JP7770944B2 - Photoelectric conversion elements, imaging elements, optical sensors, compounds - Google Patents
Photoelectric conversion elements, imaging elements, optical sensors, compoundsInfo
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Description
本発明は、光電変換素子、撮像素子、光センサ及び化合物に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion element, an imaging element, an optical sensor, and a compound.
近年、光電変換膜を有する素子の開発が進んでいる。例えば、特許文献1では、光電変換素子に適用される材料として、メロシアニン色素が開示されている。 In recent years, progress has been made in the development of elements with photoelectric conversion films. For example, Patent Document 1 discloses a merocyanine dye as a material used in photoelectric conversion elements.
近年、撮像素子及び光センサ等の性能向上の要求に伴い、これらに使用される光電変換素子に求められる諸特性の更なる向上が求められている。光電変換素子において、例えば、アニール前の量子効率(光電変換効率)に対するアニール後の量子効率(光電変換効率)の比が高く、アニール後の量子効率(光電変換効率)が高いことが求められている。
アニール後の量子効率とは、所定条件下で加熱処理後の量子効率を意味する。また、アニール前の量子効率(光電変換効率)に対するアニール後の量子効率(光電変換効率)の比が高いとは、アニール後であっても量子効率が低下しにくいことを意味する。以下、アニール前の量子効率(光電変換効率)に対するアニール後の量子効率(光電変換効率)の比を、アニール前後の相対比ともいう。
In recent years, along with the demand for improved performance of image sensors, optical sensors, etc., further improvements in the properties required of photoelectric conversion elements used therein are being demanded. For example, the photoelectric conversion elements are being demanded to have a high ratio of the quantum efficiency (photoelectric conversion efficiency) after annealing to the quantum efficiency (photoelectric conversion efficiency) before annealing, and to have a high quantum efficiency (photoelectric conversion efficiency) after annealing.
The quantum efficiency after annealing refers to the quantum efficiency after heat treatment under specified conditions. Furthermore, a high ratio of the quantum efficiency (photoelectric conversion efficiency) after annealing to the quantum efficiency (photoelectric conversion efficiency) before annealing means that the quantum efficiency is less likely to decrease even after annealing. Hereinafter, the ratio of the quantum efficiency (photoelectric conversion efficiency) after annealing to the quantum efficiency (photoelectric conversion efficiency) before annealing is also referred to as the relative ratio before and after annealing.
本発明者は、特許文献1等に開示されている化合物を用いた光電変換素子について検討したところ、アニール前後の相対比が高いこと及びアニール後の量子効率が高いことの両立が困難であることを知見した。 The inventors investigated photoelectric conversion elements using the compounds disclosed in Patent Document 1 and other documents and found that it was difficult to achieve both a high relative ratio before and after annealing and a high quantum efficiency after annealing.
そこで、本発明は、アニール前後の相対比が高く、アニール後の量子効率も高い光電変換素子の提供を課題とする。また、本発明は、撮像素子、光センサ及び化合物の提供も課題とする。 Therefore, an objective of the present invention is to provide a photoelectric conversion element that has a high relative ratio before and after annealing and a high quantum efficiency after annealing. Another objective of the present invention is to provide an imaging element, an optical sensor, and a compound.
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、所定の構造を有する化合物を光電変換膜に用いれば上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 After extensive research into the above-mentioned problems, the inventors discovered that the above-mentioned problems could be solved by using a compound with a specific structure in the photoelectric conversion film, leading to the completion of the present invention.
〔1〕
導電性膜、光電変換膜及び透明導電性膜をこの順で有する光電変換素子であって、
上記光電変換膜が、後述する式(1)で表される化合物を含む、光電変換素子。
〔2〕
上記式(1)で表される化合物が、後述する式(2)で表される化合物である、〔1〕に記載の光電変換素子。
〔3〕
上記する式(2)で表される化合物が、後述する式(3)で表される化合物である、〔2〕に記載の光電変換素子。
〔4〕
R3及びR4が、水素原子、又は、シアノ基及びフッ素原子以外の置換基を表す、〔3〕に記載の光電変換素子。
〔5〕
Rb2が、シアノ基を表す、〔1〕~〔4〕のいずれか1つに記載の光電変換素子。
〔6〕
Rb1が、置換基を有していてもよい芳香環基を表す、〔1〕~〔5〕のいずれか1つに記載の光電変換素子。
〔7〕
R1及びR2が、水素原子を表す、〔1〕~〔6〕のいずれか1つに記載の光電変換素子。
〔8〕
X1が、酸素原子を表す、〔1〕~〔7〕のいずれか1つに記載の光電変換素子。
〔9〕
Ra1及びRa2の一方が置換基を有していてもよい芳香環基を表し、他方が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基を表す、〔1〕~〔8〕のいずれか1つに記載の光電変換素子。
〔10〕
上記光電変換膜が、更にn型有機半導体を含む、〔1〕~〔9〕のいずれか1つに記載の光電変換素子。
〔11〕
上記n型有機半導体が、フラーレン及びその誘導体からなる群から選択されるフラーレン類を含む、〔10〕に記載の光電変換素子。
〔12〕
上記光電変換膜が、更にp型有機半導体を含む、〔1〕~〔11〕のいずれか1つに記載の光電変換素子。
〔13〕
上記光電変換膜が、更に色素を含む、〔1〕~〔12〕のいずれか1つに記載の光電変換素子。
〔14〕
上記導電性膜と上記透明導電性膜の間に、上記光電変換膜の他に1種以上の中間層を有する、〔1〕~〔13〕のいずれか1つに記載の光電変換素子。
〔15〕
〔1〕~〔14〕のいずれか1つに記載の光電変換素子を有する、撮像素子。
〔16〕
〔1〕~〔14〕のいずれか1つに記載の光電変換素子を有する、光センサ。
〔17〕
後述する式(1)で表される化合物。
〔18〕
上記式(1)で表される化合物が、後述する式(2)で表される化合物である、〔17〕に記載の化合物。
〔19〕
上記式(2)で表される化合物が、後述する式(3)で表される化合物である、〔18〕に記載の化合物。
〔20〕
R3及びR4が、水素原子、又は、シアノ基及びフッ素原子以外の置換基を表す、〔19〕に記載の化合物。
〔21〕
Rb2が、シアノ基を表す、〔17〕~〔20〕のいずれか1つに記載の化合物。
〔22〕
Rb1が、置換基を有していてもよい芳香環基を表す、〔17〕~〔21〕のいずれか1つに記載の化合物。
〔23〕
R1及びR2が、水素原子を表す、〔17〕~〔22〕のいずれか1つに記載の化合物。
〔24〕
X1が、酸素原子を表す、〔17〕~〔23〕のいずれか1つに記載の化合物。
〔25〕
Ra1及びRa2の一方が置換基を有していてもよい芳香環基を表し、他方が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基を表す、〔17〕~〔24〕のいずれか1つに記載の化合物。
[1]
A photoelectric conversion element having a conductive film, a photoelectric conversion film, and a transparent conductive film in this order,
The photoelectric conversion element, wherein the photoelectric conversion film contains a compound represented by formula (1) described below.
[2]
The photoelectric conversion element according to [1], wherein the compound represented by the formula (1) is a compound represented by the formula (2) described below.
[3]
The photoelectric conversion element according to [2], wherein the compound represented by the formula (2) is a compound represented by the formula (3) described below.
[4]
The photoelectric conversion element according to [3], wherein R3 and R4 represent a hydrogen atom or a substituent other than a cyano group or a fluorine atom.
[5]
The photoelectric conversion element according to any one of [1] to [4], wherein R b2 represents a cyano group.
[6]
The photoelectric conversion element according to any one of [1] to [5], wherein R b1 represents an aromatic ring group which may have a substituent.
[7]
The photoelectric conversion element according to any one of [1] to [6], wherein R 1 and R 2 represent a hydrogen atom.
[8]
The photoelectric conversion element according to any one of [1] to [7], wherein X 1 represents an oxygen atom.
[9]
[1] to [8], wherein one of R a1 and R a2 represents an aromatic ring group which may have a substituent, and the other represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent.
[10]
The photoelectric conversion element according to any one of [1] to [9], wherein the photoelectric conversion film further contains an n-type organic semiconductor.
[11]
The photoelectric conversion element according to [10], wherein the n-type organic semiconductor contains a fullerene selected from the group consisting of fullerenes and derivatives thereof.
[12]
The photoelectric conversion element according to any one of [1] to [11], wherein the photoelectric conversion film further contains a p-type organic semiconductor.
[13]
The photoelectric conversion element according to any one of [1] to [12], wherein the photoelectric conversion film further contains a dye.
[14]
The photoelectric conversion element according to any one of [1] to [13], further comprising one or more intermediate layers in addition to the photoelectric conversion film between the conductive film and the transparent conductive film.
[15]
An imaging device having the photoelectric conversion element according to any one of [1] to [14].
[16]
An optical sensor having the photoelectric conversion element according to any one of [1] to [14].
[17]
A compound represented by formula (1) described below.
[18]
The compound according to [17], wherein the compound represented by the formula (1) is a compound represented by the formula (2) described below.
[19]
The compound according to [18], wherein the compound represented by the formula (2) is a compound represented by the formula (3) described below.
[20]
The compound according to [19], wherein R3 and R4 represent a hydrogen atom or a substituent other than a cyano group or a fluorine atom.
[21]
The compound according to any one of [17] to [20], wherein R b2 represents a cyano group.
[22]
The compound according to any one of [17] to [21], wherein R b1 represents an aromatic ring group which may have a substituent.
[23]
The compound according to any one of [17] to [22], wherein R 1 and R 2 represent a hydrogen atom.
[24]
The compound according to any one of [17] to [23], wherein X 1 represents an oxygen atom.
[25]
The compound according to any one of [17] to [24], wherein one of R a1 and R a2 represents an aromatic ring group which may have a substituent, and the other represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent.
本発明によれば、アニール前後の相対比が高く、アニール後の量子効率も高い光電変換素子を提供できる。また、本発明によれば、撮像素子、光センサ及び化合物を提供できる。 The present invention can provide a photoelectric conversion element that has a high relative ratio before and after annealing and a high quantum efficiency after annealing. The present invention can also provide an imaging element, an optical sensor, and a compound.
以下、本発明の光電変換素子の実施形態について詳述する。
本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、水素原子は、軽水素原子(通常の水素原子)及び重水素原子(例えば、二重水素原子等)であってもよい。
本明細書において、特定の符号で表示された置換基及び連結基等(以下、「置換基等」ともいう。)が複数あるとき、又は、複数の置換基等を同時に規定するときには、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよいことを意味する。この点は、置換基等の数の規定についても同様である。
本明細書において、「置換基」は、特段の断りがない限り、後述する置換基Wで例示される基が挙げられる。
Hereinafter, embodiments of the photoelectric conversion element of the present invention will be described in detail.
In this specification, a numerical range expressed using "to" means a range that includes the numerical values written before and after "to" as the lower and upper limits.
In this specification, the hydrogen atom may be a protium atom (normal hydrogen atom) or a deuterium atom (for example, a deuterium atom, etc.).
In this specification, when there are a plurality of substituents, linking groups, etc. (hereinafter also referred to as "substituents, etc.") represented by specific symbols, or when a plurality of substituents, etc. are simultaneously specified, it means that the respective substituents, etc. may be the same or different from each other. This also applies to the specification of the number of substituents, etc.
In this specification, unless otherwise specified, examples of the "substituent" include the groups exemplified as the substituent W described below.
(置換基W)
本明細書における置換基Wについて記載する。
置換基Wは、例えば、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等)、アルキル基(シクロアルキル基、ビシクロアルキル基及び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及びビシクロアルケニル基を含む)、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基(ヘテロ環基)、シアノ基、ニトロ基、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、2級又は3級のアミノ基(アニリノ基を含む)、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アルキル又はアリールスルフィニル基、アルキル又は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、アリール又はヘテロ環アゾ基、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、カルボキシ基、リン酸基、スルホン酸基、ヒドロキシ基、チオール基、アシルアミノ基、カルバモイル基、ウレイド基、ボロン酸基及び1級アミノ基が挙げられる。また、上述の各基は、可能な場合、更に置換基(例えば、上述の各基のうちの1以上の基等)を有していてもよい。例えば、置換基を有していてもよいアルキル基も、置換基Wの一形態として含まれる。
また、置換基Wが炭素原子を有する場合、置換基Wが有する炭素数は、例えば、1~20である。
置換基Wが有する水素原子以外の原子の数は、例えば、1~30である。
なお、後述する特定化合物は、置換基として、カルボキシ基、カルボキシ基の塩、リン酸基の塩、スルホン酸基、スルホン酸基の塩、ヒドロキシ基、チオール基、アシルアミノ基、カルバモイル基、ウレイド基、ボロン酸基(-B(OH)2)及び/又は1級アミノ基を有さないことも好ましい。
(Substituent W)
The substituent W in this specification will be described.
The substituent W may be, for example, a halogen atom (for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc.), 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, a heteroaryl group (a heterocyclic group), a cyano group, a nitro group, an alkoxy group, an aryloxy group, a silyloxy group, a heterocyclic oxy group, an acyloxy group, a carbamoyloxy group, an alkoxycarbonyloxy group, an aryloxycarbonyloxy group, a secondary or tricyclic aryloxy group, a cycloalkenyl group, a cycloalkenyl group, a bi ... Examples of the W substituent include primary amino groups (including anilino groups), alkylthio groups, arylthio groups, heterocyclic thio groups, alkyl or arylsulfinyl groups, alkyl or arylsulfonyl groups, acyl groups, aryloxycarbonyl groups, alkoxycarbonyl groups, aryl or heterocyclic azo groups, imido groups, phosphino groups, phosphinyl groups, phosphinyloxy groups, phosphinylamino groups, phosphono groups, silyl groups, carboxy groups, phosphate groups, sulfonic acid groups, hydroxy groups, thiol groups, acylamino groups, carbamoyl groups, ureido groups, boronic acid groups, and primary amino groups. Furthermore, each of the above groups may further have a substituent (e.g., one or more of the above groups), if possible. For example, an alkyl group that may have a substituent is also included as one form of the substituent W.
When the substituent W has a carbon atom, the number of carbon atoms contained in the substituent W is, for example, 1 to 20.
The number of atoms other than hydrogen atoms contained in the substituent W is, for example, 1 to 30.
It is also preferable that the specific compound described below does not have a carboxy group, a salt of a carboxy group, a salt of a phosphate group, a sulfonic acid group, a salt of a sulfonic acid group, a hydroxy group, a thiol group, an acylamino group, a carbamoyl group, a ureido group, a boronic acid group (-B(OH) 2 ) and/or a primary amino group as a substituent.
本明細書において、ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。 In this specification, halogen atoms include, for example, fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, and iodine atoms.
また、本明細書において、特段の断りがない限り、アルキル基の炭素数は、1~20が好ましく、1~10がより好ましく、1~6が更に好ましい。
アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれであってもよい。
アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、n-ヘキシル基及びシクロペンチル基が挙げられる。
また、アルキル基は、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基及びトリシクロアルキル基のいずれであってもよく、これらの環状構造を部分構造として有していてもよい。
置換基を有していてもよいアルキル基において、アルキル基が有していてもよい置換基は、例えば、置換基Wで例示される基が挙げられ、アリール基(好ましくは炭素数6~18、より好ましくは炭素数6)、ヘテロアリール基(好ましくは炭素数5~18、より好ましくは炭素数5~6)又はハロゲン原子(好ましくはフッ素原子又は塩素原子)が好ましい。
In addition, in this specification, unless otherwise specified, the alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, and even more preferably 1 to 6 carbon atoms.
The alkyl group may be linear, branched, or cyclic.
Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, an n-hexyl group, and a cyclopentyl group.
The alkyl group may be any of a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, and a tricycloalkyl group, and may have a cyclic structure of these as a partial structure.
In the alkyl group which may have a substituent, examples of the substituent which the alkyl group may have include the groups exemplified as the substituent W, and an aryl group (preferably having 6 to 18 carbon atoms, more preferably having 6 carbon atoms), a heteroaryl group (preferably having 5 to 18 carbon atoms, more preferably having 5 to 6 carbon atoms) or a halogen atom (preferably a fluorine atom or a chlorine atom) is preferred.
本明細書において、特段の断りがない限り、アルコキシ基におけるアルキル基部分は、上記アルキル基が好ましい。アルキルチオ基におけるアルキル基部分は、上記アルキル基が好ましい。
置換基を有していてもよいアルコキシ基において、アルコキシ基が有していてもよい置換基は、置換基を有していてもよいアルキル基における置換基と同様の例が挙げられる。置換基を有していてもよいアルキルチオ基において、アルキルチオ基が有していてもよい置換基は、置換基を有していてもよいアルキル基における置換基と同様の例が挙げられる。
In this specification, unless otherwise specified, the alkyl group moiety in the alkoxy group is preferably the above-mentioned alkyl group, and the alkyl group moiety in the alkylthio group is preferably the above-mentioned alkyl group.
In the alkoxy group which may have a substituent, examples of the substituent that the alkoxy group may have include the same as the substituents in the alkyl group which may have a substituent. In the alkylthio group which may have a substituent, examples of the substituent that the alkylthio group may have include the same as the substituents in the alkyl group which may have a substituent.
本明細書において、特段の断りがない限り、アルケニル基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれであってもよい。上記アルケニル基の炭素数は、2~20が好ましい。置換基を有していてもよいアルケニル基において、アルケニル基が有していてもよい置換基は、置換基を有していてもよいアルキル基における置換基と同様の例が挙げられる。
本明細書において、特段の断りがない限り、アルキニル基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれであってもよい。上記アルキニル基の炭素数は、2~20が好ましい。置換基を有していてもよいアルキニル基において、アルキニル基が有してもよい置換基は、置換基を有していてもよいアルキル基における置換基と同様の例が挙げられる。
In this specification, unless otherwise specified, the alkenyl group may be linear, branched, or cyclic. The number of carbon atoms in the alkenyl group is preferably 2 to 20. In the optionally substituted alkenyl group, examples of the substituent that the alkenyl group may have include the same as the substituents in the optionally substituted alkyl group.
In this specification, unless otherwise specified, the alkynyl group may be linear, branched, or cyclic. The number of carbon atoms in the alkynyl group is preferably 2 to 20. In the alkynyl group which may have a substituent, examples of the substituent which the alkynyl group may have are the same as those of the substituent in the alkyl group which may have a substituent.
本明細書において、芳香環又は芳香環基を構成する芳香環は、特段の断りがない限り、単環及び多環(例えば、2~6環等)のいずれであってもよい。単環の芳香環は、環構造として、1環の芳香環構造のみを有する芳香環である。多環(例えば、2~6環等)の芳香環は、環構造として複数(例えば、2~6等)の芳香環構造が縮環している芳香環である。
上記芳香環の環員原子の数は、5~15が好ましい。
上記芳香環は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環であってもよい。
上記芳香環が芳香族複素環の場合、環員原子として有するヘテロ原子の数は、例えば、1~10である。上記ヘテロ原子としては、例えば、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、テルル原子、リン原子、ケイ素原子及びホウ素原子が挙げられる。
上記芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環及びフェナントレン環が挙げられる。
上記芳香族複素環としては、例えば、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、トリアジン環(例えば、1,2,3-トリアジン環、1,2,4-トリアジン環及び1,3,5-トリアジン環等)及びテトラジン環(例えば、1,2,4,5-テトラジン環等)、キノキサリン環、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、ベンゾピロール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ナフトピロール環、ナフトフラン環、ナフトチオフェン環、ナフトイミダゾール環、ナフトオキサゾール環、3H-ピロリジン環、ピロロイミダゾール環(例えば、5H-ピロロ[1,2-a]イミダゾール環等)、イミダゾオキサゾール環(例えば、イミダゾ[2,1-b]オキサゾール環等)、チエノチアゾール環(例えば、チエノ[2,3-d]チアゾール環等)、ベンゾチアジアゾール環、ベンゾジチオフェン環(例えば、ベンゾ[1,2-b:4,5-b’]ジチオフェン環等)、チエノチオフェン環(例えば、チエノ[3,2-b]チオフェン環等)、チアゾロチアゾール環(例えば、チアゾロ[5,4-d]チアゾール環等)、ナフトジチオフェン環(例えば、ナフト[2,3-b:6,7-b’]ジチオフェン環、ナフト[2,1-b:6,5-b’]ジチオフェン環、ナフト[1,2-b:5,6-b’]ジチオフェン環及び1,8-ジチアジシクロペンタ[b,g]ナフタレン環等)、ベンゾチエノベンゾチオフェン環、ジチエノ[3,2-b:2’,3’-d]チオフェン環及び3,4,7,8-テトラチアジシクロペンタ[a,e]ペンタレン環が挙げられる。
置換基を有していてもよい芳香環において、芳香環が有していてもよい置換基の種類は、例えば、置換基Wで例示される基が挙げられる、上記芳香環が置換基を有する場合の置換基の数は、1以上(例えば、1~4等)であればよい。
本明細書において、芳香環基という場合、例えば、上記芳香環から水素原子を1つ以上(例えば、1~5等)除いてなる基が挙げられる。
本明細書でアリール基という場合、例えば、上記芳香環のうちの芳香族炭化水素環に該当する環から水素原子を1つ取り除いてなる基が挙げられる。
本明細書でヘテロアリール基という場合、例えば、上記芳香環のうちの芳香族複素環に該当する環から水素原子を1つ除いてなる基が挙げられる。
本明細書でアリーレン基という場合、例えば、上記芳香環のうちの芳香族炭化水素環に該当する環から水素原子を2つ除いてなる基が挙げられる。
本明細書でヘテロアリーレン基という場合、例えば、上記芳香環のうちの芳香族複素環に該当する環から水素原子を2つ除いてなる基が挙げられる。
置換基を有していてもよい芳香環基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいアリーレン基及び置換基を有していてもよいヘテロアリーレン基において、これらの基が有してもよい置換基の種類は、例えば、置換基Wが挙げられる。置換基を有していてもよいこれらの基が置換基を有する場合の置換基の数は1以上(例えば、1~4等)であればよい。
In this specification, unless otherwise specified, an aromatic ring or an aromatic ring constituting an aromatic ring group may be either a monocyclic ring or a polycyclic ring (e.g., 2 to 6 rings). A monocyclic aromatic ring is an aromatic ring having only one aromatic ring structure as a ring structure. A polycyclic (e.g., 2 to 6 rings) aromatic ring is an aromatic ring having a plurality of (e.g., 2 to 6 rings) aromatic ring structures condensed together as a ring structure.
The aromatic ring preferably has 5 to 15 ring atoms.
The aromatic ring may be an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring.
When the aromatic ring is an aromatic heterocycle, the number of heteroatoms contained as ring member atoms is, for example, 1 to 10. Examples of the heteroatom include a nitrogen atom, a sulfur atom, an oxygen atom, a selenium atom, a tellurium atom, a phosphorus atom, a silicon atom, and a boron atom.
Examples of the aromatic hydrocarbon ring include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, and a phenanthrene ring.
Examples of the aromatic heterocycle include a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyridazine ring, a pyrazine ring, a triazine ring (for example, a 1,2,3-triazine ring, a 1,2,4-triazine ring, and a 1,3,5-triazine ring), a tetrazine ring (for example, a 1,2,4,5-tetrazine ring), a quinoxaline ring, a pyrrole ring, a furan ring, a thiophene ring, an imidazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a benzopyrrole ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a benzimidazole ring, a benzoxazole ring, a benzothiazole ring, a naphthopyrrole ring, a naphthofuran ring, a naphthothiophene ring, a naphthoimidazole ring, a naphthoxazole ring, a 3H-pyrrolidine ring, a pyrroloimidazole ring (for example, a 5H-pyrrolo[1,2-a]imidazole ring), an imidazooxazole ring (for example, an imidazo[2,1-b]oxazo a thienothiazole ring (for example, a thieno[2,3-d]thiazole ring), a benzothiadiazole ring, a benzodithiophene ring (for example, a benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene ring), a thienothiophene ring (for example, a thieno[3,2-b]thiophene ring), a thiazolothiazole ring (for example, a thiazolo[5,4-d]thiazole ring), a naphthodithiophene ring (for example, a naphtho[ [2,3-b:6,7-b']dithiophene ring, naphtho[2,1-b:6,5-b']dithiophene ring, naphtho[1,2-b:5,6-b']dithiophene ring, 1,8-dithiadicyclopenta[b,g]naphthalene ring, etc.), benzothienobenzothiophene ring, dithieno[3,2-b:2',3'-d]thiophene ring, and 3,4,7,8-tetrathiadicyclopenta[a,e]pentalene ring.
In the aromatic ring which may have a substituent, the type of the substituent which the aromatic ring may have includes, for example, the groups exemplified as the substituent W. When the aromatic ring has a substituent, the number of the substituents may be 1 or more (for example, 1 to 4).
In this specification, the term "aromatic ring group" includes, for example, a group obtained by removing one or more (for example, 1 to 5) hydrogen atoms from the above-mentioned aromatic ring.
In this specification, the term "aryl group" includes, for example, a group obtained by removing one hydrogen atom from a ring that corresponds to an aromatic hydrocarbon ring among the above aromatic rings.
In this specification, the term "heteroaryl group" refers to, for example, a group obtained by removing one hydrogen atom from a ring corresponding to an aromatic heterocycle among the above aromatic rings.
In this specification, the term "arylene group" includes, for example, a group obtained by removing two hydrogen atoms from a ring corresponding to an aromatic hydrocarbon ring among the above aromatic rings.
In this specification, the term "heteroarylene group" refers to, for example, a group formed by removing two hydrogen atoms from a ring corresponding to an aromatic heterocycle among the above aromatic rings.
In the aromatic ring group which may have a substituent, the aryl group which may have a substituent, the heteroaryl group which may have a substituent, the arylene group which may have a substituent, and the heteroarylene group which may have a substituent, examples of the substituents which these groups may have include the substituent W. When these groups which may have a substituent have a substituent, the number of the substituents may be 1 or more (for example, 1 to 4).
本明細書において、化学構造を示す1つの式中に、基の種類又は数を示す同一の記号が複数存在する場合、特段の断りがない限り、それらの複数存在する同一の記号同士の内容はそれぞれ独立であり、同一の記号同士の内容は同一又は異なっていてもよい。
本明細書において、化学構造を示す1つの式中に、同種の基(例えば、アルキル基等)が複数存在する場合、特段の断りがない限り、それらの複数存在する同種の基同士の具体的な内容はそれぞれ独立であり、同種の基同士の具体的な内容は同一又は異なっていてもよい。
In this specification, when a formula showing a chemical structure contains a plurality of identical symbols indicating the type or number of groups, the contents of the plurality of identical symbols are independent of each other, and the contents of the same symbols may be the same or different, unless otherwise specified.
In this specification, when a formula showing a chemical structure contains a plurality of groups of the same type (for example, alkyl groups, etc.), the specific details of the plurality of groups of the same type are independent of each other, and the specific details of the groups of the same type may be the same or different.
本明細書において表記される2価の基(例えば、-CO-O-等)の結合方向は、特段の断りがない限り、制限されない。例えば、「X-Y-Z」なる式で表される化合物中の、Yが-CO-O-である場合、上記化合物は「X-O-CO-Z」及び「X-CO-O-Z」のいずれであってもよい。 The bonding direction of divalent groups (e.g., -CO-O-) shown in this specification is not limited unless otherwise specified. For example, if Y in a compound represented by the formula "X-Y-Z" is -CO-O-, the compound may be either "X-O-CO-Z" or "X-CO-O-Z."
〔光電変換素子〕
本発明の光電変換素子は、導電性膜、光電変換膜及び透明導電性膜をこの順で有する光電変換素子であって、光電変換膜が、式(1)で表される化合物(以下、「特定化合物」ともいう。)を含む。
本発明の特徴点としては、例えば、特定化合物を含む点が挙げられ、特定化合物のその特徴的な化学構造により、特定化合物を含む光電変換膜を有する光電変換素子のアニール前後の相対比も高く、アニール後の量子効率が高いと推測される。
以下、アニール前後の相対比がより高いこと及びアニール後の量子効率がより高くなること、の少なくとも一方の効果が得られることを、「本発明の効果がより優れる」ともいう。
[Photoelectric conversion element]
The photoelectric conversion element of the present invention is a photoelectric conversion element having a conductive film, a photoelectric conversion film, and a transparent conductive film in this order, and the photoelectric conversion film contains a compound represented by formula (1) (hereinafter also referred to as a “specific compound”).
A feature of the present invention is, for example, that it contains a specific compound, and due to the characteristic chemical structure of the specific compound, it is presumed that the relative ratio before and after annealing of a photoelectric conversion element having a photoelectric conversion film containing the specific compound is high, and the quantum efficiency after annealing is high.
Hereinafter, the achievement of at least one of the effects of a higher relative ratio before and after annealing and a higher quantum efficiency after annealing will also be referred to as "the effect of the present invention being superior."
図1に、本発明の光電変換素子の一実施形態の断面模式図を示す。
図1に示す光電変換素子10aは、下部電極として機能する導電性膜(以下、「下部電極」ともいう。)11と、電子ブロッキング膜16Aと、特定化合物を含む光電変換膜12と、上部電極として機能する透明導電性膜(以下、「上部電極」ともいう。)15とがこの順に積層された構成を有する。
図2に別の光電変換素子の構成例を示す。図2に示す光電変換素子10bは、下部電極11上に、電子ブロッキング膜16Aと、光電変換膜12と、正孔ブロッキング膜16Bと、上部電極15とがこの順に積層された構成を有する。なお、図1及び図2中の電子ブロッキング膜16A、光電変換膜12及び正孔ブロッキング膜16Bの積層順は、用途及び特性に応じて、適宜変更してもよい。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention.
The photoelectric conversion element 10a shown in Figure 1 has a configuration in which a conductive film (hereinafter also referred to as the "lower electrode") 11 functioning as a lower electrode, an electron blocking film 16A, a photoelectric conversion film 12 containing a specific compound, and a transparent conductive film (hereinafter also referred to as the "upper electrode") 15 functioning as an upper electrode are stacked in this order.
Fig. 2 shows an example of the configuration of another photoelectric conversion element. The photoelectric conversion element 10b shown in Fig. 2 has a configuration in which an electron blocking film 16A, a photoelectric conversion film 12, a hole blocking film 16B, and an upper electrode 15 are stacked in this order on a lower electrode 11. Note that the stacking order of the electron blocking film 16A, the photoelectric conversion film 12, and the hole blocking film 16B in Figs. 1 and 2 may be changed as appropriate depending on the application and characteristics.
光電変換素子10a(又は10b)では、上部電極15を介して光電変換膜12に光が入射されることが好ましい。
また、光電変換素子10a(又は10b)を使用する場合、電圧を印加できる。この場合、下部電極11と上部電極15とが一対の電極をなし、この一対の電極間に、1×10-5~1×107V/cmの電圧を印加することが好ましい。性能及び消費電力の点から、印加される電圧としては、1×10-4~1×107V/cmがより好ましく、1×10-3~5×106V/cmが更に好ましい。
なお、電圧印加方法については、図1及び図2において、電子ブロッキング膜16A側が陰極となり、光電変換膜12側が陽極となるように印加することが好ましい。光電変換素子10a(又は10b)を光センサとして使用した場合、また、撮像素子に組み込んだ場合も、同様の方法により電圧を印加できる。
後段で、詳述するように、光電変換素子10a(又は10b)は撮像素子用途に好適に適用できる。
以下に、本発明の光電変換素子を構成する各層の形態について詳述する。
In the photoelectric conversion element 10 a (or 10 b ), it is preferable that light be incident on the photoelectric conversion film 12 through the upper electrode 15 .
Furthermore, when the photoelectric conversion element 10a (or 10b) is used, a voltage can be applied. In this case, the lower electrode 11 and the upper electrode 15 form a pair of electrodes, and a voltage of 1×10 −5 to 1×10 7 V/cm is preferably applied between this pair of electrodes. From the viewpoints of performance and power consumption, the applied voltage is more preferably 1×10 −4 to 1×10 7 V/cm, and even more preferably 1×10 −3 to 5×10 6 V/cm.
1 and 2, the voltage is preferably applied so that the electron blocking film 16A side serves as the cathode and the photoelectric conversion film 12 side serves as the anode. When the photoelectric conversion element 10a (or 10b) is used as an optical sensor or incorporated into an imaging element, a voltage can be applied in a similar manner.
As will be described in detail later, the photoelectric conversion element 10a (or 10b) can be suitably used as an imaging element.
The configuration of each layer constituting the photoelectric conversion element of the present invention will be described in detail below.
[光電変換膜]
光電変換素子は、光電変換膜を有する。
[Photoelectric conversion film]
The photoelectric conversion element has a photoelectric conversion film.
<特定化合物>
光電変換膜は、特定化合物を含む。
<Specific compound>
The photoelectric conversion film contains a specific compound.
特定化合物において、式(1)中、R1、R2又はRb2が結合する炭素原子とそれに隣接する炭素原子とで構成されるC=C二重結合に基づいて区別され得る幾何異性体について、特定化合物はそのいずれの幾何異性体も含む。つまり、上記C=C二重結合に基づいて区別されるシス体とトランス体とは、いずれも特定化合物に含まれる。 In the specific compound, with regard to geometric isomers that can be distinguished based on the C═C double bond formed by the carbon atom to which R 1 , R 2 or R b2 is bonded and the carbon atom adjacent thereto in formula (1), the specific compound includes all such geometric isomers. In other words, both cis isomers and trans isomers distinguished based on the C═C double bond are included in the specific compound.
式(1)中、Rb1は、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
Rb2は、シアノ基又は-C(=O)RC1を表す。RC1は、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
Rb1が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基であり、Rb2が-C(=O)RC1であり、RC1が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基である場合、Rb1で表される上記脂肪族炭化水素基及びRC1で表される上記脂肪族炭化水素基は、直接又は2価の脂肪族炭化水素基を介して結合していてもよい。
X1は、酸素原子、硫黄原子、=NRC2又は=CRC3RC4を表す。RC2は、水素原子又は置換基を表す。RC3及びRC4は、それぞれ独立に、シアノ基、-C(=O)ORC5又は-C(=O)RC6を表す。RC5及びRC6は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
Ra1及びRa2は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。ただし、Ra1及びRa2のうち少なくとも一方は、置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
Ar1は、2つ以上の炭素原子を有し、置換基を有していてもよい芳香環を表す。
In formula (1), R b1 represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent or an aromatic ring group which may have a substituent.
R b2 represents a cyano group or —C(═O)R C1 , where R C1 represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent or an aromatic ring group which may have a substituent.
When R b1 is an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, R b2 is —C(═O)R C1 , and R C1 is an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, the aliphatic hydrocarbon group represented by R b1 and the aliphatic hydrocarbon group represented by R C1 may be bonded directly or via a divalent aliphatic hydrocarbon group.
X1 represents an oxygen atom, a sulfur atom, ═NR C2 , or ═CR C3 R C4 . R C2 represents a hydrogen atom or a substituent. R C3 and R C4 each independently represent a cyano group, —C(═O)OR C5 , or —C(═O)R C6 . R C5 and R C6 each independently represent an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, or an aromatic ring group which may have a substituent.
R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, or an aromatic ring group which may have a substituent.
R a1 and R a2 each independently represent an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group or an optionally substituted aromatic ring group, provided that at least one of R a1 and R a2 represents an optionally substituted aromatic ring group.
Ar 1 represents an aromatic ring having two or more carbon atoms and which may have a substituent.
Rb1は、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
Rb1としては、置換基を有していてもよい芳香環基が好ましい。
上記脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれであってもよく、直鎖状又は分岐鎖状が好ましい。
上記脂肪族炭化水素基としては、例えば、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基及び置換基を有していてもよいアルキニル基が挙げられ、置換基を有していてもよいアルキル基が好ましい。
上記アルキル基の炭素数は、1~30が好ましく、1~15がより好ましく、1~5が更に好ましい。
上記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基及びブチル基等の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、並びに、シクロプロパン環基、シクロブタン環基、シクロペンタン環基、シクロヘキサン環基、シクロヘプタン環基、ビシクロペンタン環基、ノルボルナン環基、デカリン環基及びアダマンタン環基等の環状のアルキル基が挙げられる。
上記アルキル基が有し得る置換基としては、例えば、置換基Wで例示される基が挙げられ、アリール基又はハロゲン原子が好ましく、フッ素原子又は塩素原子がより好ましい。
上記アルキル基は、置換基を有さないことが好ましい。
R b1 represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent or an aromatic ring group which may have a substituent.
R b1 is preferably an aromatic ring group which may have a substituent.
The aliphatic hydrocarbon group may be any of linear, branched, and cyclic, and is preferably linear or branched.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, and an alkynyl group which may have a substituent, and an alkyl group which may have a substituent is preferred.
The alkyl group preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, and even more preferably 1 to 5 carbon atoms.
Examples of the alkyl group include linear or branched alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group, as well as cyclic alkyl groups such as a cyclopropane ring group, a cyclobutane ring group, a cyclopentane ring group, a cyclohexane ring group, a cycloheptane ring group, a bicyclopentane ring group, a norbornane ring group, a decalin ring group, and an adamantane ring group.
Examples of the substituent that the alkyl group may have include the groups exemplified as the substituent W, and an aryl group or a halogen atom is preferred, and a fluorine atom or a chlorine atom is more preferred.
The alkyl group preferably has no substituent.
上記アルケニル基の炭素数は、2~30が好ましく、2~15がより好ましく、2~5が更に好ましい。
上記アルケニル基としては、例えば、上記アルキル基中の-CH2-CH2-が、-CH=CH-に置き換わった基が挙げられる。
上記アルケニル基が有し得る置換基としては、例えば、置換基Wで例示される基が挙げられ、アリール基又はハロゲン原子が好ましい。
The alkenyl group preferably has 2 to 30 carbon atoms, more preferably 2 to 15 carbon atoms, and even more preferably 2 to 5 carbon atoms.
Examples of the alkenyl group include groups in which —CH 2 —CH 2 — in the alkyl groups mentioned above is replaced with —CH═CH—.
Examples of the substituent that the alkenyl group may have include the groups exemplified as the substituent W, and an aryl group or a halogen atom is preferred.
上記アルキニル基の炭素数は、2~30が好ましく、2~15がより好ましく、2~5が更に好ましい。
上記アルキニル基としては、例えば、上記アルキル基中の-CH2-CH2-が、-C≡C-に置き換わった基が挙げられる。
上記アルキニル基が有し得る置換基としては、例えば、置換基Wで例示される基が挙げられ、アリール基又はハロゲン原子が好ましい。
The alkynyl group preferably has 2 to 30 carbon atoms, more preferably 2 to 15 carbon atoms, and even more preferably 2 to 5 carbon atoms.
Examples of the alkynyl group include groups in which —CH 2 —CH 2 — in the above alkyl groups is replaced with —C≡C—.
Examples of the substituent that the alkynyl group may have include the groups exemplified as the substituent W, and an aryl group or a halogen atom is preferred.
上記芳香環基は、単環及び多環のいずれであってもよい。
上記芳香環基の炭素数は、6~30が好ましく、6~15がより好ましい。
上記芳香環基は、環員原子としてヘテロ原子を有していてもよい。上記芳香環基は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環のいずれであってもよい。
上記ヘテロ原子の数は、1~10が好ましく、1~3がより好ましい。
上記ヘテロ原子としては、例えば、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、テルル原子、リン原子、ケイ素原子及びホウ素原子が挙げられ、窒素原子、硫黄原子又は酸素原子が好ましい。
上記芳香環基が有し得る置換基としては、例えば、置換基Wで例示される基が挙げられ、ハロゲン原子が好ましく、フッ素原子又は塩素原子がより好ましい。
上記芳香環基が置換基を有する場合、置換基の数は、1~5が好ましく、1~3がより好ましい。
上記芳香環基としては、例えば、上述した芳香族炭化水素環基及び上述した芳香族複素環基が挙げられ、ベンゼン環基、ナフタレン環基、チオフェン環基、ベンゾチアゾール環基又はチアゾール環基が好ましい。
The aromatic ring group may be either monocyclic or polycyclic.
The aromatic ring group preferably has 6 to 30 carbon atoms, and more preferably has 6 to 15 carbon atoms.
The aromatic ring group may have a heteroatom as a ring member atom. The aromatic ring group may be either an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring.
The number of the heteroatoms is preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 3.
Examples of the heteroatom include a nitrogen atom, a sulfur atom, an oxygen atom, a selenium atom, a tellurium atom, a phosphorus atom, a silicon atom, and a boron atom, with a nitrogen atom, a sulfur atom, or an oxygen atom being preferred.
Examples of the substituent that the aromatic ring group may have include the groups exemplified as the substituent W, and a halogen atom is preferred, and a fluorine atom or a chlorine atom is more preferred.
When the aromatic ring group has a substituent, the number of the substituents is preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 3.
Examples of the aromatic ring group include the above-mentioned aromatic hydrocarbon ring group and aromatic heterocyclic group, and a benzene ring group, a naphthalene ring group, a thiophene ring group, a benzothiazole ring group, or a thiazole ring group is preferred.
Rb2は、シアノ基又は-C(=O)RC1を表す。RC1は、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
上記脂肪族炭化水素基及び上記芳香環基としては、例えば、上述したRb1で表される置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基及び置換基を有していてもよい芳香環基が挙げられる。
Rb2としては、シアノ基が好ましい。
R b2 represents a cyano group or —C(═O)R C1 , where R C1 represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent or an aromatic ring group which may have a substituent.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group and the aromatic ring group include the aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent and the aromatic ring group which may have a substituent, represented by R b1 above.
R b2 is preferably a cyano group.
Rb1が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基であり、Rb2が-C(=O)RC1であり、RC1が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基である場合、Rb1で表される上記脂肪族炭化水素基及びRC1で表される上記脂肪族炭化水素基は、直接又は2価の脂肪族炭化水素基を介して結合する場合、式(1)で表される化合物としては、式(1-1)で表される化合物が好ましい。 When R b1 is an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, R b2 is —C(═O)R C1 , and R C1 is an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, and the aliphatic hydrocarbon group represented by R b1 and the aliphatic hydrocarbon group represented by R C1 are bonded directly or via a divalent aliphatic hydrocarbon group, the compound represented by formula (1) is preferably a compound represented by formula (1-1).
式(1-1)中、LSは、2価の脂肪族炭化水素基を表す。RSは、置換基を表す。nSは、0~3の整数を表す。
式(1-1)中、R1、R2、Ra1、Ra2及びAr1は、それぞれ式(1)中、R1、R2、Ra1、Ra2及びAr1と同義であり、好適態様も同じである。
In formula (1-1), L 1 S represents a divalent aliphatic hydrocarbon group, R 1 S represents a substituent, and n S represents an integer of 0 to 3.
In formula (1-1), R 1 , R 2 , R a1 , R a2 and Ar 1 have the same meanings as R 1 , R 2 , R a1 , R a2 and Ar 1 in formula (1), respectively, and the preferred embodiments are also the same.
LSは、2価の脂肪族炭化水素基を表す。
上記2価の脂肪族炭化水素基としては、例えば、アルキレン基、アルケニレン基及びアルキニレン基が挙げられる。
上記アルキレン基は、直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよく、直鎖状が好ましい。
上記アルキレン基の炭素数は、1~30が好ましく、1~15がより好ましく、1~5が更に好ましく、2又は3が特に好ましい。
上記アルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基及びブチレン基が挙げられる。
上記アルケニレン基の炭素数は、2~30が好ましく、2~15がより好ましく、2~5が更に好ましく、2又は3が特に好ましい。
上記アルケニレン基としては、例えば、上記アルキル基中の-CH2-CH2-が、-CH=CH-に置き換わった基が挙げられる。
上記アルキニレン基の炭素数は、2~30が好ましく、2~15がより好ましく、2~5が更に好ましく、2又は3が特に好ましい。
上記アルキニル基としては、例えば、上記アルキル基中の-CH2-CH2-が、-C≡C-に置き換わった基が挙げられる。
L 1 S represents a divalent aliphatic hydrocarbon group.
Examples of the divalent aliphatic hydrocarbon group include an alkylene group, an alkenylene group, and an alkynylene group.
The alkylene group may be either linear or branched, and is preferably linear.
The alkylene group preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, even more preferably 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably 2 or 3 carbon atoms.
Examples of the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group.
The alkenylene group preferably has 2 to 30 carbon atoms, more preferably 2 to 15 carbon atoms, even more preferably 2 to 5 carbon atoms, and particularly preferably 2 or 3 carbon atoms.
Examples of the alkenylene group include groups in which —CH 2 —CH 2 — in the alkyl groups mentioned above is replaced with —CH═CH—.
The alkynylene group preferably has 2 to 30 carbon atoms, more preferably 2 to 15 carbon atoms, even more preferably 2 to 5 carbon atoms, and particularly preferably 2 or 3 carbon atoms.
Examples of the alkynyl group include groups in which —CH 2 —CH 2 — in the above alkyl groups is replaced with —C≡C—.
RSは、置換基を表す。
上記置換基としては、例えば、置換基Wで例示される基が挙げられる。
RSが複数存在する場合、RS同士は、同一又は異なっていてもよい。
R 1 S represents a substituent.
Examples of the substituent include the groups exemplified as the substituent W.
When a plurality of R 2 S's are present, the R 2 S's may be the same or different.
nSは、0~3の整数を表す。
nSとしては、0~2の整数が好ましく、0がより好ましい。
n S represents an integer of 0 to 3.
nS is preferably an integer of 0 to 2, and more preferably 0.
X1は、酸素原子、硫黄原子、=NRC2又は=CRC3RC4を表す。RC2は、水素原子又は置換基を表す。RC3及びRC4は、それぞれ独立に、シアノ基、-C(=O)ORC5又は-C(=O)RC6を表す。RC5及びRC6は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
X1としては、酸素原子又は硫黄原子が好ましく、酸素原子がより好ましい。
RC2で表される置換基としては、例えば、置換基Wで例示される基が挙げられる。
RC3及びRC4としては、シアノ基が好ましい。
RC5及びRC6としては、上述したRb1で表される置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基が挙げられ、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基が好ましく、置換基を有していてもよいアルキル基がより好ましい。
X1 represents an oxygen atom, a sulfur atom, ═NR C2 , or ═CR C3 R C4 . R C2 represents a hydrogen atom or a substituent. R C3 and R C4 each independently represent a cyano group, —C(═O)OR C5 , or —C(═O)R C6 . R C5 and R C6 each independently represent an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, or an aromatic ring group which may have a substituent.
X1 is preferably an oxygen atom or a sulfur atom, more preferably an oxygen atom.
Examples of the substituent represented by R C2 include the groups exemplified as the substituent W.
R C3 and R C4 are preferably a cyano group.
Examples of R and R include an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, or an aromatic ring group which may have a substituent, represented by the above-mentioned R b1 , and are preferably an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, and more preferably an alkyl group which may have a substituent.
R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
R1及びR2で表される置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基としては、例えば、上述したRb1で表される置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基が挙げられる。
R1及びR2としては、水素原子が好ましい。
R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, or an aromatic ring group which may have a substituent.
Examples of the optionally substituted aliphatic hydrocarbon group or optionally substituted aromatic ring group represented by R1 and R2 include the optionally substituted aliphatic hydrocarbon group or optionally substituted aromatic ring group represented by R b1 described above.
R 1 and R 2 are preferably hydrogen atoms.
Ra1及びRa2は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。ただし、Ra1及びRa2のうち少なくとも一方は、置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
上記脂肪族炭化水素基としては、例えば、上述したRb1で表される置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基が挙げられる。
上記脂肪族炭化水素基の炭素数は、1~30が好ましく、1~15がより好ましく、1~6が更に好ましい。
上記脂肪族炭化水素基は、置換基を有さないことが好ましい。
R a1 and R a2 each independently represent an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group or an optionally substituted aromatic ring group, provided that at least one of R a1 and R a2 represents an optionally substituted aromatic ring group.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include the aliphatic hydrocarbon groups represented by R b1 above which may have a substituent.
The aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, and even more preferably 1 to 6 carbon atoms.
The aliphatic hydrocarbon group preferably has no substituent.
上記芳香環基は、単環及び多環のいずれであってもよい。
上記芳香環基の炭素数は、6~30が好ましく、6~15がより好ましい。
上記芳香環基は、環員原子としてヘテロ原子を有していてもよい。上記芳香環基は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環のいずれであってもよく、芳香族炭化水素環が好ましい。
上記芳香環基が有し得る置換基としては、例えば、置換基Wで例示される基が挙げられ、アルキル基又はハロゲン原子が好ましく、アルキル基、フッ素原子又は塩素原子がより好ましい。上記アルキル基としては、例えば、上述したRb1で表されるアルキル基が挙げられる。
上記芳香環基としては、アルキル基又はハロゲン原子を有していてもよい芳香環基が好ましく、アルキル基又はハロゲン原子を有していてもよい芳香族炭化水素環が好ましい。
上記芳香環基としては、式(W)で表される基が好ましい。
The aromatic ring group may be either monocyclic or polycyclic.
The aromatic ring group preferably has 6 to 30 carbon atoms, and more preferably has 6 to 15 carbon atoms.
The aromatic ring group may have a heteroatom as a ring member atom. The aromatic ring group may be either an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring, and is preferably an aromatic hydrocarbon ring.
Examples of the substituent that the aromatic ring group may have include the groups exemplified as the substituent W, and are preferably an alkyl group or a halogen atom, and more preferably an alkyl group, a fluorine atom, or a chlorine atom. Examples of the alkyl group include the alkyl groups represented by R b1 above.
The aromatic ring group is preferably an aromatic ring group which may have an alkyl group or a halogen atom, and more preferably an aromatic hydrocarbon ring which may have an alkyl group or a halogen atom.
The aromatic ring group is preferably a group represented by formula (W).
式(W)中、*は、結合位置を表す。RW1及びRW2は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。T1~T3は、それぞれ独立に、-CH=又は-CRW3=を表す。RW3は、アルキル基又はハロゲン原子を表す。 In formula (W), * represents a bonding position. R W1 and R W2 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen atom. T 1 to T 3 each independently represent -CH= or -CR W3 =. R W3 represents an alkyl group or a halogen atom.
RW1及びRW2としては、アルキル基が好ましい。
上記アルキル基としては、例えば、上述したRb1で表されるアルキル基が挙げられる。
T1~T3のうち少なくとも1つが-CRW3=を表すか、又は、T1~T3の全てが-CH=を表すことが好ましく、T2が-CRW3=を表すか、又は、T1及びT3が-CH=を表すことがより好ましい。
上記ハロゲン原子としては、フッ素原子又は塩素原子が好ましい。
R W1 and R W2 are preferably alkyl groups.
Examples of the alkyl group include the alkyl groups represented by R b1 described above.
It is preferred that at least one of T 1 to T 3 represents -CR W3 = or all of T 1 to T 3 represent -CH=, and it is more preferred that T 2 represents -CR W3 = or T 1 and T 3 represent -CH=.
The halogen atom is preferably a fluorine atom or a chlorine atom.
Ra1及びRa2の一方が置換基を有していてもよい芳香環基を表し、他方が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基(好ましくは、置換基を有していてもよいアルキル基)を表すことが好ましい。 It is preferred that one of R a1 and R a2 represents an aromatic ring group which may have a substituent, and the other represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent (preferably an alkyl group which may have a substituent).
Ar1は、2つ以上の炭素原子を有し、置換基を有していてもよい芳香環を表す。
上記芳香環は、単環及び多環のいずれであってもよく、多環が好ましい。
上記芳香環としては、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環のいずれであってもよい。
芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環及びフェナントレン環が挙げられる。
芳香族複素環としては、例えば、キノキサリン環、ピラジン環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環及びオキサゾール環が挙げられる。
上記芳香環としては、芳香族複素環が好ましく、キノキサリン環又はピラジン環がより好ましい。
上記芳香環が有し得る置換基としては、例えば、置換基Wで例示される基が挙げられ、アルキル基が好ましい。上記アルキル基としては、例えば、上述したRb1で表されるアルキル基が挙げられる。
Ar1で表される芳香環は、シアノ基及びフッ素原子のいずれも有さないことも好ましい。
Ar 1 represents an aromatic ring having two or more carbon atoms and which may have a substituent.
The aromatic ring may be either a monocyclic ring or a polycyclic ring, and is preferably a polycyclic ring.
The aromatic ring may be either an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring.
Examples of the aromatic hydrocarbon ring include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, and a phenanthrene ring.
Examples of the aromatic heterocycle include a quinoxaline ring, a pyrazine ring, a pyrrole ring, a furan ring, a thiophene ring, an imidazole ring, and an oxazole ring.
The aromatic ring is preferably an aromatic heterocycle, more preferably a quinoxaline ring or a pyrazine ring.
Examples of the substituent that the aromatic ring may have include the groups exemplified as the substituent W, and an alkyl group is preferred. Examples of the alkyl group include the alkyl groups represented by R b1 above.
It is also preferable that the aromatic ring represented by Ar 1 contains neither a cyano group nor a fluorine atom.
特定化合物としては、式(2)で表される化合物が好ましい。 The specific compound is preferably a compound represented by formula (2).
式(2)中、Rb1は、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
Rb2は、シアノ基又は-C(=O)RC1を表す。RC1は、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
Rb1が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基であり、Rb2が-C(=O)RC1であり、RC1が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基である場合、Rb1で表される上記脂肪族炭化水素基及びRC1で表される上記脂肪族炭化水素基は、直接又は2価の脂肪族炭化水素基を介して結合していてもよい。
X1は、酸素原子、硫黄原子、=NRC2又は=CRC3RC4を表す。RC2は、水素原子又は置換基を表す。RC3及びRC4は、それぞれ独立に、シアノ基、-C(=O)ORC5又は-C(=O)RC6を表す。RC5及びRC6は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
Ra1及びRa2は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。ただし、Ra1及びRa2のうち少なくとも一方は、置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
Y1~Y4は、それぞれ独立に、-N=又は-CRC7=を表す。RC7は、水素原子又は置換基を表す。RC7が複数存在する場合、複数のRC7同士は、互いに結合して環を形成していてもよい。
In formula (2), R b1 represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent or an aromatic ring group which may have a substituent.
R b2 represents a cyano group or —C(═O)R C1 , where R C1 represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent or an aromatic ring group which may have a substituent.
When R b1 is an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, R b2 is —C(═O)R C1 , and R C1 is an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, the aliphatic hydrocarbon group represented by R b1 and the aliphatic hydrocarbon group represented by R C1 may be bonded directly or via a divalent aliphatic hydrocarbon group.
X1 represents an oxygen atom, a sulfur atom, ═NR C2 , or ═CR C3 R C4 . R C2 represents a hydrogen atom or a substituent. R C3 and R C4 each independently represent a cyano group, —C(═O)OR C5 , or —C(═O)R C6 . R C5 and R C6 each independently represent an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, or an aromatic ring group which may have a substituent.
R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, or an aromatic ring group which may have a substituent.
R a1 and R a2 each independently represent an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group or an optionally substituted aromatic ring group, provided that at least one of R a1 and R a2 represents an optionally substituted aromatic ring group.
Y 1 to Y 4 each independently represent -N= or -CR C7 =. R C7 represents a hydrogen atom or a substituent. When there are multiple R C7s , the multiple R C7s may be bonded to each other to form a ring.
式(2)中、Rb1、Rb2、X1、R1、R2、Ra1及びRa2は、それぞれ式(1)中、Rb1、Rb2、X1、R1、R2、Ra1及びRa2と同義であり、好適態様も同じである。 In formula (2), R b1 , R b2 , X 1 , R 1 , R 2 , R a1 and R a2 have the same meanings as R b1 , R b2 , X 1 , R 1 , R 2 , R a1 and R a2 in formula (1), respectively, and the preferred embodiments are also the same.
Y1~Y4のうち少なくとも2つが-N=を表すことが好ましく、少なくともY1及びY4が-N=を表すことがより好ましく、Y1及びY4が-N=を表し、Y2及びY3が-CRC7=を表すことが更に好ましい。
RC7で表される置換基としては、例えば、置換基Wで例示される基が挙げられる。
複数存在するRC7が互いに結合して形成する環としては、芳香環が好ましく、ベンゼン環又はピリジン環がより好ましい。複数存在するRC7が互いに結合して形成する環は、更に置換基を有していてもよい。上記置換基としては、例えば、置換基Wで例示される基が挙げられる。
RC7で表される置換基としては、シアノ基及びフッ素原子以外の置換基が好ましく、塩素原子がより好ましい。
It is preferable that at least two of Y 1 to Y 4 represent -N=, more preferable that at least Y 1 and Y 4 represent -N=, and further preferable that Y 1 and Y 4 represent -N= and Y 2 and Y 3 represent -CR C7 =.
Examples of the substituent represented by R C7 include the groups exemplified as the substituent W.
The ring formed by bonding multiple R C7 to each other is preferably an aromatic ring, more preferably a benzene ring or a pyridine ring. The ring formed by bonding multiple R C7 to each other may further have a substituent. Examples of the substituent include the groups exemplified for the substituent W.
The substituent represented by R 3 C7 is preferably a substituent other than a cyano group or a fluorine atom, and more preferably a chlorine atom.
Rb1が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基であり、Rb2が-C(=O)RC1であり、RC1が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基である場合、Rb1で表される上記脂肪族炭化水素基及びRC1で表される上記脂肪族炭化水素基は、直接又は2価の脂肪族炭化水素基を介して結合する場合、式(2)で表される化合物としては、式(2-1)で表される化合物が好ましい。 When R b1 is an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, R b2 is —C(═O)R C1 , and R C1 is an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, and the aliphatic hydrocarbon group represented by R b1 and the aliphatic hydrocarbon group represented by R C1 are bonded directly or via a divalent aliphatic hydrocarbon group, the compound represented by formula (2) is preferably a compound represented by formula (2-1).
式(2-1)中、R1、R2、Ra1、Ra2及びY1~Y4は、それぞれ式(2)中、R1、R2、Ra1、Ra2及びY1~Y4と同義であり、好適態様も同じである。
式(2-1)中、LS、RS及びnSは、それぞれ式(1-1)中、LS、RS及びnSと同義であり、好適態様も同じである。
In formula (2-1), R 1 , R 2 , R a1 , R a2 and Y 1 to Y 4 have the same meanings as R 1 , R 2 , R a1 , R a2 and Y 1 to Y 4 in formula (2), respectively, and the preferred embodiments are also the same.
In formula (2-1), L S , R S and n S have the same meanings as L S , R S and n S in formula (1-1), respectively, and the preferred embodiments are also the same.
特定化合物としては、式(3)で表される化合物が更に好ましい。 The specific compound is more preferably a compound represented by formula (3).
式(3)中、Rb1は、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
Rb2は、シアノ基又は-C(=O)RC1を表す。RC1は、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
Rb1が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基であり、Rb2が-C(=O)RC1であり、RC1が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基である場合、Rb1で表される上記脂肪族炭化水素基及びRC1で表される上記脂肪族炭化水素基は、直接又は2価の脂肪族炭化水素基を介して結合していてもよい。
X1は、酸素原子、硫黄原子、=NRC2又は=CRC3RC4を表す。RC2は、水素原子又は置換基を表す。RC3及びRC4は、それぞれ独立に、シアノ基、-C(=O)ORC5又は-C(=O)RC6を表す。RC5及びRC6は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
Ra1及びRa2は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。ただし、Ra1及びRa2のうち少なくとも一方は、置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
Y5及びY6は、それぞれ独立に、窒素原子又は-CRC8=を表す。RC8は、水素原子又は置換基を表す。
R3及びR4は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。
Y5が-CRC8=である場合のRC8とR3、R3とR4、及び、Y6が-CRC8=である場合のRC8とR4は、互いに結合して環を形成していてもよい。
In formula (3), R b1 represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent or an aromatic ring group which may have a substituent.
R b2 represents a cyano group or —C(═O)R C1 , where R C1 represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent or an aromatic ring group which may have a substituent.
When R b1 is an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, R b2 is —C(═O)R C1 , and R C1 is an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, the aliphatic hydrocarbon group represented by R b1 and the aliphatic hydrocarbon group represented by R C1 may be bonded directly or via a divalent aliphatic hydrocarbon group.
X1 represents an oxygen atom, a sulfur atom, ═NR C2 , or ═CR C3 R C4 . R C2 represents a hydrogen atom or a substituent. R C3 and R C4 each independently represent a cyano group, —C(═O)OR C5 , or —C(═O)R C6 . R C5 and R C6 each independently represent an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, or an aromatic ring group which may have a substituent.
R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, or an aromatic ring group which may have a substituent.
R a1 and R a2 each independently represent an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group or an optionally substituted aromatic ring group, provided that at least one of R a1 and R a2 represents an optionally substituted aromatic ring group.
Y5 and Y6 each independently represent a nitrogen atom or -CR C8 =, where R C8 represents a hydrogen atom or a substituent.
R3 and R4 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
When Y5 is -CR C8 ═, R C8 and R 3 , R 3 and R 4 , and when Y6 is -CR C8 ═, R C8 and R 4 may be bonded to each other to form a ring.
式(3)中、Rb1、Rb2、X1、R1、R2、Ra1及びRa2は、それぞれ式(1)中、Rb1、Rb2、X1、R1、R2、Ra1及びRa2と同義であり、好適態様も同じである。 In formula (3), R b1 , R b2 , X 1 , R 1 , R 2 , R a1 and R a2 have the same meanings as R b1 , R b2 , X 1 , R 1 , R 2 , R a1 and R a2 in formula (1), respectively, and the preferred embodiments are also the same.
Y5及びY6のうち少なくとも一方が-CRC8=を表すことが好ましく、Y5及びY6が-CRC8=を表すことがより好ましい。
RC8で表される置換基としては、例えば、置換基Wで例示される基が挙げられる。
RC8としては、水素原子が好ましい。
At least one of Y5 and Y6 preferably represents -CR C8 =, and more preferably Y5 and Y6 both represent -CR C8 =.
Examples of the substituent represented by R 3 C8 include the groups exemplified for the substituent W.
R C8 is preferably a hydrogen atom.
R3及びR4で表される置換基としては、例えば、置換基Wで例示される基が挙げられ、シアノ基及びフッ素原子以外の置換基が好ましく、塩素原子が好ましい。
Y5が-CRC8=である場合のRC8とR3、R3とR4、及び、Y6が-CRC8=である場合のRC8とR4が互いに結合して形成する環は、単環及び多環のいずれであってもよく、芳香族及び非芳香族のいずれであってもよく、更に置換基を有していてもよい。上記置換基としては、例えば、置換基Wで例示される基が挙げられる。
R3及びR4は、水素原子、又は、シアノ基及びフッ素原子以外の置換基を表すことが好ましく、水素原子又は塩素原子を表すことがより好ましい。
Examples of the substituent represented by R3 and R4 include the groups exemplified as the substituent W, and substituents other than a cyano group and a fluorine atom are preferred, with a chlorine atom being preferred.
The rings formed by bonding together R C8 and R 3 when Y 5 is -CR C8 =, R 3 and R 4 when Y 6 is -CR C8 =, and R C8 and R 4 when Y 6 is -CR C8 = may be either monocyclic or polycyclic, may be either aromatic or non-aromatic, and may further have a substituent. Examples of the substituent include the groups exemplified for the substituent W.
R3 and R4 preferably represent a hydrogen atom or a substituent other than a cyano group or a fluorine atom, and more preferably represent a hydrogen atom or a chlorine atom.
Rb1が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基であり、Rb2が-C(=O)RC1であり、RC1が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基である場合、Rb1で表される上記脂肪族炭化水素基及びRC1で表される上記脂肪族炭化水素基は、直接又は2価の脂肪族炭化水素基を介して結合する場合、式(3)で表される化合物としては、式(3-1)で表される化合物が好ましい。 When R b1 is an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, R b2 is —C(═O)R C1 , and R C1 is an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, and the aliphatic hydrocarbon group represented by R b1 and the aliphatic hydrocarbon group represented by R C1 are bonded directly or via a divalent aliphatic hydrocarbon group, the compound represented by formula (3) is preferably a compound represented by formula (3-1).
式(3-1)中、R1、R2、Ra1、Ra2、Y5、Y6、R3及びR4は、それぞれ式(3)中、R1、R2、Ra1、Ra2、Y5、Y6、R3及びR4と同義であり、好適態様も同じである。
式(3-1)中、LS、RS及びnSは、それぞれ式(1-1)中、LS、RS及びnSと同義であり、好適態様も同じである。
In formula (3-1), R 1 , R 2 , R a1 , R a2 , Y 5 , Y 6 , R 3 and R 4 have the same meanings as R 1 , R 2 , R a1 , R a2 , Y 5 , Y 6 , R 3 and R 4 in formula (3), respectively, and the preferred embodiments are also the same.
In formula (3-1), L S , R S and n S have the same meanings as L S , R S and n S in formula (1-1), respectively, and the preferred embodiments are also the same.
特定化合物としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
なお、以下に例示される特定化合物においても、上述したとおり、C=C二重結合に基づいて区別され得る幾何異性体について、特定化合物はそのいずれの幾何異性体も含む。つまり、上記C=C二重結合に基づいて区別されるシス体とトランス体とは、いずれも特定化合物に含まれる。
Examples of the specific compound include the following compounds.
As described above, the specific compounds exemplified below also include any geometric isomers that can be distinguished based on the C═C double bond. In other words, both cis and trans isomers distinguished based on the C═C double bond are included in the specific compounds.
特定化合物の分子量は、400~1,200が好ましく、400~1,000がより好ましく、400~800が更に好ましい。
上記分子量である場合、特定化合物の昇華温度が低くなり、高速で光電変換膜を成膜した際にも光電変換効率に優れると推測される。
The molecular weight of the specific compound is preferably 400 to 1,200, more preferably 400 to 1,000, and even more preferably 400 to 800.
When the molecular weight is within the above range, it is presumed that the sublimation temperature of the specific compound is low, and the photoelectric conversion efficiency is excellent even when the photoelectric conversion film is formed at high speed.
特定化合物は、撮像素子、光センサ又は光電池に用いる光電変換膜の材料として特に有用である。特定化合物は、光電変換膜内で色素として機能する場合が多い。また、特定化合物は、着色材料、液晶材料、有機半導体材料、電荷輸送材料、医薬材料及び蛍光診断薬材料としても使用できる。 The specific compounds are particularly useful as materials for photoelectric conversion films used in imaging devices, photosensors, or photovoltaic cells. The specific compounds often function as dyes within the photoelectric conversion films. The specific compounds can also be used as coloring materials, liquid crystal materials, organic semiconductor materials, charge transport materials, pharmaceutical materials, and fluorescent diagnostic materials.
特定化合物は、p型有機半導体として使用する際の安定性とn型有機半導体とのエネルギー準位のマッチングの点から、単膜でのイオン化ポテンシャルが-5.0~-6.0eVであることが好ましい。 From the standpoint of stability when used as a p-type organic semiconductor and matching of the energy level with an n-type organic semiconductor, it is preferable that the ionization potential of the specific compound in the form of a single film be -5.0 to -6.0 eV.
特定化合物の極大吸収波長は、波長400~600nmの範囲が好ましく、波長450~580nmの範囲がより好ましい。
上記極大吸収波長は、特定化合物の吸収スペクトルを吸光度が0.5~1.0になる程度の濃度に調整して溶液状態(溶剤:クロロホルム)で測定した値である。ただし、特定化合物がクロロホルムに溶解しない場合、特定化合物を蒸着し、膜状態にした特定化合物を用いて測定した値を特定化合物の極大吸収波長とする。
The maximum absorption wavelength of the specific compound is preferably in the range of 400 to 600 nm, more preferably in the range of 450 to 580 nm.
The maximum absorption wavelength is a value measured in a solution state (solvent: chloroform) after adjusting the absorption spectrum of the specific compound to a concentration such that the absorbance is 0.5 to 1.0. However, if the specific compound is not soluble in chloroform, the specific compound is vapor-deposited into a film state, and the value measured using the specific compound is regarded as the maximum absorption wavelength of the specific compound.
特定化合物は、必要に応じて精製されてもよい。
特定化合物の精製方法としては、例えば、昇華精製、シリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いた精製、ゲル浸透クロマトグラフィーを用いた精製、リスラリー洗浄、再沈殿精製、活性炭等の吸着剤を用いた精製及び再結晶精製が挙げられる。
The particular compound may be purified if necessary.
Examples of methods for purifying the specific compound include sublimation purification, purification using silica gel column chromatography, purification using gel permeation chromatography, reslurry washing, reprecipitation purification, purification using an adsorbent such as activated carbon, and recrystallization purification.
特定化合物は、1種単独又は2種以上で用いてもよい。
光電変換膜中の特定化合物の含有量(=特定化合物の単層換算での膜厚/光電変換膜の膜厚×100)は、15~75体積%が好ましく、20~60体積%がより好ましく、25~50体積%が更に好ましい。
The specific compounds may be used alone or in combination of two or more.
The content of the specific compound in the photoelectric conversion film (=film thickness of the specific compound in terms of a single layer/film thickness of the photoelectric conversion film × 100) is preferably 15 to 75 vol%, more preferably 20 to 60 vol%, and still more preferably 25 to 50 vol%.
<n型有機半導体>
光電変換膜は、上記特定化合物以外に、n型有機半導体を含むことが好ましい。
n型有機半導体は、上記特定化合物とは異なる化合物である。
n型有機半導体は、アクセプター性有機半導体材料(化合物)であり、電子を受容しやすい性質がある有機化合物をいう。つまり、n型有機半導体は、2つの有機化合物を接触させて用いた場合に電子親和力の大きい方の有機化合物をいう。つまり、アクセプター性有機半導体としては、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。
n型有機半導体としては、例えば、フラーレン及びその誘導体からなる群から選択されるフラーレン類;縮合芳香族炭素環化合物(例えば、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、ペリレン誘導体及びフルオランテン誘導体等);窒素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群から選択される少なくとも1つを有する5~7員環のヘテロ環化合物(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、イミダゾール及びチアゾール等);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;1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸無水物;1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸無水物イミド誘導体及び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;ジスチリルアリーレン誘導体;含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体;シロール化合物;並びに特開2006-100767号公報の段落[0056]~[0057]に記載の化合物が挙げられる。
<n-type organic semiconductor>
The photoelectric conversion film preferably contains an n-type organic semiconductor in addition to the specific compound.
The n-type organic semiconductor is a compound different from the above-mentioned specific compound.
An n-type organic semiconductor is an acceptor organic semiconductor material (compound) that has the property of readily accepting electrons. In other words, an n-type organic semiconductor is the organic compound that has the greater electron affinity when two organic compounds are used in contact with each other. In other words, any organic compound that has electron-accepting properties can be used as an acceptor organic semiconductor.
Examples of n-type organic semiconductors include fullerenes selected from the group consisting of fullerenes and derivatives thereof; condensed aromatic carbon ring compounds (e.g., naphthalene derivatives, anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, tetracene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, and fluoranthene derivatives); 5- to 7-membered heterocyclic compounds having at least one selected from the group consisting of a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom (e.g., pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, triazine, quinoline, quinoxaline, quinazoline, phthalazine, cinnoline, isoquinoline, pteridine, acridine, phenazine, phenanthroline, tetrazole, pyridine ... 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic anhydride; 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic anhydride imide derivatives and oxadiazole derivatives; anthraquinodimethane derivatives; diphenylquinone derivatives; bathocuproine, bathophenanthroline and derivatives thereof; triazole compounds; distyrylarylene derivatives; metal complexes having a nitrogen-containing heterocyclic compound as a ligand; silole compounds; and the compounds described in paragraphs [0056] to [0057] of JP-A No. 2006-100767.
n型有機半導体(化合物)としては、フラーレン及びその誘導体からなる群から選択されるフラーレン類が好ましい。
フラーレンとしては、例えば、フラーレンC60、フラーレンC70、フラーレンC76、フラーレンC78、フラーレンC80、フラーレンC82、フラーレンC84、フラーレンC90、フラーレンC96、フラーレンC240、フラーレンC540及びミックスドフラーレンが挙げられる。
フラーレン誘導体は、例えば、上記フラーレンに置換基が付加した化合物が挙げられる。上記置換基としては、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、特開2007-123707号公報に記載の化合物が好ましい。
As the n-type organic semiconductor (compound), fullerenes selected from the group consisting of fullerenes and derivatives thereof are preferred.
Examples of fullerenes include fullerene C60, fullerene C70, fullerene C76, fullerene C78, fullerene C80, fullerene C82, fullerene C84, fullerene C90, fullerene C96, fullerene C240, fullerene C540, and mixed fullerenes.
Examples of fullerene derivatives include compounds in which a substituent is added to the above-mentioned fullerene. The substituent is preferably an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group. Preferred fullerene derivatives are the compounds described in JP-A-2007-123707.
n型有機半導体の分子量は、200~1,200が好ましく、200~900がより好ましい。 The molecular weight of the n-type organic semiconductor is preferably 200 to 1,200, and more preferably 200 to 900.
n型有機半導体の極大吸収波長は、波長400nm以下又は波長500~600nmの範囲が好ましい。 The maximum absorption wavelength of the n-type organic semiconductor is preferably 400 nm or less or in the range of 500 to 600 nm.
光電変換膜は、特定化合物とn型有機半導体とが混合された状態で形成されるバルクヘテロ構造を有することが好ましい。バルクヘテロ構造は、光電変換膜内で、特定化合物とn型有機半導体とが混合及び分散している層である。バルクヘテロ構造を有する光電変換膜は、湿式法及び乾式法のいずれ方法でも形成できる。なお、バルクへテロ構造については、特開2005-303266号公報の段落[0013]~[0014]において詳細に説明されている。 The photoelectric conversion film preferably has a bulk heterostructure formed by mixing a specific compound with an n-type organic semiconductor. A bulk heterostructure is a layer in the photoelectric conversion film in which a specific compound and an n-type organic semiconductor are mixed and dispersed. A photoelectric conversion film having a bulk heterostructure can be formed by either a wet method or a dry method. Bulk heterostructures are described in detail in paragraphs [0013] and [0014] of JP 2005-303266 A.
特定化合物とn型有機半導体との電子親和力の差は、0.1eV以上であることが好ましい。 It is preferable that the difference in electron affinity between the specific compound and the n-type organic semiconductor be 0.1 eV or more.
n型有機半導体は、1種単独又は2種以上で用いてもよい。
光電変換膜がn型有機半導体を含む場合、光電変換膜中のn型有機半導体の含有量(n型有機半導体の単層換算での膜厚/光電変換膜の膜厚×100)は、15~75体積%が好ましく、20~60体積%がより好ましく、25~50体積%が更に好ましい。
The n-type organic semiconductor may be used alone or in combination of two or more.
When the photoelectric conversion film contains an n-type organic semiconductor, the content of the n-type organic semiconductor in the photoelectric conversion film (film thickness of the n-type organic semiconductor in terms of a single layer/film thickness of the photoelectric conversion film × 100) is preferably 15 to 75 vol%, more preferably 20 to 60 vol%, and still more preferably 25 to 50 vol%.
n型有機半導体材料がフラーレン類を含む場合、n型有機半導体材料の合計含有量に対するフラーレン類の含有量(フラーレン類の単層換算での膜厚/単層換算した各n型有機半導体材料の膜厚の合計×100)は、50~100体積%が好ましく、80~100体積%がより好ましい。フラーレン類は、1種単独又は2種以上で用いてもよい。 When the n-type organic semiconductor material contains fullerenes, the content of fullerenes relative to the total content of n-type organic semiconductor materials (film thickness of fullerenes converted into a single layer / total film thickness of each n-type organic semiconductor material converted into a single layer × 100) is preferably 50 to 100% by volume, more preferably 80 to 100% by volume. Fullerenes may be used singly or in combination of two or more types.
光電変換素子の応答速度の点から、特定化合物とn型有機半導体との合計含有量に対する特定化合物の含有量(特定化合物の単層換算での膜厚/(特定化合物の単層換算での膜厚+n型有機半導体の単層換算での膜厚)×100)は、20~80体積%が好ましく、40~80体積%がより好ましい。
光電変換膜がn型有機半導体及びp型有機半導体を含む場合、特定化合物の含有量(特定化合物の単層換算での膜厚/(特定化合物の単層換算での膜厚+n型有機半導体の単層換算での膜厚+p型有機半導体の単層換算での膜厚)×100)は、15~75体積%が好ましく、30~75体積%がより好ましい。
なお、光電変換膜は、実質的に、特定化合物とn型有機半導体と所望に応じて含まれるp型有機半導体とから構成されることが好ましい。実質的とは、光電変換膜の全質量に対して、特定化合物、n型有機半導体及びp型有機半導体の合計含有量が、90~100体積%であり、95~100体積%が好ましく、99~100体積%がより好ましい。
From the viewpoint of the response speed of the photoelectric conversion element, the content of the specific compound relative to the total content of the specific compound and the n-type organic semiconductor (film thickness of the specific compound in terms of a single layer/(film thickness of the specific compound in terms of a single layer+film thickness of the n-type organic semiconductor in terms of a single layer)×100) is preferably 20 to 80 vol %, more preferably 40 to 80 vol %.
When the photoelectric conversion film contains an n-type organic semiconductor and a p-type organic semiconductor, the content of the specific compound (film thickness of the specific compound in terms of a single layer/(film thickness of the specific compound in terms of a single layer+film thickness of the n-type organic semiconductor in terms of a single layer+film thickness of the p-type organic semiconductor in terms of a single layer)×100) is preferably 15 to 75 vol%, more preferably 30 to 75 vol%.
It is preferable that the photoelectric conversion film is substantially composed of the specific compound, the n-type organic semiconductor, and optionally a p-type organic semiconductor. By "substantially," we mean that the total content of the specific compound, the n-type organic semiconductor, and the p-type organic semiconductor is 90 to 100% by volume, preferably 95 to 100% by volume, and more preferably 99 to 100% by volume, based on the total mass of the photoelectric conversion film.
<p型有機半導体>
光電変換膜は、上記特定化合物以外に、p型有機半導体を含むことが好ましい。
p型有機半導体は、上記特定化合物とは異なる化合物である。
p型有機半導体とは、ドナー性有機半導体材料(化合物)であり、電子を供与しやすい性質がある有機化合物をいう。つまり、p型有機半導体とは、2つの有機化合物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。
p型有機半導体は、1種単独又は2種以上で用いてもよい。
<p-type organic semiconductor>
The photoelectric conversion film preferably contains a p-type organic semiconductor in addition to the specific compound.
The p-type organic semiconductor is a compound different from the above-mentioned specific compound.
A p-type organic semiconductor is a donor organic semiconductor material (compound) that has the property of readily donating electrons. In other words, a p-type organic semiconductor is the organic compound that has the smaller ionization potential when two organic compounds are used in contact with each other.
The p-type organic semiconductor may be used alone or in combination of two or more.
p型有機半導体としては、例えば、トリアリールアミン化合物(例えば、N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-(1,1’-ビフェニル)-4,4’-ジアミン(TPD)、4,4’-ビス[N-(ナフチル)-N-フェニル-アミノ]ビフェニル(α-NPD)、特開2011-228614号公報の段落[0128]~[0148]に記載の化合物、特開2011-176259号公報の段落[0052]~[0063]に記載の化合物、特開2011-225544号公報の段落[0119]~[0158]に記載の化合物、特開2015-153910号公報の[0044]~[0051]に記載の化合物及び特開2012-94660号公報の段落[0086]~[0090]に記載の化合物等)、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、ポリシラン化合物、チオフェン化合物(例えば、チエノチオフェン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ベンゾジチオフェン誘導体、ジチエノチオフェン誘導体、[1]ベンゾチエノ[3,2-b]チオフェン(BTBT)誘導体、チエノ[3,2-f:4,5-f´]ビス[1]ベンゾチオフェン(TBBT)誘導体、特開2018-014474号の段落[0031]~[0036]に記載の化合物、WO2016-194630号の段落[0043]~[0045]に記載の化合物、WO2017-159684号の段落[0025]~[0037]、[0099]~[0109]に記載の化合物、特開2017-076766号公報の段落[0029]~[0034]に記載の化合物、WO2018-207722の段落[0015]~[0025]に記載の化合物、特開2019-054228の段落[0045]~[0053]に記載の化合物、WO2019-058995の段落[0045]~[0055]に記載の化合物、WO2019-081416の段落[0063]~[0089]に記載の化合物、特開2019-80052の段落[0033]~[0036]に記載の化合物、WO2019-054125の段落[0044]~[0054]に記載の化合物、WO2019-093188の段落[0041]~[0046]に記載の化合物等)、特開2019-050398号公報の段落[0034]~[0037]の化合物、特開2018-206878号公報の段落[0033]~[0036]の化合物、特開2018-190755号公報の段落[0038]の化合物、特開2018-026559号公報の段落[0019]~[0021]の化合物、特開2018-170487号公報の段落[0031]~[0056]の化合物、特開2018-078270号公報の段落[0036]~[0041]の化合物、特開2018-166200号公報の段落[0055]~[0082]の化合物、特開2018-113425号公報の段落[0041]~[0050]の化合物、特開2018-85430号公報の段落[0044]~[0048]の化合物、特開2018-056546号公報の段落[0041]~[0045]の化合物、特開2018-046267号公報の段落[0042]~[0049]の化合物、特開2018-014474号公報の段落[0031]~[0036]の化合物、WO2018-016465号の段落[0036]~[0046]に記載の化合物、特開2020-010024号公報の段落[0045]~[0048]の化合物、等)、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(例えば、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、ペンタセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体及びフルオランテン誘導体等)、ポルフィリン化合物、フタロシアニン化合物、トリアゾール化合物、オキサジアゾール化合物、イミダゾール化合物、ポリアリールアルカン化合物、ピラゾロン化合物、アミノ置換カルコン化合物、オキサゾール化合物、フルオレノン化合物、シラザン化合物、並びに、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体が挙げられる。
p型有機半導体としては、n型有機半導体よりもイオン化ポテンシャルが小さい化合物が挙げられ、この条件を満たせば、n型有機半導体として例示した有機色素を使用し得る。
以下に、p型有機半導体化合物として使用し得る化合物を例示する。
Examples of p-type organic semiconductors include triarylamine compounds (e.g., N,N'-bis(3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine (TPD), 4,4'-bis[N-(naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl (α-NPD), the compounds described in paragraphs [0128] to [0148] of JP-A No. 2011-228614, the compounds described in paragraphs [0052] to [0063] of JP-A No. 2011-225544, compounds described in paragraphs [0119] to [0158], compounds described in paragraphs [0044] to [0051] of JP-A-2015-153910, and compounds described in paragraphs [0086] to [0090] of JP-A-2012-94660, etc.), pyrazoline compounds, styrylamine compounds, hydrazone compounds, polysilane compounds, thiophene compounds (for example, thienothiophene derivatives, dibenzothiophene derivatives, benzodithiophene derivatives, dithienothiophene derivatives, [1]benzothieno[3,2 -b]thiophene (BTBT) derivatives, thieno[3,2-f:4,5-f']bis[1]benzothiophene (TBBT) derivatives, compounds described in paragraphs [0031] to [0036] of JP-A-2018-014474, compounds described in paragraphs [0043] to [0045] of WO2016-194630, compounds described in paragraphs [0025] to [0037] and [0099] to [0109] of WO2017-159684, and paragraphs [0029] to [0034] of JP-A-2017-076766 the compounds described in paragraphs [0015] to [0025] of WO2018-207722, the compounds described in paragraphs [0045] to [0053] of JP2019-054228, the compounds described in paragraphs [0045] to [0055] of WO2019-058995, the compounds described in paragraphs [0063] to [0089] of WO2019-081416, the compounds described in paragraphs [0033] to [0036] of JP2019-80052, the compounds described in paragraphs [0044] to [00 54], the compounds described in paragraphs [0041] to [0046] of WO2019-093188, etc.), the compounds of paragraphs [0034] to [0037] of JP2019-050398A, the compounds of paragraphs [0033] to [0036] of JP2018-206878A, the compounds of paragraphs [0038] of JP2018-190755A, the compounds of paragraphs [0019] to [0021] of JP2018-026559A, the compounds of paragraphs [0031] to [ JP-A-2018-078270, paragraphs [0036] to [0041], JP-A-2018-166200, paragraphs [0055] to [0082], JP-A-2018-113425, paragraphs [0041] to [0050], JP-A-2018-85430, paragraphs [0044] to [0048], JP-A-2018-056546, paragraphs [0041] to [0045], JP-A-2018-046267, paragraph [0042] ] to [0049], the compounds described in paragraphs [0031] to [0036] of JP 2018-014474 A, the compounds described in paragraphs [0036] to [0046] of WO 2018-016465 A, the compounds described in paragraphs [0045] to [0048] of JP 2020-010024 A, etc.), cyanine compounds, oxonol compounds, polyamine compounds, indole compounds, pyrrole compounds, pyrazole compounds, polyarylene compounds, fused aromatic carbocyclic compounds (for example, naphthalene derivatives, Examples of the metal complexes having a nitrogen-containing heterocyclic compound as a ligand include anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, tetracene derivatives, pentacene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, and fluoranthene derivatives), porphyrin compounds, phthalocyanine compounds, triazole compounds, oxadiazole compounds, imidazole compounds, polyarylalkane compounds, pyrazolone compounds, amino-substituted chalcone compounds, oxazole compounds, fluorenone compounds, silazane compounds, and metal complexes having a nitrogen-containing heterocyclic compound as a ligand.
Examples of p-type organic semiconductors include compounds that have a smaller ionization potential than n-type organic semiconductors, and if this condition is met, the organic dyes exemplified as n-type organic semiconductors can be used.
Examples of compounds that can be used as p-type organic semiconductor compounds are shown below.
特定化合物とp型有機半導体とのイオン化ポテンシャルの差は、0.1eV以上であることが好ましい。 The difference in ionization potential between the specific compound and the p-type organic semiconductor is preferably 0.1 eV or more.
p型半導体材料は、1種単独又は2種以上で用いてもよい。
光電変換膜がp型有機半導体を含む場合、光電変換膜中のp型有機半導体の含有量(p型有機半導体の単層換算での膜厚/光電変換膜の膜厚×100)は、15~75体積%が好ましく、20~60体積%がより好ましく、25~50体積%が更に好ましい。
The p-type semiconductor material may be used alone or in combination of two or more kinds.
When the photoelectric conversion film contains a p-type organic semiconductor, the content of the p-type organic semiconductor in the photoelectric conversion film (film thickness of the p-type organic semiconductor in terms of a single layer/film thickness of the photoelectric conversion film × 100) is preferably 15 to 75 vol%, more preferably 20 to 60 vol%, and still more preferably 25 to 50 vol%.
特定化合物を含む光電変換膜は非発光性膜であり、有機電界発光素子(OLED:Organic Light Emitting Diode)とは異なる特徴を有する。非発光性膜とは発光量子効率が1%以下の膜を意味し、発光量子効率は0.5%以下が好ましく、0.1%以下がより好ましい。下限は、0%以上の場合が多い。 Photoelectric conversion films containing specific compounds are non-luminescent films and have characteristics that differ from organic electroluminescent devices (OLEDs: organic light-emitting diodes). A non-luminescent film refers to a film with a luminescent quantum efficiency of 1% or less, preferably 0.5% or less, and more preferably 0.1% or less. The lower limit is often 0% or more.
<色素>
光電変換膜は、上記特定化合物以外に、色素を含むことが好ましい。
色素は、上記特定化合物とは異なる化合物である。
色素としては、有機色素が好ましい。
有機色素としては、例えば、シアニン色素、スチリル色素、ヘミシアニン色素、メロシアニン色素(ゼロメチンメロシアニン(シンプルメロシアニン)を含む)、ロダシアニン色素、アロポーラー色素、オキソノール色素、ヘミオキソノール色素、スクアリウム色素、クロコニウム色素、アザメチン色素、クマリン色素、アリーリデン色素、アントラキノン色素、トリフェニルメタン色素、アゾ色素、アゾメチン色素、メタロセン色素、フルオレノン色素、フルギド色素、ペリレン色素、フェナジン色素、フェノチアジン色素、キノン色素、ジフェニルメタン色素、ポリエン色素、アクリジン色素、アクリジノン色素、ジフェニルアミン色素、キノフタロン色素、フェノキサジン色素、フタロペリレン色素、ジオキサン色素、ポルフィリン色素、クロロフィル色素、フタロシアニン色素、サブフタロシアニン色素及び金属錯体色素が挙げられる。
<Pigment>
The photoelectric conversion film preferably contains a dye in addition to the specific compound.
The dye is a compound different from the above-mentioned specific compound.
The dye is preferably an organic dye.
Examples of organic dyes include cyanine dyes, styryl dyes, hemicyanine dyes, merocyanine dyes (including zeromethine merocyanine (simple merocyanine)), rhodacyanine dyes, allopolar dyes, oxonol dyes, hemioxonol dyes, squarium dyes, croconium dyes, azamethine dyes, coumarin dyes, arylidene dyes, anthraquinone dyes, triphenylmethane dyes, azo dyes, azomethine dyes, metallocene dyes, fluorenone dyes, fulgide dyes, perylene dyes, phenazine dyes, phenothiazine dyes, quinone dyes, diphenylmethane dyes, polyene dyes, acridine dyes, acridinone dyes, diphenylamine dyes, quinophthalone dyes, phenoxazine dyes, phthaloperylene dyes, dioxane dyes, porphyrin dyes, chlorophyll dyes, phthalocyanine dyes, subphthalocyanine dyes, and metal complex dyes.
色素の極大吸収波長は、可視光領域が好ましく、波長400~650nmがより好ましく、波長450~650nmが更に好ましい。 The dye's maximum absorption wavelength is preferably in the visible light region, more preferably 400 to 650 nm, and even more preferably 450 to 650 nm.
色素は、1種単独又は2種以上で用いてもよい。
光電変換膜中における、特定化合物と色素との合計の含有量に対する、色素の含有量(=(色素の単層換算での膜厚/(特定化合物の単層換算での膜厚+色素の単層換算での膜厚)×100))は、15~75体積%が好ましく、20~60体積%がより好ましく、25~50体積%が更に好ましい。
The dyes may be used alone or in combination of two or more.
The content of the dye relative to the total content of the specific compound and the dye in the photoelectric conversion film (=(film thickness of the dye in terms of a single layer/(film thickness of the specific compound in terms of a single layer+film thickness of the dye in terms of a single layer)×100) is preferably 15 to 75 vol%, more preferably 20 to 60 vol%, and still more preferably 25 to 50 vol%.
<成膜方法>
光電変換膜の成膜方法としては、例えば、乾式成膜法が挙げられる。
乾式成膜法としては、例えば、蒸着法(特に真空蒸着法)、スパッタ法、イオンプレーティング法及びMBE(Molecular Beam Epitaxy)法等の物理気相成長法、並びに、プラズマ重合等のCVD(Chemical Vapor Deposition)法が挙げられ、真空蒸着法が好ましい。真空蒸着法により光電変換膜を成膜する場合、真空度及び蒸着温度等の製造条件は、常法に従って設定できる。
<Film formation method>
The photoelectric conversion film may be formed by, for example, a dry film formation method.
Examples of dry film formation methods include physical vapor deposition methods such as vapor deposition (particularly vacuum deposition), sputtering, ion plating, and MBE (Molecular Beam Epitaxy), as well as CVD (Chemical Vapor Deposition) methods such as plasma polymerization, with vacuum deposition being preferred. When forming the photoelectric conversion film by vacuum deposition, the manufacturing conditions, such as the degree of vacuum and deposition temperature, can be set according to conventional methods.
光電変換膜の膜厚は、10~1000nmが好ましく、50~800nmがより好ましく、50~500nmが更に好ましい。 The thickness of the photoelectric conversion film is preferably 10 to 1,000 nm, more preferably 50 to 800 nm, and even more preferably 50 to 500 nm.
[電極]
光電変換素子は、電極を有することが好ましい。
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、電気伝導性化合物及びこれらの混合物が挙げられる。
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て透明であることが好ましい。上部電極15を構成する材料としては、例えば、アンチモン又はフッ素等をドープした酸化錫(ATO:Antimony Tin Oxide、FTO:Fluorine doped Tin Oxide)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO:Indium Tin Oxide)及び酸化亜鉛インジウム(IZO:Indium zinc oxide)等の導電性金属酸化物;金、銀、クロム及びニッケル等の金属薄膜;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;並びにポリアニリン、ポリチオフェン及びポリピロール等の有機導電性材料、カーボンナノチューブ及びグラフェン等のナノ炭素材料等が挙げられ、高導電性及び透明性の点から、導電性金属酸化物が好ましい。
[electrode]
The photoelectric conversion element preferably has an electrode.
The electrodes (upper electrode (transparent conductive film) 15 and lower electrode (conductive film) 11) are made of a conductive material. Examples of the conductive material include metals, alloys, metal oxides, electrically conductive compounds, and mixtures thereof.
Since light is incident from the upper electrode 15, the upper electrode 15 is preferably transparent to the light to be detected. Examples of materials constituting the upper electrode 15 include conductive metal oxides such as antimony- or fluorine-doped tin oxide (ATO: Antimony Tin Oxide, FTO: Fluorine-doped Tin Oxide), tin oxide, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO: Indium Tin Oxide), and indium zinc oxide (IZO); metal thin films such as gold, silver, chromium, and nickel; mixtures or laminates of these metals and conductive metal oxides; organic conductive materials such as polyaniline, polythiophene, and polypyrrole; and nanocarbon materials such as carbon nanotubes and graphene. From the viewpoint of high conductivity and transparency, conductive metal oxides are preferred.
通常、導電性膜をある範囲より薄くすると、急激に抵抗値が増加する場合が多い。本実施形態にかかる光電変換素子を組み込んだ固体撮像素子においては、シート抵抗は、100~10000Ω/□であってもよく、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は膜厚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加する。光透過率の増加は、光電変換膜での光吸収を増大させ、光電変換能を増大させるため、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及び透過率の増加を考慮すると、上部電極15の厚さは、5~100nmが好ましく、5~20nmがより好ましい。
Generally, when a conductive film is made thinner than a certain range, the resistance value often increases sharply. In a solid-state imaging device incorporating a photoelectric conversion element according to this embodiment, the sheet resistance may be 100 to 10,000 Ω/□, and there is a large degree of freedom in the range of the film thickness that can be reduced.
Furthermore, the thinner the upper electrode (transparent conductive film) 15, the less light it absorbs, and generally the higher the light transmittance. An increase in light transmittance is preferable because it increases light absorption in the photoelectric conversion film and enhances photoelectric conversion performance. Considering the suppression of leakage current, the increase in the resistance value of the thin film, and the increase in transmittance that accompany a thinner film, the thickness of the upper electrode 15 is preferably 5 to 100 nm, and more preferably 5 to 20 nm.
下部電極11は、用途に応じて、透明性を持たせる場合と、逆に透明性を持たせず光を反射させる場合とがある。下部電極11を構成する材料としては、例えば、アンチモン又は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)及び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、タングステン及びアルミ等の金属;これらの金属の酸化物又は窒化物等の導電性化合物(例えば、窒化チタン(TiN)等);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;並びにポリアニリン、ポリチオフェン及びポリピロール等の有機導電性材料が挙げられる。 Depending on the application, the bottom electrode 11 may be transparent or non-transparent and reflective. Examples of materials that can be used to form the bottom electrode 11 include conductive metal oxides such as antimony- or fluorine-doped tin oxide (ATO, FTO), tin oxide, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), and indium zinc oxide (IZO); metals such as gold, silver, chromium, nickel, titanium, tungsten, and aluminum; conductive compounds such as oxides or nitrides of these metals (e.g., titanium nitride (TiN)); mixtures or laminates of these metals and conductive metal oxides; and organic conductive materials such as polyaniline, polythiophene, and polypyrrole.
電極を形成する方法としては、電極材料に応じて適宜選択できる。具体的には、印刷方式及びコーティング方式等の湿式方式;真空蒸着法、スパッタ法及びイオンプレーティング法等の物理的方式;並びにCVD及びプラズマCVD法等の化学的方式が挙げられる。
電極の材料がITOである場合、電子ビーム法、スパッタ法、抵抗加熱蒸着法、化学反応法(ゾル-ゲル法等)及び酸化インジウムスズの分散物の塗布等の方法が挙げられる。
The method for forming the electrodes can be appropriately selected depending on the electrode material, and specific examples include wet methods such as printing and coating, physical methods such as vacuum deposition, sputtering, and ion plating, and chemical methods such as CVD and plasma CVD.
When the electrode material is ITO, methods such as an electron beam method, a sputtering method, a resistance heating vapor deposition method, a chemical reaction method (such as a sol-gel method), and coating of a dispersion of indium tin oxide can be used.
[電荷ブロッキング膜:電子ブロッキング膜、正孔ブロッキング膜]
光電変換素子は、導電性膜と透明導電性膜との間に、光電変換膜の他に1種以上の中間層を有することが好ましい。
上記中間層としては、例えば、電荷ブロッキング膜が挙げられる。光電変換素子がこの膜を有すれば、得られる光電変換素子の特性(光電変換効率及び応答速度等)がより優れる。電荷ブロッキング膜としては、例えば、電子ブロッキング膜と正孔ブロッキング膜とが挙げられる。
[Charge-blocking film: electron-blocking film, hole-blocking film]
The photoelectric conversion element preferably has one or more intermediate layers in addition to the photoelectric conversion film between the conductive film and the transparent conductive film.
The intermediate layer may be, for example, a charge-blocking film. If the photoelectric conversion element has this film, the resulting photoelectric conversion element will have better properties (such as photoelectric conversion efficiency and response speed). Examples of the charge-blocking film include an electron-blocking film and a hole-blocking film.
<電子ブロッキング膜>
電子ブロッキング膜は、ドナー性有機半導体材料(化合物)であり、上記p型有機半導体を使用できる。
また、電子ブロッキング膜として、高分子材料も使用できる。
高分子材料としては、例えば、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレン及びジアセチレン等の重合体、並びに、その誘導体が挙げられる。
<Electron blocking film>
The electron blocking film is a donor organic semiconductor material (compound), and the above-mentioned p-type organic semiconductor can be used.
Furthermore, polymeric materials can also be used as the electron blocking film.
Examples of polymeric materials include polymers of phenylene vinylene, fluorene, carbazole, indole, pyrene, pyrrole, picoline, thiophene, acetylene, and diacetylene, as well as derivatives thereof.
なお、電子ブロッキング膜は、複数膜で構成してもよい。
電子ブロッキング膜は、無機材料で構成されていてもよい。一般的に、無機材料は有機材料よりも誘電率が大きいため、無機材料を電子ブロッキング膜に用いた場合に、光電変換膜に電圧が多くかかるようになり、光電変換効率が高くなる。電子ブロッキング膜となりうる無機材料としては、例えば、酸化カルシウム、酸化クロム、酸化クロム銅、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化銅、酸化ガリウム銅、酸化ストロンチウム銅、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化インジウム銅、酸化インジウム銀及び酸化イリジウムが挙げられる。
The electron blocking film may be made up of multiple films.
The electron blocking film may be composed of an inorganic material. Generally, inorganic materials have a higher dielectric constant than organic materials, so when an inorganic material is used for the electron blocking film, a higher voltage is applied to the photoelectric conversion film, resulting in higher photoelectric conversion efficiency. Examples of inorganic materials that can be used for the electron blocking film include calcium oxide, chromium oxide, chromium copper oxide, manganese oxide, cobalt oxide, nickel oxide, copper oxide, gallium copper oxide, strontium copper oxide, niobium oxide, molybdenum oxide, indium copper oxide, indium silver oxide, and iridium oxide.
<正孔ブロッキング膜>
正孔ブロッキング膜は、アクセプター性有機半導体材料(化合物)であり、上記n型y有機半導体を利用できる。
なお、正孔ブロッキング膜は、複数膜で構成してもよい。
<Hole-blocking film>
The hole-blocking film is an acceptor organic semiconductor material (compound), and the above-mentioned n-type y organic semiconductor can be used.
The hole blocking film may be made up of multiple films.
電荷ブロッキング膜の製造方法としては、例えば、乾式成膜法及び湿式成膜法が挙げられる。乾式成膜法としては、例えば、蒸着法及びスパッタ法が挙げられる。蒸着法は、物理蒸着(PVD:Physical Vapor Deposition)法及び化学蒸着(CVD)法のいずれでもよく、真空蒸着法等の物理蒸着法が好ましい。湿式成膜法としては、例えば、インクジェット法、スプレー法、ノズルプリント法、スピンコート法、ディップコート法、キャスト法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法及びグラビアコート法が挙げられ、高精度パターニングの点から、インクジェット法が好ましい。 Methods for manufacturing charge blocking films include, for example, dry film formation and wet film formation. Dry film formation methods include, for example, vapor deposition and sputtering. Vapor deposition methods may be either physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD), with physical vapor deposition methods such as vacuum deposition being preferred. Wet film formation methods include, for example, inkjet printing, spraying, nozzle printing, spin coating, dip coating, casting, die coating, roll coating, bar coating, and gravure coating, with inkjet printing being preferred from the perspective of high-precision patterning.
電荷ブロッキング膜(電子ブロッキング膜及び正孔ブロッキング膜)の膜厚は、それぞれ、3~200nmが好ましく、5~100nmがより好ましく、5~30nmが更に好ましい。 The thickness of each of the charge blocking films (electron blocking film and hole blocking film) is preferably 3 to 200 nm, more preferably 5 to 100 nm, and even more preferably 5 to 30 nm.
<基板>
光電変換素子は、更に基板を有してもよい。
基板としては、例えば、半導体基板、ガラス基板及びプラスチック基板が挙げられる。
なお、基板の位置は、通常、基板上に導電性膜、光電変換膜及び透明導電性膜をこの順で積層する。
<Substrate>
The photoelectric conversion element may further include a substrate.
Examples of the substrate include a semiconductor substrate, a glass substrate, and a plastic substrate.
The substrate is usually positioned such that a conductive film, a photoelectric conversion film, and a transparent conductive film are laminated in this order on the substrate.
<封止層>
光電変換素子は、更に封止層を有してもよい。
光電変換材料は水分子等の劣化因子の存在で顕著にその性能が劣化してしまう場合がある。そこで、水分子を浸透させない緻密な金属酸化物、金属窒化物若しくは金属窒化酸化物等のセラミックス又はダイヤモンド状炭素(DLC:Diamond-like Carbon)等の封止層で光電変換膜全体を被覆して封止して、上記劣化を防止できる。
なお、封止層としては、例えば、特開2011-082508号公報の段落[0210]~[0215]に記載が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
<Sealing layer>
The photoelectric conversion element may further include a sealing layer.
The performance of photoelectric conversion materials can be significantly degraded in the presence of degrading factors such as water molecules, etc. Therefore, the degradation can be prevented by covering and sealing the entire photoelectric conversion film with a sealing layer made of ceramics such as dense metal oxide, metal nitride, or metal nitride oxide, or diamond-like carbon (DLC), which does not allow water molecules to penetrate.
The sealing layer is described, for example, in paragraphs [0210] to [0215] of JP-A-2011-082508, the contents of which are incorporated herein by reference.
〔撮像素子〕
光電変換素子の用途として、例えば、撮像素子が挙げられる。
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、通常、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、それぞれの光電変換素子(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、1つ以上の光電変換素子及び1つ以上のトランジスタから構成される。
[Image sensor]
Photoelectric conversion elements are used, for example, in imaging devices.
An imaging element is an element that converts the optical information of an image into an electrical signal, and typically has multiple photoelectric conversion elements arranged in a matrix on the same plane, with each photoelectric conversion element (pixel) converting the optical signal into an electrical signal and outputting the electrical signal pixel by pixel from the imaging element. To this end, each pixel is composed of one or more photoelectric conversion elements and one or more transistors.
〔光センサ〕
光電変換素子の他の用途として、例えば、光電池及び光センサが挙げられ、本発明の光電変換素子は光センサとして用いることが好ましい。光センサとしては、上記光電変換素子単独で用いてもよいし、上記光電変換素子を直線状に配したラインセンサ又は平面上に配した2次元センサとして用いてもよい。
[Optical sensor]
Other uses of the photoelectric conversion element include, for example, a photocell and an optical sensor, and the photoelectric conversion element of the present invention is preferably used as an optical sensor. As an optical sensor, the photoelectric conversion element may be used alone, or may be used as a line sensor in which the photoelectric conversion elements are arranged linearly or as a two-dimensional sensor in which the photoelectric conversion elements are arranged on a plane.
〔化合物〕
本発明は、化合物の発明も含む。本発明の化合物とは、上記特定化合物である。
[Compound]
The present invention also includes inventions of compounds. The compounds of the present invention are the above-mentioned specific compounds.
以下に実施例に基づいて本発明を更に詳細に詳述する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容及び処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更できる。よって、本発明の範囲は、以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。 The present invention will be described in further detail below based on the following examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, etc. shown in the following examples can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be interpreted as being limited by the following examples.
〔光電変換膜に用いられる化合物〕
[化合物(2-4)の合成]
化合物(2-4)は、以下のスキームに従って、合成した。
[Compounds used in photoelectric conversion films]
[Synthesis of compound (2-4)]
Compound (2-4) was synthesized according to the following scheme.
ガラス製反応容器に化合物(2-4-1)(5mmol)、化合物(2-4-2)(6.5mmol)、テトラヒドロフラン(25mL)、ピペリジン(2.5mL)をとり、窒素雰囲気下70℃で3時間反応させた。得られた反応液にメタノールを加え、固体を濾取した。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー、続いて昇華精製することにより、化合物(2-4)(3.2mmol)を得た。
1H-NMR(DMSO-d6,400MHz)δ=2.12(6H,s),2.19(6H,s),5.20(1H,d),6.92(1H,d),7.14(3H,s),7.29(2H,d),7.41-7.48(4H,m),7.54-7.60(2H,m),8.23(2H,d).
Compound (2-4-1) (5 mmol), compound (2-4-2) (6.5 mmol), tetrahydrofuran (25 mL), and piperidine (2.5 mL) were placed in a glass reaction vessel and reacted at 70°C for 3 hours under a nitrogen atmosphere. Methanol was added to the resulting reaction solution, and the solid was collected by filtration. The resulting solid was purified by silica gel column chromatography and then by sublimation to obtain compound (2-4) (3.2 mmol).
1H -NMR (DMSO- d6 , 400MHz) δ = 2.12 (6H, s), 2.19 (6H, s), 5.20 (1H, d), 6.92 (1H, d), 7.14 ( 3H, s), 7.29 (2H, d), 7.41-7.48 (4H, m), 7.54-7.60 (2H, m), 8.23 (2H, d).
化合物(2-4)以外の光電変換膜に用いられる化合物は、上記化合物(2-4)の合成方法を参照して、合成した。
以下、各化合物を示す。なお、化合物(1-1)~化合物(1-16)及び化合物(2-1)~化合物(2-35)は特定化合物に該当し、化合物(C-1)~化合物(C-7)は比較用化合物に該当する。
The compounds used in the photoelectric conversion film other than the compound (2-4) were synthesized with reference to the synthesis method of the compound (2-4) above.
The compounds are shown below. Compounds (1-1) to (1-16) and compounds (2-1) to (2-35) are specific compounds, and compounds (C-1) to (C-7) are comparative compounds.
〔n型有機半導体〕
・C60:フラーレン(C60)
[n-type organic semiconductor]
C60: Fullerene ( C60 )
〔p型有機半導体〕 [p-type organic semiconductor]
〔色素〕 [Pigment]
〔評価〕
[試験X]
<光電変換素子の作製>
得られた化合物を用いて図2の形態の光電変換素子を作製した。ここで、光電変換素子は、下部電極11、電子ブロッキング膜16A、光電変換膜12、正孔ブロッキング膜16B及び上部電極15からなる。
具体的には、ガラス基板上に、アモルファス性ITOをスパッタ法により成膜して、下部電極11(厚み:30nm)を形成し、更に下部電極11上に化合物(EB-1)を真空加熱蒸着法により成膜して、電子ブロッキング膜16A(厚み:30nm)を形成した。更に、電子ブロッキング膜16A上に、表1及び2のとおりに各材料を所定の比で蒸着し、バルクヘテロ構造を有する光電変換膜12を形成した。更に光電変換膜12上に化合物(EB-2)を蒸着して正孔ブロッキング膜16B(厚み:10nm)を形成した。正孔ブロッキング膜16B上に、アモルファス性ITOをスパッタ法により成膜して、上部電極15(透明導電性膜)(厚み:10nm)を形成した。上部電極15上に、真空蒸着法により封止層としてSiO膜を形成した後、その上にALCVD(Atomic Layer Chemical Vapor Deposition)法により酸化アルミニウム(Al2O3)層を形成し、光電変換素子を作製した。
〔evaluation〕
[Test X]
<Fabrication of photoelectric conversion element>
The obtained compound was used to fabricate a photoelectric conversion element having the configuration shown in Fig. 2. The photoelectric conversion element comprises a lower electrode 11, an electron blocking film 16A, a photoelectric conversion film 12, a hole blocking film 16B, and an upper electrode 15.
Specifically, amorphous ITO was deposited on a glass substrate by sputtering to form a lower electrode 11 (thickness: 30 nm). Compound (EB-1) was then deposited on the lower electrode 11 by vacuum thermal evaporation to form an electron blocking film 16A (thickness: 30 nm). Materials were then deposited on the electron blocking film 16A in predetermined ratios as shown in Tables 1 and 2 to form a photoelectric conversion film 12 having a bulk heterostructure. Compound (EB-2) was then deposited on the photoelectric conversion film 12 to form a hole blocking film 16B (thickness: 10 nm). Amorphous ITO was then deposited on the hole blocking film 16B by sputtering to form an upper electrode 15 (transparent conductive film) (thickness: 10 nm). An SiO film was formed as a sealing layer on the upper electrode 15 by vacuum deposition, and then an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) layer was formed thereon by atomic layer chemical vapor deposition (ALCVD), thereby producing a photoelectric conversion element.
<暗電流>
得られた各光電変換素子について、以下の方法で暗電流を測定した。
各光電変換素子の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して、暗所での電流値(暗電流)を測定した。その結果、いずれの光電変換素子においても、暗電流は50nA/cm2以下であり、十分に低い暗電流を示すことを確認した。
<Dark current>
The dark current of each of the obtained photoelectric conversion elements was measured by the following method.
A voltage was applied to the lower and upper electrodes of each photoelectric conversion element to achieve an electric field strength of 2.5 × 10 5 V/cm, and the current value (dark current) in a dark place was measured. As a result, it was confirmed that the dark current in all photoelectric conversion elements was 50 nA/cm 2 or less, indicating a sufficiently low dark current.
<量子効率>
得られた各光電変換素子について、以下の方法で量子効率を測定した。
まず、各光電変換素子に2.0×105V/cmの電界強度となるように電圧を印加し、上部電極(透明導電性膜)側から光を照射して波長460nmの光電変換効率を評価して、アニール前の量子効率とした。次に、光電変換素子をグローブボックス中で150℃で30分間加熱後、再び上記方法と同様にして波長460nmの光電変換効率を評価して、式(S1)に従ってアニール後の量子効率を求めた。また、式(S2)に従ってアニール前後の相対比を評価した。
<Quantum efficiency>
The quantum efficiency of each of the obtained photoelectric conversion elements was measured by the following method.
First, a voltage was applied to each photoelectric conversion element so that the electric field strength was 2.0 × 10 5 V/cm, and light was irradiated from the upper electrode (transparent conductive film) side to evaluate the photoelectric conversion efficiency at a wavelength of 460 nm, which was taken as the quantum efficiency before annealing. Next, the photoelectric conversion element was heated at 150 ° C. for 30 minutes in a glove box, and then the photoelectric conversion efficiency at a wavelength of 460 nm was evaluated again in the same manner as above, and the quantum efficiency after annealing was calculated according to formula (S1). In addition, the relative ratio before and after annealing was evaluated according to formula (S2).
(アニール後の量子効率)
式(S1):アニール後の量子効率(相対比) = (各実施例又は各比較例のアニール後の波長460nmにおける量子効率)/(実施例1-1のアニール後の波長460nmにおける量子効率)
A:アニール後の量子効率が1.6以上
B:アニール後の量子効率が1.2以上、1.6未満
C:アニール後の量子効率が0.8以上、1.2未満
D:アニール後の量子効率が0.4以上、0.8未満
E:アニール後の量子効率が0.4未満
(Quantum efficiency after annealing)
Equation (S1): quantum efficiency after annealing (relative ratio) = (quantum efficiency at a wavelength of 460 nm after annealing of each Example or Comparative Example) / (quantum efficiency at a wavelength of 460 nm after annealing of Example 1-1)
A: Quantum efficiency after annealing is 1.6 or more B: Quantum efficiency after annealing is 1.2 or more and less than 1.6 C: Quantum efficiency after annealing is 0.8 or more and less than 1.2 D: Quantum efficiency after annealing is 0.4 or more and less than 0.8 E: Quantum efficiency after annealing is less than 0.4
(アニール前後の相対比)
式(S2):アニール前後の相対比(量子効率の相対比) = (各実施例又は各比較例のアニール後の波長460nmにおける量子効率)/(各実施例又は各比較例のアニール前の波長460nmにおける量子効率)
A:アニール前後の相対比が1.1以上
B:アニール前後の相対比が1.0以上、1.1未満
C:アニール前後の相対比が0.9以上、1.0未満
D:アニール前後の相対比が0.6以上、0.9未満
E:アニール前後の相対比が0.6未満
なお、式(S2)において分子分母の各光電変換素子は、同一のものである。
(Relative ratio before and after annealing)
Equation (S2): Relative ratio before and after annealing (relative ratio of quantum efficiency) = (quantum efficiency at a wavelength of 460 nm after annealing for each Example or Comparative Example) / (quantum efficiency at a wavelength of 460 nm before annealing for each Example or Comparative Example)
A: The relative ratio before and after annealing is 1.1 or more. B: The relative ratio before and after annealing is 1.0 or more and less than 1.1. C: The relative ratio before and after annealing is 0.9 or more and less than 1.0. D: The relative ratio before and after annealing is 0.6 or more and less than 0.9. E: The relative ratio before and after annealing is less than 0.6. Note that in formula (S2), the photoelectric conversion elements in the numerator and denominator are the same.
<応答速度>
得られた各光電変換素子について、以下の方法で応答速度を評価した。
光電変換素子に2.0×105V/cmの強度となるように電圧を印加した。その後、LED(light emitting diode)を瞬間的に点灯させて上部電極(透明導電性膜)側から光を照射し、そのときの波長460nmにおける光電流をオシロスコープで測定して0%信号強度から97%信号強度に上昇するまでの立ち上がり時間を計った。次いで、同様の条件で化合物(1-1)を用いた際の光電変換素子の波長460nmにおける立ち上がり時間を1に規格化して、化合物(1-1)を用いた際の光電変換素子の波長460nmにおける立ち上がり時間に対する各光電変換素子の波長460nmにおける立ち上がり時間の相対応答速度(各光電変換素子の波長460nmにおける立ち上がり時間/化合物(1-1)を用いた際の光電変換素子の波長460nmにおける立ち上がり時間)を求め、下記基準で評価した。
A:相対応答速度が0.5未満
B:相対応答速度が0.5以上、1.0未満
C:相対応答速度が1.0以上、1.5未満
D:相対応答速度が1.5以上、2.0未満
E:相対応答速度が2.0以上
<Response speed>
The response speed of each of the obtained photoelectric conversion elements was evaluated by the following method.
A voltage was applied to the photoelectric conversion element to an intensity of 2.0 × 10 5 V / cm. Thereafter, the LED (light emitting diode) was momentarily turned on and light was irradiated from the upper electrode (transparent conductive film) side, and the photocurrent at a wavelength of 460 nm at that time was measured with an oscilloscope to measure the rise time from 0% signal intensity to 97% signal intensity. Next, under the same conditions, the rise time at a wavelength of 460 nm of the photoelectric conversion element when using compound (1-1) was normalized to 1, and the relative response speed of the rise time at a wavelength of 460 nm of each photoelectric conversion element relative to the rise time at a wavelength of 460 nm of the photoelectric conversion element when using compound (1-1) (rise time at a wavelength of 460 nm of each photoelectric conversion element / rise time at a wavelength of 460 nm of the photoelectric conversion element when using compound (1-1)) was determined and evaluated according to the following criteria.
A: Relative response speed is less than 0.5 B: Relative response speed is 0.5 or more and less than 1.0 C: Relative response speed is 1.0 or more and less than 1.5 D: Relative response speed is 1.5 or more and less than 2.0 E: Relative response speed is 2.0 or more
<応答速度の電界強度依存性>
得られた各光電変換素子について、以下の方法で応答速度の電界強度依存性を評価した。
試験Xの応答速度の評価において、各光電変換素子に印加する電圧を、7.5×104V/cmに変更した以外は、同様の手順で、7.5×104V/cmにおける応答速度を測定した。
式(S3)に従って応答速度の電界強度依存性を求め、評価した。
式(S3):応答速度の電界強度依存性 = (各実施例又は各比較例の波長460nmにおける7.5×104V/cm時の立ち上がり時間)/(各実施例又は各比較例の波長460nmにおける2.0×105V/cm時の立ち上がり時間)
なお、式(S3)において分子分母の各光電変換素子は、同一のものである。
A:応答速度の電界強度依存性が2.0未満
B:応答速度の電界強度依存性が2.0以上、3.0未満
C:応答速度の電界強度依存性が3.0以上、4.0未満
D:応答速度の電界強度依存性が4.0以上、5.0未満
E:応答速度の電界強度依存性が5.0以上
<Response speed dependence on electric field strength>
The electric field strength dependency of the response speed of each of the obtained photoelectric conversion elements was evaluated by the following method.
In the evaluation of the response speed of Test X, the response speed at 7.5×10 4 V/cm was measured in the same manner as above, except that the voltage applied to each photoelectric conversion element was changed to 7.5×10 4 V/cm.
The electric field strength dependency of the response speed was calculated according to formula (S3) and evaluated.
Equation (S3): Dependence of response speed on electric field strength=(rise time at 7.5×10 4 V/cm at a wavelength of 460 nm in each Example or Comparative Example)/(rise time at 2.0×10 5 V/cm at a wavelength of 460 nm in each Example or Comparative Example).
In addition, in the formula (S3), the photoelectric conversion elements in the numerator and denominator are the same.
A: The electric field strength dependency of the response speed is less than 2.0. B: The electric field strength dependency of the response speed is 2.0 or more and less than 3.0. C: The electric field strength dependency of the response speed is 3.0 or more and less than 4.0. D: The electric field strength dependency of the response speed is 4.0 or more and less than 5.0. E: The electric field strength dependency of the response speed is 5.0 or more.
表1及び2に試験Xの評価結果を示す。
表1及び2中の各表記は以下を示す。
「Ra1Ra2」欄は、特定化合物においてRa1及びRa2の一方が置換基を有していてもよい芳香環基を表し、他方が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基を表す場合を「A」とし、上記以外の場合を「B」とした。
「Rb2=CN基」欄は、Rb2がシアノ基を表す場合を「A」とし、上記以外の場合を「B」とした。
「R3R4」欄は、R3及びR4が、水素原子、又は、シアノ基及びフッ素原子以外の置換基を表す場合を「A」とし、上記以外の場合を「B」とした。
「比率」欄は、化合物:p型有機半導体:n型有機半導体の含有量比を示す。
Tables 1 and 2 show the evaluation results of Test X.
The symbols in Tables 1 and 2 indicate the following:
In the "R a1 R a2 " column, when one of R a1 and R a2 in a specific compound represents an aromatic ring group which may have a substituent, and the other represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, it is marked as "A", and when the other case is not the above, it is marked as "B".
In the column "R b2 =CN group", when R b2 represents a cyano group, it is marked as "A", and when it is other than the above, it is marked as "B".
In the "R 3 R 4 " column, when R 3 and R 4 represent a hydrogen atom or a substituent other than a cyano group or a fluorine atom, the case is marked as "A", and when they represent other than the above, the case is marked as "B".
The "Ratio" column indicates the content ratio of the compound: the p-type organic semiconductor: the n-type organic semiconductor.
上記表に示す結果から、本発明の光電変換素子は、所望の効果が得られることが確認された。
Ra1及びRa2の一方が置換基を有していてもよい芳香環基を表し、他方が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基を表す場合、本発明の効果及び応対速度がより優れることが確認された(実施例1-1~1-12及び実施例1-13~1-17等)。
Rb2がシアノ基を表す場合、本発明の効果がより優れることが確認された(実施例1-1~1-12及び実施例1-18~1-21等)。
R3及びR4が、水素原子、又は、シアノ基及びフッ素原子以外の置換基を表す場合、本発明の効果がより優れることが確認された(実施例1-18~1-23等)。
From the results shown in the above table, it was confirmed that the photoelectric conversion element of the present invention can obtain the desired effects.
It was confirmed that the effects and response speed of the present invention were better when one of R a1 and R a2 represented an aromatic ring group which may have a substituent, and the other represented an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent (Examples 1-1 to 1-12 and Examples 1-13 to 1-17, etc.).
It was confirmed that when R b2 represents a cyano group, the effects of the present invention are more excellent (Examples 1-1 to 1-12 and Examples 1-18 to 1-21, etc.).
It was confirmed that when R3 and R4 represent a hydrogen atom or a substituent other than a cyano group or a fluorine atom, the effects of the present invention are more excellent (Examples 1-18 to 1-23, etc.).
[試験Y]
<光源変換素子の作製>
試験Xと同様にして、表3及び表4のとおりに各材料を所定の比で光電変換膜を形成して各実施例及び各比較例の光電変換素子を作製した。
[Test Y]
<Fabrication of light source conversion element>
In the same manner as in Test X, photoelectric conversion films were formed using the materials in the prescribed ratios shown in Tables 3 and 4 to prepare photoelectric conversion elements for each of the Examples and Comparative Examples.
<暗電流>
試験Xと同様にして、暗電流を測定した。
その結果、いずれの光電変換素子においても、暗電流は50nA/cm2以下であり、十分に低い暗電流を示すことを確認した。
<Dark current>
In the same manner as in Test X, the dark current was measured.
As a result, it was confirmed that the dark current was 50 nA/cm 2 or less in all the photoelectric conversion elements, and that the dark current was sufficiently low.
<量子効率>
得られた各光電変換素子について、以下の方法で量子効率を測定した。
まず、各光電変換素子に2.0×105V/cmの電界強度となるように電圧を印加し、上部電極(透明導電性膜)側から光を照射して波長460nm又は波長600nmの光電変換効率を評価して、アニール前の量子効率とした。次に、光電変換素子をグローブボックス中で150℃で30分間加熱後、再び上記方法と同様にして上記で選択した波長における光電変換効率を評価して、式(S4)に従ってアニール後の量子効率を求めた。また、式(S5)に従ってアニール前後の相対比を評価した。
<Quantum efficiency>
The quantum efficiency of each of the obtained photoelectric conversion elements was measured by the following method.
First, a voltage was applied to each photoelectric conversion element to achieve an electric field strength of 2.0 × 10 5 V/cm, and light was irradiated from the upper electrode (transparent conductive film) side to evaluate the photoelectric conversion efficiency at a wavelength of 460 nm or 600 nm, which was taken as the quantum efficiency before annealing. Next, the photoelectric conversion element was heated at 150 ° C. for 30 minutes in a glove box, and then the photoelectric conversion efficiency at the wavelength selected above was evaluated again in the same manner as above, and the quantum efficiency after annealing was calculated according to formula (S4). In addition, the relative ratio before and after annealing was evaluated according to formula (S5).
(アニール後の量子効率)
式(S4):アニール後の量子効率(相対比) = (各実施例又は各比較例のアニール後の波長460nm又は波長600nmにおける量子効率)/(実施例2-1のアニール後の波長460nm又は波長600nmにおける量子効率)
A:アニール後の量子効率が1.6以上
B:アニール後の量子効率が1.2以上、1.6未満
C:アニール後の量子効率が0.8以上、1.2未満
D:アニール後の量子効率が0.4以上、0.8未満
E:アニール後の量子効率が0.4未満
(Quantum efficiency after annealing)
Equation (S4): quantum efficiency after annealing (relative ratio) = (quantum efficiency at a wavelength of 460 nm or 600 nm after annealing of each Example or Comparative Example) / (quantum efficiency at a wavelength of 460 nm or 600 nm after annealing of Example 2-1)
A: Quantum efficiency after annealing is 1.6 or more B: Quantum efficiency after annealing is 1.2 or more and less than 1.6 C: Quantum efficiency after annealing is 0.8 or more and less than 1.2 D: Quantum efficiency after annealing is 0.4 or more and less than 0.8 E: Quantum efficiency after annealing is less than 0.4
(アニール前後の相対比)
式(S5):アニール前後の相対比(量子効率の相対比) = (各実施例又は各比較例のアニール後の波長460nm又は波長600nmにおける量子効率)/(各実施例又は各比較例のアニール前の波長460nm又は波長600nmにおける量子効率)
A:アニール前後の相対比が1.1以上
B:アニール前後の相対比が1.0以上、1.1未満
C:アニール前後の相対比が0.9以上、1.0未満
D:アニール前後の相対比が0.6以上、0.9未満
E:アニール前後の相対比が0.6未満
なお、式(S5)において分子分母の各光電変換素子及び波長は、同一のものである。
(Relative ratio before and after annealing)
Equation (S5): Relative ratio before and after annealing (relative ratio of quantum efficiency) = (quantum efficiency at a wavelength of 460 nm or 600 nm after annealing for each Example or Comparative Example) / (quantum efficiency at a wavelength of 460 nm or 600 nm before annealing for each Example or Comparative Example)
A: The relative ratio before and after annealing is 1.1 or more. B: The relative ratio before and after annealing is 1.0 or more and less than 1.1. C: The relative ratio before and after annealing is 0.9 or more and less than 1.0. D: The relative ratio before and after annealing is 0.6 or more and less than 0.9. E: The relative ratio before and after annealing is less than 0.6. Note that in formula (S5), the photoelectric conversion elements and wavelengths in the numerator and denominator are the same.
<応答速度>
得られた各光電変換素子について、以下の方法で応答速度を評価した。
光電変換素子に2.0×105V/cmの強度となるように電圧を印加した。その後、LEDを瞬間的に点灯させて上部電極(透明導電性膜)側から光を照射し、そのときの波長460nm又は波長600nmにおける光電流をオシロスコープで測定して0%信号強度から97%信号強度に上昇するまでの立ち上がり時間を計った。次いで、同様の条件で化合物(1-1)を用いた際の光電変換素子の各波長における立ち上がり時間を1に規格化して、化合物(1-1)を用いた際の光電変換素子の各波長における立ち上がり時間に対する各光電変換素子の各波長における立ち上がり時間の相対応答速度(各光電変換素子の各波長における立ち上がり時間/化合物(1-1)を用いた際の光電変換素子の各波長における立ち上がり時間)を求め、下記基準で評価した。なお、相対応答速度を求める際は、分子分母は同一の波長における立ち上がり時間である。
A:相対応答速度が0.5未満
B:相対応答速度が0.5以上、1.0未満
C:相対応答速度が1.0以上、1.5未満
D:相対応答速度が1.5以上、2.0未満
E:相対応答速度が2.0以上
<Response speed>
The response speed of each of the obtained photoelectric conversion elements was evaluated by the following method.
A voltage was applied to the photoelectric conversion element so that the intensity was 2.0 × 10 5 V/cm. Thereafter, the LED was momentarily turned on to irradiate light from the upper electrode (transparent conductive film) side, and the photocurrent at a wavelength of 460 nm or 600 nm at that time was measured with an oscilloscope to measure the rise time from 0% signal intensity to 97% signal intensity. Next, the rise time at each wavelength of the photoelectric conversion element when compound (1-1) was used under the same conditions was normalized to 1, and the relative response speed of the rise time at each wavelength of each photoelectric conversion element relative to the rise time at each wavelength of the photoelectric conversion element when compound (1-1) was used (rise time at each wavelength of each photoelectric conversion element/rise time at each wavelength of the photoelectric conversion element when compound (1-1) was used) was determined and evaluated according to the following criteria. Note that when determining the relative response speed, the numerator and denominator are the rise times at the same wavelength.
A: Relative response speed is less than 0.5 B: Relative response speed is 0.5 or more and less than 1.0 C: Relative response speed is 1.0 or more and less than 1.5 D: Relative response speed is 1.5 or more and less than 2.0 E: Relative response speed is 2.0 or more
<応答速度の電界強度依存性>
得られた各光電変換素子について、以下の方法で応答速度の電界強度依存性を評価した。
試験Yの応答速度の評価において、各光電変換素子に印加する電圧を、7.5×104V/cmに変更した以外は、同様の手順で、7.5×104V/cmにおける応答速度を測定した。
式(S6)に従って応答速度の電界強度依存性を求め、評価した。
式(S6):応答速度の電界強度依存性 = (各実施例又は各比較例の各波長における7.5×104V/cm時の立ち上がり時間)/(各実施例又は各比較例の各波長における2.0×105V/cm時の立ち上がり時間)
なお、式(S3)において分子分母の各光電変換素子は、同一のものである。
A:応答速度の電界強度依存性が2.0未満
B:応答速度の電界強度依存性が2.0以上、3.0未満
C:応答速度の電界強度依存性が3.0以上、4.0未満
D:応答速度の電界強度依存性が4.0以上、5.0未満
E:応答速度の電界強度依存性が5.0以上
<Response speed dependence on electric field strength>
The electric field strength dependency of the response speed of each of the obtained photoelectric conversion elements was evaluated by the following method.
In the evaluation of the response speed of Test Y, the response speed at 7.5×10 4 V/cm was measured in the same manner as above, except that the voltage applied to each photoelectric conversion element was changed to 7.5×10 4 V/cm.
The electric field strength dependency of the response speed was calculated according to formula (S6) and evaluated.
Equation (S6): Dependence of response speed on electric field strength=(rise time at 7.5×10 4 V/cm at each wavelength in each Example or Comparative Example)/(rise time at 2.0×10 5 V/cm at each wavelength in each Example or Comparative Example).
In addition, in the formula (S3), the photoelectric conversion elements in the numerator and denominator are the same.
A: The electric field strength dependency of the response speed is less than 2.0. B: The electric field strength dependency of the response speed is 2.0 or more and less than 3.0. C: The electric field strength dependency of the response speed is 3.0 or more and less than 4.0. D: The electric field strength dependency of the response speed is 4.0 or more and less than 5.0. E: The electric field strength dependency of the response speed is 5.0 or more.
表3及び表4に試験Yの評価結果を示す。
表3及び表4中の各表記は以下を示す。
「Ra1Ra2」欄は、特定化合物においてRa1及びRa2の一方が置換基を有していてもよい芳香環基を表し、他方が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基を表す場合を「A」とし、上記以外の場合を「B」とした。
「Rb2=CN基」欄は、Rb2がシアノ基を表す場合を「A」とし、上記以外の場合を「B」とした。
「R3R4」欄は、R3及びR4が、水素原子、又は、シアノ基及びフッ素原子以外の置換基を表す場合を「A」とし、上記以外の場合を「B」とした。
「比率」欄は、化合物:色素:p型有機半導体:n型有機半導体の含有量比を示す。
Tables 3 and 4 show the evaluation results of Test Y.
The notations in Tables 3 and 4 indicate the following:
In the "R a1 R a2 " column, when one of R a1 and R a2 in a specific compound represents an aromatic ring group which may have a substituent, and the other represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, it is marked as "A", and when the other case is not the above, it is marked as "B".
In the column "R b2 =CN group", when R b2 represents a cyano group, it is marked as "A", and when it is other than the above, it is marked as "B".
In the "R 3 R 4 " column, when R 3 and R 4 represent a hydrogen atom or a substituent other than a cyano group or a fluorine atom, the case is marked as "A", and when they represent other than the above, the case is marked as "B".
The "Ratio" column indicates the content ratio of the compound:dye:p-type organic semiconductor:n-type organic semiconductor.
上記表に示す結果から、本発明の光電変換素子は、所望の効果が得られることが確認された。
Ra1及びRa2の一方が置換基を有していてもよい芳香環基を表し、他方が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基を表す場合、本発明の効果がより優れることが確認された(実施例2-8~2-18及び実施例2-19~2-23等)。
Rb2がシアノ基を表す場合、本発明の効果がより優れることが確認された(実施例2-8~2-18及び実施例2-24~2-27等)。
R3及びR4が、水素原子、又は、シアノ基及びフッ素原子以外の置換基を表す場合、本発明の効果がより優れることが確認された(実施例2-24~2-29等)。
From the results shown in the above table, it was confirmed that the photoelectric conversion element of the present invention can obtain the desired effects.
It was confirmed that the effects of the present invention are more excellent when one of R a1 and R a2 represents an aromatic ring group which may have a substituent, and the other represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent (Examples 2-8 to 2-18 and Examples 2-19 to 2-23, etc.).
It was confirmed that when R b2 represents a cyano group, the effects of the present invention are more excellent (Examples 2-8 to 2-18 and Examples 2-24 to 2-27, etc.).
It was confirmed that when R3 and R4 represent a hydrogen atom or a substituent other than a cyano group or a fluorine atom, the effects of the present invention are more excellent (Examples 2-24 to 2-29, etc.).
10a,10b 光電変換素子
11 導電性膜(下部電極)
12 光電変換膜
15 透明導電性膜(上部電極)
16A 電子ブロッキング膜
16B 正孔ブロッキング膜
10a, 10b Photoelectric conversion element 11 Conductive film (lower electrode)
12 Photoelectric conversion film 15 Transparent conductive film (upper electrode)
16A: Electron blocking film 16B: Hole blocking film
Claims (17)
前記光電変換膜が、式(3)で表される化合物を含む、光電変換素子。
R b2 は、シアノ基又は-C(=O)R C1 を表す。R C1 は、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。
R b1 が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基であり、R b2 が-C(=O)R C1 であり、R C1 が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基である場合、R b1 で表される前記脂肪族炭化水素基及びR C1 で表される前記脂肪族炭化水素基は、直接又は2価の脂肪族炭化水素基を介して結合していてもよい。
X 1 は、酸素原子を表す。
R 1 及びR 2 は、水素原子を表す。
R a1 及びR a2 は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよいベンゼン環基を表す。ただし、R a1 及びR a2 のうち少なくとも一方は、置換基を有していてもよいベンゼン環基を表す。
Y 5 及びY 6 は、それぞれ独立に、-CR C8 =を表す。R C8 は、水素原子又は置換基を表す。
R 3 及びR 4 は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。
Y 5 が表す-CR C8 =中のR C8 とR 3 、R 3 とR 4 、及び、Y 6 が表す-CR C8 =中のR C8 とR 4 は、互いに結合して環を形成していてもよい。 A photoelectric conversion element having a conductive film, a photoelectric conversion film, and a transparent conductive film in this order,
The photoelectric conversion element, wherein the photoelectric conversion film contains a compound represented by formula ( 3 ):
R b2 represents a cyano group or —C(═O)R C1 , where R C1 represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent or an aromatic ring group which may have a substituent.
When R b1 is an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, R b2 is —C(═O)R C1 , and R C1 is an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, the aliphatic hydrocarbon group represented by R b1 and the aliphatic hydrocarbon group represented by R C1 may be bonded directly or via a divalent aliphatic hydrocarbon group.
X1 represents an oxygen atom .
R1 and R2 represent a hydrogen atom .
R a1 and R a2 each independently represent an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group or an optionally substituted benzene ring group, provided that at least one of R a1 and R a2 represents an optionally substituted benzene ring group.
Y5 and Y6 each independently represent -CR C8 =, where R C8 represents a hydrogen atom or a substituent.
R3 and R4 each independently represent a hydrogen atom or a substituent .
R C8 and R 3 , R 3 and R 4 in —CR C8 = represented by Y 5 , and R C8 and R 4 in —CR C8 = represented by Y 6 may be bonded to each other to form a ring.
RR b2b2 は、シアノ基又は-C(=O)Ris a cyano group or —C(═O)R C1C1 を表す。RRepresents R C1C1 は、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香環基を表す。represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent or an aromatic ring group which may have a substituent.
RR b1b1 が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基であり、Ris an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, and R b2b2 が-C(=O)Ris -C(=O)R C1C1 であり、Rand R C1C1 が置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基である場合、Ris an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, R b1b1 で表される前記脂肪族炭化水素基及びRThe aliphatic hydrocarbon group represented by R C1C1 で表される前記脂肪族炭化水素基は、直接又は2価の脂肪族炭化水素基を介して結合していてもよい。The aliphatic hydrocarbon group represented by the formula (I) may be bonded directly or via a divalent aliphatic hydrocarbon group.
XX 11 は、酸素原子を表す。represents an oxygen atom.
RR 11 及びRand R 22 は、水素原子を表す。represents a hydrogen atom.
RR a1a1 及びRand R a2a2 は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよいベンゼン環基を表す。ただし、Reach independently represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent or a benzene ring group which may have a substituent. a1a1 及びRand R a2a2 のうち少なくとも一方は、置換基を有していてもよいベンゼン環基を表す。At least one of the groups represents a benzene ring group which may have a substituent.
YY 55 及びYand Y 66 は、それぞれ独立に、-CRare each independently -CR C8C8 =を表す。R= represents. R C8C8 は、水素原子又は置換基を表す。represents a hydrogen atom or a substituent.
RR 33 及びRand R 44 は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。each independently represents a hydrogen atom or a substituent.
YY 55 が表す-CRRepresents -CR C8C8 =中のR=R in C8C8 とRand R 33 、R, R 33 とRand R 44 、及び、Y, and Y 66 が表す-CRRepresents -CR C8C8 =中のR=R in C8C8 とRand R 44 は、互いに結合して環を形成していてもよい。may be bonded to each other to form a ring.
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