[发明专利]光检测元件及图像传感器

说明书

本发明提供一种光检测元件，其具有：光电转换层，包含含有金属原子的半导体量子点QD1的集合体及与半导体量子点QD1配位的配体L1；及空穴传输层，配置于光电转换层上且包含含有金属原子的半导体量子点QD2的集合体及与半导体量子点QD2配位的配体L2，半导体量子点QD2的带隙Eg2大于半导体量子点QD1的带隙Eg1，且半导体量子点QD2的带隙Eg2与半导体量子点QD1的带隙Eg1之差为0.10eV以上。本发明也提供一种包含光检测元件的图像传感器。

技术领域

本发明涉及一种具有包含半导体量子点的光电转换层的光检测元件及图像传感器。

背景技术

近年来，在智能手机和监控摄像机、车载相机等领域中，能够检测红外区域的光的光检测元件备受瞩目。

以往，在用于图像传感器等的光检测元件中，使用将硅晶片用作光电转换层的原材料的硅光电二极管。然而，硅光电二极管在波长900nm以上的红外区域中的灵敏度较低。

并且，作为近红外光的受光元件而被熟知的InGaAs系半导体材料中，存在为了实现高量子效率而需要外延生长等需要成本非常高的工艺的问题，因此尚未得到普及。

并且，近年来，一直对半导体量子点进行研究。在非专利文献1中，记载有一种与具有包含PbS量子点的光电转换层的光检测元件有关的发明。

以往技术文献

非专利文献

非专利文献1：Pawel E.Malinowski，Epimitheas Georgitzikis，Jorick Maes，Ioanna Vamvaka，Fortunato Frazzica，Jan Van Olmen 1，Piet De Moor，Paul Heremans，Zeger Hens and David Cheyns，“Thin-Film Quantum Dot Photodiode for MonolithicInfrared Image Sensors”，Sensors，2017，17，2867，doi：10.3390/s17122867

发明内容

发明要解决的技术课题

近年来，随着对图像传感器等要求提高性能，对用于这些中的光检测元件序所需的各种特性也要求进一步提高。例如，需要进一步减少光检测元件的暗电流。通过减少光检测元件的暗电流，在图像传感器中，能够获得更高的信号噪声比(SN比)。

根据本发明人的研究，发现关于具有用半导体量子点形成的光电转换层的光检测元件，存在暗电流相对高的倾向，因此尚有减少暗电流的余地。另外，暗电流是指不照射光时流动的电流。

因此，本发明的目的在于提供一种暗电流减少的光检测元件及图像传感器。

用于解决技术课题的手段

本发明人对具有包含半导体量子点的光电转换层的光检测元件进行深入研究的结果，发现使用包含含有金属原子的半导体量子点的集合体及与半导体量子点配位的配体作为光电转换层，并且在光电转换层上层叠有包含含有金属原子的半导体量子点的集合体及与半导体量子点配位的配体的空穴传输层，而且使用带隙比光电转换层的半导体量子点大的半导体量子点作为空穴传输层的半导体量子点，由此能够减少暗电流，以至完成了本发明。

1一种光检测元件，其具有：

光电转换层，其包含含有金属原子的半导体量子点QD1的集合体及与上述半导体量子点QD1配位的配体L1；及

空穴传输层，其配置于上述光电转换层上且包含含有金属原子的半导体量子点QD2的集合体及与上述半导体量子点QD2配位的配体L2，