用于有机图像传感器的活性材料制造技术

本公开涉及用于有机图像传感器的活性材料。本公开涉及透明N材料和/或涉及透明P材料以及它们在吸收层、光电转换层和/或有机图像传感器中的用途，以及它们的合成方法。本公开还涉及包括根据本公开的活性材料的光电转换层，涉及包括根据本公开的活性材料或根据本公开的光电转换层的器件。此外，本公开涉及有机图像传感器，包括根据本公开的光电转换层。包括根据本公开的光电转换层。包括根据本公开的光电转换层。

【技术实现步骤摘要】
用于有机图像传感器的活性材料
[0001]本申请是申请日为2016年3月31日的题为“用于在有机光电二极管 中的有机光电转换层的N和P活性材料”的中国专利申请No. 201680017925.4的分案申请。


[0002]本披露的领域在于用于有机图像传感器的活性物质。
[0003]本公开涉及透明N材料和/或涉及透明P材料以及它们在吸收层、光 电转换层和/或有机图像传感器中的应用，以及它们的合成方法。
[0004]本公开还涉及光电转换层，其包括根据本公开的活性物质，涉及器件， 其包括根据本公开的活性物质或根据本公开的光电转换层。
[0005]此外，本公开涉及有机图像传感器，其包括根据本公开的光电转换层。

技术介绍

[0006]本文提供的“背景”描述是为了一般呈现本披露的上下文的目的。目前 指定的专利技术人的工作，在该背景部分中描述的程度上，以及在提交时可能 没有其他资格作为现有技术的描述的方面，既不明确也不隐含地被承认为 现有技术(针对本公开)。
[0007]图像传感器，其是用于将光学图像转换成电信号的半导体器件，包括 用于感光的光传感单元和用于将感测的光处理成电信号的逻辑电路单元， 以存储数据。
[0008]在现有技术中，光传感单元包括滤色片和光电转换膜、半导体p
‑
n结， 如硅。滤色片根据颜色来分离光，但会降低空间分辨率以及光收集和利用 效率。
[0009]为了克服这个问题，报告了几何形状，其中在纵向上堆放能够检测不 同波长的光的光电转换单元。尤其是这样的光电转换单元是基于p
‑
n结或 本体异质结(bulk heterojunction)的有机光电转换层。这样的单元的光电转 换效率在很大程度上取决于在层中使用的材料的类型。就到目前为止可用 的有机材料而言，报道了低转换效率和高暗电流。
[0010]在另一种解决方案中，使用有机层，其能够在红外区中但不在可见光 区中吸收，其可以结合与基于互补金属氧化物半导体(CMOS)的用于可见 范围的成像器部分或结合与基于有机的可以在可见范围中吸收的成像器 部分。在这两种情况下，收集白光并且必须使用滤光器来获得BGR像素 分辨率。在这种情况下，以及在滤色片的情况下，根据颜色来分离光但会 降低空间分辨率以及光收集和利用效率。

技术实现思路

[0011]本公开提供了一种透明N材料，
[0012]当包括在P:N异质结或者双层或多层结、优选P1:P2:N1:N2或P1:P2:N 或P:N1:N2异质结或多层结中时，其具有以下特点(quality)：通过LUMO 解离过程，有效地解离在彩色P或彩色P材料的混合物(P1:P2)或另一种彩 色N或彩色N和P材料(P:N2或P1:P2:N2)的混合物上产生的激子(exciton)， 接收来自供体(donor)的激发态的电子(P材料或N材料吸收光
子)，
[0013]其中透明是指在可见光波长范围(约400至约700nm)内小于约60,000 cm
‑1的吸收系数(absorption coefficient)，或是指小于约60,000M
‑1cm
‑1的消 光系数(在甲苯中)，
[0014]以及彩色是指在可见光波长范围内在从约400nm至约700nm的区域 中大于约60,000cm
‑1的吸收系数(具有在此区域中的任何地方的最大值或 在此区域中的所有地方的吸收)。
[0015]本公开提供了一种透明P材料，
[0016]当包括在P:N异质结或者P:N双层或多层结、优选P1:P2:N1:N2或 P1:P2:N1或P:N1:N2异质结或多层结中时，其具有以下特点：通过HOMO 解离过程，有效地解离在彩色N或彩色N材料(N1:N2)材料的混合物或另 一种彩色P或彩色P和N材料的混合物(P2:N或P2:N1:N2)上产生的激子，
[0017]将电子供入激发彩色材料的HOMO(P材料或N材料吸收光子)，其相 当于接收空穴，
[0018]其中透明是指在可见光波长范围(约400至约700nm)内小于约60,000 cm
‑1的吸收系数，或指小于约60,000M
‑1cm
‑1的消光系数(在甲苯中)，
[0019]以及彩色是指在可见光波长范围内在从约400nm至约700nm的区域 中大于约60,000cm
‑1的吸收系数(具有在此区域中的任何地方的最大值或 在此区域中的所有地方的吸收)。
[0020]本公开提供了P:N异质结，优选P1:P2:N1:N2异质结，其包括根据本 公开的透明N材料和/或根据本公开的透明P材料，
[0021]以及包括另外的N和/或P材料，
[0022]其中另外的N和/或P材料优选呈现出在可见光波长范围(约400至约 700nm)内的吸收。
[0023]本公开提供了根据本公开的透明N和/或P材料在吸收层和/或在光电 转换层和/或在有机和/或混合模块中用于光电应用的用途。
[0024]本公开提供了光电转换层，其包括根据本公开的透明N和/或P材料。 本公开提供了吸收层，其包括根据本公开的透明N和/或P材料。
[0025]本公开提供了器件，其包括根据本公开的透明N和/或P材料或根据 本公开的光电转换层。
[0026]本公开提供了有机图像传感器，该有机图像传感器包括有机光电转换 单元，其包括根据本公开的光电转换层。
[0027]本公开提供了混合(混杂，杂交，hybrid)硅
‑
有机图像传感器，包括有 机光电转换单元，其包括根据本公开的光电转换层。
[0028]本公开提供了用于合成透明n和p材料的方法，尤其是基于萘单酰亚 胺二聚体(NMI二聚体)的材料、基于萘二酰亚胺(NDI)的材料、基于萘二 酰亚胺二聚体(NDI二聚体)的材料、基于萘单
‑
二酰亚胺二聚体(NMI
‑
NDI) 的材料、基于二噻吩并吡咯二聚体(DTP二聚体)的材料和基于锌配合物的 材料。
[0029]前面的段落已通过一般介绍的方式加以提供，而并不旨在限制所附权 利要求的范围。通过参考下面的详细描述并结合附图，将最好地理解所描 述的实施方式以及另外的优点。
附图说明
[0030]当与附图结合考虑时，通过参考下面的详细描述，将容易地更好理解 本披露以及其许多伴随优点，其中：
[0031]图1示出了CMOS图像传感器。
[0032]图2示出了混合硅
‑
有机图像传感器的示意图。
[0033]图3示出了基于有机的具有不同层的光电转换单元的示意图。
[0034]图4描述了HOMO和LUMO解离过程。
[0035]图5A示出了基于萘单酰亚胺(NMI)的材料的一般合成路线。图5B示 出了实施例1的复合NMI1和它的TG、DSC以及它的吸收(在溶液中)。
[0036]图6A示出了以下合成路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机图像传感器，包含：基板；第一电极；第二电极；以及所述第一电极和所述第二电极之间的有机光电转换单元；其中所述有机光电转换单元包含以下通式IIIa的基于萘二酰亚胺的材料：其中R在每次出现时独立地选自由以下组成的组：
‑
C
x
H
2x+1
、
‑
C
x
X
2x+1
、
‑
C
x
H2X
2x
‑1、、x是1至10的整数，X是卤素，Y选自由CH2、S、O、Se和N
‑
R2组成的组，R2在每次出现时独立地选自由H、直链或支链烷基、环烷基、卤代烷基、卤素原子、烷基或芳基硫烷基、烷基或芳基胺、芳基、卤代烷基、杂芳基和芴基组成的组。2.根据权利要求1所述的有机图像传感器，其中在P:N异质结或者P:N双层或多层结中，所述基于萘二酰亚胺的材料通过HOMO解离过程解离在彩色N或彩色N材料的混合物(N1:N2)或另一种彩色P或彩色P和N材料的混合物(P2:N或P2:N1:N2)上产生的激子，其中透明是指在可见光波长范围内在从约400nm至约700nm的区域中小于约60,000cm
‑1的吸收系数，或者在甲苯中小于约60,000M
‑1cm

【专利技术属性】
技术研发人员：西尔维娅，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：