光电转换元件和成像装置制造方法及图纸

根据本公开的一个实施方案的光电转换元件包括：第一电极(11)；第二电极(13)，其布置成与所述第一电极(11)相对；和有机光电转换层(12)，其设置在所述第一电极(11)与所述第二电极(13)之间，在所述第一电极(11)与所述第二电极(13)之间的预定截面中，所述有机光电转换层(12)在层内具有包含一种有机半导体材料的大于1nm且小于10nm的畴。于1nm且小于10nm的畴。于1nm且小于10nm的畴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电转换元件和成像装置


[0001]本公开涉及使用有机半导体材料的光电转换元件以及包括该光电转换元件的成像装置。

技术介绍

[0002]例如，专利文献1公开了一种光电转换元件，其通过设置在层内具有沿膜厚方向垂直横穿的渗滤结构并且具有平面方向上的畴长小于膜厚方向上的畴长的畴的有机光电转换层，实现了外部量子效率和响应速度的提高。
[0003]引用列表
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：国际公开第WO2019/098315号

技术实现思路

[0006]因此，要求使用有机半导体材料的光电转换元件具有改善的响应特性。
[0007]期望提供可以改善响应特性的光电转换元件和成像装置。
[0008]本公开的实施方案的光电转换元件包括：第一电极；第二电极，其被布置成与所述第一电极相对；和有机光电转换层，其设置在所述第一电极与所述第二电极之间，在所述第一电极与所述第二电极之间的预定截面中，所述有机光电转换层在层内具有包含一种有机半导体材料的大于1nm且小于10nm的畴。
[0009]本公开的实施方案的成像装置包括像素，每个所述像素包括一个或多个有机光电转换部，并且包括本公开实施方案的光电转换元件作为一个或多个有机光电转换部。
[0010]在本公开实施方案的光电转换元件和本公开实施方案的成像装置中，设置有机光电转换层，该有机光电转换层在第一电极和第二电极之间的预定截面中具有包含一种有机半导体材料的大于1nm且小于10nm的畴。因此，改善了在有机光电转换层中经历电荷分离的电荷的移动。
附图说明
[0011]图1是根据本公开的实施方案的光电转换元件的构造的示例的示意性截面图。
[0012]图2是图1所示的光电转换元件的单位像素的构造的示意性平面图。
[0013]图3是一种有机半导体材料的晶体在[301]方向上观察的模型图。
[0014]图4是一种有机半导体材料的晶体在[20
‑
1]方向上观察的模型图。
[0015]图5是根据本公开的实施方案的光电转换元件的构造的另一示例的示意性截面图。
[0016]图6是图1所示的光电转换元件的制造方法的说明性示意性截面图。
[0017]图7是图6之后的步骤的示意性截面图。
[0018]图8是根据本公开的变形例1的光电转换元件的构造的示例的示意性截面图。
[0019]图9是图8所示的光电转换元件的等效电路图。
[0020]图10是构成图8所示的光电转换元件的控制部的晶体管的布置和有机光电转换部的下部电极的示意图。
[0021]图11是示出图8所示的光电转换元件的操作示例的时序图。
[0022]图12是根据本公开的变形例2的光电转换元件的构造的示例的示意性截面图。
[0023]图13A是根据本公开的变形例3的光电转换元件的构造的示例的示意性截面图。
[0024]图13B是包括图13A所示的光电转换元件的成像装置的像素构造的示例的示意性平面图。
[0025]图14A是根据本公开的变形例4的光电转换元件的构造的示例的示意性截面图。
[0026]图14B是包括图14A所示的光电转换元件的成像装置的像素构造的示例的示意性平面图。
[0027]图15是示出包括图1等所示的光电转换元件的成像装置的整体构造的框图。
[0028]图16是示出使用图15所示的成像装置的电子设备的示例的功能框图。
[0029]图17是示出体内信息获取系统的示意性构造的示例的框图。
[0030]图18是示出内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
[0031]图19是示出摄像机头和相机控制单元(CCU)的功能构造的示例的框图。
[0032]图20是示出车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
[0033]图21是辅助说明车外信息检测部和成像部的安装位置的示例的图。
[0034]图22是在实验例1～3中使用的器件样品的构造的示意性截面图。
[0035]图23是在实验例1～3中使用的畴确认用样品的构造的示意性截面图。
[0036]图24A是利用FIB制造平面观察用样品的步骤的说明性示意图。
[0037]图24B是图24A之后的步骤的示意图。
[0038]图24C是图24B之后的步骤的示意图。
[0039]图25是图24C之后的步骤的示意图。
[0040]图26是畴确认用样品的加工方法的说明性示意图。
[0041]图27是图26之后的步骤的示意图。
[0042]图28是实验例1的TEM图像的示意图。
[0043]图29是实验例2的TEM图像的示意图。
[0044]图30是实验例3的TEM图像的示意图。
[0045]图31是示出实验例1～3的X射线衍射结果的图。
[0046]图32是示出实验例1的晶畴之间的距离的图。
[0047]图33是示出实验例2的晶畴之间的距离的图。
[0048]图34是示出实验例3的晶畴之间的距离的图。
具体实施方式
[0049]在下文中，参考附图详细说明本公开的实施方案。以下说明仅是本公开的具体示例，并且本公开不应限于以下方面。此外，本公开不限于在附图中示出的各个部件的位置、尺寸和尺寸比等。注意，按下面的顺序进行说明。
[0050]1.实施方案(设置在预定截面中具有1nm以上且10nm以下的畴的有机光电转换层
的示例)
[0051]1‑
1.光电转换元件的构造
[0052]1‑
2.光电转换元件的制造方法
[0053]1‑
3.作用和效果
[0054]2.变形例
[0055]2‑
1.变形例1(下部电极包括多个电极的示例)
[0056]2‑
2.变形例2(层叠有多个有机光电转换部的光电转换元件的示例)
[0057]2‑
3.变形例3(使用滤色器对无机光电转换部进行分光的光电转换元件的示例)
[0058]2‑
4.变形例4(使用滤色器对无机光电转换部进行分光的光电转换元件的示例)
[0059]3.适用例
[0060]4.应用例
[0061]5.实施例
[0062]<1.实施方案>
[0063]图1示出了根据本公开的实施方案的光电转换元件(光电转换元件1)的截面构造的示例。图2示出了图1所示的光电转换元件1的平面构造的示例。光电转换元件1构成例如在诸如数码相机或摄像机等电子设备中使用的诸如CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器等成像装置(成像装置100)中的一个像素(单位像素P)(参见图15)。光电转换元件1例如包括有机光电转换部10，在该有机光电转换部10中，依次层叠有下部电极11、有机光电转换层12和上部电极13。本实施方案的光电转换元件1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光电转换元件，其包括：第一电极；第二电极，其被布置成与所述第一电极相对；和有机光电转换层，其设置在所述第一电极与所述第二电极之间，在所述第一电极与所述第二电极之间的预定截面中，所述有机光电转换层在层内具有包含一种有机半导体材料的大于1nm且小于10nm的畴。2.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，所述畴至少部分地具有晶体特性，并且在所述有机光电转换层中具有晶体结构的所述一种有机半导体材料的比例为20％以上且70％以下。3.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，通过X射线衍射测定的所述一种有机半导体材料的晶体峰的半峰全宽为0.015rad以上且0.15rad以下。4.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，从所述有机光电转换层中的二维分布的自相关确定的所述畴的平均周期为3nm以上且5nm以下。5.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，所述有机光电转换层包括空穴传输材料和电子传输材料。6.根据权利要求5所述的光电转换元件，其中，所述一种有机半导体材料包括所述空穴传输材料或所述电子传输材料，或者所述一种有机半导体材料包括所述空穴传输材料和所述电子传输材料。7.根据权利要求5所述的光电转换元件，其中，所述有机光电转换层包括电离电位为6eV以下的有机材料作为所述空穴传输材料。8.根据权利要求7所述的光电转换元件，其中，所述有机材料包括碳原子、氢原子、氮原子、氧原子和硫原子，并且在整个分子中包括9个以上且13个以下的芳香环，形成最大稠合环的所述芳香环的数量为5以下，连接所述芳香环的单键的数量为5以上且9以下，并且整个分子的短边的长度为长边的15％以上且30％以下。9.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：村上洋介，菅野雅人，君岛美树，
申请(专利权)人：索尼集团公司，
类型：发明
国别省市：