有机光电子器件和图像传感器的制造方法
【专利说明】有机光电子商件和图像传感商
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2014年4月4日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请 No. 10-2014-0040604的优先权和权益，其全部内容通过参考引入本文中。
技术领域
[0003] 实例实施方式涉及有机光电子器件和包括其的图像传感器。
【背景技术】
[0004] 光电子器件使用光电子效应将光转换为电信号，可包括光电二极管和/或光电晶 体管，且可应用于图像传感器、太阳能电池和/或有机发光二极管。
[0005] 包括光电二极管的图像传感器需要相对高的分辨率且因此相对小的像素。目前， 硅光电二极管被广泛使用。但是，硅光电二极管可具有恶化的灵敏度的问题，因为硅光电二 极管由于相对小的像素而具有相对小的吸收面积。因此，已研宄了能够代替硅的有机材料。
[0006] 有机材料具有相对高的消光系数，和取决于分子结构，选择性地吸收特定波长区 域中的光，且因此可同时代替光电二极管和彩色滤光器（滤色器，colorfilter)，并作为结 果，改善灵敏度和有助于相对高的集成。
【发明内容】
[0007] 实例实施方式提供有机光电子器件，其具有相对高的光电转换效率和波长选择 性。
[0008] 实例实施方式还提供包括所述有机光电子器件的图像传感器。
[0009] 根据实例实施方式，有机光电子器件包括：彼此面对的阳极和阴极、以及在所述阳 极和阴极之间的有机层，所述有机层包括：作为可见光吸收体的由以下化学式1表示的化 合物、以及空穴缓冲材料和电子缓冲材料的至少一种，所述空穴缓冲材料具有大于或等于 约2. 8eV的能带隙以及在所述阳极的功函和由以下化学式1表示的化合物的HOMO能级之 间的HOMO能级，所述电子缓冲材料具有大于或等于约2. 8eV的能带隙以及在所述阴极的功 函和由以下化学式1表示的化合物的LUM0能级之间的LUM0能级。
[0010] [化学式1]
[0011]
[0012] 在以上化学式1中，
[0013] Ri-R12各自独立地为以下之一：氢、取代或未取代的Ci-Q烷基、取代或未取代的 C6-C3Q芳基、取代或未取代的C3_C3Q杂芳基、卤素原子、含卤素的基团、及其组合，和
[0014] X为阴离子。
[0015] 所述空穴缓冲材料和所述电子缓冲材料可不吸收具有约450nm-约800nm波长区 域的可见光。
[0016] 所述有机层可包含包括由以上化学式1表示的化合物的活性层和在所述活性层 的至少一侧上的电荷缓冲层，所述电荷缓冲层包含包括所述空穴缓冲材料的空穴缓冲层和 包括所述电子缓冲材料的电子缓冲层的至少一个。
[0017] 所述活性层可进一步包括所述空穴缓冲材料。可以基于所述活性层的小于或等于 50体积％的量包括所述活性层的空穴缓冲材料。
[0018] 所述活性层可进一步包括所述电子缓冲材料。可以基于所述活性层的小于或等于 50体积％的量包括所述活性层的电子缓冲材料。
[0019] 所述有机层可包括活性层，且所述活性层可包括由以上化学式1表示的化合物、 以及所述空穴缓冲材料和所述电子缓冲材料的至少一种。
[0020] 所述空穴缓冲材料的HOMO能级和由以上化学式1表示的化合物的HOMO能级之间 的差可为约〇.OleV-约0. 89eV。所述空穴缓冲材料的HOMO能级可大于约4. 7eV且小于约 5. 6eV〇
[0021] 所述电子缓冲材料的LUM0能级和由以上化学式1表示的化合物的LUM0能级之间 的差可为约〇. 10-约〇. 89eV。所述电子缓冲材料的LUM0能级可大于约3. 6eV且小于4. 3eV。
[0022] 由以上化学式1表示的化合物可为由以下化学式la-le表示的化合物之一。
[0023] [化学式la]
[0024]
[0025] [化学式lb]
[0026]
[0027] [化学式lc]
[0028] nn
[0029][化学式Id]
[0030]
[0031][化学式le]
[0032]
[0033] 所述有机光电子器件可选择性地吸收绿色波长区域的光。所述有机光电子器件可 具有在约500nm-约600nm处的最大吸收波长（A_)。所述有机光电子器件可显示具有约 50nm-约150nm的半宽度（FWHM)的光吸收曲线。
[0034] 根据实例实施方式，图像传感器包括所述有机光电子器件。
[0035] 所述图像传感器可包括：集成有多个检测在蓝色波长区域中的光的第一感光器件 和多个检测在红色波长区域中的光的第二感光器件的半导体基底；在所述半导体基底上并 包括选择性地吸收在蓝色波长区域中的光的蓝色滤光器和选择性地吸收在红色波长区域 中的光的红色滤光器的彩色滤光器层；以及在所述彩色滤光器层上并选择性地吸收在绿色 波长区域中的光的所述有机光电子器件。
[0036] 所述有机光电子器件可为选择性地吸收在绿色波长区域中的光的绿色光电子器 件，且所述图像传感器可包括顺序堆叠的所述绿色光电子器件、选择性地吸收在蓝色波长 区域中的光的蓝色光电子器件、和选择性地吸收在红色波长区域中的光的红色光电子器 件。
【附图说明】
[0037] 由结合附图考虑的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 易理解，其中：
[0038] 图1是显示根据实例实施方式的有机光电子器件的横截面图。
[0039] 图2-4是显示图1的有机光电子器件的实例实施方式的横截面图。
[0040] 图5是显示图2的有机光电子器件的能级的图。
[0041] 图6是显示图3的有机光电子器件的能级的图。
[0042] 图7是显示根据实施例1-3的有机光电子器件的取决于波长的光致发光强度的 图。
[0043] 图8是显示根据实施例1-3的有机光电子器件的取决于波长的在3V下的外量子 效率（EQE)的图。
[0044] 图9是显示根据实施例1-3的有机光电子器件的取决于向其施加的电场的在最大 吸收波长（Xmax)下的外量子效率的图。
[0045] 图10是显示根据实施例2、4和5的有机光电子器件的取决于波长的在3V下的外 量子效率（EQE)的图。
[0046] 图11是显示根据实施例2、4和5的有机光电子器件的取决于向其施加的电压的 在最大吸收波长（A_)下的外量子效率的图。
[0047] 图12是显不根据实施例2、4和5的有机光电子器件的半宽度的图。
[0048] 图13是显示根据实施例6-10的有机光电子器件的取决于反向偏压的在最大吸收 波长（Xmax)下的外量子效率的图。
[0049] 图14是显示根据实施例11的有机光电子器件的取决于波长的光致发光强度的 图。
[0050] 图15是示意性地显示根据实例实施方式的有机CMOS图像传感器的顶视图。
[0051] 图16是显示图15的有机CMOS图像传感器的横截面图。
[0052] 图17是示意性地显示根据实例实施方式的有机CMOS图像传感器的顶视图。
【具体实施方式】
[0053] 实例实施方式将在下文中详细描述，且可由具有相关领域的普通知识的人员容易 地实施。但是，本公开内容可以许多不同的形式体现且不解释为限于本文中阐述的实例实 施方式。
[0054] 当未另外提供定义时，如本文中使用的，术语"取代的"是指用选自如下的取代基 代替化合物或基团中的氢进行取代：卤素原子（F、Br、C1、或I)、羟基、烷氧基、硝基、氰基、 氨基、叠氮基、脒基、肼基、腙基、羰基、氨基甲酰基、硫醇基、酯基、羧基或其盐、磺酸基或其 盐、磷酸基或其盐、Ci-C%烷基、C2-C2(#基、C2-C2(l炔基、C6-C3(l芳基、C7-C3(l芳烷基、C「(^烷 氧基、CrQ杂烷基、c3-c2(l杂芳烷基、c3-c3(l环烷基、c3-c15环烯基、c6-c15环炔基、c2-c2Q杂 环烷基、及其组合。
[0055] 当未另外提供定义时，如本文中使用的，术语"杂"是指包括1-3个选自N、0、S和 P的杂原子。
[0056] 在附图中，为了清楚，层、膜、板、区域等的厚度被放大。在整个说明书中相同的附 图标记是指相同的元件。将理解，当一个元件例如层、膜、区域或基底被称作"在"另外的元 件"上"时，其可直接在所述另外的元件上，或还可存在中间元件。相反，当一个元件被称作 "直接在"另外的元件"上"时，则不存在中间元件。
[0057]为了清楚，省略与说明书没有关系的部分，且在整个说明书中通过相同的附图标 记表示相同或类似的组成元件。
[0058] 应理解，尽管在本文中可使用术语第一、第二、第三等以描述各种元件、组分、区 域、层和/或部分，但这些元件、组分、区域、层和/或部分不应被这些术语限制。这些术语 仅用于将一个元件、组分、区域、层或部分区别于另外的元件、组分、区域、层或部分。因此， 在不背离实例实施方式的教导的情况下，以下讨论的第一元件、组分、区域、层或部分可称 作第二元件、组分、区域、层或部分。
[0059] 为了便于描述，在本文中可使用空间相对术语（例如"在……之下"、"在……下 面"、"下部"、"在……之上"、"上部"等）来描述如图中所说明的一个元件或特征与另外的 元件或特征的关系。应理解，除图中所示的方位之外，空间相对术语还意图包括在使用或操 作中的器件的不同方位。例如，如果翻转图中的器件，则被描述为"在"其它元件或特征"下 面"或"之下"的元件将被定向"在"所述其它元件或特征"之上"。因此，术语"在……下面" 可包括在……之上和在……下面两种方位。器件可以其它方式定向（旋转90度或在其它 方位上），并且本文中所使用的空间相对描述词相应地进行解释。
[0060] 本文中所使用的术语仅出于描述各种实施方式的目的，而非意图为实例实施方式 的限制。如本文中所使用的，单数形式"一个（种）（a，an)"和"所述（该）"也意图包括复 数形式，除非上下文清楚地另外说明。将进