[发明专利]光电转换装置，光电转换装置材料，光传感器和成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及光电转换装置，光电转换装置材料，光传感器和成像装置。 

背景技术

常规的光传感器通常为通过在半导体基板比如硅(Si)中形成光电二极管(PD)所制造的装置。关于固态成像装置，广泛地使用平面固态成像装置，其中将PD在半导体基板中二维排列，并且通过CCD或CMOS电路将对应于由在每个PD中光电转换所产生的信号电荷的信号读出。 

用于实现彩色固态成像装置的方法通常是制造这样一种结构，其中在平面固态成像装置的光入射表面侧，设置仅透射特定波长的光的滤色片以用于颜色分离。特别地，其中将分别透射蓝(B)光、绿(G)光和红(R)光的滤色片规则地安置在二维排列的PD中的每一个上的单板固态成像装置作为当今在数码相机等中广泛使用的系统是广为人知的。 

在这种单板固态成像装置中，因为滤色片仅透射有限波长的光，未能透射通过滤色片的光没有被利用并且光的利用效率是差的。此外，近年中，多像素装置的制造正在发展，并且像素尺寸以及进而光电二极管部件的面积变小，这带来了开口率减小和光采集效率降低的问题。 

为了解决这些问题，已经建议了在纵向上层叠能够检测在不同波长的光的光电转换部件的系统。关于这样的系统，就所关心的可见光来说，公开了，例如：利用Si的吸收系数的波长依赖性的系统，其中形成了垂直层叠结构并且利用厚度上的不同分离颜色(专利文件1)；和其中形成了使用有机半导体的第一光接收部件以及各自由Si组成的第二和第三光接收部件的系统(专利文件2)。 

然而，这样的系统的不利之处在于颜色分离差，因为吸收范围在Si厚度方向上的各个光接收部件中重叠并且分光性质差。 

而且，具有在信号读出基板上形成有有机光电转换膜的结构的固态成 像装置的开发正在进行。 

在这种固态成像装置中，其任务具体是提高光电转换效率或减小暗电流，并且作为用于改进这些性质的方法，公开的是，例如，对前者而言引入pn-结(非专利文献1)或引入体相异质结(bulk heterojunction)结构(专利文献3)，以及对后者而言引入阻挡层(专利文献4)。 

在通过引入pn-结或体相异质结结构来提高光电转换效率的情况下，暗电流的增加经常成为问题。此外，取决于材料的组合，光电转换效率的改善程度不同，并且在一些情况中，光信号量/暗时(dark time)噪声的比率没有比引入这种结构之前的比率提高。在采用以上方法的情况下，结合什么材料是重要的，并且特别地，当意欲降低暗时噪声时，这是难以通过传统报道的材料组合实现的。 

作为描述使用有机材料的光电转换装置的文献，还已知的是专利文献5至7，非专利文献2和3等。 

专利文献5描述了一种使用含有富勒烯的有机光电转换膜的装置，但是不可能仅通过富勒烯满足所有上述高光电转换效率，低暗电流和高光吸收。 

专利文献6描述了一种含有噻吩，呋喃或吡咯的杂环化合物，而专利文献7和非专利文献2和3描述了采用使用噻吩衍生物和富勒烯衍生物的有机光电转换装置的太阳能电池。 

[专利文献1]美国专利5,965,875 

[专利文献2]JP-A-2003-332551(本文中使用的术语“JP-A”是指“未审查的公布日本专利申请”) 

[专利文献3]JP-A-2002-076391 

[专利文献4]JP-A-5-129576 

[专利文献5]JP-A-2007-123707 

[专利文献6]JP-A-2005-132914 

[专利文献7]JP-A-2007-091714 

[非专利文献1]应用物理简报(Appl.Phys.Lett.)，1986，48，183 

[非专利文献2]美国化学会志(J.Am.Chem.Soc.)，2006，128，3459 

[非专利文献3]化学通讯(Chem.Commun.)，2008，48，6489 

发明内容

然而，专利文献5至7和非专利文献2和3的装置是目的在于用作太阳能电池的装置，并且既没有发现关于暗电流减小等的公开内容，也没有提及对于用于在成像装置中使用的光电转换装置的应用等。 

本发明的一个目的是提供一种使用有机光电转换膜的光电转换装置，具体地，一种在光电转换效率方面优异的光电转换装置，和一种固态成像装置。