, an amino group, or It represents a mercapto group, which may further have a substituent. However, any one in
(一般式(A−1)中、Ra1〜Ra8は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又は複素環基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。Ra1〜Ra8のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。*は結合位置を表す。Xaは、単結合、酸素原子、硫黄原子、アルキレン基、シリレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、アリーレン基、2価の複素環基、又はイミノ基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。S11はそれぞれ独立に下記置換基(S11)を示し、Ra1〜Ra8中のいずれかひとつとして置換する。nはそれぞれ独立に1〜4の整数を表す。) (In General Formula (A-1), Ra 1 to Ra 8 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and these may further have a substituent. At least two of Ra 1 to Ra 8 may be bonded to each other to form a ring, * represents a bonding position, and Xa represents a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, an alkylene group, a silylene group, or an alkenylene. Represents a group, a cycloalkylene group, a cycloalkenylene group, an arylene group, a divalent heterocyclic group, or an imino group, which may further have a substituent, and each of S 11 independently represents the following substituent (S 11 ) And substituted as any one of Ra 1 to Ra 8. Each n independently represents an integer of 1 to 4.)
(R1〜R3はそれぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表す。R1〜R3のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。)
〔19〕
上記〔18〕に記載の化合物を含む電子ブロッキング材料。
〔20〕
上記〔18〕に記載の化合物を含む膜。
(R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group. At least two of R 1 to R 3 may be bonded to each other to form a ring.)
[19]
An electron blocking material comprising the compound according to the above [18].
[20]
The film | membrane containing the compound as described in said [18].
本発明によれば、特定の構造の化合物を光電変換素子に適用した場合に光電変換素子として機能し、かつ、その素子は低い暗電流を示し、かつ該素子を加熱した場合にも暗電流の増加幅を小さくすることが可能な光電変換素子及びそのような光電変換素子を備えた撮像素子を提供することができる。 According to the present invention, when a compound having a specific structure is applied to a photoelectric conversion element, it functions as a photoelectric conversion element, the element exhibits a low dark current, and even when the element is heated, It is possible to provide a photoelectric conversion element capable of reducing the increase width and an imaging element including such a photoelectric conversion element.
[光電変換素子]
本発明の光電変換素子は、透明導電性膜、光電変換膜、及び導電性膜をこの順で有する光電変換素子であって、
前記光電変換膜は、光電変換層、及び電子ブロッキング層を含み、
前記電子ブロッキング層が下記一般式(F−1)で表される化合物を含有する。
[Photoelectric conversion element]
The photoelectric conversion element of the present invention is a photoelectric conversion element having a transparent conductive film, a photoelectric conversion film, and a conductive film in this order,
The photoelectric conversion film includes a photoelectric conversion layer and an electron blocking layer,
The electron blocking layer contains a compound represented by the following general formula (F-1).
(一般式(F−1)中、R11〜R18、R’11〜R’18はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、又はメルカプト基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。但し、R15〜R18中のいずれか一つは、R’15〜R’18中のいずれか一つと連結し、単結合を形成する。A11及びA12はそれぞれ独立に下記一般式(A−1)で表される置換基を表し、R11〜R14中のいずれか一つ、及びR’11〜R’14中のいずれか一つとして置換する。Yはそれぞれ独立に、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、又はケイ素原子を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。)
(In General Formula (F-1), R 11 to R 18 , R ′ 11 to R ′ 18 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxyl group, an amino group, or It represents a mercapto group, which may further have a substituent. However, any one in
(一般式(A−1)中、Ra1〜Ra8は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又は複素環基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。Ra1〜Ra8のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。*は結合位置を表す。Xaは、単結合、酸素原子、硫黄原子、アルキレン基、シリレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、アリーレン基、2価の複素環基、又はイミノ基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。S11はそれぞれ独立に下記置換基(S11)を示し、Ra1〜Ra8中のいずれかひとつとして置換する。nはそれぞれ独立に1〜4の整数を表す。) (In General Formula (A-1), Ra 1 to Ra 8 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and these may further have a substituent. At least two of Ra 1 to Ra 8 may be bonded to each other to form a ring, * represents a bonding position, and Xa represents a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, an alkylene group, a silylene group, or an alkenylene. Represents a group, a cycloalkylene group, a cycloalkenylene group, an arylene group, a divalent heterocyclic group, or an imino group, which may further have a substituent, and each of S 11 independently represents the following substituent (S 11 ) And substituted as any one of Ra 1 to Ra 8. Each n independently represents an integer of 1 to 4.)
(R1〜R3はそれぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表す。R1〜R3のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。) (R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group. At least two of R 1 to R 3 may be bonded to each other to form a ring.)
光電変換膜中に前記一般式(F−1)の化合物を含む態様としては特に限定されないが、光電変換膜に更に電子親和力(Ea)が大きい材料(好ましくはEaが4.0eV以上の材料)を含む場合、この電子親和力(Ea)が大きい材料と前記一般式(F−1)の化合物とが接触した状態となるようにすることが好ましい。電子親和力(Ea)が大きい材料と接触した状態で前記一般式(F−1)の化合物を含むことにより、両材料の界面における湧き出し電荷(電子、正孔)の発生を効果的に抑制することができる。なお、電子親和力(Ea)が4.0eV以上の材料としては、後述のフラーレン又はフラーレン誘導体が好ましい。
より具体的には、以下のような態様の光電変換素子が好ましい。
(1)光電変換膜が、光電変換層と電荷ブロッキング層(電子ブロッキング層、正孔ブロッキング層の一方、若しくは両方)を含み、光電変換層に電子親和力(Ea)が大きい材料を含有し、電子ブロッキング層が一般式(F−1)の化合物からなる態様。
(2)光電変換膜が、光電変換層と電荷ブロッキング層(電子ブロッキング層、正孔ブロッキング層の一方、若しくは両方)を含み、光電変換層に電子親和力(Ea)が大きい材料を含有し、電子ブロッキング層が複数の層から構成され、光電変換層に直接接触する電子ブロッキング層に一般式(F−1)の化合物が含まれる様態。
上記(1)の態様では、一般式(F−1)の化合物からなる電子ブロッキング層により、電子ブロッキング層と光電変換層間の沸き出し電荷を抑制しつつ、かつ電極からの電子の注入を防止することができ、上記(2)の態様では、一般式(F−1)の化合物からなる電子ブロッキング層と光電変換層が直接接触することで該層間で沸き出し電荷が発生するのを防止することができる。一般式(F−1)の化合物は一般にEaが小さいため、電子ブロッキング層として用いられることが好ましい
Although it does not specifically limit as an aspect which contains the compound of the said general formula (F-1) in a photoelectric converting film, The material (preferably material whose Ea is 4.0 eV or more) is still larger in a photoelectric converting film. It is preferable that the material having a large electron affinity (Ea) is brought into contact with the compound of the general formula (F-1). By containing the compound of the general formula (F-1) in contact with a material having a high electron affinity (Ea), the generation of spring-out charges (electrons, holes) at the interface between the two materials is effectively suppressed. be able to. In addition, as a material with an electron affinity (Ea) of 4.0 eV or more, a fullerene or a fullerene derivative described later is preferable.
More specifically, a photoelectric conversion element having the following aspect is preferable.
(1) The photoelectric conversion film includes a photoelectric conversion layer and a charge blocking layer (one of or both of an electron blocking layer and a hole blocking layer), the photoelectric conversion layer contains a material having a high electron affinity (Ea), and an electron The aspect in which a blocking layer consists of a compound of general formula (F-1).
(2) The photoelectric conversion film includes a photoelectric conversion layer and a charge blocking layer (one or both of an electron blocking layer and a hole blocking layer), the photoelectric conversion layer contains a material having a high electron affinity (Ea), and an electron A mode in which the blocking layer is composed of a plurality of layers, and the compound of the general formula (F-1) is contained in the electron blocking layer in direct contact with the photoelectric conversion layer.
In the above aspect (1), the electron blocking layer made of the compound of the general formula (F-1) suppresses the boiling charge between the electron blocking layer and the photoelectric conversion layer and prevents the injection of electrons from the electrode. In the aspect (2), the electron blocking layer made of the compound of the general formula (F-1) and the photoelectric conversion layer are in direct contact with each other, thereby preventing the generation of boiling electric charges between the layers. Can do. Since the compound of general formula (F-1) generally has a small Ea, it is preferably used as an electron blocking layer.
以下、本発明に係る光電変換素子の好適な実施形態について説明する。導電性膜、光電変換層、電子ブロッキング層、及び透明導電性膜がこの順に積層されているものでも良いが、好ましい態様は、導電性膜、電子ブロッキング層、光電変換層、及び透明導電性膜がこの順に積層されているものである。
図1に、本実施形態に係る光電変換素子の構成例を示す。
図1(a)に示す光電変換素子10aは、下部電極11上に、電子ブロッキング層16Aと、光電変換層12と、上部電極15がこの順に積層されたものである。
図1(b)に示す光電変換素子10bは、下部電極11上に、電子ブロッキング層16Aと、光電変換層12と、正孔ブロッキング層16Bと、上部電極15がこの順に積層されたものである。図1(a)、(b)中の電子ブロッキング層、光電変換層、正孔ブロッキング層の積層順は、用途、特性に応じて逆にしても構わない。
Hereinafter, preferred embodiments of the photoelectric conversion element according to the present invention will be described. Although a conductive film, a photoelectric conversion layer, an electron blocking layer, and a transparent conductive film may be laminated in this order, preferred embodiments include a conductive film, an electron blocking layer, a photoelectric conversion layer, and a transparent conductive film. Are stacked in this order.
In FIG. 1, the structural example of the photoelectric conversion element which concerns on this embodiment is shown.
In the
In the
本実施形態に係る光電変換素子を構成する要素について説明する。
(電極)
電極(上部電極(透明導電性膜)15と下部電極(導電性膜)11)は、導電性材料から構成される。導電性材料としては、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、又はこれらの混合物などを用いることができる。
上部電極15から光が入射されるため、上部電極15は検知したい光に対し十分透明である事が必要である。具体的には、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫(ATO、FTO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル等の金属薄膜、更にこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、及びこれらとITOとの積層物などが挙げられる。この中で好ましいのは、高導電性、透明性等の点から、導電性金属酸化物である。上部電極15は光電変換層12上に成膜するため、該光電変換層12の特性を劣化させることのない方法で成膜される事が好ましい。
The elements constituting the photoelectric conversion element according to this embodiment will be described.
(electrode)
The electrodes (upper electrode (transparent conductive film) 15 and lower electrode (conductive film) 11) are made of a conductive material. As the conductive material, a metal, an alloy, a metal oxide, an electrically conductive compound, or a mixture thereof can be used.
Since light is incident from the
下部電極11は、用途に応じて、透明性を持たせる場合と、逆に透明を持たせず光を反射させるような材料を用いる場合等がある。具体的には、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫(ATO、FTO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル、チタン、タングステン、アルミニウム等の金属及びこれらの金属の酸化物や窒化物などの導電性化合物、更にこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、及びこれらとITOとの積層物などが挙げられる。
Depending on the application, the
電極を形成する方法は特に限定されず、電極材料との適正を考慮して適宜選択することができる。具体的には、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、CVD、プラズマCVD法等の化学的方式等により形成することができる。
電極の材料がITOの場合、電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法、化学反応法(ゾルーゲル法など)、酸化インジウム錫の分散物の塗布などの方法で形成することができる。更に、ITOを用いて作製された膜に、UV−オゾン処理、プラズマ処理などを施すことができる。
The method for forming the electrode is not particularly limited, and can be appropriately selected in consideration of suitability with the electrode material. Specifically, it can be formed by a wet method such as a printing method or a coating method, a physical method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or an ion plating method, or a chemical method such as CVD or plasma CVD method.
When the material of the electrode is ITO, it can be formed by a method such as an electron beam method, a sputtering method, a resistance heating vapor deposition method, a chemical reaction method (sol-gel method or the like), or a dispersion of indium tin oxide. Furthermore, UV-ozone treatment, plasma treatment, or the like can be performed on a film formed using ITO.
上部電極15はプラズマフリーで作製することが好ましい。プラズマフリーで上部電極15を作成することで、プラズマが基板に与える影響を少なくすることができ、光電変換特性を良好にすることができる。ここで、プラズマフリーとは、上部電極15の成膜中にプラズマが発生しないか、又はプラズマ発生源から基体までの距離が2cm以上、好ましくは10cm以上、更に好ましくは20cm以上であり、基体に到達するプラズマが減ずるような状態を意味する。
The
上部電極15の成膜中にプラズマが発生しない装置としては、例えば、電子線蒸着装置(EB蒸着装置)やパルスレーザー蒸着装置がある。EB蒸着装置又はパルスレーザー蒸着装置については、沢田豊監修「透明導電膜の新展開」(シーエムシー刊、1999年)、沢田豊監修「透明導電膜の新展開II」(シーエムシー刊、2002年)、日本学術振興会著「透明導電膜の技術」(オーム社、1999年)、及びそれらに付記されている参考文献等に記載されているような装置を用いることができる。以下では、EB蒸着装置を用いて透明電極膜の成膜を行う方法をEB蒸着法と言い、パルスレーザー蒸着装置を用いて透明電極膜の成膜を行う方法をパルスレーザー蒸着法と言う。
Examples of an apparatus that does not generate plasma during the formation of the
プラズマ発生源から基体への距離が2cm以上であって基体へのプラズマの到達が減ずるような状態を実現できる装置(以下、プラズマフリーである成膜装置という)については、例えば、対向ターゲット式スパッタ装置やアークプラズマ蒸着法などが考えられ、それらについては沢田豊監修「透明導電膜の新展開」(シーエムシー刊、1999年)、沢田豊監修「透明導電膜の新展開II」(シーエムシー刊、2002年)、日本学術振興会著「透明導電膜の技術」(オーム社、1999年)、及びそれらに付記されている参考文献等に記載されているような装置を用いることができる。 For an apparatus that can realize a state in which the distance from the plasma generation source to the substrate is 2 cm or more and the arrival of plasma to the substrate is reduced (hereinafter referred to as a plasma-free film forming apparatus), for example, an opposed target sputtering Equipment, arc plasma deposition, etc. can be considered, and these are supervised by Yutaka Sawada “New development of transparent conductive film” (published by CMC, 1999), and supervised by Yutaka Sawada “New development of transparent conductive film II” (published by CMC) 2002), “Transparent conductive film technology” (Ohm Co., 1999) by the Japan Society for the Promotion of Science, and references and the like attached thereto can be used.
TCOなどの透明導電膜を上部電極15とした場合、DCショート、あるいはリーク電流増大が生じる場合がある。この原因の一つは、光電変換層12に導入される微細なクラックがTCOなどの緻密な膜によってカバレッジされ、反対側の第一電極膜11との間の導通が増すためと考えられる。そのため、Alなど膜質が比較して劣る電極の場合、リーク電流の増大は生じにくい。上部電極15の膜厚を、光電変換層12の膜厚(すなわち、クラックの深さ)に対して制御する事により、リーク電流の増大を大きく抑制できる。上部電極15の厚みは、光電変換層12厚みの1/5以下、好ましくは1/10以下であるようにする事が望ましい。
When a transparent conductive film such as TCO is used as the
通常、導電性膜をある範囲より薄くすると、急激な抵抗値の増加をもたらすが、本実施形態に係る光電変換素子を組み込んだ固体撮像素子では、シート抵抗は、好ましくは100〜10000Ω/□でよく、薄膜化できる膜厚の範囲の自由度は大きい。また、上部電極(透明導電性膜)15は厚みが薄いほど吸収する光の量は少なくなり、一般に光透過率が増す。光透過率の増加は、光電変換層12での光吸収を増大させ、光電変換能を増大させるため、非常に好ましい。薄膜化に伴う、リーク電流の抑制、薄膜の抵抗値の増大、透過率の増加を考慮すると、上部電極15の膜厚は、5〜100nmであることが好ましく、更に好ましくは5〜20nmである事が望ましい。
Usually, when the conductive film is made thinner than a certain range, a rapid increase in resistance value is caused. However, in the solid-state imaging device incorporating the photoelectric conversion element according to the present embodiment, the sheet resistance is preferably 100 to 10,000 Ω / □. Well, the degree of freedom in the range of film thickness that can be made thin is great. Further, as the thickness of the upper electrode (transparent conductive film) 15 decreases, the amount of light absorbed decreases, and the light transmittance generally increases. The increase in light transmittance is very preferable because it increases the light absorption in the
(電荷ブロッキング層)
本実施形態に係る電荷ブロッキング層は、下記一般式(F−1)で表される化合物を含有する。Eaの大きな材料を含む光電変換層に接するブロッキング層の材料として一般式(F−1)の材料を用いる事が本発明の実施態様の1つである。
(Charge blocking layer)
The charge blocking layer according to this embodiment contains a compound represented by the following general formula (F-1). One of the embodiments of the present invention is to use the material of the general formula (F-1) as the material of the blocking layer in contact with the photoelectric conversion layer containing a material having a large Ea.
(電子ブロッキング層、正孔ブロッキング層)
本発明における電子ブロッキング層は一般式(F−1)で表される化合物を含有する。
(Electron blocking layer, hole blocking layer)
The electron blocking layer in this invention contains the compound represented by general formula (F-1).
(一般式(F−1)中、R11〜R18、R’11〜R’18はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、又はメルカプト基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。但し、R15〜R18中のいずれか一つは、R’15〜R’18中のいずれか一つと連結し、単結合を形成する。A11及びA12はそれぞれ独立に下記一般式(A−1)で表される置換基を表し、R11〜R14中のいずれか一つ、及びR’11〜R’14中のいずれか一つとして置換する。Yはそれぞれ独立に、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、又はケイ素原子を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。)
(In General Formula (F-1), R 11 to R 18 , R ′ 11 to R ′ 18 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxyl group, an amino group, or It represents a mercapto group, which may further have a substituent. However, any one in
(一般式(A−1)中、Ra1〜Ra8は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又は複素環基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。Ra1〜Ra8のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。*は結合位置を表す。Xaは、単結合、酸素原子、硫黄原子、アルキレン基、シリレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、アリーレン基、2価の複素環基、又はイミノ基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。S11はそれぞれ独立に下記置換基(S11)を示し、Ra1〜Ra8中のいずれかひとつとして置換する。nはそれぞれ独立に1〜4の整数を表す。) (In General Formula (A-1), Ra 1 to Ra 8 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and these may further have a substituent. At least two of Ra 1 to Ra 8 may be bonded to each other to form a ring, * represents a bonding position, and Xa represents a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, an alkylene group, a silylene group, or an alkenylene. Represents a group, a cycloalkylene group, a cycloalkenylene group, an arylene group, a divalent heterocyclic group, or an imino group, which may further have a substituent, and each of S 11 independently represents the following substituent (S 11 ) And substituted as any one of Ra 1 to Ra 8. Each n independently represents an integer of 1 to 4.)
(R1〜R3はそれぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表す。R1〜R3のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。) (R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group. At least two of R 1 to R 3 may be bonded to each other to form a ring.)
一般式(F−1)中、R11〜R18、R’11〜R’18はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、又はメルカプト基を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。さらなる置換基の具体例は後述の置換基Wが挙げられ、好ましくはハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、又はメルカプト基であり、より好ましくはハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、であり、更に好ましくはフッ素原子、アルキル基、アリール基であり、特に好ましくはアルキル基、アリール基であり、最も好ましくはアルキル基である。
R11〜R18、R’11〜R’18として好ましくは、化学的安定性、電荷移動度、耐熱性の観点から、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基、複素環基であり、より好ましくは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜18のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、又は炭素数4〜16の複素環基である。中でも電荷移動度、耐熱性の観点から、一般式(A−1)で表される置換基がR12及びR’12にそれぞれ独立に置換することが好ましく、一般式(A−1)で表される置換基がR12及びR’12にそれぞれ独立に置換し、R11、R13〜R18、R’11、R’13〜R’18が水素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜18のアルキル基であることがより好ましく、特に好ましくは一般式(A−1)で表される置換基がR12及びR’12にそれぞれ独立に置換し、R11、R13〜R18、R’11、R’13〜R’18が水素原子である。
In general formula (F-1), R 11 to R 18 , R ′ 11 to R ′ 18 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxyl group, an amino group, or a mercapto. Represents a group, and these may further have a substituent. Specific examples of the further substituent include the substituent W described later, preferably a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxyl group, an amino group, or a mercapto group, more preferably a halogen atom or an alkyl group. , An aryl group, and a heterocyclic group, more preferably a fluorine atom, an alkyl group, and an aryl group, particularly preferably an alkyl group and an aryl group, and most preferably an alkyl group.
R 11 to R 18 and R ′ 11 to R ′ 18 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group optionally having a substituent, an aryl group, from the viewpoint of chemical stability, charge mobility, and heat resistance, A heterocyclic group, more preferably a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, or a heterocyclic group having 4 to 16 carbon atoms. It is. Among these, from the viewpoint of charge mobility and heat resistance, the substituent represented by the general formula (A-1) is preferably independently substituted with R 12 and R ′ 12 , and is represented by the general formula (A-1). And R 12 and R ′ 12 are each independently substituted, and R 11 , R 13 to R 18 , R ′ 11 , R ′ 13 to R ′ 18 have a hydrogen atom or a substituent. More preferably an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, particularly preferably a substituent represented by the general formula (A-1) is independently substituted with R 12 and R ′ 12 , and R 11 , R 13 ~R 18, R '11 , R' 13 ~R '18 are hydrogen atoms.
Yはそれぞれ独立に、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、又はケイ素原子を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。すなわち、Yは炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、又はケイ素原子からなる二価の連結基を表す。該置換基としては後述の置換基Wが挙げられる。
Yはそれぞれ独立に、−C(R21)(R22)−、−Si(R23)(R24)−、−N(R20)−、酸素原子、又は硫黄原子を表し、R20〜R24は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、又はメルカプト基を表すことが好ましい。このうち、化学的安定性、電荷移動度、耐熱性の観点から、−C(R21)(R22)−、−Si(R23)(R24)−、−N(R20)−、が好ましく、−C(R21)(R22)−、−N(R20)−、がより好ましく、−C(R21)(R22)−が特に好ましい。
Y independently represents a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, or a silicon atom, and these may further have a substituent. That is, Y represents a divalent linking group composed of a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, or a silicon atom. Examples of the substituent include the substituent W described later.
Y is independently, -C (R 21) (R 22) -, - Si (R 23) (R 24) -, - N (R 20) -, an oxygen atom or a sulfur atom, R 20 ~ Each R 24 preferably independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxyl group, an amino group, or a mercapto group. Among these, from the viewpoint of chemical stability, charge mobility, and heat resistance, —C (R 21 ) (R 22 ) —, —Si (R 23 ) (R 24 ) —, —N (R 20 ) —, -C (R 21 ) (R 22 )-and -N (R 20 )-are more preferable, and -C (R 21 ) (R 22 )-is particularly preferable.
前記−C(R21)(R22)−において、R21及びR22は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、又はメルカプト基を表す。R21及びR22は更に置換基を有してもよく、そのさらなる置換基の具体例は置換基Wが挙げられ、好ましくはアルキル基、アリール基、又はアルコキシ基である。
R21及びR22として好ましくは水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基、複素環基であり、より好ましくは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜18のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、又は炭素数4〜16の複素環基であり、更に好ましくは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜18のアルキル基であり、特に好ましくは炭素数1〜18のアルキル基である。
In the —C (R 21 ) (R 22 ) —, R 21 and R 22 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxyl group, an amino group, or a mercapto group. To express. R 21 and R 22 may further have a substituent, and specific examples of the further substituent include a substituent W, preferably an alkyl group, an aryl group, or an alkoxy group.
R 21 and R 22 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an aryl group or a heterocyclic group, more preferably a hydrogen atom or an optionally substituted carbon number. An alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, or a heterocyclic group having 4 to 16 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom and optionally having 1 to 18 carbon atoms. An alkyl group, particularly preferably an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms.
前記−Si(R23)(R24)−において、R23及びR24は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、又はメルカプト基を表す。R23及びR24は更に置換基を有してもよく、そのさらなる置換基の具体例は置換基Wが挙げられ、好ましくはアルキル基、アリール基、又はアルコキシ基である。
R23及びR24として好ましくは水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基、複素環基であり、より好ましくは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜18のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、又は炭素数4〜16の複素環基であり、更に好ましくは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜18のアルキル基であり、特に好ましくは炭素数1〜18のアルキル基である。
また、R23及びR24は結合して環を形成してもよく、該環としては脂肪族炭化水素環が好ましく、炭素数4〜10の脂肪族炭化水素環がより好ましい。
In the —Si (R 23 ) (R 24 ) —, R 23 and R 24 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxyl group, an amino group, or a mercapto group. To express. R 23 and R 24 may further have a substituent, and specific examples of the further substituent include a substituent W, preferably an alkyl group, an aryl group, or an alkoxy group.
R 23 and R 24 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group that may have a substituent, an aryl group, or a heterocyclic group, and more preferably a hydrogen atom or a carbon number that may have a substituent. An alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, or a heterocyclic group having 4 to 16 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom and optionally having 1 to 18 carbon atoms. An alkyl group, particularly preferably an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms.
R 23 and R 24 may combine to form a ring, and the ring is preferably an aliphatic hydrocarbon ring, more preferably an aliphatic hydrocarbon ring having 4 to 10 carbon atoms.
前記−N(R20)−において、R20は、好ましくは、アルキル基、アリール基、複素環基を表す。R20は更に置換基を有してもよく、そのさらなる置換基の具体例は置換基Wが挙げられ、好ましくはアルキル基、又はアリール基である。
R20としてより好ましくは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜18のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、又は炭素数4〜16の複素環基であり、更に好ましくは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜18のアルキル基であり、特に好ましくは炭素数1〜18のアルキル基である。
In the —N (R 20 ) —, R 20 preferably represents an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group. R 20 may further have a substituent, and specific examples of the further substituent include the substituent W, preferably an alkyl group or an aryl group.
R 20 is more preferably a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, or a heterocyclic group having 4 to 16 carbon atoms, More preferably, they are a hydrogen atom and the C1-C18 alkyl group which may have a substituent, Especially preferably, it is a C1-C18 alkyl group.
一般式(A−1)におけるRa1〜Ra8は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又は複素環基を表す。Ra1〜Ra8は更に置換基を有してもよく、そのさらなる置換基の具体例は置換基Wが挙げられ、アルキル基が好ましい。また、Ra1〜Ra8のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。形成する環としては、炭素数5〜18のシクロアルキル環、ベンゼン環、ナフタレン環、インダン環、アントラセン環、ピレン環、フェナントレン環、ペリレン環、ピリジン環、キノリン環、イソキノリン環、フェナントリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環、トリアジン環、シンノリン環、アクリジン環、フタラジン環、キナゾリン環、キノキサリン環、ナフチリジン環、プテリジン環、ピロール環、ピラゾール環、トリアゾール環、インドール環、カルバゾール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、イミダゾピリジン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、フラン環、ベンゾフラン環、ホスホール環、ホスフィニン環、シロール環などが挙げられる。好ましくは、炭素数5〜18のシクロアルキル環、ベンゼン環、ナフタレン環、インダン環、アントラセン環、ピレン環、フェナントレン環、ペリレン環、ピロール環、インドール環、カルバゾール環、インダゾール環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、フラン環、ベンゾフラン環であり、更に好ましくは、炭素数5〜18のシクロアルキル環、ベンゼン環、ナフタレン環、インダン環、インドール環、カルバゾール環、インダゾール環であり、特に好ましくは、炭素数5〜10のシクロアルキル環、ベンゼン環、ナフタレン環、インダン環、アントラセン環であり、中でも好ましくは炭素数5〜10のシクロアルキル環、ベンゼン環、ナフタレン環、インダン環であり、最も好ましくは、炭素数5〜6のシクロアルキル環、ベンゼン環、インダン環である。これらの環は更に後述する置換基Wを有していてもよい。 Ra 1 to Ra 8 in the general formula (A-1) each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group. Ra 1 to Ra 8 may further have a substituent, and specific examples of the further substituent include the substituent W, and an alkyl group is preferable. Further, at least two of Ra 1 to Ra 8 may be bonded to each other to form a ring. The ring to be formed is a cycloalkyl ring having 5 to 18 carbon atoms, benzene ring, naphthalene ring, indane ring, anthracene ring, pyrene ring, phenanthrene ring, perylene ring, pyridine ring, quinoline ring, isoquinoline ring, phenanthridine ring. , Pyrimidine ring, pyrazine ring, pyridazine ring, triazine ring, cinnoline ring, acridine ring, phthalazine ring, quinazoline ring, quinoxaline ring, naphthyridine ring, pteridine ring, pyrrole ring, pyrazole ring, triazole ring, indole ring, carbazole ring, indazole Ring, benzimidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, oxadiazole ring, thiadiazole ring, benzoxazole ring, benzothiazole ring, imidazopyridine ring, thiophene ring, benzothiophene ring, furan ring, benzofuran ring, pho Hall ring, a phosphinine ring, and a silol ring. Preferably, a C5-C18 cycloalkyl ring, benzene ring, naphthalene ring, indane ring, anthracene ring, pyrene ring, phenanthrene ring, perylene ring, pyrrole ring, indole ring, carbazole ring, indazole ring, thiophene ring, benzo A thiophene ring, a furan ring, and a benzofuran ring, more preferably a cycloalkyl ring having 5 to 18 carbon atoms, a benzene ring, a naphthalene ring, an indane ring, an indole ring, a carbazole ring, and an indazole ring, particularly preferably a carbon A cycloalkyl ring having 5 to 10 carbon atoms, a benzene ring, a naphthalene ring, an indane ring, and an anthracene ring, and more preferably a cycloalkyl ring having 5 to 10 carbon atoms, a benzene ring, a naphthalene ring, and an indane ring, most preferably , C5-C6 cycloalkyl ring, benzene ring Indane ring. These rings may further have a substituent W described later.
Ra1〜Ra8として、化学的安定性、電荷移動度、耐熱性の観点から、好ましくは水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数4〜16の複素環基が好ましく、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基がより好ましく、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基が更に好ましい。アルキル基は分岐を有するものであってもよい。
Ra1〜Ra8の好ましい具体例としては、水素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ナフチル基が挙げられる。
また、Ra3及びRa6の少なくとも一方が水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基であり、かつRa1、Ra2、Ra4、Ra5、Ra7、Ra8は、水素原子である場合、又はRa2及びRa7の少なくとも一方が水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基であり、かつRa1、Ra3、Ra4、Ra5、Ra6、Ra8は、水素原子である場合が好ましく、Ra3及びRa6が水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基であり、かつRa1、Ra2、Ra4、Ra5、Ra7、Ra8は、水素原子である場合が特に好ましい。
Ra 1 to Ra 8 are preferably a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, or a carbon number from the viewpoint of chemical stability, charge mobility, and heat resistance. A heterocyclic group having 4 to 16 carbon atoms is preferable, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 14 carbon atoms are more preferable, and a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and 6 to 6 carbon atoms. 10 aryl groups are more preferred. The alkyl group may be branched.
Specific preferred examples of Ra 1 to Ra 8 include a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, a phenyl group, and a naphthyl group.
Further, when at least one of Ra 3 and Ra 6 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and Ra 1 , Ra 2 , Ra 4 , Ra 5 , Ra 7 , Ra 8 are a hydrogen atom Or at least one of Ra 2 and Ra 7 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and Ra 1 , Ra 3 , Ra 4 , Ra 5 , Ra 6 , Ra 8 are a hydrogen atom In particular, Ra 3 and Ra 6 are hydrogen atoms or alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and Ra 1 , Ra 2 , Ra 4 , Ra 5 , Ra 7 , Ra 8 are particularly hydrogen atoms. preferable.
Xaは、単結合、酸素原子、硫黄原子、アルキレン基、シリレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、アリーレン基、2価の複素環基、又はイミノ基を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。該更なる置換基の具体例は置換基Wが挙げられ、好ましくはアルキル基、又はアリール基である。
Xaは、単結合、炭素数1〜12のアルキレン基、炭素数2〜12のアルケニレン基、炭素数6〜14のアリーレン基、炭素数4〜13の複素環基、酸素原子、硫黄原子、炭素数1〜12の炭化水素基(好ましくはアリール基又はアルキル基)を有するイミノ基(例えばフェニルイミノ基、メチルイミノ基、t−ブチルイミノ基)、シリレン基が好ましく、単結合、酸素原子、炭素数1〜6のアルキレン基(例えばメチレン基、1,2−エチレン基、1,1−ジメチルメチレン基)、炭素数2のアルケニレン基(例えば−CH2=CH2−)、炭素数6〜10のアリーレン基(例えば1,2−フェニレン基、2,3−ナフチレン基)、シリレン基がより好ましく、単結合、酸素原子、炭素数1〜6のアルキレン基(例えばメチレン基、1,2−エチレン基、1,1−ジメチルメチレン基)が更に好ましい。
Xa represents a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, an alkylene group, a silylene group, an alkenylene group, a cycloalkylene group, a cycloalkenylene group, an arylene group, a divalent heterocyclic group, or an imino group, and these further represent a substituent. You may have. Specific examples of the further substituent include a substituent W, preferably an alkyl group or an aryl group.
Xa is a single bond, an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 12 carbon atoms, an arylene group having 6 to 14 carbon atoms, a heterocyclic group having 4 to 13 carbon atoms, an oxygen atom, a sulfur atom, carbon An imino group (for example, phenylimino group, methylimino group, t-butylimino group) having a hydrocarbon group of 1 to 12 (preferably an aryl group or an alkyl group) or a silylene group is preferable, a single bond, an oxygen atom, or a carbon number of 1 6 alkylene group (e.g. methylene, 1,2-ethylene group, 1,1-dimethylmethylene group), an alkenylene group having 2 carbon atoms (e.g., -CH 2 = CH 2 -), an arylene of 6 to 10 carbon atoms More preferably a group (for example, 1,2-phenylene group or 2,3-naphthylene group) or a silylene group, a single bond, an oxygen atom, or an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms (for example, a methylene group, 1, 2-ethylene group and 1,1-dimethylmethylene group) are more preferable.
置換基(S11)において、R1は水素原子又はアルキル基を表す。R1として、化学的安定性、電荷移動度、耐熱性の観点から、好ましくは、炭素数1〜10のアルキル基、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基であり、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、iso−プロピル基、ブチル基、又はtert−ブチル基が好ましく、より好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、iso−プロピル基、又はtert−ブチル基であり、更に好ましくはメチル基、エチル基、iso−プロピル基、又はtert−ブチル基であり、特に好ましくはメチル基、エチル基、又はtert−ブチル基である。 In the substituent (S 11 ), R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group. R 1 is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, from the viewpoints of chemical stability, charge mobility, and heat resistance. A methyl group, an ethyl group, a propyl group, an iso-propyl group, a butyl group, or a tert-butyl group is preferable, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an iso-propyl group, or a tert-butyl group is more preferable. More preferred is a methyl group, an ethyl group, an iso-propyl group, or a tert-butyl group, and particularly preferred is a methyl group, an ethyl group, or a tert-butyl group.
R2は水素原子又はアルキル基を表す。R2として、化学的安定性、電荷移動度、耐熱性の観点から、好ましくは、水素原子、又は炭素数1〜10のアルキル基、より好ましくは水素原子、又は炭素数1〜6のアルキル基であり、具体的には、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、iso−プロピル基、ブチル基、又はtert−ブチル基であり、更に好ましくは水素原子、メチル基、エチル基、又はプロピル基であり、より好ましくは水素原子、メチル基であり、特に好ましくはメチル基である。 R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group. R 2 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, from the viewpoints of chemical stability, charge mobility, and heat resistance. Specifically, a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an iso-propyl group, a butyl group, or a tert-butyl group, more preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a propyl group. Group, more preferably a hydrogen atom or a methyl group, and particularly preferably a methyl group.
R3は水素原子又はアルキル基を表す。R3として、化学的安定性、電荷移動度、耐熱性の観点から、好ましくは、水素原子、又は炭素数1〜10のアルキル基、より好ましくは水素原子、又は炭素数1〜6のアルキル基であり、具体的には、水素原子、又はメチル基であり、より好ましくはメチル基である。 R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group. R 3 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, from the viewpoints of chemical stability, charge mobility, and heat resistance. Specifically, it is a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group.
また、R1〜R3のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。該環としては、脂肪族炭化水素環が好ましい。環員数は特に限定されないが、好ましくは5〜12員環であり、より好ましくは5又は6員環であり、更に好ましくは6員環である。該環としては、具体的には、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、アダマンタン環などが挙げられる。 Further, at least two of R 1 to R 3 may be bonded to each other to form a ring. The ring is preferably an aliphatic hydrocarbon ring. The number of ring members is not particularly limited, but is preferably a 5- to 12-membered ring, more preferably a 5- or 6-membered ring, and still more preferably a 6-membered ring. Specific examples of the ring include a cyclopentane ring, a cyclohexane ring, an adamantane ring, and the like.
S11は上記置換基(S11)を示し、Ra1〜Ra8中のいずれかひとつとして置換する。一般式(A−1)におけるRa3及びRa6のいずれか少なくとも1つがそれぞれ独立に、前記置換基(S11)を表すことが好ましい。
置換基(S11)として好ましくは下記(a)〜(x)を挙げることができ、(a)〜(j)がより好ましく、(a)〜(h)がより好ましく、(a)〜(f)が特に好ましく、更に(a)〜(c)が好ましく、(a)が最も好ましい。
S 11 represents the above substituent (S 11 ) and is substituted as any one of R a1 to R a8 . It is preferable that at least one of Ra 3 and Ra 6 in the general formula (A-1) independently represents the substituent (S 11 ).
Preferred examples of the substituent (S 11 ) include the following (a) to (x), (a) to (j) are more preferable, (a) to (h) are more preferable, and (a) to ( f) is particularly preferable, (a) to (c) are more preferable, and (a) is most preferable.
nはそれぞれ独立に1〜4の整数を表し、1〜3が好ましく、1又は2がより好ましく、2が特に好ましい。S11で表される置換基が導入されることで、光電変換層との相互作用が抑制され、暗電流が小さくなり、高分子量化によって一般式(F−1)で表される化合物同士の分子間力が増大し、素子が高耐熱化する。 n independently represents an integer of 1 to 4, preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2, and particularly preferably 2. By introducing the substituent represented by S 11 , the interaction with the photoelectric conversion layer is suppressed, the dark current is reduced, and the compounds represented by the general formula (F-1) are increased by high molecular weight. The intermolecular force increases, and the device has high heat resistance.
本発明における好ましい態様の一つとして、一般式(A−1)で表される基において、Ra1〜Ra8が、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基を表す場合が挙げられる。 As one of the preferable embodiments in the present invention, in the group represented by the general formula (A-1), Ra 1 to Ra 8 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group. .
一般式(A−1)で表される基において、Ra1〜Ra8が、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基を表す場合、好ましい形態のひとつは、一般式(A−1)が、下記一般式(A−3)〜(A−5)で表される基である。 In the group represented by the general formula (A-1), when Ra 1 to Ra 8 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group, one of preferred forms is the general formula (A-1 Is a group represented by the following general formulas (A-3) to (A-5).
(一般式(A−3)〜(A−5)中、Ra33〜Ra38、Ra41、Ra44〜Ra48、Ra51、Ra52、Ra55〜Ra58は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基を表す。*は結合位置を表す。Xaは、単結合、酸素原子、硫黄原子、アルキレン基、シリレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、アリーレン基、2価の複素環基、又はイミノ基を表す。S11はそれぞれ独立に前記置換基(S11)を示し、Ra33〜Ra38、Ra41、Ra44〜Ra48、Ra51、Ra52、Ra55〜Ra58中のいずれかひとつとして置換する。Z31、Z41、Z51はシクロアルキル環、芳香族炭化水素環、又は芳香族複素環を表す。nは1〜4の整数を表す。) (In the general formulas (A-3) to (A-5), Ra 33 to Ra 38 , Ra 41 , Ra 44 to Ra 48 , Ra 51 , Ra 52 , Ra 55 to Ra 58 are each independently a hydrogen atom. * Represents a bonding position, Xa represents a single bond, oxygen atom, sulfur atom, alkylene group, silylene group, alkenylene group, cycloalkylene group, cycloalkenylene group, arylene group, 2 Represents a valent heterocyclic group or an imino group, each of S 11 independently represents the substituent (S 11 ), Ra 33 to Ra 38 , Ra 41 , Ra 44 to Ra 48 , Ra 51 , Ra 52 , Ra; .Z 31 to replace the one of in 55 ~Ra 58, Z 41, Z 51 is a cycloalkyl ring, aromatic hydrocarbon ring, or .n representing an aromatic heterocyclic ring Representing a to 4 integer.)
一般式(A−3)〜(A−5)のXa、S11、及びnは一般式(A−1)のXa、S11、及びnと同義であり、好ましいものも同様である。一般式(A−3)〜(A−5)のRa33〜Ra38、Ra41、Ra44〜Ra48、Ra51、Ra52、Ra55〜Ra58は一般式(A−1)のRa21〜Ra28が表す水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基と同義であり、好ましいものも同様である。 The Xa, S 11, and n in the general formula (A-3) ~ (A -5) general formula (A-1) of Xa, S 11, and have the same meanings as n, preferred ones are also similar. Ra 33 to Ra 38 , Ra 41 , Ra 44 to Ra 48 , Ra 51 , Ra 52 , Ra 55 to Ra 58 in the general formulas (A-3) to (A-5) are represented by Ra in the general formula (A-1). 21 to Ra 28 represents a hydrogen atom, has the same meaning as the halogen atom, or an alkyl group, preferable ones are also same.
Z31、Z41、Z51はシクロアルキル環、芳香族炭化水素環、又は芳香族複素環を表す。Z31、Z41、Z51として表される環として好ましくは、炭素数5〜18のシクロアルキル環、ベンゼン環、ナフタレン環、インダン環、アントラセン環、ピレン環、フェナントレン環、ペリレン環、ピリジン環、キノリン環、イソキノリン環、フェナントリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環、トリアジン環、シンノリン環、アクリジン環、フタラジン環、キナゾリン環、キノキサリン環、ナフチリジン環、プテリジン環、ピロール環、ピラゾール環、トリアゾール環、インドール環、カルバゾール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、イミダゾピリジン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、フラン環、ベンゾフラン環、ホスホール環、ホスフィニン環、シロール環などが挙げられる。より好ましくは、炭素数5〜18のシクロアルキル環、ベンゼン環、ナフタレン環、インダン環、アントラセン環、ピレン環、フェナントレン環、ペリレン環、ピロール環、インドール環、カルバゾール環、インダゾール環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、フラン環、ベンゾフラン環であり、更に好ましくは、炭素数5〜18のシクロアルキル環、ベンゼン環、ナフタレン環、インダン環、インドール環、カルバゾール環、インダゾール環であり、特に好ましくは、炭素数5〜10のシクロアルキル環、ベンゼン環、ナフタレン環、インダン環、アントラセン環であり、中でも好ましくは炭素数5〜10のシクロアルキル環、ベンゼン環、ナフタレン環、インダン環であり、最も好ましくは、炭素数5〜6のシクロアルキル環、ベンゼン環、インダン環である。これらの環は更に後述する置換基Wを有していてもよい。 Z 31 , Z 41 and Z 51 each represents a cycloalkyl ring, an aromatic hydrocarbon ring, or an aromatic heterocyclic ring. The ring represented by Z 31 , Z 41 and Z 51 is preferably a cycloalkyl ring having 5 to 18 carbon atoms, a benzene ring, a naphthalene ring, an indane ring, an anthracene ring, a pyrene ring, a phenanthrene ring, a perylene ring, or a pyridine ring. Quinoline ring, isoquinoline ring, phenanthridine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, pyridazine ring, triazine ring, cinnoline ring, acridine ring, phthalazine ring, quinazoline ring, quinoxaline ring, naphthyridine ring, pteridine ring, pyrrole ring, pyrazole ring , Triazole ring, indole ring, carbazole ring, indazole ring, benzimidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, oxadiazole ring, thiadiazole ring, benzoxazole ring, benzothiazole ring, imidazopyridine ring, thiophene ring, benzothi Fen ring, a furan ring, benzofuran ring, a phosphole ring, a phosphinine ring, and a silol ring. More preferably, a C5-C18 cycloalkyl ring, benzene ring, naphthalene ring, indane ring, anthracene ring, pyrene ring, phenanthrene ring, perylene ring, pyrrole ring, indole ring, carbazole ring, indazole ring, thiophene ring, A benzothiophene ring, a furan ring and a benzofuran ring, more preferably a cycloalkyl ring having 5 to 18 carbon atoms, a benzene ring, a naphthalene ring, an indane ring, an indole ring, a carbazole ring and an indazole ring, particularly preferably A cycloalkyl ring having 5 to 10 carbon atoms, a benzene ring, a naphthalene ring, an indane ring, and an anthracene ring. Among them, a cycloalkyl ring having 5 to 10 carbon atoms, a benzene ring, a naphthalene ring, and an indane ring are most preferable. Is a cycloalkyl ring having 5 to 6 carbon atoms, benze Ring, indane ring. These rings may further have a substituent W described later.
一般式(A−1)で表される基の具体例としては、下記N−1〜N−135で表される基が挙げられる。但し、本発明はこれらに限定されない。一般式(A−1)で表される基として好ましくはN−1〜N−93であり、N−1〜N−79がより好ましく、N−1〜N−37がより更に好ましく、N−1〜N−3、N−12〜N−22、N−24〜N−35が中でも好ましく、N−1〜N−3、N−17〜N−22、N−30〜N−35が特に好ましく、N−1〜N−3、N−17〜N−19、N−30〜N−32が最も好ましい。図中の(S)は前述の置換基(S11)を表し、n’及びn‘’は各々独立に1〜4の整数を表し、n’+n‘’は1〜4の整数である。 Specific examples of the group represented by the general formula (A-1) include groups represented by the following N-1 to N-135. However, the present invention is not limited to these. The group represented by formula (A-1) is preferably N-1 to N-93, more preferably N-1 to N-79, still more preferably N-1 to N-37, and N- 1 to N-3, N-12 to N-22, and N-24 to N-35 are particularly preferable, and N-1 to N-3, N-17 to N-22, and N-30 to N-35 are particularly preferable. N-1 to N-3, N-17 to N-19, and N-30 to N-32 are most preferable. In the figure, (S) represents the aforementioned substituent (S 11 ), n ′ and n ″ each independently represents an integer of 1 to 4, and n ′ + n ″ is an integer of 1 to 4.
一般式(F−1)で表される化合物として、好ましい形態の一つは、下記一般式(F−2)で表される化合物である。一般式(F−2)のような構造を有することで、光電変換層との相互作用が抑制され、暗電流が小さくなり、高分子量化によって分子間力が増大し、素子が高耐熱化する。
一般式(F−1)で表される化合物は一般式(F−2)で表される化合物であることが好ましい。
As a compound represented by general formula (F-1), one of the preferable forms is a compound represented by the following general formula (F-2). By having a structure such as the general formula (F-2), the interaction with the photoelectric conversion layer is suppressed, the dark current is reduced, the intermolecular force is increased by increasing the molecular weight, and the device has high heat resistance. .
It is preferable that the compound represented by general formula (F-1) is a compound represented by general formula (F-2).
(一般式(F−2)中、R11〜R16、R18、R’11〜R’16、R’18はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、又はメルカプト基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。A11及びA12はそれぞれ独立に前記一般式(A−1)で表される置換基を表し、R11〜R14中のいずれか一つ、及びR’11〜R’14中のいずれか一つとして置換する。Yはそれぞれ独立に、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、又はケイ素原子を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。) (In General Formula (F-2), R 11 to R 16 , R 18 , R ′ 11 to R ′ 16 and R ′ 18 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group. , A hydroxyl group, an amino group, or a mercapto group, which may further have a substituent, A 11 and A 12 each independently represent a substituent represented by the general formula (A-1); Substitute as any one of R 11 to R 14 and any one of R ′ 11 to R ′ 14. Y is independently a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, or silicon. Represents an atom, which may further have a substituent.)
一般式(F−2)において、R11〜R’16、R18、R’11〜R’16、R’18、Y、A11、及びA12は一般式(F−1)におけるR11〜R’16、R18、R’11〜R’16、R’18、Y、A11、及びA12と同義であり、また好ましい範囲も同様である。 In General Formula (F-2), R 11 to R ′ 16 , R 18 , R ′ 11 to R ′ 16 , R ′ 18 , Y, A 11 , and A 12 are R 11 in General Formula (F-1). ~R '16, R 18, R ' 11 ~R '16, R' 18, Y, a 11, and have the same meanings as a 12, the preferred ranges are also the same.
一般式(F−1)で表される化合物の好ましい形態の一つは、前記一般式(F−1)において、Yがそれぞれ独立に、−C(R21)(R22)−、−Si(R23)(R24)−、酸素原子、又は硫黄原子を表し、かつ、前記一般式(A−1)で表される基において、Ra1〜Ra8が、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基を表す場合である。このような態様の化合物を電子ブロッキング層に用いることで、光電変換層との相互作用が抑制され、暗電流が小さくなり、高分子量化によって分子間力が増大し、素子が高耐熱化する。 One of the preferable forms of the compound represented by the general formula (F-1) is that in the general formula (F-1), each Y is independently —C (R 21 ) (R 22 ) —, —Si. In the group represented by (R 23 ) (R 24 ) —, an oxygen atom, or a sulfur atom and represented by the general formula (A-1), Ra 1 to Ra 8 are each independently a hydrogen atom, This is a case where a halogen atom or an alkyl group is represented. By using the compound in such an embodiment for the electron blocking layer, the interaction with the photoelectric conversion layer is suppressed, the dark current is reduced, the intermolecular force is increased by the increase in the molecular weight, and the device has high heat resistance.
更に、一般式(F−1)で表される化合物の他の態様として、前記一般式(F−1)において、Yがそれぞれ独立に、−N(R20)−を表す場合も好ましい。このような態様の化合物を電子ブロッキング層に用いることで、応答速度の速い素子が得られるという効果が得られる。 Furthermore, as another embodiment of the compound represented by the general formula (F-1), it is also preferable that, in the general formula (F-1), Y independently represents —N (R 20 ) —. By using such a compound in the electron blocking layer, an effect of obtaining an element having a high response speed can be obtained.
本発明に係る化合物のイオン化ポテンシャル(Ip)は、電子ブロッキング層に用いた場合に光電変換層中のホール輸送を担う材料から障壁なくホールを受け取る必要があるため、光電変換層中のホール輸送を担う材料のIpより小さい必要がある。特に、可視域に感度を有するような吸収の材料を選択した場合、より多くの材料に適合するためには、本発明に係る化合物のイオン化ポテンシャルは5.8eV以下であることが好ましい。Ipが5.8eV以下であることにより、電荷輸送に対し障壁を発生させず、高い電荷捕集効率、高速応答性を発現させる効果が得られる。
また、Ipは、4.9eV以上であることが好ましく、5.0eV以上あることがより好ましい。Ipが4.9eV以上であることにより、より高い暗電流抑制効果が得られる。
なお、各化合物のIpは、紫外光電子分光法(UPS)や、大気中光電子分光装置(例えば、理研計器製AC−2など)によって測定できる。
本発明に係る化合物のIpは骨格に結合する置換基を変えること等により前記範囲とすることができる。
When the ionization potential (Ip) of the compound according to the present invention is used for the electron blocking layer, it is necessary to receive holes without any barrier from the material responsible for hole transport in the photoelectric conversion layer. It needs to be smaller than Ip of the material to carry. In particular, when an absorbing material having sensitivity in the visible range is selected, the ionization potential of the compound according to the present invention is preferably 5.8 eV or less in order to adapt to more materials. When Ip is 5.8 eV or less, an effect of exhibiting high charge collection efficiency and high-speed response without generating a barrier to charge transport can be obtained.
Further, Ip is preferably 4.9 eV or more, and more preferably 5.0 eV or more. When Ip is 4.9 eV or more, a higher dark current suppressing effect can be obtained.
The Ip of each compound can be measured by ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) or an atmospheric photoelectron spectrometer (for example, AC-2 manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.).
Ip of the compound according to the present invention can be within the above range by changing the substituent bonded to the skeleton.
〔一般式(F−1)で表される化合物〕
本発明は下記一般式(F−1)で表される化合物にも関する。一般式(F−1)で表される化合物は耐熱性に優れ、高い電荷輸送性を有しているため電子ブロッキング層の形成に適している。
[Compound represented by formula (F-1)]
The present invention also relates to a compound represented by the following general formula (F-1). Since the compound represented by the general formula (F-1) has excellent heat resistance and high charge transportability, it is suitable for forming an electron blocking layer.
(一般式(F−1)中、R11〜R18、R’11〜R’18はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、又はメルカプト基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。但し、R15〜R18中のいずれか一つは、R’15〜R’18中のいずれか一つと連結し、単結合を形成する。A11及びA12はそれぞれ独立に下記一般式(A−1)で表される置換基を表し、R11〜R14中のいずれか一つ、及びR’11〜R’14中のいずれか一つとして置換する。Yはそれぞれ独立に、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、又はケイ素原子を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。)
(In General Formula (F-1), R 11 to R 18 , R ′ 11 to R ′ 18 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxyl group, an amino group, or It represents a mercapto group, which may further have a substituent. However, any one in
(一般式(A−1)中、Ra1〜Ra8は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又は複素環基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。Ra1〜Ra8のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。*は結合位置を表す。Xaは、単結合、酸素原子、硫黄原子、アルキレン基、シリレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、アリーレン基、2価の複素環基、又はイミノ基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。S11はそれぞれ独立に下記置換基(S11)を示し、Ra1〜Ra8中のいずれかひとつとして置換する。nはそれぞれ独立に1〜4の整数を表す。) (In General Formula (A-1), Ra 1 to Ra 8 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and these may further have a substituent. At least two of Ra 1 to Ra 8 may be bonded to each other to form a ring, * represents a bonding position, and Xa represents a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, an alkylene group, a silylene group, or an alkenylene. Represents a group, a cycloalkylene group, a cycloalkenylene group, an arylene group, a divalent heterocyclic group, or an imino group, which may further have a substituent, and each of S 11 independently represents the following substituent (S 11 ) And substituted as any one of Ra 1 to Ra 8. Each n independently represents an integer of 1 to 4.)
(R1〜R3はそれぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表す。R1〜R3のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。) (R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group. At least two of R 1 to R 3 may be bonded to each other to form a ring.)
本発明の一般式(F−1)で表される化合物におけるR11〜R18、R’11〜R’18、A11、A12、Y、Xa、Ra1〜Ra8、R1〜R3、及びnは、前述した本発明の光電変換素子に含有される一般式(F−1)におけるR11〜R18、R’11〜R’18、A11、A12、Y、Xa、Ra1〜Ra8、R1〜R3、及びnと同義であり、また好ましい範囲も同様である。
一般式(F−1)で表される化合物は、前記一般式(F−2)で表される化合物であることが好ましい。また、一般式(F−1)で表される化合物は、前記一般式(F−1)において、Yがそれぞれ独立に、−C(R21)(R22)−、−Si(R23)(R24)−、酸素原子、又は硫黄原子を表し、かつ、前記一般式(A−1)で表される基において、Ra1〜Ra8が、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基を表す場合も好ましい。
R 11 to R 18 , R ′ 11 to R ′ 18 , A 11 , A 12 , Y, Xa, Ra 1 to Ra 8 , R 1 to R in the compound represented by the general formula (F-1) of the present invention. 3 and n are R 11 to R 18 , R ′ 11 to R ′ 18 , A 11 , A 12 , Y, Xa in General Formula (F-1) contained in the photoelectric conversion element of the present invention described above. ra 1 ~Ra 8, R 1 ~R 3, and have the same meanings as n, preferred ranges are also the same.
It is preferable that the compound represented by general formula (F-1) is a compound represented by the said general formula (F-2). Further, in the compound represented by the general formula (F-1), in the general formula (F-1), each Y is independently —C (R 21 ) (R 22 ) — or —Si (R 23 ). In the group represented by (R 24 ) —, an oxygen atom, or a sulfur atom, and represented by the general formula (A-1), Ra 1 to Ra 8 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, or It is also preferred when it represents an alkyl group.
以下、本発明に係る一般式(F−1)で表される化合物の具体例を示すが、本発明は以下の具体例には限定されない。また、式(a)〜(t)において、「A11とA12」、「R20とR’20」、「R23、R24とR’23、R’24」等がそれぞれ同一でない場合について、例示した構造以外の組み合わせも可能である。
なお、以下の化合物例におけるB−1〜B−51の部分構造は以下のものを示す。また、Me:メチル基、Et:エチル基、i−Pr:イソプロピル基、n−Bu:n−ブチル基、t−Bu:tert−ブチル基、Ph:フェニル基、2−tol:2−トルイル基、3−tol:3−トルイル基、4−tol:4−トルイル基、1−Np:1−ナフチル基、2−Np:2−ナフチル基、2−An:2−アンスリル基、2−Fn:2−フルオレニル基である。
Hereinafter, although the specific example of a compound represented by general formula (F-1) based on this invention is shown, this invention is not limited to the following specific examples. In the formulas (a) to (t), “A 11 and A 12 ”, “R 20 and R ′ 20 ”, “R 23 , R 24 and R ′ 23 , R ′ 24 ” and the like are not the same. A combination other than the illustrated structure is also possible.
In addition, the partial structure of B-1 to B-51 in the following compound examples shows the following. Further, Me: methyl group, Et: ethyl group, i-Pr: isopropyl group, n-Bu: n-butyl group, t-Bu: tert-butyl group, Ph: phenyl group, 2-tol: 2-toluyl group , 3-tol: 3-toluyl group, 4-tol: 4-toluyl group, 1-Np: 1-naphthyl group, 2-Np: 2-naphthyl group, 2-An: 2-anthryl group, 2-Fn: 2-Fluorenyl group.
本発明に係る化合物の分子量は、好ましくは、500以上2000以下であり、より好ましくは、500以上1500以下であり、更に好ましくは700以上1300以下である。分子量が500以上2000以下であることにより、材料の蒸着が可能となり、耐熱性をより高くすることができる。
本発明に係る化合物は、光電変換素子の効果の観点から、ハロゲンイオン及び金属イオンなどの不純物が少ないほうが好ましい。
また、本発明に係る化合物は、既知の方法を応用して合成することが可能である。
The molecular weight of the compound according to the present invention is preferably 500 or more and 2000 or less, more preferably 500 or more and 1500 or less, and still more preferably 700 or more and 1300 or less. When the molecular weight is 500 or more and 2000 or less, the material can be deposited and the heat resistance can be further increased.
From the viewpoint of the effect of the photoelectric conversion element, the compound according to the present invention preferably has less impurities such as halogen ions and metal ions.
The compound according to the present invention can be synthesized by applying a known method.
本発明は、前記一般式(F−1)で表される化合物を含む電子ブロッキング材料、及び前記一般式(F−1)で表される化合物を含む膜にも関する。 The present invention also relates to an electron blocking material containing the compound represented by the general formula (F-1) and a film containing the compound represented by the general formula (F-1).
一般式(F−1)の化合物の使用量としては、電荷ブロッキング層として用いる場合、単層換算で10nm以上300nm以下が好ましく、更に好ましくは30nm以上150nm以下、特に好ましくは50nm以上100nm以下である。光電変換層と電荷ブロッキング層の間に挿入する層として用いる場合は、単層換算で好ましくは100nm以下、より好ましくは50nm以下、更に好ましくは20nm以下である。 When used as a charge blocking layer, the amount of the compound of the general formula (F-1) is preferably from 10 nm to 300 nm, more preferably from 30 nm to 150 nm, particularly preferably from 50 nm to 100 nm, in terms of a single layer. . When used as a layer inserted between the photoelectric conversion layer and the charge blocking layer, it is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, and still more preferably 20 nm or less in terms of a single layer.
本発明の光電変換素子は、一般式(F−1)の化合物を電子ブロッキング層に含有する。電子ブロッキング層において、電極と接する部分では、電極からの電子注入を抑制するため十分小さなEaを有する事が必要であり、それに伴い該部分のIpは結果として比較的小さくなる傾向があること、また、電子ブロッキング層の光電変換層に接する部分においては、光電変換層から電子ブロッキング層にホールをエネルギー障壁なく受け取るために、光電変換層中のホール輸送部分のIpより、小さいIpに設計しなければならないことなどの理由から、電子ブロッキングを構成する材料はIpを比較的小さく設計せざるを得ない場合が多く、その場合、一般式(F−1)の材料を用いると、光電変換層中のEaが大きい材料と接触した場合に、同じIpでも、沸き出し電荷をより抑制した形で用いる事ができる。電子ブロッキング層中の一般式(F−1)で表される化合物は、耐熱性、応答速度、効率の観点から、電子ブロッキング層を形成する全化合物質量に対して10質量%以上100質量%以下であることが好ましく、20質量%以上100質量%以下であることがより好ましく。更に好ましくは30質量%以上100質量%以下である。 The photoelectric conversion element of this invention contains the compound of general formula (F-1) in an electron blocking layer. In the electron blocking layer, the portion in contact with the electrode needs to have a sufficiently small Ea to suppress the electron injection from the electrode, and accordingly, the Ip of the portion tends to be relatively small as a result. In the portion of the electron blocking layer in contact with the photoelectric conversion layer, in order to receive holes from the photoelectric conversion layer to the electron blocking layer without an energy barrier, the Ip must be designed to be smaller than the Ip of the hole transport portion in the photoelectric conversion layer. In many cases, the material constituting the electron blocking is inevitably designed to have a relatively small Ip. In that case, if the material of the general formula (F-1) is used, When contacted with a material having a large Ea, the same Ip can be used in a form in which the boiling charge is further suppressed. The compound represented by the general formula (F-1) in the electron blocking layer is 10% by mass to 100% by mass with respect to the total compound mass forming the electron blocking layer from the viewpoints of heat resistance, response speed, and efficiency. It is preferable that it is 20 mass% or more and 100 mass% or less. More preferably, they are 30 to 100 mass%.
なお、図1(b)に示す態様のように正孔ブロッキング層を有する場合、正孔ブロッキング層を形成するための材料としては、電子受容性材料を用いることが好ましい。
電子受容性材料としては、1,3−ビス(4−tert−ブチルフェニル−1,3,4−オキサジアゾリル)フェニレン(OXD−7)等のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、バソクプロイン、バソフェナントロリン、及びこれらの誘導体、トリアゾール化合物、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム錯体、ビス(4−メチル−8−キノリナート)アルミニウム錯体、ジスチリルアリーレン誘導体、シロール化合物などを用いることができる。また、電子受容性有機材料でなくとも、十分な電子輸送性を有する材料ならば使用することは可能である。ポルフィリン系化合物や、DCM(4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(4−(ジメチルアミノスチリル))−4Hピラン)等のスチリル系化合物、4Hピラン系化合物を用いることができる。
具体的には、以下の化合物が好ましい。なお、以下の具体例において、Eaはその材料の電子親和力(eV)及びIpはその材料のイオン化ポテンシャル(eV)を示す。
In addition, when it has a hole blocking layer like the aspect shown in FIG.1 (b), it is preferable to use an electron-accepting material as a material for forming a hole blocking layer.
Examples of the electron-accepting material include 1,3-bis (4-tert-butylphenyl-1,3,4-oxadiazolyl) phenylene (OXD-7) and other oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane derivatives, and diphenylquinone derivatives. , Bathocuproine, bathophenanthroline, and derivatives thereof, triazole compounds, tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum complexes, bis (4-methyl-8-quinolinato) aluminum complexes, distyrylarylene derivatives, silole compounds, etc. Can do. Moreover, even if it is not an electron-accepting organic material, it can be used if it is a material which has sufficient electron transport property. A porphyrin-based compound or a styryl-based compound such as DCM (4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (4- (dimethylaminostyryl))-4H pyran) or a 4H pyran-based compound can be used.
Specifically, the following compounds are preferable. In the following specific examples, Ea represents the electron affinity (eV) of the material, and Ip represents the ionization potential (eV) of the material.
電荷ブロッキング層は、蒸着により形成することができる。蒸着は、物理蒸着(PVD)、化学蒸着(CVD)のいずれでもよいが、真空蒸着等の物理蒸着が好ましい。真空蒸着により成膜する場合、真空度、蒸着温度等の製造条件は常法に従って設定することができる。
電荷ブロッキング層の厚みは、10nm以上300nm以下が好ましく、更に好ましくは30nm以上150nm以下、特に好ましくは50nm以上100nm以下である。10nm以上とすることにより、好適な暗電流抑制効果が得られ、300nm以下とすることにより、好適な光電変換効率が得られる。
なお、電荷ブロッキング層は複数層形成してもよい。
The charge blocking layer can be formed by vapor deposition. The vapor deposition may be either physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD), but physical vapor deposition such as vacuum vapor deposition is preferred. In the case of forming a film by vacuum vapor deposition, production conditions such as the degree of vacuum and vapor deposition temperature can be set in accordance with a conventional method.
The thickness of the charge blocking layer is preferably 10 nm or more and 300 nm or less, more preferably 30 nm or more and 150 nm or less, and particularly preferably 50 nm or more and 100 nm or less. When the thickness is 10 nm or more, a suitable dark current suppressing effect is obtained, and when the thickness is 300 nm or less, a suitable photoelectric conversion efficiency is obtained.
Note that a plurality of charge blocking layers may be formed.
(光電変換層)
本発明において、光電変換層(図1中の12)を構成する有機材料は、p型有機半導体及びn型有機半導体の少なくとも一方を含んでいることが好ましく、n型有機半導体を含むことがより好ましい。また、本発明の効果は、光電変換層に電子親和力(Ea)が4.0eV以上の材料を含む場合に特に大きな効果が発現する。電子親和力(Ea)が4.0eV以上の材料としては、後述のn型有機半導体が挙げられる。
(Photoelectric conversion layer)
In the present invention, the organic material constituting the photoelectric conversion layer (12 in FIG. 1) preferably includes at least one of a p-type organic semiconductor and an n-type organic semiconductor, and more preferably includes an n-type organic semiconductor. preferable. The effect of the present invention is particularly significant when the photoelectric conversion layer contains a material having an electron affinity (Ea) of 4.0 eV or more. Examples of the material having an electron affinity (Ea) of 4.0 eV or more include an n-type organic semiconductor described later.
〔p型有機半導体〕
p型有機半導体(化合物)は、ドナー性有機半導体(化合物)であり、主に正孔輸送性有機化合物に代表され、電子を供与しやすい性質がある有機化合物をいう。更に詳しくは2つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物をいう。したがって、ドナー性有機化合物は、電子供与性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。例えば、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物、ピラゾリン化合物、スチリルアミン化合物、ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、カルバゾール化合物、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る。なお、これに限らず、上記したように、n型(アクセプター性)化合物として用いた有機化合物よりもイオン化ポテンシャルの小さい有機化合物であればドナー性有機半導体として用いてよい。
[P-type organic semiconductor]
A p-type organic semiconductor (compound) is a donor-type organic semiconductor (compound), which is mainly represented by a hole-transporting organic compound and refers to an organic compound having a property of easily donating electrons. More specifically, an organic compound having a smaller ionization potential when two organic materials are used in contact with each other. Therefore, any organic compound can be used as the donor organic compound as long as it is an electron-donating organic compound. For example, triarylamine compound, benzidine compound, pyrazoline compound, styrylamine compound, hydrazone compound, triphenylmethane compound, carbazole compound, polysilane compound, thiophene compound, phthalocyanine compound, cyanine compound, merocyanine compound, oxonol compound, polyamine compound, indole Compounds, pyrrole compounds, pyrazole compounds, polyarylene compounds, condensed aromatic carbocyclic compounds (naphthalene derivatives, anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, tetracene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, fluoranthene derivatives), nitrogen-containing heterocyclic compounds The metal complex etc. which it has as can be used. Not limited to this, as described above, any organic compound having an ionization potential smaller than that of the organic compound used as the n-type (acceptor property) compound may be used as the donor organic semiconductor.
上記の中でも、好ましいのはトリアリールアミン化合物である。
中でも、下記一般式(I)で表されるトリアリールアミン化合物がより好ましい。
Among the above, a triarylamine compound is preferable.
Among these, triarylamine compounds represented by the following general formula (I) are more preferable.
式中、Z1は5又は6員環を形成するのに必要な原子群を表す。L1、L2、L3はそれぞれ無置換メチン基、又は置換メチン基を表す。D1は原子群を表す。n1は0以上の整数を表す。
一般式(I)中、Z1は5又は6員環を形成するのに必要な原子群を表す。L1、L2、L3はそれぞれ無置換メチン基、又は置換メチン基を表す。D1は原子群を表す。n1は0以上の整数を表す。
In the formula, Z 1 represents an atomic group necessary for forming a 5- or 6-membered ring. L 1 , L 2 and L 3 each represents an unsubstituted methine group or a substituted methine group. D 1 represents an atomic group. n 1 represents an integer of 0 or more.
In the general formula (I), Z 1 represents an atomic group necessary for forming a 5- or 6-membered ring. L 1 , L 2 and L 3 each represents an unsubstituted methine group or a substituted methine group. D 1 represents an atomic group. n 1 represents an integer of 0 or more.
Z1は5又は6員環を形成するのに必要な原子群を表し、形成される環としては、通常メロシアニン色素で酸性核として用いられるものが好ましく、その具体例としては例えば以下のものが挙げられる。 Z 1 represents an atomic group necessary for forming a 5- or 6-membered ring, and the ring formed is preferably one that is usually used as an acidic nucleus in a merocyanine dye, and specific examples thereof include the following: Can be mentioned.
(a)1,3−ジカルボニル核:例えば1,3−インダンジオン核、1,3−シクロヘキサンジオン、5,5−ジメチル−1,3−シクロヘキサンジオン、1,3−ジオキサン−4,6−ジオン等。(b)ピラゾリノン核:例えば1−フェニル−2−ピラゾリン−5−オン、3−メチル−1−フェニル−2−ピラゾリン−5−オン、1−(2−ベンゾチアゾイル)−3−メチル−2−ピラゾリン−5−オン等。(c)イソオキサゾリノン核:例えば3−フェニル−2−イソオキサゾリン−5−オン、3−メチル−2−イソオキサゾリン−5−オン等。(d)オキシインドール核:例えば1−アルキル−2,3−ジヒドロ−2−オキシインドール等。(e)2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核:例えばバルビツル酸又は2−チオバルビツル酸及びその誘導体等。誘導体としては例えば1−メチル、1−エチル等の1−アルキル体、1,3−ジメチル、1,3−ジエチル、1,3−ジブチル等の1,3−ジアルキル体、1,3−ジフェニル、1,3−ジ(p−クロロフェニル)、1,3−ジ(p−エトキシカルボニルフェニル)等の1,3−ジアリール体、1−エチル−3−フェニル等の1−アルキル−1−アリール体、1,3−ジ(2―ピリジル)等の1,3位ジヘテロ環置換体等が挙げられる。(f)2−チオ−2,4−チアゾリジンジオン核:例えばローダニン及びその誘導体等。誘導体としては例えば3−メチルローダニン、3−エチルローダニン、3−アリルローダニン等の3−アルキルローダニン、3−フェニルローダニン等の3−アリールローダニン、3−(2−ピリジル)ローダニン等の3位ヘテロ環置換ローダニン等が挙げられる。 (A) 1,3-dicarbonyl nucleus: For example, 1,3-indandione nucleus, 1,3-cyclohexanedione, 5,5-dimethyl-1,3-cyclohexanedione, 1,3-dioxane-4,6- Zeon etc. (B) pyrazolinone nucleus: for example 1-phenyl-2-pyrazolin-5-one, 3-methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one, 1- (2-benzothiazoyl) -3-methyl-2 -Pyrazolin-5-one and the like. (C) Isoxazolinone nucleus: For example, 3-phenyl-2-isoxazolin-5-one, 3-methyl-2-isoxazolin-5-one and the like. (D) Oxindole nucleus: For example, 1-alkyl-2,3-dihydro-2-oxindole and the like. (E) 2,4,6-triketohexahydropyrimidine nucleus: for example, barbituric acid or 2-thiobarbituric acid and its derivatives. Examples of the derivatives include 1-alkyl compounds such as 1-methyl and 1-ethyl, 1,3-dialkyl compounds such as 1,3-dimethyl, 1,3-diethyl and 1,3-dibutyl, 1,3-diphenyl, 1,3-diaryl compounds such as 1,3-di (p-chlorophenyl) and 1,3-di (p-ethoxycarbonylphenyl), 1-alkyl-1-aryl compounds such as 1-ethyl-3-phenyl, Examples include 1,3-di (2-pyridyl) 1,3-diheterocyclic substituents and the like. (F) 2-thio-2,4-thiazolidinedione nucleus: for example, rhodanine and derivatives thereof. Examples of the derivatives include 3-alkylrhodanine such as 3-methylrhodanine, 3-ethylrhodanine and 3-allylrhodanine, 3-arylrhodanine such as 3-phenylrhodanine, and 3- (2-pyridyl) rhodanine. And the like.
(g)2−チオ−2,4−オキサゾリジンジオン(2−チオ−2,4−(3H,5H)−オキサゾールジオン核:例えば3−エチル−2−チオ−2,4−オキサゾリジンジオン等。(h)チアナフテノン核:例えば3(2H)−チアナフテノン−1,1−ジオキサイド等。(i)2−チオ−2,5−チアゾリジンジオン核:例えば3−エチル−2−チオ−2,5−チアゾリジンジオン等。(j)2,4−チアゾリジンジオン核:例えば2,4−チアゾリジンジオン、3−エチル−2,4−チアゾリジンジオン、3−フェニル−2,4−チアゾリジンジオン等。(k)チアゾリン−4−オン核:例えば4−チアゾリノン、2−エチル−4−チアゾリノン等。(l)2,4−イミダゾリジンジオン(ヒダントイン)核:例えば2,4−イミダゾリジンジオン、3−エチル−2,4−イミダゾリジンジオン等。(m)2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン(2−チオヒダントイン)核:例えば2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン、3−エチル−2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン等。(n)イミダゾリン−5−オン核:例えば2−プロピルメルカプト−2−イミダゾリン−5−オン等。(o)3,5−ピラゾリジンジオン核:例えば1,2−ジフェニル−3,5−ピラゾリジンジオン、1,2−ジメチル−3,5−ピラゾリジンジオン等。(p)ベンゾチオフェンー3−オン核:例えばベンゾチオフェンー3−オン、オキソベンゾチオフェンー3−オン、ジオキソベンゾチオフェンー3−オン等。(q)インダノン核:例えば1−インダノン、3−フェニルー1−インダノン、3−メチルー1−インダノン、3,3−ジフェニルー1−インダノン、3,3−ジメチルー1−インダノン等。 (G) 2-thio-2,4-oxazolidinedione (2-thio-2,4- (3H, 5H) -oxazoledione nucleus: for example, 3-ethyl-2-thio-2,4-oxazolidinedione and the like. h) thianaphthenone nucleus: eg 3 (2H) -thianaphthenone-1,1-dioxide etc. (i) 2-thio-2,5-thiazolidinedione nucleus: eg 3-ethyl-2-thio-2,5-thiazolidine (J) 2,4-thiazolidinedione nucleus: for example 2,4-thiazolidinedione, 3-ethyl-2,4-thiazolidinedione, 3-phenyl-2,4-thiazolidinedione, etc. (k) thiazoline- 4-one nucleus: for example 4-thiazolinone, 2-ethyl-4-thiazolinone, etc. (l) 2,4-imidazolidinedione (hydantoin) nucleus: for example 2,4-imidazoli N-dione, 3-ethyl-2,4-imidazolidinedione, etc. (m) 2-thio-2,4-imidazolidinedione (2-thiohydantoin) nucleus: for example 2-thio-2,4-imidazolidinedione, 3-ethyl-2-thio-2,4-imidazolidinedione, etc. (n) imidazolin-5-one nucleus: for example, 2-propylmercapto-2-imidazolin-5-one, etc. (o) 3,5-pyra Zolidinedione nucleus: for example 1,2-diphenyl-3,5-pyrazolidinedione, 1,2-dimethyl-3,5-pyrazolidinedione, etc. (p) Benzothiophen-3-one nucleus: for example benzo Thiophen-3-one, oxobenzothiophen-3-one, dioxobenzothiophen-3-one, etc. (q) Indanone nucleus: for example 1-indanone, 3-phenyl-1-inda Down, 3-methyl-1-indanone, 3,3-diphenyl-1-indanone, 3,3-dimethyl-1-indanone and the like.
Z1で形成される環として好ましくは、1,3−ジカルボニル核、ピラゾリノン核、2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核(チオケトン体も含み、例えばバルビツル酸核、2−チオバルビツール酸核)、2−チオ−2,4−チアゾリジンジオン核、2−チオ−2,4−オキサゾリジンジオン核、2−チオ−2,5−チアゾリジンジオン核、2,4−チアゾリジンジオン核、2,4−イミダゾリジンジオン核、2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン核、2−イミダゾリン−5−オン核、3,5−ピラゾリジンジオン核、ベンゾチオフェンー3−オン核、インダノン核であり、より好ましくは1,3−ジカルボニル核、2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核(チオケトン体も含み、例えばバルビツル酸核、2−チオバルビツール酸核)、3,5−ピラゾリジンジオン核、ベンゾチオフェンー3−オン核、インダノン核であり、更に好ましくは1,3−ジカルボニル核、2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核(チオケトン体も含み、例えばバルビツル酸核、2−チオバルビツール酸核)であり、特に好ましくは1,3−インダンジオン核、バルビツル酸核、2−チオバルビツール酸核及びそれらの誘導体である。 The ring formed by Z 1 is preferably a 1,3-dicarbonyl nucleus, a pyrazolinone nucleus, a 2,4,6-triketohexahydropyrimidine nucleus (including a thioketone body, for example, a barbituric acid nucleus, 2-thiobarbitur tool) Acid nucleus), 2-thio-2,4-thiazolidinedione nucleus, 2-thio-2,4-oxazolidinedione nucleus, 2-thio-2,5-thiazolidinedione nucleus, 2,4-thiazolidinedione nucleus, 2, In 4-imidazolidinedione nucleus, 2-thio-2,4-imidazolidinedione nucleus, 2-imidazolin-5-one nucleus, 3,5-pyrazolidinedione nucleus, benzothiophen-3-one nucleus, indanone nucleus More preferably 1,3-dicarbonyl nucleus, 2,4,6-triketohexahydropyrimidine nucleus (including thioketone, for example, barbituric acid nucleus, 2-thiovale nucleus, Bituric acid nucleus), 3,5-pyrazolidinedione nucleus, benzothiophen-3-one nucleus, indanone nucleus, more preferably 1,3-dicarbonyl nucleus, 2,4,6-triketohexahydropyrimidine Nuclei (including thioketone bodies, such as barbituric acid nuclei, 2-thiobarbituric acid nuclei), particularly preferably 1,3-indandione nuclei, barbituric acid nuclei, 2-thiobarbituric acid nuclei and their derivatives. is there.
Z1により形成される環として好ましいものは下記の式で表される。 What is preferable as a ring formed by Z 1 is represented by the following formula.
Z3は5ないし6員環を形成するに必要な原子群を表す。Z3としては上記Z1により形成される環中から選ぶことができ、好ましくは1,3−ジカルボニル核、2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核(チオケトン体も含む)であり、特に好ましくは1,3−インダンジオン核、バルビツル酸核、2−チオバルビツール酸核及びそれらの誘導体である。 Z 3 represents an atomic group necessary for forming a 5- to 6-membered ring. Z 3 can be selected from the ring formed by Z 1 above, preferably 1,3-dicarbonyl nucleus, 2,4,6-triketohexahydropyrimidine nucleus (including thioketone body), Particularly preferred are a 1,3-indandione nucleus, a barbituric acid nucleus, a 2-thiobarbituric acid nucleus and derivatives thereof.
アクセプター部同士の相互作用を制御する事により、C60と共蒸着膜とした際、高い正孔輸送性を発現させる事ができることを見出した。アクセプター部の構造、及び立体障害となる置換基の導入により相互作用の制御を行う事が可能である。バルビツル酸核、2−チオバルビツール酸核において、2つのN位の水素を好ましくは2つとも、置換基により置換する事で好ましく分子間相互作用を制御する事が可能であり、置換基としては後述の置換基Wがあげられるが、より好ましくはアルキル基であり、更に好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、又はブチル基である。
Z1により形成される環が1,3−インダンジオン核の場合、下記一般式(IV)で示される基又は下記一般式(V)で示される基である場合が好ましい。
一般式(IV)
By controlling the interaction between acceptor parts, when used as a co-deposited film and C 60, we have found that it is possible to express a high hole-transport property. It is possible to control the interaction by introducing an acceptor moiety structure and a steric hindrance substituent. In the barbituric acid nucleus and 2-thiobarbituric acid nucleus, it is possible to control the intermolecular interaction preferably by substituting two hydrogen atoms at two N positions with substituents. Includes a substituent W described later, more preferably an alkyl group, still more preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group.
When the ring formed by Z 1 is a 1,3-indandione nucleus, it is preferably a group represented by the following general formula (IV) or a group represented by the following general formula (V).
Formula (IV)
R41〜R44はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。
一般式(V)
R 41 to R 44 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.
General formula (V)
R41、R44、R45〜R48はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。 R 41 , R 44 and R 45 to R 48 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
前記一般式(IV)で示される基の場合、R41〜R44はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。置換基としては例えば置換基Wとして挙げたものが適用できる。また、R41〜R44はそれぞれ隣接するものが、結合して環を形成することができ、R42とR43が結合して環(例えば、ベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環)を形成する場合が好ましい。R41〜R44としては全てが水素原子である場合が好ましい。
前記一般式(IV)で示される基が前記一般式(V)で示される基である場合が好ましい。 前記一般式(V)で示される基の場合、R41、R44、R45〜R48はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。置換基としては例えば置換基Wとして挙げたものが適用できる。R41、R44、R45〜R48としては全てが水素原子である場合が好ましい。
In the case of the group represented by the general formula (IV), R 41 to R 44 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. As the substituent, those exemplified as the substituent W can be applied. Further, R 41 to R 44 that are adjacent to each other can be bonded to form a ring, and R 42 and R 43 are bonded to form a ring (for example, a benzene ring, a pyridine ring, or a pyrazine ring). The case is preferred. R 41 to R 44 are preferably all hydrogen atoms.
The case where the group represented by the general formula (IV) is a group represented by the general formula (V) is preferable. In the case of the group represented by the general formula (V), R 41 , R 44 , and R 45 to R 48 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. As the substituent, those exemplified as the substituent W can be applied. R 41 , R 44 , and R 45 to R 48 are preferably all hydrogen atoms.
Z1により形成される環が2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核(チオケトン体も含む)の場合、下記一般式(VI)で示される基である場合が好ましい。
一般式(VI)
When the ring formed by Z 1 is a 2,4,6-triketohexahydropyrimidine nucleus (including a thioketone body), it is preferably a group represented by the following general formula (VI).
Formula (VI)
R81、R82はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。R83は、酸素原子、硫黄原子又は置換基を表す。 R 81 and R 82 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. R 83 represents an oxygen atom, a sulfur atom or a substituent.
前記一般式(VI)で示される基の場合、R81、R82はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。置換基としては例えば置換基Wとして挙げたものが適用できる。R81、R82としてはそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基又はヘテロ環基(2−ピリジル等)が好ましく、炭素数1〜6のアルキル基(例えばメチル、エチル、n−プロピル、t−ブチル)を表す場合がより好ましい。
R83は、酸素原子、硫黄原子又は置換基を表すが、R83としては酸素原子、又は硫黄原子を表す場合が好ましい。前記置換基としては結合部が窒素原子であるものと炭素原子であるものが好ましく、窒素原子の場合はアルキル基(炭素数1〜12)若しくはアリール基(炭素数6〜12)が好ましく、具体的にはメチルアミノ基、エチルアミノ基、ブチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、フェニルアミノ基、又はナフチルアミノ基が挙げられる。炭素原子の場合は更に少なくとも一つの電子吸引性基が置換していれば良く、電子吸引性基としてはカルボニル基、シアノ基、スルホキシド基、スルホニル基、又はホスホリル基が挙げられ、更に置換基を有している場合が良い。この置換基としては前記Wが挙げられる。R83としては、該炭素原子を含む5員環又は6員環を形成するものが好ましく、具体的には下記構造のものが挙げられる。
In the case of the group represented by the general formula (VI), R 81 and R 82 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. As the substituent, those exemplified as the substituent W can be applied. R 81 and R 82 are each independently preferably an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group (such as 2-pyridyl), and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms (for example, methyl, ethyl, n-propyl, t-butyl). ) Is more preferable.
R 83 represents an oxygen atom, a sulfur atom or a substituent, and R 83 preferably represents an oxygen atom or a sulfur atom. As the substituent, those in which the bond part is a nitrogen atom and those having a carbon atom are preferable. In the case of a nitrogen atom, an alkyl group (1 to 12 carbon atoms) or an aryl group (6 to 12 carbon atoms) is preferable. Specific examples include a methylamino group, an ethylamino group, a butylamino group, a hexylamino group, a phenylamino group, and a naphthylamino group. In the case of a carbon atom, it is sufficient that at least one electron-withdrawing group is substituted. Examples of the electron-withdrawing group include a carbonyl group, a cyano group, a sulfoxide group, a sulfonyl group, or a phosphoryl group. It is good to have. Examples of this substituent include W. R 83 is preferably one that forms a 5-membered or 6-membered ring containing the carbon atom, and specifically includes those having the following structures.
上記の基中のPhはフェニル基を表す。
L1、L2、L3はそれぞれ独立に、無置換メチン基、又は置換メチン基を表す。置換メチン基同士が結合して環(例、6員環例えばベンゼン環)を形成してもよい。置換メチン基の置換基は置換基Wが挙げられるが、L1、L2、L3は全てが無置換メチン基である場合が好ましい。
Ph in the above group represents a phenyl group.
L 1 , L 2 and L 3 each independently represents an unsubstituted methine group or a substituted methine group. Substituted methine groups may combine to form a ring (eg, a 6-membered ring such as a benzene ring). Although the substituent of the substituted methine group includes the substituent W, it is preferable that all of L 1 , L 2 and L 3 are unsubstituted methine groups.
n1は0以上の整数を表し、好ましくは0以上3以下の整数を表し、より好ましくは0である。n1を増大させた場合、吸収波長域が長波長にする事ができるか、熱による分解温度が低くなる。可視域に適切な吸収を有し、かつ蒸着成膜時の熱分解を抑制する点でn1=0が好ましい。 n 1 represents an integer of 0 or more, preferably 0 or more and 3 or less, and more preferably 0. If increased n 1, it can be absorbed wavelength region to a long wavelength, the thermal decomposition temperature becomes low. N 1 = 0 is preferable in that it has appropriate absorption in the visible region and suppresses thermal decomposition during vapor deposition.
D1は原子群を表す。前記D1は−NRa(Rb)を含む基であることが好ましく、更に、前記D1が−NRa(Rb)が置換したアリール基(好ましくは、置換してよい、フェニル基又はナフチル基)を表す場合が好ましい。Ra、Rbはそれぞれ独立に、水素原子、又は置換基を表し、Ra、Rbで表される置換基は置換基Wが挙げられるが、好ましくは、脂肪族炭化水素基(好ましくは置換されてよいアルキル基、アルケニル基)、アリール基(好ましくは置換されてよいフェニル基)、又はヘテロ環基である。前記ヘテロ環としては、フラン、チオフェン、ピロール、オキサジアゾール等の5員環が好ましい。
Ra、Rbが置換基(好ましくはアルキル基、アルケニル基)である場合、それらの置換基は、−NRa(Rb)が置換したアリール基の芳香環(好ましくはベンゼン環)骨格の水素原子、又は置換基と結合して環(好ましくは6員環)を形成してもよい。この場合、後記の一般式(VIII)、(IX)又は(X)で表される場合が好ましい。
Ra、Rbは互いに置換基同士が結合して環(好ましくは5員又は6員環、より好ましくは6員環)を形成してもよく、また、Ra、RbはそれぞれがL(L1、L2、L3のいずれかを表す)中の置換基と結合して環(好ましくは5員又は6員環、より好ましくは6員環)を形成してもよい。
D1はパラ位にアミノ基が置換したアリール基(好ましくはフェニル基)である場合が好ましい。この場合、下記一般式(II)で示されることが好ましい。該アミノ基は置換されていてもよい。該アミノ基の置換基としては、置換基Wが挙げられるが、脂肪族炭化水素基(好ましくは置換されてよいアルキル基)、アリール基(好ましくは置換されてよいフェニル基)、又はヘテロ環基が好ましい。前記アミノ基はアリール基が2つ置換した、いわゆるジアリール基置換のアミノ基が好ましく、この場合、下記一般式(III)で示されることが好ましい。更に該アミノ基の置換基(好ましくは置換されてよいアルキル基、アルケニル基)はアリール基の芳香環(好ましくはベンゼン環)骨格の水素原子、又は置換基と結合して環(好ましくは6員環)を形成してもよい。
一般式(II)
D 1 represents an atomic group. The D 1 is preferably a group containing —NR a (R b ), and the D 1 is an aryl group substituted with —NR a (R b ) (preferably a phenyl group or A naphthyl group) is preferred. R a and R b each independently represents a hydrogen atom or a substituent, and examples of the substituent represented by R a and R b include the substituent W, preferably an aliphatic hydrocarbon group (preferably An alkyl group which may be substituted, an alkenyl group), an aryl group (preferably a phenyl group which may be substituted), or a heterocyclic group. The heterocycle is preferably a 5-membered ring such as furan, thiophene, pyrrole or oxadiazole.
When R a and R b are a substituent (preferably an alkyl group or an alkenyl group), the substituent is an aromatic ring (preferably benzene ring) skeleton of an aryl group substituted by —NR a (R b ). It may combine with a hydrogen atom or a substituent to form a ring (preferably a 6-membered ring). In this case, the case represented by the following general formula (VIII), (IX) or (X) is preferable.
R a and R b may be bonded to each other to form a ring (preferably a 5-membered or 6-membered ring, more preferably a 6-membered ring), and each of R a and R b is L A ring (preferably a 5-membered or 6-membered ring, more preferably a 6-membered ring) may be formed by combining with a substituent in (represents any one of L 1 , L 2 and L 3 ).
D 1 is preferably an aryl group substituted with an amino group at the para position (preferably a phenyl group). In this case, it is preferably represented by the following general formula (II). The amino group may be substituted. Examples of the substituent of the amino group include a substituent W, an aliphatic hydrocarbon group (preferably an alkyl group which may be substituted), an aryl group (preferably an optionally substituted phenyl group), or a heterocyclic group. Is preferred. The amino group is preferably a so-called diaryl group-substituted amino group in which two aryl groups are substituted. In this case, the amino group is preferably represented by the following general formula (III). Further, the substituent of the amino group (preferably an alkyl group or alkenyl group which may be substituted) is bonded to a hydrogen atom of the aromatic ring (preferably benzene ring) skeleton of the aryl group or a ring (preferably 6-membered). Ring) may be formed.
Formula (II)
式中、R1〜R6はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。またR1とR2、R3とR4、R5とR6、R2とR5、R4とR6がそれぞれ互いに結合して環を形成してもよい。
一般式(III)
In the formula, R 1 to R 6 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. R 1 and R 2 , R 3 and R 4 , R 5 and R 6 , R 2 and R 5 , and R 4 and R 6 may be bonded to each other to form a ring.
Formula (III)
式中、R811〜R814、R820〜R824、R830〜R834はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。またR811〜R814、R820〜R824、R830〜R834がそれぞれ互いに結合して環を形成してもよい。 In the formula, R 811 to R 814 , R 820 to R 824 , and R 830 to R 834 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. R 811 to R 814 , R 820 to R 824 , and R 830 to R 834 may be bonded to each other to form a ring.
Ra、Rbが脂肪族炭化水素基、アリール基、ヘテロ環基の場合の置換基として好ましくは、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルホニル基、シリル基、芳香族ヘテロ環基であり、より好ましくはアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリル基、芳香族ヘテロ環基であり、更に好ましくはアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリル基、芳香族ヘテロ環基である。具体例は置換基Wで挙げたものが適用できる。 When R a and R b are an aliphatic hydrocarbon group, an aryl group or a heterocyclic group, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group, Aryloxycarbonyl group, acylamino group, sulfonylamino group, sulfonyl group, silyl group, aromatic heterocyclic group, more preferably alkyl group, alkenyl group, aryl group, alkoxy group, aryloxy group, silyl group, aromatic A heterocyclic group, more preferably an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, a silyl group, and an aromatic heterocyclic group. As specific examples, those exemplified for the substituent W can be applied.
Ra、Rbとして好ましくはアルキル基、アリール基、又は芳香族へテロ環基である。Ra、Rbとして特に好ましくはアルキル基、Lと連結して環を形成するアルキレン基、又はアリール基であり、より好ましくは炭素数1〜8のアルキル基、Lと連結して5ないし6員環を形成するアルキレン基、又は置換若しくは無置換のフェニル基であり、更に好ましくは炭素数1〜8のアルキル基、又は置換若しくは無置換のフェニル基である。 R a and R b are preferably an alkyl group, an aryl group, or an aromatic heterocyclic group. R a and R b are particularly preferably an alkyl group, an alkylene group linked to L to form a ring, or an aryl group, and more preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, linked to L to 5 to 6 An alkylene group forming a member ring, or a substituted or unsubstituted phenyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted phenyl group.
前記D1が下記の一般式(VII)で示される場合も好ましい。
一般式(VII)
It is also preferable that D 1 is represented by the following general formula (VII).
Formula (VII)
式中、R91〜R98はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。mは0以上の整数を表す。mは0又は1である場合が好ましい。Rx、Ryは、それぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、mが2以上の場合、各6員環に結合するRx、Ryは異なる置換基であっても良い。また、R91とR92、R92とRxと、RxとR94、R94とR97、R93とRy、RyとR95、R95とR96、R97とR98はそれぞれ互いに独立して環を形成しても良い。また、L3(n1が0のときはL1)との結合部は、R91、R92、R93の位置でも良く、その場合、一般式(VII)中のL3との結合部として表記されている部位に、それぞれR91、R92、R93に相当する置換基又は水素原子が結合し、隣接するR同士は結合して環を形成しても良い。ここで、「隣接するR同士は結合して環を形成しても良い。」とは、例えば、R91がL3(n1が0のときはL1)との結合部になる場合、一般式(VII)の結合部にはR90が結合しているとするとR90とR93とが結合し環を形成してもよく、また、R92がL3(n1が0のときはL1)との結合部になる場合、一般式(VII)の結合部にはR90が結合しているとするとR90とR91、R90とR93とがそれぞれ結合し環を形成してもよく、また、R93がL3(n1が0のときはL1)との結合部になる場合、一般式(VII)の結合部にはR90が結合しているとするとR90とR91、R91とR92とがそれぞれ結合し環を形成してもよいことを言う。
上記の環はベンゼン環である場合が好ましい。
R91〜R98、Rx、Ryの置換基は置換基Wが挙げられる。
R91〜R96はいずれも水素原子である場合が好ましく、Rx、Ryはいずれも水素原子である場合が好ましい。R91〜R96は水素原子であり、かつRx、Ryも水素原子である場合が好ましい。
前記R97及びR98は、それぞれ独立に、置換基されてよいフェニル基を表す場合が好ましく、該置換基としては置換基Wが挙げられるが、好ましくは無置換フェニル基である。
mは0以上の整数を表すが、0又は1が好ましい。
In the formula, R 91 to R 98 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. m represents an integer of 0 or more. m is preferably 0 or 1. Rx and Ry each independently represent a hydrogen atom or a substituent. When m is 2 or more, Rx and Ry bonded to each 6-membered ring may be different substituents. R 91 and R 92 , R 92 and Rx, Rx and R 94 , R 94 and R 97 , R 93 and Ry, Ry and R 95 , R 95 and R 96 , R 97 and R 98 are independent of each other. Thus, a ring may be formed. In addition, the bonding portion with L 3 (L 1 when n 1 is 0) may be the position of R 91 , R 92 , R 93 , and in that case, the bonding portion with L 3 in the general formula (VII) A substituent or a hydrogen atom corresponding to R 91 , R 92 , or R 93 may be bonded to the site represented as, and adjacent Rs may be bonded to form a ring. Here, “adjacent Rs may be bonded to form a ring” means, for example, when R 91 is a bonding part with L 3 (L 1 when n 1 is 0), If R 90 is bonded to the bonding part of the general formula (VII), R 90 and R 93 may be bonded to form a ring, and R 92 is L 3 (when n 1 is 0). Is a bond to L 1 ), and R 90 is bonded to the bond of general formula (VII), R 90 and R 91 , and R 90 and R 93 are bonded to form a ring. In addition, when R 93 is a bonding portion with L 3 (L 1 when n 1 is 0), it is assumed that R 90 is bonded to the bonding portion of the general formula (VII). R 90 and R 91 , R 91 and R 92 may be bonded to each other to form a ring.
The above ring is preferably a benzene ring.
The substituent of R 91 to R 98 , Rx, and Ry includes the substituent W.
R 91 to R 96 are preferably all hydrogen atoms, and Rx and Ry are preferably both hydrogen atoms. R 91 to R 96 are preferably hydrogen atoms, and Rx and Ry are also preferably hydrogen atoms.
R 97 and R 98 each independently preferably represent a phenyl group which may be substituted, and examples of the substituent include the substituent W, preferably an unsubstituted phenyl group.
m represents an integer of 0 or more, but 0 or 1 is preferable.
前記D1が一般式(VIII)、(IX)又は(X)で表される基である場合も好ましい。
一般式(VIII)
It is also preferred that D 1 is a group represented by the general formula (VIII), (IX) or (X).
Formula (VIII)
式中、R51〜R54はそれぞれ独立に、水素又は置換基を表す。該置換基として置換基Wが挙げられる。R52とR53、R51とR52はそれぞれ連結して環を形成してもよい。
一般式(IX)
In the formula, R 51 to R 54 each independently represent hydrogen or a substituent. Substituent W is mentioned as this substituent. R 52 and R 53 , or R 51 and R 52 may be linked to form a ring.
Formula (IX)
式中、R61〜R64はそれぞれ独立に、水素又は置換基を表す。該置換基として置換基Wが挙げられる。R62とR63、R61とR62はそれぞれ連結して環を形成してもよい。
一般式(X)
In the formula, R 61 to R 64 each independently represent hydrogen or a substituent. Substituent W is mentioned as this substituent. R 62 and R 63 , or R 61 and R 62 may be linked to form a ring.
Formula (X)
式中、R71〜R73はそれぞれ独立に、水素又は置換基を表す。該置換基として置換基Wが挙げられる。R72とR73はそれぞれ連結して環を形成してもよい。 Wherein, R 71 to R 73 each independently represents hydrogen or a substituent. Substituent W is mentioned as this substituent. R 72 and R 73 may be linked to form a ring.
前記D1は前記一般式(II)又は(III)で示される基がより好ましく用いられる。
一般式(II)中、R1〜R6はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。またR1とR2、R3とR4、R5とR6、R2とR5、R4とR6がそれぞれ互いに結合して環を形成してもよい。
R1〜R4における置換基は置換基Wが挙げられるが、好ましくはR1〜R4が水素原子、又はR2とR5若しくはR4とR6が5員環を形成する場合であり、より好ましくはR1〜R4のいずれもが水素原子である場合である。
R5、R6における置換基は置換基Wが挙げられるが、置換基の中でも、置換若しくは無置換のアリール基が好ましく、置換アリール基の置換基としては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチレン基、フェナントリル基、アントリル基)が好ましい。R5、R6は好ましくはフェニル基、アルキル置換フェニル基、フェニル置換フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基又はフルオレニル基(好ましくは9,9’−ジメチル−2−フルオレニル基)である。
一般式(III)中、R11〜R14、R20〜R24、R30〜R34はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。またR11〜R14、R20〜R24、R30〜R34がそれぞれ互いに結合して環を形成してもよい。その環形成の例としては、R11とR12、R13とR14が結合してベンゼン環を、R20〜R24の隣接する2つ(R24とR23、R23とR20、R20とR21、R21とR22)が結合してベンゼン環を、R30〜R34の隣接する2つ(R34とR33、R33とR30、R30とR31、R31とR32)が結合してベンゼン環を、R22とR34が結合してN原子と共に5員環を形成する場合が挙げられる。
R11〜R14、R20〜R24、R30〜R34で表される置換基は置換基Wが挙げられるが、好ましくはアルキル基(例えば、メチル基、エチル基)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基)であり、これらの基は更に置換基W(好ましくはアリール基)が置換していてもよい。中でも、R20、R30が置換基である場合が好ましく、かつ、その他のR11〜R14、R21〜R24、R31〜R34は水素原子である場合がより好ましい。
The group represented by the general formula (II) or (III) is more preferably used as the D 1 .
In general formula (II), R < 1 > -R < 6 > represents a hydrogen atom or a substituent each independently. R 1 and R 2 , R 3 and R 4 , R 5 and R 6 , R 2 and R 5 , and R 4 and R 6 may be bonded to each other to form a ring.
Examples of the substituent in R 1 to R 4 include the substituent W, preferably R 1 to R 4 are a hydrogen atom, or R 2 and R 5 or R 4 and R 6 form a 5-membered ring. More preferably, R 1 to R 4 are all hydrogen atoms.
The substituent in R 5 and R 6 includes the substituent W, and among the substituents, a substituted or unsubstituted aryl group is preferable, and the substituent of the substituted aryl group is an alkyl group (for example, a methyl group, an ethyl group, or the like). Group) and an aryl group (for example, phenyl group, naphthylene group, phenanthryl group, anthryl group) are preferable. R 5 and R 6 are preferably a phenyl group, an alkyl-substituted phenyl group, a phenyl-substituted phenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, an anthryl group, or a fluorenyl group (preferably a 9,9′-dimethyl-2-fluorenyl group).
In general formula (III), R < 11 > -R < 14 >, R < 20 > -R < 24 >, R < 30 > -R < 34 > represents a hydrogen atom or a substituent each independently. R 11 to R 14 , R 20 to R 24 , and R 30 to R 34 may be bonded to each other to form a ring. As an example of the ring formation, R 11 and R 12 , R 13 and R 14 are bonded to form a benzene ring, and two adjacent R 20 to R 24 (R 24 and R 23 , R 23 and R 20 , R 20 and R 21 , R 21 and R 22 ) are bonded to form two benzene rings adjacent to R 30 to R 34 (R 34 and R 33 , R 33 and R 30 , R 30 and R 31 , R 31 and R 32 ) are combined to form a benzene ring, and R 22 and R 34 are combined to form a 5-membered ring with an N atom.
Examples of the substituent represented by R 11 to R 14 , R 20 to R 24 , and R 30 to R 34 include the substituent W, but preferably an alkyl group (for example, a methyl group or an ethyl group) or an aryl group (for example, , Phenyl group, naphthyl group), and these groups may be further substituted with a substituent W (preferably an aryl group). Among them, preferred is a case R 20, R 30 is a substituent, and the other R 11 ~R 14, R 21 ~R 24, R 31 ~R 34 is more preferably be a hydrogen atom.
一般式(I)で表される化合物は、下記一般式(pI)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(pI)
The compound represented by the general formula (I) is preferably a compound represented by the following general formula (pI).
Formula (pI)
式中、Z1は、2つの炭素原子を含む環であって、5員環、6員環、又は、5員環及び6員環の少なくともいずれかを含む縮合環を表す。L1、L2、L3は、それぞれ独立に無置換メチン基又は置換メチン基を表す。n1は0以上の整数を表す。Rp1、Rp2、Rp3、Rp4、Rp5、Rp6は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。Rp1とRp2、Rp2とRp3、Rp4とRp5、Rp5とRp6、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。Rp21、Rp22は、それぞれ独立に、置換アリール基、無置換アリール基、置換ヘテロアリール基、又は無置換ヘテロアリール基を表す。 In the formula, Z 1 represents a ring containing two carbon atoms and represents a 5-membered ring, a 6-membered ring, or a condensed ring containing at least one of a 5-membered ring and a 6-membered ring. L 1 , L 2 and L 3 each independently represents an unsubstituted methine group or a substituted methine group. n 1 represents an integer of 0 or more. Rp 1, Rp 2, Rp 3 , Rp 4, Rp 5, Rp 6 independently represents a hydrogen atom or a substituent. Rp 1 and Rp 2 , Rp 2 and Rp 3 , Rp 4 and Rp 5 , Rp 5 and Rp 6 may be bonded to each other to form a ring. Rp 21 and Rp 22 each independently represent a substituted aryl group, an unsubstituted aryl group, a substituted heteroaryl group, or an unsubstituted heteroaryl group.
光電変換材料として上記のようにドナー部(−NRp21Rp22の部位)/アクセプター部(L1〜L3を介してナフチレン基に結合している部位)の連結部をナフチレン基とした化合物をフラーレン類とともに使用することで、優れた耐熱性と高速応答性を有する光電変換素子が得られる。これは、ドナー部/アクセプター部の連結部をナフチレン基とすることで、フラーレン類との相互作用が向上し、応答速度が改善したものと考えられる。また、上記化合物は十分な感度を有する。 As a photoelectric conversion material, a compound having a naphthylene group as a connecting part of a donor part (site of —NRp 21 Rp 22 ) / acceptor part (site bonded to a naphthylene group via L 1 to L 3 ) as described above. By using it together with fullerenes, a photoelectric conversion element having excellent heat resistance and high-speed response can be obtained. This is considered that the interaction with the fullerenes is improved and the response speed is improved by using a naphthylene group as the connecting part of the donor part / acceptor part. Moreover, the said compound has sufficient sensitivity.
一般式(pI)において、L1、L2、L3はそれぞれ独立に、無置換メチン基、又は置換メチン基を表す。置換メチン基における置換基同士が結合して環を形成してもよい。環としては6員環(例えば、ベンゼン環等)が挙げられる。置換メチン基の置換基は後述の置換基Wが挙げられる。L1、L2、L3は全てが無置換メチン基である場合が好ましい。 In the general formula (pI), L 1 , L 2 and L 3 each independently represent an unsubstituted methine group or a substituted methine group. The substituents in the substituted methine group may be bonded to form a ring. A 6-membered ring (for example, benzene ring etc.) is mentioned as a ring. Examples of the substituent of the substituted methine group include the substituent W described later. L 1 , L 2 and L 3 are preferably all unsubstituted methine groups.
n1は0以上の整数を表し、好ましくは0以上3以下の整数を表し、より好ましくは0である。n1を増大させた場合、吸収波長域が長波長にすることができるが、熱による分解温度が低くなる。可視域に適切な吸収を有し、かつ蒸着成膜時の熱分解を抑制する点でn1=0が好ましい。 n 1 represents an integer of 0 or more, preferably 0 or more and 3 or less, and more preferably 0. If increased n 1, can be absorbed wavelength region to a long wavelength, the thermal decomposition temperature becomes low. N 1 = 0 is preferable in that it has appropriate absorption in the visible region and suppresses thermal decomposition during vapor deposition.
Rp1〜Rp6は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。Rp1〜Rp6が置換基を表す場合、Rp1〜Rp6が表す置換基としては後述の置換基Wが挙げられるが、特にハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、ヒドロキシ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルケニル基、シアノ基ヘテロ環チオ基が好ましい。
Rp1〜Rp6は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、ヒドロキシ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルケニル基、シアノ基又はヘテロ環チオ基であることが好ましく、水素原子、アルキル基、アリール基、複素環基がより好ましく、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数4〜16の複素環基がより好ましく、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基が更に好ましく、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基が更に好ましく、水素原子が特に好ましい。アルキル基の場合分岐があってもよい。また、Rp1〜Rp6が置換基である場合、さらなる置換基を有していてもよい。さらなる置換基としては後述の置換基Wが挙げられる。
Rp1〜Rp6の好ましい具体例としては、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ナフチル基が挙げられる。
Rp 1 to Rp 6 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. If Rp 1 to Rp 6 represents a substituent, but examples of a substituent Rp 1 to Rp 6 represents include the substituent W described below, in particular a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, hydroxy group, A nitro group, alkoxy group, aryloxy group, heterocyclic oxy group, amino group, alkylthio group, arylthio group, alkenyl group, and cyano group heterocyclic thio group are preferred.
Rp 1 to Rp 6 are each independently a hydrogen atom, halogen atom, alkyl group, aryl group, heterocyclic group, hydroxy group, nitro group, alkoxy group, aryloxy group, heterocyclic oxy group, amino group, alkylthio group , An arylthio group, an alkenyl group, a cyano group or a heterocyclic thio group, more preferably a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or a heterocyclic group, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a carbon number. A 6-20 aryl group and a C4-C16 heterocyclic group are more preferable, a hydrogen atom, a C1-C12 alkyl group, and a C6-C14 aryl group are still more preferable, a hydrogen atom, carbon number 1 -6 alkyl groups and C6-C10 aryl groups are more preferred, and hydrogen atoms are particularly preferred. In the case of an alkyl group, there may be a branch. Also, if Rp 1 to Rp 6 is a substituent, it may have further substituents. Examples of the further substituent include the substituent W described later.
Preferable specific examples of Rp 1 to Rp 6 include a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, a phenyl group, and a naphthyl group.
Rp1とRp2、Rp2とRp3、Rp4とRp5、Rp5とRp6、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。形成される環としては、後述の環Rが挙げられる。好ましくは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ピリジン環、ピリミジン環等である。 Rp 1 and Rp 2 , Rp 2 and Rp 3 , Rp 4 and Rp 5 , Rp 5 and Rp 6 may be bonded to each other to form a ring. Examples of the ring formed include ring R described later. Preferred are a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring and the like.
Rp21、Rp22は、それぞれ独立に置換アリール基、無置換アリール基、置換ヘテロアリール基、又は無置換ヘテロアリール基を表す。
Rp21、Rp22の両方が無置換フェニル基ではないことが好ましい。
Rp21、Rp22が表すアリール基としては、炭素数6〜30のアリール基が好ましく、炭素数6〜20のアリール基がより好ましい。アリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、ターフェニル基、アントリル基、フルオレニル基が挙げられる。
Rp21、Rp22における置換アリール基の置換基としては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、t−ブチル基)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基)、ヘテロアリール基(例えば、チエニル基、フラニル基、ピリジル基、カルバゾリル基)が好ましい。
Rp 21 and Rp 22 each independently represent a substituted aryl group, an unsubstituted aryl group, a substituted heteroaryl group, or an unsubstituted heteroaryl group.
It is preferable that both Rp 21 and Rp 22 are not unsubstituted phenyl groups.
The aryl group Rp 21, Rp 22 represents preferably an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, more preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. Specific examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a biphenylyl group, a terphenyl group, an anthryl group, and a fluorenyl group.
Examples of the substituent of the substituted aryl group in Rp 21 and Rp 22 include an alkyl group (eg, methyl group, ethyl group, t-butyl group), an alkoxy group (eg, methoxy group, ethoxy group, isopropoxy group), and aryl group (For example, phenyl group, naphthyl group, phenanthryl group, anthryl group) and heteroaryl groups (for example, thienyl group, furanyl group, pyridyl group, carbazolyl group) are preferable.
Rp21、Rp22が表すアリール基又は置換アリール基は、好ましくは、フェニル基、置換フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、フルオレニル基、置換フルオレニル基(好ましくは9,9’−ジアルキル−2−フルオレニル基)である。 The aryl group or substituted aryl group represented by Rp 21 or Rp 22 is preferably a phenyl group, a substituted phenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, an anthryl group, a fluorenyl group, or a substituted fluorenyl group (preferably 9,9 ′ -Dialkyl-2-fluorenyl group).
Rp21、Rp22がヘテロアリール基である場合、ヘテロアリール基としては、5員、6員又は7員の環又はその縮合環からなるヘテロアリール基が好ましい。ヘテロアリール基に含まれるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子挙げられる。ヘテロアリール基を構成する環の具体例としては、フラン環、チオフェン環、ピロール環、ピロリン環、ピロリジン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、ピラゾール環、ピラゾリン環、ピラゾリジン環、トリアゾール環、フラザン環、テトラゾール環、ピラン環、チイン環、ピリジン環、ピペリジン環、オキサジン環、モルホリン環、チアジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペラジン環、トリアジン環等が挙げられる。
縮合環としては、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、インドール環、インドリン環、イソインドール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、キノリン環、イソキノリン環、シンノリン環、フタラジン環、キナゾリン環、キノキサリン環、ジベンゾフラン環、カルバゾール環、キサンテン環、アクリジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、フェナジン環、フェノキサジン環、チアントレン環、チエノチオフェン環、インドリジン環、キノリジン環、キヌクリジン環、ナフチリジン環、プリン環、プテリジン環等が挙げられる。
When Rp 21 and Rp 22 are heteroaryl groups, the heteroaryl group is preferably a heteroaryl group consisting of a 5-membered, 6-membered or 7-membered ring or a condensed ring thereof. Examples of the hetero atom contained in the heteroaryl group include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom. Specific examples of the ring constituting the heteroaryl group include a furan ring, a thiophene ring, a pyrrole ring, a pyrroline ring, a pyrrolidine ring, an oxazole ring, an isoxazole ring, a thiazole ring, an isothiazole ring, an imidazole ring, an imidazoline ring, and an imidazolidine. Ring, pyrazole ring, pyrazoline ring, pyrazolidine ring, triazole ring, furazane ring, tetrazole ring, pyran ring, thiine ring, pyridine ring, piperidine ring, oxazine ring, morpholine ring, thiazine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, Examples include a piperazine ring and a triazine ring.
As the condensed ring, benzofuran ring, isobenzofuran ring, benzothiophene ring, indole ring, indoline ring, isoindole ring, benzoxazole ring, benzothiazole ring, indazole ring, benzimidazole ring, quinoline ring, isoquinoline ring, cinnoline ring, Phthalazine ring, quinazoline ring, quinoxaline ring, dibenzofuran ring, carbazole ring, xanthene ring, acridine ring, phenanthridine ring, phenanthroline ring, phenazine ring, phenoxazine ring, thianthrene ring, thienothiophene ring, indolizine ring, quinolidine ring, A quinuclidine ring, a naphthyridine ring, a purine ring, a pteridine ring, etc. are mentioned.
Rp21、Rp22における置換ヘテロアリール基の置換基としては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、t−ブチル基)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基)、ヘテロアリール基(例えば、チエニル基、フラニル基、ピリジル基、カルバゾリル基)が好ましい。
Rp21、Rp22が表すヘテロアリール基又は置換ヘテロアリール基を構成する環としては、好ましくは、チオフェン環、置換チオフェン環、フラン環、置換フラン環、チエノチオフェン環、置換チエノチオフェン環、カルバゾリル基である。
Examples of the substituent of the substituted heteroaryl group in Rp 21 and Rp 22 include an alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, t-butyl group), an alkoxy group (for example, methoxy group, ethoxy group, isopropoxy group), aryl A group (for example, phenyl group, naphthyl group, phenanthryl group, anthryl group) or a heteroaryl group (for example, thienyl group, furanyl group, pyridyl group, carbazolyl group) is preferable.
The ring constituting the heteroaryl group or substituted heteroaryl group represented by Rp 21 and Rp 22 is preferably a thiophene ring, a substituted thiophene ring, a furan ring, a substituted furan ring, a thienothiophene ring, a substituted thienothiophene ring, or a carbazolyl group. It is.
Rp21、Rp22は、それぞれ独立に、好ましくはフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ビフェニル基、アントラセニル基、フェナントレニル基であり、フェニル基、ナフチル基、又はフルオレニル基がより好ましい。Rp21、Rp22が置換基を有する場合の置換基として好ましくは、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基、アリール基又はヘテロアリール基であり、より好ましくはメチル基、イソプロピル基、t−ブチル基、トリフルオロメチル基、フェニル基、又はカルバゾリル基である。 Rp 21 and Rp 22 are each independently preferably a phenyl group, a naphthyl group, a fluorenyl group, a biphenyl group, an anthracenyl group, or a phenanthrenyl group, and more preferably a phenyl group, a naphthyl group, or a fluorenyl group. The preferred substituents in the case of Rp 21, Rp 22 has a substituent, an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkoxy group, an aryl group or a heteroaryl group, more preferably a methyl group, an isopropyl group, t- butyl Group, trifluoromethyl group, phenyl group, or carbazolyl group.
Z1が上記一般式(VI)で示される基又は上記一般式(VII)で示される基である場合、前記一般式(pI)で表される化合物は、それぞれ下記一般式(pII)で表される化合物又は下記一般式(pIII)で表される化合物となる。
一般式(pI)で表される化合物が、下記一般式(pII)で表される化合物、又は下記一般式(pIII)で表される化合物であることが好ましい。
When Z 1 is a group represented by the general formula (VI) or a group represented by the general formula (VII), the compound represented by the general formula (pI) is represented by the following general formula (pII), respectively. Or a compound represented by the following general formula (pIII).
The compound represented by the general formula (pI) is preferably a compound represented by the following general formula (pII) or a compound represented by the following general formula (pIII).
一般式(pII) General formula (pII)
式中、L1、L2、L3、n1、Rp1、Rp2、Rp3、Rp4、Rp5、Rp6、Rp21、Rp22は、一般式(pI)と同義であり、好ましい範囲も同様である。Rp41、Rp42、Rp43、Rp44は一般式(IV)におけるR41、R42、R43、R44と同義であり、好ましい範囲も同様である。 In the formula, L 1 , L 2 , L 3 , n 1 , Rp 1 , Rp 2 , Rp 3 , Rp 4 , Rp 5 , Rp 6 , Rp 21 , Rp 22 are synonymous with the general formula (pI), The preferable range is also the same. Rp 41 , Rp 42 , Rp 43 , Rp 44 are synonymous with R 41 , R 42 , R 43 , R 44 in general formula (IV), and preferred ranges are also the same.
一般式(pIII) General formula (pIII)
式中、L1、L2、L3、n1、Rp1、Rp2、Rp3、Rp4、Rp5、Rp6、Rp21、Rp22は、一般式(pI)と同義であり、好ましい範囲も同様である。Rp51、Rp52、Rp53、Rp54、Rp55、Rp56は一般式(V)におけるR41、R44、R45、R46、R47、R48と同義であり、好ましい範囲も同様である。 In the formula, L 1 , L 2 , L 3 , n 1 , Rp 1 , Rp 2 , Rp 3 , Rp 4 , Rp 5 , Rp 6 , Rp 21 , Rp 22 are synonymous with the general formula (pI), The preferable range is also the same. Rp 51 , Rp 52 , Rp 53 , Rp 54 , Rp 55 , Rp 56 are synonymous with R 41 , R 44 , R 45 , R 46 , R 47 , R 48 in the general formula (V), and preferred ranges are also the same. It is.
一般式(pI)で表される化合物は、下記一般式(pIV)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(pIV)
The compound represented by the general formula (pI) is preferably a compound represented by the following general formula (pIV).
General formula (pIV)
式中、Z1、L1、L2、L3、n1、Rp1、Rp2、Rp3、Rp4、Rp5、Rp6は、一般式(pI)と同義であり、好ましい範囲も同様である。
Rp7〜Rp11、Rp12〜Rp16は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。ただし、Rp7〜Rp11、Rp12〜Rp16のすべてが水素原子である場合を除く。また、Rp7〜Rp11、Rp12〜Rp16のうち隣接するものが互いに結合して環を形成してもよい。更に、Rp3とRp7、Rp6とRp16はそれぞれ連結してもよい。
In the formula, Z 1 , L 1 , L 2 , L 3 , n 1 , Rp 1 , Rp 2 , Rp 3 , Rp 4 , Rp 5 , Rp 6 are synonymous with the general formula (pI), and preferred ranges are also included. It is the same.
Rp 7 to Rp 11 and Rp 12 to Rp 16 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. However, the case where all of Rp 7 to Rp 11 and Rp 12 to Rp 16 are hydrogen atoms is excluded. Further, adjacent ones of Rp 7 to Rp 11 and Rp 12 to Rp 16 may be bonded to each other to form a ring. Further, Rp 3 and Rp 7 , Rp 6 and Rp 16 may be connected to each other.
一般式(pIV)において、Rp7〜Rp11、Rp12〜Rp16、はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。但し、Rp7〜Rp11、Rp12〜Rp16のすべてが水素原子となることはない。なお、Rp3とRp7又はRp6とRp16が連結する場合は、これ以外のRp8〜Rp11、Rp12〜Rp15がすべて水素原子となっていてもよい。
Rp7〜Rp11、Rp12〜Rp16が置換基を表す場合、Rp7〜Rp11、Rp12〜Rp16が表す置換基としては後述の置換基Wが挙げられるが、特にハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、ヒドロキシ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルケニル基、シアノ基、ヘテロ環チオ基が好ましい。
Rp7〜Rp11、Rp12〜Rp16は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、ヒドロキシ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルケニル基、シアノ基又はヘテロ環チオ基であることが好ましく、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、複素環基がより好ましく、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、5員、6員若しくは7員環又はその縮合環からなる複素環基がより好ましく、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数1〜12のアルキルオキシ基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数6〜10のアリールオキシ基、5員若しくは6員環又はその縮合環からなる複素環基が更に好ましい。
アルキル基の場合、直鎖状でも分岐状でもよい。複素環基に含まれるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
アルキル基、アルケニル基、アリール基等の具体例としては後述の置換基Wのアルキル基、アルケニル基、アリール基で例示する基が挙げられる。
In General Formula (pIV), Rp 7 to Rp 11 and Rp 12 to Rp 16 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. However, all of Rp 7 to Rp 11 and Rp 12 to Rp 16 do not become hydrogen atoms. In the case where Rp 3 and Rp 7, or Rp 6 and Rp 16 are linked, the other of Rp 8 ~Rp 11, Rp 12 ~Rp 15 may be all a hydrogen atom.
When Rp 7 to Rp 11 , Rp 12 to Rp 16 represent a substituent, examples of the substituent represented by Rp 7 to Rp 11 , Rp 12 to Rp 16 include the substituent W described below. Group, aryl group, heterocyclic group, hydroxy group, nitro group, alkoxy group, aryloxy group, heterocyclic oxy group, amino group, alkylthio group, arylthio group, alkenyl group, cyano group and heterocyclic thio group are preferred.
Rp 7 to Rp 11 and Rp 12 to Rp 16 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxy group, a nitro group, an alkoxy group, an aryloxy group, or a heterocyclic oxy group. , An amino group, an alkylthio group, an arylthio group, an alkenyl group, a cyano group or a heterocyclic thio group, and more preferably a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, or a heterocyclic group. Preferably, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms A heterocyclic group consisting of a 5-membered, 6-membered or 7-membered ring or a condensed ring thereof is more preferred, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. An alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, an alkyloxy group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms, a 5-membered or 6-membered ring, or a condensed ring thereof. The heterocyclic group is more preferable.
In the case of an alkyl group, it may be linear or branched. Examples of the hetero atom contained in the heterocyclic group include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom.
Specific examples of the alkyl group, alkenyl group, aryl group and the like include groups exemplified by the alkyl group, alkenyl group, and aryl group of the substituent W described later.
また、Rp7〜Rp11、Rp12〜Rp16のうち隣接するものが互いに結合して環を形成してもよい。形成される環としては後述の環Rが挙げられる。形成される環として好ましくは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ピリジン環、ピリミジン環等である。
更に、Rp3とRp7、Rp6とRp16はそれぞれ連結してもよい。Rp3とRp7又はRp6とRp16が連結する場合、ナフチレン基とフェニル基とを含む4環以上の縮合環となる。Rp3とRp7又はRp6とRp16との連結は、単結合でもよい。
Further, adjacent ones of Rp 7 to Rp 11 and Rp 12 to Rp 16 may be bonded to each other to form a ring. Examples of the ring formed include ring R described later. The ring to be formed is preferably a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring or the like.
Further, Rp 3 and Rp 7 , Rp 6 and Rp 16 may be connected to each other. When Rp 3 and Rp 7 or Rp 6 and Rp 16 are connected, it becomes a condensed ring of 4 or more rings containing a naphthylene group and a phenyl group. The linkage between Rp 3 and Rp 7 or Rp 6 and Rp 16 may be a single bond.
一般式(I)で表される化合物は、特開2000−297068号公報に記載の化合物であり、前記公報に記載のない化合物も、前記公報に記載の合成方法に準じて製造することができる。
以下に、一般式(I)で示される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
The compound represented by the general formula (I) is a compound described in JP 2000-297068 A, and a compound not described in the above publication can also be produced according to the synthesis method described in the above publication. .
Specific examples of the compound represented by the general formula (I) are shown below, but the present invention is not limited thereto.
上記例示化合物中、R101、R102はそれぞれ独立に水素原子、又は置換基を表す。置換基としては置換基Wが挙げられるが、アルキル基、又はアリール基が好ましい。 In the above exemplary compounds, R 101 and R 102 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. Although the substituent W is mentioned as a substituent, An alkyl group or an aryl group is preferable.
また、上記一般式(I)で表される化合物は、例えば、以下の反応に従って合成することができる。 Moreover, the compound represented by the said general formula (I) is compoundable according to the following reaction, for example.
上記式中、Rp1、Rp2、Rp3、Rp4、Rp5、Rp6、Rp21、Rp22は、前記と同義である。
なお上記合成例では、一般式(I)で表される化合物のうちZ1が1,3−ベンゾインダンジオン核である場合を挙げたが、Z1が他の構造である場合も上記1,3−ベンゾインダンジオンを別のメロシアニン色素における酸性核となる化合物に変更することで上記と同様に合成することができる。
In the above formula, Rp 1 , Rp 2 , Rp 3 , Rp 4 , Rp 5 , Rp 6 , Rp 21 , Rp 22 are as defined above.
In the above synthesis examples, the case where Z 1 is a 1,3-benzoindandione nucleus among the compounds represented by the general formula (I) has been described, but the case where Z 1 has another structure is also described above. It can be synthesized in the same manner as described above by changing 3-benzoindandione to a compound that becomes an acidic nucleus in another merocyanine dye.
〔n型有機半導体〕
n型有機半導体(化合物)は、アクセプター性有機半導体(化合物)であり、主に電子輸送性有機化合物に代表され、電子を受容しやすい性質がある有機化合物をいう。更に詳しくは2つの有機化合物を接触させて用いたときに電子親和力の大きい方の有機化合物をいう。
したがって、アクセプター性有機化合物は、電子受容性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。例えば、縮合芳香族炭素環化合物(ナフタレン、アントラセン、フラーレン、フェナントレン、テトラセン、ピレン、ペリレン、フルオランテン、又はこれらの誘導体)、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含有する5ないし7員のヘテロ環化合物(例えばピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、キナゾリン、フタラジン、シンノリン、イソキノリン、プテリジン、アクリジン、フェナジン、フェナントロリン、テトラゾール、ピラゾール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、カルバゾール、プリン、トリアゾロピリダジン、トリアゾロピリミジン、テトラザインデン、オキサジアゾール、イミダゾピリジン、ピラリジン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、ジベンズアゼピン、トリベンズアゼピン等)、ポリアリーレン化合物、フルオレン化合物、シクロペンタジエン化合物、シリル化合物、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体などが挙げられる。なお、これに限らず、上記したように、ドナー性有機化合物として用いた有機化合物よりも電子親和力の大きな有機化合物であればアクセプター性有機半導体として用いてよい。
[N-type organic semiconductor]
An n-type organic semiconductor (compound) is an acceptor organic semiconductor (compound), which is represented by mainly an electron-transporting organic compound and refers to an organic compound having a property of easily accepting electrons. More specifically, the organic compound having the higher electron affinity when two organic compounds are used in contact with each other.
Therefore, as the acceptor organic compound, any organic compound can be used as long as it is an electron-accepting organic compound. For example, condensed aromatic carbocyclic compounds (naphthalene, anthracene, fullerene, phenanthrene, tetracene, pyrene, perylene, fluoranthene, or derivatives thereof), 5- to 7-membered heterocyclic compounds containing a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom (E.g. pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, triazine, quinoline, quinoxaline, quinazoline, phthalazine, cinnoline, isoquinoline, pteridine, acridine, phenazine, phenanthroline, tetrazole, pyrazole, imidazole, thiazole, oxazole, indazole, benzimidazole, benzotriazole, Benzoxazole, benzothiazole, carbazole, purine, triazolopyridazine, triazolopyrimidine, tetrazaindene, oxadiazo , Imidazopyridine, pyralidine, pyrrolopyridine, thiadiazolopyridine, dibenzazepine, tribenzazepine, etc.), polyarylene compounds, fluorene compounds, cyclopentadiene compounds, silyl compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds as ligands Etc. Note that the present invention is not limited thereto, and as described above, any organic compound having an electron affinity higher than that of the organic compound used as the donor organic compound may be used as the acceptor organic semiconductor.
n型有機半導体としては、フラーレン又はフラーレン誘導体を用いることが好ましい。 As the n-type organic semiconductor, fullerene or fullerene derivatives are preferably used.
フラーレンとは、フラーレンC60、フラーレンC70、フラーレンC76、フラーレンC78、フラーレンC80、フラーレンC82、フラーレンC84、フラーレンC90、フラーレンC96、フラーレンC240、フラーレン540、ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブを表し、フラーレン誘導体とはこれらに置換基が付加された化合物のことを表す。置換基としては、アルキル基、アリール基、又は複素環基が好ましい。
フラーレン誘導体としては、以下の化合物が好ましい。
Fullerene C 60 , fullerene C 70 , fullerene C 76 , fullerene C 78 , fullerene C 80 , fullerene C 82 , fullerene C 84 , fullerene C 90 , fullerene C 96 , fullerene C 240 , fullerene 540 , mixed fullerene Represents a fullerene nanotube, and a fullerene derivative represents a compound having a substituent added thereto. As the substituent, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group is preferable.
As the fullerene derivative, the following compounds are preferable.
また、フラーレン及びフラーレン誘導体としては、日本化学会編 季刊化学総説No.43(1999)、特開平10−167994号公報、特開平11−255508号公報、特開平11−255509号公報、特開2002−241323号公報、特開2003−196881号公報等に記載の化合物を用いることもできる。
フラーレン及びフラーレン誘導体の含有量は、p型材料との混合層中において、それ以外に混合膜を形成する材料の量の50%以上の量(モル比)であることが好ましく、200%以上の量(モル比)であることが更に好ましく、300%以上の量(モル比)であることが特に好ましい。
In addition, as for fullerene and fullerene derivatives, there are quarterly chemical reviews No. 43 (1999), JP-A-10-167994, JP-A-11-255508, JP-A-11-255509, JP-A-2002-241323, JP-A-2003-19681, and the like. It can also be used.
The content of fullerene and fullerene derivative is preferably 50% or more (molar ratio) of the amount of the material forming the mixed film in the mixed layer with the p-type material, and more than 200% The amount (molar ratio) is more preferable, and the amount (molar ratio) of 300% or more is particularly preferable.
光電変換層は、蒸着により形成することができる。蒸着は、物理蒸着(PVD)、化学蒸着(CVD)のいずれでもよいが、真空蒸着等の物理蒸着が好ましい。真空蒸着により成膜する場合、真空度、蒸着温度等の製造条件は常法に従って設定することができる。
光電変換層の厚みは、10nm以上1000nm以下が好ましく、更に好ましくは50nm以上800nm以下、特に好ましくは100nm以上500nm以下である。10nm以上とすることにより、好適な暗電流抑制効果が得られ、1000nm以下とすることにより、好適な光電変換効率が得られる。
本発明は光電変換層及び電子ブロッキング層を、それぞれ真空加熱蒸着(真空蒸着)により製膜する工程を含む光電変換素子の製造方法にも関する。
The photoelectric conversion layer can be formed by vapor deposition. The vapor deposition may be either physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD), but physical vapor deposition such as vacuum vapor deposition is preferred. In the case of forming a film by vacuum vapor deposition, production conditions such as the degree of vacuum and vapor deposition temperature can be set in accordance with a conventional method.
The thickness of the photoelectric conversion layer is preferably from 10 nm to 1000 nm, more preferably from 50 nm to 800 nm, and particularly preferably from 100 nm to 500 nm. By setting it to 10 nm or more, a suitable dark current suppressing effect is obtained, and by setting it to 1000 nm or less, suitable photoelectric conversion efficiency is obtained.
The present invention also relates to a method for producing a photoelectric conversion element including a step of forming a photoelectric conversion layer and an electron blocking layer by vacuum heating deposition (vacuum deposition).
[膜密度]
本発明の光電変換層は、好ましくは、フラーレン又はフラーレン誘導体と、それ以外の少なくとも1種の材料が混合、若しくは積層された状態で形成される。本発明の光電変換層の膜密度は1.40g/cm3以上2.00g/cm3以下が好ましく1.50g/cm3以上1.70g/cm3以下が更に好ましい。
[Film density]
The photoelectric conversion layer of the present invention is preferably formed in a state where fullerene or a fullerene derivative and at least one other material are mixed or laminated. The film density of the photoelectric conversion layer of the present invention is more preferably 1.40 g / cm 3 or more 2.00 g / cm 3 or less is preferably 1.50 g / cm 3 or more 1.70 g / cm 3 or less.
[光センサ]
光電変換素子は光電池と光センサに大別できるが、本発明の光電変換素子は光センサに適している。光センサとしては、上記光電変換素子単独で用いたものでもよいし、前記光電変換素子を直線状に配したラインセンサや、平面上に配した2次元センサの形態とすることができる。本発明の光電変換素子は、ラインセンサでは、スキャナー等の様に光学系及び駆動部を用いて光画像情報を電気信号に変換し、2次元センサでは、撮像モジュールのように光画像情報を光学系でセンサ上に結像させ電気信号に変換することで撮像素子として機能する。
光電池は発電装置であるため、光エネルギーを電気エネルギーに変換する効率が重要な性能となるが、暗所での電流である暗電流は機能上は問題にならない。更にカラーフィルタ設置当の後段の加熱工程が必要ない。光センサは明暗信号を高い精度で電気信号に変換することが重要な性能となるため、光量を電流に変換する効率も重要な性能であるが、暗所で信号を出力するとノイズとなるため、低い暗電流が要求される。更に後段の工程に対する耐性も重要である。
[Optical sensor]
Photoelectric conversion elements can be broadly classified into photovoltaic cells and optical sensors, but the photoelectric conversion elements of the present invention are suitable for optical sensors. As an optical sensor, the photoelectric conversion element used alone may be used, or a line sensor in which the photoelectric conversion elements are arranged linearly or a two-dimensional sensor arranged on a plane can be used. The photoelectric conversion element of the present invention converts optical image information into an electrical signal using an optical system and a drive unit like a scanner in a line sensor, and optically converts optical image information like an imaging module in a two-dimensional sensor. The system functions as an image sensor by forming an image on a sensor and converting it into an electrical signal.
Since the photovoltaic cell is a power generation device, the efficiency of converting light energy into electrical energy is an important performance, but the dark current that is a current in a dark place is not a functional problem. Furthermore, a subsequent heating step is not necessary for installing the color filter. Since it is important to convert light and dark signals into electrical signals with high accuracy, the efficiency of converting light intensity into current is also important for optical sensors. Low dark current is required. In addition, resistance to subsequent processes is also important.
[撮像素子]
次に、光電変換素子を含む撮像素子の構成例を説明する。なお、以下に説明する構成例において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。
撮像素子とは画像の光情報を電気信号に変換する素子であり、複数の光電変換素子が同一平面状でマトリクス上に配置されており、各々の光電変換素子(画素)において光信号を電気信号に変換し、その電気信号を画素ごとに逐次撮像素子外に出力できるものをいう。そのために、画素ひとつあたり、一つの光電変換素子、一つ以上のトランジスタから構成される。
[Image sensor]
Next, a configuration example of an image sensor including a photoelectric conversion element will be described. In the configuration examples described below, members having the same configuration / action as those already described are denoted by the same or corresponding reference numerals in the drawings, and the description thereof is simplified or omitted.
An image sensor is an element that converts optical information of an image into an electric signal. A plurality of photoelectric conversion elements are arranged on a matrix in the same plane, and an optical signal is converted into an electric signal in each photoelectric conversion element (pixel). That can be output to the outside of the imaging device for each pixel sequentially. Therefore, one pixel is composed of one photoelectric conversion element and one or more transistors.
図2は、本発明の一実施形態を説明するための撮像素子の概略構成を示す断面模式図である。この撮像素子は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置、電子内視鏡、携帯電話機等の撮像モジュール等に搭載して用いられる。
この撮像素子は、図1に示したような構成の複数の光電変換素子と、各光電変換素子の光電変換膜で発生した電荷に応じた信号を読み出す読み出し回路が形成された回路基板とを有し、該回路基板上方の同一面上に、複数の光電変換素子が1次元状又は二次元状に配列された構成となっている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of an image sensor for explaining an embodiment of the present invention. This imaging device is used by being mounted on an imaging device such as a digital camera or a digital video camera, an imaging module such as an electronic endoscope or a mobile phone, or the like.
This imaging element has a plurality of photoelectric conversion elements configured as shown in FIG. 1 and a circuit board on which a readout circuit for reading a signal corresponding to the charge generated in the photoelectric conversion film of each photoelectric conversion element is formed. A plurality of photoelectric conversion elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally on the same surface above the circuit board.
図2に示す撮像素子100は、基板101と、絶縁層102と、接続電極103と、画素電極(下部電極)104と、接続部105と、接続部106と、光電変換膜107と、対向電極(上部電極)108と、緩衝層109と、封止層110と、カラーフィルタ(CF)111と、隔壁112と、遮光層113と、保護層114と、対向電極電圧供給部115と、読出し回路116とを備える。
2 includes a
画素電極104は、図1に示した光電変換素子10aの電極11と同じ機能を有する。対向電極108は、図1に示した光電変換素子10aの電極15と同じ機能を有する。光電変換膜107は、図1に示した光電変換素子10aの電極11及び電極15間に設けられる層と同じ構成である。
The
基板101は、ガラス基板又はSi等の半導体基板である。基板101上には絶縁層102が形成されている。絶縁層102の表面には複数の画素電極104と複数の接続電極103が形成されている。
The
光電変換膜107は、複数の画素電極104の上にこれらを覆って設けられた全ての光電変換素子で共通の層である。
The
対向電極108は、光電変換膜107上に設けられた、全ての光電変換素子で共通の1つの電極である。対向電極108は、光電変換膜107よりも外側に配置された接続電極103の上にまで形成されており、接続電極103と電気的に接続されている。
The
接続部106は、絶縁層102に埋設されており、接続電極103と対向電極電圧供給部115とを電気的に接続するためのプラグ等である。対向電極電圧供給部115は、基板101に形成され、接続部106及び接続電極103を介して対向電極108に所定の電圧を印加する。対向電極108に印加すべき電圧が撮像素子の電源電圧よりも高い場合は、チャージポンプ等の昇圧回路によって電源電圧を昇圧して上記所定の電圧を供給する。
The
読出し回路116は、複数の画素電極104の各々に対応して基板101に設けられており、対応する画素電極104で捕集された電荷に応じた信号を読出すものである。読出し回路116は、例えばCCD、CMOS回路、又はTFT回路等で構成されており、絶縁層102内に配置された図示しない遮光層によって遮光されている。読み出し回路116は、それに対応する画素電極104と接続部105を介して電気的に接続されている。
The
緩衝層109は、対向電極108上に、対向電極108を覆って形成されている。封止層110は、緩衝層109上に、緩衝層109を覆って形成されている。カラーフィルタ111は、封止層110上の各画素電極104と対向する位置に形成されている。隔壁112は、カラーフィルタ111同士の間に設けられており、カラーフィルタ111の光透過効率を向上させるためのものである。
The
遮光層113は、封止層110上のカラーフィルタ111及び隔壁112を設けた領域以外に形成されており、有効画素領域以外に形成された光電変換膜107に光が入射する事を防止する。保護層114は、カラーフィルタ111、隔壁112、及び遮光層113上に形成されており、撮像素子100全体を保護する。
The
このように構成された撮像素子100では、光が入射すると、この光が光電変換膜107に入射し、ここで電荷が発生する。発生した電荷のうちの正孔は、画素電極104で捕集され、その量に応じた電圧信号が読み出し回路116によって撮像素子100外部に出力される。
In the
撮像素子100の製造方法は、次の通りである。
The manufacturing method of the
対向電極電圧供給部115と読み出し回路116が形成された回路基板上に、接続部105,106、複数の接続電極103、複数の画素電極104、及び絶縁層102を形成する。複数の画素電極104は、絶縁層102の表面に例えば正方格子状に配置する。
On the circuit substrate on which the common electrode
次に、複数の画素電極104上に、光電変換膜107を例えば真空加熱蒸着法によって形成する。次に、光電変換膜107上に例えばスパッタ法により対向電極108を真空下で形成する。次に、対向電極108上に緩衝層109、封止層110を順次、例えば真空加熱蒸着法によって形成する。次に、カラーフィルタ111、隔壁112、遮光層113を形成後、保護層114を形成して、撮像素子100を完成する。
Next, the
撮像素子100の製造方法においても、光電変換膜107に含まれる光電変換層の形成工程と封止層110の形成工程との間に、作製途中の撮像素子100を非真空下に置く工程を追加しても、複数の光電変換素子の性能劣化を防ぐことができる。この工程を追加することで、撮像素子100の性能劣化を防ぎながら、製造コストを抑えることができる。
Also in the method of manufacturing the
以下では、上述した撮像素子100の構成要素の封止層110の詳細について説明する。
[封止層]
封止層110としては次の条件が求められる。
第一に、素子の各製造工程において溶液、プラズマなどに含まれる有機の光電変換材料を劣化させる因子の浸入を阻止して光電変換層を保護することが挙げられる。
第二に、素子の製造後に、水分子などの有機の光電変換材料を劣化させる因子の浸入を阻止して、長期間の保存/使用にわたって、光電変換膜107の劣化を防止する。
第三に、封止層110を形成する際は既に形成された光電変換層を劣化させない。
第四に、入射光は封止層110を通じて光電変換膜107に到達するので、光電変換膜107で検知する波長の光に対して封止層110は透明でなくてはならない。
Below, the detail of the
[Sealing layer]
The following conditions are required for the
First, it is possible to protect the photoelectric conversion layer by preventing intrusion of factors that degrade the organic photoelectric conversion material contained in the solution, plasma, and the like in each manufacturing process of the device.
Secondly, after the device is manufactured, the intrusion of factors such as water molecules that degrade the organic photoelectric conversion material is prevented, and the deterioration of the
Third, when the
Fourth, since incident light reaches the
封止層110は、単一材料からなる薄膜で構成することもできるが、多層構成にして各層に別々の機能を付与することで、封止層110全体の応力緩和、製造工程中の発塵等によるクラック、ピンホールなどの欠陥発生の抑制、材料開発の最適化が容易になることなどの効果が期待できる。例えば、封止層110は、水分子などの劣化因子の浸透を阻止する本来の目的を果たす層の上に、その層で達成することが難しい機能を持たせた「封止補助層」を積層した2層構成を形成することができる。3層以上の構成も可能だが、製造コストを勘案するとなるべく層数は少ない方が好ましい。
The
[原子層堆積法(ALD法)による封止層110の形成]
光電変換材料は水分子などの劣化因子の存在で顕著にその性能が劣化してしまう。そのために、水分子を浸透させない緻密な金属酸化物・金属窒化物・金属窒化酸化物などセラミクスやダイヤモンド状炭素(DLC)などで光電変換膜全体を被覆して封止することが必要である。従来から、酸化アルミニウム、酸化珪素、窒化珪素、窒化酸化珪素やそれらの積層構成、それらと有機高分子の積層構成などを封止層として、各種真空製膜技術で形成されている。もっとも、これら従来の封止層は、基板表面の構造物、基板表面の微小欠陥、基板表面に付着したパーティクルなどによる段差において、薄膜の成長が困難なので(段差が影になるので)平坦部と比べて膜厚が顕著に薄くなる。このために段差部分が劣化因子の浸透する経路になってしまう。この段差を封止層で完全に被覆するには、平坦部において1μm以上の膜厚になるように製膜して、封止層全体を厚くすることが好ましい。
[Formation of
The performance of the photoelectric conversion material is significantly deteriorated due to the presence of deterioration factors such as water molecules. Therefore, it is necessary to cover and seal the entire photoelectric conversion film with ceramics such as dense metal oxide / metal nitride / metal nitride oxide, diamond-like carbon (DLC), etc. that do not allow water molecules to permeate. Conventionally, aluminum oxide, silicon oxide, silicon nitride, silicon nitride oxide, a laminated structure thereof, a laminated structure of them and an organic polymer, or the like is used as a sealing layer to form various vacuum film forming techniques. However, since these conventional sealing layers are difficult to grow in a step due to structures on the substrate surface, minute defects on the substrate surface, particles adhering to the substrate surface, etc. (because the step becomes a shadow), In comparison, the film thickness is significantly reduced. For this reason, the step portion becomes a path through which the deterioration factor penetrates. In order to completely cover this step with the sealing layer, it is preferable to form the film so as to have a film thickness of 1 μm or more in the flat portion, thereby increasing the thickness of the entire sealing layer.
画素寸法が2μm未満、特に1μm程度の撮像素子100において、カラーフィルタ111と光電変換層との距離、すなわち封止層110の膜厚が大きいと、封止層110内で入射光が回折/発散してしまい、混色が発生する。このために、画素寸法が1μm程度の撮像素子100は、封止層110全体の膜厚を減少させても素子性能が劣化しないような封止層材料/製造方法が好ましい。
In the
原子層堆積(ALD)法は、CVD法の一種で、薄膜材料となる有機金属化合物分子、金属ハロゲン化物分子、金属水素化物分子の基板表面への吸着/反応と、それらに含まれる未反応基の分解を、交互に繰返して薄膜を形成する技術である。基板表面へ薄膜材料が到達する際は上記低分子の状態なので、低分子が入り込めるごくわずかな空間さえあれば薄膜が成長可能である。そのために、従来の薄膜形成法では困難であった段差部分を完全に被覆し(段差部分に成長した薄膜の厚さが平坦部分に成長した薄膜の厚さと同じ)、すなわち段差被覆性が非常に優れる。そのため、基板表面の構造物、基板表面の微小欠陥、基板表面に付着したパーティクルなどによる段差を完全に被覆できるので、そのような段差部分が光電変換材料の劣化因子の浸入経路にならない。封止層110の形成を原子層堆積法で行なった場合は従来技術よりも効果的に必要な封止層膜厚を薄くすることが可能になる。
The atomic layer deposition (ALD) method is a kind of CVD method, and adsorption / reaction of organometallic compound molecules, metal halide molecules, and metal hydride molecules, which are thin film materials, onto the substrate surface and unreacted groups contained therein. Is a technique for forming a thin film by alternately repeating decomposition. When the thin film material reaches the substrate surface, it is in the above-mentioned low molecular state, so that the thin film can be grown in a very small space where the low molecule can enter. For this reason, the step portion, which was difficult with the conventional thin film formation method, is completely covered (the thickness of the thin film grown on the step portion is the same as the thickness of the thin film grown on the flat portion), that is, the step coverage is very high. Excellent. For this reason, steps due to structures on the substrate surface, minute defects on the substrate surface, particles adhering to the substrate surface, and the like can be completely covered, and such a step portion does not become an intrusion path for a deterioration factor of the photoelectric conversion material. When the
原子層堆積法で封止層110を形成する場合は、先述した封止層110に好ましいセラミクスに対応した材料を適宜選択できる。もっとも、本発明の光電変換膜は光電変換材料を使用するために、光電変換材料が劣化しないような、比較的に低温で薄膜成長が可能な材料に制限される。アルキルアルミニウムやハロゲン化アルミニウムを材料とした原子層堆積法によると、光電変換材料が劣化しない200℃未満で緻密な酸化アルミニウム薄膜を形成することができる。特にトリメチルアルミニウムを使用した場合は100℃程度でも酸化アルミニウム薄膜を形成でき好ましい。酸化珪素や酸化チタンも材料を適切に選択することで酸化アルミニウムと同様に200℃未満で緻密な薄膜を形成することができ好ましい。
In the case where the
以上の説明において、B光を吸収する光電変換層とは、例えば、少なくとも400〜500nmの光を吸収することができ、好ましくはその波長域でのピ−ク波長の吸収率が50%以上であるものを意味する。G光を吸収する光電変換層とは、例えば、少なくとも500〜600nmの光を吸収することができ、好ましくはその波長域でのピ−ク波長の吸収率が50%以上であることを意味する。R光を吸収する光電変換層とは、例えば、少なくとも600〜700nmの光を吸収することができ、好ましくはその波長域でのピ−ク波長の吸収率が50%以上であることを意味する。
[駆動方法]
更に、本発明は、本発明の光電変換素子、光センサ、及び撮像素子の駆動方法であって、前記電子ブロッキング層に接触する電極を陰極に、もう一方の電極を陽極にして電圧を印加する、駆動方法にも関する。
In the above description, the photoelectric conversion layer that absorbs B light can, for example, absorb light of at least 400 to 500 nm, and preferably has a peak wavelength absorptance of 50% or more in that wavelength region. It means something. The photoelectric conversion layer that absorbs G light means, for example, that it can absorb light of at least 500 to 600 nm, and preferably has a peak wavelength absorptance of 50% or more in that wavelength region. . The photoelectric conversion layer that absorbs R light means, for example, that it can absorb light of at least 600 to 700 nm, and preferably has a peak wavelength absorptance of 50% or more in that wavelength region. .
[Driving method]
Furthermore, the present invention is a method for driving a photoelectric conversion element, an optical sensor, and an imaging element according to the present invention, wherein a voltage is applied with the electrode in contact with the electron blocking layer as a cathode and the other electrode as an anode. Also related to the driving method.
[置換基W]
置換基Wについて記載する。
置換基Wとしてはハロゲン原子、アルキル基(シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基を含む)、アルケニル基(シクロアルケニル基、ビシクロアルケニル基を含む)、アルキニル基、アリール基、複素環基(ヘテロ環基といっても良い)、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基(アニリノ基を含む)、アンモニオ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキル及びアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキル及びアリールスルフィニル基、アルキル及びアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アリール及びヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、ホスホノ基、シリル基、ヒドラジノ基、ウレイド基、ボロン酸基(−B(OH)2)、ホスファト基(−OPO(OH)2)、スルファト基(−OSO3H)、その他の公知の置換基が挙げられる。
[Substituent W]
The substituent W is described.
As the substituent W, a halogen atom, an alkyl group (including a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, and a tricycloalkyl group), an alkenyl group (including a cycloalkenyl group and a bicycloalkenyl group), an alkynyl group, an aryl group, and a heterocyclic group (May be referred to as a heterocyclic group), cyano group, hydroxy group, nitro group, carboxy group, alkoxy group, aryloxy group, silyloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, carbamoyloxy group, alkoxycarbonyloxy group, Aryloxycarbonyloxy group, amino group (including anilino group), ammonio group, acylamino group, aminocarbonylamino group, alkoxycarbonylamino group, aryloxycarbonylamino group, sulfamoylamino group, alkyl and arylsulfonylamino group Mercapto group, alkylthio group, arylthio group, heterocyclic thio group, sulfamoyl group, sulfo group, alkyl and arylsulfinyl group, alkyl and arylsulfonyl group, acyl group, aryloxycarbonyl group, alkoxycarbonyl group, carbamoyl group, aryl and hetero Ring azo group, imide group, phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group, phosphinylamino group, phosphono group, silyl group, hydrazino group, ureido group, boronic acid group (-B (OH) 2 ), phosphato Examples include a group (—OPO (OH) 2 ), a sulfato group (—OSO 3 H), and other known substituents.
更に詳しくは、Wは、下記の(1)〜(48)などを表す。
(1)ハロゲン原子
例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子
(2)アルキル基
直鎖、分岐、環状の置換若しくは無置換のアルキル基を表す。それらは、(2−a)〜(2−e)なども包含するものである。
(2−a)アルキル基
好ましくは炭素数1から30のアルキル基(例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、t−ブチル、n−オクチル、エイコシル、2−クロロエチル、2−シアノエチル、2−エチルヘキシル)
More specifically, W represents the following (1) to (48).
(1) Halogen atom For example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom (2) an alkyl group represents a linear, branched, or cyclic substituted or unsubstituted alkyl group. They also include (2-a) to (2-e).
(2-a) alkyl group Preferably an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms (for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, t-butyl, n-octyl, eicosyl, 2-chloroethyl, 2-cyanoethyl, 2-ethylhexyl) )
(2−b)シクロアルキル基
好ましくは、炭素数3から30の置換又は無置換のシクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル、シクロペンチル、4−n−ドデシルシクロヘキシル)(2−c)ビシクロアルキル基
好ましくは、炭素数5から30の置換若しくは無置換のビシクロアルキル基(例えば、ビシクロ[1,2,2]ヘプタン−2−イル、ビシクロ[2,2,2]オクタン−3−イル)
(2-b) a cycloalkyl group, preferably a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms (eg, cyclohexyl, cyclopentyl, 4-n-dodecylcyclohexyl) (2-c) a bicycloalkyl group, preferably C5-C30 substituted or unsubstituted bicycloalkyl group (eg, bicyclo [1,2,2] heptan-2-yl, bicyclo [2,2,2] octane-3-yl)
(2−d)トリシクロアルキル基
好ましくは、炭素数7から30の置換若しくは無置換のトリシクロアルキル基(例えば、1−アダマンチル)
(2-d) Tricycloalkyl group Preferably, it is a substituted or unsubstituted tricycloalkyl group having 7 to 30 carbon atoms (for example, 1-adamantyl).
(2−e)更に環構造が多い多環シクロアルキル基
なお、以下に説明する置換基の中のアルキル基(例えばアルキルチオ基のアルキル基)はこのような概念のアルキル基を表すが、更にアルケニル基、アルキニル基も含むこととする。
(2-e) A polycyclic cycloalkyl group having a larger ring structure In addition, an alkyl group (for example, an alkyl group of an alkylthio group) in a substituent described below represents an alkyl group of such a concept, Group and alkynyl group.
(3)アルケニル基
直鎖、分岐、環状の置換若しくは無置換のアルケニル基を表す。それらは、(3−a)〜(3−c)を包含するものである。
(3) Alkenyl group represents a linear, branched, or cyclic substituted or unsubstituted alkenyl group. They include (3-a) to (3-c).
(3−a)アルケニル基
好ましくは炭素数2から30の置換又は無置換のアルケニル基(例えば、ビニル、アリル、プレニル、ゲラニル、オレイル)
(3-a) Alkenyl group Preferably it is a C2-C30 substituted or unsubstituted alkenyl group (for example, vinyl, allyl, prenyl, geranyl, oleyl).
(3−b)シクロアルケニル基
好ましくは、炭素数3から30の置換若しくは無置換のシクロアルケニル基(例えば、2−シクロペンテン−1−イル、2−シクロヘキセン−1−イル)
(3-b) Cycloalkenyl group Preferably, the substituted or unsubstituted cycloalkenyl group having 3 to 30 carbon atoms (for example, 2-cyclopenten-1-yl, 2-cyclohexen-1-yl)
(3−c)ビシクロアルケニル基
置換又は無置換のビシクロアルケニル基、好ましくは、炭素数5から30の置換若しくは無置換のビシクロアルケニル基(例えば、ビシクロ[2,2,1]ヘプト−2−エン−1−イル、ビシクロ[2,2,2]オクト−2−エン−4−イル)
(3-c) Bicycloalkenyl group A substituted or unsubstituted bicycloalkenyl group, preferably a substituted or unsubstituted bicycloalkenyl group having 5 to 30 carbon atoms (for example, bicyclo [2,2,1] hept-2-ene -1-yl, bicyclo [2,2,2] oct-2-en-4-yl)
(4)アルキニル基
好ましくは、炭素数2から30の置換若しくは無置換のアルキニル基(例えば、エチニル、プロパルギル、トリメチルシリルエチニル基)
(4) Alkynyl group Preferably, the substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms (for example, ethynyl, propargyl, trimethylsilylethynyl group)
(5)アリール基
好ましくは、炭素数6から30の置換若しくは無置換のアリール基(例えばフェニル、p−トリル、ナフチル、m−クロロフェニル、o−ヘキサデカノイルアミノフェニル、フェロセニル)
(5) Aryl group Preferably, it is a C6-C30 substituted or unsubstituted aryl group (for example, phenyl, p-tolyl, naphthyl, m-chlorophenyl, o-hexadecanoylaminophenyl, ferrocenyl).
(6)複素環基
好ましくは、5又は6員の置換若しくは無置換の、芳香族若しくは非芳香族の複素環化合物から一個の水素原子を取り除いた一価の基であり、更に好ましくは、炭素数2から50の5若しくは6員の芳香族の複素環基である。(例えば、2−フリル、2−チエニル、2−ピリミジニル、2−ベンゾチアゾリル、2−カルバゾリル、3−カルバゾリル、9−カルバゾリル。なお、1−メチル−2−ピリジニオ、1−メチル−2−キノリニオのようなカチオン性の複素環基でも良い)
(6) Heterocyclic group Preferably, it is a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom from a 5- or 6-membered substituted or unsubstituted aromatic or non-aromatic heterocyclic compound, more preferably carbon. It is a 5- or 6-membered aromatic heterocyclic group of 2 to 50. (For example, 2-furyl, 2-thienyl, 2-pyrimidinyl, 2-benzothiazolyl, 2-carbazolyl, 3-carbazolyl, 9-carbazolyl. In addition, like 1-methyl-2-pyridinio and 1-methyl-2-quinolinio May be a cationic heterocyclic group)
(7)シアノ基 (7) Cyano group
(8)ヒドロキシ基 (8) Hydroxy group
(9)ニトロ基 (9) Nitro group
(10)カルボキシ基 (10) Carboxy group
(11)アルコキシ基
好ましくは、炭素数1から30の置換若しくは無置換のアルコキシ基(例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、t−ブトキシ、n−オクチルオキシ、2−メトキシエトキシ)
(11) Alkoxy group Preferably, the substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms (for example, methoxy, ethoxy, isopropoxy, t-butoxy, n-octyloxy, 2-methoxyethoxy)
(12)アリールオキシ基
好ましくは、炭素数6から30の置換若しくは無置換のアリールオキシ基(例えば、フェノキシ、2−メチルフェノキシ、4−t−ブチルフェノキシ、3−ニトロフェノキシ、2−テトラデカノイルアミノフェノキシ)
(12) Aryloxy group Preferably, it is a C6-C30 substituted or unsubstituted aryloxy group (for example, phenoxy, 2-methylphenoxy, 4-t-butylphenoxy, 3-nitrophenoxy, 2-tetradecanoyl) Aminophenoxy)
(13)シリルオキシ基
好ましくは、炭素数3から20のシリルオキシ基(例えば、トリメチルシリルオキシ、t−ブチルジメチルシリルオキシ)
(13) Silyloxy group Preferably, the silyloxy group having 3 to 20 carbon atoms (for example, trimethylsilyloxy, t-butyldimethylsilyloxy)
(14)ヘテロ環オキシ基
好ましくは、炭素数2から30の置換若しくは無置換のヘテロ環オキシ基(例えば、1−フェニルテトラゾールー5−オキシ、2−テトラヒドロピラニルオキシ)
(14) Heterocyclic oxy group Preferably, the substituted or unsubstituted heterocyclic oxy group having 2 to 30 carbon atoms (for example, 1-phenyltetrazol-5-oxy, 2-tetrahydropyranyloxy)
(15)アシルオキシ基
好ましくはホルミルオキシ基、炭素数2から30の置換若しくは無置換のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6から30の置換若しくは無置換のアリールカルボニルオキシ基(例えば、ホルミルオキシ、アセチルオキシ、ピバロイルオキシ、ステアロイルオキシ、ベンゾイルオキシ、p−メトキシフェニルカルボニルオキシ)
(15) Acyloxy group, preferably formyloxy group, substituted or unsubstituted alkylcarbonyloxy group having 2 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted arylcarbonyloxy group having 6 to 30 carbon atoms (for example, formyloxy, acetyloxy , Pivaloyloxy, stearoyloxy, benzoyloxy, p-methoxyphenylcarbonyloxy)
(16)カルバモイルオキシ基
好ましくは、炭素数1から30の置換若しくは無置換のカルバモイルオキシ基(例えば、N,N−ジメチルカルバモイルオキシ、N,N−ジエチルカルバモイルオキシ、モルホリノカルボニルオキシ、N,N−ジ−n−オクチルアミノカルボニルオキシ、N−n−オクチルカルバモイルオキシ)
(16) Carbamoyloxy group Preferably, the substituted or unsubstituted carbamoyloxy group having 1 to 30 carbon atoms (for example, N, N-dimethylcarbamoyloxy, N, N-diethylcarbamoyloxy, morpholinocarbonyloxy, N, N- Di-n-octylaminocarbonyloxy, Nn-octylcarbamoyloxy)
(17)アルコキシカルボニルオキシ基
好ましくは、炭素数2から30の置換若しくは無置換アルコキシカルボニルオキシ基(例えばメトキシカルボニルオキシ、エトキシカルボニルオキシ、t−ブトキシカルボニルオキシ、n−オクチルカルボニルオキシ)
(17) Alkoxycarbonyloxy group Preferably, the substituted or unsubstituted alkoxycarbonyloxy group having 2 to 30 carbon atoms (for example, methoxycarbonyloxy, ethoxycarbonyloxy, t-butoxycarbonyloxy, n-octylcarbonyloxy)
(18)アリールオキシカルボニルオキシ基
好ましくは、炭素数7から30の置換若しくは無置換のアリールオキシカルボニルオキシ基(例えば、フェノキシカルボニルオキシ、p−メトキシフェノキシカルボニルオキシ、p−n−ヘキサデシルオキシフェノキシカルボニルオキシ)
(18) Aryloxycarbonyloxy group Preferably, the substituted or unsubstituted aryloxycarbonyloxy group having 7 to 30 carbon atoms (for example, phenoxycarbonyloxy, p-methoxyphenoxycarbonyloxy, pn-hexadecyloxyphenoxycarbonyl) Oxy)
(19)アミノ基
好ましくは、アミノ基、炭素数1から30の置換若しくは無置換のアルキルアミノ基、炭素数6から30の置換若しくは無置換のアニリノ基(例えば、アミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、アニリノ、N−メチル−アニリノ、ジフェニルアミノ)
(19) Amino group Preferably, an amino group, a substituted or unsubstituted alkylamino group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted anilino group having 6 to 30 carbon atoms (for example, amino, methylamino, dimethylamino, Anilino, N-methyl-anilino, diphenylamino)
(20)アンモニオ基
好ましくは、アンモニオ基、炭素数1から30の置換若しくは無置換のアルキル、アリール、複素環が置換したアンモニオ基(例えば、トリメチルアンモニオ、トリエチルアンモニオ、ジフェニルメチルアンモニオ)
(20) Ammonio group Preferably, an ammonio group, an ammonio group substituted with 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkyl, aryl, or heterocyclic ring (for example, trimethylammonio, triethylammonio, diphenylmethylammonio)
(21)アシルアミノ基
好ましくは、ホルミルアミノ基、炭素数1から30の置換若しくは無置換のアルキルカルボニルアミノ基、炭素数6から30の置換若しくは無置換のアリールカルボニルアミノ基(例えば、ホルミルアミノ、アセチルアミノ、ピバロイルアミノ、ラウロイルアミノ、ベンゾイルアミノ、3,4,5−トリ−n−オクチルオキシフェニルカルボニルアミノ)
(21) Acylamino group Preferably, a formylamino group, a substituted or unsubstituted alkylcarbonylamino group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted arylcarbonylamino group having 6 to 30 carbon atoms (for example, formylamino, acetyl) Amino, pivaloylamino, lauroylamino, benzoylamino, 3,4,5-tri-n-octyloxyphenylcarbonylamino)
(22)アミノカルボニルアミノ基
好ましくは、炭素数1から30の置換若しくは無置換のアミノカルボニルアミノ(例えば、カルバモイルアミノ、N,N−ジメチルアミノカルボニルアミノ、N,N−ジエチルアミノカルボニルアミノ、モルホリノカルボニルアミノ)
(22) Aminocarbonylamino group Preferably, the substituted or unsubstituted aminocarbonylamino having 1 to 30 carbon atoms (for example, carbamoylamino, N, N-dimethylaminocarbonylamino, N, N-diethylaminocarbonylamino, morpholinocarbonylamino) )
(23)アルコキシカルボニルアミノ基
好ましくは、炭素数2から30の置換若しくは無置換アルコキシカルボニルアミノ基(例えば、メトキシカルボニルアミノ、エトキシカルボニルアミノ、t−ブトキシカルボニルアミノ、n−オクタデシルオキシカルボニルアミノ、N−メチルーメトキシカルボニルアミノ)
(23) Alkoxycarbonylamino group Preferably, the substituted or unsubstituted alkoxycarbonylamino group having 2 to 30 carbon atoms (for example, methoxycarbonylamino, ethoxycarbonylamino, t-butoxycarbonylamino, n-octadecyloxycarbonylamino, N- Methyl-methoxycarbonylamino)
(24)アリールオキシカルボニルアミノ基
好ましくは、炭素数7から30の置換若しくは無置換のアリールオキシカルボニルアミノ基(例えば、フェノキシカルボニルアミノ、p−クロロフェノキシカルボニルアミノ、m−n−オクチルオキシフェノキシカルボニルアミノ)
(24) Aryloxycarbonylamino group Preferably, the substituted or unsubstituted aryloxycarbonylamino group having 7 to 30 carbon atoms (for example, phenoxycarbonylamino, p-chlorophenoxycarbonylamino, mn-octyloxyphenoxycarbonylamino) )
(25)スルファモイルアミノ基
好ましくは、炭素数0から30の置換若しくは無置換のスルファモイルアミノ基(例えば、スルファモイルアミノ、N,N−ジメチルアミノスルホニルアミノ、N−n−オクチルアミノスルホニルアミノ)
(25) Sulfamoylamino group Preferably, the substituted or unsubstituted sulfamoylamino group having 0 to 30 carbon atoms (for example, sulfamoylamino, N, N-dimethylaminosulfonylamino, Nn-octylamino) Sulfonylamino)
(26)アルキル若しくはアリールスルホニルアミノ基
好ましくは、炭素数1から30の置換若しくは無置換のアルキルスルホニルアミノ、炭素数6から30の置換若しくは無置換のアリールスルホニルアミノ(例えば、メチルスルホニルアミノ、ブチルスルホニルアミノ、フェニルスルホニルアミノ、2,3,5−トリクロロフェニルスルホニルアミノ、p−メチルフェニルスルホニルアミノ)
(26) Alkyl or arylsulfonylamino group Preferably, the substituted or unsubstituted alkylsulfonylamino having 1 to 30 carbon atoms, or the substituted or unsubstituted arylsulfonylamino having 6 to 30 carbon atoms (for example, methylsulfonylamino, butylsulfonyl) Amino, phenylsulfonylamino, 2,3,5-trichlorophenylsulfonylamino, p-methylphenylsulfonylamino)
(27)メルカプト基 (27) Mercapto group
(28)アルキルチオ基
好ましくは、炭素数1から30の置換若しくは無置換のアルキルチオ基(例えばメチルチオ、エチルチオ、n−ヘキサデシルチオ)
(28) Alkylthio group Preferably, it is a C1-C30 substituted or unsubstituted alkylthio group (for example, methylthio, ethylthio, n-hexadecylthio).
(29)アリールチオ基
好ましくは、炭素数6から30の置換若しくは無置換のアリールチオ(例えば、フェニルチオ、p−クロロフェニルチオ、m−メトキシフェニルチオ)
(29) Arylthio group Preferably, the substituted or unsubstituted arylthio having 6 to 30 carbon atoms (for example, phenylthio, p-chlorophenylthio, m-methoxyphenylthio)
(30)ヘテロ環チオ基
好ましくは、炭素数2から30の置換又は無置換のヘテロ環チオ基(例えば、2−ベンゾチアゾリルチオ、1−フェニルテトラゾール−5−イルチオ)
(30) Heterocyclic thio group Preferably, the substituted or unsubstituted heterocyclic thio group having 2 to 30 carbon atoms (for example, 2-benzothiazolylthio, 1-phenyltetrazol-5-ylthio)
(31)スルファモイル基
好ましくは、炭素数0から30の置換若しくは無置換のスルファモイル基(例えば、N−エチルスルファモイル、N−(3−ドデシルオキシプロピル)スルファモイル、N,N−ジメチルスルファモイル、N−アセチルスルファモイル、N−ベンゾイルスルファモイル、N−(N’−フェニルカルバモイル)スルファモイル)
(31) Sulfamoyl group Preferably, the substituted or unsubstituted sulfamoyl group having 0 to 30 carbon atoms (for example, N-ethylsulfamoyl, N- (3-dodecyloxypropyl) sulfamoyl, N, N-dimethylsulfamoyl) N-acetylsulfamoyl, N-benzoylsulfamoyl, N- (N′-phenylcarbamoyl) sulfamoyl)
(32)スルホ基 (32) Sulfo group
(33)アルキル若しくはアリールスルフィニル基
好ましくは、炭素数1から30の置換又は無置換のアルキルスルフィニル基、6から30の置換又は無置換のアリールスルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル、エチルスルフィニル、フェニルスルフィニル、p−メチルフェニルスルフィニル)
(33) an alkyl or arylsulfinyl group, preferably a substituted or unsubstituted alkylsulfinyl group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted arylsulfinyl group having 6 to 30 carbon atoms (for example, methylsulfinyl, ethylsulfinyl, phenylsulfinyl, p-methylphenylsulfinyl)
(34)アルキル若しくはアリールスルホニル基
好ましくは、炭素数1から30の置換若しくは無置換のアルキルスルホニル基、6から30の置換若しくは無置換のアリールスルホニル基、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル、フェニルスルホニル、p−メチルフェニルスルホニル)
(34) an alkyl or arylsulfonyl group, preferably a substituted or unsubstituted alkylsulfonyl group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted arylsulfonyl group having 6 to 30 carbon atoms, such as methylsulfonyl, ethylsulfonyl, phenylsulfonyl, p-methylphenylsulfonyl)
(35)アシル基
好ましくは、ホルミル基、炭素数2から30の置換若しくは無置換のアルキルカルボニル基、炭素数7から30の置換若しくは無置換のアリールカルボニル基、炭素数4から30の置換若しくは無置換の炭素原子でカルボニル基と結合しているヘテロ環カルボニル基(例えば、アセチル、ピバロイル、2−クロロアセチル、ステアロイル、ベンゾイル、p−n−オクチルオキシフェニルカルボニル、2―ピリジルカルボニル、2―フリルカルボニル)
(35) Acyl group Preferably, it is a formyl group, a substituted or unsubstituted alkylcarbonyl group having 2 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted arylcarbonyl group having 7 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted group having 4 to 30 carbon atoms. Heterocyclic carbonyl groups bonded to carbonyl groups at substituted carbon atoms (eg, acetyl, pivaloyl, 2-chloroacetyl, stearoyl, benzoyl, pn-octyloxyphenylcarbonyl, 2-pyridylcarbonyl, 2-furylcarbonyl )
(36)アリールオキシカルボニル基
好ましくは、炭素数7から30の置換若しくは無置換のアリールオキシカルボニル基(例えば、フェノキシカルボニル、o−クロロフェノキシカルボニル、m−ニトロフェノキシカルボニル、p−t−ブチルフェノキシカルボニル)
(36) Aryloxycarbonyl group Preferably, the substituted or unsubstituted aryloxycarbonyl group having 7 to 30 carbon atoms (for example, phenoxycarbonyl, o-chlorophenoxycarbonyl, m-nitrophenoxycarbonyl, pt-butylphenoxycarbonyl) )
(37)アルコキシカルボニル基
好ましくは、炭素数2から30の置換若しくは無置換アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、t−ブトキシカルボニル、n−オクタデシルオキシカルボニル)
(37) Alkoxycarbonyl group Preferably, the substituted or unsubstituted alkoxycarbonyl group having 2 to 30 carbon atoms (for example, methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, t-butoxycarbonyl, n-octadecyloxycarbonyl)
(38)カルバモイル基
好ましくは、炭素数1から30の置換若しくは無置換のカルバモイル(例えば、カルバモイル、N−メチルカルバモイル、N,N−ジメチルカルバモイル、N,N−ジ−n−オクチルカルバモイル、N−(メチルスルホニル)カルバモイル)
(38) Carbamoyl group Preferably, the substituted or unsubstituted carbamoyl having 1 to 30 carbon atoms (for example, carbamoyl, N-methylcarbamoyl, N, N-dimethylcarbamoyl, N, N-di-n-octylcarbamoyl, N- (Methylsulfonyl) carbamoyl)
(39)アリール及びヘテロ環アゾ基
好ましくは、炭素数6から30の置換若しくは無置換のアリールアゾ基、炭素数3から30の置換若しくは無置換のヘテロ環アゾ基(例えば、フェニルアゾ、p−クロロフェニルアゾ、5−エチルチオ−1,3,4−チアジアゾール−2−イルアゾ)
(39) Aryl and heterocyclic azo group Preferably, the substituted or unsubstituted arylazo group having 6 to 30 carbon atoms, or the substituted or unsubstituted heterocyclic azo group having 3 to 30 carbon atoms (for example, phenylazo, p-chlorophenylazo , 5-ethylthio-1,3,4-thiadiazol-2-ylazo)
(40)イミド基
好ましくは、N−スクシンイミド、N−フタルイミド
(40) Imido group, preferably N-succinimide, N-phthalimide
(41)ホスフィノ基
好ましくは、炭素数2から30の置換若しくは無置換のホスフィノ基(例えば、ジメチルホスフィノ、ジフェニルホスフィノ、メチルフェノキシホスフィノ)
(41) Phosphino group Preferably, the substituted or unsubstituted phosphino group having 2 to 30 carbon atoms (for example, dimethylphosphino, diphenylphosphino, methylphenoxyphosphino)
(42)ホスフィニル基
好ましくは、炭素数2から30の置換若しくは無置換のホスフィニル基(例えば、ホスフィニル、ジオクチルオキシホスフィニル、ジエトキシホスフィニル)
(42) Phosphinyl group Preferably, the substituted or unsubstituted phosphinyl group having 2 to 30 carbon atoms (for example, phosphinyl, dioctyloxyphosphinyl, diethoxyphosphinyl).
(43)ホスフィニルオキシ基
好ましくは、炭素数2から30の置換若しくは無置換のホスフィニルオキシ基(例えば、ジフェノキシホスフィニルオキシ、ジオクチルオキシホスフィニルオキシ)
(43) Phosphinyloxy group Preferably, the substituted or unsubstituted phosphinyloxy group having 2 to 30 carbon atoms (for example, diphenoxyphosphinyloxy, dioctyloxyphosphinyloxy)
(44)ホスフィニルアミノ基
好ましくは、炭素数2から30の置換若しくは無置換のホスフィニルアミノ基(例えば、ジメトキシホスフィニルアミノ、ジメチルアミノホスフィニルアミノ)
(44) Phosphinylamino group Preferably, the substituted or unsubstituted phosphinylamino group having 2 to 30 carbon atoms (for example, dimethoxyphosphinylamino, dimethylaminophosphinylamino)
(45)ホスフォ基 (45) Phosphor group
(46)シリル基
好ましくは、炭素数3から30の置換若しくは無置換のシリル基(例えば、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリイソプロピルシリル、t−ブチルジメチルシリル、フェニルジメチルシリル)(47)ヒドラジノ基
好ましくは炭素数0から30の置換若しくは無置換のヒドラジノ基(例えば、トリメチルヒドラジノ)
(48)ウレイド基
好ましくは炭素数0から30の置換若しくは無置換のウレイド基(例えばN,N−ジメチルウレイド)
(46) Silyl group, preferably a substituted or unsubstituted silyl group having 3 to 30 carbon atoms (for example, trimethylsilyl, triethylsilyl, triisopropylsilyl, t-butyldimethylsilyl, phenyldimethylsilyl) (47) hydrazino group, preferably A substituted or unsubstituted hydrazino group having 0 to 30 carbon atoms (for example, trimethylhydrazino)
(48) Ureido group Preferably a substituted or unsubstituted ureido group having 0 to 30 carbon atoms (for example, N, N-dimethylureido).
上記の置換基Wの中で、水素原子を有するものは、これを取り去り更に上記の基で置換されていても良い。そのような置換基の例としては、−CONHSO2−基(スルホニルカルバモイル基、カルボニルスルファモイル基)、−CONHCO−基(カルボニルカルバモイル基)、−SO2NHSO2−基(スルフォニルスルファモイル基)が挙げられる。より具体的には、アルキルカルボニルアミノスルホニル基(例えば、アセチルアミノスルホニル)、アリールカルボニルアミノスルホニル基(例えば、ベンゾイルアミノスルホニル基)、アルキルスルホニルアミノカルボニル基(例えば、メチルスルホニルアミノカルボニル)、アリールスルホニルアミノカルボニル基(例えば、p−メチルフェニルスルホニルアミノカルボニル)が挙げられる。 Among the above-described substituents W, those having a hydrogen atom may be substituted with the above groups by removing this. Examples of such substituents include a —CONHSO 2 — group (sulfonylcarbamoyl group, carbonylsulfamoyl group), —CONHCO— group (carbonylcarbamoyl group), —SO 2 NHSO 2 — group (sulfonylsulfamoyl group). ). More specifically, alkylcarbonylaminosulfonyl group (for example, acetylaminosulfonyl), arylcarbonylaminosulfonyl group (for example, benzoylaminosulfonyl group), alkylsulfonylaminocarbonyl group (for example, methylsulfonylaminocarbonyl), arylsulfonylamino A carbonyl group (for example, p-methylphenylsulfonylaminocarbonyl) is mentioned.
[環R]
環Rとしては、芳香族、又は非芳香族の炭化水素環、又は複素環や、これらが更に組み合わされて形成された多環縮合環が挙げられる。例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環、トリフェニレン環、ナフタセン環、ビフェニル環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イソベンゾフラン環、キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノキサゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサチイン環、フェノチアジン環、及びフェナジン環が挙げられる。
[Ring R]
Examples of the ring R include an aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring, a heterocyclic ring, and a polycyclic fused ring formed by further combining these. For example, benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, fluorene ring, triphenylene ring, naphthacene ring, biphenyl ring, pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, Pyrimidine ring, pyridazine ring, indolizine ring, indole ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, isobenzofuran ring, quinolidine ring, quinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, quinoxaline ring, quinoxazoline ring, isoquinoline ring, carbazole ring, phenant Examples include a lysine ring, an acridine ring, a phenanthroline ring, a thianthrene ring, a chromene ring, a xanthene ring, a phenoxathiin ring, a phenothiazine ring, and a phenazine ring.
(例示化合物a−2(A−1)の合成)
一般式(F−1)で表される化合物の例示化合物a−2は、以下の反応式により製造することができる。
(Synthesis of Exemplary Compound a-2 (A-1))
Exemplary compound a-2 of the compound represented by formula (F-1) can be produced by the following reaction formula.
2−ブロモフルオレン(89.0g,0.363mol)をTHF1.3lに溶解し、5℃に冷却、カリウムーtert−ブトキシド(102g,0.908mol)を加える。ヨウ化メチル(565ml,0.908mol)を5℃において滴下する。滴下後、室温で5時間攪拌し、2−ブロモ‐9,9−ジメチル‐フルオレンを収率87%で得た。窒素雰囲気下THF50ml中に、マグネシウム粉末(3.51g,0.144mol)を加え、沸点還流し、2−ブロモ‐9,9−ジメチル‐フルオレン(75.0g,0.275mol)のTHF250ml溶液を滴下、1時間攪拌する。その後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(1.59g,1.38mmol)を加え、2時間沸点還流し、収率82%で化合物1を得た。化合物1(43.8g,0.113mol)のクロロホルム500ml溶液に臭素(39.8g,0.249mol)を滴下、3時間攪拌して収率78%で化合物2を合成した。化合物2(1.10g,2.02mmol)と酢酸パラジウム(22.7mg,0.101mmol)、トリ(t−ブチル)ホスフィン(61.3mg,0.303mmol)、炭酸セシウム(2.63g,8.08mmol)、及び化合物3(991mg,4.44mmol)をキシレン11mlに溶解させ、窒素雰囲気下4時間沸点還流にて反応させた。反応混合物に酢酸エチルと水を加えて有機相を分離し、有機相を、水、飽和食塩水で洗浄した後減圧下に濃縮し、得られた反応混合物を再結晶、昇華精製により精製、例示化合物a−2を収率66%で得た。なお、実施例で使用した化合物A−1がこの例示化合物a−2に該当する。
1H−NMR(400 MHz,in CDCl3):δ(ppm)=1.50(s,18H),1.65(s,12H),7.28−7.32(m,2H),7.40−7.46(m,4H),7.49(d,J=8.2,2H),7.53(dd,J=8.7,1.9Hz、2H),7.57(dd,J=8.0,1.8Hz、2H),7.66(d,J=1.8Hz、2H),7.74(dd,J=7.9,1.6Hz、2H),7.77(s,2H),7.89(d,J=7.8Hz、2H)、7.96(d,J=8.0Hz、2H)、8.18―8.18(m,6H)。
HPLCによれば該化合物の純度は、98.3%であった。ICP発光分析ではBr及びBrイオンの含有率は80ppm、Cl及びClイオンの含有率は30ppm、F及びFイオンの含有率は5ppm、Pd及びPdイオンの含有率は6ppm、Cu及びCuイオンの含有率は検出限界以下(<1ppm)であった。
2-Bromofluorene (89.0 g, 0.363 mol) is dissolved in 1.3 l of THF, cooled to 5 ° C., and potassium tert-butoxide (102 g, 0.908 mol) is added. Methyl iodide (565 ml, 0.908 mol) is added dropwise at 5 ° C. After dropping, the mixture was stirred at room temperature for 5 hours to obtain 2-bromo-9,9-dimethyl-fluorene in a yield of 87%. Magnesium powder (3.51 g, 0.144 mol) is added to 50 ml of THF in a nitrogen atmosphere, the mixture is refluxed at the boiling point, and a solution of 2-bromo-9,9-dimethyl-fluorene (75.0 g, 0.275 mol) in THF 250 ml is added dropwise. Stir for 1 hour. Thereafter, tetrakis (triphenylphosphine) palladium (1.59 g, 1.38 mmol) was added, and the mixture was refluxed at the boiling point for 2 hours to obtain Compound 1 in a yield of 82%. Bromine (39.8 g, 0.249 mol) was added dropwise to a 500 ml chloroform solution of compound 1 (43.8 g, 0.113 mol), and the mixture was stirred for 3 hours to synthesize compound 2 in a yield of 78%. Compound 2 (1.10 g, 2.02 mmol), palladium acetate (22.7 mg, 0.101 mmol), tri (t-butyl) phosphine (61.3 mg, 0.303 mmol), cesium carbonate (2.63 g, 8. 08 mmol) and compound 3 (991 mg, 4.44 mmol) were dissolved in 11 ml of xylene and reacted at reflux at boiling point for 4 hours under a nitrogen atmosphere. Ethyl acetate and water are added to the reaction mixture, and the organic phase is separated. The organic phase is washed with water and saturated brine and then concentrated under reduced pressure. The resulting reaction mixture is purified by recrystallization and sublimation purification. Compound a-2 was obtained with a yield of 66%. In addition, compound A-1 used in the Example corresponds to this exemplified compound a-2.
1 H-NMR (400 MHz, in CDCl 3 ): δ (ppm) = 1.50 (s, 18H), 1.65 (s, 12H), 7.28-7.32 (m, 2H), 7 40-7.46 (m, 4H), 7.49 (d, J = 8.2, 2H), 7.53 (dd, J = 8.7, 1.9 Hz, 2H), 7.57 ( dd, J = 8.0, 1.8 Hz, 2H), 7.66 (d, J = 1.8 Hz, 2H), 7.74 (dd, J = 7.9, 1.6 Hz, 2H), 7 .77 (s, 2H), 7.89 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 7.96 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 8.18-8.18 (m, 6H) .
According to HPLC, the purity of the compound was 98.3%. In ICP emission analysis, the content of Br and Br ions is 80 ppm, the content of Cl and Cl ions is 30 ppm, the content of F and F ions is 5 ppm, the content of Pd and Pd ions is 6 ppm, the content of Cu and Cu ions The rate was below the detection limit (<1 ppm).
(例示化合物a−3(A−2)の合成)
一般式(F−1)で表される化合物の例示化合物a−3は、以下の反応式により製造することができる。
(Synthesis of Exemplary Compound a-3 (A-2))
Exemplary compound a-3 of the compound represented by formula (F-1) can be produced by the following reaction formula.
化合物2(1.10g,2.02mmol)と酢酸パラジウム(22.7mg,0.101mmol)、トリ(t−ブチル)ホスフィン(61.3mg,0.303mmol)、炭酸セシウム(2.63g,8.08mmol)、及び化合物4(1.24g,4.44mmol)をキシレン11mlに溶解させ、窒素雰囲気下4時間沸点還流にて反応させた。反応混合物に酢酸エチルと水を加えて有機相を分離し、有機相を、水、飽和食塩水で洗浄した後減圧下に濃縮し、得られた反応混合物を再結晶、昇華精製により精製、例示化合物a−3を収率61%で得た。なお、実施例で使用した化合物A−2がこの例示化合物a−3に該当する。
1H−NMR(400 MHz,in CDCl3):δ(ppm)=1.49(s,36H),7.44(d,J=7.6Hz,4H),7.51(dd,J=8.4,1.9Hz、4H),7.56(dd,J=8.0,1.9Hz、2H),7.65(d,J=1.4Hz、2H),7.73(dd,J=7.8,1.8Hz、2H),7.77(d,J=1.2Hz、2H),7.88(d,J=7.8Hz、2H),7.95(d,J=8.0Hz、2H),8.17(d,J=1.6Hz、4H)
HPLCによれば該化合物の純度は、99.5%であった。ICP発光分析ではBr及びBrイオンの含有率は55ppm、Cl及びClイオンの含有率は29ppm、Pd及びPdイオンの含有率は30ppm以下であった。
Compound 2 (1.10 g, 2.02 mmol), palladium acetate (22.7 mg, 0.101 mmol), tri (t-butyl) phosphine (61.3 mg, 0.303 mmol), cesium carbonate (2.63 g, 8. 08 mmol) and compound 4 (1.24 g, 4.44 mmol) were dissolved in 11 ml of xylene, and reacted at boiling point reflux for 4 hours under a nitrogen atmosphere. Ethyl acetate and water are added to the reaction mixture, and the organic phase is separated. The organic phase is washed with water and saturated brine and then concentrated under reduced pressure. The resulting reaction mixture is purified by recrystallization and sublimation purification. Compound a-3 was obtained with a yield of 61%. In addition, the compound A-2 used in the Example corresponds to this exemplified compound a-3.
1 H-NMR (400 MHz, in CDCl 3 ): δ (ppm) = 1.49 (s, 36H), 7.44 (d, J = 7.6 Hz, 4H), 7.51 (dd, J = 8.4, 1.9 Hz, 4H), 7.56 (dd, J = 8.0, 1.9 Hz, 2H), 7.65 (d, J = 1.4 Hz, 2H), 7.73 (dd , J = 7.8, 1.8 Hz, 2H), 7.77 (d, J = 1.2 Hz, 2H), 7.88 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 7.95 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 8.17 (d, J = 1.6 Hz, 4H)
According to HPLC, the purity of the compound was 99.5%. In the ICP emission analysis, the content of Br and Br ions was 55 ppm, the content of Cl and Cl ions was 29 ppm, and the content of Pd and Pd ions was 30 ppm or less.
例示化合物a−3は、以下の反応式によっても製造することができる。 Exemplified compound a-3 can also be produced by the following reaction formula.
化合物2(5.00g,9.19mmol)とヨウ化銅(I)(1.75g,9.19mmol)、トリ(t−ブチル)ホスフィン(61.3mg,0.303mmol)、炭酸セシウム(5.09g,15.6mmol)、及び化合物4(5.90g,21.1mmol)をN−エチルピロリドン20mlに溶解させ、窒素雰囲気下10時間沸点還流にて反応させた。反応混合物をTHF100mlに溶解、セライトろ過した後、減圧下に濃縮し、再結晶、昇華精製により精製、例示化合物a−3を収率43%で得た。
HPLCによれば該化合物の純度は99.3%であった。ICP発光分析ではBr及びBrイオンの含有率は120ppm、Cl及びClイオンの含有率は30ppm、F及びFイオンの含有率は10ppm、Pd及びPdイオンの含有率は10ppm、Cu及びCuイオンの含有率は90ppm以下であった。
Compound 2 (5.00 g, 9.19 mmol), copper (I) iodide (1.75 g, 9.19 mmol), tri (t-butyl) phosphine (61.3 mg, 0.303 mmol), cesium carbonate (5. 09 g, 15.6 mmol) and compound 4 (5.90 g, 21.1 mmol) were dissolved in 20 ml of N-ethylpyrrolidone and reacted at boiling point reflux for 10 hours under a nitrogen atmosphere. The reaction mixture was dissolved in 100 ml of THF, filtered through celite, concentrated under reduced pressure, purified by recrystallization and sublimation purification, and exemplary compound a-3 was obtained in a yield of 43%.
According to HPLC, the purity of the compound was 99.3%. In the ICP emission analysis, the content of Br and Br ions is 120 ppm, the content of Cl and Cl ions is 30 ppm, the content of F and F ions is 10 ppm, the content of Pd and Pd ions is 10 ppm, the content of Cu and Cu ions The rate was 90 ppm or less.
(例示化合物a−5(A−4)の合成)
一般式(F−1)で表される化合物の例示化合物a−5は、以下の反応式により製造することができる。
(Synthesis of Exemplary Compound a-5 (A-4))
Exemplary compound a-5 of the compound represented by the general formula (F-1) can be produced by the following reaction formula.
化合物2(1.10g,2.02mmol)と酢酸パラジウム(22.7mg,0.101mmol)、トリ(t−ブチル)ホスフィン(61.3mg,0.303mmol)、炭酸セシウム(2.63g,8.08mmol)、及び化合物6(1.13g,4.24mmol)をキシレン10mlに溶解させ、窒素雰囲気下4時間沸点還流にて反応させた。反応混合物に酢酸エチルと水を加えて有機相を分離し、有機相を水、飽和食塩水で洗浄した後減圧下に濃縮し、得られた反応混合物を再結晶、昇華精製などにより精製、例示化合物a−5を収率44%で得た。なお、実施例で使用した化合物A−4がこの例示化合物a−5に該当する。
1H−NMR(400 MHz,in CDCl3):δ(ppm)=1.32(s,18H),1.61(s,12H),1.73(s,12H),6.31−6.37(m,4H),6.91−6.99(m,4H),7.02(dd,J=8.6,2.1Hz,2H),7.32(dd,J=7.9,1.6Hz、2H),7.42(d,J=1.5Hz、2H),7.47(d,J=8.5Hz、2H),7.51(d,J=2.1Hz,2H),7.73(d,J=7.8Hz、2H),7.77(s,2H),7.88(d,J=7.8Hz、2H),7.99(d,J=7.9Hz、2H)
HPLCによれば該化合物の純度は、99.9%であった。ICP発光分析ではBr及びBrイオンの含有率は8ppm、Cl及びClイオンの含有率は4ppm、F及びFイオンの含有率は検出限界以下(<1ppm)、Pd及びPdイオンの含有率は4ppm、Cu及びCuイオンの含有率は検出限界以下(<1ppm)であった。
Compound 2 (1.10 g, 2.02 mmol), palladium acetate (22.7 mg, 0.101 mmol), tri (t-butyl) phosphine (61.3 mg, 0.303 mmol), cesium carbonate (2.63 g, 8. 08 mmol) and compound 6 (1.13 g, 4.24 mmol) were dissolved in 10 ml of xylene, and reacted at boiling point reflux for 4 hours under a nitrogen atmosphere. Ethyl acetate and water are added to the reaction mixture, and the organic phase is separated. The organic phase is washed with water and saturated brine and then concentrated under reduced pressure. The resulting reaction mixture is purified by recrystallization, sublimation purification, etc. Compound a-5 was obtained with a yield of 44%. In addition, the compound A-4 used in the Example corresponds to this exemplified compound a-5.
1 H-NMR (400 MHz, in CDCl 3 ): δ (ppm) = 1.32 (s, 18H), 1.61 (s, 12H), 1.73 (s, 12H), 6.31-6 37 (m, 4H), 6.91-6.99 (m, 4H), 7.02 (dd, J = 8.6, 2.1 Hz, 2H), 7.32 (dd, J = 7. 9, 1.6 Hz, 2H), 7.42 (d, J = 1.5 Hz, 2H), 7.47 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.51 (d, J = 2.1 Hz) , 2H), 7.73 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 7.77 (s, 2H), 7.88 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 7.99 (d, J = 7.9Hz, 2H)
According to HPLC, the purity of the compound was 99.9%. In the ICP emission analysis, the content of Br and Br ions is 8 ppm, the content of Cl and Cl ions is 4 ppm, the content of F and F ions is below the detection limit (<1 ppm), the content of Pd and Pd ions is 4 ppm, The content of Cu and Cu ions was below the detection limit (<1 ppm).
(例示化合物a−6(A−5)の合成)
一般式(F−1)で表される化合物の例示化合物a−6は、以下の反応式により製造することができる。
(Synthesis of Exemplified Compound a-6 (A-5))
Exemplary compound a-6 of the compound represented by the general formula (F-1) can be produced by the following reaction formula.
化合物2(1.10g,2.02mmol)と酢酸パラジウム(22.7mg,0.101mmol)、トリ(t−ブチル)ホスフィン(61.3mg,0.303mmol)、炭酸セシウム(2.63g,8.08mmol)、及び化合物7(1.36g,4.24mmol)をキシレン10mlに溶解させ、窒素雰囲気下4時間沸点還流にて反応させた。反応混合物に酢酸エチルと水を加えて有機相を分離し、有機相を水、飽和食塩水で洗浄した後減圧下に濃縮し、得られた反応混合物を再結晶、昇華精製などにより精製、例示化合物a−6を収率35%で得た。なお、実施例で使用した化合物A−5がこの例示化合物a−6に該当する。
1H−NMR(400 MHz,in CDCl3):δ(ppm)=1.32(s,18H),1.60(s,12H),1.76(s,12H),6.29(d,J=8.6Hz,4H),7.00(dd,J=8.6,2.2Hz,4H),7.31(dd,J=7.9,1.8Hz,2H),7.43(d,J=1.6Hz、2H),7.50(d,J=2.2Hz、4H),7.73(d,J=7.9,1.5Hz、2H),7.77(s,2H),7.88(d,J=7.8Hz、2H),7.97(d,J=7.9Hz、2H)
HPLCによれば該化合物の純度は、97.8%であった。ICP発光分析ではBr及びBrイオンの含有率は40ppm、Cl及びClイオンの含有率は20ppm、F及びFイオンの含有率は2ppm、Pd及びPdイオンの含有率は4ppm、Cu及びCuイオンの含有率は検出限界以下(<1ppm)であった。
Compound 2 (1.10 g, 2.02 mmol), palladium acetate (22.7 mg, 0.101 mmol), tri (t-butyl) phosphine (61.3 mg, 0.303 mmol), cesium carbonate (2.63 g, 8. 08 mmol) and compound 7 (1.36 g, 4.24 mmol) were dissolved in 10 ml of xylene and reacted at boiling point reflux for 4 hours under a nitrogen atmosphere. Ethyl acetate and water are added to the reaction mixture, and the organic phase is separated. The organic phase is washed with water and saturated brine and then concentrated under reduced pressure. The resulting reaction mixture is purified by recrystallization, sublimation purification, etc. Compound a-6 was obtained with a yield of 35%. In addition, the compound A-5 used in the Example corresponds to this exemplified compound a-6.
1 H-NMR (400 MHz, in CDCl 3 ): δ (ppm) = 1.32 (s, 18H), 1.60 (s, 12H), 1.76 (s, 12H), 6.29 (d , J = 8.6 Hz, 4H), 7.00 (dd, J = 8.6, 2.2 Hz, 4H), 7.31 (dd, J = 7.9, 1.8 Hz, 2H), 7. 43 (d, J = 1.6 Hz, 2H), 7.50 (d, J = 2.2 Hz, 4H), 7.73 (d, J = 7.9, 1.5 Hz, 2H), 7.77 (S, 2H), 7.88 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 7.97 (d, J = 7.9 Hz, 2H)
According to HPLC, the purity of the compound was 97.8%. In the ICP emission analysis, the content of Br and Br ions is 40 ppm, the content of Cl and Cl ions is 20 ppm, the content of F and F ions is 2 ppm, the content of Pd and Pd ions is 4 ppm, and the content of Cu and Cu ions The rate was below the detection limit (<1 ppm).
(例示化合物e−5(A−13)の合成)
一般式(F−1)で表される化合物の例示化合物e−5は、以下の反応式により製造することができる。
(Synthesis of Exemplified Compound e-5 (A-13))
Illustrative compound e-5 of the compound represented by general formula (F-1) can be produced by the following reaction formula.
4−ヨードアニソール(25.1g,0.107mol)に1,4−ジブロモ−2−ニトロベンゼン(23.2g,0.0825mol)と銅粉末(15.6g,0.248mol)を加え、175℃で3時間攪拌し、化合物10を収率44%で得た。化合物10(11.1g,36.0mmol)とトリフェニルホスフィン(23.6g,90.0mmol)をo−ジクロロベンゼン70mlに溶解させ、窒素雰囲気下5時間沸点還流にて反応させ、化合物11を収率89%で得た。化合物11(4.4g,0.15.9mmol)と酢酸パラジウム(89.4mg,0.398mmol)、トリ(t−ブチル)ホスフィン(241mg,119mmol)、炭酸セシウム(15.5g,47.7mmol)、及びヨードトルエン(16.2g,79.5mmol)をキシレン86mlに溶解させ、窒素雰囲気下3時間沸点還流にて反応させ、化合物12を合成した(収率52%)。
窒素雰囲気下THF2ml中に、マグネシウム(103mg,4.24mmol)を加え、沸点還流し、化合物12(2.90g,8.23mmol)のTHF8ml溶液を滴下、1時間攪拌した。その後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(47.6mg,0.0412mmol)を加え、2時間沸点還流し、収率52%で化合物13を得た。化合物13(1.20g,2.20mmol)を塩化メチレン50mlに溶解させ、0℃、窒素雰囲気下、1mol/lBBr3塩化メチレン溶液を5.5ml滴下し、室温にて3時間反応させた。
反応クエンチ後、反応混合物に酢酸エチルと水を加えて有機相を分離し、有機相を、水、飽和食塩水で洗浄した後減圧下に濃縮した。濃縮した反応混合物を塩化メチレン、N,N’−ジメチルホルムアミド混合溶媒(1:1)30mlに溶解した。窒素雰囲気下5℃で、ペルフルオロブタンスルホニルフルオリド(1.16ml,6.60mmol)を滴下、3時間室温にて反応させ、収率46%で化合物15を得た。化合物15(1.00g,0.925mmol)との酢酸パラジウム(11.3mg,0.0463mmol)、トリ(t−ブチル)ホスフィン(28.1mg,0.139mmol)、炭酸セシウム(1.21g,3.70mmol)、及び化合物6(540mg,2.03mmol)をキシレン9mlに溶解させ、窒素雰囲気下4時間沸点還流にて反応させた。
反応混合物に酢酸エチルと水を加えて有機相を分離し、有機相を、水、飽和食塩水で洗浄した後減圧下に濃縮し、得られた反応混合物を再結晶、昇華精製により精製、例示化合物e−5を収率39%で得た。なお、実施例で使用した化合物A−13がこの例示化合物e−5に該当する。
1H−NMR(400 MHz,in CDCl3):δ(ppm)=1.30(s,18H),1.72(s,12H),6.25(d,J=8.6Hz、2H),6.30(dd,J=8.3,1.4Hz,2H),6.86−6.94(m,4H),6.97(dd,J=8.9,2.0Hz,2H),7.23(dd,J=6.4,1.8Hz、2H)、7.38(d,J=1.8Hz、2H),7.43−7.49(m,6H)、7.57−7.59(m,8H)、7.65(dd,J=8.5,1.6Hz、2H),7.72(s,2H),8.24(d,J=8.1Hz、2H),8.37(d,J=8.2Hz、2H)
HPLCによれば該化合物の純度は、98.8%であった。ICP発光分析ではBr及びBrイオンの含有率は40ppm、Cl及びClイオンの含有率は20ppm、F及びFイオンの含有率は5ppm、Pd及びPdイオンの含有率は検出限界以下(<1ppm)、Cu及びCuイオンの含有率は検出限界以下(<1ppm)であった。
1,4-Dibromo-2-nitrobenzene (23.2 g, 0.0825 mol) and copper powder (15.6 g, 0.248 mol) were added to 4-iodoanisole (25.1 g, 0.107 mol) at 175 ° C. The mixture was stirred for 3 hours to obtain Compound 10 in a yield of 44%. Compound 10 (11.1 g, 36.0 mmol) and triphenylphosphine (23.6 g, 90.0 mmol) were dissolved in 70 ml of o-dichlorobenzene and reacted at boiling point reflux for 5 hours under a nitrogen atmosphere to recover
Magnesium (103 mg, 4.24 mmol) was added to 2 ml of THF under a nitrogen atmosphere and refluxed at the boiling point, and a solution of compound 12 (2.90 g, 8.23 mmol) in 8 ml of THF was added dropwise and stirred for 1 hour. Thereafter, tetrakis (triphenylphosphine) palladium (47.6 mg, 0.0412 mmol) was added, and the mixture was refluxed at the boiling point for 2 hours to obtain Compound 13 in a yield of 52%. Compound 13 (1.20 g, 2.20 mmol) was dissolved in 50 ml of methylene chloride, 5.5 ml of 1 mol / l BBr 3 methylene chloride solution was added dropwise at 0 ° C. in a nitrogen atmosphere, and the mixture was reacted at room temperature for 3 hours.
After quenching the reaction, ethyl acetate and water were added to the reaction mixture to separate the organic phase. The organic phase was washed with water and saturated brine, and then concentrated under reduced pressure. The concentrated reaction mixture was dissolved in 30 ml of a mixed solvent of methylene chloride and N, N′-dimethylformamide (1: 1). Perfluorobutanesulfonyl fluoride (1.16 ml, 6.60 mmol) was added dropwise at 5 ° C. under a nitrogen atmosphere and reacted at room temperature for 3 hours to obtain
Ethyl acetate and water are added to the reaction mixture, and the organic phase is separated. The organic phase is washed with water and saturated brine and then concentrated under reduced pressure. The resulting reaction mixture is purified by recrystallization and sublimation purification. Compound e-5 was obtained with a yield of 39%. In addition, the compound A-13 used in the Example corresponds to this exemplified compound e-5.
1 H-NMR (400 MHz, in CDCl 3 ): δ (ppm) = 1.30 (s, 18H), 1.72 (s, 12H), 6.25 (d, J = 8.6 Hz, 2H) 6.30 (dd, J = 8.3, 1.4 Hz, 2H), 6.86-6.94 (m, 4H), 6.97 (dd, J = 8.9, 2.0 Hz, 2H) ), 7.23 (dd, J = 6.4, 1.8 Hz, 2H), 7.38 (d, J = 1.8 Hz, 2H), 7.43-7.49 (m, 6H), 7 .57-7.59 (m, 8H), 7.65 (dd, J = 8.5, 1.6 Hz, 2H), 7.72 (s, 2H), 8.24 (d, J = 8. 1 Hz, 2H), 8.37 (d, J = 8.2 Hz, 2H)
According to HPLC, the purity of the compound was 98.8%. In the ICP emission analysis, the content of Br and Br ions is 40 ppm, the content of Cl and Cl ions is 20 ppm, the content of F and F ions is 5 ppm, the content of Pd and Pd ions is below the detection limit (<1 ppm), The content of Cu and Cu ions was below the detection limit (<1 ppm).
実施例で使用したその他の化合物についても同様に合成できる。 Other compounds used in the examples can be synthesized in the same manner.
[実施例1]
図1(a)に示す形態の光電変換素子を作製した。すなわち、ガラス基板上に、アモルファス性ITO 30nmをスパッタ法により成膜後、下部電極とし、化合物(A−1)100nmを真空加熱蒸着法により成膜し、電子ブロッキング層を形成した。更にその上に、化合物(70)とフラーレン(C60)をそれぞれ単層換算で100nm、300nmとなるように共蒸着した層を真空加熱蒸着により25℃に基板の温度を制御した状態で成膜して、光電変換層を形成した。なお、光電変換層の真空蒸着は4×10−4Pa以下の真空度で行った。
更にその上に、上部電極としてスパッタ法によりアモルファス性ITOを10nm成膜して透明導電性膜を形成し、光電変換素子を作製した。
[Example 1]
A photoelectric conversion element having the form shown in FIG. That is, an amorphous ITO film of 30 nm was formed on a glass substrate by a sputtering method, and then a lower electrode was formed. A compound (A-1) of 100 nm was formed by a vacuum heating vapor deposition method to form an electron blocking layer. Further, a layer in which the compound (70) and fullerene (C 60 ) are co-deposited so as to be 100 nm and 300 nm in terms of a single layer, respectively, is formed in a state where the substrate temperature is controlled to 25 ° C. by vacuum heating deposition. Thus, a photoelectric conversion layer was formed. Note that the vacuum evaporation of the photoelectric conversion layer was performed at a vacuum degree of 4 × 10 −4 Pa or less.
Further thereon, an amorphous ITO film having a thickness of 10 nm was formed as an upper electrode by sputtering to form a transparent conductive film, thereby producing a photoelectric conversion element.
[実施例2、22、23]
実施例1において、光電変換層に用いた化合物(70)を表1に示すように変更したこと以外は同様にして、光電変換素子を作製した。
[Examples 2, 22, and 23]
A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the compound (70) used in the photoelectric conversion layer was changed as shown in Table 1.
[実施例3〜21、比較例1〜8]
実施例1において、電子ブロッキング層に用いた化合物(A−1)を表1に示すように変更したこと以外は同様にして、光電変換素子を作製した。
[Examples 3 to 21, Comparative Examples 1 to 8]
A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the compound (A-1) used in the electron blocking layer was changed as shown in Table 1.
[評価]
得られた各素子について光電変換素子として機能するかどうかの確認を行った。得られた各素子の前記下部電極及び上部電極に、2.5×105V/cmの電界強度となるように電圧を印加すると、いずれの素子も暗所では100nA/cm2以下の暗電流を示すが、明所では10μA/cm2以上の電流を示し、光電変換素子が機能することを確認した。
表1に、得られた各素子の暗電流値(実施例1を基準とする相対値)及び、各素子を200℃及び210℃の環境下で30分間保持し、室温に戻した後に測定した暗電流の加熱前の暗電流に対する増加倍率を示す。なお、各材料のIpは、各材料をそれぞれ成膜した各単層膜を理研計器製AC−2により測定することにより求め、EaはIpからエネルギーギャップ分のエネルギーを差し引く事により求めた。エネルギーギャップに相当するエネルギーとして、上記単層膜の分光吸収スペクトルの長波端の波長をエネルギー換算した値を用いた。
[Evaluation]
Each of the obtained elements was confirmed to function as a photoelectric conversion element. When a voltage was applied to the lower electrode and the upper electrode of each of the obtained devices so that the electric field strength was 2.5 × 10 5 V / cm, each device had a dark current of 100 nA / cm 2 or less in the dark. However, in a bright place, a current of 10 μA / cm 2 or more was shown, and it was confirmed that the photoelectric conversion element functions.
Table 1 shows the dark current value (relative value based on Example 1) of each device obtained, and each device was held in an environment of 200 ° C. and 210 ° C. for 30 minutes and returned to room temperature. The increase rate with respect to the dark current before the heating of dark current is shown. In addition, Ip of each material was calculated | required by measuring each single layer film | membrane which formed each material each by AC-2 by Riken Keiki, and Ea was calculated | required by subtracting the energy for an energy gap from Ip. As the energy corresponding to the energy gap, a value obtained by converting the wavelength of the long wave end of the spectral absorption spectrum of the single layer film into energy was used.
実施例及び比較例で用いた化合物を下記に示す。 The compounds used in Examples and Comparative Examples are shown below.
実施例1〜23は比較例1〜8に比べて加熱後の暗電流の増加量が小さく、耐熱性が高いことが分かる。比較例2、5、6及び8に比べては暗電流の相対値が小さい。 It turns out that Examples 1-23 have a small increase amount of the dark current after a heating compared with Comparative Examples 1-8, and heat resistance is high. Compared with Comparative Examples 2, 5, 6 and 8, the relative value of dark current is small.
更に図2に示す形態と同様の撮像素子を作製した。すなわち、CMOS基板上に、アモルファス性ITO 30nmをスパッタ法により成膜後、フォトリソグラフィーによりCMOS基板上のフォトダイオード(PD)の上にそれぞれ1つずつ画素が存在するようにパターニングして下部電極とし、電子ブロッキング材料の製膜以降は、実施例1〜23、比較例1〜8と同様に作成した。その評価も同様に行い、表1と同様な結果が得られ、撮像素子においても本発明の実施例に基づいた素子は加熱後の暗電流が小さく、耐熱性が高いことが示された。 Further, an image sensor similar to the embodiment shown in FIG. 2 was produced. That is, after depositing amorphous ITO 30 nm on a CMOS substrate by sputtering, patterning is performed so that one pixel exists on each photodiode (PD) on the CMOS substrate by photolithography to form a lower electrode. The film forming of the electron blocking material was made in the same manner as in Examples 1 to 23 and Comparative Examples 1 to 8. The evaluation was carried out in the same manner, and the same results as in Table 1 were obtained. In the image pickup device, the device based on the example of the present invention showed a low dark current after heating and high heat resistance.
10a、10b 光電変換素子
11 下部電極(導電性膜)
12 光電変換層(光電変換膜)
15 上部電極(透明導電性膜)
16A 電子ブロッキング層
16B 正孔ブロッキング層
100 撮像素子
101 基板
102 絶縁層
103 接続電極
104 画素電極(下部電極)
105 接続部
106 接続部
107 光電変換膜
108 対向電極(上部電極)
109 緩衝層
110 封止層
111 カラーフィルタ(CF)
112 隔壁
113 遮光層
114 保護層
115 対向電極電圧供給部
116 読出し回路
10a, 10b
12 Photoelectric conversion layer (photoelectric conversion film)
15 Upper electrode (transparent conductive film)
16A Electron blocking layer 16B
105 connecting
109
112
Claims (17)
前記光電変換膜は、光電変換層、及び電子ブロッキング層を含み、
前記電子ブロッキング層が下記一般式(F−1)で表される化合物を含有する光電変換素子。
(一般式(F−1)中、R11〜R18、R’11〜R’18はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、又はメルカプト基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。但し、R15〜R18中のいずれか一つは、R’15〜R’18中のいずれか一つと連結し、単結合を形成する。A11及びA12はそれぞれ独立に下記一般式(A−1)で表される置換基を表し、R11〜R14中のいずれか一つ、及びR’11〜R’14中のいずれか一つとして置換する。Yはそれぞれ独立に、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、又はケイ素原子を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。)
(一般式(A−1)中、Ra1〜Ra8は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、又は複素環基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。Ra1〜Ra8のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。*は一般式(A−1)で表される置換基が一般式(F−1)におけるR 11 〜R 14 中のいずれか一つ、及びR’ 11 〜R’ 14 中のいずれか一つとして置換する際の結合位置を表す。Xaは、単結合、酸素原子、硫黄原子、アルキレン基、シリレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、アリーレン基、2価の複素環基、又はイミノ基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。S11はそれぞれ独立に下記置換基(S11)を示し、Ra1〜Ra8中のいずれかひとつとして置換する。nはそれぞれ独立に1〜4の整数を表す。)
(R1〜R3はそれぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表す。R1〜R3のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。) A photoelectric conversion element having a transparent conductive film, a photoelectric conversion film, and a conductive film in this order,
The photoelectric conversion film includes a photoelectric conversion layer and an electron blocking layer,
The photoelectric conversion element in which the said electron blocking layer contains the compound represented by the following general formula (F-1).
(In General Formula (F-1), R 11 to R 18 , R ′ 11 to R ′ 18 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a hydroxyl group, an amino group, or It represents a mercapto group, which may further have a substituent. However, any one in R 15 to R 18 is coupled with any one in R '15 ~R' 18, single bond A 11 and A 12 each independently represent a substituent represented by the following general formula (A-1), any one of R 11 to R 14 , and R ′ 11 to R ′ 14. And each Y is independently a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, or a silicon atom, which may further have a substituent.
(In General Formula (A-1), Ra 1 to Ra 8 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and these may further have a substituent. At least two members out of Ra 1 to Ra 8 may be bonded to each other to form a ring, and * represents a substituent represented by the general formula (A-1) as R 11 in the general formula (F-1). any one in to R 14, and .Xa representing the binding position when substituted as any one of R '11 to R' of 14 represents a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, an alkylene group, a silylene group, alkenylene group, cycloalkylene group, cycloalkenylene group, an arylene group, a divalent heterocyclic group or an imino group, which may further have a substituent .S 11 each independently represent the following substituents (S 11 ) and Ra 1 to R a is substituted as any one of 8. Each n independently represents an integer of 1 to 4.)
(R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group. At least two of R 1 to R 3 may be bonded to each other to form a ring.)
(一般式(F−2)中、R11〜R16、R18、R’11〜R’16、R’18はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、複素環基、水酸基、アミノ基、又はメルカプト基を表し、これらは更に置換基を有してもよい。A11及びA12はそれぞれ独立に前記一般式(A−1)で表される置換基を表し、R11〜R14中のいずれか一つ、及びR’11〜R’14中のいずれか一つとして置換する。Yはそれぞれ独立に、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、又はケイ素原子を表し、これらは更に置換基を有していてもよい。) The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the compound represented by the general formula (F-1) is a compound represented by the following general formula (F-2).
(In General Formula (F-2), R 11 to R 16 , R 18 , R ′ 11 to R ′ 16 and R ′ 18 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group. , A hydroxyl group, an amino group, or a mercapto group, which may further have a substituent, A 11 and A 12 each independently represent a substituent represented by the general formula (A-1); Substitute as any one of R 11 to R 14 and any one of R ′ 11 to R ′ 14. Y is independently a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, or silicon. Represents an atom, which may further have a substituent.)
一般式(I)
(式中、Z1は5又は6員環を形成するのに必要な原子群を表す。L1、L2、及びL3はそれぞれ独立に、無置換メチン基、又は置換メチン基を表す。D1は原子群を表す。n1は0以上の整数を表す。) The photoelectric conversion element of any one of Claims 1-11 in which the said photoelectric conversion film contains the compound of the following general formula (I).
Formula (I)
(In the formula, Z 1 represents an atomic group necessary for forming a 5- or 6-membered ring. L 1 , L 2 , and L 3 each independently represent an unsubstituted methine group or a substituted methine group. D 1 represents an atomic group, and n 1 represents an integer of 0 or more.)
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