包括钙钛矿化合物的光电转换器件、其制造方法以及包括其的成像装置制造方法及图纸

提供包括钙钛矿化合物的光电转换器件、其制造方法以及包括其的成像装置。所述光电转换器件包括：第一传导层；第二传导层；在所述第一传导层和所述第二传导层之间的光电转换层；在所述光电转换层和所述第一传导层之间的电子阻挡层；以及在所述光电转换层和所述第二传导层之间的空穴阻挡层，其中所述电子阻挡层包括由式1表示的第一钙钛矿化合物，和所述空穴阻挡层包括由式2表示的第二钙钛矿化合物，其中A1、B1、X1、Y1、n、A2、B2、X2、Y2和m如说明书中定义的。

【技术实现步骤摘要】
包括钙钛矿化合物的光电转换器件、其制造方法以及包括其的成像装置
本公开内容涉及包括钙钛矿化合物的光电转换器件、其制造方法以及包括其的成像装置。
技术介绍
光电转换器件是指将光信号转换为电信号的器件。通常，光电转换器件利用光电效应例如光电导效应和光伏效应以将光信号转换为电信号。例如，这样的光电转换器件可用于成像装置中。所述成像装置可包括二维地布置在晶体管上的光电转换器件，并且收集从所述光电转换器件产生的电信号。
技术实现思路
提供包括钙钛矿化合物的光电转换器件以及包括其的成像装置，更特别地在电子阻挡层和空穴阻挡层中包括钙钛矿化合物的光电转换器件以及包括所述光电转换器件的成像装置。另外的方面将部分地在随后的描述中阐明，并且部分地将从所述描述明晰，或者可通过呈现的实例实施方式的实践而获悉。根据一个实例实施方式的方面，光电转换器件包括：第一传导层；第二传导层；在所述第一传导层和所述第二传导层之间的光电转换层；在所述光电转换层和所述第一传导层之间的电子阻挡层；以及在所述光电转换层和所述第二传导层之间的空穴阻挡层，其中所述电子阻挡层包括由式1表示的第一钙钛矿化合物，和所述空穴阻挡层包括由式2表示的第二钙钛矿化合物：<式1>[A1][B1][X1(3-n)Y1n]其中，在式1中，A1为至少一种单价有机阳离子、至少一种单价无机阳离子、或其任意组合，B1为至少一种二价无机阳离子，X1和Y1各自独立地为至少一种单价阴离子，和n为满足0≤n≤3的实数，以及<式2>[A2][B2][X2(3-m)Y2m]其中，在式2中，A2为至少一种单价有机阳离子、至少一种单价无机阳离子、或其任意组合，B2为至少一种二价无机阳离子，X2和Y2各自独立地为至少一种单价阴离子，和m为满足0≤m≤3的实数。根据另一实例实施方式的方面，制造光电转换器件的方法包括：形成第一传导层；在所述第一传导层上形成包括由式1表示的第一钙钛矿化合物的电子阻挡层；在所述电子阻挡层上形成光电转换层；在所述光电转换层上形成包括由式2表示的第二钙钛矿化合物的空穴阻挡层；和在所述空穴阻挡层上形成第二传导层。根据另一实例实施方式的方面，成像装置包括光照射单元、光检测器单元和控制单元，所述光检测器单元包括上述光电转换器件。附图说明从结合附图考虑的实例实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易领会，其中：图1为根据实施方式的光电转换器件的示意性横截面侧视图；图2A和2B为光电转换层中的光活性材料以及电子阻挡层中的第一钙钛矿化合物的能级的示意图；图3A和3B为光电转换层中的光活性材料以及空穴阻挡层中的第二钙钛矿化合物的能级的示意图；图4为用于描述操作(运行)根据另一实施方式的光电转换器件的方法的示意图；图5A-5E为用于描述制造根据实施方式的光电转换器件的方法的示意性横截面图；图6A-6C分别为实施例1的光电转换器件中的电子阻挡层、光电转换层和空穴阻挡层的表面图像；图7为电流密度相对于电压的图，说明对于实施例1-3以及对比例1和2的光电转换器件的评价实施例1的实验结果；图8为电流密度相对于电压的图，说明对于对比例3和4的光电转换器件的评价实施例2的实验结果；图9为光电流相对于时间的图，说明对于实施例2的光电转换器件的评价实施例3的实验结果；图10A和10B为显示作为评价实施例4的结果的对比例1和5的光电转换器件的光吸收和光致发光特性的图；图11为实施例1的光电转换器件中的电子阻挡层的扫描电子显微镜(SEM)图像；图12A-12C为实施例1的光电转换器件中的光电转换层的扫描电子显微镜(SEM)图像，其中图12B和12C分别为图12A和12B的放大图像，并且比例尺长度为400μm；图13为实施例1的光电转换器件中的空穴阻挡层的SEM图像；和图14A和14B为实施例2的光电转换器件中的空穴阻挡层的SEM图像，其中图14B为图14A的放大图像。具体实施方式现在将详细介绍光电转换器件、操作所述光电转换器件的方法和制造所述光电转换器件的方法的实例实施方式，其实例示于附图中，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。在这方面，本实例实施方式可具有不同的形式并且不应解释为限于本文中阐述的描述。因此，下面仅通过参照图描述实例实施方式以解释方面。在图中，相同的附图标记始终表示相同的元件，因而将省略其重复的描述。在图中，为了便于描述，元件的尺寸被放大或缩小。如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关所列项目的一个或多个的任意和全部组合。表述如“…的至少一种(个)”当在要素列表之前或之后时修饰整个要素列表，而不是修饰所述列表的单独要素。还将理解，当一个元件如层、区域或部件被称为“在”另外的元件“上”时，其可“直接在”所述另外的元件“上”，或者也可存在中间层、区域或部件。尽管术语“第一”、“第二”等可在本文中用来描述各种元件、部件(组分)、区域、和/或层，但这些元件、部件(组分)、区域、和/或层不应被这些术语所限制。这些术语仅用来使一个部件区别于另外的，而非出于限制目的。考虑到在本公开内容中提供的功能，本文中已经使用了普遍且广泛使用的术语，并且所述术语可根据本领域普通技术人员的意图、先例或新技术的出现而变化。另外，在一些情况下，申请人可任意地选择特定的术语。然后，申请人将提供在本公开内容的描述中的术语的含义。因此，将理解，本文中使用的术语应被解释为其含义与它们在相关领域的背景中的含义一致，且将不在理想化或过于形式的意义上进行解释，除非在本文中清楚地如此定义。如本文中所使用的，术语“钙钛矿化合物”是指由例如式ABX3表示的化合物，其中A和B为具有不同尺寸的阳离子，且X为阴离子。在所述钙钛矿化合物的单位晶格(晶胞)中，阳离子A的位点可在(0,0,0)处，阳离子B的位点可在(1/2,1/2,1/2)处，且阴离子X的位点可在(1/2,1/2,0)处。取决于A、B和X的类型，与钙钛氧化物(CaTiO3)的理想对称性结构相比，所述钙钛矿化合物可具有拥有较低对称性的扭曲结构。将理解，本文中使用的钙钛矿化合物可涵盖具有理想对称性结构的化合物和具有拥有低对称性的扭曲结构的化合物。图1为根据实施方式的光电转换器件100的示意性横截面侧视图。参照图1，光电转换器件100可包括第一传导层110、第二传导层150、电子阻挡层120、光电转换层130和空穴阻挡层140。电子阻挡层120、光电转换层130和空穴阻挡层140可在第一传导层110和第二传导层150之间。电子阻挡层120可在第一传导层110和光电转换层130之间。空穴阻挡层140可在第二传导层150和光电转换层130之间。电子阻挡层120可包括由式1表示的第一钙钛矿化合物。<式1>[A1][B1][X1(3-n)Y1n]在式1中，A1可为至少一种单价有机阳离子、至少一种单价无机阳离子、或其任意组合。例如，在式1中，A1可为i)一种单价有机阳离子、ii)一种单价无机阳离子、iii)至少两种不同的单价有机阳离子、iv)至少两种不同的单价无机阳离子、或v)至少一种单价有机阳离子和至少一种单价无机阳离子的任意组合。然而，实例实施方式不限于此。在一些实例实施方式中，在式1中，A1可为(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.光电转换器件，包括：第一传导层；第二传导层；在所述第一传导层和所述第二传导层之间的光电转换层；在所述光电转换层和所述第一传导层之间的电子阻挡层；以及在所述光电转换层和所述第二传导层之间的空穴阻挡层，其中所述电子阻挡层包括由式1表示的第一钙钛矿化合物，和所述空穴阻挡层包括由式2表示的第二钙钛矿化合物：

【技术特征摘要】
2017.03.17 KR 10-2017-0033871;2018.01.10 KR 10-2011.光电转换器件，包括：第一传导层；第二传导层；在所述第一传导层和所述第二传导层之间的光电转换层；在所述光电转换层和所述第一传导层之间的电子阻挡层；以及在所述光电转换层和所述第二传导层之间的空穴阻挡层，其中所述电子阻挡层包括由式1表示的第一钙钛矿化合物，和所述空穴阻挡层包括由式2表示的第二钙钛矿化合物：<式1>[A1][B1][X1(3-n)Y1n]其中，在式1中，A1为至少一种单价有机阳离子、至少一种单价无机阳离子、或其任意组合，B1为至少一种二价无机阳离子，X1和Y1各自独立地为至少一种单价阴离子，和n为满足0≤n≤3的实数，以及<式2>[A2][B2][X2(3-m)Y2m]其中，在式2中，A2为至少一种单价有机阳离子、至少一种单价无机阳离子、或其任意组合，B2为至少一种二价无机阳离子，X2和Y2各自独立地为至少一种单价阴离子，和m为满足0≤m≤3的实数。2.如权利要求1所述的光电转换器件，其中A1和A2各自独立地选自(R1R2R3R4N)+、(R1R2R3R4P)+、(R1R2R3R4As)+、(R1R2R3R4Sb)+、(R1R2N＝C(R3)-NR4R5)+、取代或未取代的环庚三烯Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+、Fr+、及其任意组合；且R1-R5以及取代的环庚三烯的至少一个取代基各自独立地选自氢、氘、-F、-Cl、-Br、-I、羟基、C1-C20烷基、C2-C10烯基、C2-C10炔基、C1-C20烷氧基、和-N(Q1)(Q2)，以及Q1和Q2各自独立地选自氢、氘、C1-C20烷基、C2-C10烯基、C2-C10炔基、和C1-C20烷氧基。3.如权利要求1所述的光电转换器件，其中A1和A2各自独立地选自(CH3NH3)+、((CH3CH2CH2CH2)NH3)+、(NH2CHNH2)+、K+、Rb+、Cs+、及其任意组合。4.如权利要求1所述的光电转换器件，其中B1和B2各自独立地选自La2+、Ce2+、Pr2+、Nd2+、Pm2+、Sm2+、Eu2+、Gd2+、Tb2+、Dy2+、Ho2+、Er2+、Tm2+、Yb2+、Lu2+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Ra2+、Pb2+、Sn2+、及其任意组合。5.如权利要求1所述的光电转换器件，其中B1和B2为Pb2+。6.如权利要求1所述的光电转换器件，其中X1、Y1、X2和Y2各自独立地选自Cl-、Br-和I-。7.如权利要求1所述的光电转换器件，其中所述由式1表示的第一钙钛矿化合物和所述由式2表示的第二钙钛矿化合物各自独立地选自CH3NH3PbI3、CH3NH3PbBr3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbBr(3-o)Io、CH3NH3PbCl(3-o)Bro、CH3NH3PbCl(3-o)Io、CsPbI3、CsPbBr3、CH3CH2CH2CH2NH3PbBr3、NH2CHNH2PbBr3、NH2CHNH2PbBr(3-o)Io、[CH3NH3](1-x)[NH2CHNH2]xPbBr3、和[CH3NH3](1-x)[NH2CHNH2]xPbBr(3-o)Io，其中o为大于0且小于3的实数，且x为大于0且小于1的实数。8.如权利要求1所述的光电转换器件，其中所述电子阻挡层和所述空穴阻挡层各自独立地进一步包括极性聚合物。9.如权利要求8所述的光电转换器件，其中在所述电子阻挡层中所述极性聚合物的量为5重量份至60重量份，相对于100重量份的所述由式1表示的第一钙钛矿化合物，和在所述空穴阻挡层中所述极性聚合物的量为5重量份至60重量份，相对于100重量份的所述由式2表示的第二钙钛矿化合物。10.如权利要求8所述的光电转换器件，其中所述极性聚合物选自聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PM...

【专利技术属性】
技术研发人员：金勇哲，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR