光電子器件和圖像傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了光電子器件以及包括該光電子器件的圖像傳感器。該光電子器件包括：第一電極，包括第一金屬；有源層，設(shè)置在第一電極和第二電極之間；以及擴(kuò)散阻擋層，設(shè)置在第一電極和有源層之間，擴(kuò)散阻擋層包括第二金屬，其中第二金屬具有比第一金屬的熱擴(kuò)散率低的熱擴(kuò)散率，并且其中第一電極和擴(kuò)散阻擋層配置為透射光。
【專利說明】光電子器件和圖像傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 光電子器件和圖像傳感器根據(jù)各種示例實(shí)施例公開。
【背景技術(shù)】
[0002]光電子器件指的是用于將光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件。光電子器件可以包括光電二極管、光電晶體管等，并可以應(yīng)用于圖像傳感器、太陽(yáng)能電池等。
[0003]通常，包括光電二極管的圖像傳感器要求高分辨率并因此具有較小的像素。目前，硅光電二極管被廣泛使用，但是通常存在靈敏度惡化的問題，因?yàn)楣韫怆姸O管具有由于較小的像素導(dǎo)致的較小的吸收區(qū)域。因此，已經(jīng)進(jìn)行了對(duì)能夠代替硅的有機(jī)材料的研究。
[0004]有機(jī)材料一般地具有高消光系數(shù)并取決于分子結(jié)構(gòu)選擇性地吸收在特定波長(zhǎng)區(qū)域中的光，因此可以同時(shí)代替光電二極管和濾色器并因而改善靈敏度并有助于高集成度。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)使用有機(jī)材料的光電二極管，光電轉(zhuǎn)換效率要求被增加，為此目的，電極和有源層之間的電荷遷移率需要被增大。此外，當(dāng)光電二極管可以應(yīng)用于圖像傳感器時(shí)，光電二極管可以具有在反向偏置狀態(tài)的低電流(也就是，低的泄漏電流)，并可以檢測(cè)由光產(chǎn)生的電流值，因此增加圖像傳感器的感測(cè)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]一個(gè)示例實(shí)施例提供可以改善光電轉(zhuǎn)換效率并降低泄漏電流的光電子器件。
[0007]另一個(gè)示例實(shí)施例提供包括該光電子器件的圖像傳感器。
[0008]根據(jù)至少一個(gè)不例實(shí)施例，一種光電子器件可以包括:第一電極，包括第一金屬；有源層，設(shè)置在第一電極和第二電極之間；以及擴(kuò)散阻擋層，設(shè)置在第一電極和有源層之間，擴(kuò)散阻擋層包括第二金屬，其中第二金屬具有比第一金屬的熱擴(kuò)散率低的熱擴(kuò)散率，并且其中第一電極和擴(kuò)散阻擋層配置為透射光。
[0009]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，第一金屬可以包括銀(Ag)、金(Au)、鉻(Cr)、鍺(Ge)、其合金、或其組合。
[0010]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，第二金屬可以從具有小于或等于約10_5m2/s的熱擴(kuò)散率的金屬選出。
[0011]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，第二金屬可以包括鋁(Al)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、鈀(Pd)、其合金、或其組合。
[0012]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，第一金屬可以包括銀(Ag)或銀合金，第二金屬可以包括鋁(Al)或鋁合金。
[0013]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例,第一電極可以具有約Inm至約500nm的厚度。
[0014]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例,擴(kuò)散阻擋層可以具有約0.5nm至約IOnm的厚度。
[0015]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，光電子器件還包括光透射輔助層，其中光透射輔助層可以包括具有約1.6至約2.5的折射率的材料。
[0016]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，光電子器件的透光率可以等于或大于80%。[0017]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，光電子器件的暗電流可以等于或小于lOOe/s。
[0018]根據(jù)另一個(gè)示例實(shí)施例，一種有機(jī)圖像傳感器可以包括感光器件的陣列；濾色器的陣列；和光電子器件；其中光電子器件包括第一電極，包括第一金屬并透射入射光；有源層，設(shè)置在第一電極和第二電極之間；以及擴(kuò)散阻擋層，包括第二金屬，設(shè)置在第一電極和有源層之間，并配置為透射光，其中第二金屬的熱擴(kuò)散率低于第一金屬的熱擴(kuò)散率。
[0019]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，第一金屬可以包括銀(Ag)、金(Au)、鉻(Cr)、鍺(Ge)、其合金、或其組合。
[0020]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，第二金屬可以包括具有小于或等于約10_5m2/s的熱擴(kuò)散率的金屬。
[0021]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，第二金屬可以包括鋁(Al)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、鈀(Pd)、其合金、或其組合。
[0022]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例,第一電極可以具有約Inm至約500nm的厚度。
[0023]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，擴(kuò)散阻擋層可以具有約0.5nm至約IOnm的厚度。
[0024]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，有機(jī)圖像傳感器還可以包括光透射輔助層，其中光透射輔助層可以包括具有約1.6至約2.5的折射率的材料。
[0025]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，光電子器件的透光率可以等于或大于80%。
[0026]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，光電子器件的暗電流可以等于或小于lOOe/s。
[0027]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，濾色器的陣列可以包括紅色濾色器、綠色濾色器和藍(lán)色濾色器，其中每個(gè)濾色器分別具有相應(yīng)的紅色、綠色或藍(lán)色的像素感應(yīng)器件。
[0028]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，濾色器的陣列包括紅色濾色器和藍(lán)色濾色器，光電子器件的有源層可以包括選擇性地吸收綠色波長(zhǎng)區(qū)域的光的有機(jī)材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是示出根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例的光電子器件的截面圖，
[0030]圖2是示出根據(jù)另一個(gè)示例實(shí)施例的光電子器件的截面圖，
[0031]圖3是示出根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例的有機(jī)CMOS圖像傳感器的截面圖，
[0032]圖4是示出根據(jù)另一個(gè)示例實(shí)施例的有機(jī)CMOS圖像傳感器的截面圖，
[0033]圖5是示出根據(jù)示例I和比較例I的光電子器件的暗電流的圖形，以及
[0034]圖6是示出根據(jù)示例I和比較例I的光電子器件的外量子效率(EQE)的圖形。
【具體實(shí)施方式】
[0035]在下文將參照附圖更全面地描述各個(gè)示例實(shí)施例，附圖中示出本公開的示例實(shí)施例。然而，本公開可以以多種不同的形式實(shí)施，而不應(yīng)被解釋為限于這里闡述的示例實(shí)施例。將理解，當(dāng)稱一個(gè)元件在另一元件“上”、“連接到”或“耦接到”另一元件時(shí)，它可以直接在該另一元件上、直接連接到或耦接到另一元件，或者可以存在插入的元件。相反，當(dāng)稱一個(gè)元件“直接在”另一元件“上”、“直接連接”或“直接耦接”到另一元件時(shí)，不存在插入元件。如這里所用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)所列相關(guān)項(xiàng)目的任何及所有組合。此夕卜，將理解，當(dāng)稱一層在另一層“下”時(shí)，它可以直接在另一層下面，或者還可以存在一個(gè)或多個(gè)插入的層。此外，還將理解，當(dāng)稱一層在兩個(gè)層“之間”時(shí)，它可以是這兩個(gè)層之間的唯一層，或者還可以存在一個(gè)或多個(gè)插入的層。
[0036]將理解，雖然這里可以使用術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等來(lái)描述各種元件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受到這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于將一個(gè)元件、組件、區(qū)域、層或部分與另一元件、組件、區(qū)域、層或部分區(qū)別開。因此，以下討論的第一元件、組件、區(qū)域、層或部分可以被稱為第二元件、組件、區(qū)域、層或部分，而不背離示例實(shí)施例的教導(dǎo)。
[0037]在附圖中，為了圖示的清晰，層和區(qū)域的尺寸可以被夸大。相似的附圖標(biāo)記始終指代相似的元件。相同的附圖標(biāo)記在整個(gè)說明書中指代相同的部件。
[0038]為便于描述這里可以使用諸如“在…之下”、“在...下面”、“下”、“在…之上”、“上”
等空間相對(duì)性術(shù)語(yǔ)以描述如附圖所示的一個(gè)元件或特征與另一個(gè)(些)元件或特征之間的關(guān)系。將理解，空間相對(duì)性術(shù)語(yǔ)是用來(lái)概括除附圖所示取向之外器件在使用或操作中的不同取向的。例如，如果附圖中的器件被翻轉(zhuǎn)過來(lái)，被描述為“在”其他元件或特征“之下”或“下面”的元件將會(huì)在其他元件或特征的“上方”。因此，示例術(shù)語(yǔ)“在...下面”就能夠涵蓋之上和之下兩種取向。器件可以采取其他取向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他取向)，這里所用的空間相對(duì)性描述符做相應(yīng)解釋。
[0039]這里所用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述特定實(shí)施例，而不意在限制示例實(shí)施例。如這里所用的，除非上下文另外清楚地指示，否則單數(shù)形式“一”和“該”也旨在包括復(fù)數(shù)形式。還將理解的是，術(shù)語(yǔ)“包括”和/或“包含”，當(dāng)在本說明書中使用時(shí)，指定了所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但并不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組合的存在 或增加。
[0040]這里參照截面圖描述了示例實(shí)施例，這些圖為示例實(shí)施例的理想化實(shí)施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意圖。因而，由例如制造技術(shù)和/或公差引起的圖示形狀的變化是可能發(fā)生的。因此，示例實(shí)施例不應(yīng)被解釋為限于這里示出的區(qū)域的特定形狀，而是包括由例如制造引起的形狀偏差在內(nèi)。例如，圖示為矩形的注入?yún)^(qū)域?qū)⑼ǔ＞哂械箞A或彎曲的特征和/或在其邊緣處的注入濃度的梯度而不是從注入?yún)^(qū)到非注入?yún)^(qū)的二元變化。類似地，通過注入形成的埋入?yún)^(qū)可以導(dǎo)致在埋入?yún)^(qū)與通過其發(fā)生注入的表面之間的區(qū)域中的某些注入。因此，附圖所示的區(qū)域在本質(zhì)上是示意性的，它們的形狀并非要示出器件區(qū)域的真實(shí)形狀，也并非要限制示例實(shí)施例的范圍。
[0041]除非另行定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))都具有示例實(shí)施例所屬領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所通常理解的同樣的含義。還將理解的是，諸如通用詞典中所定義的術(shù)語(yǔ)，除非這里加以明確定義，否則應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與它們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域的語(yǔ)境中的含義相一致的含義，而不應(yīng)被解釋為理想化的或過度形式化的意義。如這里所用的，諸如..中的至少一個(gè)”，當(dāng)在一列元件之前時(shí)，修飾元件的整個(gè)列表，而不修飾該列表的單個(gè)元件。
[0042]現(xiàn)在詳細(xì)參照實(shí)施例，其示例在附圖中示出，其中相同的附圖標(biāo)記始終指代相同的元件。在這點(diǎn)上，本發(fā)明的實(shí)施例可以具有不同的形式，而不應(yīng)被解釋為限于這里闡述的描述。因此，以下通過參照附圖僅描述了實(shí)施例，用于解釋本說明書的示例實(shí)施例。
[0043]與本說明書無(wú)關(guān)的部件為了清晰被省略，并且相同或相似的構(gòu)成元件在整個(gè)說明書始終用相同的附圖標(biāo)記指示。[0044]在下文，“組合”可以指的是兩個(gè)或更多個(gè)的混合物或堆疊結(jié)構(gòu)。
[0045]在下文，參照?qǐng)D1描述根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例的光電子器件。
[0046]圖1是示出根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例的光電子器件的截面圖。
[0047]參照?qǐng)D1，根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例的光電子器件100包括光透射金屬電極110、設(shè)置在光透射金屬電極110的一側(cè)上的擴(kuò)散阻擋層120、設(shè)置在光透射金屬電極110的另一側(cè)上的光透射輔助層150、設(shè)置在擴(kuò)散阻擋層120的一側(cè)上的有源層130以及設(shè)置在有源層130的一側(cè)上的相對(duì)電極140。
[0048]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，光透射金屬電極110可以由透射光但是吸收較少的光并具有低電阻的第一金屬形成，當(dāng)光透射金屬電極110是薄的或者用較小的厚度形成。第一金屬可以由例如銀(Ag)、金(Au)、鉻(Cr)、鍺(Ge)、其合金、或其組合形成。
[0049]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例,光透射金屬電極110可以具有例如約Inm至約500nm、約IOnm至約IOOnm或約5nm至約30nm的厚度。當(dāng)光透射金屬電極110具有在以上范圍內(nèi)的厚度時(shí)，可以不僅保證透光率而且電導(dǎo)率不會(huì)惡化而是保持良好。
[0050]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，光透射金屬電極110可以例如利用例如金屬皿被熱沉積。光透射金屬電極Iio的熱沉積可以部分地、基本上或完全地防止后面描述的有源層130的有機(jī)材料被物理沉積工藝諸如濺射等期間產(chǎn)生的等離子體劣化，因此部分地、基本上或完全地防止有源層130在制造工藝期間退化。
[0051]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，擴(kuò)散阻擋層120可以設(shè)置在光透射金屬電極110的一側(cè)以直接接觸光透射金屬電極110。擴(kuò)散阻擋層120可以部分地、基本上或完全地防止光透射金屬電極110的第一金屬擴(kuò)散到下面的層中，因此可以由具有比第一金屬的熱擴(kuò)散率低的熱擴(kuò)散率的第二金屬形成。
[0052]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，第二金屬可以從具有小于或等于約10_5m2/s的熱擴(kuò)散率的金屬(例如，具有約10_5m2/s至約10_8m2/s的熱擴(kuò)散率的金屬)選出。這樣的第二金屬可以包括例如鋁(Al)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、鈀(Pd)、其合金、或其組合。
[0053]例如，第一金屬可以是銀(Ag)或銀合金，第二金屬可以是鋁(Al)或鋁合金。銀合金可以是例如銀(Ag)和鑰(Mo)的合金，鋁合金可以是例如鋁(Al)和鑰(Mo)的合金。
[0054]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，擴(kuò)散阻擋層120可以形成為納米級(jí)別的超薄膜，代替體金屬層，并可以具有例如約0.5nm至約IOnm的厚度。在以上范圍內(nèi)，擴(kuò)散阻擋層120可以具有約0.Snm至約3nm的厚度。當(dāng)擴(kuò)散阻擋層120具有在該范圍內(nèi)的厚度時(shí)，光透射金屬電極110的第一金屬可以被有效地部分地、基本上或完全地防止擴(kuò)散到下面的層中并同時(shí)對(duì)電荷遷移性沒有影響。
[0055]這樣，當(dāng)擴(kuò)散阻擋層120形成在光透射金屬電極110的一側(cè)上時(shí)，可以被部分地、基本上或完全地防止形成光透射金屬電極110的金屬擴(kuò)散到下面的層中，因此可以部分地、基本上或完全地防止多個(gè)載流子陷阱位置由于金屬擴(kuò)散而在下面的層中產(chǎn)生，并降低泄漏電流。
[0056]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，光透射輔助層150可以位于入射光一側(cè)且在光透射金屬電極110的與擴(kuò)散阻擋層120不同的另一側(cè)。光透射輔助層150可以設(shè)置在入射光的一偵牝并可以因此降低入射光的反射率并且進(jìn)一步改善入射光被光電子器件100的吸收。
[0057]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，光透射輔助層150可以包括例如具有約1.6至約2.5的折射率的材料，并可以例如包括金屬氧化物、金屬硫化物以及具有在以上范圍內(nèi)的折射率的有機(jī)材料中的至少一種。金屬氧化物可以包括例如鎢氧化物、鋅氧化物、銦氧化物、錫氧化物、銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(ΙΖ0)、鋁氧化物、鋁錫氧化物(ATO)、氟摻雜的錫氧化物(FTO )、鑰氧化物、釩氧化物、錸氧化物、鈮氧化物、鉭氧化物、鈦氧化物、鎳氧化物、銅氧化物、鈷氧化物、猛氧化物、鉻氧化物或其組合，金屬硫化物可以包括例如硫化鋅(ZnS),有機(jī)材料可以包括例如胺衍生物。
[0058]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例,光透射輔助層150可以具有例如約IOnm至約IOOnm的厚度。
[0059]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，由于光透射輔助層150可以不直接接觸有源層130，所以光透射輔助層150可以通過物理沉積方法諸如例如濺射以及熱沉積方法形成。
[0060]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，有源層130包括P型半導(dǎo)體材料和η型半導(dǎo)體材料以形成ρη結(jié)，并接收外部光、產(chǎn)生激子并將激子分離為空穴和電子。有源層130可以包括包含P型半導(dǎo)體和η型半導(dǎo)體兩者的本征層，并可以利用例如共沉積方法等形成。有源層130還可以包括從P型層和η型層以及本征層中選出的至少一個(gè)。P型層包括P型半導(dǎo)體并且η型層包括η型半導(dǎo)體。
[0061]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，P型半導(dǎo)體可以包括例如N，N’ - 二甲基喹吖啶酮(DMQA)、二卻并花(diindenoperylene)、二苯并{[f, f]_4，4’7，7’-四苯基} 二卻并-[1，2，3_cd:1，，2，，3，-1m]花(dibenzo {[f, f，]-4，4，，7，7，-tetrapheny 1}diindeno[I, 2, 3_cd:1’，2’，3’ _lm]perylene)等,但是不限于此。η型半導(dǎo)體可以包括例如二氰基乙烯基-三聯(lián)噻吩(dicyanovinyl-terthiophene, DCV3T)、富勒烯、富勒烯衍生物、花二酰亞胺(perylenediimide)等,但是不限于此。
[0062]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，相對(duì)電極140可以是反射電極或光透射電極，并可以由例如包括銦錫氧化物(ΙΤ0)、銦鋅氧化物(ΙΖ0)、鋅氧化物(ZnO)、錫氧化物(SnO)、鋁錫氧化物(A1T0)和氟摻雜的錫氧化物(FTO)中至少一個(gè)的導(dǎo)電氧化物或金屬諸如鋁(Al)、銀(Ag)、銅(Cu)等制成。
[0063]這里，根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，當(dāng)相對(duì)電極140是反射電極時(shí)，光可以從光透射金屬電極110流入。另一方面，當(dāng)相對(duì)電極140是光透射電極時(shí),光可以同時(shí)從光透射金屬電極110和相對(duì)電極140流入。
[0064]根據(jù)至少一個(gè)不例實(shí)施例，光透射金屬電極110和相對(duì)電極140中的一個(gè)可以是陽(yáng)極，另一個(gè)可以是陰極。例如，光透射金屬電極110可以是陽(yáng)極并且相對(duì)電極140可以是陰極。
[0065]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，當(dāng)光從光透射金屬電極110流入或從相對(duì)電極140和光透射金屬電極110流入時(shí)激子可以在光電子器件100中產(chǎn)生，有源層130吸收在期望(或，可選地，預(yù)定的)波長(zhǎng)區(qū)域中的光。激子在有源層130中被分成空穴和電子?？昭ǔ蜿?yáng)極運(yùn)動(dòng)而電子朝向陰極運(yùn)動(dòng)，這在光電子器件中生成電流。
[0066]參照?qǐng)D2，描述根據(jù)另一個(gè)示例實(shí)施例的光電子器件。
[0067]圖2是示出根據(jù)另一個(gè)示例實(shí)施例的光電子器件的截面圖。
[0068]參照?qǐng)D2，根據(jù)另一個(gè)示例實(shí)施例的光電子器件100包括光透射金屬電極110、設(shè)置在光透射金屬電極110的一側(cè)上的擴(kuò)散阻擋層120、設(shè)置在光透射金屬電極110的另一側(cè)上的光透射輔助層150、設(shè)置在擴(kuò)散阻擋層120的一側(cè)上的有源層130以及設(shè)置在有源層130的一側(cè)上的相對(duì)電極140,這些層與以上實(shí)施例中描述的相同。
[0069]根據(jù)此示例實(shí)施例的光電子器件100還包括插設(shè)在有源層130和擴(kuò)散阻擋層120之間的第一電荷輔助層160a以及插設(shè)在有源層130和相對(duì)電極140之間的第二電荷輔助層 160。
[0070]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，第一電荷輔助層160a和第二電荷輔助層160b促進(jìn)從有源層130分離的空穴和電子的傳輸，因此增加光電子器件100的效率。第一電荷輔助層160a和第二電荷輔助層160b可以例如是從用于促進(jìn)空穴注入的空穴注入層(HIL)、用于促進(jìn)空穴傳輸?shù)目昭▊鬏攲?HTL)、用于部分地、基本上或完全地防止電子傳輸?shù)碾娮幼钃鯇?EBL)、用于促進(jìn)電子注入的電子注入層(EIL)、用于促進(jìn)電子傳輸?shù)碾娮觽鬏攲?ETL)和用于部分地、基本上或完全地防止空穴傳輸?shù)目昭ㄗ钃鯇?HBL)選出的至少一個(gè)。
[0071]例如，當(dāng)光透射金屬電極110是陽(yáng)極并且相對(duì)電極140是陰極時(shí)，第一電荷輔助層160a可以是空穴注入層、空穴傳輸層和/或電子阻擋層，第二電荷輔助層160b可以是電子注入層、電子傳輸層和/或空穴阻擋層。
[0072]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，空穴傳輸層(HTL)可以包括從例如聚(3，4-亞乙基二氧噻吩):聚(橫苯乙烯)(poly (3，4-ethylenedioxythiophene):poly (styrenesulfonate), PEDOT:PSS)> 聚芳基胺(polyarylamine)、聚(N-乙烯基咔唑)(poly (N-vinylcarbazole))、聚苯胺(polyaniline)、聚吡咯(polypyrrole)、N, N, N’，N’ -四(4-甲氧基苯基)-聯(lián)苯胺(N, N, N’, N’ -tetrakis (4-methoxyphenyl) -benzidine，(TPD))、4_ 雙 [N- (1-萘基)-N-苯基-氨基]聯(lián)苯(4_bis [N- (1-naphthyl) -N-pheny1-amino] biphenyl ( a -NPD) )、m_MTDATA、4, 4’，4’ ’ -三(N_ 咔唑基)-三苯基胺(4，4’，4’ ’ _tris (N-carbazolyl)-triphenylamine, TCTA)、鶴氧化物(WOx,0〈x ^ 3)、鑰氧化物(MOx,l〈x〈3)、釩氧化物(V205)、錸氧化物、鎳氧化物(Ni0x，l〈x〈4)、銅氧化物、鈦氧化物、鑰硫化物以及其組合中選出的一種，但是不限于此。
[0073]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，電子阻擋層(EBL)可以包括從例如聚(3，4_亞乙基二氧噻吩):聚(磺苯乙烯)(PEDOT:PSS)、聚芳基胺、聚(N-乙烯基咔唑)、聚苯胺、聚吡咯、N，N，N’，N’-四(4-甲氧基苯基)-聯(lián)苯胺(ΤΗ))、4-雙[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]聯(lián)苯(a -NPD)、m-MTDATA、4，4’，4’ ’ -三(N-咔唑基)三苯基胺(TCTA)及其組合中選出的一種，但是不限于此。
[0074]根據(jù)至少一個(gè)不例實(shí)施例，電子傳輸層(ETL)可以包括從例如1，4, 5，8_萘四甲酸二酐(1，4，5，8-Naphthalene-tetracarboxylic dianhydride (NTCDA))> 浴銅靈(bathocuproine (BCP))> LiF、Alq3、Gaq3> Inq3、Znq2> Zn (BTZ) 2、BeBq2、招(Al )、續(xù)(Mg)、鑰(Mo)、鋁氧化物、鎂氧化物、鑰氧化物以及其組合中選出的一個(gè)，但是不限于此。
[0075]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，空穴阻擋層(HBL)可以包括從例如1，4，5，8-萘四甲酸二酐(見1^)、二氰基乙烯基-三聯(lián)噻吩(0(^31')、浴銅靈(80?)、1^、4193、6&93、1叫3、2叫2、Zn (BTZ)2, BeBq2及其組合中選出的一種，但是不限于此。
[0076]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，第一電荷輔助層160a和第二電荷輔助層160b中的任一個(gè)可以被省略。
[0077]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，光電子器件可以應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如太陽(yáng)能電池、圖像傳感器、光電探測(cè)器和光電傳感器，但是不限于此。
[0078]在下文，參照附圖描述包括光電子器件的圖像傳感器的示例。作為圖像傳感器的示例，有機(jī)CMOS圖像傳感器被描述。
[0079]圖3是示出根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例的有機(jī)CMOS圖像傳感器的截面圖。
[0080]圖3描述了相鄰的藍(lán)色、綠色和紅色像素的示例，但是不限于此。在下文，包括附圖標(biāo)記“B”的構(gòu)成元件指的是包括在藍(lán)色像素中的構(gòu)成元件，包括“G”的構(gòu)成元件指的是包括在綠色像素中的構(gòu)成元件，包括附圖標(biāo)記“R”的構(gòu)成元件指的是包括在紅色像素中的構(gòu)成元件。
[0081]參照?qǐng)D3，有機(jī)CMOS圖像傳感器200可以包括集成有感光器件50和傳輸晶體管(未示出)的半導(dǎo)體基板210、下絕緣層60、濾色器70B、70G和70R、上絕緣層80和光電子器件 100。
[0082]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，半導(dǎo)體基板210可以是硅基板，并集成有感光器件50和傳輸晶體管(未不出)。感光器件50可以是光電二極管。感光器件50和傳輸晶體管可以集成在每個(gè)像素中，如附圖所示的，感光器件50包括藍(lán)色像素感光器件50B、綠色像素感光器件50G和紅色像素感光器件50R。感光器件50感測(cè)光，由感光器件50感測(cè)的信息通過傳輸晶體管傳遞。
[0083]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，金屬線(未示出)和焊盤(未示出)形成在半導(dǎo)體基板210上。為了減少信號(hào)延遲，金屬線和焊盤可以由具有低阻的金屬例如鋁(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)和其合金制成，但是不限于此。
[0084]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，下絕緣層60形成在金屬線和焊盤上。下絕緣層60可以由無(wú)機(jī)絕緣材料諸如硅氧化物和/或硅氮化物或低介電常數(shù)(低K)材料諸如SiC、SiCOH、SiCO和SiOF制成。
[0085]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，下絕緣層60具有暴露每個(gè)像素的每個(gè)感光器件50B、50G和50R的溝槽(未示出)。溝槽可以用填充物填充。
[0086]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，濾色器70形成在下絕緣層60上。濾色器70包括形成在藍(lán)色像素中的藍(lán)色濾色器70B、形成在綠色像素中的綠色濾光器70G和填充在紅色像素中的紅色濾色器70R。上絕緣層80形成在濾色器70上。上絕緣層80部分地、基本上或完全地消除由濾色器70的存在產(chǎn)生的臺(tái)階并平坦化該表面。光電子器件100形成在上絕緣層80上。光電子器件100包括上面描述的光透射金屬電極110、擴(kuò)散阻擋層120、有源層130和相對(duì)電極140。為了更好的理解和描述的方便，示出根據(jù)以上示例實(shí)施例的至少一個(gè)示例實(shí)施例的光電子器件100，但是它不限于此，根據(jù)以上所有示例實(shí)施例的所有光電子器件100可以被應(yīng)用。
[0087]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，光透射金屬電極110和相對(duì)電極140兩者可以是例如光透射電極，有源層130可以包括吸收可見光區(qū)域的光的有機(jī)材料。
[0088]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，從光透射金屬電極110入射的光可以在有源層130處被光電轉(zhuǎn)換，可以經(jīng)過相對(duì)電極140，并可以被感光器件50感測(cè)。
[0089]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，包括根據(jù)本示例實(shí)施例的上述光電子器件100的有機(jī)CMOS圖像傳感器增大電極和有源層之間的電荷遷移性以保證光電轉(zhuǎn)換效率(EQE)，還減小在反向偏置狀態(tài)的電流，即泄漏電流，以改善通過感測(cè)由光產(chǎn)生的電流的感測(cè)性能。[0090]圖4是示出根據(jù)另一個(gè)示例實(shí)施例的有機(jī)CMOS圖像傳感器的截面圖。
[0091]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，根據(jù)示例實(shí)施例的有機(jī)CMOS圖像傳感器200包括集成有感光器件50和傳輸晶體管(未不出)的半導(dǎo)體基板210、下絕緣層60、濾色器70、上絕緣層80和光電子器件100，如上所述的。
[0092]根據(jù)示例實(shí)施例的有機(jī)CMOS圖像傳感器200可以省略綠色濾光器70G，不同于以上示例實(shí)施例，而是可以用光電子器件100的有源層130代替綠色濾光器70G。光電子器件100的有源層可以包括例如主要地吸收在綠色波長(zhǎng)區(qū)域中的光的有機(jī)材料，從光透射金屬電極110入射的光可以通過在有源層130主要地吸收在綠色波長(zhǎng)區(qū)域中的光而被光電轉(zhuǎn)換，而在其它波長(zhǎng)區(qū)域中的光經(jīng)過相對(duì)電極140并被感光器件50感測(cè)。上絕緣層80和下絕緣層60具有通孔85以暴露綠色像素的感光器件50G。
[0093]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，當(dāng)光電子器件100的有源層130包括主要地吸收紅色波長(zhǎng)區(qū)域的光的有機(jī)材料和主要地吸收藍(lán)色波長(zhǎng)區(qū)域的光的有機(jī)材料時(shí)，紅色濾色器70R或藍(lán)色濾色器70B可以用有源層130代替。
[0094]在下文，參照示例更詳細(xì)地示出各個(gè)實(shí)施例。然而，這些實(shí)施例是示例，本公開不限于此。
[0095]光電器件I的制造
[0096]示例1
[0097]根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例，ITO濺射在玻璃基板上以形成IOOnm厚的下電極。在下電極上，鑰氧化物(Μο0χ,0〈χ ( 3)和招(Al)的混合物以1:1 (wt/wt)的比率被熱沉積以形成5nm厚的下電荷輔助層。在電荷輔助層上，二氰基乙烯基-三聯(lián)噻吩(DCV3T)和二氰基乙烯基-三聯(lián)噻吩(DCV3T): N, N’ - 二甲基喹B丫卩定酮(N, N-dimethylquinacridone (DMQA))(1:1)被順序地沉積以分別形成IOnm厚和IlOnm厚的有源層。在有源層上，鑰氧化物(Μο0χ，0〈χ≤3)被熱沉積以形成20nm厚的上電荷輔助層。在上電荷輔助層上，鋁(Al)(熱擴(kuò)散系數(shù):8.lX10_5m2/S)被熱沉積以形成Inm厚的擴(kuò)散阻擋層，銀(Ag)(熱擴(kuò)散系數(shù):1.6xl(T4m2/s)被熱沉積以形成Ilnm厚的上電極。然后，在上電極上，氧化鎢(WOx，0<x ( 3)被沉積以形成30nm厚的光透射輔助層，制造光電子器件。
[0098]比較例I
[0099]根據(jù)與示例I相同的方法制造光電子器件，除了不形成擴(kuò)散阻擋層之外。
[0100]比較例2
[0101]根據(jù)與示例I相同的方法制造光電子器件，除了不形成光透射輔助層之外。
[0102]評(píng)估
[0103]評(píng)估I
[0104]根據(jù)示例I和比較例I的光電子器件在暗電流方面被評(píng)估。
[0105]暗電流通過施加反向偏置到根據(jù)示例I和比較例I的光電子器件并測(cè)量其取決于電壓的電流變化來(lái)評(píng)估。
[0106]結(jié)果提供于圖5中。
[0107]圖5是示出根據(jù)示例I和比較例I的光電子器件的暗電流的圖形。
[0108]參照?qǐng)D5，根據(jù)示例I的光電子器件具有明顯地降低的暗電流，與根據(jù)比較例I的光電子器件相比。具體地，根據(jù)示例I的光電子器件的暗電流等于或小于約lOOe/s并小于根據(jù)比較例I的光電子器件的暗電流的三分之一。根據(jù)示例I的光電子器件包括擴(kuò)散阻擋層，導(dǎo)致明顯地降低的暗電流。
[0109]評(píng)估2
[0110]根據(jù)示例I和比較例I的光電子器件在外量子效率(EQE)方面被評(píng)估，當(dāng)不同的電壓施加到其時(shí)。
[0111]結(jié)果提供于圖6中。
[0112]圖6是示出根據(jù)示例I和比較例I的光電子器件的取決于波長(zhǎng)的外量子效率(EQE)的圖形。
[0113]參照?qǐng)D6，與根據(jù)比較例I的光電子器件的EQE相比，根據(jù)示例I的光電子器件具有類似或改善的外量子效率(EQE)。因此，根據(jù)示例I的光電子器件還包括擴(kuò)散阻擋層并對(duì)外量子效率(EQE)幾乎沒有影響。
[0114]評(píng)估3
[0115]根據(jù)示例I和比較例2的光電子器件在透光率方面被評(píng)估。
[0116]透光率利用UV可見分光光度測(cè)量方法測(cè)量。
[0117]結(jié)果提供于表1中。
[0118](表1)
[0119]
【權(quán)利要求】
1.一種光電子器件，包括: 第一電極，包括第一金屬； 有源層，在所述第一電極和第二電極之間；以及 擴(kuò)散阻擋層，在所述第一電極和所述有源層之間，所述擴(kuò)散阻擋層包括第二金屬， 其中所述第二金屬具有比所述第一金屬的熱擴(kuò)散率低的熱擴(kuò)散率，和 其中所述第一電極和所述擴(kuò)散阻擋層配置為透射光。
2.如權(quán)利要求1所述的光電子器件，其中所述第一金屬包括銀(Ag)、金(Au)、鉻(Cr)、鍺(Ge)、其合金、或其組合。
3.如權(quán)利要求1所述的光電子器件，其中所述第二金屬?gòu)木哂行∮诨虻扔?0_5m2/S的熱擴(kuò)散率的金屬選出。
4.如權(quán)利要求3所述的光電子器件，其中所述第二金屬包括鋁(Al)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、鈀(Pd)、其合金、或其組合。
5.如權(quán)利要求1所述的光電子器件，其中 所述第一金屬是銀(Ag)或銀合金，以及 所述第二金屬是鋁(Al)或鋁合金。
6.如權(quán)利要求1所 述的光電子器件，其中所述第一電極具有Inm至500nm的厚度。
7.如權(quán)利要求1所述的光電子器件，其中所述擴(kuò)散阻擋層具有0.5nm至IOnm的厚度。
8.如權(quán)利要求1所述的光電子器件，還包括光透射輔助層， 其中所述光透射輔助層包括具有1.6至2.5的折射率的材料。
9.如權(quán)利要求1所述的光電子器件，其中所述光電子器件的透光率等于或大于80%。
10.如權(quán)利要求1所述的光電子器件，其中所述光電子器件的暗電流等于或小于IOOe/S。
11.一種有機(jī)圖像傳感器，包括: 感光器件的陣列； 濾色器的陣列；和 光電子器件； 其中所述光電子器件包括: 第一電極，包括第一金屬并透射入射光， 有源層，設(shè)置在所述第一電極和第二電極之間，和 擴(kuò)散阻擋層，包括第二金屬，設(shè)置在所述第一電極和所述有源層之間并配置為透射光，其中所述第二金屬的熱擴(kuò)散率低于所述第一金屬的熱擴(kuò)散率。
12.如權(quán)利要求11所述的有機(jī)圖像傳感器，其中所述第一金屬包括銀(Ag)、金(Au)、鉻(Cr)、鍺(Ge)、其合金、或其組合。
13.如權(quán)利要求11所述的有機(jī)圖像傳感器，其中所述第二金屬包括具有小于或等于10_5m2/s的熱擴(kuò)散率的金屬。
14.如權(quán)利要求13所述的有機(jī)圖像傳感器，其中所述第二金屬包括鋁(Al)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、鈀(Pd)、其合金、或其組合。
15.如權(quán)利要求11所述的有機(jī)圖像傳感器，其中所述第一電極具有Inm至500nm的厚度。
16.如權(quán)利要求11所述的有機(jī)圖像傳感器，其中所述擴(kuò)散阻擋層具有0.5nm至IOnm的厚度。
17.如權(quán)利要求11所述的有機(jī)圖像傳感器，還包括光透射輔助層， 其中所述光透射輔助層包括具有1.6至2.5的折射率的材料。
18.如權(quán)利要求11所述的有機(jī)圖像傳感器，其中所述光電子器件的透光率等于或大于80%。
19.如權(quán)利要求11所述的有機(jī)圖像傳感器，其中所述光電子器件的暗電流等于或小于100e/so
20.如權(quán)利要求11所述的有機(jī)圖像傳感器，其中所述濾色器的陣列包括紅色濾色器、綠色濾色器和藍(lán)色濾色器，和 其中每個(gè)所述濾色器分別具有相應(yīng)的紅色、綠色或藍(lán)色的像素感應(yīng)器件。
21.如權(quán)利要求11所述的有機(jī)圖像傳感器，其中 所述濾色器的陣列包括紅色濾色器和藍(lán)色濾色器，和 所述光電子器件的所述有源層包括選擇性地吸收綠色波長(zhǎng)區(qū)域的光的有機(jī)材料。
【文檔編號(hào)】H01L27/30GK104009158SQ201410062108
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月22日
【發(fā)明者】樸敬培, 金奎植, 李光熙, 林東皙, 林宣晶 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社