有机光电子器件和图像传感器的制造方法_3

文档序号:9262439阅读:来源:国知局
在最大吸 收波长(入ax)处的光。
[0114] 活性层30a可显示具有范围为约50nm-约150nm的相对小的半宽度(FWHM)的光 吸收曲线。在本文中,半宽度(FWHM)表示对应于最大吸收点的一半的波长的宽度,和小的 半宽度(FWHM)表明在窄的波长区域中的光的选择性吸收且因此相对高的波长选择性。活 性层30a具有在所述范围内的半宽度(FWHM),且因此可提高绿色波长区域中的选择性。
[0115] 当光从第一电极10和/或第二电极20进入,且活性层30a吸收在特定波长区域 中的光时,有机光电子器件1〇〇可在内部产生激子。激子在活性层30a中分离成空穴和电 子,分离的空穴向作为第一电极10和第二电极20之一的阳极转移,和分离的电子向作为第 一电极10和第二电极20的另一个的阴极转移,使得电流可在有机光电子器件中流动。
[0116] 所述有机光电子器件可应用于多种领域,例如太阳能电池、图像传感器、光电探测 器、光电传感器和有机发光二极管(0LED),但不限于此。
[0117] 下文中,参考附图描述包括所述有机光电子器件的图像传感器的实例。作为图像 传感器的实例,描述有机CMOS图像传感器。
[0118] 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,和图 16是显示图15的有机CMOS图像传感器的横截面图。
[0119] 参考图15和16,根据实例实施方式的有机CMOS图像传感器1000包括集成有感光 器件50B和50R的半导体基底110、传输晶体管(未示出)、以及电荷存储器55、下部绝缘层 60、彩色滤光器层70、上部绝缘层80、和有机光电子器件100。
[0120] 半导体基底110可为硅基底,且感光器件50B和50R、传输晶体管(未示出)和电 荷存储器55集成在其中。感光器件50B和50R可为光电二极管。
[0121] 感光器件50B和50R、传输晶体管和/或电荷存储器55可集成在各像素中。例如, 如图中所示,感光器件50B和50R可包括在蓝色像素和红色像素中,且电荷存储器55可包 括在绿色像素中。
[0122] 感光器件50B和50R检测光,检测的信息可通过传输晶体管传递,且电荷存储器 55电连接至后面描述的有机光电子器件100,和电荷存储器55的信息可通过传输晶体管传 递。
[0123] 金属线(未示出)和焊盘(pad)(未示出)形成在半导体基底110上。为了减小 信号延迟,金属线和焊盘可由具有相对小的电阻率的金属例如铝(A1)、铜(Cu)、银(Ag)、及 其合金制成,但不限于此。但是,金属线和焊盘可位于感光器件50B和50R下面,而不限于 所述结构。
[0124] 下部绝缘层60形成在金属线和焊盘上。下部绝缘层60可由无机绝缘材料(例如 氧化硅和/或氮化硅)、或相对低介电常数(低K)的材料(例如SiC、SiCOH、SiCO和SiOF) 制成。下部绝缘层60具有使电荷存储器55暴露的沟槽(未示出)。所述沟槽可填充有填 料。
[0125] 彩色滤光器层70形成在下部绝缘层60上。彩色滤光器层70包括形成在蓝色像 素中的蓝色滤光器70B和形成在红色像素中的红色滤光器70R。在实例实施方式中,未形成 绿色滤光器,但是可形成绿色滤光器。
[0126] 上部绝缘层80形成在彩色滤光器层70上。上部绝缘层80可消除由彩色滤光器 层70导致的台阶和使表面平滑。上部绝缘层80和下部绝缘层60可包括使焊盘暴露的接 触孔(未示出)和使绿色像素的电荷存储器55暴露的穿透孔85。
[0127] 有机光电子器件100形成在上部绝缘层80上。有机光电子器件100包括如上所 述的第一电极10、有机层30和第二电极20。
[0128] 第一电极10和第二电极20两者都可为透明电极,有机层30可包括可见光吸收体 和电荷缓冲材料,所述可见光吸收体吸收在可见光线区域的特定波长区域中的光,所述电 荷缓冲材料基本上不吸收在可见光线区域中的光,而是将由所述可见光吸收体产生的激子 分离成空穴和电子,如上所述。
[0129] 可在单层中以混合物、在各分开的层中单独地、或以其组合包括所述可见光吸收 体和所述电荷缓冲材料,和例如,有机层30可为活性层30a、空穴缓冲层30b/活性层30a、 活性层30a/电子缓冲层30c、或空穴缓冲层30b/活性层30a/电子缓冲层30c,如上所述。
[0130] 包括所述可见光吸收体的活性层可选择性地吸收在绿色波长区域中的光。
[0131] 当光从第二电极20进入时,绿色波长区域中的光主要在活性层中被吸收和光电 转换,而其它波长区域中的光通过第一电极10并被感光器件50B和50R检测到。
[0132] 如上所述,选择性地吸收在绿色波长区域中的光的有机光电子器件被堆叠,且因 此可使图像传感器小型化并同时提高灵敏度和降低串扰。
[0133] 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。
[0134] 根据实例实施方式,有机CMOS图像传感器具有选择性地吸收在绿色波长区域中 的光的绿色光电子器件、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堆叠在其中的结构。
[0135] 在图中,所述红色光电子器件、绿色光电子器件和蓝色光电子器件顺序地堆叠,但 是实例实施方式不限于此,且所述红色、绿色和蓝色光电子器件可以各种顺序堆叠。
[0136] 所述绿色光电子器件可为以上有机光电子器件100,所述蓝色光电子器件可包括 彼此面对的电极、介于其间且包括选择性地吸收蓝色波长区域中的光的有机材料的活性 层,和所述红色光电子器件可包括彼此面对的电极以及介于其间且包括选择性地吸收红色 波长区域中的光的有机材料的活性层。
[0137] 如上所述,选择性地吸收在红色波长区域中的光的有机光电子器件、选择性地吸 收在绿色波长区域中的光的有机光电子器件和选择性地吸收在蓝色波长区域中的光的有 机光电子器件被堆叠,且因此可进一步使图像传感器小型化和同时提高灵敏度和降低串 扰。
[0138] 下文中,参考实施例更详细地说明本公开内容。但是,这些实施例是示例性的,且 本公开内容不限于此。
[0139] 有机光电子器件的制i告
[0140] 实施例1
[0141] 将ITO(功函:4. 7eV)溅射在玻璃基底上以形成约100nm厚的阳极,和沉积 BPAPF(9, 9-双[4- (N,N-(双-联苯-4-基)-氨基)苯基]-9H-芴)(LUMTEC) (HOMO: 5. 56eV, LUM0:2.4eV)以形成50nm厚的空穴缓冲层。随后,在所述空穴缓冲层上沉积由以下化学式 la表示的化合物(H0M0:5. 6eV,LUM0:3. 6eV)以形成50nm厚的活性层。然后,通过沉积铝掺 杂的氧化钼(M〇0x(0〈x彡3) :A1,A1的掺杂量:50重量% )在所述活性层上形成5nm厚的 辅助层,和通过热沉积铝(A1)在所述辅助层上形成70nm厚的阴极,制造有机光电子器件。
[0142][化学式la]
[0143]
[0144] 实施例2
[0145] 根据与实施例1相同的方法制造有机光电子器件,除了使用HT211(N-(联 苯-4-基)-9, 9-二甲基-N- (4- (9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺) (H0M0:5. 4eV,LUM0:2. 4eV)代替BPAPF以形成空穴缓冲层以外。
[0146] 实施例3
[0147] 根据与实施例1相同的方法制造有机光电子器件,除了沉积HT01(N,N'_二苯 基-N,N' -双(9-苯基-9H-咔唑-3-基)联苯基-4, 4' -二胺)(HOMO: 5. 2eV,LUM0:2. 2eV) 代替BPAPF以形成空穴缓冲层以外。
[0148] 实施例4
[0149] 根据与实施例1相同的方法制造有机光电子器件,除了使用HT211(N-(联苯 基-4-基)-9, 9-二甲基-N- (4- (9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-芴-2-胺) (HOMO:5. 4eV,LUM0:2. 4eV)代替BPAPF以形成空穴缓冲层,和使用通过用基于活性层的总 体积的10体积%的HT211掺杂由以上化学式la表示的化合物得到的混合物代替由以上化 学式la表示的化合物以形成活性层以外。
[0150] 实施例5
[0151] 根据与实施例1相同的方法制造有机光电子器件,除了使用HT01(N,N'_二苯 基-N,N' -双(9-苯基-9H-咔唑-3-基)联苯基-4, 4' -二胺)(HOMO: 5. 2eV,LUM0:2. 2eV) 代替BPAPF以形成空穴缓冲层,和使用通过用基于活性层的总体积的10体积%的HT01掺 杂由以上化学式la表示的化合物得到的混合物代替由以上化学式la表示的化合物以外。
[0152] 实施例6
[0153] 和实施例1不同,实施例6提供反转型的有机光电子器件。
[0154] 将IT0(功函:4. 7eV)溅射在玻璃基底上以形成约100nm厚的阴极,和沉积铝掺杂 的氧化钼(Mo〇X(0〈x彡3) :A1,A1的掺杂量:50重量% )以形成5nm厚的辅助层。随后,沉 积由化学式la表示的化合物(H0M0:5.6eV,LUM0:3.6eV)以形成50nm厚的活性层。然后, 在所述活性层上沉积HT211(H0M0:5. 4eV,LUM0:2. 4eV)以形成50nm厚的空穴缓冲层。然 后,在所述空穴缓冲层上热沉积铝(A1)以形成80nm厚的阳极,制造有机光电子器件。
[0155] 实施例7
[0156] 根据与实施例6相同的方法制造有机光电子器件,除了用基于活性层的总体积的 10体积%的肌211〇101?) :5. 4eV,LUM0:2. 4eV)掺杂由化学式la表示的化合物代替由以上 化学式la表示的化合物以形成活性层以外。
[0157] 实施例8
[0158] 根据与实施例6相同的方法制造有机光电子器件,除了用基于活性层的总体积的 20体积%的肌211〇101?) :5. 4eV,LUM0:2. 4eV)掺杂由以上化学式la表示的化合物代替由 以上化学式l
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