[发明专利]光电转换元件及其制造方法、成像装置、光学传感器

说明书

本发明提供了具有低暗电流的有机光电转换元件、摄像装置、光学传感器和光电转换元件制造方法。光电转换元件是通过如下方式提供的：形成有机光电转换层以作为第一电极的上层，所述有机光电转换层包含一种或多种类型的有机半导体材料；形成缓冲层以作为所述有机光电转换层的上层，所述缓冲层由非晶无机材料构成并具有7.7至8.0eV的能级，且所述有机光电转换层与所述缓冲层之间具有2eV以上的HOMO能级差；以及形成第二电极以作为所述缓冲层的上层。

本申请是申请日为2015年4月21日、发明名称为“光电转换元件及其制造方法、成像装置、光学传感器”的申请号为201580027505.X专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及光电转换元件、包括该光电转换元件的成像装置和光学传感器以及制造光电转换元件的方法。更特别地，本发明涉及有机光电转换元件、包括有机光电转换材料的成像装置和光学传感器以及制造有机光电转换元件的方法。

背景技术

通常，对于成像元件(图像传感器)，主要使用具有电耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)的结构的半导体元件。而且，最近提出了包括具有由有机半导体材料形成的光电转换层的有机光电转换元件的成像元件(例如，参见专利文献1至3)。有机光电转换元件不需要包含滤色器，并且可与常规无机半导体元件相比具有更简单的结构和制造过程。

如专利文献1至3所描述的常规有机光电转换元件具有将有机光电转换部布置在一对电极之间的构造。例如，下部电极、有机光电转换部和上部电极依次层叠在基板上。而且，在某些情况下，常规有机光电转换元件还包括位于有机光电转换部与每个电极之间的诸如电子阻挡层、缓冲层和有源层等各种中间层。

引用文献列表

专利文献

专利文献1：JP 2013-219190A

专利文件2：JP 2014-063999A

专利文件3：JP 2014-072328A

发明内容

技术问题

光电转换元件被要求具有高的转换效率和低的暗电流。然而，前述的常规有机光电转换元件存在没有充分地抑制暗电流的问题。

因此，本发明的主要目的在于提供具有低暗电流的有机光电转换元件、成像装置和光学传感器以及制造光电转换元件的方法。

问题的解决方案

根据本发明的光电转换元件包括：第一电极；有机光电转换层，其布置在所述第一电极的上层中，所述有机光电转换层包括一种或多种有机半导体材料；缓冲层，其布置在所述有机光电转换层的上层中，所述缓冲层由非晶无机材料构成并且具有7.7至8.0eV的能级，且所述缓冲层与所述有机光电转换层之间的HOMO能级差为2eV以上；以及第二电极，其布置在所述缓冲层的上层中。所述缓冲层可例如由多种金属氧化物形成。在此情况下，所述金属氧化物中的至少一者可以是金属氧化物半导体。另外，所述缓冲层可由从如下群组中选择的多种金属氧化物形成，所述群组由锌氧化物、硅氧化物、锡氧化物、铌氧化物、钛氧化物、钼氧化物、铝氧化物、基于In-Ga-Zn的氧化物(IGZO)、镁氧化物和铪氧化物构成。所述缓冲层可由各自具有不同能级的多个层构成。所述缓冲层可例如具有3至300nm的厚度。所述缓冲层可具有100kΩ/□以上的表面电阻。所述第二电极可由透明材料形成。在此情况下，所述缓冲层也可由透明材料形成，且所述缓冲层与所述第二电极的相对折射率可以为0.3以下。所述缓冲层可例如通过溅射法形成。

根据本发明的成像装置包括上述的光电转换元件。另外，根据本发明的光学传感器包括上述的光电转换元件，并可例如是红外传感器。