[发明专利]光电转换元件和成像装置

说明书

一个实施方案的光电转换器设置有：第一电极，其由相互独立的多个电极构成；第二电极，其与所述第一电极相对；n型光电转换层，其包含半导体纳米粒子并且设置在所述第一电极和所述第二电极之间；以及半导体层，其包含氧化物半导体材料并且设置在所述第一电极和所述n型光电转换层之间。

技术领域

例如，本公开涉及一种具有包含半导体纳米粒子的光电转换层的光电转换元件，和一种包含该光电转换元件的成像装置。

背景技术

诸如CCD(电荷连接器件：Charge Coupled Device)图像传感器或CMOS(互补金属氧化物半导体：Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器等成像装置的像素尺寸一直在减小。在半导体基板外部包括光电转换部的成像装置通常将通过光电转换生成的电荷累积在形成在半导体基板内部的浮动扩散层(浮动扩散：FD)中。

顺便提及，在半导体基板内部设置有光电转换部的成像装置暂时将通过光电转换生成的电荷累积在半导体基板内部的光电转换部中，然后将电荷传输到FD。这使得可以完全耗尽光电转换部。相反，由设置在半导体基板外部的光电转换部生成的电荷被直接累积在如上所述的FD中，因此很难完全耗尽光电转换部。这增大了kTC噪声并导致更不利的随机噪声，使得成像质量劣化。

为了解决这个问题，例如，PTL 1公开了一种设置有用于电荷累积的电极的成像元件。用于电荷累积的电极设置在第一电极和与第一电极间隔开的第二电极中的第一电极侧，并且与光电转换层以绝缘层介于其间的方式相对。第一电极和第二电极设置成以光电转换层介于其间的方式彼此相对。第一电极设置在与光入射侧相对的一侧。该成像元件能够将通过光电转换生成的电荷累积在光电转换层中，并且当曝光开始时可以完全耗尽电荷累积部。因此，可以减少成像质量劣化。

引用列表

专利文献

PTL 1：日本未经审查的专利申请公开第2017-157816号

PTL 2：日本未经审查的专利申请公开第2010-177392号

发明内容

顺便提及，例如，作为近年来开发的对近红外光具有灵敏度的光电转换元件，PTL2公开了一种光电转换元件，其中将半导体纳米粒子用于光电转换层。具有通过使用半导体纳米粒子在其中形成的光电转换层的光电转换元件需要提高量子效率。

期望提供一种使得可以提高量子效率的光电转换元件和成像装置。

根据本公开实施方案的光电转换元件包括：第一电极，其由彼此独立的多个电极构成；第二电极，其布置成与所述第一电极相对；n型光电转换层，其包含半导体纳米粒子，所述n型光电转换层设置在所述第一电极和所述第二电极之间；以及半导体层，其包含氧化物半导体材料，所述半导体层设置在所述第一电极和所述n型光电转换层之间。

根据本公开实施方案的成像装置包括多个像素，每个所述像素设置有一个或多个光电转换元件，并且所述光电转换元件为根据上述实施方案的光电转换元件。

在根据本公开的各个实施方案的光电转换元件和成像装置中，在设置在彼此相对布置的第一电极和第二电极之间的半导体层上，包含半导体纳米粒子的n型光电转换层设置为光电转换层。这通过向n型光电转换层施加强电场抑制了电荷再结合，所述电荷通过光电转换生成。

根据本公开的各个实施方案的光电转换元件和成像装置，将包含半导体纳米粒子的n型光电转换层设置为光电转换层，这使得可以将强电场施加到层叠在半导体层上的n型光电转换层。因此，可以抑制光电转换层中电荷再结合，并且可以提高量子效率。

需要指出的是，上面描述的效果不一定是限制性的。与上述效果同时或代替上述效果，可以实现本说明书中描述的任一效果或可以从本说明书掌握的其他效果。

附图说明