JP5783179B2 - Transition metal compound-containing nanoparticles and method for producing the same, transition metal compound-containing nanoparticle dispersed ink and method for producing the same, device having a hole injection transport layer, and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、遷移金属化合物含有ナノ粒子及びその製造方法、遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インク及びその製造方法、並びに、有機エレクトロルミネッセンス素子などの有機デバイス及び量子ドット発光素子を含む正孔注入輸送層を有するデバイス及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a transition metal compound-containing nanoparticle and a production method thereof, a transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink and a production method thereof, and an organic device such as an organic electroluminescence element and a hole injection transport layer including a quantum dot light-emitting element And a method for manufacturing the same.
有機物を用いたデバイスは、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子という。)、有機トランジスタ、有機太陽電池、有機半導体等、広範な基本素子及び用途への展開が期待されている。また、その他に正孔注入輸送層を有するデバイスには、量子ドット発光素子、酸化物系化合物太陽電池等がある。 Devices using organic substances are expected to expand to a wide range of basic elements and applications such as organic electroluminescence elements (hereinafter referred to as organic EL elements), organic transistors, organic solar cells, organic semiconductors and the like. Other devices having a hole injecting and transporting layer include quantum dot light emitting elements and oxide compound solar cells.
有機EL素子の素子構造は、陰極/有機層/陽極から構成される。この有機層は、初期の有機EL素子においては発光層/正孔注入層とからなる2層構造であったが、現在では、高い発光効率と長駆動寿命を得るために、電子注入層/電子輸送層/発光層/正孔輸送層/正孔注入層とからなる5層構造など、様々な多層構造が提案されている。
これら電子注入層、電子輸送層、正孔輸送層、正孔注入層などの発光層以外の層には、電荷を発光層へ注入・輸送しやすくする効果、あるいはブロックすることにより電子電流と正孔電流のバランスを保持する効果や、光エネルギー励起子の拡散を抑制するなどの効果があるといわれている。The element structure of the organic EL element is composed of cathode / organic layer / anode. This organic layer has a two-layer structure composed of a light emitting layer / a hole injection layer in the early organic EL element, but now, in order to obtain a high luminous efficiency and a long driving life, an electron injection layer / electron Various multilayer structures such as a five-layer structure composed of a transport layer / light emitting layer / hole transport layer / hole injection layer have been proposed.
These layers other than the light emitting layer such as the electron injection layer, the electron transport layer, the hole transport layer, and the hole injection layer have the effect of facilitating the injection and transport of charges to the light emitting layer, or block the electron current and the positive current by blocking. It is said that there are effects such as maintaining the balance of the hole current and suppressing diffusion of light energy excitons.
電荷輸送能力および電荷注入能力の向上を目的として、酸化性化合物を、正孔輸送性材料に混合して電気伝導度を高くすることが試みられている。
特許文献1〜4においては、酸化性化合物すなわち電子受容性化合物として、化合物半導体である金属酸化物が用いられている。注入特性や電荷移動特性が良い正孔注入層を得ることを目的として、例えば、五酸化バナジウムや三酸化モリブデンなどの金属酸化物を用いて蒸着法で薄膜を形成したり、或いはモリブデン酸化物とアミン系の低分子化合物との共蒸着により混合膜を形成している。
特許文献5においては、五酸化バナジウムの塗膜形成の試みとして、酸化性化合物すなわち電子受容性化合物として、オキソバナジウム(V)トリ−i−プロポキシドオキシドを溶解させた溶液を用い、それと正孔輸送性高分子との混合塗膜の形成後に水蒸気中で加水分解させてバナジウム酸化物として、電荷移動錯体を形成させる作製方法が挙げられている。
特許文献6においては、三酸化モリブデンの塗膜形成の試みとして、三酸化モリブデンを物理的に粉砕して作製した微粒子を溶液に分散させてスラリーを作製し、それを塗工して正孔注入層を形成して長寿命な有機EL素子を作製することが記載されている。For the purpose of improving charge transport ability and charge injection ability, attempts have been made to increase the electrical conductivity by mixing an oxidizing compound with a hole transport material.
In
In Patent Document 5, as an attempt to form a coating film of vanadium pentoxide, a solution in which oxovanadium (V) tri-i-propoxide oxide is dissolved as an oxidizing compound, that is, an electron accepting compound, is used. There is a production method in which a charge transfer complex is formed as a vanadium oxide by hydrolysis in water vapor after formation of a mixed coating film with a transporting polymer.
In Patent Document 6, as an attempt to form a coating film of molybdenum trioxide, fine particles produced by physically pulverizing molybdenum trioxide are dispersed in a solution to prepare a slurry, which is then applied to inject holes. It describes that a long-life organic EL element is formed by forming a layer.
一方、有機トランジスタは、π共役系の有機高分子や有機低分子からなる有機半導体材料をチャネル領域に使用した薄膜トランジスタである。一般的な有機トランジスタは、基板、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース・ドレイン電極及び有機半導体層の構成からなる。有機トランジスタにおいては、ゲート電極に印加する電圧(ゲート電圧)を変化させることで、ゲート絶縁膜と有機半導体膜の界面の電荷量を制御し、ソース電極及びドレイン電極間の電流値を変化させてスイッチングを行なう。
有機半導体層とソース電極またはドレイン電極との電荷注入障壁を低減することにより、有機トランジスタのオン電流値を向上させ、かつ素子特性を安定化させる試みとして、有機半導体中に電荷移動錯体を導入することによって、電極近傍の有機半導体層中のキャリア密度を増加させることが知られている(例えば、特許文献7)。On the other hand, an organic transistor is a thin film transistor that uses an organic semiconductor material composed of a π-conjugated organic polymer or a small organic molecule in a channel region. A general organic transistor includes a substrate, a gate electrode, a gate insulating layer, source / drain electrodes, and an organic semiconductor layer. In an organic transistor, by changing the voltage (gate voltage) applied to the gate electrode, the amount of charge at the interface between the gate insulating film and the organic semiconductor film is controlled, and the current value between the source electrode and the drain electrode is changed. Perform switching.
Introducing a charge transfer complex into an organic semiconductor as an attempt to improve the on-current value of the organic transistor and stabilize the device characteristics by reducing the charge injection barrier between the organic semiconductor layer and the source or drain electrode This is known to increase the carrier density in the organic semiconductor layer near the electrode (for example, Patent Document 7).
このように、デバイスにおいては、正孔注入輸送材料に酸化性材料を適用することにより、電荷注入障壁を低減させる試みが行われてきている。しかしながら、特許文献1〜7で開示されたような酸化性材料を正孔注入輸送性材料に用いても、長寿命素子の実現は困難であるか、さらに寿命を向上させる必要があった。無機化合物のモリブデン酸化物においては比較的高い特性が得られているものの、溶剤に不溶であり溶液塗布法を用いることができないという課題があった。特許文献6には平均粒径20nmの酸化モリブデン微粒子を溶剤に分散させたスラリーを用いて、スクリーン印刷法により電荷注入層を作製した旨の記述があるが、特許文献6のようにMoO3粉末を粉砕する方法だと、例えば、10nm程度の正孔注入層を形成する要求に対して10nm以下のスケールで粒径のそろった微粒子を作製することは、実際には非常に困難である。また、粉砕されて作製される酸化モリブデン微粒子は、凝集させることなく溶液中に安定的に分散させることがさらに困難である。微粒子の溶液化が不安定であると、塗布膜作製の際に凹凸の大きな平滑性が悪い膜しか形成できず、デバイスの短絡の原因となる。
成膜性や薄膜の安定性は素子の寿命特性と大きく関係する。一般的に有機EL素子の寿命とは、一定電流駆動などで連続駆動させたときの輝度半減時間とし、輝度半減時間が長い素子ほど長駆動寿命であるという。Thus, in devices, attempts have been made to reduce the charge injection barrier by applying an oxidizing material to the hole injection transport material. However, even if an oxidizing material as disclosed in
The film formability and the thin film stability are greatly related to the lifetime characteristics of the device. In general, the lifetime of an organic EL element is the luminance half-life when continuously driven by a constant current drive or the like, and an element having a longer luminance half-time has a longer driving lifetime.
このような課題に対し、本発明者らは、少なくとも遷移金属酸化物を含む遷移金属化合物及び遷移金属と保護剤とを含むか、又は、少なくとも遷移金属酸化物を含む遷移金属化合物と保護剤とを含む遷移金属含有ナノ粒子を、正孔注入輸送層に用いることにより、溶液塗布法により正孔注入輸送層を形成可能でありながら、長寿命を達成可能なデバイスを見出した(特許文献8)。 In response to such a problem, the present inventors include at least a transition metal compound containing a transition metal oxide and a transition metal and a protective agent, or at least including a transition metal compound containing a transition metal oxide and a protective agent. A device capable of achieving a long life while forming a hole injecting and transporting layer by a solution coating method by using transition metal-containing nanoparticles containing a metal for a hole injecting and transporting layer was found (Patent Document 8). .
一方、従来、粒径が100nm以下の金属含有ナノ粒子は、その特徴を活かして、例えば、研磨材、各種機能性フィラー、導電ペーストの添加剤、触媒など、様々な分野で利用されている。中でも、金属酸化物含有ナノ粒子は、例えば蛍光体、触媒、研磨材、透明伝導性膜などに利用されている。 On the other hand, metal-containing nanoparticles having a particle size of 100 nm or less have been used in various fields such as abrasives, various functional fillers, conductive paste additives, catalysts, and the like, taking advantage of the characteristics. Among these, metal oxide-containing nanoparticles are used for phosphors, catalysts, abrasives, transparent conductive films, and the like.
溶媒を用いて基材に塗布する溶液塗布法は、真空蒸着法に比べて大掛かりな蒸着装置が不要で、作製プロセス工程の簡便化が期待でき、材料の利用効率も高く、コストが安価で、基材の大面積化が可能というメリットがあることから、なるべく多くの機能層を溶液塗布法で形成することが望まれている。デバイスにおいて、正孔注入輸送層を溶液塗布法で形成した後、当該正孔注入輸送層の上部に、疎水性溶媒を用いて有機層を溶液塗布法で形成することが望まれる場合が多い。しかしながら、上層の有機層を塗布する際に、下層の正孔注入輸送層が再溶解する場合がある。再溶解の程度によっては、正孔注入輸送層の膜厚が不均一となり、正孔注入輸送層表面における面内の特性のばらつきやデバイスの短絡が発生する恐れがある。従って、有機層を隣接して溶液塗布法で形成しても安定な正孔注入輸送層を、良好な成膜性で溶液塗布法で形成可能であり、素子の寿命特性を向上できる材料が求められている。 The solution coating method that applies to the substrate using a solvent does not require a large-scale vapor deposition device compared to the vacuum vapor deposition method, can be expected to simplify the manufacturing process steps, has high material utilization efficiency, and is inexpensive. Since there is a merit that it is possible to increase the area of the base material, it is desired to form as many functional layers as possible by a solution coating method. In a device, it is often desired to form an organic layer by a solution coating method using a hydrophobic solvent after a hole injection / transport layer is formed by a solution coating method. However, when the upper organic layer is applied, the lower hole injecting and transporting layer may be redissolved. Depending on the degree of re-dissolution, the film thickness of the hole injecting and transporting layer becomes non-uniform, and there is a possibility that in-plane characteristic variations on the surface of the hole injecting and transporting layer and device short-circuiting may occur. Therefore, there is a demand for a material that can form a stable hole injecting and transporting layer with a good film forming property by a solution coating method even when an organic layer is formed adjacently by a solution coating method, and can improve the lifetime characteristics of the device. It has been.
また、様々な分野で応用が期待されることから、溶媒中に安定して分散可能な、新規な金属化合物含有ナノ粒子が求められている。 In addition, since applications are expected in various fields, novel metal compound-containing nanoparticles that can be stably dispersed in a solvent are demanded.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その第一の目的は、溶媒中に安定して分散可能な、新規な金属化合物含有ナノ粒子を提供することである。
本発明の第二の目的は、疎水性溶媒を用いた溶液塗布法で有機層を隣接して形成しても安定な正孔注入輸送層を、溶液塗布法で形成可能な材料である遷移金属化合物含有ナノ粒子を提供することである。
本発明の第三の目的は、上記遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法を提供することである。
本発明の第四の目的は、新規な遷移金属化合物含有ナノ粒子が溶媒中に安定して分散している、遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクを提供することである。
本発明の第五の目的は、上記遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクの製造方法を提供することである。
本発明の第六の目的は、溶液塗布法により正孔注入輸送層を形成可能で製造プロセスが容易でありながら、長寿命を達成可能なデバイスを提供することである。
本発明の第七の目的は、上記デバイスの製造方法を提供することである。This invention is made | formed in view of the said problem, The 1st objective is to provide the novel metal compound containing nanoparticle which can be disperse | distributed stably in a solvent.
A second object of the present invention is a transition metal which is a material capable of forming a stable hole injection / transport layer by a solution coating method even when an organic layer is formed adjacently by a solution coating method using a hydrophobic solvent. It is to provide compound-containing nanoparticles.
The third object of the present invention is to provide a method for producing the above transition metal compound-containing nanoparticles.
A fourth object of the present invention is to provide a transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink in which novel transition metal compound-containing nanoparticles are stably dispersed in a solvent.
A fifth object of the present invention is to provide a method for producing the transition metal compound-containing nanoparticle dispersed ink.
A sixth object of the present invention is to provide a device capable of forming a hole injection transport layer by a solution coating method and capable of achieving a long lifetime while being easy in the manufacturing process.
A seventh object of the present invention is to provide a method for manufacturing the above device.
本発明に係る遷移金属化合物含有ナノ粒子は、遷移金属炭化酸化物、遷移金属窒化酸化物及び遷移金属硫化酸化物よりなる群から選択される1種以上の遷移金属化合物に、連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤が前記連結基により連結してなり、親水性溶媒に分散可能であり、前記親水性基が、水酸基、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基、チオール基、シラノール基、スルホ基、スルホン酸塩及びアンモニウム基よりなる群から選択される1種以上であり、
前記連結基が、前記親水性基と異なり、下記一般式(1a)〜(1o)で示される官能基よりなる群から選択される1種以上であり、
前記有機基は、炭素数が1以上の直鎖、分岐、又は環状の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環基、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される1種以上であることを特徴とする。
The transition metal compound-containing nanoparticle according to the present invention includes at least one transition metal compound selected from the group consisting of transition metal carbide oxide, transition metal nitride oxide, and transition metal sulfide oxide, a linking group, and hydrophilicity. protective agent having an organic group is linked by the linking group containing a group or dispersible in a hydrophilic solvent, the hydrophilic group, a hydroxyl group, a carbonyl group, a carboxyl group, an amino group, a thiol group, a silanol group state, and are one or more selected from the group consisting of sulfo group, sulfonate and ammonium groups,
Unlike the hydrophilic group, the linking group is one or more selected from the group consisting of functional groups represented by the following general formulas (1a) to (1o),
The organic group is selected from the group consisting of a linear, branched, or cyclic saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic group, and combinations thereof. and wherein the der
本発明に係る遷移金属化合物含有ナノ粒子(以下、単に「ナノ粒子」ということがある。)は、無機化合物のモリブデン酸化物等を用いる場合と異なり、ナノ粒子表面において、親水性基を含む有機基を有する保護剤が連結基により連結されているため、親水性溶媒に分散性を有し、分散安定性も高い。また、遷移金属炭化酸化物、遷移金属窒化酸化物及び遷移金属硫化酸化物よりなる群から選択される1種以上という、特定の遷移金属化合物を含みながら溶媒中に安定して分散可能であることから、新規なナノ粒子として、様々な分野で応用が期待される。 The transition metal compound-containing nanoparticles according to the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “nanoparticles”) are different from the case of using an inorganic compound such as molybdenum oxide, and the like. Since the protective agent having a group is linked by a linking group, the hydrophilic solvent has dispersibility and high dispersion stability. In addition, it must be stably dispersible in a solvent while containing a specific transition metal compound such as one or more selected from the group consisting of transition metal carbide oxide, transition metal nitride oxide and transition metal sulfide oxide. Therefore, application as a new nanoparticle is expected in various fields.
本発明に係るナノ粒子は、上記特定の遷移金属化合物が、親水性基を含む有機基を有する保護剤により保護された特定の遷移金属化合物含有ナノ粒子であるため、溶液塗布法により正孔注入輸送層を形成でき製造プロセスが容易でありながら、電荷移動錯体を形成可能で正孔注入特性を向上し、且つ、疎水性溶媒を用いた溶液塗布法で有機層を隣接して形成しても、安定性の高い膜となるため、正孔注入輸送層の形成材料に特に適している。 In the nanoparticle according to the present invention, the specific transition metal compound is a specific transition metal compound-containing nanoparticle protected by a protective agent having an organic group containing a hydrophilic group. Although the transport layer can be formed and the manufacturing process is easy, the charge transfer complex can be formed, the hole injection property can be improved, and the organic layer can be formed adjacently by a solution coating method using a hydrophobic solvent. Since it becomes a highly stable film, it is particularly suitable as a material for forming a hole injecting and transporting layer.
本発明に係るナノ粒子は、親水性溶媒を用いた溶液塗布法によって薄膜形成が可能であることから、製造プロセス上のメリットが大きい。撥液性バンクを持つ基板に正孔注入輸送層から発光層までを順次塗布プロセスのみで形成できる。それ故、無機化合物のモリブデン酸化物の場合のように正孔注入層を高精細なマスク蒸着等で蒸着した後に、正孔輸送層や発光層を溶液塗布法で形成し、さらに第二電極を蒸着するようなプロセスと比較して、単純であり、低コストでデバイスを作製できる利点がある。 Since the nanoparticles according to the present invention can be formed into a thin film by a solution coating method using a hydrophilic solvent, the merit in the manufacturing process is great. From the hole injecting and transporting layer to the light emitting layer can be sequentially formed on the substrate having a liquid repellent bank only by the coating process. Therefore, after the hole injection layer is deposited by high-definition mask deposition or the like as in the case of an inorganic compound molybdenum oxide, a hole transport layer or a light emitting layer is formed by a solution coating method, and a second electrode is further formed. Compared to a process such as vapor deposition, there is an advantage that a device can be manufactured at a low cost.
また、本発明に係るナノ粒子は、ナノ粒子に含まれる上記特定の遷移金属化合物の反応性が高く、電荷移動錯体を形成しやすいと考えられる。そのため、本発明に係るナノ粒子は、正孔注入輸送層用途に適しており、本発明に係るナノ粒子を含有する正孔注入輸送層を備えたデバイスは、低電圧駆動、高電力効率、長寿命なデバイスを実現することが可能である。
さらに、ナノ粒子の保護剤の種類を選択することにより、電荷輸送性、あるいは密着性などの機能性をデバイスに付与するなど、多機能化することが容易である。In addition, it is considered that the nanoparticles according to the present invention have a high reactivity of the specific transition metal compound contained in the nanoparticles and are likely to form a charge transfer complex. Therefore, the nanoparticle according to the present invention is suitable for use as a hole injection transport layer, and the device including the hole injection transport layer containing the nanoparticle according to the present invention has low voltage driving, high power efficiency, long It is possible to realize a long-life device.
Furthermore, by selecting the kind of the nanoparticle protective agent, it is easy to make it multifunctional, for example, to impart functionality such as charge transportability or adhesion to the device.
また、本発明に係るナノ粒子は、ナノ粒子に含まれる上記特定の遷移金属化合物の反応性が高く、また微小サイズに由来した高い比表面積を有し、単位重量当たりの反応活性部位を多く有することにより、ナノ粒子を適宜担体表面に担持させて用いる触媒用途にも適している。 In addition, the nanoparticle according to the present invention has high reactivity of the specific transition metal compound contained in the nanoparticle, has a high specific surface area derived from a minute size, and has many reactive active sites per unit weight. Therefore, it is also suitable for a catalyst application in which nanoparticles are appropriately supported on a support surface.
本発明の遷移金属化合物含有ナノ粒子においては、前記遷移金属化合物の遷移金属が、モリブデン、タングステン、バナジウム及びレニウムよりなる群から選択される1種以上の金属であることが、デバイスにおいて駆動電圧の低下や素子寿命を向上させる点から好ましい。 In the transition metal compound-containing nanoparticles of the present invention, the transition metal of the transition metal compound is one or more metals selected from the group consisting of molybdenum, tungsten, vanadium and rhenium, so that the drive voltage of the device It is preferable from the viewpoint of lowering and improving the device life.
本発明の遷移金属化合物含有ナノ粒子においては、前記親水性基が、水酸基、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基、チオール基、シラノール基、スルホ基、スルホン酸塩及びアンモニウム基よりなる群から選択される1種以上であるため、親水性溶媒中での分散安定性の点から好ましいものである。
In the transition metal compound-containing nanoparticle of the present invention, the hydrophilic group is selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carbonyl group, a carboxyl group, an amino group, a thiol group, a silanol group, a sulfo group, a sulfonate, and an ammonium group. because it is 1 or more that is preferable from the viewpoint of dispersion stability of the hydrophilic solvent.
本発明の遷移金属化合物含有ナノ粒子においては、前記連結基が、前記親水性基と異なり、下記一般式(1a)〜(1o)で示される官能基よりなる群から選択される1種以上であることから、膜の安定性の点から好ましいものである。
In the transition metal compound-containing nanoparticles of the present invention, the linking group is different from the hydrophilic group, and is one or more selected from the group consisting of functional groups represented by the following general formulas (1a) to (1o). since there are those preferred in view of stability of the membrane.
本発明の遷移金属化合物含有ナノ粒子においては、前記保護剤が、下記一般式[I]で表されることが、親水性基及び連結基の各々の機能を有し、かつナノ粒子同士の凝集を防ぐのに充分な距離を確保できる点から好ましい。
一般式[I]
X−Y−Z
(一般式[I]において、Xは親水性基、Yは炭素数が1〜30の直鎖、分岐、又は環状の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基及び/又は炭素数6〜40の芳香族炭化水素基を表し、Zは連結基を表す。)In the transition metal compound-containing nanoparticles of the present invention, the protective agent is represented by the following general formula [I], and has functions of a hydrophilic group and a linking group, and aggregation of the nanoparticles. It is preferable from the viewpoint that a sufficient distance can be secured to prevent the above.
Formula [I]
XYZ
(In the general formula [I], X is a hydrophilic group, Y is a linear, branched, or cyclic saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms and / or an aromatic having 6 to 40 carbon atoms. Represents a group hydrocarbon group, and Z represents a linking group.)
本発明の遷移金属化合物含有ナノ粒子においては、前記親水性溶媒は、水への溶解度(20℃)が50g/L以上であることが好ましい。この場合には、遷移金属化合物含有ナノ粒子と隣接層形成に用いられる疎水性溶媒及び隣接層材料との非相溶性を確保でき、塗布工程によって積層する際の隣接層への再溶解量を低下させることができる。 In the transition metal compound-containing nanoparticles of the present invention, the hydrophilic solvent preferably has a water solubility (20 ° C.) of 50 g / L or more. In this case, it is possible to ensure incompatibility between the transition metal compound-containing nanoparticles and the hydrophobic solvent used for forming the adjacent layer and the adjacent layer material, and the amount of re-dissolution in the adjacent layer during the application process is reduced. Can be made.
本発明に係る第一の遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法は、(A)遷移金属及び/又は遷移金属錯体を炭化し、遷移金属炭化物とする工程、
(B)(A)工程で得られた遷移金属炭化物を、連結基を含む有機基を有する保護剤により保護する工程、及び、
(C)(B)工程で得られた有機基を有する遷移金属炭化物を酸化し、有機基を有する遷移金属炭化酸化物とする工程を含み、
前記保護剤が連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤であるか、或いは、前記保護剤が連結基及び疎水性基を含む有機基を有する保護剤であって、更に、当該疎水性基を含む有機基を有する保護剤を、親水性基を含む有機基を有する保護剤に交換する工程を含み、
前記親水性基が、水酸基、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基、チオール基、シラノール基、スルホ基、スルホン酸塩及びアンモニウム基よりなる群から選択される1種以上であり、
前記連結基が、前記親水性基と異なり、前記一般式(1a)〜(1o)で示される官能基よりなる群から選択される1種以上であり、
前記有機基は、炭素数が1以上の直鎖、分岐、又は環状の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環基、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される1種以上であることを特徴とする。
The first method for producing a transition metal compound-containing nanoparticle according to the present invention includes (A) a step of carbonizing a transition metal and / or transition metal complex to form a transition metal carbide,
(B) a step of protecting the transition metal carbide obtained in the step (A) with a protective agent having an organic group containing a linking group; and
(C) a step of oxidizing the transition metal carbide having an organic group obtained in the step (B) to obtain a transition metal carbide oxide having an organic group,
The protective agent is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophilic group, or the protective agent is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophobic group, and the hydrophobic agent a protective agent having an organic group containing a sex group, seen including a step of exchanging the protective agent having an organic group containing a hydrophilic group,
The hydrophilic group is at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carbonyl group, a carboxyl group, an amino group, a thiol group, a silanol group, a sulfo group, a sulfonate, and an ammonium group;
Unlike the hydrophilic group, the linking group is at least one selected from the group consisting of functional groups represented by the general formulas (1a) to (1o),
The organic group is selected from the group consisting of a linear, branched, or cyclic saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic group, and combinations thereof. It is one or more types .
本発明に係る第二の遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法は、(a)遷移金属及び/又は遷移金属錯体を、連結基を含む有機基を有する保護剤により保護する工程、
(b)(a)工程で得られた有機基を有する遷移金属又は遷移金属錯体を炭化し、有機基を有する遷移金属炭化物とする工程、及び、
(c)(b)工程で得られた有機基を有する遷移金属炭化物を酸化し、有機基を有する遷移金属炭化酸化物とする工程を含み、
前記保護剤が連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤であるか、或いは、前記保護剤が連結基及び疎水性基を含む有機基を有する保護剤であって、更に、当該疎水性基を含む有機基を有する保護剤を、親水性基を含む有機基を有する保護剤に交換する工程を含み、
前記親水性基が、水酸基、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基、チオール基、シラノール基、スルホ基、スルホン酸塩及びアンモニウム基よりなる群から選択される1種以上であり、
前記連結基が、前記親水性基と異なり、前記一般式(1a)〜(1o)で示される官能基よりなる群から選択される1種以上であり、
前記有機基は、炭素数が1以上の直鎖、分岐、又は環状の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環基、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される1種以上であることを特徴とする。
The method for producing the second transition metal compound-containing nanoparticle according to the present invention includes (a) a step of protecting the transition metal and / or the transition metal complex with a protective agent having an organic group containing a linking group,
(B) carbonizing the transition metal or transition metal complex having an organic group obtained in step (a) to form a transition metal carbide having an organic group; and
(C) a step of oxidizing the transition metal carbide having an organic group obtained in the step (b) to form a transition metal carbide oxide having an organic group,
The protective agent is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophilic group, or the protective agent is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophobic group, and the hydrophobic agent a protective agent having an organic group containing a sex group, seen including a step of exchanging the protective agent having an organic group containing a hydrophilic group,
The hydrophilic group is at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carbonyl group, a carboxyl group, an amino group, a thiol group, a silanol group, a sulfo group, a sulfonate, and an ammonium group;
Unlike the hydrophilic group, the linking group is at least one selected from the group consisting of functional groups represented by the general formulas (1a) to (1o),
The organic group is selected from the group consisting of a linear, branched, or cyclic saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic group, and combinations thereof. It is one or more types .
本発明に係る第三の遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法は、(α)遷移金属及び/又は遷移金属錯体を炭化し、遷移金属炭化物とする工程、
(β)(α)工程で得られた遷移金属炭化物を酸化し、遷移金属炭化酸化物とする工程、及び、
(γ)(β)工程で得られた遷移金属炭化酸化物を、連結基を含む有機基を有する保護剤により保護し、有機基を有する遷移金属炭化酸化物とする工程を含み、
前記保護剤が連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤であるか、或いは、前記保護剤が連結基及び疎水性基を含む有機基を有する保護剤であって、更に、当該疎水性基を含む有機基を有する保護剤を、親水性基を含む有機基を有する保護剤に交換する工程を含み、
前記親水性基が、水酸基、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基、チオール基、シラノール基、スルホ基、スルホン酸塩及びアンモニウム基よりなる群から選択される1種以上であり、
前記連結基が、前記親水性基と異なり、前記一般式(1a)〜(1o)で示される官能基よりなる群から選択される1種以上であり、
前記有機基は、炭素数が1以上の直鎖、分岐、又は環状の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環基、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される1種以上であることを特徴とする。
The third method for producing a transition metal compound-containing nanoparticle according to the present invention comprises (α) carbonizing a transition metal and / or transition metal complex to form a transition metal carbide,
(Β) a step of oxidizing the transition metal carbide obtained in the step (α) to form a transition metal carbide oxide, and
(Γ) including the step of protecting the transition metal carbide obtained in the step (β) with a protective agent having an organic group containing a linking group to form a transition metal carbide having an organic group,
The protective agent is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophilic group, or the protective agent is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophobic group, and the hydrophobic agent a protective agent having an organic group containing a sex group, seen including a step of exchanging the protective agent having an organic group containing a hydrophilic group,
The hydrophilic group is at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carbonyl group, a carboxyl group, an amino group, a thiol group, a silanol group, a sulfo group, a sulfonate, and an ammonium group;
Unlike the hydrophilic group, the linking group is at least one selected from the group consisting of functional groups represented by the general formulas (1a) to (1o),
The organic group is selected from the group consisting of a linear, branched, or cyclic saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic group, and combinations thereof. It is one or more types .
本発明に係るナノ粒子の製造方法によれば、溶剤に分散性を有し、溶液塗布法によって薄膜形成や、担体表面に担持が可能なナノ粒子が得られる。 According to the method for producing nanoparticles according to the present invention, nanoparticles having dispersibility in a solvent and capable of being formed into a thin film or supported on a carrier surface by a solution coating method can be obtained.
本発明に係る第一乃至第三の遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法においては、前記保護剤により保護する工程を、溶媒中で行うことが、保護工程を安定して行うことができる点から好ましい。 In the manufacturing method of the 1st thru | or 3rd transition metal compound containing nanoparticle which concerns on this invention, since the process protected by the said protective agent can be performed in a solvent, the protection process can be performed stably. preferable.
本発明に係る第一乃至第三の遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法においては、前記遷移金属炭化物とする工程を、150〜400℃で行うことが、粒径の均一化及び未反応遷移金属錯体の生成を抑制する点から好ましい。 In the manufacturing method of the 1st thru | or 3rd transition metal compound containing nanoparticle which concerns on this invention, performing the process made into the said transition metal carbide at 150-400 degreeC makes a particle size uniform and an unreacted transition metal. It is preferable from the point which suppresses the production | generation of a complex.
本発明に係る第一乃至第三の遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法においては、前記遷移金属炭化物とする工程を、アルゴンガス雰囲気下で行うことが、反応溶液中での分散安定性を維持する点から好ましい。 In the method for producing the first to third transition metal compound-containing nanoparticles according to the present invention, it is possible to maintain the dispersion stability in the reaction solution by performing the transition metal carbide step in an argon gas atmosphere. This is preferable.
本発明に係る第一の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクは、前記遷移金属化合物含有ナノ粒子及び親水性溶媒を含有することを特徴とする。 The first transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink according to the present invention includes the transition metal compound-containing nanoparticle and a hydrophilic solvent.
本発明に係る第二の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクは、遷移金属窒化物及び遷移金属硫化物よりなる群から選択される1種以上の化合物(U)、連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤並びに親水性溶媒を含有し、上記本発明の遷移金属化合物含有ナノ粒子を調製するため及び/又は上記本発明の遷移金属化合物含有ナノ粒子を含有する膜を形成するために用いられることを特徴とする。当該ナノ粒子分散インクは、上記遷移金属化合物含有ナノ粒子を含有する膜を溶液塗布法により形成するのに好適に用いられる。 The second transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink according to the present invention includes one or more compounds (U) selected from the group consisting of transition metal nitrides and transition metal sulfides, a linking group, and a hydrophilic group. In order to prepare the transition metal compound-containing nanoparticles of the present invention and / or to form a film containing the transition metal compound-containing nanoparticles of the present invention, which contains a protective agent having an organic group and a hydrophilic solvent It is used. The nanoparticle-dispersed ink is suitably used for forming a film containing the transition metal compound-containing nanoparticles by a solution coating method.
本発明に係る遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクの製造方法は、炭素、窒素又は硫黄のいずれかの原子を含む遷移金属錯体、連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤、及び沸点が160〜260℃の親水性溶媒を含有する溶液を、150〜250℃で加熱する工程を有し、上記本発明の遷移金属化合物含有ナノ粒子を調製するために用いられることを特徴とする。 The method for producing a transition metal compound-containing nanoparticle dispersed ink according to the present invention includes a transition metal complex containing any atom of carbon, nitrogen or sulfur, a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophilic group, and a boiling point. Has a step of heating a solution containing a hydrophilic solvent at 160 to 260 ° C. at 150 to 250 ° C., and is used for preparing the transition metal compound-containing nanoparticles of the present invention.
本発明に係るデバイスは、基板上に対向する2つ以上の電極と、そのうちの2つの電極間に配置された正孔注入輸送層を有するデバイスであって、
前記正孔注入輸送層が、少なくとも前記本発明に係る遷移金属化合物含有ナノ粒子を含有することを特徴とする。A device according to the present invention is a device having two or more electrodes opposed to each other on a substrate and a hole injecting and transporting layer disposed between the two electrodes,
The hole injection transport layer contains at least the transition metal compound-containing nanoparticles according to the present invention.
本発明のデバイスは、前記正孔注入輸送層に隣接して、疎水性溶媒に溶解及び/又は分散可能な電荷輸送性化合物を含む電荷輸送層を含有する態様に適している。 The device of the present invention is suitable for an embodiment containing a charge transporting layer containing a charge transporting compound that can be dissolved and / or dispersed in a hydrophobic solvent adjacent to the hole injection transporting layer.
本発明のデバイスは、前記正孔注入輸送層において、前記遷移金属化合物含有ナノ粒子が2種以上含まれても良い。この場合には、仕事関数(HOMO)の異なるナノ粒子を用い2種のナノ粒子を経由して階段状に正孔が移動できるようにすることで隣接層間のエネルギー障壁を更に低下できたり、正孔注入性に特化したナノ粒子と正孔輸送性に特化した粒子を別々に作製し混合させることで単一粒子の機能以上の正孔注入輸送性を得ることができるというメリットがある。 In the device of the present invention, two or more kinds of the transition metal compound-containing nanoparticles may be contained in the hole injecting and transporting layer. In this case, by using nanoparticles with different work functions (HOMO) and allowing holes to move stepwise via the two types of nanoparticles, the energy barrier between adjacent layers can be further lowered, or positive There is a merit that the hole injection / transport property more than the function of a single particle can be obtained by separately preparing and mixing nanoparticles specialized for hole injection property and particles specialized for hole transport property.
本発明のデバイスは、少なくとも発光層を含む有機層を含有する有機EL素子として好適に用いられる。 The device of the present invention is suitably used as an organic EL element containing an organic layer including at least a light emitting layer.
また、本発明のデバイスは、基板上にゲート電極、絶縁層、ソース電極及びドレイン電極、有機半導体層を有する有機トランジスタであって、前記ソース電極及びドレイン電極表面の少なくとも一部に前記遷移金属化合物含有ナノ粒子を有する有機トランジスタとしても好適に用いられる。 The device of the present invention is an organic transistor having a gate electrode, an insulating layer, a source electrode and a drain electrode, and an organic semiconductor layer on a substrate, wherein the transition metal compound is formed on at least a part of the surface of the source electrode and the drain electrode. It is also suitably used as an organic transistor having contained nanoparticles.
本発明に係る第一のデバイスの製造方法は、基板上に対向する2つ以上の電極と、そのうちの2つの電極間に配置された正孔注入輸送層を有するデバイスの製造方法であって、
前記第一の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクを用いて、当該電極上のいずれかの層上に正孔注入輸送層を形成する工程、を含むことを特徴とする。A first device manufacturing method according to the present invention is a method for manufacturing a device having two or more electrodes opposed to each other on a substrate and a hole injecting and transporting layer disposed between the two electrodes.
Forming a hole injecting and transporting layer on any of the layers on the electrode using the first transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink.
本発明に係る第二のデバイスの製造方法は、基板上に対向する2つ以上の電極と、そのうちの2つの電極間に配置された正孔注入輸送層を有するデバイスの製造方法であって、
前記第二の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクを用いて、当該電極上のいずれかの層上に正孔注入輸送層を形成する工程、及び、
前記化合物(U)を酸化する工程、を含むことを特徴とする。A method for producing a second device according to the present invention is a method for producing a device having two or more electrodes facing each other on a substrate and a hole injecting and transporting layer disposed between the two electrodes,
Using the second transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink, forming a hole injecting and transporting layer on any layer on the electrode; and
A step of oxidizing the compound (U).
本発明に係る第一及び第二のデバイスの製造方法によれば、溶液塗布法により正孔注入輸送層を形成可能で製造プロセスが容易でありながら、長寿命を達成可能なデバイスを提供することが可能である。 According to the first and second device manufacturing methods according to the present invention, it is possible to provide a device capable of forming a hole injecting and transporting layer by a solution coating method and facilitating the manufacturing process, while achieving a long life. Is possible.
本発明に係る第二のデバイスの製造方法においては、前記化合物(U)を酸化する工程は、正孔注入輸送層を形成する工程の後に行っても良い。 In the second device manufacturing method according to the present invention, the step of oxidizing the compound (U) may be performed after the step of forming the hole injection transport layer.
本発明に係る第二のデバイスの製造方法においては、前記遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクを調製する工程の後、且つ、前記正孔注入輸送層を形成する工程の前に、前記化合物(U)を酸化する工程を行っても良い。 In the second device manufacturing method according to the present invention, after the step of preparing the transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink and before the step of forming the hole injection transport layer, the compound (U ) May be performed.
本発明に係る第二のデバイスの製造方法においては、前記化合物(U)を酸化する工程において、加熱手段、光照射手段及び活性酸素を作用させる手段のいずれかを用いることが好ましい。 In the second device manufacturing method according to the present invention, in the step of oxidizing the compound (U), it is preferable to use any one of a heating means, a light irradiation means and a means for causing active oxygen to act.
本発明に係る第一及び第二のデバイスの製造方法は、前記正孔注入輸送層上に隣接して、疎水性溶媒に溶解及び/又は分散可能な電荷輸送性化合物及び疎水性溶媒を含む疎水性溶液を塗工することにより、電荷輸送層を形成する工程を含む態様に適している。 The first and second device fabrication methods according to the present invention include a charge transporting compound that can be dissolved and / or dispersed in a hydrophobic solvent adjacent to the hole injection transport layer and a hydrophobic solvent. It is suitable for an embodiment including a step of forming a charge transport layer by applying a neutral solution.
本発明に係る第一及び第二のデバイスの製造方法は、デバイスが、少なくとも発光層を含む有機層を含有する有機EL素子である態様や、基板上にゲート電極、絶縁層、ソース電極及びドレイン電極、有機半導体層を有する有機トランジスタであって、前記ソース電極及びドレイン電極表面の少なくとも一部に前記遷移金属化合物含有ナノ粒子を有する態様に適している。 The first and second device manufacturing methods according to the present invention include an aspect in which the device is an organic EL element containing an organic layer including at least a light emitting layer, a gate electrode, an insulating layer, a source electrode, and a drain on a substrate. It is an organic transistor having an electrode and an organic semiconductor layer, and is suitable for an embodiment having the transition metal compound-containing nanoparticles on at least a part of the surfaces of the source electrode and the drain electrode.
本発明は、親水性溶媒中に安定して分散可能な、新規な遷移金属化合物含有ナノ粒子、及び、当該ナノ粒子を用いた新規な遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクを提供することができる。
本発明の遷移金属化合物含有ナノ粒子は、溶剤に分散性を有し、溶液塗布法によって薄膜形成又は担体表面への担持が可能である。本発明に係る遷移金属化合物含有ナノ粒子によれば、製造プロセスが容易でありながら、長寿命を達成可能なデバイスの正孔注入輸送層を形成することが可能である。
本発明の遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法は、このような遷移金属化合物含有ナノ粒子を容易に製造することができる。
本発明のデバイスは、製造プロセスが容易でありながら、長寿命を達成可能である。
本発明に係るデバイスの製造方法によれば、製造プロセスが容易でありながら、長寿命を達成可能なデバイスを提供することが可能である。The present invention can provide a novel transition metal compound-containing nanoparticle that can be stably dispersed in a hydrophilic solvent, and a novel transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink using the nanoparticle.
The transition metal compound-containing nanoparticles of the present invention are dispersible in a solvent, and can be formed into a thin film or supported on a carrier surface by a solution coating method. According to the transition metal compound-containing nanoparticles according to the present invention, it is possible to form a hole injecting and transporting layer of a device that can achieve a long life while the manufacturing process is easy.
The method for producing transition metal compound-containing nanoparticles of the present invention can easily produce such transition metal compound-containing nanoparticles.
The device of the present invention can achieve a long life while the manufacturing process is easy.
According to the device manufacturing method of the present invention, it is possible to provide a device that can achieve a long life while the manufacturing process is easy.
以下、本発明に係る遷移金属化合物含有ナノ粒子及びその製造方法、遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インク並びにデバイス及びその製造方法について説明する。 Hereinafter, the transition metal compound-containing nanoparticles and the production method thereof, the transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink, the device, and the production method thereof according to the present invention will be described.
[遷移金属化合物含有ナノ粒子]
本発明に係る遷移金属化合物含有ナノ粒子は、遷移金属炭化酸化物、遷移金属窒化酸化物及び遷移金属硫化酸化物よりなる群から選択される1種以上の遷移金属化合物に、親水性基を含む有機基を有する保護剤が連結基により連結してなり、親水性溶媒に分散可能であることを特徴とする。[Transition metal compound-containing nanoparticles]
The transition metal compound-containing nanoparticles according to the present invention include a hydrophilic group in one or more transition metal compounds selected from the group consisting of transition metal carbide oxide, transition metal nitride oxide, and transition metal sulfide oxide. A protective agent having an organic group is linked by a linking group and is dispersible in a hydrophilic solvent.
本発明に係る遷移金属化合物含有ナノ粒子は、単に遷移金属化合物が粉砕されて形成された粒子と異なり、ナノ粒子表面において、親水性基を含む有機基を有する保護剤が連結基により連結されている。当該保護剤は親水性基と連結基を含むため、保護剤が連結基によって上記特定の遷移金属化合物に連結されると、保護剤に含まれる親水性基は上記特定の遷移金属化合物の表面を覆った有機基上に配置されるため、ナノ粒子表面が親水性になって、親水性溶媒に分散性を有するようになり、また、分散安定性が高いものとなる。ここで、ナノ粒子が親水性溶媒に分散可能か否かは、例えば、水への溶解度(20℃)が50g/L以上である親水性溶媒1mLにナノ粒子1mgを添加し、室温(20℃)にて1時間超音波を照射した後、20℃にて1時間静置後に沈殿物の乾燥重量が0.1mg未満となれば、分散可能であり、沈殿物の乾燥重量が0.1mg以上となれば分散不可能と判断される。 The transition metal compound-containing nanoparticle according to the present invention is different from particles formed by simply pulverizing a transition metal compound, and a protective agent having an organic group containing a hydrophilic group is linked by a linking group on the nanoparticle surface. Yes. Since the protective agent includes a hydrophilic group and a linking group, when the protective agent is linked to the specific transition metal compound by the linking group, the hydrophilic group contained in the protective agent is attached to the surface of the specific transition metal compound. Since it is disposed on the covered organic group, the nanoparticle surface becomes hydrophilic, has dispersibility in the hydrophilic solvent, and has high dispersion stability. Here, whether or not the nanoparticles can be dispersed in the hydrophilic solvent is determined, for example, by adding 1 mg of the nanoparticles to 1 mL of the hydrophilic solvent having a solubility in water (20 ° C.) of 50 g / L or more, at room temperature (20 ° C. ) For 1 hour and then left at 20 ° C. for 1 hour, and if the dry weight of the precipitate is less than 0.1 mg, it can be dispersed and the dry weight of the precipitate is 0.1 mg or more. If it becomes, it will be judged that dispersion | distribution is impossible.
親水性溶媒とは、ある割合で水と相溶する溶媒である。親水性溶媒としては、水、又は、水への溶解度(20℃)が50g/L以上であることを目安として、特に限定されることなく用いることができる。親水性溶媒は、任意の割合で水と混合可能な溶媒であることが好ましい。分散させる親水性溶媒としては、例えば、水、グリセリン、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、メチルジグリコール、イソプロピルグリコール、ブチルグリコール、イソブチルグリコール、メチルプロピレンジグリコール、プロピルプロピレングリコール、ブチルプロピレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール等を挙げることができる。 A hydrophilic solvent is a solvent that is compatible with water at a certain ratio. As the hydrophilic solvent, water or solubility in water (20 ° C.) is 50 g / L or more and can be used without any particular limitation. The hydrophilic solvent is preferably a solvent that can be mixed with water at an arbitrary ratio. Examples of the hydrophilic solvent to be dispersed include water, glycerin, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, ethylene glycol, propylene glycol, methyl diglycol, isopropyl glycol, butyl glycol, isobutyl glycol, methyl propylene diglycol, Propylene propylene glycol, butyl propylene glycol, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene group Glycol monomethyl ether, cyclohexanone, mention may be made of diacetone alcohol.
更に、本発明に係る遷移金属化合物含有ナノ粒子は、遷移金属炭化酸化物、遷移金属窒化酸化物及び遷移金属硫化酸化物よりなる群から選択される1種以上という、特定の遷移金属化合物を含みながら親水性溶媒中に安定して分散可能であることから、新規なナノ粒子として、様々な分野で応用が期待される。なおここで、ナノ粒子とは、直径がnm(ナノメートル)オーダー、すなわち1μm未満の粒子をいう。 Further, the transition metal compound-containing nanoparticle according to the present invention includes a specific transition metal compound of at least one selected from the group consisting of transition metal carbide oxide, transition metal nitride oxide, and transition metal sulfide oxide. However, since it can be stably dispersed in a hydrophilic solvent, application as a novel nanoparticle is expected in various fields. Here, the nanoparticle means a particle having a diameter of the order of nm (nanometer), that is, less than 1 μm.
本発明に係るナノ粒子は、単一構造であっても複合構造であっても良く、コア・シェル構造、合金、島構造等であっても良い。ナノ粒子に含まれる遷移金属化合物としては、遷移金属炭化酸化物、遷移金属窒化酸化物及び遷移金属硫化酸化物よりなる群から選択される1種以上である。これらの他、ホウ化物、セレン化物、ハロゲン化物及び錯体等が含まれていても良い。 The nanoparticles according to the present invention may have a single structure or a composite structure, and may have a core / shell structure, an alloy, an island structure, or the like. The transition metal compound contained in the nanoparticles is at least one selected from the group consisting of transition metal carbide oxide, transition metal nitride oxide, and transition metal sulfide oxide. In addition to these, borides, selenides, halides, complexes, and the like may be included.
ナノ粒子に遷移金属炭化酸化物、遷移金属窒化酸化物又は遷移金属硫化酸化物が含まれることにより、イオン化ポテンシャルの値が最適になったり、不安定な酸化数+0の金属からの酸化による変化をあらかじめ抑制しておくことにより、デバイスにおける駆動電圧の低下や素子寿命を向上させることが可能になる。
中でも、ナノ粒子中に酸化数の異なる酸化物である遷移金属化合物が共存して含まれることが好ましい。酸化数の異なる遷移金属化合物が共存して含まれることにより、酸化数のバランスによって正孔輸送や正孔注入性が適度に制御されることにより、駆動電圧の低下や素子寿命を向上させることが可能になる。なお、ナノ粒子内には処理条件によって様々な価数の遷移金属原子や化合物、例えば酸化物やホウ化物など、が混在していても良い。
また、遷移金属炭化酸化物、遷移金属窒化酸化物及び遷移金属硫化酸化物においては、遷移金属炭化物、遷移金属窒化物及び遷移金属硫化物のそれぞれにおいて、少なくとも一部が酸化されていれば良い。好ましくは、遷移金属炭化物、遷移金属窒化物及び遷移金属硫化物のそれぞれにおいて、表層1nm程度が酸化されていることが好ましい。By including transition metal carbide oxide, transition metal nitride oxide or transition metal sulfide oxide in the nanoparticles, the value of ionization potential is optimized or changes due to oxidation from unstable oxidation number +0 metal By suppressing in advance, it is possible to reduce the drive voltage and improve the element life in the device.
Among these, it is preferable that transition metal compounds that are oxides having different oxidation numbers coexist in the nanoparticles. By including transition metal compounds with different oxidation numbers in combination, hole transport and hole injection properties are appropriately controlled by the balance of oxidation numbers, which can reduce drive voltage and improve device lifetime. It becomes possible. Note that transition metal atoms and compounds of various valences such as oxides and borides may be mixed in the nanoparticles depending on the processing conditions.
In the transition metal carbide oxide, transition metal nitride oxide, and transition metal sulfide oxide, at least a part of the transition metal carbide, transition metal nitride, and transition metal sulfide only needs to be oxidized. Preferably, in each of transition metal carbide, transition metal nitride, and transition metal sulfide, the surface layer of about 1 nm is preferably oxidized.
また、ナノ粒子に遷移金属炭化酸化物、遷移金属窒化酸化物又は遷移金属硫化酸化物という特定の金属化合物が含まれることにより、後述するような、様々な用途に用いることができる。 Further, when the nanoparticle contains a specific metal compound such as transition metal carbide oxide, transition metal nitride oxide, or transition metal sulfide oxide, it can be used for various applications as described later.
本発明のナノ粒子に含まれる、上記遷移金属化合物の遷移金属としては、3〜11族の金属元素は遷移金属元素から、用いられる用途により適宜選択されれば良い。具体的には例えば、デバイス中での正孔注入輸送層用途としては、その上記金属化合物の電荷注入輸送性から、モリブデン、タングステン、バナジウム、レニウム等が挙げられる。また、触媒用途としては、モリブデン、バナジウム、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、タングステン、パラジウム、白金、金等が挙げられる。また、配線用途としては、金、銀、銅、インジウム、モリブデン等が上げられる。また、表面増強ラマン散乱(SERS)等を利用したセンサー用途としては、銀、金等が挙げられる。また、磁気記録媒体用途としては、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム、白金等が挙げられる。強誘電体用途としては、チタン、ジルコニウム等が挙げられる。 As the transition metal of the transition metal compound contained in the nanoparticles of the present invention, the group 3-11 metal element may be appropriately selected from the transition metal elements according to the intended use. Specifically, for example, as a hole injecting and transporting layer application in a device, molybdenum, tungsten, vanadium, rhenium and the like can be cited from the charge injecting and transporting property of the metal compound. Examples of the catalyst application include molybdenum, vanadium, titanium, iron, cobalt, nickel, tungsten, palladium, platinum, and gold. Examples of wiring applications include gold, silver, copper, indium, and molybdenum. Moreover, silver, gold | metal | money etc. are mentioned as a sensor use using surface enhanced Raman scattering (SERS) etc. Examples of magnetic recording medium applications include iron, cobalt, nickel, palladium, platinum, and the like. Examples of ferroelectric applications include titanium and zirconium.
中でも、遷移金属化合物の遷移金属としては、モリブデン、タングステン、バナジウム及びレニウムよりなる群から選択される1種以上の金属であることが、反応性が高いことから、電荷移動錯体を形成し易く、デバイスにおける駆動電圧の低下や素子寿命を向上させる点から好ましい。
なお、タングステン、バナジウム、レニウムの各元素は、モリブデンと同様に酸化すること及び正孔注入輸送特性が得られることが、真空蒸着法を用いた酸化物膜形成法おいて知られている。例えば、タングステンについては、“ADVANCED MATERIALS” 2008, 20 p.3839−3843、バナジウムについては、”J. PHYS. D:APPL. PHYS.“ 41(2008) 062003(4pp)、レニウムについては、“APPLIED PHYSICS LETTERS” 91 011113 (2007)にそれぞれ記載されている。Among them, the transition metal of the transition metal compound is one or more metals selected from the group consisting of molybdenum, tungsten, vanadium, and rhenium, and because of its high reactivity, it is easy to form a charge transfer complex. This is preferable from the viewpoint of reducing the driving voltage and improving the device life in the device.
In addition, it is known in the oxide film formation method using a vacuum evaporation method that each element of tungsten, vanadium, and rhenium is oxidized similarly to molybdenum, and a hole injection transport characteristic is acquired. For example, for tungsten, “ADVANCED MATERIALS” 2008, 20 p. 3839-3843 and vanadium are described in “J. PHYS. D: APPL. PHYS.” 41 (2008) 062003 (4pp), and rhenium is described in “APPLIED PHYSICS LETTERS” 91 0111113 (2007).
本発明のナノ粒子に含まれる、遷移金属炭化酸化物、遷移金属窒化酸化物及び遷移金属硫化酸化物は、遷移金属化合物中に合計90モル%以上含まれることが好ましい。さらに、これら三種の遷移金属化合物のうち、単一の遷移金属化合物が90モル%以上含まれることがデバイスにおいて駆動電圧の低下や素子寿命を向上させる点から好ましく、単一の遷移金属化合物が95モル%以上含まれることがより好ましい。 The transition metal carbide oxide, transition metal nitride oxide and transition metal sulfide oxide contained in the nanoparticles of the present invention are preferably contained in a total of 90 mol% or more in the transition metal compound. Further, among these three kinds of transition metal compounds, it is preferable that a single transition metal compound is contained in an amount of 90 mol% or more from the viewpoint of lowering the driving voltage and improving the element life in the device. More preferably, it is contained in an amount of at least mol%.
(保護剤)
本発明において、ナノ粒子を保護している保護剤は、連結基と、親水性基を含む有機基を有する。
保護剤が連結基によりナノ粒子に連結し、親水性基を含む有機基によりナノ粒子表面を覆って保護することにより、ナノ粒子表面を溶媒に分散可能な親水性にし、親水性溶媒に対するナノ粒子の分散安定性を高める。
保護剤は、低分子化合物であっても良いし、高分子化合物であっても良い。(Protective agent)
In the present invention, the protective agent protecting the nanoparticles has a linking group and an organic group containing a hydrophilic group.
A protective agent is linked to a nanoparticle by a linking group, and the nanoparticle surface is protected by covering the nanoparticle surface with an organic group containing a hydrophilic group. Increases dispersion stability.
The protective agent may be a low molecular compound or a high molecular compound.
連結基としては、遷移金属及び/又は遷移金属化合物と連結する作用を有すれば、特に限定されない。連結には、吸着や配位も含まれるが、イオン結合、共有結合等の化学結合であることが好ましい。保護剤中の連結基の数は分子内に1つ以上であればいくつであっても良い。しかしながら、より均一なナノ粒子を得たい場合には、連結基と後述する親水性基は別の置換基を採用し、連結基は保護剤の1分子内に1つであることが好ましい。 The linking group is not particularly limited as long as it has an effect of linking with a transition metal and / or a transition metal compound. The connection includes adsorption and coordination, but is preferably a chemical bond such as an ionic bond or a covalent bond. The number of linking groups in the protective agent may be any number as long as it is one or more in the molecule. However, when it is desired to obtain more uniform nanoparticles, it is preferable that different substituents are employed for the linking group and the hydrophilic group described later, and there is one linking group in one molecule of the protective agent.
保護剤に含まれる連結基としては、ナノ粒子上で遷移金属及び/又は遷移金属化合物と連結する作用の点から、以下の一般式(1a)〜(1o)で示される官能基より選択される1種以上であることが好ましい。 The linking group contained in the protective agent is selected from the functional groups represented by the following general formulas (1a) to (1o) from the viewpoint of the action of linking to the transition metal and / or transition metal compound on the nanoparticles. One or more are preferable.
一方、保護剤に含まれる親水性基としては、ナノ粒子表面を有機基で覆いながら、ナノ粒子表面を親水性にする作用を有する置換基を用いる。親水性基としては、水酸基、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基、チオール基、シラノール基、スルホ基、スルホン酸塩及びアンモニウム基等を挙げることができる。中でも親水性基としては、水酸基、カルボニル基、アミノ基、チオール基、スルホ基、スルホン酸塩及びアンモニウム基よりなる群から選択される1種以上であることが、遷移金属化合物と連結する力が比較的弱い点から好ましく、更に、水酸基、カルボニル基、チオール基、スルホ基及びスルホン酸塩よりなる群から選択される1種以上であることが好ましい。 On the other hand, as the hydrophilic group contained in the protective agent, a substituent having an action of making the nanoparticle surface hydrophilic while covering the nanoparticle surface with an organic group is used. Examples of the hydrophilic group include a hydroxyl group, a carbonyl group, a carboxyl group, an amino group, a thiol group, a silanol group, a sulfo group, a sulfonate, and an ammonium group. Among them, the hydrophilic group has at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carbonyl group, an amino group, a thiol group, a sulfo group, a sulfonate, and an ammonium group, and has the ability to link with a transition metal compound. It is preferable from a comparatively weak point, Furthermore, it is preferable that it is 1 or more types selected from the group which consists of a hydroxyl group, a carbonyl group, a thiol group, a sulfo group, and a sulfonate.
保護剤において、連結基と親水性基は、同種の置換基であっても良いが、1分子中に、少なくとも、連結基の機能を果たす置換基と、親水性基の機能を果たす置換基とが1個ずつ含まれる。ただし連結基と親水性基が同一の場合には保護剤が連結基を複数有することになり、連結基を介してナノ粒子同士が結合し凝集することが懸念されるため、安定した分散性を維持する点からは、保護剤において、連結基と親水性基はそれぞれ異なる方が好ましい。特に、ナノ粒子と結合しにくい1個以上の親水性基と、ナノ粒子に結合しやすい1個の連結基とが、保護剤に含まれることが更に好ましい。 In the protective agent, the linking group and the hydrophilic group may be the same type of substituent, but at least a substituent that functions as a linking group and a substituent that functions as a hydrophilic group in one molecule. Is included one by one. However, when the linking group and the hydrophilic group are the same, the protective agent has a plurality of linking groups, and there is a concern that the nanoparticles may be bonded and aggregated via the linking group. From the standpoint of maintenance, in the protective agent, the linking group and the hydrophilic group are preferably different from each other. In particular, it is more preferable that the protective agent includes one or more hydrophilic groups that are not easily bonded to the nanoparticles and one linking group that is easily bonded to the nanoparticles.
保護剤に含まれる有機基としては、炭素を含む基であればよく、炭素数が1以上、好ましくは炭素数が1〜30、より好ましくは2〜25、より更に好ましくは4〜25の直鎖、分岐、又は環状の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基、並びに/或いは、炭素数6〜40、より好ましくは12〜34より更に好ましくは12〜26の芳香族炭化水素基及び/又は複素環基等が挙げられる。なお、ここでの炭素数は、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、及び複素環基の置換基の炭素数は含まれない。
中でも、有機基としては、連結基に直接結合する部分に環状構造などの嵩高い構造をもたないものが、連結基を介して保護剤が表面を保護する際に欠陥なく密に保護できる点から、好ましく、また直鎖構造にて炭素数が2以上存在することが、ナノ粒子コアの遷移金属化合物間の距離を十分に保つことができナノ粒子同士の凝集を防ぐことができる点から、好ましい。
一方で、保護剤が、有機基として芳香族炭化水素及び/又は複素環とを含む場合には、電荷輸送性を有したり、隣接する芳香族炭化水素及び/又は複素環を有する電荷輸送性化合物との密着性向上等により、膜の分散安定性が向上することができる。The organic group contained in the protective agent may be a group containing carbon and has a carbon number of 1 or more, preferably 1 to 30, more preferably 2 to 25, and still more preferably 4 to 25. Chain, branched or cyclic saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon groups and / or aromatic hydrocarbon groups and / or heterocycles having 6 to 40, more preferably 12 to 34, more preferably 12 to 26 carbon atoms. A cyclic group etc. are mentioned. The carbon number here does not include the carbon number of the substituent of the aliphatic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon group, and heterocyclic group.
Among them, as organic groups, those that do not have a bulky structure such as a cyclic structure in the part directly bonded to the linking group can be protected densely without defects when the protective agent protects the surface via the linking group. From the point that it is preferable that the number of carbon atoms in the linear structure is 2 or more, the distance between the transition metal compounds of the nanoparticle core can be sufficiently maintained, and aggregation of the nanoparticles can be prevented. preferable.
On the other hand, when the protective agent contains an aromatic hydrocarbon and / or a heterocyclic ring as an organic group, it has a charge transporting property or a charge transporting property having an adjacent aromatic hydrocarbon and / or a heterocyclic ring. The dispersion stability of the film can be improved by improving the adhesion with the compound.
直鎖又は分岐の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、イソブチレン基、sec−ブチレン基、tert−ブチレン基、各種ペンチレン基、各種ヘキシレン基、各種ペンチレン基、各種ヘキシレン基、各種ヘプチレン基、各種オクチレン基、各種ノニレン基、各種デシレン基等が挙げられる。 Examples of linear or branched saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon groups include methylene group, ethylene group, propylene group, isopropylene group, butylene group, isobutylene group, sec-butylene group, tert-butylene group, various pentylene groups, Examples include various hexylene groups, various pentylene groups, various hexylene groups, various heptylene groups, various octylene groups, various nonylene groups, and various decylene groups.
芳香族炭化水素及び/又は複素環としては、具体的には例えば、ベンゼン、トリフェニルアミン、フルオレン、ビフェニル、ピレン、アントラセン、カルバゾール、フェニルピリジン、トリチオフェン、フェニルオキサジアゾール、フェニルトリアゾール、ベンゾイミダゾール、フェニルトリアジン、ベンゾジアチアジン、フェニルキノキサリン、フェニレンビニレン及びフェニルシロール並びにこれらの構造の組み合わせ等が挙げられる。 Specific examples of the aromatic hydrocarbon and / or heterocyclic ring include benzene, triphenylamine, fluorene, biphenyl, pyrene, anthracene, carbazole, phenylpyridine, trithiophene, phenyloxadiazole, phenyltriazole, and benzimidazole. , Phenyltriazine, benzodiathiazine, phenylquinoxaline, phenylene vinylene and phenylsilole, and combinations of these structures.
ナノ粒子がデバイスに用いられる場合には、保護剤は、電荷輸送性基を有することも好ましい。この場合、電荷輸送性化合物との相溶性や電荷輸送性の向上により、長駆動寿命化に寄与することができる。電荷輸送性基とは、その化学構造基が電子或いは正孔のドリフト移動度を有する性質を示す基であり、又別の定義としてはTime−Of−Flight法などの電荷輸送性能を検知できる既知の方法により電荷輸送に起因する検出電流が得られる基として定義できる。電荷輸送性基がそれ自身単独で存在し得ない場合は、当該電荷輸送性基に水素原子を付加した化合物が電荷輸送性化合物であればよい。電荷輸送性基としては、例えば、後述するような、正孔輸送性化合物(アリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、フルオレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体等)において、水素原子を除いた残基が挙げられる。 When nanoparticles are used in the device, the protective agent preferably has a charge transporting group. In this case, the compatibility with the charge transporting compound and the improvement of the charge transporting property can contribute to a longer driving life. A charge transporting group is a group whose chemical structural group has the property of having electron or hole drift mobility, and as another definition, it is known that charge transporting performance such as Time-Of-Flight method can be detected. This method can be defined as a group that can obtain a detection current resulting from charge transport. When the charge transporting group cannot exist by itself, the compound in which a hydrogen atom is added to the charge transporting group may be a charge transporting compound. Examples of the charge transporting group include a residue from which a hydrogen atom has been removed in a hole transporting compound (arylamine derivative, carbazole derivative, thiophene derivative, fluorene derivative, distyrylbenzene derivative, etc.) as described later. It is done.
前記保護剤が、下記一般式[I]で表されることが親水性基及び連結基の各々の機能を有し、かつナノ粒子同士の凝集を防ぐのに充分な距離を確保できる点から好ましい。
一般式[I]
X−Y−Z
(一般式[I]において、Xは親水性基、Yは炭素数が1〜30の直鎖、分岐、又は環状の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基及び/又は炭素数6〜40の芳香族炭化水素基を表し、Zは連結基を表す。)It is preferable that the protective agent is represented by the following general formula [I] from the viewpoint of having a function of each of a hydrophilic group and a linking group and securing a sufficient distance to prevent aggregation of nanoparticles. .
Formula [I]
XYZ
(In the general formula [I], X is a hydrophilic group, Y is a linear, branched, or cyclic saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms and / or an aromatic having 6 to 40 carbon atoms. Represents a group hydrocarbon group, and Z represents a linking group.)
保護剤が、低分子化合物である場合の具体例としては、これらに限定されるものではないが、チオグリコール酸、チオグリコール、マロン酸、マレイン酸、コハク酸、グルタル酸、グリコール酸、グリシン、4−ヒドロキシチオフェノール、4−メルカプトフェニル酢酸、ビフェニル−4,4’−ジカルボン酸、ベンジジン、4−(4−アミノフェニル)ベンゾニトリル、4,4’−ジホルミルトリフェニルアミン、トリス(4−ホルミルフェニル)アミン、N,N,N’,N’−テトラキス(4−アミノフェニル)ベンジジン等が挙げられる。
また、保護剤が、分子量1000以下のような低分子化合物である場合には、ナノ粒子表面を覆っている保護剤の厚みが薄いため、遷移金属含有化合物表面が隣接層化合物と接近し相互作用しやすく、遷移金属含有化合物が正孔注入性の向上に寄与しやすいというメリットが期待でき、好ましい。保護剤の分子量の下限としては、特に限定されないが、50以上であることを目安とすることができる。Specific examples when the protective agent is a low molecular weight compound are not limited to these, but include thioglycolic acid, thioglycol, malonic acid, maleic acid, succinic acid, glutaric acid, glycolic acid, glycine, 4-hydroxythiophenol, 4-mercaptophenylacetic acid, biphenyl-4,4′-dicarboxylic acid, benzidine, 4- (4-aminophenyl) benzonitrile, 4,4′-diformyltriphenylamine, tris (4- Formylphenyl) amine, N, N, N ′, N′-tetrakis (4-aminophenyl) benzidine and the like.
In addition, when the protective agent is a low molecular compound having a molecular weight of 1000 or less, since the protective agent covering the nanoparticle surface is thin, the transition metal-containing compound surface approaches the adjacent layer compound and interacts with it. The transition metal-containing compound is preferable because it can be expected to contribute to the improvement of hole injection properties. Although it does not specifically limit as a minimum of the molecular weight of a protective agent, It can be set as a standard that it is 50 or more.
保護剤が、高分子化合物である場合、連結基及び親水性基として機能する官能基を1分子中に2個以上含む高分子化合物を適宜選択して用いることができる。高分子化合物としては、繰り返し単位を有する重合体が好適に用いられ、重量平均分子量としては、例えば1000より大きく、50000以下程度が挙げられる。ここでの重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算値をいう。保護剤として用いられる高分子化合物の具体例としては、これらに限定されるものではないが、ポリビニルピロリドン、ポリグリコライド、ポリ(2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸)、ポリ(アクリルアミド−アクリル酸)共重合物等が挙げられる。 When the protective agent is a polymer compound, a polymer compound containing two or more functional groups functioning as a linking group and a hydrophilic group per molecule can be appropriately selected and used. As the polymer compound, a polymer having a repeating unit is preferably used, and the weight average molecular weight is, for example, greater than 1000 and about 50000 or less. The weight average molecular weight here refers to a polystyrene equivalent value by GPC (gel permeation chromatography). Specific examples of the polymer compound used as the protective agent include, but are not limited to, polyvinylpyrrolidone, polyglycolide, poly (2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid), poly ( Acrylamide-acrylic acid) copolymer and the like.
保護剤は、ナノ粒子を親水性溶媒に分散可能とする点から、上記親水性溶媒への溶解度(20℃)が10g/L以上であることが好ましく、更に50g/L以上であることが好ましい。
また、保護剤は、オクタノール−水分配係数logPが、−10〜2である化合物を選択して用いることが好ましい。オクタノール−水分配係数logPが上記範囲である保護剤を用いると、保護剤が適切な親水性を有し、ナノ粒子を親水性溶媒に分散することが可能になる。中でも、隣接する有機層との密着性が重要な場合には、オクタノール−水分配係数logPが、−5〜2である化合物が好ましい。
なおここで、オクタノール−水分配係数logPは、疎水性/親水性のバランスを表すパラメータである。logPは、n−オクタノールと水への2つの溶媒系における物質の分配係数で、ある化合物のn−オクタノール中の濃度Coと水中の濃度Cwに対して常用対数logP=log(Co/Cw)で定義される。近年logPを計算により求める方法が提案されており、有用な方法として、ChemAxon社のソフトウェア「Marvin Caluculation Plugin」を挙げることが出来る。本発明でいうところのlogPとは、このソフトウェア「Marvin Caluculation Plugin」を用いて計算された値である。The protective agent preferably has a solubility (20 ° C.) in the hydrophilic solvent of 10 g / L or more, more preferably 50 g / L or more, from the viewpoint that the nanoparticles can be dispersed in the hydrophilic solvent. .
In addition, it is preferable to select and use a compound having an octanol-water partition coefficient logP of −10 to 2 as the protective agent. When a protective agent having an octanol-water partition coefficient log P in the above range is used, the protective agent has appropriate hydrophilicity, and the nanoparticles can be dispersed in a hydrophilic solvent. Especially, when the adhesiveness with an adjacent organic layer is important, the compound whose octanol-water partition coefficient logP is -5-2 is preferable.
Here, the octanol-water partition coefficient logP is a parameter representing the balance between hydrophobicity / hydrophilicity. logP is the partition coefficient of a substance in two solvent systems to n-octanol and water, with the logarithm logP = log (Co / Cw) in common for the concentration Co in n-octanol and the concentration Cw in water of a compound. Defined. In recent years, a method for obtaining logP by calculation has been proposed, and as a useful method, software “Marvin Calculation Plugin” of ChemAxon can be mentioned. In the present invention, logP is a value calculated using this software “Marvin Calculation Plugin”.
本発明のナノ粒子において、遷移金属化合物と、保護剤との含有比率は、用途により適宜選択され、特に限定されないが、遷移金属化合物100質量部に対して、保護剤が10〜40質量部であることが好ましい。 In the nanoparticles of the present invention, the content ratio of the transition metal compound and the protective agent is appropriately selected depending on the application, and is not particularly limited, but the protective agent is 10 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the transition metal compound. Preferably there is.
本発明のナノ粒子の平均粒径は、特に限定されるものではなく、例えば、0.5nm〜999nmとすることができ、用途により適宜選択されればよい。平均粒径は、0.5nm〜50nmであることが好ましく、中でも0.5nm〜20nmであることが好ましい。20nm以下の薄膜を形成する場合には、さらに、15nm以下であることが好ましく、特に1nm〜10nmの範囲内であることが好ましい。粒径が小さすぎるものは、製造が困難であるからである。一方、粒径が大きすぎると、単位質量当たりの表面積(比表面積)が小さくなり、所望の効果が得られない可能性があり、さらに薄膜の表面粗さが大きくなりショートが多発するおそれがあるからである。
ここで平均粒径は、動的光散乱法により測定される個数平均粒径であるが、正孔注入輸送層に分散された状態においては、平均粒径は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて得られた画像から、ナノ粒子が20個以上存在していることが確認される領域を選択し、この領域中の全てのナノ粒子について粒径を測定し、平均値を求めることにより得られる値とする。The average particle diameter of the nanoparticles of the present invention is not particularly limited, and can be, for example, 0.5 nm to 999 nm, and may be appropriately selected depending on the application. The average particle size is preferably 0.5 nm to 50 nm, and more preferably 0.5 nm to 20 nm. In the case of forming a thin film having a thickness of 20 nm or less, the thickness is further preferably 15 nm or less, particularly preferably in the range of 1 nm to 10 nm. This is because it is difficult to produce a product having a particle size that is too small. On the other hand, if the particle size is too large, the surface area per unit mass (specific surface area) may be small and the desired effect may not be obtained, and the surface roughness of the thin film may be large and shorts may occur frequently. Because.
Here, the average particle diameter is the number average particle diameter measured by the dynamic light scattering method. In the state dispersed in the hole injecting and transporting layer, the average particle diameter is measured with a transmission electron microscope (TEM). Obtained by selecting an area where it is confirmed that 20 or more nanoparticles exist from the image obtained by using the image, measuring the particle diameter of all the nanoparticles in this area, and determining the average value. Value.
(遷移金属化合物含有ナノ粒子の用途)
本発明に係るナノ粒子は、親水性溶媒において分散安定性が非常に高く、遷移金属炭化酸化物、遷移金属窒化酸化物及び遷移金属硫化酸化物よりなる群から選択される1種以上という特定の遷移金属化合物を含む新規なナノ粒子である。
従って、親水性溶媒中で均一に高い分散安定性で分散させたインクの態様で、好適に用いることができる。(Use of transition metal compound-containing nanoparticles)
The nanoparticle according to the present invention has a very high dispersion stability in a hydrophilic solvent, and is a specific one or more selected from the group consisting of transition metal carbide oxide, transition metal nitride oxide and transition metal sulfide oxide. It is a novel nanoparticle containing a transition metal compound.
Therefore, it can be suitably used in the form of an ink dispersed uniformly in a hydrophilic solvent with high dispersion stability.
更に、溶媒中で分散安定性が非常に高いものとなるため、経時安定性及び均一性の高いnmオーダーの薄膜を形成することができる。当該薄膜は親水性であるため、当該薄膜上に、疎水性溶媒を用いた溶液塗布法で有機層を隣接して形成しても、当該薄膜は再溶解することなく安定な膜である。また、逆に、疎水性溶媒を用いた溶液塗布法で形成された有機層上に、隣接して、本発明のナノ粒子を含有する層を親水性溶媒を用いた溶液塗布法で形成しても、有機層は再溶解することなく、互いに安定性の高い薄膜を形成することができる。すなわち、疎水性有機薄膜と、本発明に係るナノ粒子を含有する親水性塗膜とが隣接して積層されてなる、薄膜積層体とすることができる。 Furthermore, since the dispersion stability is very high in the solvent, a thin film of nm order having high temporal stability and high uniformity can be formed. Since the thin film is hydrophilic, even if an organic layer is formed adjacent to the thin film by a solution coating method using a hydrophobic solvent, the thin film is a stable film without being redissolved. Conversely, on the organic layer formed by the solution coating method using a hydrophobic solvent, a layer containing the nanoparticles of the present invention is formed adjacent to the organic layer by a solution coating method using a hydrophilic solvent. However, the organic layer can form a highly stable thin film without being redissolved. That is, it can be set as the thin film laminated body by which a hydrophobic organic thin film and the hydrophilic coating film containing the nanoparticle which concerns on this invention are laminated | stacked adjacently.
また、疎水性溶媒を用いた溶液塗布法で形成された有機層上に、隣接して、疎水性の高いナノ粒子を疎水性溶媒中に分散して塗布した場合には、有機層表層部分が再溶解することにより、ナノ粒子が有機層表層部分に埋め込まれるような態様となる。ところが、本願の親水性溶媒に分散可能なナノ粒子を用いると、図1のように、疎水性の有機層のような担持担体5上に、本発明に係るナノ粒子が、ナノ粒子表面を露出させた状態で担持する態様とすることができる。ナノ粒子を担持する担体は、疎水性の有機層に特に限られず用いることができ、本発明に係るナノ粒子は、担体表面に担持させてナノ粒子表面を機能として用いる用途にも好適に用いることができる。 In addition, on the organic layer formed by the solution coating method using a hydrophobic solvent, when the highly hydrophobic nanoparticles are dispersed and coated in the hydrophobic solvent, the surface layer portion of the organic layer is By re-dissolving, the nanoparticle is embedded in the surface layer portion of the organic layer. However, when nanoparticles dispersible in the hydrophilic solvent of the present application are used, the nanoparticles according to the present invention expose the surface of the nanoparticles on the carrier 5 such as a hydrophobic organic layer as shown in FIG. It can be set as the aspect supported in the made state. The carrier for supporting the nanoparticles can be used without being limited to the hydrophobic organic layer, and the nanoparticles according to the present invention are preferably used for applications in which the surface of the nanoparticles is supported as a function by being supported on the surface of the carrier. Can do.
以上のことから、本発明に係るナノ粒子は、様々な用途に利用可能である。例えば、デバイス材料、特にデバイスにおける正孔注入輸送材料、触媒、潤滑油に用いられる摩擦改質剤、摩耗防止剤、酸化防止剤等の添加剤等が挙げられる。 From the above, the nanoparticles according to the present invention can be used for various applications. For example, additives such as friction modifiers, antiwear agents, and antioxidants used in device materials, particularly hole injecting and transporting materials, catalysts, lubricating oils in devices, and the like.
本発明に係るナノ粒子は、1つの態様として、デバイス材料として適している。
本発明に係るナノ粒子は、上記特定の遷移金属化合物が、親水性基を含む有機基を有する保護剤により保護された特定の遷移金属化合物含有ナノ粒子であるため、溶液塗布法により正孔注入輸送層を形成でき製造プロセスが容易でありながら、電荷移動錯体を形成可能で正孔注入特性を向上し、且つ、疎水性溶媒を用いた溶液塗布法で有機層を隣接して形成しても安定性の高い膜となるため、正孔注入輸送層の形成材料に特に適している。親水性溶媒において分散安定性が非常に高いものとなるため、均一性の高いnmオーダーの薄膜を形成することができる。当該薄膜は、経時安定性及び均一性が高いためデバイスに用いてもショートし難い。The nanoparticle according to the present invention is suitable as a device material in one embodiment.
In the nanoparticle according to the present invention, the specific transition metal compound is a specific transition metal compound-containing nanoparticle protected by a protective agent having an organic group containing a hydrophilic group. Although the transport layer can be formed and the manufacturing process is easy, the charge transfer complex can be formed, the hole injection property can be improved, and the organic layer can be formed adjacently by a solution coating method using a hydrophobic solvent. Since it becomes a highly stable film, it is particularly suitable as a material for forming a hole injecting and transporting layer. Since the dispersion stability is very high in a hydrophilic solvent, a highly uniform nm order thin film can be formed. Since the thin film has high temporal stability and uniformity, it is difficult to short-circuit even when used in a device.
本発明に係るナノ粒子は、親水性溶媒を用いた溶液塗布法によって薄膜形成が可能であることから、製造プロセス上のメリットが大きい。例えば有機EL素子において、撥液性バンクを持つ基板に正孔注入輸送層から発光層までを順次塗布プロセスのみで形成できる。それ故、無機化合物のモリブデン酸化物の場合のように正孔注入層を高精細なマスク蒸着等で蒸着した後に、正孔輸送層や発光層を溶液塗布法で形成し、さらに第二電極を蒸着するようなプロセスと比較して、単純であり、低コストでデバイスを作製できる利点がある。 Since the nanoparticles according to the present invention can be formed into a thin film by a solution coating method using a hydrophilic solvent, the merit in the manufacturing process is great. For example, in an organic EL element, a hole injection / transport layer to a light emitting layer can be sequentially formed on a substrate having a liquid repellent bank only by a coating process. Therefore, after the hole injection layer is deposited by high-definition mask deposition or the like as in the case of an inorganic compound molybdenum oxide, a hole transport layer or a light emitting layer is formed by a solution coating method, and a second electrode is further formed. Compared to a process such as vapor deposition, there is an advantage that a device can be manufactured at a low cost.
また、本発明に係るナノ粒子は、ナノ粒子に含まれる上記特定の遷移金属化合物の反応性が高く、電荷移動錯体を形成しやすいと考えられる。そのため、本発明に係るナノ粒子を含有する正孔注入輸送層を備えたデバイスは、低電圧駆動、高電力効率、長寿命なデバイスを実現することが可能である。
さらに、ナノ粒子の保護剤の種類を選択することにより、電荷輸送性、あるいは密着性などの機能性をデバイスに付与するなど、多機能化することが容易である。
デバイスの態様については、後に詳述する。In addition, it is considered that the nanoparticles according to the present invention have a high reactivity of the specific transition metal compound contained in the nanoparticles and are likely to form a charge transfer complex. Therefore, the device provided with the hole injecting and transporting layer containing nanoparticles according to the present invention can realize a low voltage drive, high power efficiency, and long life device.
Furthermore, by selecting the kind of the nanoparticle protective agent, it is easy to make it multifunctional, for example, to impart functionality such as charge transportability or adhesion to the device.
The device mode will be described in detail later.
また、本発明に係るナノ粒子は、触媒として用いることもできる。燃料電池の電極反応を担う触媒として用いる場合、ナノ粒子中の遷移金属化合物が、遷移金属炭化酸化物、中でもモリブデン炭化酸化物であることが好ましい。
本発明に係るナノ粒子は、触媒として用いる場合、ナノ粒子を担持する担体としては、触媒の担う反応により適宜選択されれば良く、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノフィラメント、グラフェン、グラファイト等の導電性を有する炭素材等を挙げることができる。The nanoparticles according to the present invention can also be used as a catalyst. When used as a catalyst responsible for the electrode reaction of a fuel cell, the transition metal compound in the nanoparticles is preferably a transition metal carbide, particularly molybdenum carbide.
When the nanoparticles according to the present invention are used as a catalyst, the carrier for supporting the nanoparticles may be appropriately selected depending on the reaction carried by the catalyst. For example, carbon nanotubes, carbon nanohorns, carbon nanofilaments, graphene, graphite, etc. Examples thereof include carbon materials having electrical conductivity.
(遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法)
本発明に係る第一の遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法は、(A)遷移金属及び/又は遷移金属錯体を炭化し、遷移金属炭化物とする工程、
(B)(A)工程で得られた遷移金属炭化物を、連結基を含む有機基を有する保護剤により保護する工程、及び、
(C)(B)工程で得られた有機基を有する遷移金属炭化物を酸化し、有機基を有する遷移金属炭化酸化物とする工程を含み、
前記保護剤が連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤であるか、或いは、前記保護剤が連結基及び疎水性基を含む有機基を有する保護剤であって、更に、当該疎水性基を含む有機基を有する保護剤を、親水性基を含む有機基を有する保護剤に交換する工程を含むことを特徴とする。(Method for producing transition metal compound-containing nanoparticles)
The first method for producing a transition metal compound-containing nanoparticle according to the present invention includes (A) a step of carbonizing a transition metal and / or transition metal complex to form a transition metal carbide,
(B) a step of protecting the transition metal carbide obtained in the step (A) with a protective agent having an organic group containing a linking group; and
(C) a step of oxidizing the transition metal carbide having an organic group obtained in the step (B) to obtain a transition metal carbide oxide having an organic group,
The protective agent is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophilic group, or the protective agent is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophobic group, and the hydrophobic agent A step of replacing a protective agent having an organic group containing a functional group with a protective agent having an organic group containing a hydrophilic group.
本発明に係る第二の遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法は、(a)遷移金属及び/又は遷移金属錯体を、連結基を含む有機基を有する保護剤により保護する工程、
(b)(a)工程で得られた有機基を有する遷移金属又は遷移金属錯体を炭化し、有機基を有する遷移金属炭化物とする工程、及び、
(c)(b)工程で得られた有機基を有する遷移金属炭化物を酸化し、有機基を有する遷移金属炭化酸化物とする工程を含み、
前記保護剤が連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤であるか、或いは、前記保護剤が連結基及び疎水性基を含む有機基を有する保護剤であって、更に、当該疎水性基を含む有機基を有する保護剤を、親水性基を含む有機基を有する保護剤に交換する工程を含むことを特徴とする。The method for producing the second transition metal compound-containing nanoparticle according to the present invention includes (a) a step of protecting the transition metal and / or the transition metal complex with a protective agent having an organic group containing a linking group,
(B) carbonizing the transition metal or transition metal complex having an organic group obtained in step (a) to form a transition metal carbide having an organic group; and
(C) a step of oxidizing the transition metal carbide having an organic group obtained in the step (b) to form a transition metal carbide oxide having an organic group,
The protective agent is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophilic group, or the protective agent is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophobic group, and the hydrophobic agent A step of replacing a protective agent having an organic group containing a functional group with a protective agent having an organic group containing a hydrophilic group.
本発明に係る第三の遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法は、(α)遷移金属及び/又は遷移金属錯体を炭化し、遷移金属炭化物とする工程、
(β)(α)工程で得られた遷移金属炭化物を酸化し、遷移金属炭化酸化物とする工程、及び、
(γ)(β)工程で得られた遷移金属炭化酸化物を、連結基を含む有機基を有する保護剤により保護し、有機基を有する遷移金属炭化酸化物とする工程を含み、
前記保護剤が連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤であるか、或いは、前記保護剤が連結基及び疎水性基を含む有機基を有する保護剤であって、更に、当該疎水性基を含む有機基を有する保護剤を、親水性基を含む有機基を有する保護剤に交換する工程を含むことを特徴とする。The third method for producing a transition metal compound-containing nanoparticle according to the present invention comprises (α) carbonizing a transition metal and / or transition metal complex to form a transition metal carbide,
(Β) a step of oxidizing the transition metal carbide obtained in the step (α) to form a transition metal carbide oxide, and
(Γ) including the step of protecting the transition metal carbide obtained in the step (β) with a protective agent having an organic group containing a linking group to form a transition metal carbide having an organic group,
The protective agent is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophilic group, or the protective agent is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophobic group, and the hydrophobic agent A step of replacing a protective agent having an organic group containing a functional group with a protective agent having an organic group containing a hydrophilic group.
図2は、本発明に係る第一乃至第三の遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法の工程の順序を示した模式図である。
図2の(i)は、本発明に係る第一の遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法の一例を示しており、遷移金属及び/又は遷移金属錯体10を炭化し、遷移金属炭化物20とし、次いで、遷移金属炭化物の表面に、連結基を含む有機基を有する保護剤30の連結基を連結させることにより保護し、次いで、遷移金属炭化物を酸化し、遷移金属炭化酸化物40として、遷移金属化合物含有ナノ粒子1を得る。ここで、前記保護剤は連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤であるか、或いは、前記保護剤が連結基及び疎水性基を含む有機基を有する保護剤である場合には、更に、当該疎水性基を含む有機基を有する保護剤を、親水性基を含む有機基を有する保護剤に交換する工程を含む(図示せず)ことにより、遷移金属化合物含有ナノ粒子1を得る。前記保護剤が連結基及び疎水性基を含む有機基を有する保護剤である場合の、当該疎水性基を含む有機基を有する保護剤を、親水性基を含む有機基を有する保護剤に交換する工程は、(C)酸化工程の前でも後でも良いが、酸化工程によりナノ粒子の表面状態が変化し分散性が低下することが懸念されるため、(C)酸化工程と同時又は(C)酸化工程の後の方が好ましい。FIG. 2 is a schematic view showing the order of the steps of the method for producing the first to third transition metal compound-containing nanoparticles according to the present invention.
(I) of FIG. 2 shows an example of the method for producing the first transition metal compound-containing nanoparticle according to the present invention. The transition metal and / or the
図2の(ii)は、本発明に係る第二の遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法の一例を示しており、遷移金属及び/又は遷移金属錯体10の表面に、連結基を含む有機基を有する保護剤30の連結基を連結させることにより保護し、次いで、遷移金属及び/又は遷移金属錯体10を炭化し、保護された(親水性基を含む有機基を有する)遷移金属炭化物20とし、次いで、遷移金属炭化物を酸化し、遷移金属炭化酸化物40として、遷移金属化合物含有ナノ粒子1を得る。ここで、前記保護剤は連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤であるか、或いは、前記保護剤が連結基及び疎水性基を含む有機基を有する保護剤である場合には、更に、当該疎水性基を含む有機基を有する保護剤を、親水性基を含む有機基を有する保護剤に交換する工程を含む(図示せず)ことにより、遷移金属化合物含有ナノ粒子1を得る。前記保護剤が連結基及び疎水性基を含む有機基を有する保護剤である場合の、当該疎水性基を含む有機基を有する保護剤を、親水性基を含む有機基を有する保護剤に交換する工程は、(b)炭化工程及び/又は(c)酸化工程の前でも後でも良いが、(b)炭化工程及び/又は(c)酸化工程によりナノ粒子の表面状態が変化し分散性が低下することが懸念されるため、(c)酸化工程と同時又は(c)酸化工程の後の方が好ましい。
(Ii) of FIG. 2 shows an example of a method for producing the second transition metal compound-containing nanoparticle according to the present invention, and an organic group containing a linking group on the surface of the transition metal and / or
図2の(iii)は、本発明に係る第三の遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法の一例を示しており、遷移金属及び/又は遷移金属錯体10を炭化し、遷移金属炭化物20とし、次いで、遷移金属炭化物を酸化し、遷移金属炭化酸化物40とする。次いで、遷移金属炭化酸化物40の表面に、連結基を含む有機基を有する保護剤30の連結基を連結させることにより保護し、遷移金属化合物含有ナノ粒子1を得る。ここで、前記保護剤は連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤であるか、或いは、前記保護剤が連結基及び疎水性基を含む有機基を有する保護剤である場合には、更に、当該疎水性基を含む有機基を有する保護剤を、親水性基を含む有機基を有する保護剤に交換する工程を含む(図示せず)ことにより、遷移金属化合物含有ナノ粒子1を得る。
(Iii) of FIG. 2 shows an example of a method for producing the third transition metal compound-containing nanoparticle according to the present invention. The transition metal and / or the
本発明に係る第一の遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法の、(A)工程において、遷移金属としては、上記ナノ粒子で挙げたものを用いることができるのでここでの説明は省略する。
遷移金属を炭化する場合、ヘキサカルボニル又はアセチルアセトナート等の炭素原子を含む配位子を加えて、加熱等を行うことにより遷移金属炭化物が得られる。In the step (A) of the first method for producing a transition metal compound-containing nanoparticle according to the present invention, as the transition metal, any of the above-mentioned nanoparticles can be used, and the description thereof is omitted here.
When carbonizing a transition metal, a transition metal carbide can be obtained by adding a ligand containing a carbon atom such as hexacarbonyl or acetylacetonate and heating.
遷移金属錯体としては、配位子に炭素原子を含む遷移金属錯体であれば良く、溶媒中でできるだけ低温で分解される遷移金属錯体が好ましい。例えば、モリブデンヘキサカルボニル、タングステンヘキサカルボニル、鉄ペンタカルボニル、コバルトカルボニル、シクロペンタジエニルコバルトジカルボニルおよびペンタカルボニルクロロレニウム等の遷移金属のカルボニル錯体、バナジウムアセチルアセトナート、チタンジイソプロポキシドビス(アセチルアセトナート)、鉄アセチルアセトナート、ニッケルアセチルアセトナート、パラジウムアセチルアセトナート、白金アセチルアセトナート、銀アセチルアセトナート、銅アセチルアセトナート、インジウムアセチルアセトナート等の遷移金属のアセチルアセトナート錯体、テトラキス(ジメチルアミド)チタン、テトラキス(ジエチルアミド)チタン、テトラキス(エチルメチルアミド)チタン、ビス(ジエチルアミド)ビス(ジメチルアミド)チタン、ビス(シクロペンタジエニル)バナジウム、フェロセン、ビス(シクロペンタジエニル)コバルト、ビス(シクロペンタジエニル)ニッケル、白金オクタエチルポルフィリン、トリメチル(メチルシクロペンタジエニル)白金、トリクロロ(ピリジン)金、銀フタロシアニン等が挙げられる。 The transition metal complex may be a transition metal complex containing a carbon atom in the ligand, and is preferably a transition metal complex that is decomposed in a solvent at as low a temperature as possible. For example, molybdenum hexacarbonyl, tungsten hexacarbonyl, iron pentacarbonyl, cobalt carbonyl, cyclopentadienyl cobalt dicarbonyl and transition metal carbonyl complexes such as pentacarbonyl chlororhenium, vanadium acetylacetonate, titanium diisopropoxide bis (acetyl Acetonato), iron acetylacetonate, nickel acetylacetonate, palladium acetylacetonate, platinum acetylacetonate, silver acetylacetonate, copper acetylacetonate, indium acetylacetonate, acetylacetonate complexes of transition metals, tetrakis ( Dimethylamido) titanium, tetrakis (diethylamido) titanium, tetrakis (ethylmethylamido) titanium, bis (diethylamido) bis Dimethylamido) titanium, bis (cyclopentadienyl) vanadium, ferrocene, bis (cyclopentadienyl) cobalt, bis (cyclopentadienyl) nickel, platinum octaethylporphyrin, trimethyl (methylcyclopentadienyl) platinum, trichloro (Pyridine) gold, silver phthalocyanine, etc. are mentioned.
遷移金属及び/又は遷移金属錯体を炭化する方法としては、加熱等の方法を用いることができ、例えば、加熱する場合は150〜400℃で加熱することにより遷移金属及び/又は遷移金属錯体を炭化することができる。粒径の均一化、及び、粒径を小さくする点からは、更に200〜350℃、より更に250〜350℃で加熱することが好ましい。
炭化工程の加熱は、溶媒中で行うことがナノ粒子全体に対して均一に炭化できる点から好ましい。また、遷移金属炭化物とする工程は、反応溶液中での分散安定性を維持する点からアルゴンガス雰囲気下で行うことが好ましい。As a method of carbonizing the transition metal and / or transition metal complex, a method such as heating can be used. For example, when heating, the transition metal and / or transition metal complex is carbonized by heating at 150 to 400 ° C. can do. From the point of making the particle size uniform and reducing the particle size, it is preferable to heat at 200 to 350 ° C., more preferably 250 to 350 ° C.
The heating in the carbonization step is preferably performed in a solvent from the viewpoint that the entire nanoparticle can be uniformly carbonized. Moreover, it is preferable to perform the process made into a transition metal carbide in argon gas atmosphere from the point which maintains the dispersion stability in a reaction solution.
(B)工程において、保護剤としては、上記ナノ粒子で挙げたものを用いることができるのでここでの説明は省略する。 In the step (B), as the protective agent, those mentioned in the above nanoparticles can be used, and therefore the description thereof is omitted here.
(B)工程の、連結基を含む有機基を有する保護剤の連結基を、遷移金属炭化物等の表面に連結させる保護工程は、溶媒中で行うことが好ましい。具体的には、保護剤を分散させた溶媒中にて加熱、攪拌して行うことが好ましい。このとき、溶媒としては、沸点が加熱温度+10℃以上である溶媒を選択して用いるようにする。沸点が200℃以上の溶媒の存在下で行うことが、保護剤による保護を高温環境下で均一に、且つ、安定して行うことができる点から好ましい。 The protecting step of connecting the linking group of the protective agent having an organic group containing a linking group to the surface of the transition metal carbide or the like in the step (B) is preferably performed in a solvent. Specifically, it is preferably performed by heating and stirring in a solvent in which the protective agent is dispersed. At this time, as a solvent, a solvent having a boiling point of heating temperature + 10 ° C. or higher is selected and used. It is preferable to perform in the presence of a solvent having a boiling point of 200 ° C. or higher from the viewpoint that protection with a protective agent can be performed uniformly and stably in a high temperature environment.
(C)工程において、酸化する方法としては、例えば、加熱手段、光照射手段、活性酸素を作用させる手段等が挙げられ、これらを適宜、併用しても良い。
加熱手段としては、ホットプレートやオーブンが挙げられる。加熱温度としては、50〜250℃が好ましい。
光照射手段としては、紫外線照射装置が挙げられる。
活性酸素を作用させる手段としては、紫外線によって活性酸素を発生させて作用させる方法や、酸化チタンなどの光触媒に紫外線を照射することによって活性酸素を発生させて作用させる方法が挙げられる。
上記手段においては、加熱温度、光照射量及び活性酸素量により、ナノ粒子同士の相互作用やナノ粒子の正孔輸送性化合物に対する相互作用に違いが生じるため、適宜調節することが好ましい。
また、酸化する際に、遷移金属炭化物を効率的に酸化するために酸素存在下で行うことが好ましい。In the step (C), examples of the oxidation method include a heating means, a light irradiation means, a means for causing active oxygen to act, and the like may be used in combination as appropriate.
Examples of the heating means include a hot plate and an oven. As heating temperature, 50-250 degreeC is preferable.
An example of the light irradiation means is an ultraviolet irradiation device.
Examples of the means for causing active oxygen to act include a method in which active oxygen is generated by using ultraviolet rays, and a method in which active oxygen is generated by irradiating ultraviolet rays onto a photocatalyst such as titanium oxide.
In the said means, since a difference arises in interaction between nanoparticles and the interaction with a hole transportable compound of a nanoparticle by heating temperature, light irradiation amount, and amount of active oxygen, it is preferable to adjust suitably.
Moreover, when oxidizing, in order to oxidize a transition metal carbide efficiently, it is preferable to carry out in oxygen presence.
前記保護工程における保護剤が、連結基及び疎水性基を含む有機基を有する保護剤である場合の、当該疎水性基を含む有機基を有する保護剤を、親水性基を含む有機基を有する保護剤に交換する工程は、疎水性基を含む有機基を有する保護剤で保護されたナノ粒子が分散でき、且つ、親水性基を含む有機基を有する保護剤が溶解可能な溶媒中で行うことができる。例えばクロロホルムのような溶媒中で、4時間〜72時間程度、常温(20℃)〜60℃程度の温度にて撹拌を行うことにより、保護剤を交換することができる。また疎水性保護剤の連結基に対して親水性保護剤の連結基の方が連結する機能が強い場合には、交換に要する時間を更に短縮することができる。また交換する工程で加熱する温度については高沸点溶媒を用いることで高温化することができ、高温化することで保護剤の交換に要する時間を更に短縮することができるが、高温化するとナノ粒子表面から脱離する保護剤が増えることによってナノ粒子同士の凝集が生じるため、保護剤を交換する際の温度については保護剤が交換することが可能な温度領域において極力低温で行うのが好ましい。 When the protective agent in the protection step is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophobic group, the protective agent having an organic group containing the hydrophobic group has an organic group containing a hydrophilic group The step of exchanging with a protective agent is performed in a solvent in which nanoparticles protected with a protective agent having an organic group containing a hydrophobic group can be dispersed and in which the protective agent having an organic group containing a hydrophilic group can be dissolved. be able to. For example, the protective agent can be exchanged by stirring in a solvent such as chloroform for about 4 to 72 hours at a temperature of about room temperature (20 ° C.) to about 60 ° C. In addition, when the function of connecting the linking group of the hydrophilic protective agent to the linking group of the hydrophobic protective agent is stronger, the time required for replacement can be further shortened. Moreover, about the temperature heated at the process of replacement | exchange, it can raise in temperature by using a high boiling-point solvent, and it can shorten further the time which replacement | exchange of a protective agent changes by raising in temperature, but when it raises in temperature, it will be a nanoparticle. Since the nanoparticles are aggregated due to an increase in the amount of the protective agent desorbed from the surface, it is preferable that the temperature at which the protective agent is replaced be as low as possible in a temperature range where the protective agent can be replaced.
第二及び第三のナノ粒子の製造方法においても、炭化する方法、酸化する方法及び保護剤により保護する方法は、上記第一のナノ粒子の製造方法の各方法を用いることができる。 Also in the second and third nanoparticle production methods, the carbonization method, the oxidation method, and the protection method using the protective agent can use the respective methods of the first nanoparticle production method.
さらに、本発明のナノ粒子の製造方法においては、上記各工程の2以上の工程を同時に行っても良い。
例えば、第一のナノ粒子の製造方法において、遷移金属及び/又は遷移金属錯体を炭化する工程(A)と、保護剤により保護する工程(B)を同時に行っても良い。Furthermore, in the method for producing nanoparticles of the present invention, two or more of the above steps may be performed simultaneously.
For example, in the first method for producing nanoparticles, the step (A) of carbonizing the transition metal and / or transition metal complex and the step (B) of protecting with a protective agent may be performed simultaneously.
また、上記ナノ粒子の製造方法は遷移金属化合物として、遷移金属炭化酸化物を含む場合のナノ粒子の製造方法であるが、遷移金属化合物として、遷移金属窒化酸化物又は遷移金属硫化酸化物を含む場合には、上記遷移金属に加える炭化原料を窒化原料若しくは硫化原料とするか、又は遷移金属錯体を窒素原子若しくは硫黄原子を含むものに代えて、上述した方法と同様に行うことができる。 Moreover, although the manufacturing method of the said nanoparticle is a manufacturing method of the nanoparticle in case a transition metal compound is included as a transition metal compound, a transition metal nitride oxide or a transition metal sulfide oxide is included as a transition metal compound. In some cases, the carbonization raw material added to the transition metal may be a nitriding raw material or a sulfur raw material, or the transition metal complex may be replaced with a material containing a nitrogen atom or a sulfur atom in the same manner as described above.
遷移金属を硫化する際に加える硫化原料としては、例えば、硫黄、ドデカンチオール、ベンゼンチオール及びビストリメチルシリル硫黄が挙げられる。 Examples of the sulfiding raw material added when sulfiding the transition metal include sulfur, dodecanethiol, benzenethiol and bistrimethylsilylsulfur.
窒素原子を含む遷移金属錯体としては、例えば、タングステンペンタカルボニル−N−ペンチリソニトリル及びトリアミンモリブデントリカルボニルが挙げられる。 Examples of the transition metal complex containing a nitrogen atom include tungsten pentacarbonyl-N-pentyrisonitrile and triamine molybdenum tricarbonyl.
[遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インク]
本発明に係る第一の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクは、前記遷移金属化合物含有ナノ粒子及び親水性溶媒を含有することを特徴とする。[Transition metal compound-containing nanoparticle dispersed ink]
The first transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink according to the present invention includes the transition metal compound-containing nanoparticle and a hydrophilic solvent.
本発明に係る第二の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクは、遷移金属炭化物、遷移金属窒化物及び遷移金属硫化物よりなる群から選択される1種以上の化合物(U)、連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤並びに親水性溶媒を含有することを特徴とする。当該インクは、本発明の遷移金属化合物含有ナノ粒子を調製するため及び/又は本発明の遷移金属化合物含有ナノ粒子を含有する膜を形成するために用いられる。 The second transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink according to the present invention includes at least one compound (U) selected from the group consisting of transition metal carbide, transition metal nitride, and transition metal sulfide, a linking group, and a hydrophilic group. It contains a protective agent having an organic group containing a functional group and a hydrophilic solvent. The ink is used to prepare the transition metal compound-containing nanoparticles of the present invention and / or to form a film containing the transition metal compound-containing nanoparticles of the present invention.
本発明に係る第一及び第二の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクによれば、製造プロセスが容易でありながら、上述の用途に用いることができ、例えば、長寿命を達成可能なデバイスを提供することが可能である。 According to the first and second transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed inks according to the present invention, a device that can be used for the above-mentioned applications while having a simple manufacturing process, for example, can achieve a long life. Is possible.
第一の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクに含まれる遷移金属化合物含有ナノ粒子及び第二の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクに含まれる保護剤は、上記ナノ粒子で挙げたものと同様であるので、ここでの説明は省略する。 The transition metal compound-containing nanoparticles contained in the first transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink and the protective agent contained in the second transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink are the same as those mentioned for the nanoparticles. Therefore, explanation here is omitted.
(化合物(U))
第二の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクに含まれる遷移金属炭化物、遷移金属窒化物及び遷移金属硫化物よりなる群から選択される1種以上の化合物(U)は、上記ナノ粒子で説明した遷移金属炭化酸化物、遷移金属窒化酸化物及び遷移金属硫化酸化物の前駆体であり、これらを酸化することにより、対応する酸化物が得られる。なお、化合物(U)のそれぞれにおいて、遷移金属及び/又は遷移金属錯体の少なくとも一部が炭化、窒化又は硫化されていれば良い。
遷移金属炭化物を得る方法は、従来公知の方法を用いることができ、例えば、上記第一のナノ粒子の製造方法で述べた遷移金属の炭化方法を用いることができる。
また、遷移金属窒化物及び遷移金属硫化物を得る場合は、例えば、上記第一のナノ粒子の製造方法で述べたように、上記遷移金属に加える炭化原料を窒化原料若しくは硫化原料とするか、又は遷移金属錯体を窒素原子若しくは硫黄原子を含むものに代えて上記遷移金属の炭化方法を行えば良い。(Compound (U))
One or more compounds (U) selected from the group consisting of transition metal carbide, transition metal nitride, and transition metal sulfide contained in the second transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink are described in the above nanoparticles. It is a precursor of transition metal carbide oxide, transition metal nitride oxide and transition metal sulfide oxide, and the corresponding oxide is obtained by oxidizing them. In each of the compounds (U), at least a part of the transition metal and / or transition metal complex may be carbonized, nitrided, or sulfided.
As a method for obtaining the transition metal carbide, a conventionally known method can be used. For example, the transition metal carbonization method described in the first method for producing nanoparticles can be used.
Further, when obtaining the transition metal nitride and the transition metal sulfide, for example, as described in the first method for producing nanoparticles, the carbonization raw material to be added to the transition metal is a nitriding raw material or a sulfide raw material, Alternatively, the transition metal complex may be replaced with the one containing a nitrogen atom or sulfur atom, and the above transition metal carbonization method may be performed.
(親水性溶媒)
第一及び第二の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクに含まれる親水性溶媒としては、第一の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクにおいては、遷移金属化合物含有ナノ粒子と、第二の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクにおいては、化合物(U)と、必要に応じて保護剤や後述する正孔輸送性化合物等のその他成分とが良好に溶解乃至分散すれば特に限定されない。
このような親水性溶媒としては、ナノ粒子の説明の箇所で述べたような親水性溶媒を適宜用いることができる。(Hydrophilic solvent)
As the hydrophilic solvent contained in the first and second transition metal compound-containing nanoparticle dispersed ink, the first transition metal compound-containing nanoparticle dispersed ink includes the transition metal compound-containing nanoparticle and the second transition metal. The compound-containing nanoparticle-dispersed ink is not particularly limited as long as the compound (U) and other components such as a protective agent and a hole transporting compound to be described later are dissolved or dispersed as required.
As such a hydrophilic solvent, a hydrophilic solvent as described in the description of the nanoparticles can be appropriately used.
遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクの好適な用途としては、後述するデバイスに用いられる、正孔注入輸送層を形成するための、正孔注入輸送層用インクが挙げられる。
遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクが、正孔注入輸送層用インクとして用いられる場合、上記必須成分以外に正孔注入輸送層の駆動電圧の低下や素子寿命をさらに向上させる点から、後述する正孔輸送性化合物の中から、親水性溶媒に溶解する化合物を適宜選択し、含んでいても良い。A suitable application of the transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink is a hole injection / transport layer ink for forming a hole injection / transport layer used in a device described later.
When the transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink is used as an ink for a hole injection / transport layer, in addition to the above essential components, the positive voltage described later is used from the viewpoint of further reducing the drive voltage of the hole injection / transport layer and further improving the device life. A compound that can be dissolved in a hydrophilic solvent may be appropriately selected and contained from the pore transporting compounds.
本発明の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクにおいて、上記正孔輸送性化合物が用いられる場合には、正孔輸送性化合物の含有量は、前記遷移金属含有ナノ粒子100質量部に対して、10〜10000質量部であることが、正孔注入輸送性を高くし、且つ、膜の安定性が高く長寿命を達成する点から好ましい。
正孔注入輸送層において、前記正孔輸送性化合物の含有量が少なすぎると、正孔輸送性化合物を混合した相乗効果が得られ難い。一方、前記正孔輸送性化合物の含有量が多すぎると、遷移金属含有ナノ粒子を用いる効果が得られ難くなる。In the transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink of the present invention, when the hole transporting compound is used, the content of the hole transporting compound is 10 with respect to 100 parts by mass of the transition metal-containing nanoparticle. It is preferable that it is -10000 mass parts from the point which improves hole injection transport property, and the stability of a film | membrane is high and a long lifetime is achieved.
In the hole injecting and transporting layer, when the content of the hole transporting compound is too small, it is difficult to obtain a synergistic effect obtained by mixing the hole transporting compound. On the other hand, when there is too much content of the said hole transportable compound, the effect using a transition metal containing nanoparticle will become difficult to be acquired.
本発明の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクは、本発明の効果を損なわない限り、バインダー樹脂や硬化性樹脂や塗布性改良剤などの添加剤を含んでいても良い。
バインダー樹脂としては、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアリレート及びポリエステル等が挙げられる。また、熱又は光等により硬化するバインダー樹脂を含有していてもよい。熱又は光等により硬化する材料としては、上記正孔輸送性化合物において分子内に硬化性の官能基が導入されたもの、あるいは、硬化性樹脂等を使用することができる。具体的に、硬化性の官能基としては、アクリロイル基やメタクリロイル基などのアクリル系の官能基、ビニレン基、エポキシ基及びイソシアネート基等を挙げることができる。
硬化性樹脂としては、熱硬化性樹脂であっても光硬化性樹脂であってもよく、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂及びシランカップリング剤等を挙げることができる。The transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink of the present invention may contain additives such as a binder resin, a curable resin, and a coating property improving agent as long as the effects of the present invention are not impaired.
Examples of the binder resin include polycarbonate, polystyrene, polyarylate, and polyester. Moreover, you may contain the binder resin hardened | cured with a heat | fever or light. As a material that is cured by heat or light, a material in which a curable functional group is introduced into the molecule in the hole transporting compound, a curable resin, or the like can be used. Specifically, examples of the curable functional group include acrylic functional groups such as acryloyl group and methacryloyl group, vinylene group, epoxy group, and isocyanate group.
The curable resin may be a thermosetting resin or a photocurable resin, and examples thereof include an epoxy resin, a phenol resin, a melamine resin, a polyester resin, a polyurethane resin, a silicon resin, and a silane coupling agent. be able to.
(遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクの製造方法)
遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクは、通常、親水性溶媒に、第一の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクにおいてはナノ粒子、第二の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクにおいては、遷移金属炭化物、遷移金属窒化物及び遷移金属硫化物よりなる群から選択される1種以上の化合物(U)、連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤、といった必須成分の他、正孔輸送性化合物等の任意成分を一般的な調製法に従って、混合し分散処理することにより調製される。混合分散には、ペイントシェーカー又はビーズミル等を用いることができる。(Method for producing transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink)
Transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink is usually in a hydrophilic solvent, in the first transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink, in nanoparticles, in the second transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink, in transition metal carbide In addition to essential components such as one or more compounds (U) selected from the group consisting of transition metal nitrides and transition metal sulfides, protective agents having organic groups including linking groups and hydrophilic groups, hole transport It is prepared by mixing and dispersing an optional component such as a chemical compound according to a general preparation method. A paint shaker or a bead mill can be used for mixing and dispersing.
本発明に係る第一の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクの第二の製造方法としては、遷移金属化合物含有ナノ粒子を濾過して取り出したり、精製することなく、ワンポットで遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクを製造する方法である。このような遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクの第二の製造方法は、炭素、窒素又は硫黄のいずれかの原子を含む遷移金属錯体、連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤、及び沸点が160〜260℃の親水性溶媒を含有する溶液を、150〜250℃で加熱することを特徴とする。 As the second method for producing the first transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink according to the present invention, the transition metal compound-containing nanoparticles can be obtained in one pot without filtering out or purifying the transition metal compound-containing nanoparticles. A method for producing a dispersed ink. A second production method of such a transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink includes a transition metal complex containing any atom of carbon, nitrogen or sulfur, a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophilic group, And a solution containing a hydrophilic solvent having a boiling point of 160 to 260 ° C. is heated at 150 to 250 ° C.
炭素、窒素又は硫黄のいずれかの原子を含む遷移金属錯体としては、配位子として、炭素、窒素又は硫黄のいずれかの原子を含む遷移金属錯体を用いればよく、上述の遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法において説明したものと同様のものを用いることができる。
また、連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤は、上記ナノ粒子で挙げたものと同様であるので、ここでの説明は省略する。As the transition metal complex containing any atom of carbon, nitrogen or sulfur, a transition metal complex containing any atom of carbon, nitrogen or sulfur may be used as the ligand. The thing similar to what was demonstrated in the manufacturing method of particle | grains can be used.
Moreover, since the protective agent which has an organic group containing a coupling group and a hydrophilic group is the same as that of the above-mentioned nanoparticle, description here is abbreviate | omitted.
沸点が160〜260℃の親水性溶媒であれば、塗布及び乾燥を行うことが比較的容易なため、インクの溶媒としてそのまま使用することができる。沸点が160〜260℃の親水性溶媒としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、メチルジグリコール、ブチルグリコール、イソブチルグリコール、メチルプロピレンジグリコール、ブチルプロピレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジアセトンアルコール等が挙げられる。 A hydrophilic solvent having a boiling point of 160 to 260 ° C. can be used as it is as an ink solvent because it is relatively easy to apply and dry. Examples of the hydrophilic solvent having a boiling point of 160 to 260 ° C. include ethylene glycol, propylene glycol, methyl diglycol, butyl glycol, isobutyl glycol, methyl propylene diglycol, butyl propylene glycol, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether, and diethylene glycol. Examples include dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, and diacetone alcohol.
遷移金属錯体、連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤、及び沸点が160〜260℃の親水性溶媒を含有する溶液を、150〜250℃で加熱することにより、炭化する工程と、保護剤により保護する工程とが行われる。炭化する工程と、保護剤により保護する工程は、反応溶液中での分散安定性を維持する点からアルゴンガス雰囲気下で行うことが好ましい。そして加熱温度は、上記温度範囲であって、且つ、親水性溶媒の沸点に比べて少なくとも10℃低い温度で加熱することが好ましい。アルゴンガス雰囲気下で、炭化する工程と、保護剤により保護する工程を行った後、大気雰囲気に変更し、酸化工程を行うことが好ましい。 A step of carbonizing a solution containing a transition metal complex, a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophilic group, and a hydrophilic solvent having a boiling point of 160 to 260 ° C. at 150 to 250 ° C .; And a step of protecting with a protective agent. The step of carbonizing and the step of protecting with a protective agent are preferably performed in an argon gas atmosphere from the viewpoint of maintaining dispersion stability in the reaction solution. The heating temperature is preferably within the above temperature range and at a temperature lower by at least 10 ° C. than the boiling point of the hydrophilic solvent. It is preferable to perform the carbonizing step under an argon gas atmosphere and the step of protecting with a protective agent, and then change to an air atmosphere and perform the oxidizing step.
(デバイス)
本発明に係るデバイスは、基板上に対向する2つ以上の電極と、そのうちの2つの電極間に配置された正孔注入輸送層を有するデバイスであって、
前記正孔注入輸送層が、少なくとも上記本発明に係る遷移金属化合物含有ナノ粒子を含有することを特徴とする。(device)
A device according to the present invention is a device having two or more electrodes opposed to each other on a substrate and a hole injecting and transporting layer disposed between the two electrodes,
The hole injecting and transporting layer contains at least the transition metal compound-containing nanoparticles according to the present invention.
本発明のデバイスは、前記正孔注入輸送層が、上記本発明に係るナノ粒子を含有することにより、含まれる遷移金属化合物の特性により正孔注入特性が向上し、且つ、経時安定性及び均一性の高い膜となるため、素子の長寿命化を達成可能である。 In the device of the present invention, the hole injecting and transporting layer contains the nanoparticles according to the present invention, so that the hole injecting characteristics are improved by the characteristics of the contained transition metal compound, and the stability and uniformity over time are improved. Since the film has a high property, the lifetime of the element can be extended.
このように、本発明のデバイスに用いられるナノ粒子が寿命を向上できるのは、ナノ粒子に含まれる遷移金属炭化酸化物、遷移金属窒化酸化物及び遷移金属硫化酸化物等の遷移金属化合物の反応性が高く、ナノ粒子同士、又は正孔輸送性化合物が含まれる場合には当該正孔輸送性化合物との間で、電荷移動錯体を形成し易いためと推測される。
なお、電荷移動錯体を形成していることは、例えば、1H NMR測定により、ナノ粒子を電荷輸送性化合物の溶液へ混合した場合、電荷輸送性化合物の6〜10ppm付近に観測される芳香環に由来するプロトンシグナルの形状やケミカルシフト値が、ナノ粒子を混合する前と比較して変化する現象が観測されることによって示唆される。As described above, the nanoparticles used in the device of the present invention can improve the lifetime because of the reaction of transition metal compounds such as transition metal carbide oxide, transition metal nitride oxide and transition metal sulfide oxide contained in the nanoparticles. This is presumed to be due to the fact that a charge transfer complex is easily formed between the nanoparticles and the hole transporting compound when the nanoparticles are contained or the hole transporting compound is contained.
The formation of a charge transfer complex means that, for example, by 1 H NMR measurement, when nanoparticles are mixed into a solution of a charge transporting compound, an aromatic ring observed in the vicinity of 6 to 10 ppm of the charge transporting compound. This is suggested by the observation of a phenomenon in which the shape and chemical shift value of the proton signal derived from is changed compared to before mixing the nanoparticles.
また、上記本発明に係るナノ粒子は溶媒中で分散安定性が非常に高いものであるため、経時安定性及び均一性の高いnmオーダーの薄膜を形成することができる。当該薄膜は親水性であるため、当該薄膜上に、隣接して疎水性溶媒を用いた溶液塗布法で有機層を形成しても、当該薄膜は再溶解することなく安定性が高い膜である。また、逆に、疎水性溶媒を用いた溶液塗布法で形成された有機層上に、隣接して、本発明のナノ粒子を分散させた親水性溶媒を用いた溶液塗布法で、形成しても、有機層は再溶解することなく、互いに安定性の高い薄膜を形成することができる。そのため、正孔注入輸送層表面における面内の特性のばらつきやデバイスの短絡が発生する恐れがなく、電荷の受け渡しが均一且つ十分に行われ、上記本発明に係るナノ粒子を含有する正孔注入輸送層を備えた本発明のデバイスは、低電圧駆動、高電力効率で、特に寿命が向上したデバイスを実現できると推測される。
本発明のデバイスにおいては、ナノ粒子の保護剤の種類を選択することにより、電荷輸送性、あるいは密着性などの機能性を付与するなど、多機能化することも容易である。In addition, since the nanoparticles according to the present invention have very high dispersion stability in a solvent, a nanometer-order thin film having high temporal stability and high uniformity can be formed. Since the thin film is hydrophilic, even if an organic layer is formed adjacently on the thin film by a solution coating method using a hydrophobic solvent, the thin film is a highly stable film without being redissolved. . Conversely, on the organic layer formed by the solution coating method using a hydrophobic solvent, adjacently formed by the solution coating method using the hydrophilic solvent in which the nanoparticles of the present invention are dispersed. However, the organic layer can form a highly stable thin film without being redissolved. Therefore, there is no risk of in-plane characteristic variations or device short-circuiting on the surface of the hole-injecting and transporting layer, and charge transfer is performed uniformly and sufficiently, and hole injection containing nanoparticles according to the present invention is performed. It is speculated that the device of the present invention provided with a transport layer can realize a device with low voltage driving, high power efficiency, and particularly improved lifetime.
In the device of the present invention, by selecting the type of the nanoparticle protective agent, it is easy to make it multifunctional, for example, by imparting functionality such as charge transportability or adhesion.
このように、本発明のデバイスは、無機化合物の遷移金属酸化物を用いる場合と異なり、ナノ粒子が溶媒中で分散安定性が非常に高いものとなるため、溶液塗布法によって正孔注入輸送層を形成することが可能なことから、製造プロセスが容易である。
本発明のデバイスは、溶液塗布法によって正孔注入輸送層を形成することができるので、撥液性バンクを持つ基板に正孔注入輸送層から発光層までを順次塗布プロセスのみで形成できる。そのため、無機化合物の遷移金属酸化物の場合のように正孔注入層を高精細なマスク蒸着等で蒸着した後に、正孔輸送層や発光層を溶液塗布法で形成し、さらに第二電極を蒸着するようなプロセスと比較して、単純であり、低コストでデバイスを作製できる利点がある。Thus, unlike the case of using a transition metal oxide of an inorganic compound, the device of the present invention has a very high dispersion stability in a solvent. Can be formed, the manufacturing process is easy.
In the device of the present invention, the hole injecting and transporting layer can be formed by a solution coating method. Therefore, the hole injecting and transporting layer to the light emitting layer can be sequentially formed only on the substrate having a liquid repellent bank only by the coating process. Therefore, after depositing the hole injection layer by high-definition mask vapor deposition or the like as in the case of the transition metal oxide of an inorganic compound, the hole transport layer and the light emitting layer are formed by a solution coating method, and the second electrode is further formed. Compared to a process such as vapor deposition, there is an advantage that a device can be manufactured at a low cost.
以下、本発明に係るデバイスの層構成について説明する。
本発明に係るデバイスは、基板上に対向する2つ以上の電極と、そのうちの2つの電極間に配置された正孔注入輸送層を有するデバイスである。
本発明に係るデバイスには、有機EL素子、有機トランジスタ、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池、有機半導体を包含する有機デバイスのほか、正孔注入輸送層を有する量子ドット発光素子、酸化物系化合物太陽電池等も含まれる。
図3は本発明に係る有機デバイスの基本的な層構成を示す断面模式図である。本発明のデバイスの基本的な層構成は、基板50上に対向する2つの電極(61及び62)と、その2つの電極(61及び62)間に配置され少なくとも正孔注入輸送層70を含む有機層80を有する。
基板50は、デバイスを構成する各層を形成するための支持体であり、必ずしも電極61の表面に設けられる必要はなく、デバイスの最も外側の面に設けられていればよい。Hereinafter, the layer structure of the device according to the present invention will be described.
The device according to the present invention is a device having two or more electrodes facing each other on a substrate and a hole injecting and transporting layer disposed between the two electrodes.
The device according to the present invention includes an organic EL device, an organic transistor, a dye-sensitized solar cell, an organic thin film solar cell, an organic device including an organic semiconductor, a quantum dot light emitting device having a hole injection transport layer, and an oxide. System compound solar cells and the like are also included.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the basic layer structure of the organic device according to the present invention. The basic layer structure of the device of the present invention includes two electrodes (61 and 62) facing each other on the
The
正孔注入輸送層70は、少なくとも上記ナノ粒子を含有し、電極61から有機層80への正孔の注入及び/又は輸送を担う層である。
有機層80は、正孔注入輸送されることにより、デバイスの種類によって様々な機能を発揮する層であり、単層からなる場合と多層からなる場合がある。有機層が多層からなる場合は、有機層は、正孔注入輸送層の他にさらに、デバイスの機能の中心となる層(以下、機能層と称呼する。)や、当該機能層の補助的な層(以下、補助層と称呼する。)を含んでいる。例えば、有機EL素子の場合、正孔注入輸送層の表面にさらに積層される正孔輸送層が補助層に該当し、当該正孔輸送層の表面に積層される発光層が機能層に該当する。
電極62は、対向する電極61との間に正孔注入輸送層70を含む有機層80が存在する場所に設けられる。また、必要に応じて、図示しない第三の電極を有していてもよい。これらの電極間に電場を印加することにより、デバイスの機能を発現させることができる。The hole injecting and transporting
The
The
図4は、本発明に係るデバイスの一実施形態である有機EL素子の層構成の一例を示す断面模式図である。本発明の有機EL素子は、電極61の表面に正孔注入輸送層70が積層され、当該正孔注入輸送層70の表面に補助層として正孔輸送層90a、機能層として発光層100が積層された形態を有する。このように、本発明に特徴的な正孔注入輸送層を正孔注入層の位置で用いる場合には、導電率の向上に加え、当該正孔注入輸送層は電荷移動錯体を形成して溶液塗布法に用いた溶剤に不溶になるので、上層の正孔輸送層を積層する際にも溶液塗布法を適用することが可能である。さらに、電極との密着性向上も期待できる。
図5は、本発明に係るデバイスの一実施形態である有機EL素子の層構成の別の一例を示す断面模式図である。本発明の有機EL素子は、電極61の表面に補助層として正孔注入層90bが形成され、当該正孔注入層90bの表面に正孔注入輸送層70、機能層として発光層100が積層された形態を有する。このように、本発明に特徴的な正孔注入輸送層を正孔輸送層の位置で用いる場合には、導電率の向上に加え、当該正孔注入輸送層は電荷移動錯体を形成して溶液塗布法に用いた溶剤に不溶になるので、上層の発光層を積層する際にも溶液塗布法を適用することが可能である。
図6は、本発明に係るデバイスの一実施形態である有機EL素子の層構成の別の一例を示す断面模式図である。本発明の有機EL素子は、電極61の表面に正孔注入輸送層70、機能層として発光層100が順次積層された形態を有する。このように、本発明に特徴的な正孔注入輸送層を1層で用いる場合には、工程数が削減されるというプロセス上のメリットがある。
なお、上記図4〜図6においては、正孔注入輸送層70、正孔輸送層90a、正孔注入層90bのそれぞれが、単層ではなく複数層から構成されているものであっても良い。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a layer configuration of an organic EL element which is an embodiment of the device according to the present invention. In the organic EL device of the present invention, a hole injection /
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example of the layer configuration of the organic EL element which is an embodiment of the device according to the present invention. In the organic EL device of the present invention, a hole injection layer 90b is formed as an auxiliary layer on the surface of the
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of the layer configuration of the organic EL element which is an embodiment of the device according to the present invention. The organic EL device of the present invention has a configuration in which a hole
4 to 6, each of the hole
上記図4〜図6においては、電極61は陽極、電極62は陰極として機能する。上記有機EL素子は、陽極と陰極の間に電場を印加されると、正孔が陽極から正孔注入輸送層70及び正孔輸送層90aを経て発光層100に注入され、且つ、電子が陰極から発光層に注入されることにより、発光層100の内部で注入された正孔と電子が再結合し、素子の外部に発光する機能を有する。
素子の外部に光を放射するため、発光層の少なくとも一方の面に存在する全ての層は、可視波長域のうち少なくとも一部の波長の光に対する透過性を有することを必要とする。また、図示しないが、発光層と電極62(陰極)の間には、必要に応じて電子輸送層及び/又は電子注入層が設けられていてもよい。4 to 6, the
In order to emit light to the outside of the element, all the layers existing on at least one surface of the light emitting layer need to be transparent to light having at least a part of wavelengths in the visible wavelength range. Although not shown, an electron transport layer and / or an electron injection layer may be provided between the light emitting layer and the electrode 62 (cathode) as necessary.
図7は、本発明に係るデバイスの別の実施形態である有機トランジスタの層構成の一例を示す断面模式図である。この有機トランジスタは、基板50上に、電極63(ゲート電極)と、対向する電極61(ソース電極)及び電極62(ドレイン電極)と、電極63、電極61、及び電極62間に配置された前記有機層としての有機半導体層110と、電極63と電極61の間、及び電極63と電極61の間に介在する絶縁層120を有し、電極61と電極62の表面に、正孔注入輸送層70が形成されている。
上記、有機トランジスタは、ゲート電極における電荷の蓄積を制御することにより、ソース電極−ドレイン電極間の電流を制御する機能を有する。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of a layer configuration of an organic transistor which is another embodiment of the device according to the present invention. The organic transistor is disposed on the
The organic transistor has a function of controlling a current between the source electrode and the drain electrode by controlling charge accumulation in the gate electrode.
図8は、本発明に係るデバイスの実施形態である有機トランジスタの別の層構成の一例を示す断面模式図である。この有機トランジスタは、基板50上に、電極63(ゲート電極)と、対向する電極61(ソース電極)及び電極62(ドレイン電極)と、電極63、電極61、及び電極62間に配置された前記有機層として本発明の正孔注入輸送層70を形成して有機半導体層110とし、電極63と電極61の間、及び電極63と電極62の間に介在する絶縁層120を有している。この例においては、正孔注入輸送層70が有機半導体層110となっている。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of another layer configuration of an organic transistor which is an embodiment of the device according to the present invention. The organic transistor is disposed on the
本発明のデバイスは、正孔注入輸送層が上記本発明に係るナノ粒子を含有し、親水性溶媒に分散可能で、形成された正孔注入輸送層は親水性となるため、当該薄膜上に、疎水性溶媒を用いた溶液塗布法で有機層を隣接して形成しても、当該薄膜は再溶解することなく安定な膜となる。従って、本発明のデバイスは、前記正孔注入輸送層に隣接して、疎水性溶媒に溶解及び/又は分散可能な電荷輸送性化合物を含む電荷輸送層を含有する態様に適している。 In the device of the present invention, the hole injecting and transporting layer contains the nanoparticles according to the present invention and can be dispersed in a hydrophilic solvent, and the formed hole injecting and transporting layer becomes hydrophilic. Even if the organic layer is formed adjacently by a solution coating method using a hydrophobic solvent, the thin film becomes a stable film without being redissolved. Therefore, the device of the present invention is suitable for an embodiment containing a charge transport layer containing a charge transport compound which can be dissolved and / or dispersed in a hydrophobic solvent adjacent to the hole injection transport layer.
尚、本発明のデバイスの層構成は、上記例示に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
以下、本発明に係るデバイスの各層について詳細に説明する。The layer structure of the device of the present invention is not limited to the above-described examples, and has substantially the same structure as the technical idea described in the claims of the present invention, and has the same functions and effects. Anything that exhibits is included in the technical scope of the present invention.
Hereinafter, each layer of the device according to the present invention will be described in detail.
(正孔注入輸送層)
本発明のデバイスは、少なくとも正孔注入輸送層を含む。本発明のデバイスが有機デバイスであって、有機層が多層の場合には、有機層は、正孔注入輸送層の他にさらに、デバイスの機能の中心となる層や、当該機能層を補助する役割を担う補助層を含んでいるが、それらの機能層や補助層は、後述するデバイスの具体例において、詳細に述べる。(Hole injection transport layer)
The device of the present invention includes at least a hole injection transport layer. When the device of the present invention is an organic device and the organic layer is a multilayer, the organic layer further assists the layer serving as the center of the function of the device and the functional layer in addition to the hole injecting and transporting layer. Although the auxiliary layer which plays a role is included, those functional layers and auxiliary layers will be described in detail in specific examples of the device described later.
本発明のデバイスにおける正孔注入輸送層は、少なくとも上記本発明に係るナノ粒子を含有するものであり、上記遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクを用いて形成されることが好ましい。本発明のデバイスにおける正孔注入輸送層は、下層表面を完全に被覆してしまう連続層のみならず、点在する島状や網状等に形成されている不連続層である態様も含まれる。 The hole injecting and transporting layer in the device of the present invention contains at least the nanoparticles according to the present invention, and is preferably formed using the transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink. The hole injecting and transporting layer in the device of the present invention includes not only a continuous layer that completely covers the lower surface, but also a discontinuous layer formed in dotted islands, nets, or the like.
本発明のデバイスにおける正孔注入輸送層は、ナノ粒子のみからなるものであっても良いが、さらに他の成分を含有していても良い。中でも、正孔輸送性化合物を含有することが、駆動電圧の低下や素子寿命をさらに向上させる点から、好ましい。 The hole injecting and transporting layer in the device of the present invention may be composed only of nanoparticles, but may further contain other components. Among them, it is preferable to contain a hole transporting compound from the viewpoint of further reducing the driving voltage and improving the device life.
正孔輸送性化合物を含有する場合に、本発明のデバイスにおける正孔注入輸送層は、ナノ粒子と正孔輸送性化合物を含有する混合層1層からなるものであっても良いし、当該混合層を含む複数層からなるものであっても良い。また、前記正孔注入輸送層は、ナノ粒子を含有する層と、正孔輸送性化合物を含有する層とが少なくとも積層された複数層からなるものであっても良い。また、前記正孔注入輸送層は、ナノ粒子を含有する層と、ナノ粒子及び正孔輸送性化合物を少なくとも含有する層とが少なくとも積層された層からなるものであっても良い。 In the case of containing a hole transporting compound, the hole injecting and transporting layer in the device of the present invention may be composed of one mixed layer containing nanoparticles and a hole transporting compound, or the mixture It may consist of a plurality of layers including layers. The hole injecting and transporting layer may be composed of a plurality of layers in which a layer containing nanoparticles and a layer containing a hole transporting compound are laminated at least. The hole injecting and transporting layer may be a layer in which a layer containing nanoparticles and a layer containing at least nanoparticles and a hole transporting compound are laminated.
本発明の正孔注入輸送層は、2種以上の遷移金属化合物含有ナノ粒子を含有していても良い。例えば、含まれる遷移金属及び/または遷移金属化合物がそれぞれ異なる2種以上の遷移金属化合物含有ナノ粒子を含有していても良い。この場合、仕事関数(HOMO)の異なるナノ粒子を用い2種のナノ粒子を経由して階段状に正孔が移動できるようにすることで隣接層間のエネルギー障壁を更に低下させられることや、正孔注入性に特化したナノ粒子と正孔輸送性に特化したナノ粒子を含有させることで単一粒子の機能以上の正孔注入輸送性を得ることができるというメリットがある。また、含まれる保護剤がそれぞれ異なる2種以上の遷移金属化合物含有ナノ粒子を含有していても良い。この場合、保護剤の種類を複数選択できることで正孔注入輸送層を多機能化することができ、例えば高撥液性の保護剤で保護されたナノ粒子と高正孔輸送性の保護剤で保護されたナノ粒子を含有させることで高撥液性と高正孔輸送性の2つの機能を有する正孔注入輸送層を形成できるというメリットがある。更に、含まれる遷移金属及び/または遷移金属化合物、並びに、保護剤がそれぞれ異なる2種以上の遷移金属化合物含有ナノ粒子を含有していても良い。 The hole injection transport layer of the present invention may contain two or more kinds of transition metal compound-containing nanoparticles. For example, two or more kinds of transition metal compound-containing nanoparticles having different transition metals and / or transition metal compounds may be contained. In this case, by using nanoparticles with different work functions (HOMO) and allowing holes to move stepwise via two types of nanoparticles, the energy barrier between adjacent layers can be further reduced, The inclusion of nanoparticles specialized for hole injecting properties and nanoparticles specialized for hole transporting properties has the advantage that hole injecting and transporting properties exceeding the function of single particles can be obtained. Moreover, you may contain the 2 or more types of transition metal compound containing nanoparticle from which each contained protective agent differs. In this case, the hole injection / transport layer can be multi-functionalized by selecting a plurality of types of protective agents, for example, with nanoparticles protected with a highly liquid repellent protective agent and a protective agent with a high hole transporting property. By including protected nanoparticles, there is an advantage that a hole injection transport layer having two functions of high liquid repellency and high hole transportability can be formed. Furthermore, the transition metal and / or transition metal compound contained, and two or more kinds of transition metal compound-containing nanoparticles with different protective agents may be contained.
正孔輸送性化合物は、正孔輸送性を有する化合物であれば、適宜用いることができる。ここで、正孔輸送性とは、公知の光電流法により、正孔輸送による過電流が観測されることを意味する。
正孔輸送性化合物としては、低分子化合物の他、高分子化合物も好適に用いられる。正孔輸送性高分子化合物は、正孔輸送性を有し、且つ、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)のポリスチレン換算値による重量平均分子量が2000以上の高分子化合物をいう。The hole transporting compound can be appropriately used as long as it has a hole transporting property. Here, the hole transportability means that an overcurrent due to hole transport is observed by a known photocurrent method.
As the hole transporting compound, in addition to a low molecular compound, a high molecular compound is also preferably used. The hole transporting polymer compound refers to a polymer compound having a hole transporting property and having a weight average molecular weight of 2000 or more according to polystyrene conversion value of gel permeation chromatography (GPC).
正孔輸送性化合物としては、特に限定されることなく、例えば、アリールアミン誘導体、アントラセン誘導体、カルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、フルオレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体及びスピロ化合物等を挙げることができる。
アリールアミン誘導体としては、例えば、N,N’−ビス−(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス−(フェニル)−ベンジジン(TPD)、ビス(N−(1−ナフチル−N−フェニル)ベンジジン)(α−NPD)、4,4’,4”−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(MTDATA)及び4,4’,4”−トリス(N−(2−ナフチル)−N−フェニルアミノ)トリフェニルアミン(2−TNATA)等が挙げられる。
カルバゾール誘導体としては、例えば、4,4−N,N’−ジカルバゾール−ビフェニル(CBP)等が挙げられる。
フルオレン誘導体としては、例えば、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)−9,9−ジメチルフルオレン(DMFL−TPD)等が挙げられる。
ジスチリルベンゼン誘導体としては、例えば、4−(ジ−p−トリルアミノ)−4’−[(ジ−p−トリルアミノ)スチリル]スチルベン(DPAVB)等が挙げられる。
スピロ化合物としては、例えば、2,7−ビス(N−ナフタレン−1−イル−N−フェニルアミノ)−9,9−スピロビフルオレン(Spiro−NPB)及び2,2’,7,7’−テトラキス(N,N−ジフェニルアミノ)−9,9’−スピロビフルオレン(Spiro−TAD)等が挙げられる。The hole transporting compound is not particularly limited, and examples thereof include arylamine derivatives, anthracene derivatives, carbazole derivatives, thiophene derivatives, fluorene derivatives, distyrylbenzene derivatives, and spiro compounds.
Examples of arylamine derivatives include N, N′-bis- (3-methylphenyl) -N, N′-bis- (phenyl) -benzidine (TPD), bis (N- (1-naphthyl-N-phenyl). ) Benzidine) (α-NPD), 4,4 ′, 4 ″ -tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine (MTDATA) and 4,4 ′, 4 ″ -tris (N- (2-naphthyl)) -N-phenylamino) triphenylamine (2-TNATA) and the like.
Examples of the carbazole derivative include 4,4-N, N′-dicarbazole-biphenyl (CBP).
Examples of the fluorene derivative include N, N′-bis (3-methylphenyl) -N, N′-bis (phenyl) -9,9-dimethylfluorene (DMFL-TPD).
Examples of the distyrylbenzene derivative include 4- (di-p-tolylamino) -4 ′-[(di-p-tolylamino) styryl] stilbene (DPAVB) and the like.
Examples of the spiro compound include 2,7-bis (N-naphthalen-1-yl-N-phenylamino) -9,9-spirobifluorene (Spiro-NPB) and 2,2 ′, 7,7′-. And tetrakis (N, N-diphenylamino) -9,9′-spirobifluorene (Spiro-TAD).
また、正孔輸送性高分子化合物としては、例えば、アリールアミン誘導体、アントラセン誘導体、カルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、フルオレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体又はスピロ化合物等を繰り返し単位に含む重合体を挙げることができる。
アリールアミン誘導体を繰り返し単位に含む重合体の具体例としては、非共役系の高分子として、コポリ[3,3’−ヒドロキシ−テトラフェニルベンジジン/ジエチレングリコール]カーボネート(PC−TPD−DEG)、下記構造で表されるPTPDES及びEt−PTPDEK等、共役系の高分子としてポリ[N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)−ベンジジン]を挙げることができる。Examples of the hole transporting polymer compound include a polymer containing an arylamine derivative, anthracene derivative, carbazole derivative, thiophene derivative, fluorene derivative, distyrylbenzene derivative or spiro compound in a repeating unit. .
Specific examples of the polymer containing an arylamine derivative as a repeating unit include, as a non-conjugated polymer, copoly [3,3′-hydroxy-tetraphenylbenzidine / diethylene glycol] carbonate (PC-TPD-DEG), the following structure Poly [N, N′-bis (4-butylphenyl) -N, N′-bis (phenyl) -benzidine] can be given as a conjugated polymer such as PTPDES and Et-PTPDK represented by
アントラセン誘導体類を繰り返し単位に含む重合体の具体例としては、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−co−(9,10−アントラセン)]等を挙げることができる。
カルバゾール類を繰り返し単位に含む重合体の具体例としては、ポリビニルカルバゾール(PVK)等を挙げることができる。
チオフェン誘導体類を繰り返し単位に含む重合体の具体例としては、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−co−(ビチオフェン)]等を挙げることができる。Specific examples of the polymer containing anthracene derivatives in the repeating unit include poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co- (9,10-anthracene)]. it can.
Specific examples of the polymer containing carbazoles in the repeating unit include polyvinyl carbazole (PVK).
Specific examples of the polymer containing thiophene derivatives in the repeating unit include poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co- (bithiophene)].
フルオレン誘導体を繰り返し単位に含む重合体の具体例としては、下記式(1)で示されるポリ[(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−co−(4,4’−(N−(4−sec−ブチルフェニル))ジフェニルアミン)](TFB)、下記式(2)で示されるポリ[(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−alt−co−(N,N’−ビス{4−ブチルフェニル}−ベンジジンN,N’−{1,4−ジフェニレン})]、下記式(3)で示されるポリ[(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)](PFO)等を挙げることができる。
スピロ化合物を繰り返し単位に含む重合体の具体例としては、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレニル−2,7−ジイル)−alt−co−(9,9’−スピロ−ビフルオレン−2,7−ジイル)]等を挙げることができる。
これらの正孔輸送性高分子化合物は単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。As a specific example of a polymer containing a fluorene derivative as a repeating unit, poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co- (4,4′-) represented by the following formula (1): (N- (4-sec-butylphenyl)) diphenylamine)] (TFB), poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -alt-co- represented by the following formula (2) (N, N′-bis {4-butylphenyl} -benzidine N, N ′-{1,4-diphenylene})], poly [(9,9-dioctylfluorenyl-) represented by the following formula (3) 2,7-diyl)] (PFO) and the like.
Specific examples of the polymer containing a spiro compound as a repeating unit include poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -alt-co- (9,9′-spiro-bifluorene-2, 7-diyl)] and the like.
These hole transporting polymer compounds may be used alone or in combination of two or more.
上記正孔注入輸送層の平均膜厚は、目的や隣接する層により適宜決定することができるが、通常0.1〜1000nm、好ましくは1〜500nmである。
なお、島状などの不連続層を有する場合の膜厚は、全体を平均化した膜厚にて定義され、例えば不連続層を含む膜全体をエリプソメーターにて測定することで平均膜厚の値を得ることができる。
また、上記正孔注入輸送層の仕事関数は5.0〜6.0eVが好ましく、5.0〜5.8eVであることが、正孔注入効率の点からより好ましい。The average film thickness of the hole injecting and transporting layer can be appropriately determined depending on the purpose and the adjacent layer, but is usually 0.1 to 1000 nm, preferably 1 to 500 nm.
In addition, the film thickness in the case of having a discontinuous layer such as an island shape is defined as a film thickness obtained by averaging the whole, for example, by measuring the entire film including the discontinuous layer with an ellipsometer A value can be obtained.
The work function of the hole injecting and transporting layer is preferably 5.0 to 6.0 eV, and more preferably 5.0 to 5.8 eV from the viewpoint of hole injecting efficiency.
本発明の正孔注入輸送層は、溶液塗布法で形成することが可能である。本発明の正孔注入輸送層は、溶液塗布法により形成されることが、製造プロセスが容易な上、ショートが発生しにくいため歩留まりが高く、電荷移動錯体を形成して長寿命を達成する点から好ましい。この場合、本発明の正孔注入輸送層は、少なくともナノ粒子が良好に分散する溶剤中で分散させた溶液(遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インク)を用いて、溶液塗布法により形成する。また、正孔輸送性化合物が含まれる正孔注入輸送層を形成する場合、ナノ粒子と、正孔輸送性化合物とを、双方が良好に溶解乃至分散する親水性溶媒中で混合した溶液を用いて、溶液塗布法により形成しても良い。この場合、ナノ粒子と正孔輸送性化合物の双方が良好に溶解乃至分散する親水性溶媒中で混合すると、溶液中でナノ粒子と正孔輸送性化合物が相互作用し、電荷移動錯体を形成しやすくなるため、正孔輸送性及び膜の経時安定性に優れた正孔注入輸送層を形成できる。
また、前記正孔注入輸送層として、ナノ粒子を含有する層上に正孔輸送性化合物を含有する層を溶液塗布法により積層した層としても良い。また、前記正孔注入輸送層は、ナノ粒子を含有する層上に、ナノ粒子及び正孔輸送性化合物を少なくとも含有する層を溶液塗布法により積層した層としても良い。
溶液塗布法については、下記、デバイスの製造方法の項目において説明する。The hole injection transport layer of the present invention can be formed by a solution coating method. The hole injecting and transporting layer of the present invention is formed by a solution coating method, and the manufacturing process is easy and the yield is high because a short circuit hardly occurs, and a long life is achieved by forming a charge transfer complex. To preferred. In this case, the hole injecting and transporting layer of the present invention is formed by a solution coating method using a solution (transition metal compound-containing nanoparticle dispersed ink) dispersed in a solvent in which at least nanoparticles are well dispersed. In addition, when forming a hole injecting and transporting layer containing a hole transporting compound, a solution in which nanoparticles and a hole transporting compound are mixed in a hydrophilic solvent in which both are well dissolved or dispersed is used. Alternatively, it may be formed by a solution coating method. In this case, when mixed in a hydrophilic solvent in which both the nanoparticles and the hole transporting compound are well dissolved or dispersed, the nanoparticles and the hole transporting compound interact in the solution to form a charge transfer complex. Therefore, it is possible to form a hole injecting and transporting layer having excellent hole transporting properties and stability over time of the film.
The hole injecting and transporting layer may be a layer obtained by laminating a layer containing a hole transporting compound on a layer containing nanoparticles by a solution coating method. The hole injecting and transporting layer may be a layer in which a layer containing at least nanoparticles and a hole transporting compound is laminated on a layer containing nanoparticles by a solution coating method.
The solution coating method will be described in the item of the device manufacturing method below.
(基板)
基板は、本発明のデバイスの支持体になるものであり、例えば、フレキシブルな材質であっても、硬質な材質であってもよい。具体的に用いることができる材料としては、例えば、ガラス、石英、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエステル及びポリカーボネート等を挙げることができる。
これらのうち、合成樹脂製の基板を使用する場合には、ガスバリア性を有することが望ましい。基板の厚さは特に限定されないが、通常、0.5〜2.0mm程度である。(substrate)
The substrate serves as a support for the device of the present invention. For example, the substrate may be a flexible material or a hard material. Specific examples of materials that can be used include glass, quartz, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethacrylate, polymethyl methacrylate, polymethyl acrylate, polyester, and polycarbonate.
Among these, when using a synthetic resin substrate, it is desirable to have a gas barrier property. Although the thickness of a board | substrate is not specifically limited, Usually, it is about 0.5-2.0 mm.
(電極)
本発明のデバイスは、基板上に対向する2つ以上の電極を有する。
本発明のデバイスにおいて、電極は、金属又は金属酸化物で形成されることが好ましく、公知の材料を適宜採用することができる。通常、アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム及び白金等の金属並びにインジウム及び/又はスズの酸化物などの金属酸化物により形成することができる。(electrode)
The device of the present invention has two or more opposing electrodes on a substrate.
In the device of the present invention, the electrode is preferably formed of a metal or a metal oxide, and a known material can be appropriately employed. Usually, it can be formed of metals such as aluminum, gold, silver, nickel, palladium and platinum and metal oxides such as oxides of indium and / or tin.
電極は、通常、基板上にスパッタリング法、真空蒸着法などの方法により形成されることが多いが、塗布法やディップ法等の湿式法により形成することもできる。電極の厚さは、各々の電極に要求される透明性等により異なる。透明性が必要な場合には、電極の可視光波長領域の光透過率が、通常、60%以上、好ましくは80%以上となることが望ましく、この場合の厚さは、通常10〜1000nm、好ましくは20〜500nm程度である。
本発明においては、電極上に、電荷注入材料との密着安定性を向上させるために、さらに金属層を有していても良い。金属層は金属が含まれる層をいい、上述のような通常電極に用いられる金属や金属酸化物から形成される。Usually, the electrode is often formed on the substrate by a method such as a sputtering method or a vacuum deposition method, but can also be formed by a wet method such as a coating method or a dipping method. The thickness of the electrode varies depending on the transparency required for each electrode. When transparency is required, the light transmittance in the visible wavelength region of the electrode is usually 60% or more, preferably 80% or more. In this case, the thickness is usually 10 to 1000 nm, Preferably, it is about 20 to 500 nm.
In the present invention, a metal layer may be further provided on the electrode in order to improve the adhesion stability with the charge injection material. The metal layer refers to a layer containing a metal, and is formed from a metal or metal oxide used for the above-described normal electrode.
(その他)
本発明のデバイスは、必要に応じて、電子注入電極と有機層の間に、従来公知の電子注入層及び/又は電子輸送層を有していてもよい。(Other)
The device of the present invention may have a conventionally known electron injection layer and / or electron transport layer between the electron injection electrode and the organic layer, if necessary.
(有機EL素子)
本発明のデバイスの一実施形態として、少なくとも本発明の正孔注入輸送層及び発光層を含む有機層を含有する、有機EL素子が挙げられる。
以下、有機EL素子を構成する各層について、図3〜5を用いて順に説明する。(Organic EL device)
As one embodiment of the device of the present invention, an organic EL element containing an organic layer including at least the hole injection transport layer and the light emitting layer of the present invention can be mentioned.
Hereinafter, each layer which comprises an organic EL element is demonstrated in order using FIGS.
(基板)
基板50は、有機EL素子の支持体になるものであり、例えばフレキシブルな材質であっても、硬質な材質であってもよい。具体的には、例えば、上記デバイスの基板の説明において挙げたものを用いることができる。
発光層100で発光した光が基板50側を透過して取り出される場合においては、少なくともその基板50が透明な材質である必要がある。(substrate)
The
When light emitted from the
(陽極、陰極)
電極61および電極62は、発光層100で発光した光の取り出し方向により、どちらの電極に透明性が要求されるか否かが異なり、基板50側から光を取り出す場合には電極61を透明な材料で形成する必要があり、また電極62側から光を取り出す場合には電極62を透明な材料で形成する必要がある。
基板50の発光層側に設けられている電極61は、発光層に正孔を注入する陽極として作用し、基板50の発光層側に設けられている電極62は、発光層100に電子を注入する陰極として作用する。
本発明において、陽極及び陰極は、上記デバイスの電極の説明において列挙した金属又は金属酸化物で形成されることが好ましい。(Anode, cathode)
The
The
In the present invention, the anode and the cathode are preferably formed of the metals or metal oxides listed in the description of the electrode of the device.
(正孔注入輸送層、正孔輸送層及び正孔注入層)
正孔注入輸送層70、正孔輸送層90a及び正孔注入層90bは、図4〜6に示すように、発光層100と電極61(陽極)の間に適宜形成される。図4のように、本発明に係る正孔注入輸送層70の上に正孔輸送層90aを積層し、その上に発光層100を積層してもよいし、図5のように、正孔注入層90bの上に本発明に係る正孔注入輸送層70を積層し、その上に発光層100を積層してもよいし、図6のように、電極61の上に、本発明に係る正孔注入輸送層70を積層しその上に発光層100を積層してもよい。(Hole injection transport layer, hole transport layer and hole injection layer)
The hole
図4のように、本発明に係る正孔注入輸送層70の上に正孔輸送層90aを積層する場合に、正孔輸送層90aに用いられる正孔輸送材料は特に限定されない。本発明に係る正孔注入輸送層において説明した正孔輸送性化合物を用いることが好ましい。中でも、隣接する本発明に係る正孔注入輸送層70に用いられている正孔輸送性化合物と同じ化合物を用いることが、正孔注入輸送層と正孔輸送層の界面の密着安定性を向上させ、長駆動寿命化に寄与する点から好ましい。
正孔輸送層90aは、正孔輸送材料を用いて、後述の発光層と同様方法で形成することができる。正孔輸送層90aの膜厚は、通常0.1〜1μm、好ましくは1〜500nmである。As shown in FIG. 4, when the
The
図5のように、正孔注入層90bの上に本発明に係る正孔注入輸送層70を積層する場合に、正孔注入層90bに用いられる正孔注入材料は特に限定されず、従来公知の化合物を用いることができる。例えば、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェン誘導体等が挙げられる。
正孔注入層90bは、正孔注入材料を用いて、後述の発光層100と同様方法で形成することができる。正孔注入層90bの膜厚は、通常1nm〜1μm、好ましくは2nm〜500nm、さらに好ましくは5nm〜200nmである。As shown in FIG. 5, when the hole
The hole injection layer 90b can be formed using a hole injection material in the same manner as the
さらに、正孔注入特性を考慮すると、電極61側から有機層である発光層100に向かって各層の仕事関数(HOMO)の値が階段状に大きくなるような正孔注入材料及び正孔輸送材料を選択して、各界面での正孔注入のエネルギー障壁をできるだけ小さくし、電極61と発光層100の間の大きな正孔注入のエネルギー障壁を補完することが好ましい。
Further, in consideration of hole injection characteristics, a hole injection material and a hole transport material in which the work function (HOMO) value of each layer increases stepwise from the
具体的には例えば、電極61にITO(UVオゾン洗浄直後の仕事関数5.0eV)を用い、発光層100にAlq3(HOMO5.7eV)を用いた場合、正孔注入輸送層70を構成する材料としてTFB(仕事関数5.4eV)と、仕事関数5.0〜5.4eV未満のナノ粒子を選択してこの順に積層し、電極61側から発光層100に向かって各層の仕事関数の値が順に大きくなるような層構成をとるように配置することが好ましい。なお、上記仕事関数又はHOMOの値は、光電子分光装置AC−1(理研計器(株)製)を使用した光電子分光法の測定値より引用した。
このような層構成の場合、電極61(UVオゾン洗浄直後の仕事関数5.0eV)と発光層100(例えばHOMO5.7eV)の間の正孔注入の大きなエネルギー障壁を、HOMOの値が階段状になるように補完可能で、正孔注入効率に非常に優れた正孔注入輸送層が得られる。Specifically, for example, when ITO (work function immediately after UV ozone cleaning is 5.0 eV) is used for the
In the case of such a layer structure, a large energy barrier of hole injection between the electrode 61 (work function 5.0 eV immediately after UV ozone cleaning) and the light emitting layer 100 (for example, HOMO 5.7 eV), the HOMO value is stepped. As a result, a hole injection / transport layer having excellent hole injection efficiency and excellent hole injection efficiency can be obtained.
(発光層)
発光層100は、図4〜6に示すように、電極61が形成された基板50と電極62との間に、発光材料により形成される。
本発明の発光層に用いられる材料としては、通常、発光材料として用いられている材料であれば特に限定されず、蛍光材料及びりん光材料のいずれも用いることができる。具体的には、色素系発光材料、金属錯体系発光材料等の材料を挙げることができ、低分子化合物または高分子化合物のいずれも用いることができる。(Light emitting layer)
As shown in FIGS. 4 to 6, the
The material used for the light emitting layer of the present invention is not particularly limited as long as it is a material usually used as a light emitting material, and either a fluorescent material or a phosphorescent material can be used. Specifically, materials such as a dye-based light emitting material and a metal complex-based light emitting material can be given, and either a low molecular compound or a high molecular compound can be used.
色素系発光材料としては、例えば、アリールアミン誘導体、アントラセン誘導体、(フェニルアントラセン誘導体、)、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オリゴチオフェン誘導体、カルバゾール誘導体、シクロペンタジエン誘導体、シロール誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、シロール誘導体、スチルベン誘導体、スピロ化合物、チオフェン環化合物、テトラフェニルブタジエン誘導体、トリアゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ヒドラゾン誘導体、ピラゾリンダイマー、ピリジン環化合物、フルオレン誘導体、フェナントロリン類、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体等を挙げることができる。またこれらの2量体や3量体やオリゴマー、2種類以上の誘導体の化合物も用いることができる。
これらの材料は単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。Examples of the dye-based luminescent material include arylamine derivatives, anthracene derivatives, (phenylanthracene derivatives), oxadiazole derivatives, oxazole derivatives, oligothiophene derivatives, carbazole derivatives, cyclopentadiene derivatives, silole derivatives, distyrylbenzene derivatives, Distyrylpyrazine derivatives, distyrylarylene derivatives, silole derivatives, stilbene derivatives, spiro compounds, thiophene ring compounds, tetraphenylbutadiene derivatives, triazole derivatives, triphenylamine derivatives, trifumanylamine derivatives, pyrazoloquinoline derivatives, hydrazone derivatives, pyras Examples include zoline dimer, pyridine ring compound, fluorene derivative, phenanthroline, perinone derivative, perylene derivative and the like. These dimers, trimers, oligomers, and compounds of two or more derivatives can also be used.
These materials may be used alone or in combination of two or more.
金属錯体系発光材料としては、例えば、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体等、あるいは中心金属にAl、Zn、Be等または、Tb、Eu、Dy等の希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダール、キノリン構造等を有する金属錯体を挙げることができる。
これらの材料は単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。Examples of the metal complex-based light emitting material include an aluminum quinolinol complex, a benzoquinolinol beryllium complex, a benzoxazole zinc complex, a benzothiazole zinc complex, an azomethylzinc complex, a porphyrin zinc complex, a europium complex, and the central metal such as Al, Zn, Be. Or a metal complex having a rare earth metal such as Tb, Eu, or Dy and having a oxadiazole, thiadiazole, phenylpyridine, phenylbenzimidazole, quinoline structure, or the like as a ligand.
These materials may be used alone or in combination of two or more.
高分子系発光材料としては、分子内に上記低分子系材料を分子内に直鎖あるいは側鎖あるいは官能基として導入されたもの、重合体およびデンドリマー等を使用することができる。
例えば、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリフルオレノン誘導体、ポリフルオレン誘導体及びポリキノキサリン誘導体並びにそれらの共重合体等を挙げることができる。As the high molecular weight light emitting material, a material obtained by introducing the above low molecular weight material into the molecule as a straight chain, a side chain or a functional group, a polymer, a dendrimer, or the like can be used.
Examples thereof include polyparaphenylene vinylene derivatives, polythiophene derivatives, polyparaphenylene derivatives, polysilane derivatives, polyacetylene derivatives, polyvinyl carbazole, polyfluorenone derivatives, polyfluorene derivatives, polyquinoxaline derivatives, and copolymers thereof.
上記発光層中には、発光効率の向上や発光波長を変化させる等の目的でドーピング材料を添加してもよい。高分子系材料の場合は、これらを分子構造の中に発光基として含んでいても良い。このようなドーピング材料としては、例えば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクドリン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾン、キノキサリン誘導体、カルバゾール誘導体及びフルオレン誘導体を挙げることができる。またこれらにスピロ基を導入した化合物も用いることができる。
これらの材料は単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。A doping material may be added to the light emitting layer for the purpose of improving the light emission efficiency or changing the light emission wavelength. In the case of a polymer material, these may be included as a light emitting group in the molecular structure. Examples of such doping materials include perylene derivatives, coumarin derivatives, rubrene derivatives, quinacudrine derivatives, squalium derivatives, porphyrin derivatives, styryl dyes, tetracene derivatives, pyrazoline derivatives, decacyclene, phenoxazone, quinoxaline derivatives, carbazole derivatives, and fluorene derivatives. Can be mentioned. Moreover, the compound which introduce | transduced the spiro group into these can also be used.
These materials may be used alone or in combination of two or more.
本発明においては、発光層の材料としては蛍光発光する低分子化合物または高分子化合物や、燐光発光する低分子化合物または高分子化合物のいずれをも用いることができる。本発明において、発光層を設ける下地層が本発明の上記正孔注入輸送層である場合、当該正孔注入輸送層は電荷移動錯体を形成して溶液塗布法に用いたキシレン等の疎水性溶媒に不溶になるため、発光層の材料としては、キシレン等の疎水性溶媒に溶解しやすく溶液塗布法により層を形成する高分子型材料を用いることが可能である。この場合、蛍光発光する高分子化合物または蛍光発光する低分子化合物を含む高分子化合物や、燐光発光する高分子化合物または燐光発光する低分子化合物を含む高分子化合物を好適に用いることができる。 In the present invention, as the material of the light emitting layer, any of a low molecular compound or a high molecular compound that emits fluorescence or a low molecular compound or a high molecular compound that emits phosphorescence can be used. In the present invention, when the base layer on which the light emitting layer is provided is the hole injection transport layer of the present invention, the hole injection transport layer forms a charge transfer complex and is a hydrophobic solvent such as xylene used in the solution coating method. As a material for the light emitting layer, it is possible to use a polymer material that is easily dissolved in a hydrophobic solvent such as xylene and forms a layer by a solution coating method. In this case, a high molecular compound containing a fluorescent compound or a low molecular compound that emits fluorescence, or a high molecular compound containing a phosphor compound or a low molecular compound that emits phosphor can be preferably used.
発光層は、発光材料を用いて、溶液塗布法または蒸着法または転写法により形成することができる。溶液塗布法は、後述のデバイスの製造方法の項目において説明するのと同様の方法を用いることができる。蒸着法は、例えば、真空蒸着法の場合には、発光層の材料を真空容器内に設置されたルツボに入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで10−4Pa程度にまで排気した後、ルツボを加熱して、発光層の材料を蒸発させ、ルツボと向き合って置かれた基板50、電極61、正孔注入輸送層70、及び正孔輸送層90aの積層体の上に発光層100を形成させる。転写法は、例えば、予めフィルム上に溶液塗布法又は蒸着法で形成した発光層を、電極上に設けた正孔注入輸送層70に貼り合わせ、加熱により発光層100を正孔注入輸送層70上に転写することにより形成される。また、フィルム、発光層100、正孔注入輸送層70の順に積層された積層体の正孔注入輸送層側を、電極上に転写してもよい。
発光層の膜厚は、通常、1〜500nm、好ましくは20〜1000nm程度である。本発明は、正孔注入輸送層を溶液塗布法で形成することが好適であるため、発光層も溶液塗布法で形成する場合はプロセスコストを下げることができるという利点がある。The light emitting layer can be formed using a light emitting material by a solution coating method, a vapor deposition method, or a transfer method. As the solution coating method, the same method as described in the item of the device manufacturing method described later can be used. For example, in the case of the vacuum deposition method, the vapor deposition method is performed by putting the material of the light emitting layer in a crucible installed in a vacuum vessel, and evacuating the vacuum vessel to about 10 −4 Pa with an appropriate vacuum pump. The crucible is heated to evaporate the material of the light emitting layer, and the
The film thickness of the light emitting layer is usually about 1 to 500 nm, preferably about 20 to 1000 nm. In the present invention, since it is preferable to form the hole injection transport layer by a solution coating method, there is an advantage that the process cost can be reduced when the light emitting layer is also formed by a solution coating method.
(有機トランジスタ)
本発明に係るデバイスの別の実施形態として、有機トランジスタが挙げられる。以下、有機トランジスタを構成する各層について、図7及び図8を用いて説明する。
図7に示されるような本発明の有機トランジスタは、電極61(ソース電極)と電極62(ドレイン電極)の表面に正孔注入輸送層70が形成されているため、それぞれの電極と有機半導体層との間の正孔注入輸送能力が高くなり、且つ、本発明の正孔注入輸送層の膜安定性が高いため、長駆動寿命化に寄与する。
本発明の有機トランジスタは、図8に示されるような、本発明の正孔注入輸送層70が有機半導体層110として機能するものであっても良い。
また、本発明の有機トランジスタは、図7に示されるように電極61(ソース電極)と電極62(ドレイン電極)の表面に正孔注入輸送層70を形成し、有機半導体層110として電極表面に形成した正孔注入輸送層とは材料が異なる本発明の正孔注入輸送層70を形成してもよい。(Organic transistor)
Another embodiment of the device according to the present invention is an organic transistor. Hereinafter, each layer which comprises an organic transistor is demonstrated using FIG.7 and FIG.8.
Since the hole injecting and transporting
In the organic transistor of the present invention, the hole
Further, in the organic transistor of the present invention, as shown in FIG. 7, a hole injecting and transporting
図7に示されるような有機トランジスタを形成する場合に、有機半導体層を形成する材料としては、ドナー性(p型)の、低分子あるいは高分子の有機半導体材料が使用できる。
上記有機半導体材料としては、ポルフィリン誘導体、アリールアミン誘導体、ポリアセン誘導体、ペリレン誘導体、ルブレン誘導体、コロネン誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水化物誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリピロール誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリチオフェンビニレン誘導体、ポリチオフェン−複素環芳香族共重合体とその誘導体、α−6−チオフェン、α−4−チオフェン、ナフタレンのオリゴアセン誘導体、α−5−チオフェンのオリゴチオフェン誘導体、ピロメリト酸二無水物誘導体及びピロメリト酸ジイミド誘導体を用いることができる。
ポルフィリン誘導体としては、例えば、フタロシアニンや銅フタロシアニンなどの金属フタロシアニンを挙げることができる。
アリールアミン誘導体としては、例えば、m−TDATAを用いることができる。
ポリアセン誘導体としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセンを挙げることができる。
また、これらポルフィリン誘導体やトリフェニルアミン誘導体などにルイス酸や四フッ化テトラシアノキノジメタン(F4−TCNQ)、バナジウムやモリブデンなど無機の酸化物などを混合し、導電性を高くした層を用いることもできる。When an organic transistor as shown in FIG. 7 is formed, a donor (p-type) low-molecular or high-molecular organic semiconductor material can be used as a material for forming the organic semiconductor layer.
Examples of the organic semiconductor materials include porphyrin derivatives, arylamine derivatives, polyacene derivatives, perylene derivatives, rubrene derivatives, coronene derivatives, perylenetetracarboxylic acid diimide derivatives, perylenetetracarboxylic acid dianhydride derivatives, polythiophene derivatives, polyparaphenylene derivatives, Polyparaphenylene vinylene derivatives, polypyrrole derivatives, polyaniline derivatives, polyfluorene derivatives, polythiophene vinylene derivatives, polythiophene-heterocyclic aromatic copolymers and derivatives thereof, α-6-thiophene, α-4-thiophene, oligoacene derivatives of naphthalene, Oligothiophene derivatives of α-5-thiophene, pyromellitic dianhydride derivatives and pyromellitic acid diimide derivatives can be used.
Examples of porphyrin derivatives include metal phthalocyanines such as phthalocyanine and copper phthalocyanine.
As the arylamine derivative, for example, m-TDATA can be used.
Examples of polyacene derivatives include naphthalene, anthracene, naphthacene, and pentacene.
In addition, a layer having a higher conductivity by mixing such porphyrin derivatives and triphenylamine derivatives with inorganic acids such as Lewis acid, tetracyanoquinodimethane (F 4 -TCNQ), vanadium and molybdenum. It can also be used.
図7に示されるような、本発明の正孔注入輸送層を含む有機トランジスタを形成する場合であっても、前記有機半導体層110を構成する化合物としては、本発明の正孔注入輸送層に用いられる正孔輸送性化合物、中でも正孔輸送性高分子化合物を用いることが、本発明の正孔注入輸送層70と有機半導体層110の界面の密着安定性を向上させ、長駆動寿命化に寄与する点から好ましい。
Even in the case of forming an organic transistor including the hole injecting and transporting layer of the present invention as shown in FIG. 7, the compound constituting the
有機半導体層のキャリア移動度は10−6cm/Vs以上であることが、特に有機トランジスタに対しては10−3cm/Vs以上であることが、トランジスタ特性の点から好ましい。
また、有機半導体層は、上記有機EL素子の発光層と同様に、溶液塗布法またはドライプロセスにより形成することが可能である。The carrier mobility of the organic semiconductor layer is preferably 10 −6 cm / Vs or more, and particularly preferably 10 −3 cm / Vs or more for an organic transistor from the viewpoint of transistor characteristics.
The organic semiconductor layer can be formed by a solution coating method or a dry process, similarly to the light emitting layer of the organic EL element.
基板、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極と、絶縁層については、特に限定されず、例えば以下のような材料を用いて形成することができる。
基板50は、本発明のデバイスの支持体になるものであり、例えばフレキシブルな材質であっても、硬質な材質であってもよい。具体的には、上記有機EL素子の基板と同様のもの用いることができる。
ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極としては、導電性材料であれば特に限定されないが、本発明に係る前記遷移金属化合物含有ナノ粒子を用いて正孔注入輸送層70を形成する点からは、金属又は金属酸化物であることが好ましい。具体的には、上述の有機EL素子における電極と同様の金属又は金属酸化物を用いることができるが、特に、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ITO及び炭素が好ましい。The substrate, gate electrode, source electrode, drain electrode, and insulating layer are not particularly limited, and can be formed using the following materials, for example.
The
The gate electrode, the source electrode, and the drain electrode are not particularly limited as long as they are conductive materials. From the point of forming the hole
ゲート電極を絶縁する絶縁層には種々の絶縁材料を用いることができ、無機酸化物でも有機化合物でも用いることが出来るが、特に、比誘電率の高い無機酸化物が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス及びトリオキサイドイットリウムなどが挙げられる。それらのうち好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル及び酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどの無機窒化物も好適に用いることができる。 Various insulating materials can be used for the insulating layer that insulates the gate electrode, and an inorganic oxide or an organic compound can be used. In particular, an inorganic oxide having a high relative dielectric constant is preferable. Inorganic oxides include silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, tin oxide, vanadium oxide, barium strontium titanate, barium zirconate titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, strontium titanate, Examples thereof include barium titanate, barium magnesium fluoride, bismuth titanate, strontium bismuth titanate, strontium bismuth tantalate, bismuth tantalate niobate, and trioxide yttrium. Among them, silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide and titanium oxide are preferable. Inorganic nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride can also be suitably used.
有機化合物としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂及びシアノエチルプルラン、ポリマー体、エラストマー体を含むホスファゼン化合物、等を用いることができる。 Examples of the organic compound include polyimide, polyamide, polyester, polyacrylate, photo-curing polymer of photo radical polymerization, photo cation polymerization, copolymer containing acrylonitrile component, polyvinyl phenol, polyvinyl alcohol, novolac resin, and cyanoethyl pullulan. , Phosphazene compounds including polymer bodies and elastomer bodies, and the like can be used.
なお、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池、有機半導体等のその他の有機デバイス、正孔注入輸送層を有する量子ドット発光素子、酸化物系化合物太陽電池等についても、正孔注入輸送層を上記本発明に係る正孔注入輸送層とすれば、その他の構成は特に限定されず、適宜公知の構成と同じであって良い。 In addition, for other organic devices such as dye-sensitized solar cells, organic thin film solar cells, organic semiconductors, quantum dot light emitting elements having a hole injection / transport layer, oxide-based compound solar cells, etc., a hole injection / transport layer is also used. As long as the hole injecting and transporting layer according to the present invention is used, other configurations are not particularly limited, and may be the same as known configurations as appropriate.
(デバイスの製造方法)
本発明に係る第一のデバイスの製造方法は、基板上に対向する2つ以上の電極と、そのうちの2つの電極間に配置された正孔注入輸送層を有するデバイスの製造方法であって、
前記第一の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクを用いて、当該電極上のいずれかの層上に正孔注入輸送層を形成する工程、を含むことを特徴とする。(Device manufacturing method)
A first device manufacturing method according to the present invention is a method for manufacturing a device having two or more electrodes opposed to each other on a substrate and a hole injecting and transporting layer disposed between the two electrodes.
Forming a hole injecting and transporting layer on any of the layers on the electrode using the first transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink.
本発明に係る第二のデバイスの製造方法は、基板上に対向する2つ以上の電極と、そのうちの2つの電極間に配置された正孔注入輸送層を有するデバイスの製造方法であって、
前記第二の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクを用いて、当該電極上のいずれかの層上に正孔注入輸送層を形成する工程、及び、
前記化合物(U)を酸化する工程、を含むことを特徴とする。A method for producing a second device according to the present invention is a method for producing a device having two or more electrodes facing each other on a substrate and a hole injecting and transporting layer disposed between the two electrodes,
Using the second transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink, forming a hole injecting and transporting layer on any layer on the electrode; and
A step of oxidizing the compound (U).
本発明に係るデバイスの製造方法においては、ナノ粒子を含有する正孔注入輸送層は、上述のように第一又は第二の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクを用いて、溶液塗布法により形成される。溶液塗布法を用いることにより、正孔注入輸送層の形成の際に蒸着装置が不要で、マスク蒸着等を用いることなく、塗り分けも可能であり、生産性が高く、また、電極と正孔注入輸送層の界面及び正孔注入輸送層と有機層界面の密着安定性が高いデバイスを形成できる。 In the device manufacturing method according to the present invention, the hole-injecting and transporting layer containing nanoparticles is formed by the solution coating method using the first or second transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink as described above. Is done. By using the solution coating method, a vapor deposition apparatus is not required when forming the hole injection transport layer, and coating can be performed without using mask vapor deposition, etc., and productivity is high. A device with high adhesion stability between the interface of the injection transport layer and the interface of the hole injection transport layer and the organic layer can be formed.
ここで溶液塗布法とは、第一又は第二の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクを下地となる電極又は層上に塗布し、乾燥して正孔注入輸送層を形成する方法である。 Here, the solution coating method is a method in which the first or second transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink is coated on an underlying electrode or layer and dried to form a hole injecting and transporting layer.
溶液塗布法として、例えば、浸漬法、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法及びインクジェット法等の液体滴下法などが挙げられる。
薄膜かつ/又は平滑な正孔注入輸送層を得る必要がある場合には、スピンコート法が好適に用いられる。また、正孔注入輸送層のパターンを得る必要がある場合には、基板上に位置選択的に正孔注入輸送層を堆積可能な、インクジェット法等の液体滴下法が好適に用いられる。また、大面積にて正孔注入輸送層を形成する必要がある場合には、浸漬法及びデイップコート法が好適に用いられる。Examples of the solution coating method include dipping methods, spray coating methods, spin coating methods, blade coating methods, dip coating methods, casting methods, roll coating methods, bar coating methods, die coating methods, and liquid dropping methods such as inkjet methods. It is done.
When it is necessary to obtain a thin hole and / or a smooth hole injecting and transporting layer, a spin coating method is preferably used. In addition, when it is necessary to obtain a pattern of a hole injection / transport layer, a liquid dropping method such as an ink jet method, which can deposit a hole injection / transport layer selectively on a substrate, is preferably used. Moreover, when it is necessary to form a hole injection transport layer with a large area, the dipping method and the dip coating method are preferably used.
本発明に係る第二のデバイスの製造方法においては、遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクに含まれる遷移金属炭化物、遷移金属窒化物及び遷移金属硫化物よりなる群から選択される1種以上の化合物(U)を酸化する工程を有することにより、溶剤溶解性のない遷移金属酸化物を含有する層を、蒸着法を用いることなく溶液塗布法を用いて形成することが可能である。また、正孔注入輸送層中の当該化合物(U)を対応する遷移金属炭化物、遷移金属窒化物又は遷移金属硫化物とすることにより、隣接する有機層と正孔注入輸送層とを互いに溶液塗布法で形成しながら安定した膜を形成可能な上、適宜正孔注入輸送性を変化させることも可能である。また、酸化する工程を有することにより、膜強度を向上させることも可能である。 In the second device manufacturing method according to the present invention, one or more compounds selected from the group consisting of transition metal carbide, transition metal nitride, and transition metal sulfide contained in the transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink By including the step of oxidizing (U), it is possible to form a layer containing a transition metal oxide having no solvent solubility using a solution coating method without using a vapor deposition method. Further, the compound (U) in the hole injecting and transporting layer is made into a corresponding transition metal carbide, transition metal nitride or transition metal sulfide, so that the adjacent organic layer and the hole injecting and transporting layer are applied in solution to each other. It is possible to form a stable film while forming by the method, and to change the hole injection / transport property as appropriate. In addition, it is possible to improve the film strength by including the step of oxidizing.
本発明に係る第二のデバイスの製造方法において、前記化合物(U)を酸化する工程は、正孔注入輸送層を形成する工程の前に行ってもよいし、正孔注入輸送層を形成する工程の後に行ってもよい。化合物(U)を酸化する工程において、酸化する方法としては、酸素存在下で、例えば、加熱手段、光照射手段、活性酸素を作用させる手段等が挙げられ、これらを適宜、併用しても良く、上述のナノ粒子の製造方法で述べた方法と同様であって良い。 In the second device manufacturing method according to the present invention, the step of oxidizing the compound (U) may be performed before the step of forming the hole injection transport layer, or the hole injection transport layer is formed. You may perform after a process. In the step of oxidizing compound (U), examples of the oxidation method include heating means, light irradiation means, and means for causing active oxygen to act in the presence of oxygen, and these may be used in combination as appropriate. The method described in the above-described nanoparticle production method may be the same.
すなわち、本発明に係る第二のデバイスの製造方法の一態様としては、第二の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクを用いて、電極上のいずれかの層上に、遷移金属炭化物、遷移金属窒化物及び遷移金属硫化物よりなる群から選択される1種以上の化合物(U)と保護剤とを含む正孔注入輸送層を形成する工程と、当該正孔注入輸送層中の当該化合物(U)を、それぞれ、遷移金属炭化酸化物、遷移金属窒化酸化物又は遷移金属硫化酸化物に酸化する工程を有する製造方法が挙げられる。このようにすると、ナノ粒子を含有する正孔注入輸送層を形成することができる。 That is, as one aspect of the second device manufacturing method according to the present invention, the second transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink is used to form a transition metal carbide or transition metal on any layer on the electrode. A step of forming a hole injecting and transporting layer comprising at least one compound (U) selected from the group consisting of nitrides and transition metal sulfides and a protective agent; and the compound in the hole injecting and transporting layer ( Examples of the production method include a step of oxidizing U) to transition metal carbide oxide, transition metal nitride oxide, or transition metal sulfide oxide, respectively. In this way, a hole injecting and transporting layer containing nanoparticles can be formed.
本発明に係る第二のデバイスの製造方法の別の一態様としては、正孔注入輸送層を形成する工程前に、第二の遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクに含まれる遷移金属炭化物、遷移金属窒化物及び遷移金属硫化物よりなる群から選択される1種以上の化合物(U)を酸化する工程を行い、当該化合物(U)をナノ粒子とする工程を有する。当該酸化された遷移金属化合物含有ナノ粒子分散インクを用いて、ナノ粒子を含有する正孔注入輸送層を形成する。当該層を形成後、さらに、酸化する工程を行っても良い。 As another aspect of the second device manufacturing method according to the present invention, before the step of forming the hole injection transport layer, the transition metal carbide contained in the second transition metal compound-containing nanoparticle dispersed ink, transition A step of oxidizing one or more compounds (U) selected from the group consisting of metal nitrides and transition metal sulfides, and using the compounds (U) as nanoparticles; Using the oxidized transition metal compound-containing nanoparticle-dispersed ink, a hole injection / transport layer containing nanoparticles is formed. After forming the layer, an oxidation step may be further performed.
デバイスの製造方法における、その他の工程については、従来公知の工程を適宜用いることができる。 Conventionally known processes can be appropriately used for other processes in the device manufacturing method.
以下、実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。これらの記載により本発明を制限するものではない。また、層又は膜の厚みは平均膜厚で表わされている。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. These descriptions do not limit the present invention. Moreover, the thickness of the layer or film | membrane is represented by the average film thickness.
(製造例1)
次の手順で、ポリビニルピロリドンで保護されたモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子インクを合成した。
50ml三ッ口フラスコ中に、モリブデンヘキサカルボニル 0.8g(関東化学株式会社製)、ポリビニルピロリドン 0.1g(平均分子量:10,000、SIGMA−ALDRICH社製)、エチレングリコール 12.8g(関東化学株式会社製)を量り取った。この混合液をアルゴンガス雰囲気とし、撹拌しながら180℃まで加熱し、その温度を2時間維持した。その後、この混合液を室温(24℃)まで冷却し、アルゴンガス雰囲気から大気雰囲気へ変更して、ポリビニルピロリドンで保護されたモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子が溶媒中に分散された、モリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子インクを得た。(Production Example 1)
In the following procedure, a molybdenum oxide-containing nanoparticle ink protected with polyvinylpyrrolidone was synthesized.
In a 50 ml three-necked flask, 0.8 g of molybdenum hexacarbonyl (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.), 0.1 g of polyvinylpyrrolidone (average molecular weight: 10,000, manufactured by SIGMA-ALDRICH), 12.8 g of ethylene glycol (Kanto Chemical) Weighed). The mixture was placed in an argon gas atmosphere and heated to 180 ° C. with stirring, and the temperature was maintained for 2 hours. Thereafter, the mixed liquid was cooled to room temperature (24 ° C.), changed from an argon gas atmosphere to an air atmosphere, and molybdenum carbide oxide-containing nanoparticles protected with polyvinylpyrrolidone were dispersed in a solvent. A product-containing nanoparticle ink was obtained.
(製造例2)
次の手順で、チオグリコール酸で保護されたモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子インクを作製した。
50ml三ッ口フラスコ中に、n−ヘキサデシルアミン 0.8g(関東化学株式会社製)、n−オクチルエーテル 12.8g(東京化成工業株式会社製)を量り取り、撹拌しながら減圧し、低揮発成分除去のために室温(24℃)にて3.5時間放置した。真空下から大気雰囲気へ変更し、モリブデンヘキサカルボニル 0.8g(関東化学株式会社製)を添加した。この混合液をアルゴンガス雰囲気とし、撹拌しながら280℃まで加熱し、その温度を1時間維持した。その後、この混合液を室温(24℃)まで冷却し、アルゴンガス雰囲気から大気雰囲気へ変更した後、エタノール 20gを添加し、次いで、遠心分離によって沈殿物を反応液から分離した後、下記に示す手順で再沈殿による精製を行った。すなわち、沈殿物をクロロホルム3gと混合して分散液とし、この分散液にエタノール6gを滴下することにより精製された沈殿物を得た。このようにして得られた再沈殿液を遠心分離し、沈殿物を反応液から分離した後、乾燥することにより、黒色のn−ヘキサデシルアミンで保護されたモリブデン炭化酸化物ナノ粒子の精製物を得た。
次に、50mlナスフラスコ中に、合成したn−ヘキサデシルアミン保護モリブデン炭化酸化物ナノ粒子 0.1g、チオグリコール酸 0.8g(東京化成工業株式会社製)、クロロホルム 20gを量り取り、大気雰囲気にて撹拌しながら50℃まで加熱し、その温度を2日間維持した。その後、この混合液を室温(24℃)まで冷却した後、遠心分離によって沈殿物を反応液から分離し、下記に示す手順で再沈殿による精製を行った。すなわち、沈殿物を2−プロパノール 5gと混合して分散液とし、この分散液にヘキサン 12gを滴下することにより精製された沈殿物を得た。次に再沈殿液を遠心分離し、沈殿物を反応液から分離した後、乾燥することにより、チオグリコール酸で保護されたモリブデン炭化酸化物ナノ粒子を得た。このようにして得られたモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子を2−プロパノールに対して0.5重量%の濃度で分散させることで、モリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子インクを得た。(Production Example 2)
In the following procedure, a molybdenum carbide-containing nanoparticle ink protected with thioglycolic acid was prepared.
In a 50 ml three-necked flask, 0.8 g of n-hexadecylamine (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) and 12.8 g of n-octyl ether (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) are weighed and depressurized while stirring. In order to remove volatile components, it was left at room temperature (24 ° C.) for 3.5 hours. The vacuum atmosphere was changed to an atmospheric atmosphere, and 0.8 g of molybdenum hexacarbonyl (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added. The mixture was placed in an argon gas atmosphere, heated to 280 ° C. with stirring, and the temperature was maintained for 1 hour. Then, after cooling this liquid mixture to room temperature (24 degreeC) and changing from argon gas atmosphere to air | atmosphere, ethanol 20g was added, and after separating a deposit from a reaction liquid by centrifugation next, it shows below. Purification by reprecipitation was performed according to the procedure. That is, the precipitate was mixed with 3 g of chloroform to obtain a dispersion, and 6 g of ethanol was added dropwise to the dispersion to obtain a purified precipitate. The reprecipitation liquid thus obtained is centrifuged, and the precipitate is separated from the reaction liquid, and then dried to obtain a purified product of molybdenum carbide nanoparticles protected with black n-hexadecylamine. Got.
Next, 0.1 g of the synthesized n-hexadecylamine-protected molybdenum carbide nanoparticles 0.1 g, 0.8 g of thioglycolic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), and 20 g of chloroform are weighed in a 50 ml eggplant flask, and the atmosphere The mixture was heated to 50 ° C. with stirring and maintained at that temperature for 2 days. Then, after cooling this liquid mixture to room temperature (24 degreeC), the deposit was isolate | separated from the reaction liquid by centrifugation, and the refinement | purification by reprecipitation was performed in the procedure shown below. That is, the precipitate was mixed with 5 g of 2-propanol to obtain a dispersion, and 12 g of hexane was dropped into this dispersion to obtain a purified precipitate. Next, the reprecipitation liquid was centrifuged, the precipitate was separated from the reaction liquid, and then dried to obtain molybdenum carbide nanoparticles protected with thioglycolic acid. The molybdenum carbide-containing nanoparticles thus obtained were dispersed at a concentration of 0.5% by weight with respect to 2-propanol to obtain a molybdenum carbide-containing nanoparticle ink.
(試験:結晶構造の測定)
製造例2で得られた中間体であるn−ヘキサデシルアミンで保護されたモリブデン炭化酸化物ナノ粒子について、粉末X線回折法にて結晶構造を同定した。測定装置には(株)リガク製のRINT−1500を用い、測定用試料は測定対象の黒色の粉末をガラス上にのせて作製した。X線源としてはCuKα線を用い、管電圧50kV、管電流250mAの条件で実施した。2θ/θスキャン法でスキャン速度が毎分2°、ステップ角が0.05°の条件で測定した。
製造例2で得られた中間体であるn−ヘキサデシルアミンで保護されたモリブデン炭化酸化物ナノ粒子の黒色の粉末は、2θ=37.8、43.7、63.4、75.7、79.9°に鋭いピークが観察された。データベースJCPDS card No.15−0457の値から、作製した黒色の粉末はMo2Cを主体とする粒子であることが確認された。(Test: Crystal structure measurement)
The crystal structure of the molybdenum carbide nanoparticles protected with n-hexadecylamine, which is the intermediate obtained in Production Example 2, was identified by powder X-ray diffraction. RINT-1500 manufactured by Rigaku Co., Ltd. was used as the measurement device, and the measurement sample was prepared by placing a black powder to be measured on glass. A CuKα ray was used as the X-ray source, and the tube voltage was 50 kV and the tube current was 250 mA. The measurement was performed by the 2θ / θ scanning method under the conditions where the scanning speed was 2 ° per minute and the step angle was 0.05 °.
The black powder of molybdenum carbide nanoparticles protected with n-hexadecylamine as an intermediate obtained in Production Example 2 has 2θ = 37.8, 43.7, 63.4, 75.7, A sharp peak at 79.9 ° was observed. Database JCPDS card No. From the value of 15-0457, it was confirmed that the produced black powder was mainly composed of Mo 2 C.
(試験:価数の測定)
製造例2で得られた中間体であるn−ヘキサデシルアミンで保護されたモリブデン炭化酸化物ナノ粒子について、X線光電子分光(XPS)法にて価数を測定した。測定にはKratos社製ESCA−3400型を用いた。測定に用いたX線源としては、MgKα線を用いた。モノクロメーターは使用せず、加速電圧10kV、フィラメント電流20mAの条件で測定した。(Test: valence measurement)
The valence of the molybdenum carbide nanoparticles protected with n-hexadecylamine, which is an intermediate obtained in Production Example 2, was measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). For the measurement, ESCA-3400 type manufactured by Kratos was used. As the X-ray source used for the measurement, MgKα ray was used. A monochromator was not used, and measurement was performed under the conditions of an acceleration voltage of 10 kV and a filament current of 20 mA.
測定試料は、製造例2で得られた中間体であるn−ヘキサデシルアミンで保護されたモリブデン炭化酸化物ナノ粒子の黒色粉末を大気中でシクロヘキサノンに0.4質量%の濃度で分散させてインクを作製した。当該インクを、大気中でITOつきガラス基板の上にスピンナーで塗布して、薄膜を形成した。その薄膜を大気中にて200℃で30分間乾燥した。乾燥後の薄膜の厚みは10nmであった。なお膜厚は、洗浄済みのITOつきガラス基板上に、測定しようとする材料で形成した層を単層として形成し、カッターナイフで段差を作製してから、段差の高さをプローブ顕微鏡(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製のNanopics1000)を用い、タッピングモードで測定した。 As a measurement sample, a black powder of molybdenum carbide nanoparticles protected with n-hexadecylamine, which is an intermediate obtained in Production Example 2, was dispersed in cyclohexanone at a concentration of 0.4% by mass in the atmosphere. An ink was prepared. The ink was applied with a spinner on a glass substrate with ITO in the atmosphere to form a thin film. The thin film was dried in air at 200 ° C. for 30 minutes. The thickness of the thin film after drying was 10 nm. The film thickness is measured by forming a layer made of the material to be measured as a single layer on a cleaned glass substrate with ITO, creating a step with a cutter knife, and then measuring the height of the step with a probe microscope. Measurement was performed in a tapping mode using Nanopics 1000 manufactured by I Nano Technology.
その乾燥後の薄膜について、XPS法により測定を行ったところ、MoO3の3d 5/2に帰属されるスペクトルがピーク位置232.5eVに観測された。さらにMoの酸化数が+6であるMoO3だけでなく、231.2eV近傍に酸化数が+5のMoと推定されるピークがショルダーとして観測された。
この薄膜について、アルゴンガスでスパッタ処理を行い、表面から約5nmを除去したところ、Moの酸化数が+4であるMoO2に帰属するピークが観測され、酸化数が0のピークは観測されなかった。そして、下地のITOガラス基板が見えるまでスパッタを繰り返したが、Moの酸化数が0のピークは観測されなかった。このXPSの結果は、黒色粉末の粒子の内部にあった酸化数が+4のMoがスパッタによって表出したことを示している。この結果から、製造例2で得られた中間体であるn−ヘキサデシルアミンで保護されたナノ粒子の内部には酸化数が+4のMoが存在することを明らかにされた。
結晶構造の測定結果とこのXPSの測定結果から、製造例2で得られた中間体であるn−ヘキサデシルアミンで保護されたナノ粒子は、モリブデン炭化酸化物のナノ粒子であり、且つ、表層部分が+6の価数を有するモリブデン炭化酸化物であり、その表層よりも内部は+4の価数を有するモリブデン炭化酸化物であるシェル構造をとっているものと推測される。When the dried thin film was measured by the XPS method, a spectrum attributed to 3d 5/2 of MoO 3 was observed at a peak position of 232.5 eV. Furthermore, not only MoO 3 having an oxidation number of Mo of +6 but also a peak estimated to be Mo having an oxidation number of +5 was observed as a shoulder in the vicinity of 231.2 eV.
When this thin film was sputtered with argon gas to remove about 5 nm from the surface, a peak attributed to MoO 2 with an oxidation number of Mo of +4 was observed, and a peak with an oxidation number of 0 was not observed. . Sputtering was repeated until the underlying ITO glass substrate was seen, but no peak with an oxidation number of Mo of 0 was observed. This XPS result shows that Mo having an oxidation number of +4 that was inside the black powder particles was exposed by sputtering. From this result, it was clarified that Mo having an oxidation number of +4 is present inside the nanoparticles protected with n-hexadecylamine which is the intermediate obtained in Production Example 2.
From the measurement result of crystal structure and the measurement result of XPS, the nanoparticles protected with n-hexadecylamine, which is an intermediate obtained in Production Example 2, are nanoparticles of molybdenum carbide, and the surface layer. The portion is a molybdenum carbide oxide having a valence of +6, and the inside is assumed to have a shell structure that is a molybdenum carbide oxide having a valence of +4 rather than the surface layer.
(実施例1:有機ダイオードの作製)
ガラス基板の上に陽極、正孔注入輸送層として製造例1で合成された遷移金属化合物含有ナノ粒子を含有する層、有機半導体層、陰極の順番に成膜して積層し、有機ダイオード素子を作製した。
まず、ITO付きガラス基板を、水、アセトン、2−プロパノールの順番に超音波洗浄した。続いて、ITOをエッチング法によってパターンニングした。
ITOパターンニング後、UVオゾン処理後を行い、洗浄された陽極の上にスピンコート法により、製造例1で調製された遷移金属化合物含有ナノ粒子含有インクを用いて、遷移金属化合物含有ナノ粒子を含有する正孔注入輸送層を形成した。薄膜形成後、溶媒を蒸発させかつ遷移金属化合物を十分酸化させるためにホットプレートを用いて大気中200℃で30分乾燥させた。
次に、作製した正孔注入輸送層の上に、有機半導体層として共役系の高分子材料であるポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−ビチオフェン共重合体)(F8T2)薄膜(厚み:140nm)を形成した。
次に、作製した有機半導体層の上に、陰極としてAl(厚み:50nm)を成膜した。真空中(圧力:5×10−4Pa)で、抵抗加熱蒸着法により成膜した。(Example 1: Production of organic diode)
On the glass substrate, an anode, a layer containing the transition metal compound-containing nanoparticles synthesized in Production Example 1 as a hole injecting and transporting layer, an organic semiconductor layer, and a cathode are formed in this order and laminated to form an organic diode element. Produced.
First, the glass substrate with ITO was subjected to ultrasonic cleaning in the order of water, acetone, and 2-propanol. Subsequently, ITO was patterned by an etching method.
After ITO patterning, UV ozone treatment is performed, and the transition metal compound-containing nanoparticles are formed on the cleaned anode by spin coating using the transition metal compound-containing nanoparticle-containing ink prepared in Production Example 1. A hole injecting and transporting layer was formed. After forming the thin film, it was dried at 200 ° C. for 30 minutes in the air using a hot plate in order to evaporate the solvent and oxidize the transition metal compound sufficiently.
Next, a poly (9,9-dioctylfluorene-bithiophene copolymer) (F8T2) thin film (thickness: 140 nm) which is a conjugated polymer material as an organic semiconductor layer is formed on the prepared hole injecting and transporting layer. Formed.
Next, Al (thickness: 50 nm) was formed as a cathode on the produced organic semiconductor layer. In vacuum (pressure: 5 × 10 −4 Pa), a film was formed by resistance heating vapor deposition.
(実施例2:有機ダイオードの作製)
実施例1において、製造例1で調製された遷移金属化合物含有ナノ粒子含有インクの代わりに、製造例2で調製された遷移金属化合物含有ナノ粒子含有インクを用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例2の有機ダイオードを作製した。(Example 2: Preparation of organic diode)
Example 1 is the same as Example 1 except that the transition metal compound-containing nanoparticle-containing ink prepared in Production Example 2 was used instead of the transition metal compound-containing nanoparticle-containing ink prepared in Production Example 1. Thus, an organic diode of Example 2 was produced.
(比較例1:有機ダイオードの作製)
実施例1において、遷移金属化合物含有ナノ粒子を含有する正孔注入輸送層を形成しなかった以外は、実施例1と同様にして、実施例2の有機ダイオードを作製した。(Comparative Example 1: Production of organic diode)
In Example 1, the organic diode of Example 2 was produced in the same manner as Example 1 except that the hole injection transport layer containing the transition metal compound-containing nanoparticles was not formed.
(評価:正孔注入特性)
実施例1,2及び比較例1で得られた有機ダイオードについて、10Vの電圧を印加した際の電流密度にて、正孔注入特性を評価した。電流密度の評価結果を図9に示す。
陰極側はマイナスバイアスとし、陽極側はプラスバイアスとした。(Evaluation: Hole injection characteristics)
With respect to the organic diodes obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the hole injection characteristics were evaluated based on the current density when a voltage of 10 V was applied. The evaluation results of the current density are shown in FIG.
The cathode side was negatively biased and the anode side was positively biased.
(製造例3)
次の手順で、3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸ナトリウムで保護されたモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子インクを作製した。
(1)トリ-n-オクチルホスフィンオキシドで保護されたモリブデン炭化酸化物ナノ粒子の合成
50ml三ッ口フラスコ中に、トリ-n-オクチルホスフィンオキシド 1.3g(東京化成工業株式会社製)、n−オクチルエーテル 12.8g(東京化成工業株式会社製)を量り取り、撹拌しながら減圧し、低揮発成分除去のために室温(24℃)にて1.5時間放置した。真空下から大気雰囲気へ変更し、モリブデンヘキサカルボニル 0.8g(関東化学株式会社製)を添加した。この混合液をアルゴンガス雰囲気とし、撹拌しながら280℃まで加熱し、その温度を1時間維持した。その後、この混合液を室温(24℃)まで冷却し、アルゴンガス雰囲気から大気雰囲気へ変更した後、メタノール 20gを添加し、次いで、遠心分離によって沈殿物を反応液から分離した後、下記に示す手順で再沈殿による精製を行った。すなわち、沈殿物をクロロホルム3gと混合して分散液とし、この分散液にメタノール6gを滴下することにより精製された沈殿物を得た。このようにして得られた再沈殿液を遠心分離し、沈殿物を反応液から分離した後、乾燥することにより、黒色のトリ-n-オクチルホスフィンオキシドで保護されたモリブデン炭化酸化物ナノ粒子の精製物を得た。(Production Example 3)
The molybdenum carbide-containing nanoparticle ink protected with sodium 3-mercapto-1-propanesulfonate was prepared by the following procedure.
(1) Synthesis of molybdenum carbide oxide nanoparticles protected with tri-n-octylphosphine oxide In a 50 ml three-necked flask, 1.3 g of tri-n-octylphosphine oxide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), n -12.8 g of octyl ether (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was weighed, depressurized while stirring, and allowed to stand at room temperature (24 ° C) for 1.5 hours to remove low volatile components. The vacuum atmosphere was changed to an atmospheric atmosphere, and 0.8 g of molybdenum hexacarbonyl (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added. The mixture was placed in an argon gas atmosphere, heated to 280 ° C. with stirring, and the temperature was maintained for 1 hour. Then, after cooling this liquid mixture to room temperature (24 degreeC) and changing from argon gas atmosphere to air | atmosphere, 20g of methanol was added, and after separating a deposit from a reaction liquid by centrifugation then, it shows below Purification by reprecipitation was performed according to the procedure. That is, the precipitate was mixed with 3 g of chloroform to obtain a dispersion, and 6 g of methanol was added dropwise to the dispersion to obtain a purified precipitate. The reprecipitation liquid thus obtained is centrifuged, and the precipitate is separated from the reaction liquid, and then dried, so that the molybdenum carbide nanoparticles protected with black tri-n-octylphosphine oxide are obtained. A purified product was obtained.
(2)3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸ナトリウムで保護されたモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子インクの調製
次に、50mlスクリュー管中に、合成したトリ-n-オクチルホスフィンオキシド保護モリブデン炭化酸化物ナノ粒子 0.1g、クロロホルム 20gを量り取り、溶液を調製した。当該溶液に、3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸ナトリウム 0.2g及び水 20gの溶液を、攪拌を行いながら滴下した。この状態を1日間維持した。その後、下記に示す手順で精製を行った。すなわち、調製液にクロロホルム 20gを加えて攪拌し、静置後に相分離したクロロホルムの相を取り除くことで、調整液中のトリ-n-オクチルホスフィンオキシドを取り除いた。この工程を三回繰り返すことにより精製された3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸ナトリウムの水溶液を得た。次にこの水溶液をエバポレーターで水を除去した後、乾燥することにより、3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸ナトリウムで保護されたモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子を得た。このようにして得られたモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子を水に対して0.5重量%の濃度で分散させることで、モリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子インクを得た。(2) Preparation of molybdenum carbide-containing nanoparticle ink protected with sodium 3-mercapto-1-propanesulfonate Next, a synthesized tri-n-octylphosphine oxide-protected molybdenum carbide in a 50 ml screw tube A solution was prepared by weighing 0.1 g of nanoparticles and 20 g of chloroform. A solution of 0.2 g of sodium 3-mercapto-1-propanesulfonate and 20 g of water was added dropwise to the solution while stirring. This state was maintained for 1 day. Then, it refine | purified in the procedure shown below. That is, 20 g of chloroform was added to the prepared solution and stirred, and the phase of chloroform that was phase-separated after standing was removed to remove tri-n-octylphosphine oxide in the adjusted solution. By repeating this step three times, an aqueous solution of sodium 3-mercapto-1-propanesulfonate purified was obtained. Next, water was removed from the aqueous solution with an evaporator and then dried to obtain molybdenum carbide-containing nanoparticles protected with sodium 3-mercapto-1-propanesulfonate. The molybdenum carbide-containing nanoparticles thus obtained were dispersed at a concentration of 0.5% by weight with respect to water to obtain a molybdenum carbide-containing nanoparticle ink.
(製造例4)
製造例3のモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子の製造において、3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸ナトリウムを用いる代わりに、2-メルカプトエタンスルホン酸ナトリウムを用いた以外は、製造例3と同様にして2-メルカプトエタンスルホン酸ナトリウムで保護されたモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子インクを作製した。(Production Example 4)
In the production of molybdenum carbide-containing nanoparticles in Production Example 3, the same procedure as in Production Example 3 was used, except that sodium 2-mercaptoethanesulfonate was used instead of sodium 3-mercapto-1-propanesulfonate. A molybdenum oxide-containing nanoparticle ink protected with sodium 2-mercaptoethanesulfonate was prepared.
(製造例5)
製造例3のモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子の製造において、3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸ナトリウムを用いる代わりに、2-アミノエタンスルホン酸を用いた以外は、製造例3と同様にして2-アミノエタンスルホン酸で保護されたモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子インクを作製した。(Production Example 5)
In the production of the molybdenum carbide-containing nanoparticles of Production Example 3, 2-aminoethanesulfonic acid was used instead of sodium 3-mercapto-1-propanesulfonate in the same manner as in Production Example 3, and 2 -A nanoparticle ink containing molybdenum carbide protected with aminoethanesulfonic acid was prepared.
(製造例6)
製造例3のモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子の製造において、3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸ナトリウムを用いる代わりに、6−アミノ−1−ヘキサノールを用いた以外は、製造例3と同様にして、6−アミノ−1−ヘキサノールで保護されたモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子インクを作製した。(Production Example 6)
In the production of the molybdenum carbide-containing nanoparticles of Production Example 3, in the same manner as Production Example 3 except that 6-amino-1-hexanol was used instead of sodium 3-mercapto-1-propanesulfonate. , 6-amino-1-hexanol protected molybdenum carbide-containing nanoparticle ink was prepared.
(製造例7)
次の手順で、12−アミノ−1−ドデカノ−ルで保護されたモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子インクを作製した。
50ml三ッ口フラスコ中に、12−アミノ−1−ドデカノ−ル 0.1g(東京化成工業株式会社製)、2−メチル−2,4−ペンタンジオール12.8g(東京化成工業株式会社製)を量り取り、撹拌しながら減圧し、低揮発成分除去のために室温(24℃)にて1.5時間放置した。真空下から大気雰囲気へ変更し、モリブデンヘキサカルボニル 0.8g(関東化学株式会社製)を添加した。この混合液をアルゴンガス雰囲気とし、撹拌しながら180℃まで加熱し、その温度を2時間維持した。その後、この混合液を室温(24℃)まで冷却し、黒色の12−アミノ−1−ドデカノ−ルで保護されたモリブデン炭化酸化物ナノ粒子が、2−メチル−2,4−ペンタンジオール中に分散されたモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子インクを得た。(Production Example 7)
A molybdenum carbide-containing nanoparticle ink protected with 12-amino-1-dodecanol was prepared by the following procedure.
In a 50 ml three-necked flask, 0.1 g of 12-amino-1-dodecanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 12.8 g of 2-methyl-2,4-pentanediol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) The solution was weighed, decompressed with stirring, and allowed to stand at room temperature (24 ° C.) for 1.5 hours to remove low-volatile components. The vacuum atmosphere was changed to an atmospheric atmosphere, and 0.8 g of molybdenum hexacarbonyl (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added. The mixture was placed in an argon gas atmosphere and heated to 180 ° C. with stirring, and the temperature was maintained for 2 hours. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature (24 ° C.), and the molybdenum carbide nanoparticles protected with black 12-amino-1-dodecanol were dissolved in 2-methyl-2,4-pentanediol. A dispersed molybdenum carbide-containing nanoparticle ink was obtained.
(比較製造例1)
50mL三ッ口フラスコ中に、保護剤としてのn−ヘキサデシルアミン 0.8g(関東化学(株)製)、ジオクチルエーテル 12.8g(東京化成工業(株)製)を量り取り、攪拌しながら減圧し、低揮発成分除去のために室温(24℃)にて1時間放置した。真空下から大気雰囲気へ変更し、モリブデンヘキサカルボニル 0.8g(関東化学(株)製)を添加した。この混合液をアルゴンガス雰囲気とし、攪拌しながら280℃まで加熱し、その温度を1時間維持した。その後、この混合液を室温(24℃)まで冷却し、アルゴンガス雰囲気から大気雰囲気へ変更した後、エタノールを20g滴下した。次いで、遠心分離によって沈殿物を反応液から分離した後、下記に示す手順で再沈殿による精製を行った。
すなわち、沈殿物をクロロホルム3gと混合して分散液とし、この分散液にエタノール6gを滴下することにより精製された沈殿物を得た。
このようにして得られた再沈殿液を遠心分離し、沈殿物を反応液から分離した後、乾燥することにより、比較製造例1の黒色の粉末を得た。(Comparative Production Example 1)
In a 50 mL three-necked flask, 0.8 g of n-hexadecylamine (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and 12.8 g of dioctyl ether (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as a protective agent are weighed and stirred. The pressure was reduced, and the mixture was left at room temperature (24 ° C.) for 1 hour to remove low volatile components. The atmosphere was changed from under vacuum to atmospheric air, and 0.8 g of molybdenum hexacarbonyl (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added. The mixture was placed in an argon gas atmosphere and heated to 280 ° C. with stirring, and the temperature was maintained for 1 hour. Then, after cooling this liquid mixture to room temperature (24 degreeC) and changing from argon gas atmosphere to air | atmosphere, 20g of ethanol was dripped. Subsequently, after separating the precipitate from the reaction solution by centrifugation, purification by reprecipitation was performed according to the procedure shown below.
That is, the precipitate was mixed with 3 g of chloroform to obtain a dispersion, and 6 g of ethanol was added dropwise to the dispersion to obtain a purified precipitate.
The reprecipitation liquid thus obtained was centrifuged, the precipitate was separated from the reaction liquid, and then dried to obtain a black powder of Comparative Production Example 1.
(比較製造例2)(MoO3スラリーの作製)
ペイントシェーカーに、MoO3粉末0.3gをトルエン溶剤30gと直径3mmのジルコニアビーズを混ぜて、物理的に粉砕しながら溶剤中に分散させて、MoO3のトルエン分散液を得た。つぎにその分散液を直径0.3mmのジルコニアビーズで48時間分散させて、上澄みの分散液を0.2μmのフィルターでろ過してMoO3スラリーを作製した。(Comparative Production Example 2) (Preparation of MoO 3 slurry)
In a paint shaker, 0.3 g of MoO 3 powder was mixed with 30 g of a toluene solvent and zirconia beads having a diameter of 3 mm, and dispersed in the solvent while physically pulverizing to obtain a toluene dispersion of MoO 3 . Next, the dispersion was dispersed with zirconia beads having a diameter of 0.3 mm for 48 hours, and the supernatant dispersion was filtered with a 0.2 μm filter to prepare a MoO 3 slurry.
(ナノ粒子の溶媒分散性評価)
製造例3〜7及び比較製造例1で得られたナノ粒子について、溶媒分散性を評価した。溶媒への分散は、溶媒1mLにナノ粒子1mgを添加し、超音波照射装置(SHARP社製、UT−106)を用いて室温(20℃)にて1時間超音波(周波数37kHz)を照射した後、20℃にて1時間静置後に沈殿物の乾燥重量が0.1mg未満となれば、分散可能であり、沈殿物の乾燥重量が0.1mg以上となれば分散不可能と判断した。得られた結果を表1に示す。(Evaluation of solvent dispersibility of nanoparticles)
The nanoparticles obtained in Production Examples 3 to 7 and Comparative Production Example 1 were evaluated for solvent dispersibility. For dispersion in the solvent, 1 mg of nanoparticles was added to 1 mL of the solvent, and ultrasonic waves (frequency: 37 kHz) were irradiated for 1 hour at room temperature (20 ° C.) using an ultrasonic irradiation device (manufactured by SHARP, UT-106). Thereafter, the mixture was allowed to stand at 20 ° C. for 1 hour, and when the dry weight of the precipitate was less than 0.1 mg, it was dispersible. When the dry weight of the precipitate was 0.1 mg or more, it was determined that the precipitate was not dispersible. The obtained results are shown in Table 1.
(実施例3)
以下に示す手順で、ガラス基板の上に透明陽極、正孔注入輸送層としてモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子を含有する層と正孔輸送性化合物を含有する層との積層体、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子注入層、陰極の順番に成膜して積層し、最後に封止して有機EL素子を作製した。透明陽極と正孔注入輸送層以外は、水分濃度0.1ppm以下、酸素濃度0.1ppm以下の窒素置換グローブボックス内で作業を行った。(Example 3)
A laminate of a transparent anode on a glass substrate, a layer containing molybdenum carbide-containing nanoparticles as a hole injecting and transporting layer and a layer containing a hole transporting compound, and a hole transporting layer, on the glass substrate Then, a light emitting layer, a hole blocking layer, an electron injection layer, and a cathode were formed and laminated in this order, and finally sealed to produce an organic EL device. The work was performed in a nitrogen-substituted glove box having a moisture concentration of 0.1 ppm or less and an oxygen concentration of 0.1 ppm or less except for the transparent anode and the hole injection transport layer.
まず、透明陽極としてITOの薄膜(厚み:150nm)を用いた。ITOつきガラス基板(三容真空工業(株)製)をストライプ状にパターン形成した。パターン形成されたITO基板を、中性洗剤、超純水の順番に超音波洗浄し、UVオゾン処理を施した。UVオゾン処理後のITOのHOMOは5.0eVであった。
次に、上記の製造例3で得られたモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子を、水中に0.4質量%の濃度で溶解させ、正孔注入輸送層用インクを調製した。
続いて、上記正孔注入輸送層用インクを、洗浄された陽極の上にスピンコート法により塗布して、ナノ粒子を含有する正孔注入輸送層を形成した。正孔注入輸送層用インクの塗布後、溶剤を蒸発させるためにホットプレートを用いて大気中200℃で30分乾燥させた。乾燥後の正孔注入輸送層の厚みは10nmであった。
次に、作製した正孔注入輸送層の上に、正孔輸送層としてAldrich社製ポリビニルカルバゾール(PVK)薄膜(厚み:10nm)を塗布形成した。PVKの重量平均分子量は110万である。溶剤であるジクロロエタンにPVKを0.5質量%の濃度で溶解させた溶液を、0.2μmのフィルターで濾過し、スピンコート法により塗布して成膜した。PVK溶液の塗布後、溶剤を蒸発させるためにホットプレートを用いて150℃で30分乾燥させた。
次に、成膜した正孔輸送層の上に、発光層としてトリス[2−(p−トリル)ピリジン)]イリジウム(III)(Ir(mppy)3)を発光性ドーパントとして含有し、4,4’−ビス(2、2−カルバゾル−9−イル)ビフェニル(CBP)をホストとして含有した混合薄膜を塗布形成した。溶剤であるトルエンにCBPを1質量%、Ir(mppy)3を0.05質量%の濃度で溶解させた溶液を、スピンコート法により塗布して成膜した。インクの塗布後、溶剤を蒸発させるためにホットプレートを用いて100℃で30分乾燥させた。
次に、上記発光層の上に、正孔ブロック層としてビス(2−メチル−8−キノリラト)(p−フェニルフェノラート)アルミニウム錯体(BAlq)薄膜を蒸着形成した。BAlq薄膜は、真空中(圧力:1×10−4Pa)で抵抗加熱法により膜厚が15nmになるように形成した。
次に、上記正孔ブロック層の上に、電子輸送層としてトリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体(Alq3)薄膜を蒸着形成した。Alq3薄膜は、真空中(圧力:1×10−4Pa)で抵抗加熱法により膜厚が15nmになるように形成した。
次に、作製した電子輸送層の上に、電子注入層としてLiF(厚み:0.5nm)、陰極としてAl(厚み:100nm)を順次成膜した。真空中(圧力:1×10−4Pa)で、抵抗加熱蒸着法により成膜した。
最後に陰極形成後、グローブボックス内にて無アルカリガラスとUV硬化型エポキシ接着剤を用いて封止し、実施例3の有機EL素子を作製した。First, an ITO thin film (thickness: 150 nm) was used as a transparent anode. A glass substrate with ITO (manufactured by Sanyo Vacuum Industry Co., Ltd.) was patterned in a stripe shape. The patterned ITO substrate was ultrasonically cleaned in the order of neutral detergent and ultrapure water, and then subjected to UV ozone treatment. The HOMO of ITO after UV ozone treatment was 5.0 eV.
Next, the molybdenum carbide oxide-containing nanoparticles obtained in Production Example 3 were dissolved in water at a concentration of 0.4% by mass to prepare a hole injection transport layer ink.
Subsequently, the hole injection / transport layer ink was applied on the cleaned anode by a spin coating method to form a hole injection / transport layer containing nanoparticles. After application of the hole injection transport layer ink, it was dried in the atmosphere at 200 ° C. for 30 minutes using a hot plate in order to evaporate the solvent. The thickness of the hole injection transport layer after drying was 10 nm.
Next, an Aldrich polyvinyl carbazole (PVK) thin film (thickness: 10 nm) was applied and formed as a hole transport layer on the prepared hole injection transport layer. The weight average molecular weight of PVK is 1.1 million. A solution in which PVK was dissolved in a solvent of dichloroethane at a concentration of 0.5% by mass was filtered through a 0.2 μm filter and applied by spin coating to form a film. After application of the PVK solution, it was dried at 150 ° C. for 30 minutes using a hot plate in order to evaporate the solvent.
Next, tris [2- (p-tolyl) pyridine)] iridium (III) (Ir (mppy) 3 ) is contained as a luminescent dopant on the hole transport layer thus formed, A mixed thin film containing 4′-bis (2,2-carbazol-9-yl) biphenyl (CBP) as a host was formed by coating. A solution obtained by dissolving CBP in a solvent of toluene at a concentration of 1% by mass and Ir (mppy) 3 at a concentration of 0.05% by mass was applied by spin coating to form a film. After application of the ink, it was dried at 100 ° C. for 30 minutes using a hot plate in order to evaporate the solvent.
Next, a bis (2-methyl-8-quinolato) (p-phenylphenolate) aluminum complex (BAlq) thin film was deposited on the light emitting layer as a hole blocking layer. The BAlq thin film was formed in vacuum (pressure: 1 × 10 −4 Pa) so as to have a film thickness of 15 nm by a resistance heating method.
Next, a tris (8-quinolinolato) aluminum complex (Alq3) thin film was deposited on the hole blocking layer as an electron transporting layer. The Alq3 thin film was formed in vacuum (pressure: 1 × 10 −4 Pa) so as to have a film thickness of 15 nm by a resistance heating method.
Next, on the produced electron transport layer, LiF (thickness: 0.5 nm) as an electron injection layer and Al (thickness: 100 nm) as a cathode were sequentially formed. In vacuum (pressure: 1 × 10 −4 Pa), a film was formed by resistance heating vapor deposition.
Finally, after forming the cathode, sealing was carried out in the glove box using non-alkali glass and a UV curable epoxy adhesive to produce an organic EL device of Example 3.
(実施例4)
実施例3の有機EL素子の製造において、正孔注入輸送層について、製造例3のナノ粒子を用いる代わりに、製造例4のナノ粒子を用いて正孔注入輸送層を形成した以外は、実施例3と同様にして、実施例4の有機EL素子を作製した。Example 4
In the production of the organic EL device of Example 3, the hole injection / transport layer was carried out except that the hole injection / transport layer was formed using the nanoparticles of Production Example 4 instead of using the nanoparticles of Production Example 3. In the same manner as in Example 3, the organic EL device of Example 4 was produced.
(実施例5)
実施例3の有機EL素子の製造において、正孔注入輸送層について、製造例3のナノ粒子を用いる代わりに、製造例5のナノ粒子を用いて正孔注入輸送層を形成した以外は、実施例3と同様にして、実施例5の有機EL素子を作製した。(Example 5)
In the production of the organic EL device of Example 3, the hole injection / transport layer was carried out except that the hole injection / transport layer was formed using the nanoparticles of Production Example 5 instead of using the nanoparticles of Production Example 3. The organic EL device of Example 5 was produced in the same manner as Example 3.
(実施例6)
実施例3の有機EL素子の製造において、正孔注入輸送層について、製造例3のナノ粒子を用いる代わりに、製造例6のナノ粒子を用いて正孔注入輸送層を形成した以外は、実施例3と同様にして、実施例6の有機EL素子を作製した。(Example 6)
In the production of the organic EL device of Example 3, the hole injection / transport layer was carried out except that the hole injection / transport layer was formed using the nanoparticles of Production Example 6 instead of using the nanoparticles of Production Example 3. In the same manner as in Example 3, an organic EL device of Example 6 was produced.
(実施例7)
実施例3の有機EL素子の製造において、正孔注入輸送層について、製造例3のナノ粒子を用いる代わりに、製造例7のナノ粒子を用いて正孔注入輸送層を形成した以外は、実施例3と同様にして、実施例7の有機EL素子を作製した。(Example 7)
In the production of the organic EL device of Example 3, the hole injection / transport layer was carried out except that the hole injection / transport layer was formed using the nanoparticles of Production Example 7 instead of using the nanoparticles of Production Example 3. In the same manner as in Example 3, the organic EL device of Example 7 was produced.
(比較例2)
実施例3の有機EL素子の製造において、正孔注入輸送層について、製造例3のナノ粒子を用いる代わりに、比較製造例1のナノ粒子を用いて正孔注入輸送層を形成した以外は、実施例3と同様にして、比較例2の有機EL素子を作製した。(Comparative Example 2)
In the production of the organic EL device of Example 3, for the hole injection transport layer, instead of using the nanoparticles of Production Example 3, except that the hole injection transport layer was formed using the nanoparticles of Comparative Production Example 1, In the same manner as in Example 3, an organic EL element of Comparative Example 2 was produced.
(比較例3)
実施例3の有機EL素子の製造において、正孔注入輸送層について、製造例3のナノ粒子を用いる代わりに、比較製造例2で作製したスラリーを用いて正孔注入輸送層を塗布形成した以外は、実施例3と同様にして、比較例3の有機EL素子を作製した。比較製造例2のスラリーの固形分は不明であるが、スピンコート法により塗布して成膜し、スラリーを塗布した後に膜厚を測定したところ約10nm程度であった。溶液の塗布後、溶剤を蒸発させるためにホットプレートを用いて100℃で10分乾燥させたが少し白濁した。作製した素子は、Ir(mppy)3由来の緑色に発光したが、ショートが多かった。(Comparative Example 3)
In the production of the organic EL device of Example 3, for the hole injection / transport layer, instead of using the nanoparticles of Production Example 3, the hole injection / transport layer was coated and formed using the slurry produced in Comparative Production Example 2. Produced the organic EL device of Comparative Example 3 in the same manner as in Example 3. The solid content of the slurry of Comparative Production Example 2 is unknown, but it was about 10 nm when the film thickness was measured after applying the film by spin coating and applying the slurry. After application of the solution, it was dried for 10 minutes at 100 ° C. using a hot plate to evaporate the solvent, but it became slightly cloudy. The fabricated device emitted green light derived from Ir (mppy) 3 but had many shorts.
上記実施例3〜7及び比較例2〜3において作製した有機EL素子を、10mA/cm2で駆動させて、発光輝度とスペクトルを(株)トプコン製の分光放射計SR−2を測定した。上記実施例及び比較例において作製した有機EL素子は、いずれもIr(mppy)3由来の緑色に発光した。測定結果を表2に示す。なお、電流効率は駆動電流と輝度から算出して求めた。
有機EL素子の寿命特性は、定電流駆動で輝度が経時的に徐々に低下する様子を観察して評価した。ここでは初期輝度1,000cd/m2に対して保持率が50%の輝度に劣化するまでの時間(時)を寿命(LT50)とした。The organic EL elements produced in Examples 3 to 7 and Comparative Examples 2 to 3 were driven at 10 mA / cm 2 , and the emission luminance and spectrum were measured with a spectroradiometer SR-2 manufactured by Topcon Corporation. The organic EL elements produced in the above examples and comparative examples all emitted green light derived from Ir (mppy) 3 . The measurement results are shown in Table 2. The current efficiency was calculated from the drive current and the luminance.
The lifetime characteristics of the organic EL element were evaluated by observing the luminance gradually decreasing with time by constant current driving. Here, the time (hours) required for the retention rate to deteriorate to a luminance of 50% with respect to the initial luminance of 1,000 cd / m 2 is defined as the lifetime (LT50).
(結果のまとめ)
実施例3の有機EL素子と比較例2の有機EL素子とを比較すると、比較例2の有機EL素子よりも、実施例3の有機EL素子の寿命が長く、駆動安定性に優れていることがわかる。保護剤を製造例3の3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸ナトリウムに変えて水分散性にすることで、ジクロロエタンに不溶になり、正孔輸送層を形成する際に、再溶解によってナノ粒子が正孔輸送層に流れ出すのが抑制されるか、再溶解によってITOの被服率が低下するのが抑制されたためと推測される。再溶解を抑制するには親水性の保護剤を用いたほうが良いことがわかる。
実施例3の有機EL素子と比較例3の有機EL素子とを比較すると、比較例3の有機EL素子よりも、実施例3の有機EL素子の寿命が長く、駆動安定性に優れていることがわかる。この結果より、MoO3スラリーにより形成した膜よりもモリブデン炭化酸化物のイオン化ポテンシャルが適切であるか、単純な酸化物よりも炭素原子が入ることにより有機物との親和性・密着性が向上したことが、長寿命化に寄与しているのではないかと推測される。
さらにMoO3スラリーを用いた比較例3の有機EL素子では、インクの分散性が悪く、正孔注入輸送層が凝集しがちであり、素子はショートしがちであった。この分散性においても、本願発明のモリブデン炭化酸化物の方が優れていることがわかる。
ナノ粒子における保護剤を変更した実施例3の素子と実施例4、実施例5、実施例6及び実施例7の素子とを比較すると、同程度の特性が得られた。(Summary of results)
When comparing the organic EL element of Example 3 and the organic EL element of Comparative Example 2, the life of the organic EL element of Example 3 is longer than that of Comparative Example 2, and the driving stability is excellent. I understand. By changing the protective agent to sodium 3-mercapto-1-propanesulfonate of Production Example 3 to make it water-dispersible, it becomes insoluble in dichloroethane, and when forming the hole transport layer, the nanoparticles are dissolved by re-dissolution. This is presumably because it was suppressed from flowing out to the hole transport layer, or a decrease in the coverage ratio of ITO due to remelting. It can be seen that it is better to use a hydrophilic protective agent to suppress re-dissolution.
When comparing the organic EL element of Example 3 and the organic EL element of Comparative Example 3, the life of the organic EL element of Example 3 is longer than that of Comparative Example 3, and the driving stability is excellent. I understand. From this result, the ionization potential of molybdenum carbide oxide is more appropriate than the film formed from MoO 3 slurry, or the affinity / adhesion with organic matter is improved by carbon atoms entering more than a simple oxide. However, it is speculated that it may contribute to the extension of life.
Furthermore, in the organic EL device of Comparative Example 3 using MoO 3 slurry, the dispersibility of the ink was poor, the hole injection / transport layer tended to aggregate, and the device tended to short-circuit. Also in this dispersibility, it turns out that the molybdenum carbide oxide of this invention is more excellent.
When the device of Example 3 in which the protective agent in the nanoparticles was changed and the devices of Example 4, Example 5, Example 6 and Example 7 were compared, comparable characteristics were obtained.
(実施例8)
Si/SiO2上にn-オクチルトリクロロシラン(OTS)処理を行い、ソース−ドレイン電極としてAuを30 nm真空蒸着法で作製した。チャネル長は50μm、チャネル幅は1mmとした。続いて、インクジェット法で、製造例2で調製されたモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子インクを用いて、モリブデン炭化酸化物を含有する正孔注入輸送層を形成した。薄膜形成後、溶媒を蒸発させるためにホットプレートを用いて大気中200℃で30分乾燥させた。親水性溶媒を用いた製造例2で調製されたモリブデンナノ粒子は、OTS処理を施したチャネル部にはぬれ広がることなく、ソース、ドレイン電極の上のみに形成できた。次に、作製した正孔注入輸送層の上に、有機半導体層として共役系の高分子材料であるポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−ビチオフェン共重合体)(F8T2)薄膜(厚み:50nm)を形成し、有機薄膜トランジスタを形成した。(Example 8)
An n-octyltrichlorosilane (OTS) treatment was performed on Si / SiO 2 , and Au was produced as a source-drain electrode by a 30 nm vacuum deposition method. The channel length was 50 μm and the channel width was 1 mm. Subsequently, a hole injection transport layer containing molybdenum carbide oxide was formed using the molybdenum carbide oxide-containing nanoparticle ink prepared in Production Example 2 by an inkjet method. After forming the thin film, it was dried in the atmosphere at 200 ° C. for 30 minutes using a hot plate in order to evaporate the solvent. The molybdenum nanoparticles prepared in Production Example 2 using a hydrophilic solvent could be formed only on the source and drain electrodes without wetting and spreading in the OTS-treated channel portion. Next, a poly (9,9-dioctylfluorene-bithiophene copolymer) (F8T2) thin film (thickness: 50 nm), which is a conjugated polymer material as an organic semiconductor layer, is formed on the prepared hole injecting and transporting layer. The organic thin film transistor was formed.
(比較例4)
実施例8において、モリブデン炭化酸化物ナノ粒子を含有する正孔注入輸送層を形成しなかった以外は、実施例8と同様にして、比較例4の有機薄膜トランジスタを作製した。(Comparative Example 4)
In Example 8, an organic thin film transistor of Comparative Example 4 was produced in the same manner as in Example 8 except that the hole injecting and transporting layer containing molybdenum carbide oxide nanoparticles was not formed.
実施例8、比較例4で得られた有機薄膜トランジスタ(TFT)の、有機TFT特性を比較した結果、製造例2で調製されたモリブデン炭化酸化物含有ナノ粒子を用いた正孔注入輸送層を形成した実施例8で、On電流の増加およびFET移動度の向上を確認できた。 As a result of comparing the organic TFT characteristics of the organic thin film transistor (TFT) obtained in Example 8 and Comparative Example 4, a hole injection transport layer using the molybdenum carbide oxide-containing nanoparticles prepared in Production Example 2 was formed. In Example 8, it was confirmed that the On current was increased and the FET mobility was improved.
1 遷移金属化合物含有ナノ粒子
5 担持担体
10 遷移金属及び/又は遷移金属錯体
20 遷移金属炭化物
30 保護剤
40 遷移金属炭化酸化物
50 基板
61、62、63 電極
70 正孔注入輸送層
80 有機層
90a 正孔輸送層
90b 正孔注入層
100 発光層
110 有機半導体層
120 絶縁層1 transition metal compound-containing nanoparticles 5 supported
Claims (30)
前記親水性基が、水酸基、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基、チオール基、シラノール基、スルホ基、スルホン酸塩及びアンモニウム基よりなる群から選択される1種以上であり、
前記連結基が、前記親水性基と異なり、下記一般式(1a)〜(1o)で示される官能基よりなる群から選択される1種以上であり、
前記有機基は、炭素数が1以上の直鎖、分岐、又は環状の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環基、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される1種以上であることを特徴とする、遷移金属化合物含有ナノ粒子。
The hydrophilic group is at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carbonyl group, a carboxyl group, an amino group, a thiol group, a silanol group, a sulfo group, a sulfonate, and an ammonium group;
Unlike the hydrophilic group, the linking group is one or more selected from the group consisting of functional groups represented by the following general formulas (1a) to (1o),
The organic group is selected from the group consisting of a linear, branched, or cyclic saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic group, and combinations thereof. characterized in der Rukoto least one transition metal compound-containing nanoparticle.
一般式[I]
X−Y−Z
(一般式[I]において、Xは親水性基、Yは炭素数が1〜30の直鎖、分岐、又は環状の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基及び/又は炭素数6〜40の芳香族炭化水素基を表し、Zは連結基を表す。) The transition metal compound-containing nanoparticle according to claim 1 or 2 , wherein the protective agent is represented by the following general formula [I].
Formula [I]
XYZ
(In the general formula [I], X is a hydrophilic group, Y is a linear, branched, or cyclic saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms and / or an aromatic having 6 to 40 carbon atoms. Represents a group hydrocarbon group, and Z represents a linking group.)
(B)(A)工程で得られた遷移金属炭化物を、連結基を含む有機基を有する保護剤により保護する工程、及び、
(C)(B)工程で得られた有機基を有する遷移金属炭化物を酸化し、有機基を有する遷移金属炭化酸化物とする工程を含み、
前記保護剤が連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤であるか、或いは、前記保護剤が連結基及び疎水性基を含む有機基を有する保護剤であって、更に、当該疎水性基を含む有機基を有する保護剤を、親水性基を含む有機基を有する保護剤に交換する工程を含み、
前記親水性基が、水酸基、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基、チオール基、シラノール基、スルホ基、スルホン酸塩及びアンモニウム基よりなる群から選択される1種以上であり、
前記連結基が、前記親水性基と異なり、下記一般式(1a)〜(1o)で示される官能基よりなる群から選択される1種以上であり、
前記有機基は、炭素数が1以上の直鎖、分岐、又は環状の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環基、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される1種以上であることを特徴とする、遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法。
(B) a step of protecting the transition metal carbide obtained in the step (A) with a protective agent having an organic group containing a linking group; and
(C) a step of oxidizing the transition metal carbide having an organic group obtained in the step (B) to obtain a transition metal carbide oxide having an organic group,
The protective agent is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophilic group, or the protective agent is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophobic group, and the hydrophobic agent a protective agent having an organic group containing a sex group, seen including a step of exchanging the protective agent having an organic group containing a hydrophilic group,
The hydrophilic group is at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carbonyl group, a carboxyl group, an amino group, a thiol group, a silanol group, a sulfo group, a sulfonate, and an ammonium group;
Unlike the hydrophilic group, the linking group is one or more selected from the group consisting of functional groups represented by the following general formulas (1a) to (1o),
The organic group is selected from the group consisting of a linear, branched, or cyclic saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic group, and combinations thereof. A method for producing a transition metal compound-containing nanoparticle, characterized by comprising at least one kind .
(b)(a)工程で得られた有機基を有する遷移金属又は遷移金属錯体を炭化し、有機基を有する遷移金属炭化物とする工程、及び、
(c)(b)工程で得られた有機基を有する遷移金属炭化物を酸化し、有機基を有する遷移金属炭化酸化物とする工程を含み、
前記保護剤が連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤であるか、或いは、前記保護剤が連結基及び疎水性基を含む有機基を有する保護剤であって、更に、当該疎水性基を含む有機基を有する保護剤を、親水性基を含む有機基を有する保護剤に交換する工程を含み、
前記親水性基が、水酸基、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基、チオール基、シラノール基、スルホ基、スルホン酸塩及びアンモニウム基よりなる群から選択される1種以上であり、
前記連結基が、前記親水性基と異なり、下記一般式(1a)〜(1o)で示される官能基よりなる群から選択される1種以上であり、
前記有機基は、炭素数が1以上の直鎖、分岐、又は環状の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環基、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される1種以上であることを特徴とする、遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法。
(B) carbonizing the transition metal or transition metal complex having an organic group obtained in step (a) to form a transition metal carbide having an organic group; and
(C) a step of oxidizing the transition metal carbide having an organic group obtained in the step (b) to form a transition metal carbide oxide having an organic group,
The protective agent is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophilic group, or the protective agent is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophobic group, and the hydrophobic agent a protective agent having an organic group containing a sex group, seen including a step of exchanging the protective agent having an organic group containing a hydrophilic group,
The hydrophilic group is at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carbonyl group, a carboxyl group, an amino group, a thiol group, a silanol group, a sulfo group, a sulfonate, and an ammonium group;
Unlike the hydrophilic group, the linking group is one or more selected from the group consisting of functional groups represented by the following general formulas (1a) to (1o),
The organic group is selected from the group consisting of a linear, branched, or cyclic saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic group, and combinations thereof. A method for producing a transition metal compound-containing nanoparticle, characterized by comprising at least one kind .
(β)(α)工程で得られた遷移金属炭化物を酸化し、遷移金属炭化酸化物とする工程、及び、
(γ)(β)工程で得られた遷移金属炭化酸化物を、連結基を含む有機基を有する保護剤により保護し、有機基を有する遷移金属炭化酸化物とする工程を含み、
前記保護剤が連結基及び親水性基を含む有機基を有する保護剤であるか、或いは、前記保護剤が連結基及び疎水性基を含む有機基を有する保護剤であって、更に、当該疎水性基を含む有機基を有する保護剤を、親水性基を含む有機基を有する保護剤に交換する工程を含み、
前記親水性基が、水酸基、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基、チオール基、シラノール基、スルホ基、スルホン酸塩及びアンモニウム基よりなる群から選択される1種以上であり、
前記連結基が、前記親水性基と異なり、下記一般式(1a)〜(1o)で示される官能基よりなる群から選択される1種以上であり、
前記有機基は、炭素数が1以上の直鎖、分岐、又は環状の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環基、及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される1種以上であることを特徴とする、遷移金属化合物含有ナノ粒子の製造方法。
(Β) a step of oxidizing the transition metal carbide obtained in the step (α) to form a transition metal carbide oxide, and
(Γ) including the step of protecting the transition metal carbide obtained in the step (β) with a protective agent having an organic group containing a linking group to form a transition metal carbide having an organic group,
The protective agent is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophilic group, or the protective agent is a protective agent having an organic group containing a linking group and a hydrophobic group, and the hydrophobic agent a protective agent having an organic group containing a sex group, seen including a step of exchanging the protective agent having an organic group containing a hydrophilic group,
The hydrophilic group is at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carbonyl group, a carboxyl group, an amino group, a thiol group, a silanol group, a sulfo group, a sulfonate, and an ammonium group;
Unlike the hydrophilic group, the linking group is one or more selected from the group consisting of functional groups represented by the following general formulas (1a) to (1o),
The organic group is selected from the group consisting of a linear, branched, or cyclic saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic group, and combinations thereof. A method for producing a transition metal compound-containing nanoparticle, characterized by comprising at least one kind .
前記正孔注入輸送層が、少なくとも前記請求項1乃至6のいずれか一項に記載の遷移金属化合物含有ナノ粒子を含有することを特徴とする、デバイス。 A device having two or more electrodes opposed to each other on a substrate and a hole injecting and transporting layer disposed between the two electrodes,
The said hole injection transport layer contains the transition metal compound containing nanoparticle as described in any one of the said Claims 1 thru | or 6 at least, The device characterized by the above-mentioned.
前記化合物(U)を酸化する工程、を含むことを特徴とする、デバイスの製造方法。 17. A method for producing a device comprising two or more electrodes facing each other on a substrate and a hole injecting and transporting layer disposed between the two electrodes, wherein the transition metal compound-containing nanoparticles according to claim 16 are used. Forming a hole injecting and transporting layer on any layer on the electrode using the dispersed ink; and
A step of oxidizing the compound (U).
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