半导体膜、半导体膜的制造方法、光检测元件及图像传感器技术

本发明专利技术提供一种半导体膜，其包含含有金属原子的半导体量子点的聚集体及配位于半导体量子点的配体，其中半导体膜的光学特性中的激子吸收峰的半峰半宽为60nm以下。本发明专利技术还提供一种半导体膜的制造方法、光检测元件及图像传感器。感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体膜、半导体膜的制造方法、光检测元件及图像传感器


[0001]本专利技术涉及一种包含含有金属原子的半导体量子点的半导体膜、半导体膜的制造方法、光检测元件及图像传感器。

技术介绍

[0002]近年来，在智能手机和监控摄像机、车载相机等领域中，能够检测红外区域的光(红外光)的光检测元件备受瞩目。
[0003]以往，在用于图像传感器等的光检测元件中，使用将硅晶片用作光电转换层的原材料的硅光电二极管。然而，硅光电二极管在波长900nm以上的红外区域中的灵敏度较低。
[0004]并且，在已知为近红外光的受光元件的InGaAs系半导体材料中，存在为了实现高量子效率而需要外延生长、基板的贴合工序等需要成本非常高的制程的问题，因此尚未得到普及。
[0005]并且，近年来，正在进行对半导体量子点的研究。非专利文献1中记载有一种太阳能电池装置，其具有用ZnI2和3
‑
巯基丙酸进行处理的包含PbS量子点的半导体膜作为光电转换层。
[0006]以往技术文献
[0007]非专利文献
[0008]非专利文献1：Santanu Pradhan，Alexandros Stavrinadis，Shuchi Gupt a，Yu Bi，Francesco Di Stasio，and Gerasimos Konstantatos，“Trap
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State Suppression and Improved Charge Transport in PbS Quantum Dot Solar Cells with Synergistic Mixed
‑
Ligand Treatments”，Small 13，1700598(2017)

技术实现思路

[0009]专利技术要解决的技术课题
[0010]近年来，随着图像传感器等的性能提高的要求，还需要进一步提高用于这些的光检测元件所需的各种特性。例如，图像传感器有时用于选择性地检测和感测某一特定波长的光(例如，红外线等)的用途中。因此，在图像传感器中，要求对目标波长的光具有高灵敏度。
[0011]在提高图像传感器中的目标波长的光的灵敏度时，考虑使用由外部量子效率高的半导体膜构成的光电转换膜作为光检测元件中的光电转换膜。
[0012]本专利技术人对非专利文献1中所记载的半导体膜进行了研究，结果发现在对外部量子效率方面尚有进一步改善的余地。
[0013]因此，本专利技术的目的在于提供一种外部量子效率高的半导体膜、半导体膜的制造方法、光检测元件及图像传感器。
[0014]用于解决技术课题的手段
[0015]本专利技术人对包含含有金属原子的半导体量子点的聚集体及配位于半导体量子点
的配体的半导体膜进行了深入研究，结果发现通过将半导体膜的光学特性中的激子吸收峰的半峰半宽缩小，能够提高对激子吸收峰附近波长的光的外部量子效率，以至完成了本专利技术。因此，本专利技术提供以下内容。
[0016]<1>一种半导体膜，其包含含有金属原子的半导体量子点的聚集体及配位于上述半导体量子点的配体，
[0017]上述半导体膜的光学特性中的激子吸收峰的半峰半宽为60nm以下。
[0018]<2>根据<1>所述的半导体膜，其中，
[0019]上述半导体量子点是含有铅原子的半导体量子点。
[0020]<3>根据<1>所述的半导体膜，其中，
[0021]上述半导体量子点是PbS量子点。
[0022]<4>根据<1>至<3>中任一项所述的半导体膜，其中，
[0023]上述配体包含具有硫醇基的化合物。
[0024]<5>根据<1>至<4>中任一项所述的半导体膜，其中，
[0025]上述半导体量子点是PbS量子点，上述配体包含具有硫醇基的化合物，
[0026]上述半导体膜中的硫原子数相对于铅原子数的比例为0.55以上。
[0027]<6>根据<1>至<5>中任一项所述的半导体膜，其中，
[0028]上述半导体量子点是PbS量子点，上述配体包含具有硫醇基的化合物，
[0029]将上述PbS量子点的硫原子数相对于铅原子数的比例的值设为1时，上述半导体膜中的硫原子数相对于铅原子数的比例的值为1.25以上。
[0030]<7>根据<1>至<6>中任一项所述的半导体膜，其中，
[0031]上述半导体量子点是PbS量子点，上述配体包含具有硫醇基的化合物，
[0032]在上述半导体膜中，上述配体的硫原子数相对于上述PbS量子点的硫原子数的比例为0.25以上。
[0033]<8>根据<4>至<7>中任一项所述的半导体膜，其中，
[0034]上述具有硫醇基的化合物为选自3
‑
巯基丙酸、硫乙醇酸、乙二硫醇及2
‑
氨基乙硫醇中的至少1种。
[0035]<9>根据<1>至<8>中任一项所述的半导体膜，其中，
[0036]上述配体包含金属卤化物。
[0037]<10>根据<5>至<8>中任一项所述的半导体膜，其中，
[0038]上述配体还包含金属卤化物，
[0039]在上述半导体膜中，上述金属卤化物的金属原子数相对于上述PbS量子点的铅原子数的比例为0.25以上。
[0040]<11>根据<9>或<10>所述的半导体膜，其中，
[0041]上述金属卤化物包含锌原子。
[0042]<12>根据<9>至<11>中任一项所述的半导体膜，其中，
[0043]上述金属卤化物包含碘原子。
[0044]<13>一种半导体膜的制造方法，其为<3>所述的半导体膜的制造方法，该方法包括：
[0045]制造含有PbS量子点、配位于PbS量子点的第1配体及溶剂的PbS量子点分散液的工
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体膜，其包含含有金属原子的半导体量子点的聚集体及配位于所述半导体量子点的配体，所述半导体膜的光学特性中的激子吸收峰的半峰半宽为60nm以下。2.根据权利要求1所述的半导体膜，其中，所述半导体量子点是含有铅原子的半导体量子点。3.根据权利要求1所述的半导体膜，其中，所述半导体量子点是PbS量子点。4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体膜，其中，所述配体包含具有硫醇基的化合物。5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体膜，其中，所述半导体量子点是PbS量子点，所述配体包含具有硫醇基的化合物，所述半导体膜中的硫原子数相对于铅原子数的比例为0.55以上。6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体膜，其中，所述半导体量子点是PbS量子点，所述配体包含具有硫醇基的化合物，将所述PbS量子点的硫原子数相对于铅原子数的比例的值设为1时，所述半导体膜中的硫原子数相对于铅原子数的比例的值为1.25以上。7.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体膜，其中，所述半导体量子点是PbS量子点，所述配体包含具有硫醇基的化合物，在所述半导体膜中，所述配体的硫原子数相对于所述PbS量子点的硫原子数的比例为0.25以上。8.根据权利要求4至7中任一项所述的半导体膜，其中，所述具有硫醇基的化合物为选自3
‑
巯基丙酸、硫乙醇酸、乙二硫醇及2
‑
氨基乙硫醇中的至少1种。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：小野雅司，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：