用于有机光电器件的化合物以及包括其的有机光电器件、图像传感器和电子器件的制作方法
【专利说明】用于有机光电器件的化合物以及包括其的有机光电器件、 图像传感器和电子器件
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2014年11月25日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请 No. 10-2014-0165400的优先权和权益，将其全部内容引入本文作为参考。
技术领域
[0003] 公开了用于有机光电器件的化合物、以及包括其的有机光电器件、图像传感器、和 电子器件。
【背景技术】
[0004] 光电器件利用光电效应将光转换成电信号，其可包括光电二极管、光电晶体管等， 并且其可应用于图像传感器、有机发光二极管等。
[0005] 包括光电二极管的图像传感器需要高的分辨率并且因此小的像素。目前，广泛使 用硅光电二极管，但是其具有恶化的灵敏性的问题，因为其由于小的像素而具有小的吸收 面积。因此，已经研究了能够代替硅的有机材料。
[0006] 所述有机材料具有高的消光系数并且取决于分子结构而选择性地吸收/感测特 定波长区域中的光，并且因此可同时代替光电二极管和滤色器，和结果，改善灵敏性并对高 度集成有贡献。
【发明内容】
[0007] -种实施方式提供能够感测绿色波长区域中的光并且具有改善的热稳定性的用 于有机光电器件的化合物。
[0008] 另一实施方式提供有机光电器件，其能够感测绿色波长区域中的光并且改善效 率。
[0009] 又一实施方式提供包括所述有机光电器件的图像传感器。
[0010] 再一实施方式提供包括所述图像传感器的电子器件。
[0011] 根据一种实施方式，提供由化学式1表示的用于有机光电器件的化合物。
[0012] [化学式1]
[0013]
[0014] 在化学式1中，
[0015] Ar为如下的一种：取代或未取代的5元芳族环、取代或未取代的6元芳族环、和前 述环的两个或更多个的稠合环，
[0016] X为如下的一种：Se、Te、S( = 0)、S( = 0)2、和SiRaRb(其中Ra和Rb独立地为氢和 取代或未取代的C1-C10烷基的一种），
[0017] Ar1和Ar 2独立地为如下的一种：取代或未取代的C6-C30芳基和取代或未取代的 C3-C30杂芳基，和
[0018] R1-!?3独立地为如下的一种：氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的 C6-C30芳基、取代或未取代的C3-C30杂芳基、卤素、氰基（-CN)、含氰基的基团、以及其组 合。
[0019] 所述用于有机光电器件的化合物可具有4-7个芳族环。
[0020] Ar1和Ar 2的至少一个可为如下的一种：取代或未取代的萘基、取代或未取代的蒽 基或者取代或未取代的菲基。
[0021] 在化学式1中，由Ar表示并且结合至次甲基的环状基团可由化学式2表示。
[0022] [化学式2]
[0023]
[0024] 在化学式2中，
[0025] Ar'为如下的一种：取代或未取代的5元芳族环、取代或未取代的6元芳族环、和 前述环的两个或更多个的稠合环，和
[0026] Z1为0和CITR·1的一种，其中RlP Rd独立地为如下的一种：氢、取代或未取代的 C1-C10烷基、氰基、和含氰基的基团，条件是IT和"的至少一个为氰基和含氰基的基团的 一种。
[0027] 在化学式1中，所述由Ar表示并且结合至次甲基的环状基团可为由化学式3-1到 3-3之一表示的环状基团。
[0028] [化学式 3-1]
[0029]
[0030] [化学式 3-2]
[0031]
[0032] [化学式 3-3]
[0033]
[0034] 在化学式3-1到3-3中，
[0035] Z1为0和CReRd的一种（其中1^和R d独立地为如下的一种：氢、取代或未取代的 C1-C10烷基、氰基、和含氰基的基团，条件是IT和"的至少一个为氰基和含氰基的基团的 一种），
[0036] Y1为N和CIT的一种（其中ΙΓ为氢和取代或未取代的C1-C10烷基的一种），
[0037] Y3为 0、S、Se、和 Te 的一种，
[0038] Y4为 N 和 NR 18的一种，
[0039] Y5为 CR 19和 C = C (R 2°) (CN)的一种，
[0040] R11、R12和R 15_R2°独立地为如下的一种：氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或 未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C4-C30杂芳基、卤素、氰基（-CN)、含氰基的基团、以 及其组合，
[0041] ml 为 0 或 1，
[0042] m2为0-4的整数，和
[0043] η 为 0 或 1。
[0044] 所述用于有机光电器件的化合物可由化学式4-1到4-3之一表示。
[0045] [化学式 4-1]
[0046]
[0047] [化学式 4-2]
[0048]
[0049] [化学式 4-3]
[0050]
[0051 ] 在化学式4-1到4-3中，
[0052] X为如下的一种：Se、Te、S( = 0)、S( = 0)2、和SiRaRb(其中Ra和Rb独立地为氢和 取代或未取代的C1-C10烷基的一种），
[0053] Z1为0和CReRd的一种（其中1^和R d独立地为如下的一种：氢、取代或未取代的 C1-C10烷基、氰基、和含氰基的基团，条件是IT和"的至少一个为氰基和含氰基的基团的 一种），
[0054] Y1为N和CIT的一种（其中Re为氢和取代或未取代的C1-C10烷基的一种），
[0055] Y3为 0、S、Se、和 Te 的一种，
[0056] Y4为 N 和 NR 18的一种，
[0057] Y5为 CR 19和 C = C (R 2°) (CN)的一种，
[0058] RlR'R'R12和R 15_R2?独立地为如下的一种：氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取 代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C4-C30杂芳基、卤素、氰基（-CN)、含氰基的基 团、以及其组合，
[0059] ml 为 0 或 1，
[0060] m2为0-4的整数，
[0061] η 为 0 或 1，
[0062] R21_R23独立地为如下的一种：氢、卤素、氰基（-CN)、含氰基的基团、取代或未取代 的C1-C6烷基、取代或未取代的C1-C6烷氧基、以及其组合，
[0063] p为0-3的整数，q为0-4的整数，并且r为0-5的整数。
[0064] 所述用于有机光电器件的化合物可具有在约500nm_约600nm、例如大于约530nm 且小于或等于约575nm的波长区域中的最大吸收波长（λ gf )。
[0065] 所述用于有机光电器件的化合物在薄膜状态下可显示具有约50nm-约llOnm或者 约50nm-约100nm的半宽度（FWHM)的光吸收曲线。
[0066] 根据另一实施方式，有机光电器件包括彼此面对的第一电极和第二电极、以及在 所述第一电极和所述第二电极之间并且包括由化学式1表示的化合物的活性层。
[0067] 所述用于有机光电器件的化合物可具有4-7个芳族环。
[0068] 在化学式1中，Ar1和Ar 2的至少一个可为如下的一种：取代或未取代的萘基、取代 或未取代的蒽基或者取代或未取代的菲基。
[0069] 所述用于有机光电器件的化合物可由化学式4-1到4-3之一表示。
[0070] 所述化合物可具有在约500nm_约600nm、例如大于约530nm且小于或等于约 575nm的波长区域中的最大吸收波长（λ gf )。
[0071] 所述用于有机光电器件的化合物在薄膜状态下可显示具有约50nm-约llOnm、例 如约50nm-约100nm的半宽度（FWHM)的光吸收曲线。
[0072] 所述用于有机光电器件的化合物可为p-型半导体化合物。
[0073] 根据又一实施方式，提供包括所述有机光电器件的图像传感器。
[0074] 所述图像传感器可包括：半导体基底，其集成有多个感测蓝色波长区域中的光的 第一感光器件和多个感测红色波长区域中的光的第二感光器件；以及在所述半导体基底上 并且感测绿色波长区域中的光的所述有机光电器件。
[0075] 所述第一感光器件和所述第二感光器件可在所述半导体基底上以竖直方向堆叠。
[0076] 所述图像传感器可进一步包括滤色器层，其在所述半导体基底和所述有机光电器 件之间并且包括选择性地透射蓝色波长区域中的光的蓝色滤色器和选择性地透射红色波 长区域中的光的红色滤色器。
[0077] 作为所述有机光电器件的绿色光电器件、感测蓝色波长区域中的光的蓝色光电器 件、和感测红色波长区域中的光的红色光电器件可为堆叠的。
[0078] 根据再一实施方式，提供包括所述图像传感器的电子器件。
【附图说明】
[0079] 图1为显示根据一种实施方式的有机光电器件的横截面图，
[0080] 图2为根据另一实施方式的有机光电器件的横截面图，
[0081] 图3为显示根据一种实施方式的有机CMOS图像传感器的示意性俯视平面图，
[0082] 图4为显示图3的有机CMOS图像传感器的横截面图，
[0083] 图5为显示根据另一实施方式的有机CMOS图像传感器的示意性横截面图，
[0084] 图6为显示根据另一实施方式的有机CMOS图像传感器的示意性横截面图，
[0085] 图7为显示根据另一实施方式的有机CMOS图像传感器的示意图，
[0086] 图8-17为分别显示合成实施例1-10的化合物的1H-NMR结果的图，
[0087] 图18为显示合成对比例1的化合物的1H-NMR结果的图，
[0088] 图19显示实施例1的有机光电器件的取决于电压的外量子效率（EQE)，
[0089] 图20显示实施例1的有机光电器件的电压-电流特性，
[0090] 图21显示根据实施例17和对比例1的有机光电器件的取决于热处理（退火）时 间的在3V下的外量子效率（EQE)，和
[0091] 图22显示根据实施例17和对比例1的有机光电器件的取决于热处理时间的暗电 流（DC)。
【具体实施方式】
[0092] 示例性实施方式将在下文中详细地描述，并且可由具有相关领域中的普通知识的 人员容易地进行。然而，本公开内容可以许多不同形式体现并且不被解释为限于本文中所 阐述的示例性实施方式。
[0093] 在附图中，为了清楚，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。在说明书中相同的附图 标记始终是指相同的元件。将理解，当一个元件例如层、膜、区域、或基底被称为"在"另外 的元件"上"时，其可直接在所述另外的元件上或者还可存在中间元件。相反，当一个元件 被称为"直接在"另外的元件"上"时，则不存在中间元件。
[0094] 在附图中，为了实施方式的清楚起见，省略了与描述没有关系的部分，并且在说明 书中，相同或类似的构成要素始终通过相同的附图标记表示。
[0095] 如本文中使用的，当未另外提供具体定义时，术语"取代（的）"指的是用选自如 下的取代基代替化合物或基团的氢而取代：卤素（F、Br、C1、或I)、羟基、硝基、氰基、氨基、 叠氮基、脒基、肼基、腙基、羰基、氨基甲酰基、硫醇基、酯基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷 酸基或其盐、C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、C6-C30芳基、C7-C30 芳烷基、C1-C20杂烷基、C1-C20杂芳基、C3-C20杂芳烷基、C3-C30环烷基、C3-C15环烯基、 C6-C15环炔基、C2-C20杂环烷基、以及其组合。
[0096] 如本文中使用的，当未另外提供具体定义时，术语"杂"指的是包括1-3个选自N、 0、S、P、和Si的杂原子。
[0097] 如本文中使用的，术语"烷基"例如指的是甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁 基、叔丁基、戊基、己基等。
[0098] 如本文中使用的，术语"环烷基"例如指的是环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。
[0099] 如本文中使用的，术语"芳基"指的是其中所有元素具有p轨道并且这些p轨道形 成共辄的环状取代基，并且包括单环的、多环的、或者稠合环多环的（即，共享相邻碳原子 对的环）官能团。
[0100] 如本文中使用的，当未另外提供具体定义时，术语"含氰基的基团"指的是其中至 少一个氢被氰基代替的C1-C30烷基、