本发明专利技术提供一种光电转换元件，其包括阳极、阴极和在所述阳极与所述阴极之间配置的光电转换层，其特征在于：所述光电转换层包含第一有机化合物和第二有机化合物；所述第一有机化合物的氧化电位低于所述第二有机化合物的氧化电位；由下述式(A)表示的ΔE满足式(B)；并且所述第一有机化合物为通式[1]的化合物、荧蒽衍生物或金属配合物。ΔE＝(第一有机化合物的氧化电位)‑(第二有机化合物的还原电位) (A)ΔE≥1.5[V] (B)
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电转换元件、摄像元件和摄像设备
本专利技术涉及光电转换元件、摄像元件和摄像设备。
技术介绍
近年来，已经进行了具有配置在信号读取基板上的其中有机化合物用于光电转换层的结构的固体状态的摄像元件的开发。用于改善光电转换元件中的暗电流的各种构成是已知的。PTL1记载了一种有机光电转换元件，其中在光电转换层与阳极之间配置电子阻隔层并且其中通过规定光电转换层与电子阻隔层之间的能级关系和规定电子阻隔层的层厚度来减少暗电流。PTL2记载了一种有机光电转换元件，其中在光电转换层与阴极之间配置空穴阻隔层并且其中通过规定光电转换层与空穴阻隔层之间的能级关系来减少暗电流。除了从阳极和阴极流入的电流以外，光电转换元件中的暗电流还包括光电转换层内产生的暗电流。PTL1和2既没有记载也没有暗示光电转换层内的p型有机半导体材料与n型有机半导体材料之间产生的暗电流。因此，光电转换元件中的暗电流的减少是不足的。因此，本专利技术的目的是提供光电转换元件中光电转换层内的p型有机半导体材料与n型有机半导体材料之间产生的暗电流减少的有机光电转换元件。引用列表专利文献PTL1：日本专利特开No.2010-183060PTL2：日本专利特开No.2007-088033
技术实现思路
根据本专利技术的方面，提供一种光电转换元件，其包括阳极、阴极和在所述阳极与所述阴极之间配置的光电转换层，其中所述光电转换层包含第一有机化合物和第二有机化合物，所述第一有机化合物的氧化电位低于所述第二有机化合物的氧化电位，由下述式(A)表示的ΔE满足下述式(B)，ΔE＝第一有机化合物的氧化电位-第二有机化合物的还原电位(A)ΔE≥1.5[V](B)并且所述第一有机化合物由下述通式[1]至[5]中的任一者表示。[化学式1]在通式[1]中，R1表示氢原子、卤素原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂环基、取代或未取代的乙烯基、取代或未取代的氨基、或氰基。n1和n2各自表示0至4的整数，X1至X3各自表示氮原子、硫原子、氧原子、或碳原子，该碳原子可以具有取代基。Ar1和Ar2各自选自取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基。当包括多个符号Ar1时，它们可以彼此相同或不同，当包括多个符号Ar2时，它们可以彼此相同或不同，并且当X2或X3为碳原子时，Ar1和Ar2可以通过彼此结合而形成环。Z1表示卤素原子、氰基、取代或未取代的杂芳基、或由下述通式[1-1]至[1-9]表示的任意取代基。在通式[1-1]至[1-9]中，R521至R588各自选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂环基、取代或未取代的乙烯基、取代或未取代的氨基、和氰基。[化学式2]在通式[2]中，R20至R29各自选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂环基、取代或未取代的乙烯基、取代或未取代的氨基、和氰基。R20至R29中的彼此相邻的两个可以通过彼此结合而形成环。[化学式3]在通式[3]至[5]中，M表示金属原子。该金属原子可以具有氧原子或卤素原子作为取代基。L1至L9各自表示与金属M配位的配体。该配体由取代或未取代的芳基或者取代或未取代的杂环基构成，并且L1至L9中的彼此相邻的两个可以通过彼此结合而形成环。另外，根据本专利技术的另一方面，提供一种光电转换元件，其包括阳极、阴极和在所述阳极与所述阴极之间配置的光电转换层，其中暗电流的活化能为0.70eV以上。根据本专利技术，可以提供其中暗电流减少的光电转换元件。附图说明[图1]为示出根据本专利技术的ΔE的能量图。[图2]为示出根据本专利技术的光电转换元件的实例的示意性截面图。[图3]为示出驱动包括根据本专利技术的光电转换元件的像素的电路的实例的图。[图4]为示出包括根据本专利技术的光电转换元件的摄像元件的周边电路的实例的示意图。[图5]为示出确定有机化合物的氧化电位和还原电位的循环伏安图的实例的图。[图6]为示出根据本专利技术的包含有机化合物的光电转换元件的暗电流值的阿伦尼乌斯绘图的图。[图7]为示出使用示例性化合物的光电转换元件的暗电流的活化能(Ea)和光电转换元件的ΔE之间的关系的图。具体实施方式本专利技术涉及包括由有机化合物构成的光电转换层的光电转换元件中的暗电流的减少。暗电流可以通过将包含于光电转换层中的两种有机化合物之间的能量差增加至特定值以上来减少。同时，暗电流可以通过将光电转换元件中的暗电流的活化能设定至特定值以上来减少。由于热电荷分离导致的暗电流在活化能增加时不容易产生。活化能为使第一有机化合物和第二有机化合物激发至电荷分离状态所需要的能量的大小。通过热能施加高于或等于活化能的能量导致暗电流。根据本专利技术的方面，光电转换元件中的暗电流通过将暗电流的活化能设定至0.70eV以上来减少。暗电流的活化能优选为0.75eV以上并且进一步优选为0.80eV以上。[光电转换元件的构成]在本实施方案中，将描述包括阳极与阴极之间的由有机化合物构成的光电转换层的光电转换元件作为实例。包括于根据本专利技术的光电转换元件中的光电转换层为接收光以依照光量产生电荷的层。光电转换层的功能是基于光的吸收进行电荷分离为空穴和电子以将光转换为电信号。光电转换层可以包含多种类型的有机化合物。其中向光电转换层内运送正电荷的供体材料和运送负电荷的受体材料随机混合的层称为本体异质结(bulkheterojunction)。当光电转换层包含多种类型的有机化合物时，多种类型的有机化合物可以在一层中混合，或多种类型的有机化合物可以包含于多层中。优选的是，光电转换层为包含p型有机半导体或n型有机半导体的层。更优选的是，在光电转换层的至少一部分中包括其中有机p型化合物和有机n型化合物混合的本体异质层(bulkheterolayer)。换言之，异质层可以为混合层。包括本体异质层的光电转换层具有高的光电转换效率。进一步，在具有适当的混合比率的本体异质层中，电子迁移率和空穴迁移率在光电转换层中是高的，并且光电转换元件的光响应速度是高的。因此，优选的是包括具有最佳的混合比率的本体异质层。[关于ΔE]ΔE为由下述式(A)定义的能隙。ΔE＝第一有机化合物的氧化电位-第二有机化合物的还原电位(A)在这点上，ΔE满足下述式(B)。ΔE≥1.5[V](B)图1为示出ΔE的能量图。第一有机化合物的氧化电位对应于第一有机化合物的HOMO。同时，第二有机化合物的还原电位对应于第二有机化合物的LUMO。氧化-还原电位为溶液中的分子与电极之间的电位能差并且为分子单独的物性值。暗电流可以从p型有机半导体材料向n型有机半导体材料由于热电荷分离而产生。在某种意义上，ΔE为由于热电荷分离而产生暗电流所必要的能量。当满足式(B)时，可以抑制由于热激发而不是光激发引起的电荷分离导致的暗电流的产生。这是因为ΔE的大小与暗电流产生的活化能相关，更具体地，暗电流的活化能在ΔE增加时趋于增加。当满足式(B)时，暗电流产生的活化能增加，抑制了由于热激发导致的暗电流的产生，并且由此可以获得其中减少暗电流的光电转换元件。同时，由于热激发导致的暗电流由形成本体异质结的、p型有机半导体的分子与n型有机半导体的分子之间的接触导致。除了式本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光电转换元件，其特征在于，其包括阳极、阴极和在所述阳极与所述阴极之间配置的光电转换层，其中所述光电转换层包含第一有机化合物和第二有机化合物，所述第一有机化合物的氧化电位低于所述第二有机化合物的氧化电位，由下述式(A)表示的ΔE满足下述式(B)，ΔE＝第一有机化合物的氧化电位‑第二有机化合物的还原电位(A)ΔE≥1.5V (B)并且所述第一有机化合物由下述通式[1]至[5]中的任一者表示，[化学式1]
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.11 JP 2016-220717;2017.09.15 JP 2017-177881.一种光电转换元件，其特征在于，其包括阳极、阴极和在所述阳极与所述阴极之间配置的光电转换层，其中所述光电转换层包含第一有机化合物和第二有机化合物，所述第一有机化合物的氧化电位低于所述第二有机化合物的氧化电位，由下述式(A)表示的ΔE满足下述式(B)，ΔE＝第一有机化合物的氧化电位-第二有机化合物的还原电位(A)ΔE≥1.5V(B)并且所述第一有机化合物由下述通式[1]至[5]中的任一者表示，[化学式1]在通式[1]中，R1表示氢原子、卤素原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂环基、取代或未取代的乙烯基、取代或未取代的氨基、或氰基，n1和n2各自表示0至4的整数，X1至X3各自表示氮原子、硫原子、氧原子、或碳原子，所述碳原子可以具有取代基，Ar1和Ar2各自选自取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂环基，当包括多个符号Ar1时，它们可以彼此相同或不同，当包括多个符号Ar2时，它们可以彼此相同或不同，并且当X2或X3为碳原子时，Ar1和Ar2可以通过彼此结合而形成环，并且Z1表示卤素原子、氰基、取代或未取代的杂芳基、或由下述通式[1-1]至[1-9]表示的任意取代基，在通式[1-1]至[1-9]中，R521至R588各自选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂环基、取代或未取代的乙烯基、取代或未取代的氨基、和氰基，[化学式2]在通式[2]中，R20至R29各自选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂环基、取代或未取代的乙烯基、取代或未取代的氨基、和氰基，并且R20至R29中的彼此相邻的两个可以通过彼此结合而形成环，[化学式3]在通式[3]至[5]中，M表示金属原子，所述金属原子可以具有氧原子或卤素原子作为取代基，L1至L9各自表示与金属M配位的配体，所述配体由取代或未取代的芳基或者取代或未取代的杂环基构成，L1至L9中的彼此相邻的两个可以...
【专利技术属性】
技术研发人员：盐原悟，山田直树，高桥哲生，镰谷淳，西出洋祐，宫下广和，山口智奈，岩胁洋伸，大类博挥，梶本典史，板桥真澄，伊藤健太郎，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。