光检测元件、包含其的传感器和生物体认证装置、以及组合物和油墨的制作方法

技术特征：
1.一种光检测元件，其包含第一电极、第二电极和设置于所述第一电极与所述第二电极之间的有源层，所述有源层包含p型半导体材料和n型半导体材料，所述p型半导体材料包含具有-5.45ev以下的homo的聚合物，所述n型半导体材料包含非富勒烯化合物。2.一种光检测元件，其包含第一电极、第二电极和设置于所述第一电极与所述第二电极之间的有源层，所述有源层包含p型半导体材料和n型半导体材料，所述p型半导体材料包含聚合物，该聚合物包含具有给电子性的结构单元du和具有受电子性的结构单元au，所述n型半导体材料包含非富勒烯化合物，所述结构单元du包含相互π键合的一对以上的原子，相互π键合的所述原子对所具有的电负性之差的绝对值中的最大值以dud
max
表示，所述结构单元au包含相互π键合的一对以上的原子，相互π键合的所述原子对所具有的电负性之差的绝对值中的最大值以aud
max
表示，所述非富勒烯化合物包含具有给电子性的部分dp和具有受电子性的部分ap，所述部分dp包含相互π键合的一对以上的原子，相互π键合的所述原子对所具有的电负性之差的绝对值中的最大值以dpd
max
表示，所述部分ap包含相互π键合的一对以上的原子，相互π键合的所述原子对所具有的电负性之差的绝对值中的最大值以apd
max
表示，满足下述式(a)和式(b)：dud
max-aud
max
>0
ꢀꢀꢀ
(a)apd
max-dpd
max
>0
ꢀꢀꢀ
(b)。3.如权利要求1所述的光检测元件，其中，所述p型半导体材料中包含的所述聚合物包含具有给电子性的结构单元du和具有受电子性的结构单元au，所述非富勒烯化合物包含具有给电子性的部分dp和具有受电子性的部分ap。4.如权利要求3所述的光检测元件，其中，所述结构单元du包含相互π键合的一对以上的原子，相互π键合的所述原子对所具有的电负性之差的绝对值中的最大值以dud
max
表示，所述结构单元au包含相互π键合的一对以上的原子，相互π键合的所述原子对所具有的电负性之差的绝对值中的最大值以aud
max
表示，所述部分dp包含相互π键合的一对以上的原子，相互π键合的所述原子对所具有的电负性之差的绝对值中的最大值以dpd
max
表示，所述部分ap包含相互π键合的一对以上的原子，相互π键合的所述原子对所具有的电负性之差的绝对值中的最大值以apd
max
表示，满足下述式(a)和式(b)：dud
max-aud
max
>0
ꢀꢀꢀ
(a)apd
max-dpd
max
>0
ꢀꢀꢀ
(b)。5.如权利要求2～4中任一项所述的光检测元件，其中，所述结构单元du包含酮结构、亚
胺结构、亚砜结构或砜结构。6.如权利要求2～5中任一项所述的光检测元件，其中，所述部分ap包含酮结构、亚胺结构、亚砜结构或砜结构。7.如权利要求1～6中任一项所述的光检测元件，其中，所述p型半导体材料中包含的所述聚合物包含下式(i)所表示的结构单元，[化1]式中，ar1和ar2各自独立地表示具有或不具有取代基的芳香族碳环或者具有或不具有取代基的芳香族杂环，z表示下式(z-1)～(z-4)中的任一者所表示的基团，[化2]r1、r2和r3各自独立地表示：氢原子、卤原子、具有或不具有取代基的烷基、具有或不具有取代基的环烷基、具有或不具有取代基的烯基、具有或不具有取代基的环烯基、具有或不具有取代基的炔基、具有或不具有取代基的环炔基、具有或不具有取代基的烷氧基、具有或不具有取代基的烷硫基、具有或不具有取代基的芳基、具有或不具有取代基的芳氧基、具有或不具有取代基的芳硫基、具有或不具有取代基的1价杂环基、-c(＝o)-r
a
所表示的基团、或者-so
2-r
b
所表示的基团，r
a
和r
b
各自独立地表示：
氢原子、具有或不具有取代基的烷基、具有或不具有取代基的芳基、具有或不具有取代基的烷氧基、具有或不具有取代基的芳氧基、或者具有或不具有取代基的1价杂环基。8.如权利要求7所述的光检测元件，其中，所述p型半导体材料中包含的所述聚合物包含下式(ii)所表示的结构单元，[化3]式中，x1和x2各自独立地表示硫原子或氧原子，z1和z2各自独立地表示＝c(-r4)-所表示的基团或氮原子，r1和r2表示与上述相同的含义，r4表示：氢原子、卤原子、具有或不具有取代基的烷基、具有或不具有取代基的环烷基、具有或不具有取代基的烯基、具有或不具有取代基的环烯基、具有或不具有取代基的炔基、具有或不具有取代基的环炔基、具有或不具有取代基的烷氧基、具有或不具有取代基的烷硫基、具有或不具有取代基的芳基、具有或不具有取代基的芳氧基、具有或不具有取代基的芳硫基、具有或不具有取代基的1价杂环基、-c(＝o)-r
a
所表示的基团、或者-so
2-r
b
所表示的基团，r
a
和r
b
各自独立地表示：氢原子、具有或不具有取代基的烷基、具有或不具有取代基的芳基、
具有或不具有取代基的烷氧基、具有或不具有取代基的芳氧基、或者具有或不具有取代基的1价杂环基。9.如权利要求1～8中任一项所述的光检测元件，其中，所述n型半导体材料中包含的所述非富勒烯化合物为下式(iii)所表示的化合物，a
1-b
10-a2ꢀꢀꢀ
(iii)式中，a1和a2各自独立地表示吸电子性基团，b
10
表示包含π共轭系的基团。10.如权利要求1～9中任一项所述的光检测元件，其中，所述n型半导体材料中包含的所述非富勒烯化合物为下式(iv)所表示的化合物，a
1-(s1)
n1-b
11-(s2)
n2-a2ꢀꢀꢀ
(iv)式(iv)中，a1和a2各自独立地表示吸电子性基团，s1和s2各自独立地表示：具有或不具有取代基的2价碳环基、具有或不具有取代基的2价杂环基、-c(r
s1
)＝c(r
s2
)-所表示的基团且r
s1
和r
s2
各自独立地表示氢原子或取代基、或者-c≡c-所表示的基团，b
11
表示选自由碳环结构和杂环结构组成的组中的2个以上的结构的稠环基中的不包含邻位-迫位稠合结构且具有或不具有取代基的稠环基，n1和n2各自独立地表示0以上的整数。11.如权利要求10所述的光检测元件，其中，b
11
为选自由下式(cy1)～(cy9)所表示的结构组成的组中的2个以上的结构的稠环基，该稠环基具有或不具有取代基，[化4]12.如权利要求10或11所述的光检测元件，其中，s1和s2各自独立地表示下式(s-1)和(s-2)中的任一者所表示的基团，[化5]
所述式(s-1)和式(s-2)中，x3表示氧原子或硫原子，存在的复数个r各自独立地表示氢原子或取代基。13.如权利要求9～12中任一项所述的光检测元件，其中，a1和a2各自独立地为-ch＝c(-cn)2和下式(a-1)～式(a-9)中的任一者所表示的基团，[化6]式(a-1)～(a-7)中，t表示具有或不具有取代基的碳环或者具有或不具有取代基的杂环，x4、x5和x6各自独立地表示氧原子、硫原子、烷叉基或者＝c(-cn)2所表示的基团，x7表示氢原子、卤原子、氰基、具有或不具有取代基的烷基、具有或不具有取代基的烷氧基、具有或不具有取代基的芳基或者具有或不具有取代基的1价杂环基，r
a1
、r
a2
、r
a3
、r
a4
和r
a5
各自独立地表示氢原子、卤原子、具有或不具有取代基的烷基、具有或不具有取代基的烷氧基、具有或不具有取代基的芳基或者具有或不具有取代基的1价杂环基，[化7]
式(a-8)和式(a-9)中，r
a6
和r
a7
各自独立地表示：氢原子、卤原子、具有或不具有取代基的烷基、具有或不具有取代基的环烷基、具有或不具有取代基的烷氧基、具有或不具有取代基的环烷氧基、具有或不具有取代基的1价芳香族碳环基、或者具有或不具有取代基的1价芳香族杂环基，存在的复数个r
a6
和r
a7
相互相同或不同。14.如权利要求1～8中任一项所述的光检测元件，其中，所述非富勒烯化合物为下式(v)或(vi)所表示的化合物，[化8]
式中，r
a8
和r
a9
各自独立地表示：氢原子、卤原子、具有或不具有取代基的烷基、具有或不具有取代基的环烷基、具有或不具有取代基的烷氧基、具有或不具有取代基的环烷氧基、具有或不具有取代基的1价芳香族碳环基、或者具有或不具有取代基的1价芳香族杂环基，存在的复数个r
a8
和r
a9
相互相同或不同。15.一种传感器，其包含权利要求1～14中任一项所述的光检测元件。16.一种生物体认证装置，其包含权利要求1～14中任一项所述的光检测元件。17.一种x射线传感器，其包含权利要求1～14中任一项所述的光检测元件。18.一种近红外传感器，其包含权利要求1～14中任一项所述的光检测元件。19.一种组合物，其包含p型半导体材料和n型半导体材料，所述p型半导体材料包含具有-5.45ev以下的homo的聚合物，所述n型半导体材料包含非富勒烯化合物。20.一种组合物，其包含p型半导体材料和n型半导体材料，所述p型半导体材料包含聚合物，该聚合物包含具有给电子性的结构单元du和具有受电子性的结构单元au，所述n型半导体材料包含非富勒烯化合物，所述结构单元du包含相互π键合的一对以上的原子，相互π键合的所述原子对所具有的电负性之差的绝对值中的最大值以dud
max
表示，
所述结构单元au包含相互π键合的一对以上的原子，相互π键合的所述原子对所具有的电负性之差的绝对值中的最大值以aud
max
表示，所述非富勒烯化合物包含具有给电子性的部分dp和具有受电子性的部分ap，所述部分dp包含相互π键合的一对以上的原子，相互π键合的所述原子对所具有的电负性之差的绝对值中的最大值以dpd
max
表示，所述部分ap包含相互π键合的一对以上的原子，相互π键合的所述原子对所具有的电负性之差的绝对值中的最大值以apd
max
表示，满足下述式(a)和式(b)：dud
max-aud
max
>0
ꢀꢀꢀ
(a)apd
max-dpd
max
>0
ꢀꢀꢀ
(b)。21.一种油墨，其包含权利要求19或20所述的组合物。

技术总结
本发明的课题在于提供暗电流比小的光检测元件。解决手段为一种光检测元件，其包含第一电极、第二电极、以及设置于上述第一电极与上述第二电极之间的有源层，上述有源层包含p型半导体材料和n型半导体材料，上述p型半导体材料包含具有-5.45eV以下的HOMO的聚合物，上述n型半导体材料包含非富勒烯化合物。优选上述p型半导体材料中包含的上述聚合物包含具有给电子性的结构单元DU和具有受电子性的结构单元AU，上述非富勒烯化合物包含具有给电子性的部分DP和具有受电子性的部分AP。的部分DP和具有受电子性的部分AP。的部分DP和具有受电子性的部分AP。


技术研发人员：G
受保护的技术使用者：住友化学株式会社
技术研发日：2021.03.22
技术公布日：2022/11/11