[发明专利]光电二极管

说明书

本发明提供了光电二极管。根据示例实施例的光电二极管包括阳极、阴极以及在阳极与阴极之间的本征层。本征层包括P型半导体和N型半导体，在本征层内，P型半导体的重量组成比和N型半导体的重量组成比根据本征层到阳极和阴极之一的距离而改变。

技术领域

示例实施例涉及一种包括有机半导体的光电二极管。

背景技术

包括光电二极管的图像传感器的分辨率变得更高，因此，像素的尺寸变得减小。像素尺寸的减小会导致吸收区域的减小，这又会降低硅光电二极管的灵敏度。

因此，与硅相比具有更高消光系数和更高波长选择性的有机半导体正被考虑作为光电二极管的光电材料。

包括有机半导体作为光电材料的光电二极管通常具有三层结构，该三层结构包括P型半导体、本征层和N型半导体。本征层通过共沉积P型半导体和N型半导体而形成。本征层吸收光来产生激子，激子在N型半导体和P型半导体的结合面处被分为空穴和电子。空穴和电子移动到电极以产生电流。然而，上述光电二极管的外量子效率和光响应率不能令人满意。

发明内容

根据示例实施例，一种光电二极管可以包括阳极、阴极以及在阳极与阴极之间的本征层。本征层可以包括P型半导体和N型半导体。在本征层内，P型半导体的重量组成比(composition ratio)和N型半导体的重量组成比可以根据位置而改变，这里“P型半导体的重量组成比”指的是P型半导体的重量除以本征层的总重量，“N型半导体的重量组成比”指的是N型半导体的重量除以本征层的总重量。

在本征层内，P型半导体的重量组成比和N型半导体的重量组成比可以根据本征层到阳极和阴极之一的距离而改变。

在本征层内P型半导体的重量组成比可以随着靠近阳极而增加，在本征层内N型半导体的重量组成比可以随着靠近阴极而增加。在本征层中P型半导体的重量组成比和N型半导体的重量组成比的变化可以在从阳极到阴极的方向上是连续的。

本征层可以包括依次沉积的至少两个子层，该至少两个子层具有不同的重量组成比。至少两个子层可以包括：最靠近阳极的第一子层，第一子层的P型半导体的重量组成比大于N型半导体的重量组成比；和最靠近阴极的第二子层，第二子层的N型半导体的重量组成比大于P型半导体的重量组成比。

在至少两个子层中P型半导体的重量组成比可以随着靠近阳极而增加，在至少两个子层中N型半导体的重量组成比可以随着靠近阴极而增加。在第一子层中，P型半导体相对于N型半导体的相对重量组成比(P型半导体的组成比：N型半导体的组成比)可以大于约1且小于约1000，在第二子层中，P型半导体相对于N型半导体的相对重量组成比可以小于约1且大于约1/1000。

至少两个子层还可以包括位于第一子层与第二子层之间的第三子层。P型半导体相对于N型半导体的相对重量组成比在第一子层中可以为约10，在第二子层中可以为约1/10，在第三子层中可以为约5。

至少两个子层的每个可以具有约1nm至约100nm的厚度。本征层的P型半导体可以包括N，N’-二甲基喹吖啶酮(DMQA)，本征层的N型半导体可以包括C60、C70和[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)中的至少之一。本征层的N型半导体可以包括C60。光电二极管还可以包括位于本征层与阴极之间的N型半导体层，该N型半导体层实质上不包括P型半导体。

光电二极管还可以包括位于本征层与阳极之间的电子阻挡层，该电子阻挡层包括聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)、4，4′，4″-三(N-(2-萘基)-N-苯基-氨基)-三苯基胺(2TNATA)、钼氧化物和锌氧化物中的至少之

光电二极管还可以包括位于本征层与阳极之间的P型半导体层，该P型半导体层不包括N型半导体。