(57)【要約】  本明細書は、有機太陽電池及びこれの製造方法に関する。具体的に、本明細書に係る有機太陽電池は、溶液プロセスによって製造されることができ、水素結合によって強い結合力を有する結晶性に優れた光活性層を含むことができる。これによって、本明細書に係る有機太陽電池は、駆動電圧、電流、寿命などにおいて優れた特性を示すことができる。
2017503357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード、カソード、及び前記アノード及び前記カソードの間に配置された１層以上の有機物層を含み、
前記１層以上の有機物層のうち少なくとも一つは、熱処理、光処理又は酸処理された化合物を含み、
前記熱処理、光処理又は酸処理された化合物は、水素結合可能基を含み、
前記熱処理、光処理又は酸処理される前の化合物は、熱処理、光処理又は酸処理によって除去される脱離基を含むものである有機太陽電池。
【請求項２】
前記水素結合可能基は、アルコール基、フェノール基、カテコール基、カルボニル基、チオール基及びアミン基からなる群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の有機太陽電池。
【請求項３】
前記脱離基は、置換もしくは非置換のエステル基であることを特徴とする請求項１に記載の有機太陽電池。
【請求項４】
前記熱処理、光処理又は酸処理された化合物を含む有機物層は、アノードバッファー層である請求項１に記載の有機太陽電池。
【請求項５】
前記熱処理、光処理又は酸処理された化合物を含む有機物層は、光活性層である請求項１に記載の有機太陽電池。
【請求項６】
前記光活性層は、電子供与体物質及び電子受容体物質を含み、
前記電子供与体物質は、前記熱処理、光処理又は酸処理された化合物を含むものである請求項５に記載の有機太陽電池。
【請求項７】
前記光活性層は、３層以上の有機物層を含み、
前記有機物層は、ｎ型有機物層；ｎ−ｐ型有機物層；及びｐ型有機物層を含み、
前記ｐ型有機物層及びｎ−ｐ型有機物層のうち１層以上は、熱処理、光処理又は酸処理された化合物を含むものである請求項５に記載の有機太陽電池。
【請求項８】
前記熱処理、光処理又は酸処理される前の化合物は、下記化学式１で表されるものである請求項１に記載の有機太陽電池：
【化１】
2017503357.tif 000019
前記化学式１において、
Ｒ１及びＲ２は、互いに同一であるか異なっており、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のエステル基、置換もしくは非置換のカルボニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルアミン基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールアミン基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基、及び置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ６０のヘテロアリール基からなる群より選択され、
Ａｒ１及びＡｒ２は、互いに同一であるか異なっており、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルアミン基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールアミン基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基、及び置換もしくは非置換であり異種原子としてＯ、Ｎ、Ｐ、Ｓｅ又はＳを有するＣ３〜Ｃ６０のヘテロアリール基からなる群より選択される。
【請求項９】
前記熱処理、光処理又は酸処理される前の化合物は、下記化学式３で表されるものである請求項１に記載の有機太陽電池：
【化２】
2017503357.tif 000020
前記化学式３において、
Ｒ３ないしＲ８は、互いに同一であるか異なっており、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルアミン基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールアミン基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基、及び置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ６０のヘテロアリール基からなる群より選択され、
Ｘ１及びＸ２は、互いに同一であるか異なっており、それぞれ独立して、Ｓ、Ｓｅ、Ｏ又はＮＲであり、
Ｒは、水素、置換もしくは非置換のカルボニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルアミン基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールアミン基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基、及び置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ６０のヘテロアリール基からなる群より選択される。
【請求項１０】
前記熱処理、光処理又は酸処理される前の化合物は、下記化学式１−１又は１−２で表されるものである請求項１に記載の有機太陽電池：
【化３】
2017503357.tif 000021
【請求項１１】
前記熱処理、光処理又は酸処理された化合物は、下記化学式４で表されるものである請求項１に記載の有機太陽電池：
【化４】
2017503357.tif 000022
前記化学式４において、
Ｒ３ないしＲ８は、互いに同一であるか異なっており、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルアミン基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールアミン基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基、及び置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ６０のヘテロアリール基からなる群より選択され、
Ｘ１及びＸ２は、互いに同一であるか異なっており、それぞれ独立して、Ｓ、Ｓｅ、Ｏ又はＮＲであり、
Ｒは、水素、置換もしくは非置換のカルボニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルアミン基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールアミン基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基、及び置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ６０のヘテロアリール基からなる群より選択される。
【請求項１２】
前記熱処理、光処理又は酸処理された化合物は、下記化学式２−１又は２−２で表されるものである請求項１に記載の有機太陽電池：
【化５】
2017503357.tif 000023
【請求項１３】
前記有機太陽電池は、正孔輸送層及び電子輸送層のうち１種以上をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の有機太陽電池。
【請求項１４】
基板を準備するステップ；
前記基板上にアノード又はカソードを形成するステップ；
前記アノード又はカソード上に１層以上の有機物層を形成するステップ；及び
前記１層以上の有機物層上にカソード又はアノードを形成するステップを含み、
前記１層以上の有機物層を形成するステップは、熱処理、光処理又は酸処理によって除去される脱離基を含む化合物を用いて薄膜を形成するステップ；及び
前記形成された薄膜を熱処理、光処理又は酸処理するステップを含み、
前記熱処理、光処理又は酸処理された薄膜は、水素結合可能基を含む化合物を含むものである有機太陽電池の製造方法。
【請求項１５】
前記熱処理は、２０ないし４００℃の温度で１秒ないし４８時間行われることを特徴とする請求項１４に記載の有機太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、２０１４年１月１７日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１４−０００５８６２号の出願日の利益を主張し、その内容はいずれも本明細書に含まれる。
【０００２】
本発明は、有機太陽電池及びこれの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
太陽電池は、光起電力効果(photovoltaic effect)を応用することで、太陽エネルギーを直接電気エネルギーに変換できる素子である。太陽電池は、薄膜を構成する物質によって、無機太陽電池と有機太陽電池とに分けられる。典型的な太陽電池は、無機半導体である結晶性シリコン(Ｓｉ)をドーピング(doping)してｐｎ接合に作ったものである。光を吸収して生じる電子と正孔は、ｐｎ接合点まで拡散し、その電界によって加速されて電極に移動する。この過程の電力変換効率は、外部回路に与えられる電力と太陽電池に入った太陽電力の比で定義され、現在標準化された仮想の太陽照射条件で測定するとき、２４％程度まで達成された。しかしながら、従来の無機太陽電池は、既に経済性と材料上の需給で限界を示しているため、加工が容易であり安価で多様な機能性を有する有機物半導体太陽電池が、長期的な代替エネルギー源として脚光を浴びている。
【０００４】
有機太陽電池は多様な有機半導体材料を少量で使用するため、素材コストの削減をもたらし、湿式工程で薄膜を製造することができ、簡便な方法で素子を作製することができる。
【０００５】
有機太陽電池は、光活性層の構造によって、ｐ型半導体薄膜とｎ型半導体薄膜との二つの層からなる光活性層を含む二重層(bi-layer)ｐｎ接合型有機太陽電池と、ｎ型半導体とｐ型半導体とがブレンドされた光活性層を含むＢＨＪ(bulk heterojunction)接合型有機太陽電池がある。
【０００６】
太陽電池は、太陽エネルギーからできるだけ多くの電気エネルギーを出力できるように、効率を高めることが重要である。このような太陽電池の効率を高めるためには、半導体の内部でなるべく多くのエキシトンを生成することも重要であるが、生成された電荷を損失することなく外部に取り出すことも重要である。電荷が損失される原因の一つが、生成された電子及び正孔が再結合(recombination)によって消滅することである。生成された電子や正孔が損失することなく電極に伝達されるための方法として多様な方法が提示されているが、大半が追加の工程を要し、これによって製造コストが上昇する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】大韓民国公開特許公報第１０−２０１０−００１１１８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、正孔移動度が高くて優れた電気的特性を示すことができ、 特に安定したＨＯＭＯエネルギー準位を有していて高い開放電圧を有することにより、光電変換効率特性に優れた光活性層物質とこれを含む有機太陽電池を提供することにある。そして、熱処理を通じた正孔の移動度を増加させ、高い光電変換効率を得ることができる。また、製造工程が簡単であって大量生産が可能である電子供与体物質を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施態様は、
アノード、カソード、及び上記アノード及び上記カソードの間に配置された １層以上の有機物層を含み、
上記１層以上の有機物層のうち少なくとも一つは、熱処理、光処理又は酸処理された化合物を含み、
上記熱処理、光処理又は酸処理された化合物は、水素結合可能基を含み、
上記熱処理、光処理又は酸処理される前の化合物は、熱処理、光処理又は酸処理によって除去される脱離基を含むものである有機太陽電池を提供する。
【００１０】
また、本発明の他の実施態様は、
基板を準備するステップ；
上記基板上にアノード又はカソードを形成するステップ；
上記アノード又はカソード上に１層以上の有機物層を形成するステップ；及び
上記１層以上の有機物層上にカソード又はアノードを形成するステップを含み、
上記１層以上の有機物層を形成するステップは、熱処理、光処理又は酸処理によって除去される脱離基を含む化合物を用いて薄膜を形成するステップ；及び
上記形成された薄膜を熱処理、光処理又は酸処理するステップを含み、
上記熱処理、光処理又は酸処理された薄膜は、水素結合可能基を含む化合物を含むものである有機太陽電池の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る有機太陽電池は、溶液プロセスによって製造されることができ、水素結合によって強い結合力を有する結晶性に優れた光活性層を含むことができる。これによって、本発明に係る有機太陽電池は、駆動電圧、電流、寿命などにおいて優れた特性を示すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一具体例に係る化学式１−１の熱処理工程後のＵＶスペクトルの結果を示す図面である。
【図２】本発明の一具体例に係る製造例１の化合物１のＮＭＲの結果を示す図面である。
【図３】本発明の一具体例に係る製造例１の化合物１のＭＳデータを示す図面である。
【図４】本発明の一具体例に係る製造例１の化合物２のＮＭＲの結果を示す図面である。
【図５】本発明の一具体例に係る製造例１の化合物２のＭＳデータを示す図面である。
【図６】本発明の一具体例に係る製造例１の化合物３のＮＭＲの 結果を示す図面である。
【図７】本発明の一具体例に係る製造例１の化合物３のＮＭＲの 結果を示す図面である。
【図８】本発明の一具体例に係る製造例２の化学式１−２のＭＳデータを示す図面である。
【図９】本発明の一具体例に係る化学式１−１のＵＶスペクトルを示す図面である。
【図１０】本発明の一具体例に係る化学式１−１の熱重量分析(ＴＧＡ： Thermogravimetry Analysis)を示す図面である。
【図１１】本発明の一具体例に係る化学式１−１のＩＲスペクトルを示す図面である。
【図１２】比較例１に係る有機太陽電池の電圧による電流密度を示す図面である。
【図１３】実験例１に係る有機太陽電池の電圧による電流密度を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１４】
本明細書において、ある部材が他の部材「上に」位置しているというとき、これはある部材が他の部材に接している場合だけでなく、両部材の間にまた他の部材が存在する場合も含む。
【００１５】
本発明の一具体例に係る有機太陽電池は、アノード、カソード、及び上記アノード及び上記カソードの間に配置された１層以上の有機物層を含み、
上記１層以上の有機物層のうち少なくとも一つは、熱処理、光処理又は酸処理された化合物を含み、
上記熱処理、光処理又は酸処理された化合物は、水素結合可能基を含み、
上記熱処理、光処理又は酸処理される前の化合物は、熱処理、光処理又は酸処理によって除去される脱離基を含む。
【００１６】
具体的に、本明細書の一具体例に係る有機太陽電池は、アノード、カソード、及び上記アノード及びカソードの間に配置された１層以上の有機物層を含み、上記１層以上の有機物層は、熱処理、光処理又は酸処理によって除去される置換基(脱離基)が導入された化合物を用いて薄膜を形成した後、熱処理、光処理又は酸処理するステップを含む方法によって形成された有機物層を含み、
上記熱処理、光処理又は酸処理して形成された有機物層は、水素結合可能基を有する化合物を含む。
【００１７】
本明細書の一実施態様において、上記熱処理、光処理又は酸処理の後に脱離基が除去された化合物は、熱処理、光処理又は酸処理して形成された有機物層の全体固形分の含量に基づいて９０％以上である。
【００１８】
本明細書において、上記水素結合可能基とは、水素結合ができる官能基を意味する。
【００１９】
また、本明細書において、上記脱離基とは、熱処理、光処理又は酸処理によって除去される置換基を意味する。
【００２０】
本明細書の一具体例に係る有機太陽電池は、アノード、カソード、及び上記アノード及び上記カソードの間に配置された１層以上の有機物層を含み、
上記１層以上の有機物層のうち少なくとも一つは、水素結合可能基；及び脱離基を有する化合物を用いて形成され、上記脱離基は、熱処理、光処理又は酸処理によって除去される。
【００２１】
本明細書の一具体例に係る有機物層は、上記脱離基が除去されながら、脱離基の代りに水素原子が置換され、上記置換された水素原子が分子内及び／又は分子外の水素結合可能基と水素結合を形成することができる。
【００２２】
一般に、有機太陽電池を製造するのに使用される有機物層物質は、ファンデルワールスエネルギーによる相互作用だけでパッキングをなすため、分子間の引力が十分強くなく、これにより分子間の結合力が弱くて分子間の距離が十分近くなることができないので、分子間のキャリアの移動が十分高くないという短所を持っている。また、分子間のパッキングが十分でなくて、外部から空気や水分が有機物層内に流入されやすいので、これにより素子の安定性が低下する傾向を示す。
【００２３】
かかる短所を解決するために、本明細書は、有機太陽電池を作製するにあたって、有機物層物質間の結合力が弱いファンデルワールス結合よりも結合力が強い水素結合ができる化合物を用いて有機物層を形成することを特徴とする。
【００２４】
一般に、水素結合は、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｆなどのように電気陰性度が大きい原子に結合されている水素が、隣接する他の分子のＯ、Ｎ、Ｓ、Ｆなどの原子の非共有電子対と相互作用をすることで生成される。このようなＯ、Ｎ、Ｓ、Ｆなどの電気陰性度は、水素原子の電気陰性度よりもかなり大きいため、水素原子には部分的に正電荷が生成され、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｆなどの原子には部分的に負電荷が生成される。このような部分的な正電荷を帯びた水素原子が、隣接する負電荷を帯びた酸素、窒素、硫黄、フッ素などの原子と強い引力を示すようになるので、二つの分子間の距離が非常に近くパッキングされ、一定に配列しやすい。このような分子間のパッキングは分子間の距離を減少させることにより、光活性層内のキャリア移動を円滑にすることができる。また、水素結合による光活性層は、空気や水分による有機太陽電池の安定性を増加させることができる。
【００２５】
本明細書に係る有機太陽電池において、上記有機物層は、水素結合可能基を有する化合物を用いて当該技術分野に知られている方法で形成することができる。
【００２６】
本明細書の一具体例において、上記有機物層は、上記熱処理、光処理又は酸処理される前の化合物は、水素結合可能基を含み、脱離基が導入された化合物を用いて形成される。
【００２７】
通常、有機太陽電池の製造時に光活性層を形成する方法は、真空蒸着法と溶液塗布法とに分けることができる。具体的に、真空蒸着法は、高温と高い真空度を要するので、大面積化が難しく、装備の価格が相対的に高く、工程が比較的複雑である。これに対し、スピンコート法、インクジェット印刷法、ディップコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法などで代表される溶液塗布法は、大面積の薄膜形成が可能であり、常温常圧下での工程が可能であるため、工程の単価を下げることができるという長所がある。
【００２８】
ところで、 強い分子間の相互作用を有する化合物は、分子内に有機溶媒の浸透を難しくして、物質の溶解度が低い傾向がある。
【００２９】
したがって、本明細書は、有機太陽電池を作製するにあたって、有機物層物質間の水素結合の長所を利用するために、水素結合可能基を含む化合物で有機物層を形成することで、分子間のパッキングと結晶化度を高め、真空蒸着法を用いて有機物層を形成するか、分子内に有機溶媒の浸透が容易になるように水素結合可能基にバルキーな置換体を導入することで、有機物層物質の溶解度を高くして、上記有機物層を溶液プロセスで形成する方法を提供する。
【００３０】
具体的に、本明細書に係る有機太陽電池の有機物層は、水素結合可能基を有する化合物によって形成されることができる。
【００３１】
すなわち、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｆ原子などに結合されて水素結合可能基を含む化合物の上記官能基に、熱、光又は酸によって除去できる置換基を導入して水素結合を除去することで、分子間の相互作用を弱化させる。特に、上記置換基が溶媒に対する溶解度を増加させることができる置換基、例えばバルキー(bulky)な置換基の場合、上記化合物の溶解度は増加して容易に溶液に製造されることができるので、製造された溶液を用いて溶液塗布法によって薄膜を形成することができる。次いで、形成された薄膜を熱、光、又は酸処理して上記置換基を除去することで、再度水素結合を形成できる結合力が強い有機半導体物質が生成される。よって、上述した本明細書に係る有機太陽電池の製造方法は、溶液プロセスによって薄膜を形成しながらも、結果として形成された膜が水素結合によって分子間のパッキングと結晶化度が高いと共に、水分や空気に対する安定性を向上する。
【００３２】
本明細書において、水素結合可能基を有する化合物としては、上述した作用原理によって水素結合が可能であり、半導体の役割ができる化合物であれば、その種類に制限されずに使用されることができる。
【００３３】
本明細書において、上記水素結合可能基は、アルコール基；フェノール基；カテコール基；カルボニル基；チオール基；及びアミン基からなる群より選択される。
【００３４】
本明細書の一具体例において、上記熱処理、光処理又は酸処理の前の化合物は、水素結合可能基を含み、脱離基が導入された化合物である。
【００３５】
本明細書において、脱離基が導入された化合物とは、水素が脱離基で置換されるものを意味し、上記化合物を熱、光又は酸で処理する場合に、上記脱離基が除去され、水素に置換される化合物を意味する。
【００３６】
本明細書の一実現例において、上記水素結合可能基であるアルコール基、フェノール基、カテコール基、カルボニル基、チオール基、アミン基などは、上記脱離基とエーテル(ether)結合、エステル(ester)結合、チオエーテル(thioether)結合、チオエステル(thioester)結合、アミド(amide)結合を形成して脱離基を導入することができる。
【００３７】
本明細書において、下記にそれぞれの水素結合可能基に導入された脱離基を説明するが、これに限定されない。
【００３８】
水素結合可能基がアルコール基の場合、アルコール基に導入された脱離基は、メチルエーテル(methyl ether)、メトキシメチルエーテル(methoxymethyl ether)、メトキシチオメチルエーテル(methoxythiomethyl ether)、２−メトキシエトキシメチルエーテル(2-methoxyethoxymethyl ether)、ビス（２−クロロエトキシ）メチルエーテル(bis(2-chloroethoxy)methyl ether)、テトラヒドロピラニルエーテル(tetrahydropyranyl ether)、４−メトキシテトラヒドロピラニルエーテル(4-methoxytetrahydropyranyl ether)、テトラヒドロチオピラニルエーテル(tetrahydrothiopyranyl ether)、４−メトキシテトラヒドロピラニルエーテル(4-methoxytetrahydropyranyl ether)、４−メトキシテトラヒドロチオピラニルエーテル(4-methoxythetrahydrothiopyranyl ether)、テトラヒドロフラニルエーテル(tetrahydrofuranyl ether)、テトラヒドロチオフラニルエーテル(tetrahydrothiofuranyl ether)、１−エトキシエチルエーテル(1-ethoxyethyl ether)、１−メチル−１−メトキシエチルエーテル(1-methyl-1-methoxyethyl ether)、２−（フェニルセレニル）エチルエーテル(2-(phenylselenyl)ethyl ether)、ｔ−ブチルエーテル(t-butyl ether)、アリルエーテル(allyl ether)、ベンジルエーテル(benzyl ether)、ｏ−ニトロベンジルエーテル(o-nitrobenzyl ether)、トリフェニルメチルエーテル(triphenylmethyl ether)、ａ−ナフチルジフェニルメチルエーテル(anaphthyldiphenylmethyl ether)、ｐ−メトキシフェニルジフェニルメチルエーテル(pmethoxyphenyldiphenylmethyl ether)、９−（９−フェニル−１０−オキソ）アントリルエーテル(9-(9-phenyl-10-oxo)anthryl ether)、トリメチルシリルエーテル(trimethylsilyl ether)、イソプロピルジメチルシリルエーテル(isopropyldimethylsilyl ether)、ｔ−ブチルジメチルシリルエーテル (tbutyldimethylsilyl ether)、ｔ−ブチルジフェニルシリルエーテル(t-butyldiphenylsilyl ether)、トリベンジルシリルエーテル(tribenzylsilyl ether)、トリイソプロピルシリルエーテル(triisopropylsilyl ether)、ホルマートエステル(formate ester)、アセテートエステル(acetate ester)、トリクロロアセテートエステル(trichloroacetate ester)、フェノキシアセテートエステル(phenoxyacetate ester)、イソブチレートエステル(isobutyrate ester)、ピバロエートエステル(pivaloate ester)、アダマントエートエステル(adamantoate ester)、ベンゾエートエステル(benzoate ester)、２，４，６−トリメチルベンゾエートエステル(2,4,6-trimethylbenzoate ester)、メチルカーボネート(methyl carbonate)、２，２，２−トリクロロエチルカーボネート(2,2,2-trichloroethyl carbonate)、アリルカーボネート(allyl carbonate)、ｐ−ニトロフェニルカーボネート(p-nitrophenyl carbonate)、ベンジルカーボネート(benzyl carbonate)、ｓ−ベンジルチオカーボネート(s-benzyl thiocarbonate)、Ｎ−フェニルカーボネート(N-phenyl carbonate)、ナイトレートエステル(nitrate ester)、２，４−ジニトロフェニルスルフェナートエステル(2,4-dinitrophenylsulfenate ester)などを含む。
【００３９】
好ましくは、水素結合可能基がアルコール基の場合、アルコール基に導入された脱離基は、トリクロロアセテートエステル(trichloroacetate ester)、メチルカーボネート(methyl carbonate)、２，２，２−トリクロロエチルカーボネート(2,2,2-trichloroethyl carbonate)、アリルカーボネート(allyl carbonate)、ｐ−ニトロフェニルカーボネート(pnitrophenyl carbonate)、ベンジルカーボネート(benzyl carbonate)、ｓ−ベンジルチオカーボネート(s-benzyl thiocarbonate)、ナイトレートエステル(nitrate ester)及び２，４−ジニトロフェニルスルフェナートエステル(2,4-dinitrophenylsulfenate ester)を含む。
【００４０】
より好ましくは、水素結合可能基がアルコール基の場合、アルコール基に導入された脱離基は、ナイトレートエステル(nitrate ester)及び２，４−ジニトロフェニルスルフェナートエステル(2,4-dinitrophenylsulfenate ester)を含む。
【００４１】
水素結合可能基がフェノール基やカテコール基の場合、フェノール基やカテコール基に導入された脱離基は、メチルエーテル(methyl ether)、メトキシメチルエーテル(methoxymethyl ether)、２−メトキシエトキシメチルエーテル(2-methoxyethoxymethyl ether)、メトキシチオメチルエーテル(methoxythiomethyl ether)、フェナシルエーテル(penacyl ether)、アリルエーテル(allyl ether)、シクロヘキシルエーテル(cyclohexyl ether)、ｔ−ブチルエーテル(t-butyl ether)、ベンジルエーテル(benzyl ether)、ｏ−ニトロベンジルエーテル(onitrobenzyl ether)、９−アントリルメチルエーテル(9-anthrylmethyl ether)、４−ピコリルエーテル(4-picolyl ether)、ｔ−ブチルジメチルシリルエーテル(t-butyldimethylsilyl ether)、アリールアセテート(aryl acetate)、アリールピバロエート(aryl pivaloate)、アリールベンゾエート(aryl benzoate)、アリール９−フルオレンカルボキシレート(aryl 9-fluorenecarboxylate)、アリールメチルカーボネート(aryl methyl carbonate)、アリール２，２，２−トリクロロエチルカーボネート(aryl 2,2,2-trichloroethyl carbonate)、アリールビニルカーボネート(aryl vinyl carbonate)、アリールベンジルカーボネート(aryl benzyl carbonate)、アリールメタンスルホネート(aryl methanesulfonate)、メチレンジオキシ誘導体(methylenedioxy derivatives)、アセトニド誘導体(acetonide derivatives)、ジフェニルメチレンジオキシ誘導体(diphenylmethylenedioxy derivatives)、環状ボレート(cyclic borate)、環状カーボネート(cyclic carbonate)などを含む。
【００４２】
水素結合可能基がカルボニル基の場合、カルボニル基に導入された脱離基は、ジメチルアセタールとケタール(dimethyl acetal and ketal)、ビス（２，２，２−トリクロロエチル）アセタールとケタール(bis(2,2,2-trichloroethyl acetal and ketal)、１，３−ジオキサン(1,3-dioxanes)、５−メチレン−１，３−ジオキサン(5-methylene-1,3-dioxanes)、５，５−ジブロモ−１，３−ジオキサン(5,5-dibromo-1,3-dioxanes)、１，３−ジオキソラン(1,3-dioxolanes)、４−ブロモメチル−１，３−ジオキソラン(4-bromomethyl-1,3-dioxolanes)、４−ｏ−ニトロフェニル−１，３−ジオキソラン(4-o-nitrophenyl-1,3-dioxolanes)、Ｓ，Ｓ’−ジメチルアセタールとケタール(S,S'-dimethyl acetal and ketal)、１，３−ジチアン(1,3-dithianes)、１，３−ジチオラン(1,3-dithiolane)、１，３−オキサチオラン(1,3-oxathiolanes)、ｏ−トリメチルシリルシアノヒドリン(otrimethylsilyl cyanohydrins)、Ｎ，Ｎ−ジメチルヒドラゾン(N,N-dimethylhydrazones)、２，４−ジニトロフェニルヒドラゾン(2,4-dinitrophenylhydrazones)、ｏ−フェニルチオメチルオキシム(o-phenylthiomethyl oximes)、置換されたメチレン誘導体(substituted methylene derivatives)、ビスメチレンジオキシ誘導体(bismethylenedioxy derivatives)、メチルエステル(methyl ester)、メトキシメチルエステル(methoxymethyl ester)、メチルチオメチルエステル(methylthiomethyl ester)、テトラヒドロピラニルエステル(tetrahydropiranyl ester)、ベンジルオキシメチルエステル(benzyloxymethyl ester)、フェナシルエステル(penacyl ester)、Ｎ−フタルイミドメチルエステル(N-phthalimidomethyl ester)、２，２，２−トリクロロエチルエステル(2,2,2-trichloroethyl ester)、２−ハロエチルエステル(2-haloethyl ester)、２−（ｐ−トルエンスルホニル）エチルエステル(2-(ptoluenesulfonyl)ethyl ester)、ｔ−ブチルエステル(t-butyl ester)、シンナミルエステル(cinnamyl ester)、ベンジルエステル(benzy ester)、トリフェニルメチルエステル(triphenylmethyl ester)、ビス（ｏ−ニトロフェニル）メチルエステル(bis(onitrophenylmethyl ester)、９−アントリルメチルエステル(9-anthrylmethyl ester)、２−（９，１０−ジオキソ）アントリルメチルエステル(2-(9,10-dioxo)anthrylmethyl ester)、ピペロニルエステル(piperonyl ester)、トリメチルシリルエステル(trimethylsilyl ester)、ｔ−ブチルジメチルシリルエステル(t-butyldimethylsilyl ester)、ｓ−ｔ−ブチルエステル(s-tbutyl ester)、２−アルキル−１，３−オキサゾリン(2-alkyl-1,3-oxazolines)、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミド(N,Ndimethylamide)、Ｎ−７−ニトロインドイルアミド(N-7-nitroindoylamide)、ヒドラジド(hydrazide)、Ｎ−フェニルヒドラジド(N-phenylhydrazide)、Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピルヒドラジド(N,N'-diisopropylhydrizide)などを含む。
【００４３】
水素結合可能基がチオール基の場合、チオール基に導入された脱離基は、ｓ−ベンジルチオエーテル(s-benzyl thioether)、ｓ−ｐ−メトキシベンジルチオエーテル(s-pmethoxybenzyl thioether)、ｓ−ｐ−ニトロベンジルチオエーテル(s-pnitrobenzyl thioether)、ｓ−４−ピコリルチオエーテル(s-4-picolyl thioether)、ｓ−２−ピコリル Ｎ−オキシドチオエーテル(s-2-picolyl N-oxide thioether)、ｓ−９−アントリルメチルチオエーテル(s-9-anthrylmethyl thioether)、ｓ−ジフェニルメチルチオエーテル(s-diphenylmethyl thioether)、ｓ−ジ（ｐ−メトキシフェニル）メチルチオエーテル(s-di(p-methoxyphenyl)methyl dithioether)、ｓ−トリフェニルメチルチオエーテル(s-triphenylmethyl thioether)、ｓ−２，４−ジニトロフェニルチオエーテル(s-2,4-dinitrophenyl thioether)、ｓ−ｔ−ブチルチオエーテル(s-t-butyl thioether)、ｓ−イソブトキシメチルモノチオアセタール(s-isobutoxymethyl monothioacetal)、 ｓ−２−テトラヒドロピラニルモノチオアセタール(s-2-tetrahydropiranyl monothioacetal)、ｓ−アセトアミドメチルアミノチオアセタール(s-acetamidomethyl aminothioacetal)、ｓ−シアノメチルチオエーテル(s-cyanomethyl thioether)、ｓ−２−ニトロ−１−フェニルエチルチオエーテル(s-2-nitro-1-phenylethyl thioether)、ｓ−２，２−ビス（カルボエトキシ）エチルチオエーテル(s-2,2-bis(carboethoxy)ethyl thioether)、ｓ−ベンゾイル誘導体(s-benzoyl derivatives)、ｓ−（Ｎ−エチルカルバメート）(s-(N-ethylcarbamate)、ｓ−エチルジスルフィド(sethyl disulfide)などを含む。
【００４４】
水素結合可能基がアミン基の場合、アミン基に導入された脱離基は、メチルカルバメート(methyl carbamate)、９−フルオレニルメチルカルバメート(9-fluorenylmethyl carbamate)、２，２，２−トリクロロエチルカルバメート(2,2,2-trichloroethyl carbamate)、２−トリメチルシリルエチルカルバメート(2-trimethylsilyl carbamate)、１，１−ジメチルプロピニルカルバメート(1,1-dimethylpropynyl carbamate)、１−メチル−１−フェニルエチルカルバメート(1-methyl-1-phenylethyl catbamate)、１−メチル−１−（４−ビフェニリル）エチルカルバメート(1-methyl-1-(4-biphenylyl)ethyl carbamate)、１，１−ジメチル−２−ハロエチルカルバメート(1,1-dimethyl-2-haloethyl carbamate)、１，１−ジメチル−２−シアノエチルカルバメート(1,1-dimethyl-2-cyanoethyl carbamate)、ｔ−ブチルカルバメート(t-butyl carbamate)、シクロブチルカルバメート(cyclobutyl carbamate)、１−メチルシクロブチルカルバメート(1-methylcyclobutyl carbamate)、１−アダマンチルカルバメート(1-adamantyl carbamate)、ビニルカルバメート(vinyl carbamate)、アリルカルバメート(allyl carbamate)、シンナミルカルバメート(cinnamyl carbamate)、８−キノリルカルバメート(8-quinolyl carbamate)、 Ｎ−ヒドロキシピペリジニルカルバメート(N-hydroxypiperidinyl carbamate)、４，５−ジフェニル−３−オキサゾリン−２−オン(4,5-diphenyl-3-oxazoline-2-one)、ベンジルカルバメート(benzyl carbamate)、ｐ−ニトロベンジルカルバメート(p-nitrobenzyl carbamate)、３，４−ジメトキシ−６−ニトロベンジルカルバメート(3,4-dimethoxy-6-nitrobenzyl carbamate)、２，４−ジクロロベンジルカルバメート(2,4-dichlorobenzyl carbamate)、５−ベンゾイソオキサゾリルメチルカルバメート(5-benzisoxazolylmethyl carbamate)、９−アントリルメチルカルバメート(9-anthrylmethyl carbamate)、ジフェニルメチルカルバメート(diphenylmethyl carbamate)、イソニコチニルカルバメート(isonicotinyl carbamate)、ｓ−ベンジルカルバメート(s-benzyl carbamate)、Ｎ−（Ｎ’−フェニルアミノチオカルボニル）誘導体(N-(N'-phenylaminothiocarbonyl) derivatice)、Ｎ−ホルミル(N-formyl)、Ｎ−アセチル(N-acetyl)、Ｎ−クロロアセチル(Nchloroacetyl)、Ｎ−トリクロロアセチル(Ntrichloroacetyl)、Ｎ−トリフルオロアセチル(N-trifluoroacetyl)、Ｎ−ｏ−ニトロフェニルアセチル(N-o-nitrophenylacetyl)、Ｎ−ｏ−ニトロフェノキシアセチル(N-o-nitrophenoxyacetyl)、Ｎ−アセトアセチル(Nacetoacetyl)、Ｎ−３−フェニルプロピオニル(N-3-phenylpropionyl)、Ｎ−３−（ｐ−ヒドロキシフェニル)プロピオニル(N-3-(phydroxyphenyl)propionyl)、Ｎ−２−メチル−２−（ｏ−ニトロフェノキシ）プロピオニル(N-2-methyl-2-(onitrophenoxy)propionyl)、 Ｎ−２−メチル−２−（ｏ−フェニルアゾフェノキシ）プロピオニル(N-2-methyl-2-(ophenylazophenoxy)propionyl)、Ｎ−４−クロロブチリル(N-4-chlorobutyryl)、Ｎ−ｏ−ニトロシンナモイル(N-onitrocinnamoyl)、Ｎ−ピコリノイル(N-picolinoyl)、Ｎ−（Ｎ’−アセチルメチオニル）(N-(N'-acetylmethionyl)、Ｎ−ベンゾイル(Nbenzoyl)、Ｎ−フタロイル(N-phthaloyl)、Ｎ−ジチアスクシノイル(N-dithiasuccinoyl)、Ｎ−アリル(N-allyl)、Ｎ−フェナシル(Nphenacyl)、Ｎ−３−アセトキシプロピル(N-3-acetoxypropyl)、４級アンモニウム塩(quaternary ammonium salt)、Ｎ−メトキシメチル(N-methoxymethyl)、 Ｎ−ベンジルオキシメチル(N-benzyloxymethyl)、Ｎ−ピバロイルオキシメチル(N-pivaloyloxymethyl)、Ｎ−テトラヒドロピラニル(Ntetrahydropyranyl)、Ｎ−２，４−ジニトロフェニル(N-2,4-dinitrophenyl)、Ｎ−ベンジル(Nbenzyl)、Ｎ−ｏ−ニトロベンジル(N-o-nitrobenzyl)、Ｎ−ジ（ｐ−メトキシフェニル）メチル(N-di(pmethoxyphenyl) methyl)、Ｎ−トリフェニルメチル(Ntriphenylmethyl)、Ｎ−（ｐ−メトキシフェニル）ジフェニルメチル(N-(p-methoxyphenyl)diphenylmethyl)、Ｎ−ジフェニル−４−ピリジルメチル(Ndiphenyl-4-pyridylmethyl)、Ｎ−２−ピコリル Ｎ’−オキシド(N-2-picolyl N'-oxide)、Ｎ，Ｎ’−イソプロピリデン(N,N'-isopropylidene)、Ｎ−ベンジリデン(N-benzylidene)、Ｎ−ｐ−ニトロベンジリデン(N-p-nitrobenzylidene)、Ｎ−サリチリデン(Nsalicylidene)、Ｎ−（５，５−ジメチル−３−オキソ−１−シクロヘキセニル）(N-(5,5-dimethyl-3-oxo-1-cyclohexenyl)、Ｎ−ニトロ(Nnitro)、Ｎ−オキシド(N-oxide)、Ｎ−ジフェニルホスフィニル(N-diphenylphosphinyl)、Ｎ−ジメチルチオホスフィニル(Ndimethylthiophosphinyl)、Ｎ−ベンゼンスルフェニル(Nbenzenesulfenyl)、Ｎ−ｏ−ニトロベンゼンスルフェニル(N-onitrobenzenesulfenyl)、Ｎ−２，４，６−トリメチルベンゼンスルホニル(N-2,4,6-trimethylbenzenesulfonyl)、 Ｎ−トルエンスルホニル(Ntoluenesulfonyl)、Ｎ−ベンジルスルホニル(N-benzylsulfonyl)、Ｎ−トリフルオロメチルスルホニル(N-trifluoromethylsulfonyl)、Ｎ−フェナシルスルホニル(N-phenacyl sulfonyl)などを含む。
【００４５】
好ましくは、水素結合可能基がアミン基の場合、アミン基に導入された脱離基は、１，１−ジメチル−２−ハロエチルカルバメート(1,1-dimethyl-2-haloethyl carbamate)、１，１−ジメチル−２−シアノエチルカルバメート(1,1-dimethyl-2-cyanoethyl carbamate)、ｔ−ブチルカルバメート(t-butyl carbamate)及びＮ−（Ｎ’−アセチルメチオニル(N-(N'-acetylmethionyl))を含む。
【００４６】
より好ましくは、水素結合可能基がアミン基の場合、アミン基に導入された脱離基は、１，１−ジメチル−２−ハロエチルカルバメート(1,1-dimethyl-2-haloethyl carbamate)及びｔ−ブチルカルバメート(t-butyl carbamate)を含む。
【００４７】
最も好ましくは、水素結合可能基がアミン基の場合、アミン基に導入された脱離基は、ｔ−ブチルカルバメート(t-butyl carbamate)である。
【００４８】
本明細書の一具体例において、上記脱離基は、置換もしくは非置換のエステル基である。
【００４９】
本明細書の一実現例において、上記脱離基は、ｔｅｒｔ−ブチルエステル基(又はｔ−ブトキシカルボニル(t-butoxycarbonyl))である。
【００５０】
以下、本明細書において使用されることができる化合物を詳しく説明するために、下記の例を挙げて説明するが、これは単に理解を助けるためのものであって、かかる例に限定されるものではない。
【００５１】
上記水素結合可能基を有する化合物において、水素結合可能基は、下記化学式１で表される化合物で表された官能基であってもよい。具体的に、本明細書の一具体例において、上記熱処理、光処理又は酸処理される前の化合物は、下記化学式１で表される。
【００５２】
下記化学式１で表される化合物は、ケトン基と水素結合可能基としてＮＨ基を含むことができる。下記の化学式１で表される化合物は、互いに水素結合をなして強力な相互作用をすることができる。よって、結合力が強いこれら化合物又はこれらを含む有機物層物質は、真空蒸着によって有機物層として形成されることができる。
【００５３】
【化１】
2017503357.tif 000003
【００５４】
上記化学式１において、
Ｒ１及びＲ２は、互いに同一であるか異なっており、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のエステル基、置換もしくは非置換のカルボニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルアミン基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールアミン基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基、及び置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ６０のヘテロアリール基からなる群より選択され、
Ａｒ１及びＡｒ２は、互いに同一であるか異なっており、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換の Ｃ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルアミン基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールアミン基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基、及び置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ６０のヘテロアリール基からなる群より選択される。
【００５５】
具体的に、本明細書の一実施態様において、上記Ａｒ１及びＡｒ２は、置換もしくは非置換のヘテロアリール基である。
【００５６】
また一つの実施態様において、上記Ａｒ１及びＡｒ２は、置換もしくは非置換のＳ、Ｓｅ、Ｏ又はＮを含むヘテロアリール基である。
【００５７】
本明細書の一実施態様において、上記化学式１は、下記化学式１Ａで表される。
【００５８】
【化２】
2017503357.tif 000004
【００５９】
上記化学式１Ａにおいて、
Ｒ１及びＲ２は、化学式１で定義した通りであり、
Ｒ３ないしＲ８は、互いに同一であるか異なっており、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換の Ｃ２〜Ｃ２０のアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルアミン基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールアミン基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基、及び置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ６０のヘテロアリール基からなる群より選択され、
Ｘ１及びＸ２は、互いに同一であるか異なっており、それぞれ独立して、Ｓ、Ｓｅ、Ｏ又はＮＲであり、
Ｒは、水素、置換もしくは非置換のカルボニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルアミン基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールアミン基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基、及び置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ６０のヘテロアリール基からなる群より選択される。
【００６０】
上記化学式１のＲ１ないしＲ８、Ａｒ１及びＡｒ２に追加で置換され得る置換基としては、シアノ基、ハロゲン基、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、シリル基、アリールアルケニル基、アリール基、ヘテロアリール基、カルバゾール基、アリールアミン基、アリール基で置換もしくは非置換のフルオレニル基、ニトリル基などが挙げられるが、これにのみ限定されるものではない。
【００６１】
本明細書の一実施態様において、上記熱処理、光処理又は酸処理される前の化合物は、下記化学式３で表される。
【００６２】
【化３】
2017503357.tif 000005
【００６３】
上記化学式３において、
Ｒ３ないしＲ８は、互いに同一であるか異なっており、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルアミン基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールアミン基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基、及び置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ６０のヘテロアリール基からなる群より選択され、
Ｘ１及びＸ２は、互いに同一であるか異なっており、それぞれ独立して、Ｓ、Ｓｅ、Ｏ又はＮＲであり、
Ｒは、水素、置換もしくは非置換のカルボニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルアミン基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールアミン基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基、及び置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ６０のヘテロアリール基からなる群より選択される。
【００６４】
上記水素結合可能基を含む化合物において、水素結合をなす水素原子をｔｅｒｔ−ブチルエステル基(又はｔ−ブトキシカルボニル(t-butoxycarbonyl) 基)のようなバルキーな置換基で置換すれば、下記化学式３のような化合物として水素結合をなすことができなくなる。
【００６５】
したがって、上記化学式３で表される化合物は、非常にバルキーな置換基が導入されて水素結合をなすことができないので、分子間の結合力が弱くなり、溶解度が非常に増加して、溶液に製造されることができるので、溶液プロセスによって薄膜の形成が可能である。
【００６６】
本明細書の一実施態様において、上記熱処理、光処理又は酸処理される前の化合物は、下記化学式１−１又は１−２で表される。
【００６７】
【化４】
2017503357.tif 000006
【００６８】
上記化学式３で表される化合物は、水素原子がｔ−ブトキシカルボニル (t-butoxycarbonyl))で置換されたものであって、熱処理、光処理又は酸処理によって分子結合が壊れて水素原子に置換されることができる。
【００６９】
上記熱処理、光処理又は酸処理による水素結合分子の再形成は、よく有機化学反応で官能基の保護(protection)と脱保護(deprotection)で使用される方法である。このとき、水素結合可能基の代りに置換される置換基は、上記化学式１−１、１−２又は化学式３で表される化合物の置換基であるｔ−ブトキシカルボニル(t-butoxycarbonyl))のみに限定されるものではない。一般的に水素結合可能基であるアルコール基、フェノール基、カテコール基、カルボニル基、チオール基、アミン基などは、エーテル(ether)結合、エステル(ester)結合、チオエーテル(thioether)結合、チオエステル(thioester)結合、アミド(amide)結合などで保護されることができる。
【００７０】
本明細書の一具体例において、上記熱処理、光処理又は酸処理された化合物は、化学式１中のＲ１及びＲ２は、水素である。
【００７１】
本明細書の一具体例において、上記熱処理、光処理又は酸処理された化合物は、下記化学式２で表される。
【００７２】
【化５】
2017503357.tif 000007
【００７３】
上記化学式２において、Ａｒ１及びＡｒ２は、上述した定義の通りである。
【００７４】
本明細書の一具体例において、上記熱処理、光処理又は酸処理された化合物は、下記化学式４で表される。
【００７５】
【化６】
2017503357.tif 000008
【００７６】
上記化学式４において、
Ｒ３ないしＲ８は、互いに同一であるか異なっており、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルアミン基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールアミン基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基、及び置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ６０のヘテロアリール基からなる群より選択され、
Ｘ１及びＸ２は、互いに同一であるか異なっており、それぞれ独立して、Ｓ、Ｓｅ、Ｏ又はＮＲであり、
Ｒは、水素、置換もしくは非置換のカルボニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ２０のアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ２０のシクロアルキル基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ３０のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルコキシ基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールチオキシ基、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ３０のアルキルアミン基、置換もしくは非置換のＣ５〜Ｃ６０のアリールアミン基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基、及び置換もしくは非置換のＣ３〜Ｃ６０のヘテロアリール基からなる群より選択される。
【００７７】
具体的に、上記化学式３で表される化合物において、熱処理、酸処理又は光処理を通じて、ｔ−ブトキシカルボニル(t-butoxycarbonyl))が除去され、化学式４の化合物が生成されることができる。
【００７８】
したがって、上記化学式３で表される化合物は、非常にバルキーな置換基が導入されて水素結合をなすことができないため、分子間の結合力が弱くなり、溶解度が非常に増加して、溶液に製造されることができるので、溶液プロセスによって薄膜の形成が可能である。
【００７９】
また、薄膜の形成後に、熱処理、光処理又は酸処理によって化学式２で表される化合物を形成して結合力の強い分子間の水素結合が形成されて、分子間の距離が非常に近くパッキングされ、一定に配列しやすい。
【００８０】
具体的に、本明細書の一実施態様によって、上記化学式１で表される化合物は、熱処理、光処理又は酸処理によって、上記化学式２で表される化合物になり、上記化学式２で表される化合物は、下記のように水素結合を形成することができる。
【００８１】
【化７】
2017503357.tif 000009
【００８２】
本明細書の一実施態様において、上記熱処理、光処理又は酸処理された化合物は、下記化学式２−１又は２−２で表される。
【００８３】
【化８】
2017503357.tif 000010
【００８４】
本明細書に係る化合物において、上記置換基をより具体的に説明すれば、下記の通りである。
【００８５】
上記「置換」という用語は、化合物の炭素原子に結合された水素原子が他の置換基に変わることを意味し、置換される位置は、水素原子が置換される位置、すなわち置換基が置換可能な位置であれば限定せず、２以上置換される場合、２以上の置換基は互いに同一であるか異なっていてもよい。
【００８６】
また、本明細書において「置換もしくは非置換の」という用語は、重水素、ハロゲン基、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、シリル基、アリールアルケニル基、アリール基、ヘテロアリール基、カルバゾール基、アリールアミン基、アリール基及びニトリル基からなる群より選択された１以上の置換基で置換もしくは非置換されるか、上記例示された置換基のうち２以上の置換基が連結された置換基で置換もしくは非置換されたものを意味する。例えば、「２以上の置換基が連結された置換基」は、ビフェニル基であってもよい。すなわち、ビフェニル基は、アリール基であってもよく、２つのフェニル基が連結された置換基と解釈されることができる。
【００８７】
上記アルキル基は、直鎖又は分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、１ないし２０であることが好ましい。例えば、上記アルキル基又はアルキレン基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ヒドロキシメチル基、１−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシイソブチル基、１，２−ジヒドロキシエチル基、１，３−ジヒドロキシイソプロピル基、２，３−ジヒドロキシ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、１−クロロエチル基、２−クロロエチル基、２−クロロイソブチル基、１，２−ジクロロエチル基、１，３−ジクロロイソプロピル基、２，３−ジクロロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、１−ブロモエチル基、２−ブロモエチル基、２−ブロモイソブチル基、１，２−ジブロモエチル基、１，３−ジブロモイソプロピル基、２，３−ジブロモ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリブロモプロピル基、 ヨードメチル基、１−ヨードエチル基、２−ヨードエチル基、２−ヨードイソブチル基、１，２−ジヨードエチル基、１，３−ジヨードイソプロピル基、２，３−ジヨード−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヨードプロピル基、アミノメチル基、１−アミノエチル基、２−アミノエチル基、２−アミノイソブチル基、１，２−ジアミノエチル基、１，３−ジアミノイソプロピル基、２，３−ジアミノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリアミノプロピル基、シアノメチル基、１−シアノエチル基、２−シアノエチル基、２−シアノイソブチル基、１，２−ジシアノエチル基、１，３−ジシアノイソプロピル基、２，３−ジシアノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリシアノプロピル基、ニトロメチル基、１−ニトロエチル基、２−ニトロエチル基、２−ニトロイソブチル基、１，２−ジニトロエチル基、１，３−ジニトロイソプロピル基、２，３−ジニトロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリニトロプロピル基などが挙げられるが、これにのみ限定されるものではない。
【００８８】
上記アルケニル基は、直鎖又は分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、２ないし２０であることが好ましい。例えば、ビニル基、アリル基、１−ブテニル基、２−ブテニル基、３−ブテニル基、１，３−ブタンジエニル基、１−メチルビニル基、スチリル基、２，２−ジフェニルビニル基、１，２−ジフェニルビニル基、１−メチルアリル基、１，１−ジメチルアリル基、２−メチルアリル基、１−フェニルアリル基、２−フェニルアリル基、３−フェニルアリル基、３，３−ジフェニルアリル基、１，２−ジメチルアリル基、１−フェニル−１−ブテニル基、３−フェニル−１−ブテニル基などが挙げられるが、これにのみ限定されるものではない。
【００８９】
上記シクロアルキル基は、炭素数３ないし２０の立体障害を与えないものが好ましい。具体的な例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などがあるが、これにのみ限定されるものではない。
【００９０】
上記シクロアルケニル基は、炭素数３ないし２０であることが好ましく、より具体的には、五角形又は六角形の環内にエテニレンを持つ環式化合物などが挙げられるが、これにのみ限定されるものではない。
【００９１】
上記アルコキシ基は、炭素数１ないし３０であることが好ましく、より具体的に、メトキシ、エトキシ、イソプロピルオキシなどが挙げられるが、これにのみ限定されるものではない。
【００９２】
上記アリールオキシ基は、炭素数６ないし６０であることが好ましく、より具体的に、フェニルオキシ、シクロヘキシルオキシ、ナフチルオキシ、ジフェニルオキシなどが挙げられるが、これにのみ限定されるものではない。
【００９３】
上記アルキルアミン基は、炭素数１ないし３０であることが好ましく、より具体的に、メチルアミン基、ジメチルアミン基、エチルアミン基、ジエチルアミン基などが挙げられるが、これにのみ限定されるものではない。
【００９４】
上記アリールアミン基は、炭素数５ないし６０であることが好ましく、より具体的に、フェニルアミン基、ナフチルアミン基、ビフェニルアミン基、アントラセニルアミン基、３−メチル−フェニルアミン基、４−メチル−ナフチルアミン基、２−メチル−ビフェニルアミン基、９−メチル−アントラセニルアミン基、ジフェニルアミン基、フェニルナフチルアミン基、ジトリルアミン基、フェニルトリルアミン基、トリフェニルアミン基などがあるが、これらに限定されるものではない。
【００９５】
上記アリール基は、単環式又は多環式であってもよく、炭素数は特に限定されないが、６ないし６０であることが好ましい。例えば、フェニル基、スチルベン、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、２−ビフェニリル基、３−ビフェニリル基、４−ビフェニリル基、ｐ−ターフェニル−４−イル基、ｐ−ターフェニル−３−イル基、ｐ−ターフェニル−２−イル基、ｍ−ターフェニル−４−イル基、ｍ−ターフェニル−３−イル基、ｍ−ターフェニル−２−イル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、ｐ−ｔ−ブチルフェニル基、ｐ−（２−フェニルプロピル）フェニル基、３−メチル−２−ナフチル基、４−メチル−１−ナフチル基、４−メチル−１−アントリル基、４’−メチルビフェニリル基、４’’−ｔ−ブチル−ｐ−ターフェニル−４−イル基などが挙げられるが、これにのみ限定されるものではない。
【００９６】
上記ヘテロアリール基は、異種原子としてＯ、Ｎ、Ｓ、Ｓｅ及びＰのうち少なくとも一つを含む環式基であって、炭素数は特に限定されないが、炭素数３ないし６０であることが好ましい。例えば、１−ピロリル基、２−ピロリル基、３−ピロリル基、ピラジニル基、２−ピリジニル基、３−ピリジニル基、４−ピリジニル基、１−インドリル基、２−インドリル基、３−インドリル基、４−インドリル基、５−インドリル基、６−インドリル基、７−インドリル基、１−イソインドリル基、２−イソインドリル基、３−イソインドリル基、４−イソインドリル基、５−イソインドリル基、６−イソインドリル基、７−イソインドリル基、２−フリル基、３−フリル基、２−ベンゾフラニル基、３−ベンゾフラニル基、４−ベンゾフラニル基、５−ベンゾフラニル基、６−ベンゾフラニル基、７−ベンゾフラニル基、１−イソベンゾフラニル基、３−イソベンゾフラニル基、４−イソベンゾフラニル基、５−イソベンゾフラニル基、６−イソベンゾフラニル基、７−イソベンゾフラニル基、２−キノリル基、３−キノリル基、４−キノリル基、５−キノリル基、６−キノリル基、７−キノリル基、８−キノリル基、１−イソキノリル基、３−イソキノリル基、４−イソキノリル基、５−イソキノリル基、６−イソキノリル基、７−イソキノリル基、８−イソキノリル基、２−キノキサリニル基、５−キノキサリニル基、６−キノキサリニル基、１−カルバゾリル基、２−カルバゾリル基、３−カルバゾリル基、４−カルバゾリル基、９−カルバゾリル基、１−フェナントリジニル基、２−フェナントリジニル基、３−フェナントリジニル基、４−フェナントリジニル基、６−フェナントリジニル基、７−フェナントリジニル基、８−フェナントリジニル基、９−フェナントリジニル基、１０−フェナントリジニル基、１−アクリジニル基、２−アクリジニル基、３−アクリジニル基、４−アクリジニル基、９−アクリジニル基、１，７−フェナントロリン−２−イル基、１，７−フェナントロリン−３−イル基、１，７−フェナントロリン−４−イル基、１，７−フェナントロリン−５−イル基、１，７−フェナントロリン−６−イル基、１，７−フェナントロリン−８−イル基、１，７−フェナントロリン−９−イル基、１，７−フェナントロリン−１０−イル基、１，８−フェナントロリン−２−イル基、１，８−フェナントロリン−３−イル基、１，８−フェナントロリン−４−イル基、１，８−フェナントロリン−５−イル基、１，８−フェナントロリン−６−イル基、１，８−フェナントロリン−７−イル基、１，８−フェナントロリン−９−イル基、１，８−フェナントロリン−１０−イル基、１，９−フェナントロリン−２−イル基、１，９−フェナントロリン−３−イル基、１，９−フェナントロリン−４−イル基、１，９−フェナントロリン−５−イル基、１，９−フェナントロリン−６−イル基、１，９−フェナントロリン−７−イル基、１，９−フェナントロリン−８−イル基、１，９−フェナントロリン−１０−イル基、１，１０−フェナントロリン−２−イル基、１，１０−フェナントロリン−３−イル基、１，１０−フェナントロリン−４−イル基、１，１０−フェナントロリン−５−イル基、２，９−フェナントロリン−１−イル基、２，９−フェナントロリン−３−イル基、２，９−フェナントロリン−４−イル基、２，９−フェナントロリン−５−イル基、２，９−フェナントロリン−６−イル基、２，９−フェナントロリン−７−イル基、２，９−フェナントロリン−８−イル基、２，９−フェナントロリン−１０−イル基、２，８−フェナントロリン−１−イル基、２，８−フェナントロリン−３−イル基、２，８−フェナントロリン−４−イル基、２，８−フェナントロリン−５−イル基、２，８−フェナントロリン−６−イル基、２，８−フェナントロリン−７−イル基、２，８−フェナントロリン−９−イル基、２，８−フェナントロリン−１０−イル基、２，７−フェナントロリン−１−イル基、２，７−フェナントロリン−３−イル基、２，７−フェナントロリン−４−イル基、２，７−フェナントロリン−５−イル基、２，７−フェナントロリン−６−イル基、２，７−フェナントロリン−８−イル基、２，７−フェナントロリン−９−イル基、２，７−フェナントロリン−１０−イル基、１−フェナジニル基、２−フェナジニル基、１−フェノチアジニル基、２−フェノチアジニル基、３−フェノチアジニル基、４−フェノチアジニル基、１０−フェノチアジニル基、１−フェノキサジニル基、２−フェノキサジニル基、３−フェノキサジニル基、４−フェノキサジニル基、１０−フェノキサジニル基、２−オキサゾリル基、４−オキサゾリル基、５−オキサゾリル基、２−オキサジアゾリル基、５−オキサジアゾリル基、３−フラザニル基、２−チエニル基、３−チエニル基、２−メチルピロール−１−イル基、２−メチルピロール−３−イル基、２−メチルピロール−４−イル基、２−メチルピロール−５−イル基、３−メチルピロール−１−イル基、３−メチルピロール−２−イル基、３−メチルピロール−４−イル基、３−メチルピロール−５−イル基、２−ｔ−ブチルピロール−４−イル基、３−（２−フェニルプロピル）ピロール−１−イル基、２−メチル−１−インドリル基、４−メチル−１−インドリル基、２−メチル−３−インドリル基、４−メチル−３−インドリル基、２−ｔ−ブチル１−インドリル基、４−ｔ−ブチル１−インドリル基、２−ｔ−ブチル３−インドリル基、４−ｔ−ブチル３−インドリル基などが挙げられるが、これにのみ限定されるものではない。
【００９７】
また、上記ヘテロアリール基は、下記構造式のような化合物が好ましいが、これにのみ限定されるものではない。
【００９８】
【化９】
2017503357.tif 000011
【００９９】
上記ハロゲン基としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などが挙げられるが、これにのみ限定されるものではない。
【０１００】
本明細書の一実施態様において、上述した熱処理、光処理又は酸処理された化合物を含む有機物層は、アノードバッファー層である。具体的に、上記アノードバッファー層は、正孔輸送層として作用することができる。
【０１０１】
本明細書の一実施態様において、熱処理、光処理又は酸処理された化合物を含む有機物層は、光活性層及びアノードの間に備えられることができる。
【０１０２】
本明細書の一実施態様において、上記熱処理、光処理又は酸処理された化合物を含む有機物層は、光活性層である。
【０１０３】
一つの実施態様において、上記光活性層は、電子供与体物質及び電子受容体物質を含み、上記電子供与体物質は、上記熱処理、光処理又は酸処理された化合物を含む。
【０１０４】
また他の実施態様において、上記光活性層は、３層以上の有機物層を含み、上記有機物層は、ｐ型有機物層；ｎ−ｐ型有機物層；及びｎ型有機物層を含み、
上記ｐ型有機物層及びｎ−ｐ型有機物層のうち１層以上は、熱処理、光処理又は酸処理された化合物を含む。
【０１０５】
上記光活性層の厚さは、１０ないし１０，０００Åであってもよいが、これに限定されるものではない。
【０１０６】
本明細書において、上記光活性層をｐ型有機物層；ｎ−ｐ型有機物層；及び ｎ型有機物層を含む３層構造で形成することにより、新しい正孔輸送層及び電子輸送層の生成で電荷取出(charge extraction)及び電荷輸送(charge transporting)を増加させることができ、これによって全体的な電荷移動性(charge mobility)を増加させることができる。また、エネルギーレベル(energy level)を自由に調節することができ、これによって正孔及び電子の移動を容易にすることができ、理想的なｐｎ構造を形成できる特徴がある。
【０１０７】
上記３層構造の光活性層において、上記ｎ型有機物層の厚さは、２０〜４００ｎｍであってもよく、上記ｎ−ｐ型有機物層の厚さは、２０〜４００ｎｍであってもよく、上記ｐ型有機物層の厚さは、０超過３００ｎｍ以下であってもよいが、これにのみ限定されるものではない。
【０１０８】
本明細書において、上記光活性層は、ｐ型有機物層；ｎ−ｐ型有機物層；及びｎ型有機物層を順次含む構造であってもよい。このとき、上記電子供与体物質は、上述したような水素結合可能基を有する化合物であってもよく、より具体的に上記化学式１で表される化合物を含むことができる。
【０１０９】
本明細書において、上記電子受容体物質は、フラーレン、フラーレン誘導体、バソクプロイン、半導体性元素、半導体性化合物及びこれらの組合わせであってもよく、具体的にＰＣ６１ＢＭ(phenyl C61-butyric acid methyl ester)又は ＰＣ７１ＢＭ(phenyl C71-butyric acid methyl ester)であってもよい。
【０１１０】
本明細書において、上記ｎ−ｐ型有機物層において、 上記電子供与体物質及び電子受容体物質は、１：１０ないし１０：１の割合(ｗ／ｗ)で混合することができ、混合した後に特性を最大化させるために、３０ないし４００℃で１秒ないし４８時間熱処理するか、酢酸、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４などのような酸で表面処理することができるが、これにのみ限定されるものではない。
【０１１１】
本明細書の一実施例に係る有機太陽電池は、アノード、光活性層及びカソード電極を含む。上記有機太陽電池は、基板、正孔輸送層及び／又は電子輸送層がさらに含まれることができる。
【０１１２】
本明細書の一実施態様において、上記有機太陽電池は、ノーマル(Normal) 構造である。上記ノーマル構造は、基板上にアノードが形成されることを意味することができる。
【０１１３】
本明細書の一実施態様において、上記有機太陽電池は、逆(Invertecd)構造である。本明細書の一実施態様に係る有機太陽電池が逆構造の場合、基板上にカソードが形成されることを意味することができ、上記アノードは、銀(Ａｇ)又はＭｏＯ３／Ａｌであってもよい。
【０１１４】
本明細書に係る有機太陽電池は、光活性層をはじめ有機物層が本明細書の上述した化合物、すなわち上記水素結合可能基を有する化合物、例えば上記化学式２で表される化合物を含むことを除いては、当該技術分野に知られている材料と方法で製造されることができる。
【０１１５】
より具体的に、本明細書の一具体例に係る有機太陽電池の製造方法は、基板を準備するステップ；上記基板上にアノード又はカソードを形成するステップ；上記アノード又はカソード上に１層以上の有機物層を形成するステップ；及び上記１層以上の有機物層上にカソード又はアノードを形成するステップを含み、
上記１層以上の有機物層を形成するステップは、熱処理、光処理又は酸処理によって除去される脱離基を含む化合物を用いて薄膜を形成するステップ；及び上記形成された薄膜を熱処理、光処理又は酸処理するステップを含み、上記熱処理、光処理又は酸処理された薄膜は、水素結合可能基を含む化合物を含む。
【０１１６】
本明細書において上記脱離基を含む化合物を熱処理、光処理又は酸処理によって水素結合を再度誘導するにおいて、熱処理温度や時間に特に制限はなく、置換基の種類によって選択することができる。
【０１１７】
本明細書の一実施態様において、上記熱処理は、２０ないし４００℃の温度で１秒ないし４８時間行われることができる。また一つの実施態様において、温度は２０ないし３５０℃の範囲が好ましく、時間は１分ないし２時間以内で処理されることが好ましい。具体的に、１５０ないし３００℃、より好ましくは１８０ないし２８０℃の温度で処理されることが好ましく、時間は１時間以内で処理されることが好ましい。
【０１１８】
光処理を行うにおいて、露光時間の場合、特に制限しないが、一般に３０分未満であることが好ましい。
【０１１９】
上記酸処理は、酢酸、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４などのような酸(acid)で表面処理する方法によって行われることができるが、これにのみ限定されるものではない。
【０１２０】
上記基板は、透明性、表面平滑性、取り扱い容易性及び防水性に優れたガラス基板又は透明プラスチック基板であってもよいが、これに限定されず、有機太陽電池に通常使用される基板であれば制限されない。具体的に、ガラス又はＰＥＴ(polyethylene terephthalate)、ＰＥＮ(polyethylene naphthalate)、ＰＰ(polypropylene)、ＰＩ(polyimide)、ＴＡＣ(triacetyl cellulose)などがあるが、これに限定されるものではない。
【０１２１】
上記アノードは、透明で導電性に優れた物質を含むことができるが、これに限定されない。具体的に、酸化インジウムスズ(ＩＴＯ)、酸化スズ(ＳｎＯ２)及び酸化亜鉛(ＺｎＯ)であってもよいが、これに限定されるものではない。
【０１２２】
上記カソードは、仕事関数が小さい金属を含むことができるが、これに限定されない。具体的に、リチウム、マグネシウム、アルミニウムのような金属又はこれらの合金、Ａｌ：Ｌｉ、Ａｌ：ＢａＦ２、Ａｌ：ＢａＦ２：Ｂａのような多層構造の物質であってもよいが、これに限定されるものではない。
【０１２３】
上記正孔輸送層及び／又は電子輸送層物質は、電子と正孔を光活性層に効率的に伝達させることで、生成される電荷が電極に移動される確率を高める物質であってもよいが、特に制限されない。上記正孔輸送層物質は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ(Poly(3,4-ethylenediocythiophene) doped with poly(styrenesulfonic acid))、モリブデン酸化物(ＭｏＯｘ)；バナジウム酸化物(Ｖ２Ｏ５)；ニッケル酸化物(ＮｉＯ)；及びタングステン酸化物(ＷＯｘ)などであってもよいが、これらにのみ限定されるものではない。
【０１２４】
上記電子輸送層物質は、電子取出金属酸化物(electron-extracting metal oxides)であってもよく、具体的に８−ヒドロキシキノリンの金属錯体；Ａｌｑ３を含む錯体；Ｌｉｑを含む金属錯体；ＬｉＦ；Ｃａ；チタン酸化物(ＴｉＯｘ)；亜鉛酸化物(ＺｎＯ)；及び炭酸セシウム(Ｃｓ２ＣＯ３)などであってもよいが、これらにのみ限定されるものではない。
【０１２５】
上記有機太陽電池は、アノード電極、正孔輸送層、光活性層、電子輸送層及びカソード電極の順に配列されることもでき、カソード電極、電子輸送層、光活性層、正孔輸送層及びアノード電極の順に配列されることもできるが、これに限定されない。
【０１２６】
本明細書の他の実施態様において、上記有機太陽電池はタンデム構造である。この場合、上記有機太陽電池は、光活性層を１層又は２層以上含むことができる。
【０１２７】
以下、本明細書の理解を助けるために好ましい実施例を提示する。ところが、下記の実施例は本明細書を例示するためのものであり、これによって本明細書の範囲が限定されるものではない。
【実施例】
【０１２８】
<製造例１> 化学式１−１の製造
【化１０】
2017503357.tif 000012
【０１２９】
(１) 化合物１の合成
二口丸底フラスコ(2-neck round bottom flask)にＴＰＰ(４．０ｇ、１３．３ｍｍｏｌ)を無水物ＴＨＦに溶かした後、ジメチルアモノピリジン(dimethylamonopyridine)を触媒(catalyst)として入れて、１時間程度撹拌した。そして、ジ−（ｔ−ブチル）−ジカーボネート(Di-(t-butyl)-dicarbonate、７．２６ｇ、３３．２ｍｍｏｌ)を無水物ＴＨＦによく溶かして注射器を用いて窒素条件下で入れて、Ｒ．Ｔ．で１２時間撹拌した。ＴＬＣで反応を確認して、終了後にＴＨＦを減圧した。ヘキサン(Hexane)＋Ｅｔ３Ｎを溶離液(eluent)としてシリカ(silica)パッキンをし、反応混合物(mixture)をローディング後、Ｈｘ：ＥＡ＝４：１で流して不純物(impurities)を除去し、クロロホルム(chloroform)を流した。カラムを終えた後に減圧して溶媒を除去した後、ヘキサン(hexane)で洗浄し、真空オーブンでよく乾燥して、濃褐色の固体化合物ｔ−Ｂｏｃ  ＴＰＰ  ４．０ｇを得た(収率：６０％)。
【０１３０】
上記化合物１のＮＭＲの結果を下記図２に示し、ＭＳデータを下記図３に示す。
【０１３１】
【化１１】
2017503357.tif 000013
【０１３２】
(２) 化合物２の合成
二口丸底フラスコ(2-neck round bottom flask)にｔ−Ｂｏｃ  ＴＰＰ(２．３６ｇ、４．７１ｍｍｏｌ)をＣＦに入れて常温で撹拌した。アルミ箔を用いて光保護(light protection)した後に、ＮＢＳ(２．０９ｇ、２．５ｅｑ．)を入れて４０時間以上撹拌した。ＴＬＣを通じて反応進行事項を確認し、反応が進行したら、粗混合物(crude mixture)をすぐ蒸発(evaporation)させ、ＣＦ／ＥｔＯＨを用いて再結晶をして、濃褐色の針状の化合物２を１．６ｇ(収率：５０％)得た。
【０１３３】
上記化合物２のＮＭＲの結果を下記図４に示し、ＭＳデータを下記図５に示す。
【０１３４】
【化１２】
2017503357.tif 000014
【０１３５】
(３) 化合物４の合成
二口丸底フラスコ(2-neck round bottom flask)に化合物３(５ｇ、８．９８４４ｍｍｏｌ)、２−ブロモチオフェン(2-bromothiophene, ２．１９ｇ、１３．４７６６ｍｍｏｌ)、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４(０．４６、３ｍｏｌ％)、２Ｍ  Ｋ２ＣＯ３(１０ｍｌ)を入れてＴＨＦに入れて温度を加えながら撹拌した。反応が進行した後に、ＭＣと水で抽出した有機層をＭｇＳＯ４で乾燥させた後、シリカカラム(ｅｌｕｅｎｔ：Ｈｘ／ＭＣ＝１０／３)で粉末を得た(収率：７８％)。
【０１３６】
よく乾燥した粉末(３．０ｇ、５．８５１６ｍｍｏｌ)をＣＦに入れて常温で撹拌した。アルミ箔を用いて光保護(light protection)した後、ＮＢＳ(１．１４ｇ、１．０５ｅｑ．)を入れて１８時間撹拌した。ＴＬＣで確認後、シリカカラム(ｅｌｕｅｎｔ：Ｈｘ／ＭＣ＝１０／３)で粉末を得た(収率：８７％)。
【０１３７】
上記のよく乾燥した粉末(３．１４ｇ、５．３０００ｍｍｏｌ)を２５０ｍｌのテトラヒドロフランに溶かして−７０℃に温度を下げ、ｎ−ＢｕＬｉ(２．５Ｍ  ｉｎ  ｈｅｘａｎｅ、３．２ｍｌ)を入れて１時間撹拌した。２−イソプロポキシ−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン(2-Isopropoxy-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane、１．４８ｇ)を入れた。反応後、シリカカラム(ｅｌｕｅｎｔ：Ｈｘ／ＭＣ＝１０／５)で粉末を得た(収率：６７％)。
【０１３８】
上記化合物３のＮＭＲの結果を、下記図６及び７に示す。
【０１３９】
【化１３】
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【０１４０】
(４) 化学式１−１の合成
２５０ｍｌの二口丸底フラスコ(2-neck round bottom flask)に化合物２(０．５ｇ、０．７５９４ｍｍｏｌ)、化合物３(１．１２ｇ、１．７４６７ｍｍｏｌ)を２００ｍｌのトルエン(toluene)に入れて撹拌した。温度を〜５０℃まで上げた後、Ｐｄ（０）(０．２６ｍｇ、３ｍｏｌ％)を入れた。数分間撹拌して、 ２Ｍ  ａｑ．Ｋ２ＣＯ３を入れて９０℃まで温度を上げて撹拌した。反応後、常温に温度を下げ、８０℃で減圧して溶媒を飛ばして、水で数回洗浄し後、ＭＣ／ＥｔＯＨで再結晶して得た(収率：８３％)。
【０１４１】
<製造例２> 化学式１−２の製造
【化１４】
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【０１４２】
二口丸底フラスコ(2-neck round bottom flask)に化合物２(０．６２ｇ、０．９４ｍｍｏｌ)、２−トリブチルスタンニルベンゾ［ｂ］チオフェン(2-Tributylstannylbenzo[b]thiophene、１．０ｇ、２．３９ｍｍｏｌ)、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４ (3mol％ based on the Br compound)を１００ｍｌのトルエンに入れて、１００℃で３時間撹拌した。沈殿物を濾過して、ショートカラム(short column)と再結晶を通じて得た(収率：４８％)。
【０１４３】
上記化学式１−２のＭＳデータを下記図８に示す。
【０１４４】
<実験例>
上記化学式１−１のＵＶスペクトルを下記図９に示す。
【０１４５】
上記化学式１−１の特性は、次の通りである。
− バンドギャップ(band gap)：１．７９ｅＶ
− 電気化学特性：ＨＯＭＯ(−５．３３ｅＶ)、ＬＵＭＯ(−３．５５ｅＶ)
−ａ、ｂ、ｃ及びｄのねじれ角(Torsion angle of a, b, c)： ａ(２０．８８６度)、ｂ(１０．６５度)、ｃ(１４．５度)、ｄ(８６．５度)
【０１４６】
【化１５】
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【０１４７】
− 平面性(Planarity)：１．６１８８
【０１４８】
上記化合物の電気化学特性及びバンドギャップからして、有機太陽電池に適用できることを確認することができる。
【０１４９】
図１は、本発明の一具体例に係る化学式１−１の熱処理工程後のＵＶスペクトルの結果を示す図面である。
【０１５０】
図１の結果をみると、一定の温度以上での熱処理は、物質のブルーシフト(Blue-shift)を誘導することができる。このような現象は側鎖(side chain)の除去でｐ−ｐスタッキング(stacking)は阻害されるが、分子間の強い相互作用(水素結合)が起きることによって分子間のねじれ現象(twisted)によってバンドギャップが大きくなるからである。しかしながら、熱処理工程後に結晶性の良い高分子のような構造を形成し、新しい正孔輸送層及び電子供与体層として使用されて、電荷移動性(charge mobility)及び安定性を向上して、有機太陽電池の効率を向上することができる。
【０１５１】
図１０は、化学式１−１の熱重量分析(ＴＧＡ：Thermogravimetry Analysis)を示す図面である。
【０１５２】
図１０の結果から、熱処理温度が２６０ないし３００℃で化学式１−１のｔ−ブトキシカルボニル基が離れることを確認することができる。但し、熱処理温度が４２０℃を超過する場合には、コア構造が分解されることがある。
【０１５３】
図１１は、化学式１−１のＩＲスペクトルを示す図面である。
【０１５４】
上記図１１の結果から、熱処理後には脱離基が化学式１−１から除去されながら水素が置換され、上記水素と化学式１−１の化合物の水素結合可能基とが形成する水素結合の強さが強くなることを確認することができる。
【０１５５】
比較例１．
上記化学式１−１とＰＣＢＭを１：２でクロロベンゼン(Chlorobenzene、ＣＢ)に溶かして複合溶液(composit solution)を製造した。このとき、濃度は２．０ｗｔ％に調節し、有機太陽電池はＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／光活性層／Ａｌの構造にした。ＩＴＯがコーティングされたガラス基板は、蒸留水、アセトン、２−プロパノールを用いて超音波洗浄し、ＩＴＯの表面を１０分間オゾン処理した後、４５ｎｍの厚さでＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ(ｂａｙｔｒｏｍ  Ｐ)をスピンコートして１２０℃で１０分間熱処理した。光活性層のコーティングのためには、化合物−ＰＣＢＭ複合溶液を０．４５μｍＰＰシリンジフィルター(syringe filter)で濾過した後にスピンコートして、２００ｎｍの厚さでＡｌを蒸着して、有機太陽電池を製造した。
【０１５６】
実験例１．
上記化合物をスピンコートした後、３×１０−８ｔｏｒｒの真空下で熱蒸発器(thermal evaporator)を用いて熱処理をしたことを除いては、同一の方法で有機太陽電池を製造した。
【０１５７】
【表１】
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【０１５８】
表１において、Ｖｏｃは開放電圧、Ｊｓｃは短絡電流、ＦＦは充填率(Fill factor)、ＰＣＥはエネルギー変換効率を意味する。開放電圧と短絡電流は、それぞれ電圧−電流密度曲線の第４象限でＸ軸とＹ軸切片であり、この二つの値が高いほど太陽電池の効率は好ましく高くなる。また、充填率(Fill factor)は、曲線内部に描くことができる矩形の面積を短絡電流と開放電圧との積で割った値である。この３つの値を照射された光の強さで割ると、エネルギー変換効率を求めることができ、高い値であるほど好ましい。
【０１５９】
図１２は、比較例１に係る有機太陽電池の電圧による電流密度を示す図面である。
【０１６０】
図１３は、実験例１に係る有機太陽電池の電圧による電流密度を示す図面である。
【０１６１】
上記実験例１と比較例１の結果から、脱離基が熱処理、光処理又は酸処理で除去されながら水素が置換され、上記水素と水素結合可能基とが互いに結合して水素結合を通じて高い電荷の移動性により、高い効率の有機太陽電池を提供することを確認することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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