光电转换器件以及传感器和电子设备制造技术

公开了光电转换器件以及传感器和电子设备，所述光电转换器件包括：第一电极和第二电极；在所述第一电极和所述第二电极之间的光电转换层，所述光电转换层包括p型半导体和n型半导体；以及在所述第一电极和所述光电转换层之间的有机缓冲层，所述有机缓冲层包括有机缓冲材料，其中所述有机缓冲材料的LUMO能级和所述n型半导体的LUMO能级之间的差大于或等于约1.2eV，并且所述有机缓冲材料包括至少三个咔唑部分。所述传感器和电子设备包括所述光电转换器件。

【技术实现步骤摘要】
光电转换器件以及传感器和电子设备对相关申请的交叉引用本申请要求2019年11月6日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2019-0141158的优先权和权益，将其全部内容通过引用引入本文中。
公开光电转换器件、传感器和电子设备。
技术介绍
光电转换器件利用光电效应将光转换为电信号。光电转换器件包括光电二极管和光电晶体管等，且其可应用于传感器或光电探测器。传感器越来越多地要求较高的分辨率，导致较小的像素尺寸。目前，硅光电二极管被广泛使用，但是其可具有恶化的灵敏度，因为硅光电二极管由于小的像素而具有较小的吸收面积。因此，已经研究了能够代替硅的有机材料。所述有机材料可具有高的消光系数并且被配置为取决于分子结构而选择性地吸收在特定波长区域中的光，且因此可同时代替光电二极管和滤色器并且结果改善灵敏度并对高度集成做贡献。然而，所述有机材料可由于其高的结合能和复合行为而不同于硅。可难以精确地预测有机材料的特性，这可使得难以容易地控制光电转换器件所需的性质。
技术实现思路
实例实施方式提供能够减少剩余电荷载流子和暗电流并且改善光电转换效率、电荷载流子提取特性和热稳定性的光电转换器件。实例实施方式提供包括所述光电转换器件的传感器。实例实施方式提供包括所述光电转换器件或所述传感器的电子设备。根据实例实施方式，光电转换器件包括：第一电极和第二电极；在所述第一电极和所述第二电极之间的光电转换层，所述光电转换层包括p型半导体和n型半导体；以及在所述第一电极和所述光电转换层之间的有机缓冲层。所述有机缓冲层包括有机缓冲材料。所述有机缓冲材料的LUMO能级和所述n型半导体的LUMO能级之间的差大于或等于约1.2eV，并且所述有机缓冲材料包括至少三个咔唑部分。在一些实施方式中，所述有机缓冲材料的LUMO能级可为约1.2eV至约3.0eV，并且所述n型半导体的LUMO能级可为约3.6eV至约4.8eV。在一些实施方式中，所述有机缓冲材料的HOMO能级和所述p型半导体的HOMO能级之间的差可小于或等于约0.5eV。在一些实施方式中，所述有机缓冲材料的HOMO能级和所述p型半导体的HOMO能级可分别在约5.0eV至约6.0eV的范围内。在一些实施方式中，所述有机缓冲材料的HOMO能级和所述p型半导体的HOMO能级之间的差可为约0eV至约0.5eV，并且所述有机缓冲材料的LUMO能级和所述n型半导体的LUMO能级之间的差可为约1.2eV至约3.6eV。在一些实施方式中，所述有机缓冲材料可由化学式1表示。[化学式1]在化学式1中，L1-L3独立地为取代或未取代的C6-C20亚芳基，R1-R7独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C3-C20杂芳基、取代或未取代的咔唑基、卤素、氰基、或其组合，R1-R3的至少两个为取代或未取代的咔唑基，和m1-m3独立地为0或1。在一些实施方式中，所述有机缓冲材料可由化学式1A至1C之一表示。[化学式1A][化学式1B][化学式1C]在化学式1A至1C中，L1-L3独立地为取代或未取代的C6-C20亚芳基，R1和R4-R17独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C3-C20杂芳基、取代或未取代的咔唑基、卤素、氰基、或其组合，和m1-m3独立地为0或1。在一些实施方式中，在化学式1A至1C中，R1和R4-R17可独立地为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。在一些实施方式中，在化学式1A至1C中，L1-L3可独立地为取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、或者取代或未取代的亚萘基。在一些实施方式中，在化学式1A至1C中，R1、R4-R17和L1-L3的三个可为取代或未取代的苯基或者取代或未取代的亚苯基。在一些实施方式中，所述有机缓冲材料可由化学式1D至1G之一表示。[化学式1D][化学式1E][化学式1F][化学式1G]在化学式1D至1G中，L1-L3独立地为取代或未取代的C6-C20亚芳基，R2和R4-R17独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C3-C20杂芳基、取代或未取代的咔唑基、卤素、氰基、或其组合，和m1-m3独立地为0或1。在一些实施方式中，在化学式1D至1G中，R2和R4-R17可独立地为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。在一些实施方式中，在化学式1D至1G中，L1-L3可独立地为取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、或者取代或未取代的亚萘基。在一些实施方式中，在化学式1D至1G中，R2、R4-R17和L1-L3的三个可为取代或未取代的苯基或者取代或未取代的亚苯基。在一些实施方式中，在化学式1中，R1-R3的两个可为取代或未取代的咔唑基且R1-R3的剩余的一个可为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。在一些实施方式中，所述有机缓冲材料可包括三个咔唑部分和三个苯基部分。在一些实施方式中，所述有机缓冲材料可由化学式1-1至1-4之一表示。在化学式1-1至1-4中，L1-L3独立地为苯基，m1-m3独立地为0或1，和R1-R3独立地为咔唑基或苯基取代的咔唑基。在一些实施方式中，在化学式1-1至1-4中，R1-R3可独立地为组1中列出的基团之一。[组1]在组1中，*为连接点。在一些实施方式中，所述有机缓冲材料可由化学式1-2-1或1-3-1表示。在化学式1-2-1或1-3-1中，R8和R12独立地为氢或苯基。在一些实施方式中，所述p型半导体、所述n型半导体、或者所述p型半导体和所述n型半导体二者可独立地为具有在红色波长谱(在本文中，“波长谱”也称作“波长区域”)、绿色波长谱、蓝色波长谱、和红外波长谱之一中的最大吸收波长的光吸收材料。根据实例实施方式，光电转换器件包括：包括光吸收材料的光电转换层，所述光电转换层被配置为将通过所述光吸收材料吸收的光转换成电信号；和邻近于所述光电转换层的有机缓冲层。所述光电转换层的吸收光谱具有在红色波长谱、绿色波长谱、蓝色波长谱、和红外波长谱之一中的最大吸收波长。所述有机缓冲层包括包含至少三个咔唑部分且具有大于或等于约2.8eV的能带隙的有机缓冲材料。在一些实施方式中，所述有机缓冲材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.光电转换器件，包括：/n第一电极和第二电极；/n在所述第一电极和所述第二电极之间的光电转换层，所述光电转换层包括p型半导体和n型半导体；以及/n在所述第一电极和所述光电转换层之间的有机缓冲层，所述有机缓冲层包括有机缓冲材料，/n所述有机缓冲材料的LUMO能级和所述n型半导体的LUMO能级之间的差大于或等于1.2eV，并且/n所述有机缓冲材料包括至少三个咔唑部分。/n

【技术特征摘要】
20191106 KR 10-2019-01411581.光电转换器件，包括：
第一电极和第二电极；
在所述第一电极和所述第二电极之间的光电转换层，所述光电转换层包括p型半导体和n型半导体；以及
在所述第一电极和所述光电转换层之间的有机缓冲层，所述有机缓冲层包括有机缓冲材料，
所述有机缓冲材料的LUMO能级和所述n型半导体的LUMO能级之间的差大于或等于1.2eV，并且
所述有机缓冲材料包括至少三个咔唑部分。


2.如权利要求1所述的光电转换器件，其中
所述有机缓冲材料的LUMO能级为1.2eV至3.0eV，和
所述n型半导体的LUMO能级为3.6eV至4.8eV。


3.如权利要求1所述的光电转换器件，其中所述有机缓冲材料的HOMO能级和所述p型半导体的HOMO能级之间的差小于或等于0.5eV。


4.如权利要求3所述的光电转换器件，其中所述有机缓冲材料的HOMO能级和所述p型半导体的HOMO能级分别在5.0eV至6.0eV的范围内。


5.如权利要求3所述的光电转换器件，其中
所述有机缓冲材料的HOMO能级和所述p型半导体的HOMO能级之间的差为0eV至0.5eV，和
所述有机缓冲材料的LUMO能级和所述n型半导体的LUMO能级之间的差为1.2eV至3.6eV。


6.如权利要求1所述的光电转换器件，其中
所述p型半导体、所述n型半导体、或者所述p型半导体和所述n型半导体二者独立地为具有在红色波长区域、绿色波长区域、蓝色波长区域、和红外波长区域之一中的最大吸收波长的光吸收材料。


7.光电转换器件，包括：
包括光吸收材料的光电转换层，所述光电转换层被配置为将通过所述光吸收材料吸收的光转换成电信号，和
邻近于所述光电转换层的有机缓冲层，
所述光电转换层的吸收光谱具有在红色波长区域、绿色波长区域、蓝色波长区域、和红外波长区域之一中的最大吸收波长，
所述有机缓冲层包括包含至少三个咔唑部分且具有大于或等于2.8eV的能带隙的有机缓冲材料。


8.如权利要求1或7所述的光电转换器件，其中所述有机缓冲材料由化学式1表示：
[化学式1]



其中，在化学式1中，
L1-L3独立地为取代或未取代的C6-C20亚芳基，
R1-R7独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C3-C20杂芳基、取代或未取代的咔唑基、卤素、氰基、或其组合，
R1-R3的至少两个为取代或未取代的咔唑基，和
m1-m3独立地为0或1。


9.如权利要求8所述的光电转换器件，其中所述有机缓冲材料由化学式1A至1C之一表示：
[化学式1A]



[化学式1B]



[化学式1C]



其中，在化学式1A至1C中，
L1-L3独立地为取代或未取代的C6-C20亚芳基，
R1和R4-R17独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C3-C20杂芳基、取代或未取代的咔唑基、卤素、氰基、或其组合，和
m1-m3独立地为0或1。


10.如权利要求9所述的光电转换器件，其中R1和R4-R17独立地为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。


11.如权利要求9所述的光电转换器件，其中L1-L3独立地为取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、或者取代或未取代的亚萘基。


12.如权利要求9所述的光电转换器件，其中R1、R4-R17和L1-L3的三个为取代或未取代的苯基或者取代或未取代的亚苯基。


13.如权利要求8所述的光电转换器件，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪慧林，崔泰溱，许哲准，朴敬培，林宣晶，
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