(57)【要約】      （修正有）【課題】電荷抽出効率を改善させた光電変換素子とそれを含む有機センサ及び電子装置を提供する。【解決手段】光電変換素子１００は、互いに対向する第１電極１０及び第２電極２０と、第１電極１０と第２電極２０との間に位置し、少なくとも一部の波長領域の光を吸収して電気的信号に変換する有機光電変換層３０と、第１電極２０と有機光電変換層３０との間に位置し、金属及び酸化物（但し、シリコン酸化物は除く）をそれぞれ含む電荷補助層４０と、を備える。【選択図】図１
2020191446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第１電極及び第２電極と、
前記第１電極と第２電極との間に位置し、少なくとも一部の波長領域の光を吸収して電気的信号に変換する有機光電変換層と、
前記第１電極と前記有機光電変換層との間に位置し、金属及び酸化物（但し、シリコン酸化物は除く）をそれぞれ含む電荷補助層と、を備えることを特徴とする光電変換素子。
【請求項２】
前記金属は、ランタン族元素、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）、アルミニウム（Ａｌ）、これらの合金、又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記ランタン族元素は、イッテルビウム（Ｙｂ）を含むことを特徴とする請求項２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記酸化物は、４．５ｅＶ〜７．５ｅＶのエネルギーバンドギャップを有することを特徴とする請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記酸化物は、ゲルマニウム酸化物、アルミニウム酸化物、ガリウム酸化物、セレニウム酸化物、ストロンチウム酸化物、ランタン酸化物、ネオジム酸化物、ガドリニウム酸化物、イッテルビウム酸化物、ルテニウム酸化物、又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記電荷補助層は、前記金属と前記酸化物との混合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記酸化物は、前記金属よりも多く含まれることを特徴とする請求項６に記載の光電変換素子。
【請求項８】
前記金属と前記酸化物とは、１：２〜１：５の重量比で含まれることを特徴とする請求項７に記載の光電変換素子。
【請求項９】
前記電荷補助層の厚さは、５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の光電変換素子。
【請求項１０】
前記電荷補助層は、
前記金属を含む第１電荷補助層と、
前記酸化物を含む第２電荷補助層と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項１１】
前記第１電荷補助層は、前記第１電極に当接し、
前記第２電荷補助層は、前記有機光電変換層に当接することを特徴とする請求項１０に記載の光電変換素子。
【請求項１２】
前記第１電荷補助層は、前記有機光電変換層に当接し、
前記第２電荷補助層は、前記第１電極に当接することを特徴とする請求項１０に記載の光電変換素子。
【請求項１３】
前記第１電荷補助層は、前記第２電荷補助層よりも厚いことを特徴とする請求項１０に記載の光電変換素子。
【請求項１４】
前記第１電荷補助層の厚さは、前記第２電荷補助層の厚さの２倍〜８倍であることを特徴とする請求項１３に記載の光電変換素子。
【請求項１５】
前記電荷補助層は、前記金属と前記酸化物との混合物を含む第３電荷補助層を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の光電変換素子。
【請求項１６】
前記第１電極は、カソードであり、
前記第２電極は、アノードであることを特徴とする請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の光電変換素子を有することを特徴とする有機センサ。
【請求項１８】
前記光電変換素子及び積層された半導体基板を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の有機センサ。
【請求項１９】
前記半導体基板に集積された光ダイオードを更に含むことを特徴とする請求項１８に記載の有機センサ。
【請求項２０】
請求項１７に記載の有機センサを有することを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
光電変換素子とこれを含む有機センサ及び電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換素子は、光を受けて電気信号に変換する素子であって、光ダイオード及び光トランジスタなどを含み、有機センサ、光検出器、又は太陽電池などに適用することができる。
【０００３】
有機センサは、日増しに高い解像度が求められており、そのため画素の大きさが小さくなっている。現在、主に使われているシリコン光ダイオードの場合、画素の大きさが小さくなることにより吸収面積が減ることから感度低下が発生し得る。そのため、シリコンを代替できる有機物質が研究されている。
【０００４】
有機物質は、吸光係数が大きく、分子構造に応じて特定波長領域の光を選択的に吸収できることから、光ダイオード及び色フィルタを同時に代替することができるため、高集積に有利である。
【０００５】
しかし、有機物質は、高い結合エネルギ（ｂｉｎｄｉｎｇ  ｅｎｅｒｇｙ）及び再結合（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）挙動によりシリコンとは異なる特性を現わし、有機物質の特性を正確に予測することが難しいため、光電変換素子に求められる物性を容易に制御することが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−０１１２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、電荷抽出効率を改善させた光電変換素子と光電変換素子を含む有機センサ及び有機センサを含む電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による光電変換素子は、互いに対向する第１電極及び第２電極と、前記第１電極と第２電極との間に位置し、少なくとも一部の波長領域の光を吸収して電気的信号に変換する有機光電変換層と、前記第１電極と前記有機光電変換層との間に位置し、金属及び酸化物（但し、シリコン酸化物は除く）をそれぞれ含む電荷補助層と、を備える。
【０００９】
前記金属は、ランタン族元素、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）、アルミニウム（Ａｌ）、これらの合金、又はこれらの組み合わせを含み得る。
前記ランタン族元素は、イッテルビウム（Ｙｂ）を含み得る。
前記酸化物は、約４．５ｅＶ〜７．５ｅＶのエネルギーバンドギャップを有し得る。
前記酸化物は、ゲルマニウム酸化物、アルミニウム酸化物、ガリウム酸化物、セレニウム酸化物、ストロンチウム酸化物、ランタン酸化物、ネオジム酸化物、ガドリニウム酸化物、イッテルビウム酸化物、ルテニウム酸化物、又はこれらの組み合わせを含み得る。
前記電荷補助層は、前記金属と前記酸化物との混合物を含み得る。
前記酸化物は、前記金属よりも多く含まれ得る。
前記金属と前記酸化物とは、約１：２〜１：５の重量比で含まれ得る。
前記電荷補助層の厚さは、約５ｎｍ以下であり得る。
前記電荷補助層は、前記金属を含む第１電荷補助層と、前記酸化物を含む第２電荷補助層と、を含み得る。
前記第１電荷補助層は、前記第１電極に当接し、前記第２電荷補助層は、前記有機光電変換層に当接し得る。
前記第１電荷補助層は、前記有機光電変換層に当接し、前記第２電荷補助層は、前記第１電極に当接し得る。
前記第１電荷補助層は、前記第２電荷補助層よりも厚くあり得る。
前記第１電荷補助層の厚さは、前記第２電荷補助層の厚さの約２倍〜８倍であり得る。
前記電荷補助層は、前記金属と前記酸化物との混合物を含む第３電荷補助層を更に含み得る。
前記第１電極は、カソードであり、前記第２電極は、アノードであり得る。
【００１０】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による有機センサは、前記光電変換素子を有する。
前記有機センサは、前記光電変換素子及び積層された半導体基板を更に含み得る。
前記有機センサは、前記半導体基板に集積された光ダイオードを更に含み得る。
【００１１】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による電子装置は、前記有機センサを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電荷移動性を改善して残留電荷を減らすことによって、光電変換素子の電荷抽出効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【図２】第２実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【図３】第３実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【図４】第４実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【図５】第５実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【図６】第６実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【図７】第７実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【図８】第８実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【図９】第９実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【図１０】第１０実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【図１１】第１実施形態による有機センサの一例を概略的に示す断面図である。
【図１２】第２実施形態による有機センサの一例を概略的に示す断面図である。
【図１３】第３実施形態による有機センサの一例を概略的に示す平面図である。
【図１４】図１３の有機センサの一例を概略的に示す断面図である。
【図１５】図１３の有機センサの他の例を概略的に示す断面図である。
【図１６】第４実施形態による有機センサの一例を概略的に示す断面図である。
【図１７】第５実施形態による有機センサの一例を概略的に示す断面図である。
【図１８】第６実施形態による有機センサの一例を概略的に示す平面図である。
【図１９】図１８の有機センサの一例を示す断面図である。
【図２０】図１８の有機センサの他の例を示す断面図である。
【図２１】一実施形態による電子装置を示すダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。しかし、実際に適用される構造は、様々な異なる形態で具現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
【００１５】
図面で、複数の層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。
【００１６】
層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるという場合、これは他の部分の「真上に」ある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。逆にある部分が他の部分の「真上に」あるという場合には、中間に他の部分が介在しないことを意味する。
【００１７】
以下では、他に定義のない限り、「置換された」とは、化合物中の水素原子がハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アジド基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、カルボニル基、カルバモイル基、チオール基、エステル基、カルボキシル基やその塩、スルホン酸基やその塩、リン酸やその塩、シリル基、Ｃ１〜Ｃ２０アルキル基、Ｃ２〜Ｃ２０アルケニル基、Ｃ２〜Ｃ２０アルキニル基、Ｃ６〜Ｃ３０アリール基、Ｃ７〜Ｃ３０アリールアルキル基、Ｃ１〜Ｃ３０アルコキシ基、Ｃ１〜Ｃ２０ヘテロアルキル基、Ｃ３〜Ｃ２０ヘテロアリール基、Ｃ３〜Ｃ２０ヘテロアリールアルキル基、Ｃ３〜Ｃ３０シクロアルキル基、Ｃ３〜Ｃ１５シクロアルケニル基、Ｃ６〜Ｃ１５シクロアルキニル基、Ｃ３〜Ｃ３０ヘテロシクロアルキル基、及びこれらの組み合わせより選ばれる置換基で置換されたことを意味する。
【００１８】
以下では、他に定義のない限り、「ヘテロ」とは、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｉ、及びＰより選ばれるヘテロ原子を１個〜４個含有するものを意味する。
【００１９】
以下で、「組み合わせ」とは、混合及び二つ以上の積層構造を含む。
【００２０】
以下で、仕事関数（ｗｏｒｋｆｕｎｃｔｉｏｎ）又はエネルギ準位値は、真空レベル（ｖａｃｕｕｍ  ｌｅｖｅｌ）からの絶対値で表される。また、仕事関数又はエネルギ準位が深い、高い、又は大きいとは、真空レベルを「０ｅＶ」として絶対値が大きいことを意味し、仕事関数又はエネルギ準位が浅い、低い、又は小さいとは、真空レベルを「０ｅＶ」として絶対値が小さいことを意味する。
【００２１】
以下、一実施形態による光電変換素子について説明する。
【００２２】
図１は、第１実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【００２３】
図１を参照すると、本実施形態による光電変換素子１００は、第１電極１０、第２電極２０、光電変換層３０、及び電荷補助層４０を含む。
【００２４】
基板（図示せず）は、第１電極１０側に配置されるか又は第２電極２０側に配置される。基板は、例えばガラスのような無機物質、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、ポリエーテルサルホン、若しくはこれらの組み合わせのような有機物質、又はシリコンウェハなどで作られる。基板は省略することもできる。
【００２５】
第１電極１０及び第２電極２０のいずれか一つはアノード（ａｎｏｄｅ）であり、他の一つはカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）である。例えば、第１電極１０はカソードであり、第２電極２０はアノードである。
【００２６】
第１電極１０及び第２電極２０の少なくとも一つは透明電極である。ここで、透明電極は、光透過度約８０％以上の高い透過率を有する透明電極であり、例えばマイクロキャビティ（ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）のための半透明電極を含まない。透明電極は、例えば酸化物導電体及び炭素導電体のうちの少なくとも一つを含み、酸化物導電体は、例えばインジウムスズ酸化物（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）、亜鉛スズ酸化物（ｚｉｎｃ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ：ＺＴＯ）、アルミニウムスズ酸化物（Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ：ＡｌＴＯ）、及びアルミニウム亜鉛酸化物（Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ：ＡＺＯ）より選ばれる一つ以上であり、炭素導電体はグラフェン及び炭素ナノ体より選ばれる一つ以上である。
【００２７】
第１電極１０及び第２電極２０のいずれか一つは反射電極である。ここで反射電極は、例えば光透過度約１０％未満又は約５％以下の高い反射率を有する反射電極である。反射電極は、金属のような反射導電体を含み、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、又はこれらの合金を含む。
【００２８】
一例として、第１電極１０は光透過度８０％以上の透明電極であるか又は光透過度約１０％未満の反射電極である。一例として、第１電極１０は、光透過度８０％以上の透明電極であり、受光電極である。
【００２９】
光電変換層３０は、少なくとも一部の波長領域の光を吸収して電気的信号に変換し、例えば緑色波長領域の光（以下「緑色光」という）、青色波長領域の光（以下「青色光」という）、赤色波長領域の光（以下「赤色光」という）、及び赤外線波長領域の光（以下「赤外光」という）の一部を電気的信号に変換する。
【００３０】
一例として、光電変換層３０は、緑色光、青色光、赤色光、及び赤外光のいずれか一つを選択的に吸収する。ここで緑色光、青色光、赤色光、及び赤外光のいずれか一つを選択的に吸収することは、吸光スペクトルのピーク吸収波長（λｍａｘ）が約５００ｎｍ〜６００ｎｍ、約３８０ｎｍ以上５００ｎｍ未満、約６００ｎｍ超７００ｎｍ以下、及び約７００ｎｍ超のいずれか一つに存在し、該当波長領域内の吸光スペクトルがその他の波長領域の吸光スペクトルよりも顕著に高いことを意味する。
【００３１】
光電変換層３０は、少なくとも一つのｐ型半導体と少なくとも一つのｎ型半導体とがｐｎ接合（ｐｎ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を形成し、外部で光を受けてエキシトン（ｅｘｃｉｔｏｎ）を生成した後、生成されたエキシトンを正孔と電子とに分離する。ｐ型半導体及びｎ型半導体のうちの少なくとも一つは有機物質であり、そのため光電変換層３０は有機光電変換層である。
【００３２】
ｐ型半導体及びｎ型半導体は、それぞれ吸光物質であり、例えばｐ型半導体及びｎ型半導体のうちの少なくとも一つは有機吸光物質である。一例として、ｐ型半導体及びｎ型半導体のうちの少なくとも一つは、所定波長領域の光を選択的に吸収する波長選択性吸光物質であり、例えばｐ型半導体及びｎ型半導体のうちの少なくとも一つは波長選択性有機吸光物質である。ｐ型半導体とｎ型半導体とは互いに同じであるか又は他の波長領域でピーク吸収波長（λｍａｘ）を有する。
【００３３】
一例として、ｐ型半導体は、電子供与モイエティ、π共役連結基、及び電子受容モイエティを含むコア構造を有する有機物質である。
【００３４】
ｐ型半導体は、例えば下記化学式１で表されるが、これに限定されるものではない。
【００３５】
［化学式１］
ＥＤＧ−ＨＡ−ＥＡＧ
【００３６】
上記化学式１において、
ＨＡは、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、及びＳｉの少なくとも一つを有するＣ２〜Ｃ３０ヘテロ環基であり、
ＥＤＧは電子供与基であり、
ＥＡＧは電子受容基である。
【００３７】
一例として、上記化学式１で表されるｐ型半導体は、例えば下記化学式１Ａで表される。
【００３８】
【化１Ａ】
2020191446.tif 000003
【００３９】
上記化学式１Ａにおいて、
Ｘは、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、ＳＯ、ＳＯ２、又はＳｉＲａＲｂであり、
Ａｒは、置換又は非置換されたＣ６〜Ｃ３０アリーレン基、置換又は非置換されたＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、又はこれらの中から選ばれる二つ以上の融合環であり、
Ａｒ１ａ及びＡｒ２ａは、それぞれ独立して、置換又は非置換されたＣ６〜Ｃ３０アリール基、又は置換又は非置換されたＣ３〜Ｃ３０ヘテロアリール基であり、
Ａｒ１ａ及びＡｒ２ａは。それぞれ独立して存在するか又は互いに結合して融合環を形成し、
Ｒ１ａ〜Ｒ３ａ、Ｒａ及びＲｂは、それぞれ独立して、水素、重水素、置換、又は非置換されたＣ１〜Ｃ３０アルキル基、置換又は非置換されたＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換又は非置換されたＣ３〜Ｃ３０ヘテロアリール基、置換又は非置換されたＣ１〜Ｃ６アルコキシ基、ハロゲン、又はシアノ基である。
【００４０】
一例として、上記化学式１Ａにおいて、Ａｒ１ａ及びＡｒ２ａは、それぞれ独立して、置換又は非置換されたフェニル基、置換又は非置換されたナフチル基、置換又は非置換されたアントラセニル基、置換又は非置換されたフェナントレニル基、置換又は非置換されたピリジニル（ｐｙｒｉｄｉｎｙｌ）基、置換又は非置換されたピリダジニル（ｐｙｒｉｄａｚｉｎｙｌ）基、置換又は非置換されたピリミジニル（ｐｙｒｉｍｉｄｉｎｙｌ）基、置換又は非置換されたピラジニル（ｐｙｒａｚｉｎｙｌ）基、置換又は非置換されたキノリニル（ｑｕｉｎｏｌｉｎｙｌ）基、置換又は非置換されたイソキノリニル（ｉｓｏｑｕｉｎｏｌｉｎｙｌ）基、置換又は非置換されたナフチリジニル（ｎａｐｈｔｈｙｒｉｄｉｎｙｌ）基、置換又は非置換されたシノリニル（ｃｉｎｎｏｌｉｎｙｌ）基、置換又は非置換されたキナゾリニル（ｑｕｉｎａｚｏｌｉｎｙｌ）基、置換又は非置換されたフタラジニル（ｐｈｔｈａｌａｚｉｎｙｌ）基、置換又は非置換されたベンゾトリアジニル（ｂｅｎｚｏｔｒｉａｚｉｎｙｌ）基、置換又は非置換されたピリドピラジニル（ｐｙｒｉｄｏｐｙｒａｚｉｎｙｌ）基、置換又は非置換されたピリドピリミジニル（ｐｙｒｉｄｏｐｙｒｉｍｉｄｉｎｙｌ）基、及び置換又は非置換されたピリドピリダジニル（ｐｙｒｉｄｏｐｙｒｉｄａｚｉｎｙｌ）基より選ばれる。
【００４１】
一例として、上記化学式１ＡのＡｒ１ａ及びＡｒ２ａは、互いに融合して環を形成し、Ａｒ１ａ及びＡｒ２ａは、例えば単結合、−（ＣＲｇＲｈ）ｎ２−（ｎ２は１又は２）、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓｅ−、−Ｎ＝、−ＮＲｉ−、−ＳｉＲｊＲｋ−、及び−ＧｅＲｌＲｍ−より選ばれる一つに連結されて環を形成する。ここで、Ｒｇ〜Ｒｍは、それぞれ独立して、水素、置換又は非置換されたＣ１〜Ｃ３０アルキル基、置換又は非置換されたＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換又は非置換されたＣ３〜Ｃ３０ヘテロアリール基、置換又は非置換されたＣ１〜Ｃ６アルコキシ基、ハロゲン、又はシアノ基である。
【００４２】
一例として、上記化学式１で表されるｐ型半導体は、例えば下記化学式１Ｂで表される。
【００４３】
【化１Ｂ】
2020191446.tif 000004
【００４４】
上記化学式１Ｂにおいて、
Ｘ１は、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｏ、Ｓ、ＳＯ、又はＳＯ２であり、
Ａｒ３は、置換又は非置換されたＣ６〜Ｃ３０アリーレン基、置換又は非置換されたＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、又はこれらの中から選ばれる二つ以上の融合環であり、
Ｒ１〜Ｒ３は、それぞれ独立して、水素、重水素、置換又は非置換されたＣ１〜Ｃ３０アルキル基、置換又は非置換されたＣ１〜Ｃ３０アルコキシ基、置換又は非置換されたＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換又は非置換されたＣ３〜Ｃ３０ヘテロアリール基、ハロゲン、シアノ基、シアノ含有基、及びこれらの組み合わせより選ばれ、
Ｇは、単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓｅ−、−Ｎ＝、−（ＣＲｆＲｇ）ｋ−、−ＮＲｈ−、−ＳｉＲｉＲｊ−、−ＧｅＲｋＲｌ−、−（Ｃ（Ｒｍ）＝Ｃ（Ｒｎ））−、及びＳｎＲｏＲｐより選ばれ、ここでＲｆ、Ｒｇ、Ｒｈ、Ｒｉ、Ｒｊ、Ｒｋ、Ｒｌ、Ｒｍ、Ｒｎ、Ｒｏ、及びＲｐは、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換又は非置換されたＣ１〜Ｃ１０アルキル基、置換又は非置換されたＣ１〜Ｃ１０アルコキシ基、及び置換又は非置換されたＣ６〜Ｃ１２アリール基より選ばれ、ＲｆとＲｇ、ＲｉとＲｊ、ＲｋとＲｌ、ＲｍとＲｎ、及びＲｏとＲｐは、それぞれ独立して存在するか又は互いに連結されて環を形成し、ｋは、１又は２であり、
Ｒ６ａ〜Ｒ６ｄ及びＲ７ａ〜Ｒ７ｄは、それぞれ独立して、水素、置換又は非置換されたＣ１〜Ｃ３０アルキル基、置換又は非置換されたＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換又は非置換されたＣ３〜Ｃ３０ヘテロアリール基、ハロゲン、シアノ基、シアノ含有基、及びこれらの組み合わせより選ばれ、
Ｒ６ａ〜Ｒ６ｄは、それぞれ独立して存在するか又は互いに隣接する２個が互いに連結されて融合環を形成し、
Ｒ７ａ〜Ｒ７ｄは、それぞれ独立して存在するか又は互いに隣接する２個が互いに連結されて融合環を形成する。
【００４５】
一例として、上記化学式１ＢのＡｒ３は、ベンゼン、ナフチレン、アントラセン、チオフェン、セレノフェン、テルロフェン、ピリジン、ピリミジン、又はこれらの中から選ばれる二つ以上の融合環である。
【００４６】
ｎ型半導体は、例えばフラーレン又はフラーレン誘導体であるが、これに限定されるものではない。
【００４７】
光電変換層３０は、ｐ型半導体とｎ型半導体とがバルク異種接合（ｂｕｌｋ  ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ）形態で混合された真性層（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  ｌａｙｅｒ，Ｉ層）である。この場合、ｐ型半導体とｎ型半導体とは約１：９〜９：１の体積比で混合され、上記範囲内で、例えば約２：８〜８：２の体積比で混合され、上記範囲内で、例えば約３：７〜７：３の体積比で混合され、上記範囲内で、例えば約４：６〜６：４の体積比で混合され、上記範囲内で、例えば約５：５の体積比で混合される。
【００４８】
光電変換層３０は、上述したｐ型半導体を含むｐ型層及び上述したｎ型半導体を含むｎ型層を含む二重層を含む。この場合、ｐ型層とｎ型層との厚さ比は、約１：９〜９：１であり、上記範囲内で、例えば約２：８〜８：２、約３：７〜７：３、約４：６〜６：４、又は約５：５である。
【００４９】
光電変換層３０は、真性層の他にｐ型層及び／又はｎ型層を更に含む。ｐ型層は上述したｐ型半導体を含み、ｎ型層は上述したｎ型半導体を含む。例えばｐ型層／Ｉ層、Ｉ層／ｎ型層、ｐ型層／Ｉ層／ｎ型層などの多様な組み合わせで含まれる。
【００５０】
電荷補助層４０は、第１電極１０と光電変換層３０との間に位置し、例えば光電変換層３０に当接する。一例として、電荷補助層４０の一面は第１電極１０に当接し、電荷補助層４０の他の一面は光電変換層３０に当接する。
【００５１】
電荷補助層４０は、光電変換層３０から第１電極１０に移動する電荷（電子又は正孔）の抽出を効果的に改善するための層であり、例えば電子輸送層又は正孔輸送層である。例えば電荷補助層４０は電子輸送層である。
【００５２】
電荷補助層４０は、上述した電荷移動性を満足すると共に熱蒸着（ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）により形成される物質を含む。このように、電荷補助層４０が熱蒸着によって形成されることによって電荷補助層４０の形成段階及び／又は後続工程で光電変換層３０が熱的物理的損傷を受けることを防止する。それにより、光電変換層３０の劣化による性能低下を防止することができる。
【００５３】
一例として、電荷補助層４０は、二つ以上の物質を含み、例えば二つ以上の無機物質を含む。一例として、電荷補助層４０は、金属及び酸化物（但し、シリコン酸化物は除く）を含み、金属と酸化物との混合物を含む。
【００５４】
電荷補助層４０に含まれる金属は、例えば第１電極１０よりも低い仕事関数を有し、例えば電荷補助層４０に含まれる金属の仕事関数は第１電極１０の仕事関数よりも約０．５ｅＶ以上小さい。例えば、第１電極１０の仕事関数は約４．５ｅＶ以上であり、電荷補助層４０に含まれる金属の仕事関数は約４．０ｅＶ以下である。例えば、第１電極１０の仕事関数は約４．５ｅＶ以上であり、電荷補助層４０に含まれる金属の仕事関数は、約３．５ｅＶ以下、約３．０ｅＶ以下、又は約２．８ｅＶ以下である。例えば、第１電極１０の仕事関数は約４．５ｅＶ〜５．０ｅＶであり、無機ナノ層４５の仕事関数は、約１．５ｅＶ〜４．０ｅＶ、約１．５ｅＶ〜３．５ｅＶ、約１．５ｅＶ〜３．０ｅＶ、約１．５ｅＶ〜２．８ｅＶである。電荷補助層４０に含まれる金属は、１種以上である。
【００５５】
電荷補助層４０に含まれる金属は、例えばランタン族元素、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）、アルミニウム（Ａｌ）、又はこれらの合金を含む。ランタン族元素は、例えばイッテルビウム（Ｙｂ）を含む。
【００５６】
電荷補助層４０に含まれる酸化物は、金属酸化物及び／又は半金属酸化物であり、例えば約４．５ｅＶ〜７．５ｅＶのエネルギーバンドギャップを有する酸化物より選ばれる。電荷補助層４０に含まれる酸化物は１種以上である。
【００５７】
電荷補助層４０に含まれる酸化物は、例えばＧｅＯ２のようなゲルマニウム酸化物、Ａｌ２Ｏ３のようなアルミニウム酸化物、Ｇａ２Ｏ３のようなガリウム酸化物、Ｓｅ２Ｏ３のようなセレニウム酸化物、ＳｒＯのようなストロンチウム酸化物、Ｌａ２Ｏ３のようなランタン酸化物、Ｎｄ２Ｏ３のようなネオジム酸化物、Ｇｄ２Ｏ３のようなガドリニウム酸化物、Ｙｂ２Ｏ３のようなイッテルビウム酸化物、Ｌｕ２Ｏ３のようなルテニウム酸化物、又はこれらの組み合わせを含む。
【００５８】
電荷補助層４０は金属と酸化物との混合物を含み、例えば酸化物は金属よりも多く含まれる。例えば、金属と酸化物とは約１：２〜１：１０の重量比で含まれ、上記範囲内で約１：２〜１：８、約１：２〜１：７、又は約１：２〜１：５の重量比で含まれる。
【００５９】
電荷補助層４０は、光電変換層３０よりも薄く、例えば１０ｎｍ以下の厚さを有し、上記範囲内で約８ｎｍ以下、約７ｎｍ以下、約５ｎｍ以下、約３ｎｍ以下、約２ｎｍ以下、又は約１ｎｍ以下の厚さを有する。例えば、電荷補助層４０の厚さは、約０．２ｎｍ〜１０ｎｍ厚さを有し、上記範囲内で約０．２ｎｍ〜８ｎｍ、約０．２ｎｍ〜７ｎｍ、約０．２ｎｍ〜５ｎｍ、約０．５ｎｍ〜８ｎｍ、約０．５ｎｍ〜７ｎｍ、約０．５ｎｍ〜５ｎｍ、約１ｎｍ〜８ｎｍ、約１ｎｍ〜７ｎｍ、約１ｎｍ〜５ｎｍ、約０．２ｎｍ〜３ｎｍ、約０．２ｎｍ〜２ｎｍ、約０．２ｎｍ〜１ｎｍである。
【００６０】
このように、光電変換素子１００は、第１電極１０と光電変換層３０との間に電荷補助層４０を含むことによって、光電変換層３０から第１電極１０に移動する電荷（例えば電子）の抽出を効果的に高めて残留電荷（ｒｅｍａｉｎｉｎｇ  ｃｈａｒｇｅ  ｃａｒｒｉｅｒｓ）を減らし、高い電荷抽出効率を示す。それにより、光電変換素子１００の光電変換効率を上げて残留電荷によって発生するイメージラグ（Ｉｍａｇｅ  Ｌａｇ）を減らして残像特性を効果的に改善することができる。
【００６１】
光電変換素子１００は、第１電極１０又は第２電極２０の一面に反射防止層（図示せず）を更に含む。反射防止層は、光が入射する側に配置されて入射光の反射度を低くすることによって、光吸水度を更に改善することができる。例えば、第１電極１０側に光が入射する場合、反射防止層は第１電極１０の一面に位置し、第２電極２０側に光が入射する場合、反射防止層は第２電極２０の一面に位置する。
【００６２】
反射防止層は、例えば約１．６〜２．５の屈折率を有する物質を含み、例えば上記範囲の屈折率を有する金属酸化物、金属硫化物、及び有機物のうちの少なくとも一つを含む。反射防止層は、例えばアルミニウム含有酸化物、モリブデン含有酸化物、タングステン含有酸化物、バナジウム含有酸化物、レニウム含有酸化物、ニオビウム含有酸化物、タンタル含有酸化物、チタニウム含有酸化物、ニッケル含有酸化物、銅含有酸化物、コバルト含有酸化物、マンガン含有酸化物、クロム含有酸化物、テルリウム含有酸化物、若しくはこれらの組み合わせのような金属酸化物；亜鉛スルフィドのような金属硫化物；又はアミン誘導体のような有機物を含むが、これらに限定されるものではない。
【００６３】
光電変換素子１００は、第１電極１０又は第２電極２０側から光が入射して光電変換層３０が所定波長領域の光を吸収すると、内部でエキシトンが生成される。エキシトンは光電変換層３０で正孔と電子とに分離され、分離された正孔は第１電極１０及び第２電極２０の一つであるアノード側に移動し、分離された電子は第１電極１０及び第２電極２０のうちの他の一つのカソード側に移動して電流が流れるようになる。
【００６４】
以下、他の実施形態による光電変換素子について説明する。
【００６５】
図２は、第２実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【００６６】
図２を参照すると、本実施形態による光電変換素子１００は、上述した実施形態と同様に、第１電極１０、第２電極２０、光電変換層３０、及び電荷補助層４０を含む。
【００６７】
しかし、本実施形態による光電変換素子１００は、上述した実施形態とは異なり、第２電極２０と光電変換層３０との間に電荷遮断層４８を更に含む。電荷遮断層４８は光電変換層３０で分離された電荷（例えば電子）が逆電極側に移動することを遮断して光電変換効率を上げる。
【００６８】
電荷遮断層４８は、例えば有機物、無機物、又は有無機物を含む。有機物は、正孔又は電子特性を有する有機化合物であり、無機物は、例えばモリブデン酸化物、タングステン酸化物、ニッケル酸化物のような金属酸化物である。
【００６９】
電荷遮断層４８は、例えば下記化学式４Ａ又は４Ｂで表される化合物を含むが、これに限定されるものではない。
【００７０】
【化４Ａ】
2020191446.tif 000005
【化４Ｂ】
2020191446.tif 000006
【００７１】
上記化学式４Ａ又は４Ｂにおいて、
Ｍ１及びＭ２は、それぞれ独立して、ＣＲｎＲｏ、ＳｉＲｐＲｑ、ＮＲｒ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、又はＴｅであり、
Ａｒ１ｂ、Ａｒ２ｂ、Ａｒ３ｂ及びＡｒ４ｂは、それぞれ独立して、置換又は非置換されたＣ６〜Ｃ３０アリール基又は置換又は非置換されたＣ３〜Ｃ３０ヘテロアリール基であり、
Ｇ２及びＧ３は、それぞれ独立して、単結合、−（ＣＲｓＲｔ）ｎ３−、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓｅ−、−Ｎ＝、−ＮＲｕ−、−ＳｉＲｖＲｗ−、又は−ＧｅＲｘＲｙ−であり、ここでｎ３は１又は２であり、
Ｒ３０〜Ｒ３７及びＲｎ〜Ｒｙは、それぞれ独立して、水素、置換又は非置換されたＣ１〜Ｃ３０アルキル基、置換又は非置換されたＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換又は非置換されたＣ３〜Ｃ３０ヘテロ環基、置換又は非置換されたＣ１〜Ｃ６アルコキシ基、ハロゲン、又はシアノ基である。
【００７２】
一例として、化学式４Ａで表される化合物は、例えば下記化学式４Ａ−１で表される化合物であり、化学式４Ｂで表される化合物は、例えば下記化学式４Ｂ−１で表される化合物であるが、これに限定されるものではない。
【００７３】
【化４Ａ−１】
2020191446.tif 000007
【化４Ｂ−１】
2020191446.tif 000008
【００７４】
上記化学式４Ａ−１又は４Ｂ−１において、
Ｍ１、Ｍ２、Ｇ２、Ｇ３、Ｒ３０〜Ｒ３７は、上述した通りであり、
Ｒ３８〜Ｒ４５は、それぞれ独立して、水素、置換又は非置換されたＣ１〜Ｃ３０アルキル基、置換又は非置換されたＣ６〜Ｃ３０アリール基、置換又は非置換されたＣ３〜Ｃ３０ヘテロアリール基、置換又は非置換されたＣ１〜Ｃ６アルコキシ基、ハロゲン、又はシアノ基である。
【００７５】
一例として、化学式４Ａ−１で表される化合物は、例えば下記化学式４Ａ−１ａで表される化合物であり、化学式４Ｂ−１で表される化合物は、例えば下記化学式４Ｂ−１ａで表される化合物であるが、これに限定されるものではない。
【００７６】
【化４Ａ−１ａ】
2020191446.tif 000009
【化４Ｂ−１ａ】
2020191446.tif 000010
【００７７】
化学式４Ａ−１ａ又は４Ｂ−１ａにおいて、Ｒ３８〜Ｒ４５及びＲｏ及びＲｎは、上述した通りである。
【００７８】
本実施形態による光電変換素子１００は、第１電極１０と光電変換層３０との間に位置する電荷補助層４０の他に第２電極２０と光電変換層３０との間に電荷遮断層４８を更に含むことによって、光電変換層３０から分離した正孔及び電子がそれぞれアノード及びカソード側に効率的に移動できるようにして電荷抽出効率を更に高めることができる。
【００７９】
図３は、第３実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【００８０】
図３を参照すると、本実施形態による光電変換素子１００は、上述した実施形態と同様に、第１電極１０、第２電極２０、光電変換層３０、及び電荷補助層４０を含む。具体的な説明は上述した通りである。
【００８１】
しかし、本実施形態による光電変換素子１００では、上述した実施形態とは異なり、電荷補助層４０が第１電荷補助層４０ｐ及び第２電荷補助層４０ｑを含む。第１電荷補助層４０ｐは第１電極１０に近く位置し、第２電荷補助層４０ｑは光電変換層３０に近く位置する。一例として、第１電荷補助層４０ｐは第１電極１０に当接し、第２電荷補助層４０ｑは光電変換層３０に当接する。一例として、第１電荷補助層４０ｐと第２電荷補助層４０ｑとは互いに当接する。
【００８２】
第１電荷補助層４０ｐと第２電荷補助層４０ｑとは、互いに異なる物質を含み、例えば互いに異なる無機物質を含む。一例として、第１電荷補助層４０ｐは金属を含み、第２電荷補助層４０ｑは酸化物を含む。
【００８３】
第１電荷補助層４０ｐに含まれる金属は、上述した通りであり、例えばランタン族元素、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）、アルミニウム（Ａｌ）、又はこれらの合金を含む。ランタン族元素は、例えばイッテルビウム（Ｙｂ）を含む。
【００８４】
第２電荷補助層４０ｑに含まれる酸化物は、上述した通りであり、例えばＧｅＯ２のようなゲルマニウム酸化物、Ａｌ２Ｏ３のようなアルミニウム酸化物、Ｇａ２Ｏ３のようなガリウム酸化物、Ｓｅ２Ｏ３のようなセレニウム酸化物、ＳｒＯのようなストロンチウム酸化物、Ｌａ２Ｏ３のようなランタン酸化物、Ｎｄ２Ｏ３のようなネオジム酸化物、Ｇｄ２Ｏ３のようなガドリニウム酸化物、Ｙｂ２Ｏ３のようなイッテルビウム酸化物、Ｌｕ２Ｏ３のようなルテニウム酸化物、又はこれらの組み合わせを含む。
【００８５】
金属を含む第１電荷補助層４０ｐは酸化物を含む第２電荷補助層４０ｑよりも厚く、例えば第１電荷補助層４０ｐの厚さは、第２電荷補助層４０ｑの厚さの約２倍〜１０倍であり、上記範囲内で約２倍〜９倍、約２倍〜８倍、約２倍〜６倍、約２倍〜５倍、又は約２倍〜４倍である。
【００８６】
第１電荷補助層４０ｐ及び第２電荷補助層４０ｑの厚さは、それぞれ独立して約１０ｎｍ以下であり、上記範囲内で約８ｎｍ以下、約７ｎｍ以下、約５ｎｍ以下、約３ｎｍ以下、約２ｎｍ以下、又は約１ｎｍ以下である。例えば、第１電荷補助層４０ｐ及び第２電荷補助層４０ｑの厚さは、約０．２ｎｍ〜１０ｎｍ厚さを有し、上記範囲内で約０．２ｎｍ〜８ｎｍ、約０．２ｎｍ〜７ｎｍ、約０．２ｎｍ〜５ｎｍ、約０．２ｎｍ〜３ｎｍ、約０．２ｎｍ〜２ｎｍ、又は約０．２ｎｍ〜１ｎｍである。
【００８７】
図４は、第４実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【００８８】
図４を参照すると、本実施形態による光電変換素子１００は、上述した実施形態と同様に、第１電極１０、第２電極２０、光電変換層３０、並びに第１電荷補助層４０ｐ及び第２電話補助層４０ｑを含む電荷補助層４０を含む。
【００８９】
しかし、本実施形態による光電変換素子１００は、上述した実施形態とは異なり、第２電極２０と光電変換層３０との間に電荷遮断層４８を更に含む。電荷遮断層４８は光電変換層３０で分離された電荷（例えば電子）が逆電極側に移動することを遮断して光電変換効率を上げる。具体的な説明は上述した通りである。
【００９０】
図５は、第５実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【００９１】
図５を参照すると、本実施形態による光電変換素子１００は、上述した実施形態と同様に、第１電極１０、第２電極２０、光電変換層３０、並びに第１電荷補助層４０ｐ及び第２電荷補助層４０ｑを含む電荷補助層４０を含む。具体的な説明は上述した通りである。
【００９２】
しかし、本実施形態による光電変換素子１００では、上述した実施形態とは異なり、第１電荷補助層４０ｐと第２電荷補助層４０ｑとの位置が異なる。即ち金属を含む第１電荷補助層４０ｐは光電変換層３０に近く位置し、酸化物を含む第２電荷補助層４０ｑは第１電極１０に近く位置する。一例として、第１電荷補助層４０ｐは光電変換層３０に当接し、第２電荷補助層４０ｑは第１電極１０に当接する。一例として、第１電荷補助層４０ｐと第２電荷補助層４０ｑとは互いに当接する。
【００９３】
第１電荷補助層４０ｐに含まれる金属は、上述した通りであり、例えばランタン族元素、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）、アルミニウム（Ａｌ）、又はこれらの合金を含む。ランタン族元素は、例えばイッテルビウム（Ｙｂ）を含む。
【００９４】
第２電荷補助層４０ｑに含まれる酸化物は、上述した通りであり、例えばＧｅＯ２のようなゲルマニウム酸化物、Ａｌ２Ｏ３のようなアルミニウム酸化物、Ｇａ２Ｏ３のようなガリウム酸化物、Ｓｅ２Ｏ３のようなセレニウム酸化物、ＳｒＯのようなストロンチウム酸化物、Ｌａ２Ｏ３のようなランタン酸化物、Ｎｄ２Ｏ３のようなネオジム酸化物、Ｇｄ２Ｏ３のようなガドリニウム酸化物、Ｙｂ２Ｏ３のようなイッテルビウム酸化物、Ｌｕ２Ｏ３のようなルテニウム酸化物、又はこれらの組み合わせを含む。
【００９５】
金属を含む第１電荷補助層４０ｐは酸化物を含む第２電荷補助層４０ｑよりも厚く、例えば第１電荷補助層４０ｐの厚さは、第２電荷補助層４０ｑの厚さの約２倍〜１０倍であり、上記範囲内で約２倍〜９倍、約２倍〜８倍、約２倍〜６倍、約２倍〜５倍、又は約２倍〜４倍である。
【００９６】
第１電荷補助層４０ｐ及び第２電荷補助層４０ｑの厚さは、それぞれ独立して約１０ｎｍ以下であり、上記範囲内で約８ｎｍ以下、約７ｎｍ以下、約５ｎｍ以下、約３ｎｍ以下、又は約２ｎｍ以下である。例えば、第１電荷補助層４０ｐ及び第２電荷補助層４０ｑの厚さは、約０．２ｎｍ〜１０ｎｍであり、上記範囲内で約０．２ｎｍ〜８ｎｍ、約０．２ｎｍ〜７ｎｍ、約０．２ｎｍ〜５ｎｍ、約０．２ｎｍ〜３ｎｍ、約０．２ｎｍ〜２ｎｍ、又は約０．２ｎｍ〜１ｎｍである。
【００９７】
図６は、第６実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【００９８】
図６を参照すると、本実施形態による光電変換素子１００は、上述した実施形態と同様に、第１電極１０、第２電極２０、光電変換層３０、並びに第１電荷補助層４０ｐ及び第２電話補助層４０ｑを含む電荷補助層４０を含む。具体的な説明は上述した通りである。
【００９９】
しかし、本実施形態による光電変換素子１００は、上述した実施形態とは異なり、第２電極２０と光電変換層３０との間に電荷遮断層４８を更に含む。電荷遮断層４８は光電変換層３０で分離された電荷（例えば電子）が逆電極（例えば第２電極）側に移動することを遮断して光電変換効率を上げる。具体的な説明は上述した通りである。
【０１００】
図７は、第７実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【０１０１】
図７を参照すると、本実施形態による光電変換素子１００は、上述した実施形態と同様に、第１電極１０、第２電極２０、光電変換層３０、並びに第１電荷補助層４０ｐ及び第２電荷補助層４０ｑを含む電荷補助層４０を含む。具体的な説明は上述した通りである。
【０１０２】
しかし、本実施形態による光電変換素子１００では、上述した実施形態とは異なり、電荷補助層４０が第３電荷補助層４０ｒを更に含む。
【０１０３】
第３電荷補助層４０ｒは、金属と酸化物との混合物を含み、例えば第１電荷補助層４０ｐに含まれる金属と第２電荷補助層４０ｑに含まれる酸化物との混合物を含む。
【０１０４】
第１電荷補助層４０ｐに含まれる金属は、上述した通りであり、例えばランタン族元素、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）、アルミニウム（Ａｌ）、又はこれらの合金を含む。ランタン族元素は、例えばイッテルビウム（Ｙｂ）を含む。
【０１０５】
第２電荷補助層４０ｑに含まれる酸化物は、上述した通りであり、例えばＧｅＯ２のようなゲルマニウム酸化物、Ａｌ２Ｏ３のようなアルミニウム酸化物、Ｇａ２Ｏ３のようなガリウム酸化物、Ｓｅ２Ｏ３のようなセレニウム酸化物、ＳｒＯのようなストロンチウム酸化物、Ｌａ２Ｏ３のようなランタン酸化物、Ｎｄ２Ｏ３のようなネオジム酸化物、Ｇｄ２Ｏ３のようなガドリニウム酸化物、Ｙｂ２Ｏ３のようなイッテルビウム酸化物、Ｌｕ２Ｏ３のようなルテニウム酸化物、又はこれらの組み合わせを含む。
【０１０６】
第３電荷補助層４０ｒは、例えばランタン族元素、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）、アルミニウム（Ａｌ）、これらの合金、又はこれらの組み合わせより選ばれる金属と、例えばＧｅＯ２のようなゲルマニウム酸化物、Ａｌ２Ｏ３のようなアルミニウム酸化物、Ｇａ２Ｏ３のようなガリウム酸化物、Ｓｅ２Ｏ３のようなセレニウム酸化物、ＳｒＯのようなストロンチウム酸化物、Ｌａ２Ｏ３のようなランタン酸化物、Ｎｄ２Ｏ３のようなネオジム酸化物、Ｇｄ２Ｏ３のようなガドリニウム酸化物、Ｙｂ２Ｏ３のようなイッテルビウム酸化物、Ｌｕ２Ｏ３のようなルテニウム酸化物、又はこれらの組み合わせより選ばれる酸化物との混合物を含む。
【０１０７】
第３電荷補助層４０ｒに含まれる金属と酸化物とは、約１：９〜９：１の重量比で含まれ、上記範囲内で約２：８〜８：２、３：７〜７：３、又は４：６〜６：４で含まれる。
【０１０８】
第１電荷補助層４０ｐ、第２電荷補助層４０ｑ、及び第３電荷補助層４０ｒの厚さは、それぞれ１０ｎｍ以下であり、上記範囲内で約８ｎｍ以下、約７ｎｍ以下、約５ｎｍ以下、約３ｎｍ以下、又は約２ｎｍ以下である。例えば、第１電荷補助層４０ｐ、第２電荷補助層４０ｑ、及び第３電荷補助層４０ｒの厚さは、約０．２ｎｍ〜１０ｎｍであり、上記範囲内で約０．２ｎｍ〜８ｎｍ、約０．２ｎｍ〜７ｎｍ、約０．２ｎｍ〜５ｎｍ、約０．２ｎｍ〜３ｎｍ、約０．２ｎｍ〜２ｎｍ、又は約０．２ｎｍ〜１ｎｍである。
【０１０９】
図面では、第３電荷補助層４０ｒが第１電荷補助層４０ｐと第２電荷補助層４０ｑとの間に位置する一例を示したが、これに限定されず、第３電荷補助層４０ｒは、第１電極１０と第１電荷補助層４０ｐとの間、又は光電変換層３０と第２電荷補助層４０ｑとの間に位置することもできる。
【０１１０】
図８は、第８実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【０１１１】
図８を参照すると、本実施形態による光電変換素子１００は、上述した実施形態と同様に、第１電極１０、第２電極２０、光電変換層３０、並びに第１電荷補助層４０ｐ、第２電荷補助層４０ｑ、及び第３電荷補助層４０ｒを含む電荷補助層４０を含む。具体的な説明は上述した通りである。
【０１１２】
しかし、本実施形態による光電変換素子１００は、上述した実施形態とは異なり、第２電極２０と光電変換層３０との間に電荷遮断層４８を更に含む。電荷遮断層４８は光電変換層３０で分離された電荷（例えば電子）が逆電極側に移動することを遮断して光電変換効率を上げる。具体的な説明は上述した通りである。
【０１１３】
図９は、第９実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【０１１４】
図９を参照すると、本実施形態による光電変換素子１００は、上述した実施形態と同様に、第１電極１０、第２電極２０、光電変換層３０、並びに第１電荷補助層４０ｐ、第２電荷補助層４０ｑ、及び第３電荷補助層４０ｒを含む電荷補助層４０を含む。
【０１１５】
しかし、本実施形態による光電変換素子１００は、上述した実施形態とは異なり、第１電荷補助層４０ｐと第２電荷補助層４０ｑとの位置が異なる。即ち、金属を含む第１電荷補助層４０ｐは光電変換層３０に近く位置し、酸化物を含む第２電荷補助層４０ｑは第１電極１０に近く位置し、第３電荷補助層４０ｒは第１電荷補助層４０ｐと第２電荷補助層４０ｑとの間に位置する。例えば、第１電荷補助層４０ｐは光電変換層３０に当接し、第２電荷補助層４０ｑは第１電極１０に当接する。例えば、第１電荷補助層４０ｐと第３電荷補助層４０ｒとは互いに当接し、第２電荷補助層４０ｑと第３電荷補助層４０ｒとは互いに当接する。
【０１１６】
図面では、第３電荷補助層４０ｒが第１電荷補助層４０ｐと第２電荷補助層４０ｑとの間に位置する一例を示したが、これに限定されず、第３電荷補助層４０ｒは、光電変換層３０と第１電荷補助層４０ｐとの間、又は第１電極１０と第２電荷補助層４０ｑとの間に位置することもできる。
【０１１７】
図１０は、第１０実施形態による光電変換素子の一例を示す断面図である。
【０１１８】
図１０を参照すると、本実施形態による光電変換素子１００は、上述した実施形態と同様に、第１電極１０、第２電極２０、光電変換層３０、並びに第１電荷補助層４０ｐ、第２電荷補助層４０ｑ、及び第３電荷補助層４０ｒを含む電荷補助層４０を含む。
【０１１９】
しかし、本実施形態による光電変換素子１００は、上述した実施形態とは異なり、第２電極２０と光電変換層３０との間に電荷遮断層４８を更に含む。電荷遮断層４８は光電変換層３０で分離された電荷（例えば電子）が逆電極側に移動することを遮断して光電変換効率を上げる。具体的な説明は上述した通りである。
【０１２０】
上述した光電変換素子１００は、多様な電子装置に適用され、例えば太陽電池、有機センサ、光検出器、光センサなどに適用されるが、これに限定されるものではない。
【０１２１】
光電変換素子１００は、例えば有機センサに適用される。有機センサは、例えば少なくとも一つの有機物を含むセンサであり、例えばイメージセンサ、赤外線センサ、又はこれらの組み合わせであるが、これに限定されるものではない。
【０１２２】
以下、上述した光電変換素子１００を適用した有機センサの例について図面を参照して説明する。
【０１２３】
図１１は、第１実施形態による有機センサの一例を概略的に示す断面図である。
【０１２４】
一例として、有機センサは有機ＣＭＯＳイメージセンサである。
【０１２５】
図１１を参照すると、本実施形態による有機センサ５００は、半導体基板１１０、絶縁層８０、光電変換素子１００、及び色フィルタ層７０を含む。
【０１２６】
半導体基板１１０は、シリコン基板であり、転送トランジスタ（図示せず）及び電荷ストレージ（貯蔵所）５５が集積される。転送トランジスタ及び／又は電荷ストレージ（貯蔵所）５５は画素毎に集積される。電荷ストレージ（貯蔵所）５５は光電変換素子１００に電気的に接続される。
【０１２７】
半導体基板１１０の上には、また金属配線（図示せず）及びパッド（図示せず）が形成される。金属配線及びパッドは、信号遅延を減らすために低い比抵抗を有する金属、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、及びこれらの合金で作られるが、これに限定されるものではない。
【０１２８】
金属配線及びパッドの上には絶縁層８０が形成される。絶縁層８０は、酸化ケイ素及び／又は窒化ケイ素のような無機絶縁物質、又はＳｉＣ、ＳｉＣＯＨ、ＳｉＣＯ、及びＳｉＯＦのような低誘電率（ｌｏｗ  Ｋ）物質で作られる。絶縁層８０は電荷ストレージ（貯蔵所）５５を露出するトレンチ８５を有する。トレンチ８５は充填剤で埋められる。
【０１２９】
絶縁層８０の上には上述した光電変換素子１００が形成される。光電変換素子１００は、上述した通り、第１電極１０、電荷補助層４０、光電変換層３０、及び第２電極２０を含む。第２電極２０は受光電極である。具体的な説明は上述した通りである。
【０１３０】
光電変換素子１００の上には色フィルタ層７０が形成される。色フィルタ層７０は、青色画素に形成された青色フィルタ７０ａ、赤色画素に形成された赤色フィルタ７０ｂ、及び緑色画素に形成された緑色フィルタ７０ｃを含む。しかし、これに限定されず、シアンフィルタ、マゼンタフィルタ、及び／又はイエローフィルタの代わりに又は追加して含み得る。
【０１３１】
色フィルタ層７０の上には集光レンズ（図示せず）が更に形成される。集光レンズは入射光の方向を制御して光を一つの地点に集める。集光レンズは、例えばシリンダ形状又は半球形状あるが、これに限定されるものではない。
【０１３２】
図１１では、図１の光電変換素子１００が積層された構造を例示的に示したが、図２〜図１０のいずれか一つの光電変換素子１００が積層された構造も同様に適用することができる。
【０１３３】
図１２は、第２実施形態による有機センサの一例を概略的に示す断面図である。
【０１３４】
図１２を参照すると、本実施形態によるイメージセンサ６００は、上述した実施形態と同様に、転送トランジスタ（図示せず）及び電荷ストレージ（貯蔵所）５５が集積された半導体基板１１０、絶縁層８０、光電変換素子１００、及び色フィルタ層７０を含む。
【０１３５】
しかし、本実施形態によるイメージセンサ６００は、上述した実施形態とは異なり、光電変換素子１００の第１電極１０と第２電極２０との位置が変わる。即ち、第１電極１０が受光電極である。
【０１３６】
図１２では、図１の光電変換素子１００が積層された構造を例示的に示したが、図２〜図１０のいずれか一つの光電変換素子１００が積層された構造も同様に適用することができる。
【０１３７】
図１３は、第３実施形態による有機センサの一例を概略的に示す平面図であり、図１４及び１５は、それぞれ図１３の有機センサの例を概略的に示す断面図である。
【０１３８】
図１３及び図１４を参照すると、本実施形態による有機センサ７００は、半導体基板１１０、下部絶縁層６０、色フィルタ層７０、上部絶縁層８０、及び光電変換素子１００を含む。
【０１３９】
半導体基板１１０は、シリコン基板であり、光感知素子（５０ａ、５０ｂ）、転送トランジスタ（図示せず）、及び電荷ストレージ（貯蔵所）５５が集積される。光感知素子（５０ａ、５０ｂ）は光ダイオード（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）である。
【０１４０】
光感知素子（５０ａ、５０ｂ）、転送トランジスタ、及び／又は電荷ストレージ（貯蔵所）５５は、画素毎に集積され、一例として図面に示すように光感知素子（５０ａ、５０ｂ）は青色画素及び赤色画素にそれぞれ含まれ、電荷ストレージ（貯蔵所）５５は緑色画素に含まれる。
【０１４１】
光感知素子（５０ａ、５０ｂ）は光をセンシングし、センシングされた情報は転送トランジスタによって伝達され、電荷ストレージ（貯蔵所）５５は後述する光電変換素子１００に電気的に接続され、電荷ストレージ（貯蔵所）５５の情報は転送トランジスタによって伝達される。
【０１４２】
半導体基板１１０の上には、また金属配線（図示せず）及びパッド（図示せず）が形成される。金属配線及びパッドは、信号遅延を減らすために低い比抵抗を有する金属、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、及びこれらの合金で作られるが、これに限定されるものではない。しかし、上記構造に限定されず、金属配線及びパッドが光感知素子（５０ａ、５０ｂ）の下部に位置することもできる。
【０１４３】
金属配線及びパッドの上には下部絶縁層６０が形成される。下部絶縁層６０は、酸化ケイ素及び／又は窒化ケイ素のような無機絶縁物質、又はＳｉＣ、ＳｉＣＯＨ、ＳｉＣＯ、及びＳｉＯＦのような低誘電率（ｌｏｗ  Ｋ）物質で作られる。下部絶縁層６０は電荷ストレージ（貯蔵所）５５を露出するトレンチ８５を有する。トレンチ８５は充填剤で埋められる。
【０１４４】
下部絶縁膜６０の上には色フィルタ層７０が形成される。色フィルタ層７０は青色画素に形成された青色フィルタ７０ａ及び赤色画素に形成された赤色フィルタ７０ｂを含む。本実施形態では緑色フィルタが備えられない例を説明するが、場合によっては緑色フィルタを備えることもできる。他の例として、色フィルタ層７０は光電変換素子１００の上部に位置する。
【０１４５】
色フィルタ層７０の上には上部絶縁層８０が形成される。上部絶縁層８０は色フィルタ層７０による段差を除去して平坦化する。上部絶縁層８０及び下部絶縁層６０は、パッドを露出する接触口（図示せず）及び緑色画素の電荷ストレージ（貯蔵所）５５を露出するトレンチ８５を有する。
【０１４６】
上部絶縁層８０の上には上述した光電変換素子１００が形成される。光電変換素子１００は、上述した通り、第１電極１０、電荷補助層４０、光電変換層３０、及び第２電極２０を含む。第２電極２０は受光電極である。具体的な説明は上述した通りである。
【０１４７】
光電変換素子１００の上には集光レンズ（図示せず）が更に形成される。集光レンズは入射光の方向を制御して光を一つの地点に集める。集光レンズは、例えばシリンダ形状又は半球形状であるが、これに限定されるものではない。
【０１４８】
図１５を参照すると、本実施形態によるイメージセンサ８００は、上述した実施形態と同様に、光感知素子（５０ａ、５０ｂ）、転送トランジスタ（図示せず）、及び電荷ストレージ（貯蔵所）５５が集積された半導体基板１１０、下部絶縁層６０、色フィルタ層７０、上部絶縁層８０、及び光電変換素子１００を含む。
【０１４９】
しかし、本実施形態によるイメージセンサ８００は、上述した実施形態とは異なり、第１電極１０と第２電極２０との位置が変わる。即ち、第１電極１０が受光電極である。
【０１５０】
図１４及び図１５では、図１の光電変換素子１００が積層された構造を例示的に示したが、図２〜図１０のいずれか一つの光電変換素子１００が積層された構造も同様に適用することができる。
【０１５１】
図１６は、第４実施形態による有機センサの一例を概略的に示す断面図である。
【０１５２】
本実施形態によるイメージセンサ９００は、上述した実施形態と同様に、光感知素子（５０ａ、５０ｂ）、転送トランジスタ（図示せず）、及び電荷ストレージ（貯蔵所）５５が集積された半導体基板１１０、トレンチ８５を有する絶縁層８０、及び光電変換素子１００を含む。
【０１５３】
しかし、本実施形態によるイメージセンサ９００は、上述した実施形態とは異なり、光感知素子（５０ａ、５０ｂ）が垂直方向に積層され、色フィルタ層７０が省略される。光感知素子（５０ａ、５０ｂ）は電荷ストレージ（貯蔵所）（図示せず）に電気的に接続され、電荷は転送トランジスタによって伝達される。光感知素子（５０ａ、５０ｂ）は積層の深さに応じて各波長領域の光を選択的に吸収する。
【０１５４】
図１６では、図１の光電変換素子１００が積層された構造を例示的に示したが、図２〜図１０のいずれか一つの光電変換素子１００が積層された構造も同様に適用することができる。
【０１５５】
図１７は、第５実施形態による有機センサの一例を概略的に示す断面図である。
【０１５６】
図１７を参照すると、本実施形態によるイメージセンサ１０００は、上述した実施形態と同様に、光感知素子（５０ａ、５０ｂ）、転送トランジスタ（図示せず）、及び電荷ストレージ（貯蔵所）５５が集積された半導体基板１１０、トレンチ８５を有する絶縁層８０、及び光電変換素子１００を含む。しかし、本実施形態によるイメージセンサ１０００は、上述した実施形態とは異なり、第１電極１０と第２電極２０との位置が変わる。即ち、第１電極１０が受光電極である。
【０１５７】
図１７では、図１の光電変換素子１００が積層された構造を例示的に示したが、図２〜図１０のいずれか一つの光電変換素子１００が積層された構造も同様に適用することができる。
【０１５８】
図１８は、第６実施形態による有機センサの一例を概略的に示す平面図であり、図１９及び図２０は、それぞれ図１８の有機センサの例を示す断面図である。
【０１５９】
図１８及び図１９を参照すると、本実施形態による有機センサ１１００は、緑色波長領域の光を選択的に吸収する緑色光電変換素子、青色波長領域の光を選択的に吸収する青色光電変換素子、及び赤色波長領域の光を選択的に吸収する赤色光電変換素子が積層された構造である。
【０１６０】
本実施形態による有機センサ１１００は、半導体基板１１０、下部絶縁層６０、中間絶縁層６５、上部絶縁層８０、第１光電変換素子１００ａ、第２光電変換素子１００ｂ、及び第３光電変換素子１００ｃを含む。
【０１６１】
半導体基板１１０は、シリコン基板であり、転送トランジスタ（図示せず）及び電荷ストレージ（貯蔵所）（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ）が集積される。半導体基板１１０の上には金属配線（図示せず）及びパッド（図示せず）が形成され、金属配線及びパッドの上には下部絶縁層６０が形成される。下部絶縁層６０は複数のトレンチ（８５ａ、８５ｂ、８５ｃ）を有する。
【０１６２】
下部絶縁層６０の上には第１光電変換素子１００ａが形成される。
【０１６３】
第１光電変換素子１００ａは、互いに対向する第１電極１０ａ及び第２電極２０ａ、第１電極１０ａと第２電極２０ａとの間に位置する光電変換層３０ａ、並びに電荷補助層４０ａを含む。第１電極１０ａ、第２電極２０ａ、光電変換層３０、及び電荷補助層４０ａは上述した通りであり、光電変換層３０ａは、赤色、青色、及び緑色のうちのいずれか一つの波長領域の光を選択的に吸収する。例えば、第１光電変換素子１００ａは赤色光電変換素子である。
【０１６４】
第１光電変換素子１００ａの上には中間絶縁層６５が形成される。中間絶縁層６５は複数のトレンチ（８５ｂ、８５ｃ）を有する。
【０１６５】
中間絶縁層６５の上には第２光電変換素子１００ｂが形成される。
【０１６６】
第２光電変換素子１００ｂは、互いに対向する第１電極１０ｂ及び第２電極２０ｂ、第１電極１０ｂと第２電極２０ｂとの間に位置する光電変換層３０ｂ、並びに電荷補助層４０ｂを含む。第１電極１０ｂ、第２電極２０ｂ、光電変換層３０ｂ、及び電荷補助層４０ｂは上述した通りであり、光電変換層３０ｂは、赤色、青色、及び緑色のうちのいずれか一つの波長領域の光を選択的に吸収する。例えば、第２光電変換素子１００ｂは青色光電変換素子である。
【０１６７】
第２光電変換素子１００ｂの上には上部絶縁層８０が形成される。上部絶縁層８０は複数のトレンチ８５ｃを有する。
【０１６８】
上部絶縁層８０の上には第３光電変換素子１００ｃが形成される。第３光電変換素子１００ｃは互いに対向する第１電極１０ｃ及び第２電極２０ｃ、第１電極１０ｃと第２電極２０ｃとの間に位置する光電変換層３０ｃ、並びに電荷補助層４０ｃを含む。第１電極１０ｃ、第２電極２０ｃ、光電変換層３０ｃ、及び電荷補助層４０ｃは上述した通りであり、光電変換層３０ｃは、赤色、青色、及び緑色のうちのいずれか一つの波長領域の光を選択的に吸収する。例えば、第３光電変換素子１００ｃは、緑色光電変換素子であり、上述した光電変換素子１００が適用される。
【０１６９】
光電変換素子１００ｃの上には集光レンズ（図示せず）が更に形成される。集光レンズは入射光の方向を制御して光を一つの地点に集める。集光レンズは、例えばシリンダ形状又は半球形状であるが、これに限定されるものではない。
【０１７０】
図２０を参照すると、本実施形態によるイメージセンサ１２００は、上述した実施形態と同様に、半導体基板１１０、下部絶縁層６０、中間絶縁層６５、上部絶縁層８０、第１光電変換素子１００ａ、第２光電変換素子１００ｂ、及び第３光電変換素子１００ｃを含む。しかし、上述した実施形態とは異なり、第１光電変換素子１００ａ、第２光電変換素子１００ｂ、及び第３光電変換素子１００ｃの第１電極１０と第２電極２０との位置が変わる。即ち、第１電極１０が受光電極である。
【０１７１】
光電変換素子１００ｃの上には集光レンズ（図示せず）が更に形成される。集光レンズは入射光の方向を制御して光を一つの地点に集める。集光レンズは、例えばシリンダ形状又は半球形状であるが、これに限定されるものではない。
【０１７２】
図１９及び図２０では、図１の光電変換素子１００が積層された構造を例示的に示したが、図２〜図１０のいずれか一つの光電変換素子１００が積層された構造も同様に適用することができる。
【０１７３】
図面では、第１光電変換素子１００ａ、第２光電変換素子１００ｂ、及び第３光電変換素子１００ｃが順に積層された構造を示したが、これに限定されず、積層順序は多様に変えることができる。
【０１７４】
上記のように、それぞれ異なる波長領域の光を吸収する第１光電変換素子１００ａ、第２光電変換素子１００ｂ、及び第３光電変換素子１００ｃが積層された構造を有することによって、イメージセンサの大きさを更に減らして小型化イメージセンサを実現することができる。
【０１７５】
上述した光電変換素子及び有機センサは、それぞれ多様な電子装置に適用することができ、例えばモバイルフォン、デジタルカメラ、自動車部品などに適用することができるが、これに限定されるものではない。
【０１７６】
図２１は、一実施形態による電子装置を示すダイアグラムである。
【０１７７】
図２１を参照すると、電子装置２１００は、バス２１１０、プロセッサ２１２０、メモリ２１３０、及び一つ以上の付加装置２１４０を含む。プロセッサ２１２０、メモリ２１３０、一つ以上の付加装置２１４０はバス２１１０を介して電気的に接続される。一つ以上の付加装置２１４０は上述した有機センサである。
【０１７８】
以下、実施例により、上述した実施形態をより詳細に説明する。但し、下記の実施例は単に説明することを目的とするものであり、権利範囲を制限するものではない。
【０１７９】
＜実施例１＞
【０１８０】
ガラス基板の上にＩＴＯをスパッタリングで積層して１５０ｎｍ厚さのアノードを形成する。次いでアノードの上に下記化学式Ａで表される化合物を蒸着して５ｎｍ厚さの電荷遮断層を形成する。次いで電荷遮断層上に下記化学式Ｂ−１で表されるｐ型半導体（λｍａｘ：５４５ｎｍ）とフラーレン（Ｃ６０）のｎ型半導体とを１．２５：１の体積比で共蒸着して１００ｎｍ厚さの光電変換層を形成する。次いで光電変換層の上にＹｂ（ＷＦ：２．６ｅＶ）とＧｅＯ２とを１：２の重量比で熱蒸着して２ｎｍ厚さの電荷補助層を形成する。次いで電荷補助層上にＩＴＯ（ＷＦ：４．７ｅＶ）をスパッタリングして７ｎｍ厚さのカソードを形成する。次いでカソードの上に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を蒸着して４０ｎｍ厚さの反射防止層を形成し、ガラス板で封止して光電変換素子を製作する。
【０１８１】
【化Ａ】
2020191446.tif 000011
【化Ｂ−１】
2020191446.tif 000012
【０１８２】
＜実施例２＞
【０１８３】
ＹｂとＧｅＯ２とを１：３の重量比で熱蒸着して電荷補助層を形成したことを除いては、実施例１と同様の方法で光電変換素子を製作する。
【０１８４】
＜実施例３＞
【０１８５】
ガラス基板の上にＩＴＯをスパッタリングで積層して１５０ｎｍ厚さのアノードを形成する。次いでアノードの上に上記化学式Ａで表される化合物を蒸着して５ｎｍ厚さの電荷遮断層を形成する。次いで電荷遮断層上に上記化学式Ｂ−１で表されるｐ型半導体とフラーレン（Ｃ６０）のｎ型半導体とを１．２５：１の体積比で共蒸着して１００ｎｍ厚さの光電変換層を形成する。次いで光電変換層の上にＹｂを熱蒸着して２ｎｍ厚さの第１電荷補助層を形成し、その上にＧｅＯ２を熱蒸着して０．５ｎｍ厚さの第２電荷補助層を形成し、２層の電荷補助層を形成する。次いで電荷補助層上にＩＴＯをスパッタリングして７ｎｍ厚さのカソードを形成する。次いでカソードの上に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を蒸着して４０ｎｍ厚さの反射防止層を形成し、ガラス板で封止して光電変換素子を製作する。
【０１８６】
＜実施例４＞
【０１８７】
光電変換層の上にＧｅＯ２を熱蒸着して０．５ｎｍ厚さの第２電荷補助層を先に形成し、その上にＹｂを熱蒸着して２ｎｍ厚さの第１電荷補助層を形成したことを除いては、実施例３と同様の方法で光電変換素子を製作する。
【０１８８】
＜比較例１＞
【０１８９】
電荷補助層を形成しないことを除いては、実施例１（実施例３）と同様の方法で光電変換素子を製作する。
【０１９０】
＜比較例２＞
【０１９１】
電荷補助層としてＧｅＯ２のみを熱蒸着して０．５ｎｍ厚さの電荷補助層を形成したことを除いては、実施例１（実施例３）と同様の方法で光電変換素子を製作する。
【０１９２】
≪評価Ｉ≫
【０１９３】
実施例及び比較例による光電変換素子の波長による光電変換効率を評価する。
【０１９４】
光電変換効率は、ピーク吸収波長（λｍａｘ）（約５４０ｎｍ）での外部量子効率（ＥＱＥ）から評価することができ、４００ｎｍ〜７２０ｎｍ波長領域でＩｎｃｉｄｅｎｔ  Ｐｈｏｔｏｎ  ｔｏ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ（ＩＰＣＥ）方法で評価する。
【０１９５】
その結果は表１の通りである。
【０１９６】
【表１】
2020191446.tif 000013
【０１９７】
表１を参照すると、実施例による光電変換素子は比較例による光電変換素子と比較して光電変換効率が改善したことを確認することができる。
【０１９８】
≪評価ＩＩ≫
【０１９９】
実施例３及び比較例１、２による光電変換素子の残留電子（ｒｅｍａｉｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ）の特性を評価する。
【０２００】
残留電子特性は、一フレーム（ｆｒａｍｅ）で光電変換された電荷が信号処理に使用されずに残って、次のフレームで前のフレームの電荷が読まれる電荷の量をいい、実施例及び比較例による光電変換素子に光電変換が起きる波長領域の光を一定時間照射して光を消した後Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ２４００装置で、１０−６秒単位で測定される電流量から評価する。
【０２０１】
その結果は表２の通りである。
【０２０２】
【表２】
2020191446.tif 000014
【０２０３】
表２を参照すると、実施例３による光電変換素子は比較例１、２による光電変換素子と比較して残留電子特性が改善したことを確認することができる。
【０２０４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【符号の説明】
【０２０５】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ    第１電極
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ    第２電極
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ    光電変換層
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ    電荷補助層
４０ｐ    第１電荷補助層
４０ｑ    第２電荷補助層
４０ｒ    第３電荷補助層
４８    電荷遮断層
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ    光感知素子
５５、５５ａ、５５ｂ、５５ｃ    電荷ストレージ（貯蔵所）
６０    下部絶縁膜
６５    中間絶縁層
７０    色フィルタ層
７０ａ、７０ｂ、７０ｃ    青色、赤色、緑色フィルタ
８０    上部絶縁層、絶縁層
８５、８５ａ、８５ｂ、８５ｃ    トレンチ
１００    光電変換素子
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ    第１〜第３光電変換素子
１１０    半導体基板
５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００    イメージセンサ
２１００    電子装置
２１１０    バス
２１２０    プロセッサ
２１３０    メモリ
２１４０    付加装置
【図１】
2020191446.tif 000015
【図２】
2020191446.tif 000016
【図３】
2020191446.tif 000017
【図４】
2020191446.tif 000018
【図５】
2020191446.tif 000019
【図６】
2020191446.tif 000020
【図７】
2020191446.tif 000021
【図８】
2020191446.tif 000022
【図９】
2020191446.tif 000023
【図１０】
2020191446.tif 000024
【図１１】
2020191446.tif 000025
【図１２】
2020191446.tif 000026
【図１３】
2020191446.tif 000027
【図１４】
2020191446.tif 000028
【図１５】
2020191446.tif 000029
【図１６】
2020191446.tif 000030
【図１７】
2020191446.tif 000031
【図１８】
2020191446.tif 000032
【図１９】
2020191446.tif 000033
【図２０】
2020191446.tif 000034
【図２１】
2020191446.tif 000035