[发明专利]光电转换装置及其制造方法和成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电转换装置及其制造方法和一种成像装置。

背景技术

关于固态成像装置，广泛地使用平面光接收装置，其中将光电转换部位在半导体中以二维方式排列以形成像素，并且电荷输送在每一个像素中通过光电转换产生的信号并根据CCD或CMOS格式读出。传统的光电转换部位通常是例如通过在半导体例如Si中形成PN结形成的。

近年来，随着多像素系统的发展，像素尺寸，进而光电二极管部件的面积变小，并且这带来了开口率减小和聚光效率降低的问题。关于用于提高开口率等的措施，正在对具有使用有机材料的光电转换层(光电转换膜)的固态成像装置进行研究。

在有机光电转换装置中，获得高S/N比是一个重要的课题。为了提高有机光电转换装置的S/N比，提高光电转换效率和减少暗电流是必要的。关于用于提高光电转换效率的技术，研究了在光电转换层中引入pn结或体相(bulk)异质结构，并且关于用于减小暗电流的技术，研究了阻挡层的引入等。

在引入pn结或体相异质结构的情况下，暗电流的增大经常出现问题。此外，光电转换效率的改善程度根据材料的组合而不同，并特别当采用引入体相异质结构的方法时，S/N有时并没有从引入体相异质结构之前的S/N增大。因此，组合何种材料是重要的。

光电转换层所使用材料的种类和膜结构不但是光电转换效率(激子解离效率，电荷传输性)和暗电流(例如，暗载流子量)的主要原因之一，而且是信号响应速率的支配因素，虽然这在以往的报告中几乎未被提及。特别地，在使用有机光电转换装置作为固态成像装置的情况下，重要的是满足全部的高光电转换效率，低暗电流和高响应速率，但是满足这些性能的有机光电转换材料或装置结构迄今为止尚未被具体地描述。

已知将使用富勒烯或富勒烯衍生物的体相异质结构引入有机光电转换膜中以引起高的光电转换效率(高激子解离效率)的技术。

例如，专利文件1公开了含有富勒烯或富勒烯衍生物的光电转换层。然而，需要进一步的改善以提高光电转换效率和响应速率，并且减少暗电流。

此外，专利文件2描述了使用由多种有机半导体组成的体相异质膜的太阳能电池，其中至少一种有机半导体是晶粒，但是此出版物并没有关于高速响应性或减小暗电流的公开内容并且未记载对使用光电转换装置的成像装置的应用。

此外，在非专利文件1中，提出光电转换层的膜结构对提高效率是重要的。然而，非专利文件1的光电转换装置也是为太阳能电池而特意设计的，并且当将此出版物中所述的技术直接应用到成像传感器时，归因于所用材料或膜结构的暗电流大，以致无法使用所述装置作为成像装置。

[专利文件1]JP-A-2007-123707(如本文中使用的术语“JP-A”是指“未审查公布的日本专利申请”)

[专利文件2]JP-A-2002-076391

[非专利文件1]Jpn.J.Appl.Phys.，43，L1014(2004)

发明内容

本发明的一个目的是提供一种光电转换装置和一种固态成像装置，所述光电转换装置和固态成像装置具有极好的光电转换效率和高速响应性。

[解决问题的手段]

作为深入研究的结果，本发明人已经发现：为了获得高的光电转换效率，重要的是通过将在光电转换材料和富勒烯之间的界面不能形成激子猝灭部位的材料结合产生结状态，并提高光电转换材料中的激子扩散长度，从而使光电转换材料和富勒烯之间达到更有效的激子解离，并且为了获得高速响应性，还重要的是建立这样的膜结构，其中在富勒烯中用于传输电子的载流子通道和在光电转换材料中用于传输空穴的载流子通道分别在传输方向上延伸(run on)。

即，上述目的可以通过下列措施达到。

(1)一种光电转换装置，其包括：导电膜(导电层)；光电转换层；和透明导电膜(透明导电层)，

其中所述光电转换层含有富勒烯或富勒烯衍生物和光电转换材料，所述光电转换材料具有至少满足下列条件(A)或(B)的吸收光谱：

(A)：λ_M1＜λ_L1且λ_M2＜λ_L2

(B)：λ_M1＜λ_L1且Δ|λ_M1-λ_L1|＞Δ|λ_M2-λ_L2|