光电转换器件和成像装置的制作方法

本公开涉及一种例如使用有机半导体材料的光电转换器件和包括该光电转换器件的成像装置。

背景技术：

1、近年来，开发了使用有机薄膜的设备。这种设备中的一种是有机光电转换器件。提出了使用它的有机薄膜太阳能电池、有机成像器件等。在该有机光电转换器件中，采用其中p型有机半导体和n型有机半导体混合的本体异质结构来提高量子效率(例如，参见ptl 1)。然而，有机光电转换器件存在由于有机半导体的低导电特性而不能获得足够的量子效率的问题。另外，有机成像器件存在电输出信号相对于入射光很容易延迟的问题。

2、通常，已经发现，分子取向对于有机半导体的导电是很重要的。类似地，这适用于具有本体异质结构的有机光电转换器件。因此，在导电方向与基板垂直的有机光电转换器件中，优选的是，有机半导体相对于基板水平取向。相对地，例如，ptl 2公开了一种使用具有水平取向的有机半导体化合物的光电转换器件。例如，ptl 3公开了一种其中取向控制层设置在i层的下层中的有机薄膜太阳能电池。例如，ptl 4公开了一种通过控制基板温度以形成薄膜来控制光电转换层的取向的有机光电转换器件的制造方法。

3、引用列表

4、专利文献

5、ptl 1：日本未审查专利申请公开第2005-303266号

6、ptl 2：日本未审查专利申请公开第2009-60053号

7、ptl 3：日本未审查专利申请公开第2007-59457号

8、ptl 4：日本未审查专利申请公开第2008-258421号

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、如上面所描述的，期望提高使用有机半导体材料的光电转换器件的量子效率和反应速度。

3、期望提供一种能够提高量子效率和反应速度的光电转换器件和成像装置。

4、问题的解决方案

5、本公开一个实施方案的第一光电转换器件包括第一电极、与所述第一电极相对的第二电极和光电转换层。所述光电转换层设置在所述第一电极和所述第二电极之间并且包括至少一种具有结晶性的一种有机半导体材料。在所述一种有机半导体材料在第一温度下进行成膜的情况和所述一种有机半导体材料在第二温度下进行成膜的情况之间，所述光电转换层中的水平取向晶体和垂直取向晶体之间的比率的变化是3倍以下。所述第二温度高于所述第一温度。

6、在本公开的一个实施方案的第一成像装置中，每一个像素包括一个或多个光电转换器件。第一成像装置包括上述的根据本公开的一个实施方案的第一光电转换器件作为光电转换器件中的任意一个。

7、本公开一个实施方案的第二光电转换器件包括第一电极、与所述第一电极相对的第二电极和光电转换层。在所述一种有机半导体材料在第一温度下进行成膜的情况和所述一种有机半导体材料在第二温度下进行成膜的情况之间，相对于所述第一电极的电极表面形成的角度的变化量小于10度。所述第二温度高于所述第一温度。

8、在本公开的一个实施方案的第二成像装置中，每一个像素包括一个或多个光电转换器件。第二成像装置包括上述的根据本公开的一个实施方案的第二光电转换器件作为光电转换器件中的任意一个。

9、发明效果

10、在本公开的一个实施方案的第一光电转换器件、本公开的一个实施方案的第一成像装置、本公开的一个实施方案的第二光电转换器件和本公开的一个实施方案的第二成像装置中，设置有包括至少一种具有结晶性的一种有机半导体材料的光电转换层。所述一种有机半导体材料允许在第一温度下进行成膜的情况和在高于第一温度的第二温度下进行成膜的情况之间，光电转换层中的水平取向晶体和垂直取向晶体之间的比率的变化为3倍以下(第一光电转换器件)。可选择地，在第一温度下进行成膜的情况和在高于第一温度的第二温度下进行成膜的情况之间，其允许相对于第一电极的电极表面形成的角度的变化量小于10°(第二光电转换器件)。因此，可以适当地控制本体异质膜中有机半导体材料的混合状态，并且可以减少晶界处缺陷的形成。

11、根据本公开的一个实施方案的第一光电转换器件、本公开的一个实施方案的第一成像装置、本公开的一个实施方案的第二光电转换器件和本公开的一个实施方案的第二成像装置，设置有光电转换层，其包括一种有机半导体材料，这种有机半导体材料允许在第一温度下进行成膜的情况和在高于第一温度的第二温度下进行成膜的情况之间，光电转换层中的水平取向晶体和垂直取向晶体之间的比率的变化为3倍以下或允许在前述情况之间相对于第一电极的电极表面形成的角度的变化量小于10°。因此可以适当地控制本体异质膜中有机半导体材料的混合状态。因此，可以减少晶界处缺陷的形成，并且可以提高量子效率和反应性。

12、需要注意的是，这里描述的效果不一定是限制性的，并且可以提供本公开中描述的任意效果。

技术特征：

1.一种光电转换器件，包括：

2.根据权利要求1所述的光电转换器件，其中

3.根据权利要求1所述的光电转换器件，其中所述一种有机半导体材料具有载流子传输性。

4.根据权利要求3所述的光电转换器件，其中所述一种有机半导体材料具有空穴传输性。

5.根据权利要求4所述的光电转换器件，其中

6.根据权利要求1所述的光电转换器件，其中所述一种有机半导体材料是分子量为100以上且3000以下的低分子量材料。

7.根据权利要求1所述的光电转换器件，其中所述一种有机半导体材料在分子中具有芳香族骨架和芳香族取代基。

8.根据权利要求7所述的光电转换器件，其中所述芳香族取代基是下式(a-1)至(a-50)中的任一个：

9.根据权利要求8所述的光电转换器件，其中所述芳香族骨架是单环或多环杂环芳香族骨架。

10.根据权利要求9所述的光电转换器件，其中所述单环或多环杂环芳香族骨架是以下通式(1)至(17)中的任一个：

11.根据权利要求1所述的光电转换器件，其中所述一种有机半导体材料是分子长度大于1.6纳米且小于或等于10纳米的芳香族化合物。

12.根据权利要求3所述的光电转换器件，其中所述一种有机半导体材料具有电子传输性。

13.根据权利要求12所述的光电转换器件，其中

14.根据权利要求1所述的光电转换器件，其中

15.根据权利要求1所述的光电转换器件，其中

16.一种成像装置，其中每一个像素包括一个或多个有机光电转换部，

技术总结
一种光电转换器件，包括：第一电极；第二电极，其与第一电极相对；和光电转换层，其设置在第一电极和第二电极之间并且包括至少一种具有结晶性的一种有机半导体材料，其中在一种有机半导体材料在第一温度下进行成膜的情况和一种有机半导体材料在第二温度下进行成膜的情况之间，相对于第一电极的电极表面形成的角度的变化量小于10度，第二温度高于第一温度，以及其中第一温度和第二温度之间的差为5摄氏度以上且35摄氏度以下，第一温度为‑10摄氏度以上且+10摄氏度以下，并且第二温度为15摄氏度以上且35摄氏度以下。

技术研发人员：加藤裕,稲叶雄大,菅野雅人,茂木英昭,君岛美树,宫地左伊
受保护的技术使用者：索尼公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15