特許ウォッチ

公開番号2025079668
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-22
出願番号2023192492
出願日2023-11-10
発明の名称アントラセン誘導体、有機半導体材料、光電変換素子用材料、有機薄膜、及び有機光電変換素子
出願人日本化薬株式会社
代理人
主分類H10K 30/60 20230101AFI20250515BHJP()
要約【課題】光電変換素子として用いた場合の外部量子収率(EQE)、暗電流及び応答速度に優れた有機光電変材料となるアントラセン誘導体、並びにこれを用いた光電変換素子用材料、有機薄膜、及び有機光電変換素子を提供することを目的とする。
【解決手段】下記式(1)
<com:Image com:imageContentCategory="Drawing"> <com:ImageFormatCategory>TIFF</com:ImageFormatCategory> <com:FileName>2025079668000016.tif</com:FileName> <com:HeightMeasure com:measureUnitCode="Mm">17</com:HeightMeasure> <com:WidthMeasure com:measureUnitCode="Mm">170</com:WidthMeasure> </com:Image>
(式(1)中、X及びYはそれぞれ独立に2価の芳香族炭化水素基、2価の複素環基、又は単結合を表す。但し、XとYがいずれも単結合である場合を除く。)で表されるアントラセン誘導体を提供する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
下記式（１）
TIFF
2025079668000015.tif
17
170
（式（１）中、Ｘ及びＹはそれぞれ独立に２価の芳香族炭化水素基、２価の複素環基、又は単結合を表す。但し、ＸとＹがいずれも単結合である場合を除く。）
で表されるアントラセン誘導体。
続きを表示（約 410 文字）【請求項２】
ＸとＹが同一である請求項１に記載のアントラセン誘導体。
【請求項３】
ＸとＹが互いに異なる請求項１に記載のアントラセン誘導体。
【請求項４】
Ｘ及びＹがそれぞれ独立に２価の芳香族炭化水素基である請求項１に記載のアントラセン誘導体。
【請求項５】
ＨＯＭＯのエネルギー準位が－５．７０ｅＶ以下である請求項１に記載のアントラセン誘導体。
【請求項６】
請求項１に記載のアントラセン誘導体を含有する有機半導体材料。
【請求項７】
請求項１に記載のアントラセン誘導体を含有する光電変換素子用材料。
【請求項８】
請求項１に記載のアントラセン誘導体、請求項６に記載の有機半導体材料、又は請求項７に記載の光電変換素子用材料を含む有機薄膜。
【請求項９】
請求項８に記載の有機薄膜を有する有機光電変換素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規なアントラセン誘導体、並びに、これを用いた有機半導体材料、光電変換素子用材料、有機薄膜、及び有機光電変換素子に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロニクスデバイスは、原材料に希少金属などを含まないため安定供給が可能であると共に、無機材料には無い屈曲性を有することや湿式成膜法によって製造可能なことから、近年盛んに研究開発がなされている。例えば、有機ＥＬ素子、電界効果トランジスタや有機光電変換素子などの有機薄膜デバイスが注目されており、これらの薄膜デバイスに用いられる縮合多環芳香族化合物に代表される種々の有機エレクトロニクス材料が研究、開発されている。
【０００３】
上記デバイスのうち、有機光電変換素子は光センサー等に利用されており、例えば撮像素子に用いることが検討されているが（特許文献１）、撮像素子として利用する際には、照射光を効率よく電気エネルギーに変換できているかの度合いを表す外部量子効率（ＥｘｔｅｒｎａｌＱｕａｎｔｕｍＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙ：以下、ＥＱＥと略す）の向上と、光を照射していない時の電流値（暗電流）の抑制が重要となる。それらの特性に加えて、撮像素子には動体を鮮明に捉えるための光照射ＯＮ／ＯＦＦ切り替え時の応答速度が求められている（特許文献２）。
【０００４】
このような要求特性を満たすため、有機光電変換素子は現在、光電変換層にＰ型有機半導体とＮ型有機半導体の混合膜を利用するバルクへテロジャンクション構造が研究され、ＥＱＥの向上と暗電流値抑制を両立するための検討が行われている。このような研究開発の中で、アントラセン誘導体をＰ型有機半導体として用いる例が知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
ＷＯ２０２２／１１４０６５
特許第６６７４５４７号公報
特開２０２３－１２２０１０号公報
特開２０１９－１３４０４９号公報
特開２０１８－９３１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これまでに報告されているアントラセン誘導体を用いた光電変換素子において、ＥＱＥ、暗電流、及び応答速度のすべてを兼ね備えるものはなかった。特許文献４には、アントラセン誘導体を用いた光電変換素子が報告されているが、応答性についての記載はない。また、本発明者らが評価したところ実用上十分な暗電流と応答速度が得られないことがわかった。
【０００７】
暗電流が生じる原因の一つに、有機半導体混合膜のＰ－Ｎ界面におけるＰ型有機半導体のＨＯＭＯ（ＨｉｇｈｅｓｔＯｃｃｕｐｉｅｄＭｏｌｅｃｕｌａｒＯｒｂｉｔａｌ）準位からＮ型有機半導体のＬＵＭＯ（ＬｏｗｅｓｔＵｎｏｃｃｕｐｉｅｄＭｏｌｅｃｕｌａｒＯｒｂｉｔａｌ）準位への熱励起などによる望まない電荷の発生が挙げられる。この暗電流は、Ｐ型有機半導体のＨＯＭＯ準位とＮ型有機半導体のＬＵＭＯ準位のエネルギーが近づくほど生じやすく、逆にエネルギー差が大きいほど抑制することができる（特許文献５）。そのため、暗電流を抑制するためには、Ｐ型有機半導体のＨＯＭＯのエネルギー準位が十分に低い材料が好ましい。
【０００８】
以上の状況を鑑み、本発明は、光電変換材料として用いた場合に、外部量子効率（ＥＱＥ）、暗電流及び応答速度に優れた有機光電変素子を与えるアントラセン誘導体、並びにこれを用いた光電変換素子用材料、有機薄膜、及び有機光電変換素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは鋭意検討を行った結果、３位で結合したチエニル基を分子両末端に配置したアントラセン誘導体が低いＨＯＭＯ準位エネルギーを有することを見出した。また、本誘導体を光電変換素子に用いることにより、暗電流を抑制することができ、さらには良好な応答速度が得られることを見出し、上記の課題が解決され、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
即ち、本発明は、以下の［１］～［１０］に関する。
［１］下記式（１）
TIFF
2025079668000002.tif
17
170
（式（１）中、Ｘ及びＹはそれぞれ独立に２価の芳香族炭化水素基、２価の複素環基、又は単結合を表す。但し、ＸとＹがいずれも単結合である場合を除く。）
で表されるアントラセン誘導体。
［２］ＸとＹが同一である［１］に記載のアントラセン誘導体。
［３］ＸとＹが互いに異なる［１］に記載のアントラセン誘導体。
［４］Ｘ及びＹがそれぞれ独立に２価の芳香族炭化水素基である上記［１］に記載のアントラセン誘導体。
［５］ＨＯＭＯのエネルギー準位が－５．７０ｅＶ以下である上記［１］に記載のアントラセン誘導体。
［６］［１］に記載のアントラセン誘導体を含有する有機半導体材料。
［７］［１］に記載のアントラセン誘導体を含有する光電変換素子用材料。
［８］［１］に記載のアントラセン誘導体、［６］に記載の有機半導体材料、又は［７］に記載の光電変換素子用材料を含む有機薄膜。
［９］［８］に記載の有機薄膜を有する有機光電変換素子。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許