可用作光电转换装置材料的化合物的制作方法
【专利摘要】公开了式(V)表示的化合物，其中R1，R2，R3，R4，R5，R6，R21和R22如说明书和权利要求书中所定义。
【专利说明】可用作光电转换装置材料的化合物
[0001]本申请是申请日为2010年9月8日、申请号为201010278958.9的发明名称为《光电转换材料、包含该材料的膜、光电转换装置、其制造方法、光传感器、成像装置及其使用方法》的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种可用作光电转换装置材料的新化合物、包含该材料的膜、光电转换装置、其制造方法、光传感器、成像装置及其使用方法。
【背景技术】
[0003]常规的光传感器通常为通过在半导体基板比如硅(Si)中形成光电二极管(PD)所制造的装置。关于固态成像装置，广泛地使用平面固态成像装置，其中将ro在半导体基板中二维排列，并且通过CCD或CMOS电路将对应于由在每个ro中光电转换所产生的信号电荷的信号读出。
[0004]用于实现彩色固态成像装置的方法通常是制造一种结构，其中在平面固态成像装置的光入射表面侧，设置仅透射特定波长的光的滤色片以用于颜色分离。特别地，其中将透射蓝(B)光、绿(G)光和红(R)光的滤色片分别规则地安置在二维排列的H)中的每一个上的单板固态成像装置作为当今在数码相机等中广泛使用的系统是广为人知的。
[0005]在这种单板固态成像装置中，因为滤色片仅透射有限波长的光，没有通过滤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，多像素装置的制造正在发展，并且像素尺寸以及进而 光电二极管部件的面积变小，这带来了开口率减小和集光效率降低的问题。
[0006]为了解决这些问题，已经建议了在纵向上层叠能够检测在不同波长的光的光电转换部件的系统。关于这样的系统，就所关心的可见光来说，公开了，例如:利用Si的吸收系数的波长依赖性的系统，其中形成了垂直层叠结构并且通过厚度的不同分离颜色(专利文件I);和其中形成了使用有机半导体的第一光接收部件以及各自由Si组成的第二和第三光接收部件的系统(专利文件2)。
[0007]然而，这样的系统由于颜色分离差而是不利的，因为吸收范围在Si的厚度方向上在各个部分中重叠并且分光性质是差的。至于解决问题的其它方法，在信号读出用基板上形成非晶硅的光电转换膜或有机光电转换膜的结构，是已知作为用于提高开口率的技术。
[0008]此外，已知若干实例用于各自使用有机光电转换膜的光电转换装置，成像装置，光传感器和太阳能电池。使用有机光电转换膜的光电转换装置面对特别是提高光电转换效率和减少暗电流的任务，并且作为用于改良这些的方法，公开了，例如，对于前者引入Pn结或引入体相异质结结构(bulk heterojunction)以及对于后者引入阻挡层。
[0009]在通过引入pn结或体相异质结结构来提高光电转换效率的尝试中，暗电流的增加经常成为问题。此外，取决于材料的组合，光电转换效率的改善程度不同，并且在一些情况中，光信号量/暗时间噪声的比率没有比引入以上结构之前的比率提高。在采用以上方法的情况下，结合什么材料是重要的，并且特别地，当意欲降低暗时间噪声时，这是难以通过传统报道的材料组合实现的。
[0010]此外，所用材料的种类和膜结构不仅是对于光电转换效率(激子解离效率，电荷输送性能)和暗电流(例如，暗时间载流子的量)的主要因素之一，也是对于信号响应性的控制因素，尽管这在以往的报告中几乎没有提及。在作为固态成像装置的使用中，高的光电转换效率、低的暗电流和高的响应速度都需要被满足，但是还没有具体地公开满足这个要求的有机光电转换材料或装置结构。
[0011]专利文件3中描述了含有富勒烯的光电转换膜，然而仅通过富勒烯无法满足上述高的光电转换效率、低的暗电流和高响应速度的所有。同样，使用在至少一种有机半导体为晶粒的情况下由多种有机半导体构成的体相异质结膜的太阳能电池描述在专利文件4中，然而，其中没有发现对于暗电流和高速响应的公开内容，并且没有描述或建议对于在用于成像装置的光电转换装置中的应用等。
[0012]另外，传统的光电转换材料当被加热时有时导致灵敏度降低或暗电流增加，并且就耐热性而言具有更大改良的空间。
[0013][专利文件I]美国专利5，965，875
[0014][专利文件2]JP-A-2003-332551 (本文中使用的术语“JP-A”是指“未审查的公布日本专利申请”)
[0015][专利文件 3] JP-A-2007-123707
[0016][专利文件4] JP-A-2002-076391
【发明内容】
[0017]本发明的目的是提供一种光电转换装置和固态成像装置，在所述光电转换装置和固态成像装置中获得足够高的灵敏度和高的耐热性并且显示出高速响应性。
[0018]在有机光电转换装置中，为了实现高的光电转换效率、低的暗电流和高速响应性，使用的有机光电转换膜优选满足下列要求。
[0019]1.就高效率和高速响应而言，激子的离解后的信号电荷需要在没有损失的条件下被即刻传输到两个电极。在少量的载流子捕获部位条件下的高的迁移率和高的电荷输送能力是必要的。
[0020]2.就高的光电转换效率而言，优选的是激子稳定化能小，并且通过外加电场或者由Pn结等在内部产生的电场的影响，激子可以被很快地解离(高激子解离效率)。
[0021]3.为了尽量减少暗时间时在内部产生的载流子，优选选择使得在内部几乎不存在中间能级或者充当其原因之一的杂质的膜结构或材料。
[0022]4.在层叠多个层的情况下，需要匹配相邻层的能级，并且如果形成能垒，则这抑制电荷输送。
[0023]此外，从对于具有加热步骤比如滤色片的安置、保护膜的敷设和装置的焊接的生产程序的应用来看，或者考虑到耐贮性的提高，需要用于光电转换装置的材料以及含有该材料的膜具有高的耐热性。
[0024]在通过气相沉积法形成有机光电转换膜的情况下，分解温度优选高于气相沉积所允许的温度，因为在气相沉积过程中的热分解可以被抑制。涂覆法是有利的，因为膜可以在不受以上分解限制的条件下形成并且可以实现低成本，但是通过气相沉积法形成膜是优选的，因为易于形成均匀的膜并且可以减少可能的杂质混入。
[0025]本发明人已经进行了深入的研究，作为结果，发现了下列材料的选择和组合，作为确保满足以上需求并且可以实现高的光电转换效率、低的暗电流、高速响应性和耐热性的技术。
[0026]根据本发明人的研究，已经发现的是，含有具有取代基的三芳基胺部分或三杂芳基胺部分作为给体部分、其中在给体部分和受体部分之间的连接部分为亚萘基的化合物，是可用作光电转换材料的新化合物。
[0027]此外，已发现的是当将这种新化合物和η型半导体(优选富勒烯)结合使用时，可以在保持高耐热性的同时实现高速响应性，这是当在给体部分和受体部分之间的连接部分为亚苯基时所没有看到的方面。基于这些发现完成了本发明。
[0028]上述目标可以通过以下技术实现。
[0029](I)以下式⑴表示的化合物:
[0030]式⑴:
[0031]
【权利要求】
1.以下式(V)表示的化合物: 式(V):
2.根据权利要求1所述的化合物，其是由式(V’)表示的化合物。
3.根据权利要求1所述的化合物，其中R21和R22中的一个表示未取代或取代的芳基，其是经由单键或取代基通过与R3或R6结合形成环的基团，并且R21和R22中的另一个表示未取代或取代的芳基或未取代或取代的杂芳基。
4.根据权利要求3所述的化合物，其中R21和R22中的一个表示未取代或取代的芳基，其是经由单键或取代基通过与R3或&结合形成环的基团，R21和R22中的另一个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况下，所述取代基是烷基。
5.根据权利要求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个独立地为未取代或取代的苯基或未取代或取代的萘基。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的化合物，其中R1,R2, R3, R4, R5和R6中的每一个表不氢 原子。
【文档编号】C07D213/74GK103992237SQ201410143403
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2010年9月8日 优先权日:2009年9月8日
【发明者】滨野光正, 养父克行, 三井哲朗, 野村公笃 申请人:富士胶片株式会社