[發明專利]光電轉換元件及其制造方法、成像裝置、光學傳感器

有效

• 申請號: 201910342621.0
• 申請日: 2015-04-21
• 公開（公告）號: CN110265550B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 森脅俊貴
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H10K30/60
• 分類號: H10K30/60;H10K30/85;H10K71/00
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 王新春;曹正建

本發明提供了具有低暗電流的有機光電轉換元件、攝像裝置、光學傳感器和光電轉換元件制造方法。光電轉換元件是通過如下方式提供的：形成有機光電轉換層以作為第一電極的上層，所述有機光電轉換層包含一種或多種類型的有機半導體材料；形成緩沖層以作為所述有機光電轉換層的上層，所述緩沖層由非晶無機材料構成并具有7.7至8.0eV的能級，且所述有機光電轉換層與所述緩沖層之間具有2eV以上的HOMO能級差；以及形成第二電極以作為所述緩沖層的上層。

本申請是申請日為2015年4月21日、發明名稱為“光電轉換元件及其制造方法、成像裝置、光學傳感器”的申請號為201580027505.X專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及光電轉換元件、包括該光電轉換元件的成像裝置和光學傳感器以及制造光電轉換元件的方法。更特別地，本發明涉及有機光電轉換元件、包括有機光電轉換材料的成像裝置和光學傳感器以及制造有機光電轉換元件的方法。

背景技術

通常，對于成像元件(圖像傳感器)，主要使用具有電耦合器件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)的結構的半導體元件。而且，最近提出了包括具有由有機半導體材料形成的光電轉換層的有機光電轉換元件的成像元件(例如，參見專利文獻1至3)。有機光電轉換元件不需要包含濾色器，并且可與常規無機半導體元件相比具有更簡單的結構和制造過程。

如專利文獻1至3所描述的常規有機光電轉換元件具有將有機光電轉換部布置在一對電極之間的構造。例如，下部電極、有機光電轉換部和上部電極依次層疊在基板上。而且，在某些情況下，常規有機光電轉換元件還包括位于有機光電轉換部與每個電極之間的諸如電子阻擋層、緩沖層和有源層等各種中間層。

引用文獻列表

專利文獻

專利文獻1：JP 2013-219190A

專利文件2：JP 2014-063999A

專利文件3：JP 2014-072328A

發明內容

技術問題

光電轉換元件被要求具有高的轉換效率和低的暗電流。然而，前述的常規有機光電轉換元件存在沒有充分地抑制暗電流的問題。

因此，本發明的主要目的在于提供具有低暗電流的有機光電轉換元件、成像裝置和光學傳感器以及制造光電轉換元件的方法。

問題的解決方案

根據本發明的光電轉換元件包括：第一電極；有機光電轉換層，其布置在所述第一電極的上層中，所述有機光電轉換層包括一種或多種有機半導體材料；緩沖層，其布置在所述有機光電轉換層的上層中，所述緩沖層由非晶無機材料構成并且具有7.7至8.0eV的能級，且所述緩沖層與所述有機光電轉換層之間的HOMO能級差為2eV以上；以及第二電極，其布置在所述緩沖層的上層中。所述緩沖層可例如由多種金屬氧化物形成。在此情況下，所述金屬氧化物中的至少一者可以是金屬氧化物半導體。另外，所述緩沖層可由從如下群組中選擇的多種金屬氧化物形成，所述群組由鋅氧化物、硅氧化物、錫氧化物、鈮氧化物、鈦氧化物、鉬氧化物、鋁氧化物、基于In-Ga-Zn的氧化物(IGZO)、鎂氧化物和鉿氧化物構成。所述緩沖層可由各自具有不同能級的多個層構成。所述緩沖層可例如具有3至300nm的厚度。所述緩沖層可具有100kΩ/□以上的表面電阻。所述第二電極可由透明材料形成。在此情況下，所述緩沖層也可由透明材料形成，且所述緩沖層與所述第二電極的相對折射率可以為0.3以下。所述緩沖層可例如通過濺射法形成。

根據本發明的成像裝置包括上述的光電轉換元件。另外，根據本發明的光學傳感器包括上述的光電轉換元件，并可例如是紅外傳感器。