本发明专利技术涉及固态摄像元件和固态摄像装置。其中，固态摄像元件可包括：下电极；上电极，其与所述下电极相对；光电转换层，其设置在所述下电极与所述上电极之间，并包括第一有机半导体材料；以及上部中间层，其设置在所述上电极与所述光电转换层之间，并包括分子中具有卤素原子的第二有机半导体材料，所述第二有机半导体材料的浓度范围在0体积％以上且小于0.05体积％。积％。积％。
【技术实现步骤摘要】
固态摄像元件和固态摄像装置
[0001]本申请是申请日为2017年7月20日、专利技术名称为“固态摄像元件和固态摄像装置”的申请号为201780042242.9的专利申请的分案申请。
[0002]本专利技术涉及包含使用有机半导体材料的光电转换层的固态摄像元件以及包括该固态摄像元件的固态摄像装置。
技术介绍
[0003]在包括有机半导体材料的固态摄像元件中，通常，通过层叠或混合p型有机半导体和n型有机半导体来形成光电转换层。这能够导致有效率的电荷产生和电荷传输。
[0004]另外，例如，专利文献1公开了在负电极与有机光电转换膜之间以及在正电极与有机光电转换膜之间分别包括载流子阻挡层(电子阻挡层和空穴阻挡层)和电荷传输层(电子传输辅助层和空穴传输辅助层)的有机光电转换元件。负电极和正电极彼此相对，有机光电转换膜设置在负电极和正电极之间。该有机光电转换元件试图通过设置电荷阻挡层和电荷传输层来进一步提高电荷提取效率。
[0005]引用列表
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本待审专利申请公开第2014
‑
22525号
技术实现思路
[0008]顺便提及地，固态摄像元件需要增强电特性。另外，要求固态摄像元件具有优良的响应性。
[0009]期望提供一种能够增强电特性的固态摄像元件和固态摄像装置。另外，期望提供一种能够提高响应性的固态摄像元件和固态摄像装置。
[0010]根据本专利技术的实施例的第一固态摄像元件包括：下电极；上电极，其与该下电极相对；光电转换层，其设置在下电极与上电极之间，并包括第一有机半导体材料；以及上部中间层，其设置在上电极与光电转换层之间，并包括分子中具有卤素原子的第二有机半导体材料，所述第二有机半导体材料的浓度范围是0体积％以上且0.05体积％以下。
[0011]对于多个像素中的每个像素，根据本专利技术的实施例的第一固态摄像装置包括根据本专利技术的前述实施例的一个或多个第一固态摄像元件。
[0012]在根据本专利技术的各个实施例的第一固态摄像元件和第一固态摄像装置中，在上电极与包括第一有机半导体材料的光电转换层之间设置有上部中间层，所述上部中间层包括分子中具有卤素原子的第二有机半导体材料，所述第二有机半导体材料的浓度范围为0体积％以上且0.05体积％以下。这使得能够在膜形成期间抑制包括在上电极和固态摄像元件中的有机材料的改性。
[0013]根据本专利技术的实施例的第二固态摄像元件包括：下电极；上电极，其与该下电极相
对；光电转换层，其设置在下电极与上电极之间，并包括有机半导体材料，所述有机半导体材料的分子中具有一个或两个或两个以上的卤素原子，并且所述分子中的具有最小结合能的卤素原子的结合能为5.4eV以上；以及上部中间层，其设置在上电极与光电转换层之间。
[0014]针对多个像素中的每个像素，根据本专利技术的实施例的第二固态摄像装置包括根据本专利技术的前述实施例的一个或多个第二固态摄像元件。
[0015]在根据本专利技术的各个实施例的第二固态摄像元件和第二固态摄像装置中，在上电极与光电转换层之间设置上部中间层，并且将有机半导体材料用作光电转换层的材料，所述有机半导体材料的分子中具有一个或两个或两个以上的卤素原子，并且所述分子中的具有最小结合能的卤素原子的结合能为5.4eV以上。这使得能够在膜形成期间抑制包括在上电极和固态摄像元件中的有机材料的改性。
[0016]根据本专利技术的实施例的第三固态摄像元件包括：下电极；上电极，其与下电极相对；光电转换层，其设置在下电极与上电极之间，并包括分子中具有卤素原子的有机半导体材料；以及有机半导体层，其设置在上电极与光电转换层之间，其中，上电极与光电转换层之间的距离在5nm以上且在20nm以下的范围内。
[0017]针对多个像素中的每个像素，根据本专利技术的实施例的第三固态摄像装置包括根据本专利技术的前述实施例的一个或多个第三固态摄像元件。
[0018]在根据本专利技术的各个实施例的第三固态摄像元件和第三固态摄像装置中，在上电极与光电转换层之间设置有机半导体材料，并且上电极与光电转换层之间的距离在5nm以上且在20nm以下。这使得能够在膜形成期间抑制上电极的改性。
[0019]根据本专利技术的实施例的第四固态摄像元件包括：第一电极；第二电极，其与第一电极相对；以及光电转换层，其设置在第一电极与第二电极之间，其中，光电转换层包括含有染料材料和第一半导体材料的激子(exciton)产生层以及含有第二半导体材料的激子离解(disassociation)层。
[0020]针对多个像素的每个像素，根据本专利技术的实施例的第四固态摄像装置包括根据本专利技术的前述实施例的一个或多个第四固态摄像元件。
[0021]在根据本专利技术的各个实施例的第四固态摄像元件和第四固态摄像装置中，光电转换层包括：包含染料材料和第一半导体材料的激子产生层以及包含第二半导体材料的激子离解层。这使得能够分离光吸收场(激子产生层)和电荷产生场(激子离解层)。
[0022]根据本专利技术的各个实施例的第一固态摄像元件和第一固态摄像装置，在上电极与包括第一有机半导体材料的光电转换层之间设置上部中间层，所述上部中间层包括分子中具有卤素原子的第二有机半导体材料，所述第二有机半导体材料的浓度为0体积％以上且0.05体积％以下。这抑制了在上电极和固态摄像元件中包括的有机材料的膜形成期间的改性，从而能够增强电特性。
[0023]根据本专利技术的各个实施例的第二固态摄像元件和第二固态摄像装置，在上电极与光电转换层之间设置有上部中间层，并且将如下有机半导体材料用作光电转换层的材料，所述有机半导体材料的分子中具有一个或两个或两个以上的卤素原子，并且所述分子中的具有最小结合能的卤素原子的结合能为5.4eV以上。这抑制了在上电极和固态摄像元件中包括的有机材料的膜形成期间的改性，从而能够增强电特性。
[0024]根据本专利技术的各个实施例的第三固态摄像元件和第三固态摄像装置，在上电极与
光电转换层之间设置有机半导体材料，以使上电极与光电转换层之间的距离在5nm以上且20nm以下。这抑制了在膜形成期间上电极的改性，从而能够增强电特性。
[0025]根据本专利技术的各个实施例的第四固态摄像元件和第四固态摄像装置，设置包括染料材料和第一半导体材料的激子产生层以及包括第二半导体材料的激子离解层以分离光吸收场和电荷产生场。这能够增强电特性。
[0026]应注意，这里说明的效果不一定是限制性的，并且可以包括本专利技术中说明的任何效果。
附图说明
[0027]图1是根据本专利技术的第一实施例的有机光电转换器的断面构成的示意图。
[0028]图2是根据本专利技术的第一实施例的固态摄像元件的示意性构成的截面图。
[0029]图3A是示出图1中所示的有机光电转换器的能级的示例的图。
[0030]图3B是示出图1中所示的有机光电转换器的能级的另一示例的图。
[0031]图4是图2中所示的固态摄像装本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种固态摄像元件，其包括：下电极；上电极，其与所述下电极相对；光电转换层，其设置在所述下电极与所述上电极之间，并包括第一有机半导体材料；以及上部中间层，其设置在所述上电极与所述光电转换层之间，并包括分子中具有卤素原子的第二有机半导体材料，所述第二有机半导体材料的浓度范围在0体积％以上且小于0.05体积％。2.根据权利要求1所述的固态摄像元件，其中，所述第一有机半导体材料的分子中包括一个或两个以上卤素原子，并且在所述第一有机半导体材料的所述分子中具有最小结合能的卤素原子的结合能为5.4eV以上。3.根据权利要求1所述的固态摄像元件，其中，所述光电转换层包括第三有机半导体材料和第四有机半导体材料中的至少一者，所述第三有机半导体材料用作所述第一有机半导体材料的电子供体，并且所述第四有机半导体材料用作所述第一有机半导体材料的电子受体。4.根据权利要求1所述的固态摄像元件，其中，所述第一有机半导体材料是硼化亚酞菁衍生物。5.根据权利要求2至4中任一项所述的固态摄像元件，其中，在所述上电极用作阴极的情况下，所述上电极的功函数(WF)、所述上部中间层的电子亲和势(EA1)、以及所述光电转换层中包含的材料中具有最小电子亲和势的材料的电子亲和势(EA2)满足：EA2≤EA1≤WF。6.根据权利要求2至4中任一项所述的固态摄像元件，其中，在所述上电极用作阳极的情况下，所述上电极的功函数(WF)和所述上部中间层的电子亲和势(EA1)满足：EA1>WF。7.根据权利要求1至4中任一项所述的固态摄像元件，其中，所述上电极与所述光电转换层之间的距离在5nm以上且在20nm以下。8.根据权利要求1至4中任一项所述的固态摄像元件，其中，所述上电极被形成为包括铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)和铟钨氧化物(IWO)中的一种或多种。9.根据权利要求1至4中任一项所述的固态摄像元件，其中，包括一个或多个所述光电转换层的有机光电转换器和一个或多个无机光电转换器层叠，所述无机光电转换器在与所述有机光电转换器不同的波...
【专利技术属性】
技术研发人员：广濑遥平，八木岩，平田晋太郎，茂木英昭，坂东雅史，榎修，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：
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