光电器件和包括该光电器件的电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了光电器件和包括该光电器件的电子装置。光电器件可以包括光敏层，该光敏层可以包括配置为响应于光而产生电荷的纳米结构层和邻近于该纳米结构层的半导体层。纳米结构层可以包括一个或多个量子点。半导体层可以包括氧化物半导体。光电器件可以包括接触光敏层的不同区域的第一电极和第二电极。大量光电转换元件可以在水平方向上布置或者可以在竖直方向上层叠。光电转换元件可以吸收并由此探测在不同波长带中的光而不使用滤色器。

【技术实现步骤摘要】
光电器件和包括该光电器件的电子装置
根据示范实施方式的装置涉及光电器件和包括该光电器件的电子装置。
技术介绍
光电器件将光能转变成电能并响应于光诸如可见光、红外光和紫外光而产生电信号或电力。光电二极管和太阳能电池是光电器件的示例。光电器件可以应用于图像传感器、光电传感器等中。红色、绿色和蓝色(RGB)像素可以用于互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器、RGB光电传感器等。典型地，对应于每个子像素的滤色器用来实现RGB像素。然而，当使用滤色器时，由于光交叉(lightcrossover)或光散射导致可能发生图像模糊。此外，当器件的集成度和分辨率增大时，像素中的光电器件的尺寸减小，并且会引起各种限制和问题，诸如填充因子(fillfactor)减小和光学增益减小。
技术实现思路
一个或多个示范性实施方式可以提供光电器件，其可以有源地确定吸收的(探测的)光的波长带。一个或多个示范性实施方式可以提供光电器件，其具有优良的光电转换特性和载流子(电荷)传输特性。一个或多个示范性实施方式可以提供具有高响应度和高探测率的光电器件。一个或多个示范性实施方式可以提供具有高光学增益和高灵敏度的光电器件。一个或多个示范性实施方式可以提供光电器件，其可以容易地具有高集成度和高分辨率能力。一个或多个示范性实施方式可以提供可以实现RGB像素而不用滤色器的光电器件。一个或多个示范性实施方式可以提供光电器件，其中在水平方向上的像素尺寸可以通过在竖直方向上层叠子像素而大大减小。一个或多个示范性实施方式可以提供可以应用于透明器件的光电器件。一个或多个示范性实施方式可以提供可以应用于柔性器件的光电器件。一个或多个示范性实施方式可以提供包括该光电器件的电子装置。附加的示范性方面和优点将在随后的描述中部分地阐述，并且部分地由该描述而明显，或可以通过实践本示范性实施方式而习之。根据示范性实施方式的方面，用于将光能转变成电能的光电器件包括：光敏层，包括配置为响应于光而产生电荷的量子点层和配置为提供用于传导由量子点层产生的电荷的沟道的半导体层；以及第一电极和第二电极，分别接触光敏层的沟道的相反端部。半导体层可以包括氧化物半导体。氧化物半导体可以包括锌氧化物(ZnO)基氧化物、铟氧化物(InO)基氧化物、以及锡氧化物(SnO)基氧化物中的至少一个。氧化物半导体可以包括，例如，硅铟锌氧化物(SIZO)、硅锌锡氧化物(SZTO)、锌氧化物(ZnO)、铟锌氧化物(IZO)、锌锡氧化物(ZTO)、镓铟锌氧化物(GIZO)、铪铟锌氧化物(HIZO)、铟锌锡氧化物(IZTO)、锡氧化物(SnO)、铟锡氧化物(ITO)、铟镓氧化物(IGO)、铟氧化物(InO)以及铝铟氧化物(AIO)中的至少一个。半导体层可具有大约3.0eV至大约5.0eV的能带隙。光敏层可具有其中量子点层被嵌入在半导体层中的结构。半导体层可以包括下部半导体层和上部半导体层，量子点层可以设置在下部半导体层和上部半导体层之间。下部半导体层和上部半导体层可具有不同的厚度。构成量子点层的多个量子点可以包括II-VI族基半导体、III-V族基半导体、IV-VI族基半导体、IV族基半导体和石墨烯量子点中的至少一个。构成量子点层的多个量子点的每个可具有核壳结构或无壳颗粒结构，核壳结构可以是单壳结构或多壳结构。由量子点层吸收的光的波长带可以取决于构成量子点层的多个量子点的材料、构造和/或尺寸。第一电极和第二电极可以在平行于光敏层的方向上彼此间隔开。光电器件可以是光电晶体管，在此情况下，光电器件可以还包括配置为将电场施加到光敏层的栅电极。光电器件可以是光电探测器或光伏器件。根据另一示范性实施方式的方面，电子装置包括一个或多个上文所述的光电器件。根据另一示范性实施方式的方面，光电器件包括：配置为将光能转变成电能的多个光电转换元件，其中该光电转换元件至少包括第一光电转换元件和第二光电转换元件，第一光电转换元件包括在第一电极和第二电极之间的第一光敏层，第一光敏层包括配置为响应于光而产生电荷的第一量子点层和配置为提供用于传导由第一量子点层产生的电荷的沟道的第一半导体层，第二光电转换元件包括在第三电极和第四电极之间的第二光敏层，第二光敏层包括响应于光的电荷的第二量子点层和提供用于传导由第二量子点层产生的电荷的沟道的第二半导体层，第一量子点层和第二量子点层配置为吸收不同波长带的光而不使用对应于其的滤色器。光电转换元件可以还包括第三光电转换元件，该第三光电转换元件可以包括在第五电极和第六电极之间的第三光敏层，第三光敏层可以包括配置为响应于光产生电荷的第三量子点层和配置为提供用于传导由第三量子点层产生的电荷的沟道的第三半导体层，第三量子点层可以配置为吸收与第一和第二量子点层不同的波长带的光而不使用对应于其的滤色器。第一光电转换元件可以配置为探测对应于红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)和红外(IR)光中任意一个的光，第二光电转换元件可以配置为探测对应于R、G、B和IR光中另一个的光，第三光电转换元件可以配置为探测对应于R、G、B和IR光中的再一个的光。光电转换元件可以在水平方向上彼此间隔开。光电转换元件可以在竖直方向上层叠。第一半导体层和第二半导体层中的至少一个可以包括氧化物半导体。氧化物半导体可以包括锌氧化物(ZnO)基氧化物、铟氧化物(InO)基氧化物、以及锡氧化物(SnO)基氧化物中的至少一个。氧化物半导体可以包括，例如，硅铟锌氧化物(SIZO)、硅锌锡氧化物(SZTO)、锌氧化物(ZnO)、铟锌氧化物(IZO)、锌锡氧化物(ZTO)、镓铟锌氧化物(GIZO)、铪铟锌氧化物(HIZO)、铟锌锡氧化物(IZTO)、锡氧化物(SnO)、铟锡氧化物(ITO)、铟镓氧化物(IGO)、铟氧化物(InO)以及铝铟氧化物(AIO)中的至少一个。第一半导体层和第二半导体层中的至少一个可以具有大约3.0eV至大约5.0eV的能带隙。第一量子点层和第二量子点层中的至少一个可以嵌入在对应于其的半导体层中。包括在第一和第二量子点层的至少一个中的一个或多个量子点可以包括II-VI族基半导体、III-V族基半导体、IV-VI族基半导体、IV族基半导体和石墨烯量子点中至少一个。光电器件可以还包括配置为将电场施加到光电转换元件的至少一个栅电极。光电器件可以是光电探测器或光伏器件。根据另一示范性实施方式的方面，电子装置包括一个或多个上文所述的光电器件。根据另一示范性实施方式的方面，光电器件包括：配置为将光能转变成电能的多个光电转换元件，其中该光电转换元件包括第一至第三光电转换元件，第一光电转换元件包括在第一电极和第二电极之间的第一光敏层，第一光敏层包括配置为响应于光而产生电荷的第一量子点层和配置为提供用于传导由第一量子点层产生的电荷的沟道的第一半导体层，第二光电转换元件包括在第三电极和第四电极之间的第二光敏层，第二光敏层包括配置为响应于光而产生电荷的第二量子点层和配置为提供用于传导由第二量子点层产生的电荷的沟道的第二半导体层，第三光电转换元件包括在第五电极和第六电极之间的第三光敏层，第三光敏层包括配置为响应于光而产生电荷的第三量子点层和配置为提供用于传导由第三量子点层产生的电荷的沟道的第三半导体层，第一至第三量子点层配置为吸收不同波长带的光而不使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将光能转变成电能的光电器件，该光电器件包括：光敏层，包括：量子点层，配置为响应于入射到其上的光而产生电荷，和半导体层，配置为传导由所述量子点层产生的所述电荷；第一电极，电连接到所述半导体层的第一端；和第二电极，电连接到所述半导体层的第二端。

【技术特征摘要】
2015.09.17 KR 10-2015-01318921.一种用于将光能转变成电能的光电器件，该光电器件包括：光敏层，包括：量子点层，配置为响应于入射到其上的光而产生电荷，和半导体层，配置为传导由所述量子点层产生的所述电荷；第一电极，电连接到所述半导体层的第一端；和第二电极，电连接到所述半导体层的第二端。2.如权利要求1所述的光电器件，其中所述半导体层包括氧化物半导体。3.如权利要求2所述的光电器件，其中所述氧化物半导体包括锌氧化物(ZnO)基氧化物、铟氧化物(InO)基氧化物、以及锡氧化物(SnO)基氧化物中的至少一个。4.如权利要求2所述的光电器件，其中所述氧化物半导体包括硅铟锌氧化物(SIZO)、硅锌锡氧化物(SZTO)、锌氧化物(ZnO)、铟锌氧化物(IZO)、锌锡氧化物(ZTO)、镓铟锌氧化物(GIZO)、铪铟锌氧化物(HIZO)、铟锌锡氧化物(IZTO)、锡氧化物(SnO)、铟锡氧化物(ITO)、铟镓氧化物(IGO)、铟氧化物(InO)以及铝铟氧化物(AIO)中的至少一个。5.如权利要求1所述的光电器件，其中所述半导体层具有3.0eV至5.0eV的能带隙。6.如权利要求1所述的光电器件，其中所述量子点层被嵌入在所述半导体层中。7.如权利要求1所述的光电器件，其中所述半导体层包括下部半导体层和上部半导体层，和所述量子点层设置在所述下部半导体层和所述上部半导体层之间。8.如权利要求7所述的光电器件，其中所述下部半导体层的厚度不同于所述上部半导体层的厚度。9.如权利要求1所述的光电器件，其中所述量子点层包括多个量子点，其中所述多个量子点的每个包括II-VI族基半导体、III-V族基半导体、IV-VI族基半导体、IV族基半导体和石墨烯量子点中的至少一个。10.如权利要求1所述的光电器件，其中所述第一电极在平行于所述光敏层的方向上与所述第二电极间隔开。11.如权利要求1所述的光电器件，其中所述光电器件是光电晶体管，和所述光电器件还包括配置为将电场施加到所述光敏层的栅电极。12.如权利要求1所述的光电器件，其中所述光电器件是光电探测器和光伏器件中的一个。13.一种电子装置，包括如权利要求1所述的光电器件。14.一种光电器件，包括：多个光电转换元件，每个所述光电转换元件配置为将光能转变成电能，其中所述多个光电转换元件包括第一光电转换元件和第二光电转换元件，其中所述第一光电转换元件包括：第一电极、第二电极以及设置在所述第一电极和所述第二电极之间的第一光敏层，其中所述第一光敏层包括配置为响应于入射到其上的光而产生电荷的第一量子点层、和配置为传导由所述第一量子点层产生的所述电荷的第一半导体层；其中所述第二光电转换元件包括：第三电极、第四电极以及设置在所述第三电极和所述第四电极之间的第二光敏层，其中所述第二光敏层包括配置为响应于入射到其上的光而产生电荷的第二量子点层、和配置为传导由所述第二量子点层产生的所述电荷的第二半导体层，其中所述第一量子点层配置为吸收在第一波长带中的光，所述第二量子点层配置为吸收在第二波长带中的光，所述第二波长带不同于所述第一波长带。15.如权利要求14所述的光电器件，其中所述多个光电转换元件还包括第三光电转换元件，其中所述第三光电转换元件包括：第五电极、第六电极以及设置在所述第五电极和所述第六电极之间的第三光敏层，其中所述第三光敏层包括配置为响应于入射到其上的光而产生电荷的第三量子点层、和配置为传导由所述第三量子点层产生的所述电荷的第三半导体层，其中所述第三量子点层配置为吸收在第三波长带中的光，所述第三波长带不同于所述第一波长带和所述第二波长带。16.如权利要求15所述的光电器件，其中所述第一光电转换元件配置为吸收对应于红光、绿光、蓝光和红外光之一的光，所述第二光电转换元件配置为吸收对应于红光、绿光、蓝光和红外光之一的光，和所述第三光电转换元件配置为吸收对应于红光、绿光、蓝光和红外光之一的光。17.如权利要求14所述的光电器件，其中所述多个光电转换元件在水平方向上彼此间隔开。18.如权利要求14所述的光电器件，其中所述多个光电转换元件在竖直方向上层叠。19.如权利要求14所述的光电器件，其中所述第一半导体层和所述第二半导体层中至少一个包括氧化物半导体。20.如权利要求19所述的光电器件，其中所述氧化物半导体包括锌氧化物(ZnO)基氧化物、铟氧化物(InO)基氧化物、以及锡氧化物(SnO)基氧化物中的至少一个。21.如权利要求19所述的光电器件，其中所述氧化物半导体包括硅铟锌氧化物(SIZO)、硅锌锡氧化物(SZTO)、锌氧化物(ZnO)、铟锌氧化物(IZO)、锌锡氧化物(ZTO)、镓铟锌氧化物(GIZO)、铪铟锌氧化物(HIZO)、铟锌锡氧化物(IZTO)、锡氧化物(SnO)、铟锡氧化物(ITO)、铟镓氧化物(IGO)、铟氧化物(InO)以及铝铟氧化物(AIO)中的至少一个。22.如权利要求14所述的光电器件，其中所述第一半导体层和所述第二半导体层中的至少一个具有3....

【专利技术属性】
技术研发人员：赵庆相，白瓒郁，郑熙静，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR