可用作光電轉(zhuǎn)換裝置材料的化合物的制作方法
【專利摘要】公開了式(V)表示的化合物，其中R1，R2，R3，R4，R5，R6，R21和R22如說明書和權(quán)利要求書中所定義。
【專利說明】可用作光電轉(zhuǎn)換裝置材料的化合物
[0001]本申請是申請日為2010年9月8日、申請?zhí)枮?01010278958.9的發(fā)明名稱為《光電轉(zhuǎn)換材料、包含該材料的膜、光電轉(zhuǎn)換裝置、其制造方法、光傳感器、成像裝置及其使用方法》的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種可用作光電轉(zhuǎn)換裝置材料的新化合物、包含該材料的膜、光電轉(zhuǎn)換裝置、其制造方法、光傳感器、成像裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0003]常規(guī)的光傳感器通常為通過在半導(dǎo)體基板比如硅(Si)中形成光電二極管(PD)所制造的裝置。關(guān)于固態(tài)成像裝置，廣泛地使用平面固態(tài)成像裝置，其中將ro在半導(dǎo)體基板中二維排列，并且通過CCD或CMOS電路將對應(yīng)于由在每個ro中光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的信號電荷的信號讀出。
[0004]用于實現(xiàn)彩色固態(tài)成像裝置的方法通常是制造一種結(jié)構(gòu)，其中在平面固態(tài)成像裝置的光入射表面?zhèn)?，設(shè)置僅透射特定波長的光的濾色片以用于顏色分離。特別地，其中將透射藍(lán)(B)光、綠(G)光和紅(R)光的濾色片分別規(guī)則地安置在二維排列的H)中的每一個上的單板固態(tài)成像裝置作為當(dāng)今在數(shù)碼相機等中廣泛使用的系統(tǒng)是廣為人知的。
[0005]在這種單板固態(tài)成像裝置中，因為濾色片僅透射有限波長的光，沒有通過濾色片透射的光未被利用并且光的利用效率是差的。此外，近年中，多像素裝置的制造正在發(fā)展，并且像素尺寸以及進(jìn)而 光電二極管部件的面積變小，這帶來了開口率減小和集光效率降低的問題。
[0006]為了解決這些問題，已經(jīng)建議了在縱向上層疊能夠檢測在不同波長的光的光電轉(zhuǎn)換部件的系統(tǒng)。關(guān)于這樣的系統(tǒng)，就所關(guān)心的可見光來說，公開了，例如:利用Si的吸收系數(shù)的波長依賴性的系統(tǒng)，其中形成了垂直層疊結(jié)構(gòu)并且通過厚度的不同分離顏色(專利文件I);和其中形成了使用有機半導(dǎo)體的第一光接收部件以及各自由Si組成的第二和第三光接收部件的系統(tǒng)(專利文件2)。
[0007]然而，這樣的系統(tǒng)由于顏色分離差而是不利的，因為吸收范圍在Si的厚度方向上在各個部分中重疊并且分光性質(zhì)是差的。至于解決問題的其它方法，在信號讀出用基板上形成非晶硅的光電轉(zhuǎn)換膜或有機光電轉(zhuǎn)換膜的結(jié)構(gòu)，是已知作為用于提高開口率的技術(shù)。
[0008]此外，已知若干實例用于各自使用有機光電轉(zhuǎn)換膜的光電轉(zhuǎn)換裝置，成像裝置，光傳感器和太陽能電池。使用有機光電轉(zhuǎn)換膜的光電轉(zhuǎn)換裝置面對特別是提高光電轉(zhuǎn)換效率和減少暗電流的任務(wù)，并且作為用于改良這些的方法，公開了，例如，對于前者引入Pn結(jié)或引入體相異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)(bulk heterojunction)以及對于后者引入阻擋層。
[0009]在通過引入pn結(jié)或體相異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)來提高光電轉(zhuǎn)換效率的嘗試中，暗電流的增加經(jīng)常成為問題。此外，取決于材料的組合，光電轉(zhuǎn)換效率的改善程度不同，并且在一些情況中，光信號量/暗時間噪聲的比率沒有比引入以上結(jié)構(gòu)之前的比率提高。在采用以上方法的情況下，結(jié)合什么材料是重要的，并且特別地，當(dāng)意欲降低暗時間噪聲時，這是難以通過傳統(tǒng)報道的材料組合實現(xiàn)的。
[0010]此外，所用材料的種類和膜結(jié)構(gòu)不僅是對于光電轉(zhuǎn)換效率(激子解離效率，電荷輸送性能)和暗電流(例如，暗時間載流子的量)的主要因素之一，也是對于信號響應(yīng)性的控制因素，盡管這在以往的報告中幾乎沒有提及。在作為固態(tài)成像裝置的使用中，高的光電轉(zhuǎn)換效率、低的暗電流和高的響應(yīng)速度都需要被滿足，但是還沒有具體地公開滿足這個要求的有機光電轉(zhuǎn)換材料或裝置結(jié)構(gòu)。
[0011]專利文件3中描述了含有富勒烯的光電轉(zhuǎn)換膜，然而僅通過富勒烯無法滿足上述高的光電轉(zhuǎn)換效率、低的暗電流和高響應(yīng)速度的所有。同樣，使用在至少一種有機半導(dǎo)體為晶粒的情況下由多種有機半導(dǎo)體構(gòu)成的體相異質(zhì)結(jié)膜的太陽能電池描述在專利文件4中，然而，其中沒有發(fā)現(xiàn)對于暗電流和高速響應(yīng)的公開內(nèi)容，并且沒有描述或建議對于在用于成像裝置的光電轉(zhuǎn)換裝置中的應(yīng)用等。
[0012]另外，傳統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換材料當(dāng)被加熱時有時導(dǎo)致靈敏度降低或暗電流增加，并且就耐熱性而言具有更大改良的空間。
[0013][專利文件I]美國專利5，965，875
[0014][專利文件2]JP-A-2003-332551 (本文中使用的術(shù)語“JP-A”是指“未審查的公布日本專利申請”)
[0015][專利文件 3] JP-A-2007-123707
[0016][專利文件4] JP-A-2002-076391

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的是提供一種光電轉(zhuǎn)換裝置和固態(tài)成像裝置，在所述光電轉(zhuǎn)換裝置和固態(tài)成像裝置中獲得足夠高的靈敏度和高的耐熱性并且顯示出高速響應(yīng)性。
[0018]在有機光電轉(zhuǎn)換裝置中，為了實現(xiàn)高的光電轉(zhuǎn)換效率、低的暗電流和高速響應(yīng)性，使用的有機光電轉(zhuǎn)換膜優(yōu)選滿足下列要求。
[0019]1.就高效率和高速響應(yīng)而言，激子的離解后的信號電荷需要在沒有損失的條件下被即刻傳輸?shù)絻蓚€電極。在少量的載流子捕獲部位條件下的高的遷移率和高的電荷輸送能力是必要的。
[0020]2.就高的光電轉(zhuǎn)換效率而言，優(yōu)選的是激子穩(wěn)定化能小，并且通過外加電場或者由Pn結(jié)等在內(nèi)部產(chǎn)生的電場的影響，激子可以被很快地解離(高激子解離效率)。
[0021]3.為了盡量減少暗時間時在內(nèi)部產(chǎn)生的載流子，優(yōu)選選擇使得在內(nèi)部幾乎不存在中間能級或者充當(dāng)其原因之一的雜質(zhì)的膜結(jié)構(gòu)或材料。
[0022]4.在層疊多個層的情況下，需要匹配相鄰層的能級，并且如果形成能壘，則這抑制電荷輸送。
[0023]此外，從對于具有加熱步驟比如濾色片的安置、保護(hù)膜的敷設(shè)和裝置的焊接的生產(chǎn)程序的應(yīng)用來看，或者考慮到耐貯性的提高，需要用于光電轉(zhuǎn)換裝置的材料以及含有該材料的膜具有高的耐熱性。
[0024]在通過氣相沉積法形成有機光電轉(zhuǎn)換膜的情況下，分解溫度優(yōu)選高于氣相沉積所允許的溫度，因為在氣相沉積過程中的熱分解可以被抑制。涂覆法是有利的，因為膜可以在不受以上分解限制的條件下形成并且可以實現(xiàn)低成本，但是通過氣相沉積法形成膜是優(yōu)選的，因為易于形成均勻的膜并且可以減少可能的雜質(zhì)混入。
[0025]本發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)行了深入的研究，作為結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了下列材料的選擇和組合，作為確保滿足以上需求并且可以實現(xiàn)高的光電轉(zhuǎn)換效率、低的暗電流、高速響應(yīng)性和耐熱性的技術(shù)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明人的研究，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，含有具有取代基的三芳基胺部分或三雜芳基胺部分作為給體部分、其中在給體部分和受體部分之間的連接部分為亞萘基的化合物，是可用作光電轉(zhuǎn)換材料的新化合物。
[0027]此外，已發(fā)現(xiàn)的是當(dāng)將這種新化合物和η型半導(dǎo)體(優(yōu)選富勒烯)結(jié)合使用時，可以在保持高耐熱性的同時實現(xiàn)高速響應(yīng)性，這是當(dāng)在給體部分和受體部分之間的連接部分為亞苯基時所沒有看到的方面。基于這些發(fā)現(xiàn)完成了本發(fā)明。
[0028]上述目標(biāo)可以通過以下技術(shù)實現(xiàn)。
[0029](I)以下式⑴表示的化合物:
[0030]式⑴:
[0031]
【權(quán)利要求】
1.以下式(V)表示的化合物: 式(V):
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物，其是由式(V’)表示的化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物，其中R21和R22中的一個表示未取代或取代的芳基，其是經(jīng)由單鍵或取代基通過與R3或R6結(jié)合形成環(huán)的基團(tuán)，并且R21和R22中的另一個表示未取代或取代的芳基或未取代或取代的雜芳基。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的化合物，其中R21和R22中的一個表示未取代或取代的芳基，其是經(jīng)由單鍵或取代基通過與R3或&結(jié)合形成環(huán)的基團(tuán)，R21和R22中的另一個表示未取代或取代的芳基，并且在所述芳基具有取代基的情況下，所述取代基是烷基。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的化合物，其中由R21表示的未取代或取代的芳基和由R22表示的未取代或取代的芳基中的每一個獨立地為未取代或取代的苯基或未取代或取代的萘基。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的化合物，其中R1,R2, R3, R4, R5和R6中的每一個表不氫 原子。
【文檔編號】C07D213/74GK103992237SQ201410143403
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日:2009年9月8日
【發(fā)明者】濱野光正, 養(yǎng)父克行, 三井哲朗, 野村公篤 申請人:富士膠片株式會社