JP7618387B2 - Image pickup element and image pickup device - Google Patents
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Description
本発明は、撮像素子及び撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging element and an imaging device.
近年、有機半導体を含む光電変換層を有する光電変換素子、光電変換素子を有する撮像素子及び撮像素子を有する撮像装置の開発が行われている。 In recent years, photoelectric conversion elements having a photoelectric conversion layer containing an organic semiconductor, imaging elements having photoelectric conversion elements, and imaging devices having imaging elements have been developed.
光電変換素子は、光電変換層と、光電変換層の両側に配置されている光電変換層で発生する電荷(正孔と電子)を外部に取り出す一対の電極(アノードとカソード)を有する(例えば、特許文献1参照)。 The photoelectric conversion element has a photoelectric conversion layer and a pair of electrodes (anode and cathode) arranged on either side of the photoelectric conversion layer, which extract the electric charges (holes and electrons) generated in the photoelectric conversion layer to the outside (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、撮像装置を用いて、動画を撮像する際の残像を引き起こす原因となる残留電子数を低減させることが望まれている。 However, there is a need to reduce the number of residual electrons that cause afterimages when capturing video using an imaging device.
ここで、残留電子とは、光が遮断された後も、流れ続ける電流として観測される電荷である。 Here, residual electrons are electric charges that are observed as a current that continues to flow even after the light is blocked.
本発明の一態様は、残留電子数を低減させることが可能な撮像素子を提供することを目的とする。 One aspect of the present invention aims to provide an imaging element that can reduce the number of residual electrons.
本発明の一態様は、撮像素子において、アノードと、正孔輸送性バッファー層と、光電変換層と、電子輸送性バッファー層と、カソードとが順次積層されている光電変換素子を有し、前記光電変換層は、p型有機半導体と、n型有機半導体を含み、前記電子輸送性バッファー層は、一般式(1) One aspect of the present invention is an imaging device having a photoelectric conversion element in which an anode, a hole transporting buffer layer, a photoelectric conversion layer, an electron transporting buffer layer, and a cathode are sequentially stacked, the photoelectric conversion layer includes a p-type organic semiconductor and an n-type organic semiconductor, and the electron transporting buffer layer is represented by the general formula (1)
(式中、Arは、置換若しくは無置換のアリール基又は置換若しくは無置換のヘテロアリール基であり、R1~R4は、それぞれ独立に、水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアリール基又は置換若しくは無置換のヘテロアリール基である。)
で表される化合物を含み、前記p型有機半導体は、一般式(2)
(In the formula, Ar is a substituted or unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted heteroaryl group, and R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, or a substituted or unsubstituted heteroaryl group.)
The p-type organic semiconductor includes a compound represented by general formula (2):
(式中、Ar3は、置換若しくは無置換の2個のカルボニルを有する炭化水素環基又は置換若しくは無置換の2個のカルボニルを有する複素環基であり、R1~R3は、それぞれ独立に、水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、炭素数1~30のアルコキシ基又は炭素数6~30のアリール基であり、R1とR2は、互いに結合して環を形成していてもよく、Ar1及びAr2は、それぞれ独立に、置換若しくは無置換の炭素数6~30のアリーレン基又は置換若しくは無置換の炭素数3~30のヘテロアリーレン基であり、G1及びG2は、それぞれ独立に、-(CRdRe)n-、-Te-、-O-、-S-、-Se-、-NRf-、-SiRgRh-、-SiRggRhh-、-GeRiRj-、-GeRiiRjj-、-(C(Rm)=(C(Rn))-、-(C(Rmm)=(C(Rnn))-又は単結合であり、Rd、Re、Rf、Rg、Rh、Ri、Rj、Rm及びRnは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数1~10のアルキル基又は置換若しくは無置換の炭素数6~10のアリール基であり、Rgg、Rhh、Rii、Rjj、Rmm及びRnnは、それぞれ独立に、置換若しくは無置換の炭素数1~10のアルキル基又は置換若しくは無置換の炭素数6~10のアリール基であり、RggとRhh、RiiとRjj及びRmmとRnnの少なくとも1つは、互いに結合して環を形成しており、-(CRdRe)n-におけるnは1又は2である。)
で表される化合物である。
(In the formula, Ar 3 is a substituted or unsubstituted hydrocarbon ring group having two carbonyls or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having two carbonyls; R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a deuterium atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms; R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring; Ar 1 and Ar 2 are each independently a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms or a substituted or unsubstituted heteroarylene group having 3 to 30 carbon atoms; G 1 and G 2 are each independently -(CR d R e ) n -, -Te-, -O-, -S-, -Se-, -NR f -, -SiR g R h -, -SiR gg R hh R d , R e , R f , R g , R h , R i , R j , R m and R n are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms, R gg , R hh , R ii , R jj , R mm and R nn are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and R gg , R hh , R At least one of ii and R jj , and at least one of R mm and R nn are bonded to each other to form a ring, and n in -(CR d R e ) n - is 1 or 2.
It is a compound represented by the formula:
本発明の一態様によれば、残留電子数を低減させることが可能な撮像素子を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide an imaging element that can reduce the number of residual electrons.
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。 Next, a description of how to implement the present invention will be given with reference to the drawings.
以下、図面において、複数の層および領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示す。また、図面において、本発明を実施するための形態を明確に説明するために、説明上、不必要な部分を省略する。さらに、明細書全体にわたって、同一又は類似の構成要素については、同一の符号を付す。 In the following drawings, thicknesses are enlarged to clearly show multiple layers and regions. In addition, in the drawings, parts that are unnecessary for the explanation are omitted in order to clearly explain the form for implementing the present invention. Furthermore, the same reference numerals are used to refer to the same or similar components throughout the specification.
なお、層、膜、領域、板などのある部分が他の部分の「上」にあるとする場合、ある部分が他の部分の「直上」にある場合と、ある部分と他の部分との間に、さらに他の部分が存在する場合を含む。逆に、ある部分が他の部分の「直上」にあるとする場合、ある部分と他の部分との間に、さらに他の部分が存在しないことを意味する。 When a part such as a layer, film, region, or plate is said to be "on" another part, this includes cases where the part is "directly on" the other part, and cases where there is another part between the one part and the other part. Conversely, when a part is said to be "directly on" another part, this means that there is no other part between the one part and the other part.
[撮像素子]
図1に、本実施形態の撮像素子の第一例の部分構造を概略的に示す。
[Image sensor]
FIG. 1 shows a schematic diagram of a partial structure of a first example of an image sensor according to the present embodiment.
撮像素子400は、光電変換素子200と、基板310を備える。
The
光電変換素子200は、基板310の側から、アノード10と、正孔輸送性バッファー層40と、光電変換層30と、電子輸送性バッファー層45と、カソード20とが順次積層されている。ここで、カソード20は、透光電極である。このため、カソード20の側から、緑色波長領域の光(緑色光)を含む光が入射すると、光電変換層30で緑色光が吸収されて光電変換される。
The
透光電極を構成する材料としては、例えば、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、AZO、FTO、SnO2、TiO2、ZnO2等の導電性材料が挙げられる。 Examples of materials constituting the translucent electrode include conductive materials such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), AZO, FTO, SnO 2 , TiO 2 , and ZnO 2 .
透光電極は、単一の層で形成されていてもよいし、複数の層が積層されていてもよい。 The light-transmitting electrode may be formed of a single layer, or may be formed by stacking multiple layers.
アノード10は、透光電極及び不透光電極のいずれであってもよい。
The
不透光電極を構成する材料としては、例えば、アルミニウム、銅、金、銀等の金属、不純物がドープされることにより導電性が付与されたポリシリコン等の導電性材料が挙げられる。 Examples of materials that can be used to form opaque electrodes include metals such as aluminum, copper, gold, and silver, and conductive materials such as polysilicon that has been doped with impurities to provide conductivity.
アノード10及びカソード20を形成する際には、使用する材料に応じて、種々の方法を適用することができる。
When forming the
ITO電極を形成する方法としては、例えば、電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法、化学反応法(例えば、ゾル-ゲル法)、酸化インジウムスズの分散液を塗布する方法等が挙げられる。 Methods for forming ITO electrodes include, for example, the electron beam method, the sputtering method, the resistance heating deposition method, the chemical reaction method (e.g., the sol-gel method), and the method of applying a dispersion of indium tin oxide.
なお、アノード10及びカソード20を形成する際に、UV-オゾン処理、プラズマ処理等の処理を施してもよい。
When forming the
ここで、アノード10は、光電変換層30で発生した電荷のうち、正孔を捕集する電極である。また、カソード20は、光電変換層30で発生した電荷のうち、電子を捕集する電極である。
Here, the
アノード10と、カソード20の間に、バイアス電圧を印加することで、光電変換層30で発生した電荷のうち、正孔をアノード10に移動させ、電子をカソード20に移動させることができる。
By applying a bias voltage between the
ここで、撮像素子400は、アノード10に移動した正孔の量に応じた電気信号に変換して読み出す。これにより、光信号を電気信号に変換して取り出すことができる。
Here, the
電子輸送性バッファー層45は、カソード20から光電変換層30に正孔が注入されるのを抑制すると共に、光電変換層30で発生した正孔がカソード20に移動するのを阻害する。
The electron
電子輸送性バッファー層45は、一般式(1)
The electron
(式中、Arは、置換若しくは無置換のアリール基又は置換若しくは無置換のヘテロアリール基であり、R1~R4は、それぞれ独立に、水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアリール基又は置換若しくは無置換のヘテロアリール基である。)
で表される化合物を含む。
(In the formula, Ar is a substituted or unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted heteroaryl group, and R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, or a substituted or unsubstituted heteroaryl group.)
The compound includes a compound represented by the formula:
ここで、一般式(1)で表される化合物は、平面状の構造を有するため、電子輸送性バッファー層45の内部で積み重なることにより、面外方向への電子の移動度が上昇し、その結果、動画を撮像する際の残像を引き起こす原因となる残留電子数が低減すると考えられる。
Here, since the compound represented by general formula (1) has a planar structure, it is believed that stacking inside the electron
Ar、R1~R4におけるアリール基は、単環式、非縮合多環式又は縮合多環式のアリール基である。 The aryl group in Ar and R 1 to R 4 is a monocyclic, non-fused polycyclic or fused polycyclic aryl group.
単環式のアリール基としては、例えば、フェニル基等が挙げられる。 Examples of monocyclic aryl groups include phenyl groups.
非縮合多環式のアリール基としては、例えば、ビフェニル基、ターフェニル基、クアテルフェニル基、キンクフェニル基、セキシフェニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基等が挙げられる。 Examples of non-condensed polycyclic aryl groups include biphenyl, terphenyl, quaterphenyl, quinquephenyl, sexiphenyl, fluoranthenyl, and triphenylenyl groups.
縮合多環式のアリール基としては、例えば、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、アセトナフテニル基、ビスフェニルフルオレニル基、9-(9-フルオレニル)フルオレニル基等が挙げられる。 Examples of condensed polycyclic aryl groups include naphthyl, anthryl, phenanthryl, fluorenyl, indenyl, pyrenyl, acetonaphthenyl, bisphenylfluorenyl, and 9-(9-fluorenyl)fluorenyl groups.
単環式、非縮合多環式又は縮合多環式のアリール基の環形成炭素数は、6~50であることが好ましく、6~40であることがより好ましい。 The number of ring carbon atoms in the monocyclic, non-condensed polycyclic or condensed polycyclic aryl group is preferably 6 to 50, and more preferably 6 to 40.
Ar、R1~R4におけるヘテロアリール基は、単環式又は多環式のヘテロアリール基である。 The heteroaryl group in Ar and R 1 to R 4 is a monocyclic or polycyclic heteroaryl group.
単環式のヘテロアリール基としては、例えば、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアゾリル基、フラニル基、ピラニル基、チエニル基、ピリジル基、ピラジル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリル基等が挙げられる。 Examples of monocyclic heteroaryl groups include pyrrolyl, imidazolyl, pyrazolyl, oxazolyl, isoxazolyl, oxadiazolyl, thiazolyl, furanyl, pyranyl, thienyl, pyridyl, pyrazyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, triazinyl, quinolyl, and isoquinolyl groups.
多環式のヘテロアリール基としては、例えば、ベンゾ(ピリジル)フラニル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、ペリミジニル基、フェナントロリニル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基等が挙げられる。 Examples of polycyclic heteroaryl groups include benzo(pyridyl)furanyl, benzofuranyl, benzothienyl, indolyl, carbazolyl, carbolinyl, phenanthridinyl, acridinyl, perimidinyl, phenanthrolinyl, benzoxazolyl, benzothiazolyl, quinoxalyl, benzimidazolyl, pyrazolyl, dibenzofuranyl, and dibenzothienyl groups.
単環式又は多環式のヘテロアリール基の環形成炭素数は、5~50であることが好ましく、5~30であることがより好ましい。 The number of ring carbon atoms in the monocyclic or polycyclic heteroaryl group is preferably 5 to 50, and more preferably 5 to 30.
R1~R4におけるアルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基である。 The alkyl group in R 1 to R 4 is a linear, branched or cyclic alkyl group.
直鎖状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、デシル基、ペンタデシル基等が挙げられる。 Examples of linear alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, butyl, octyl, decyl, and pentadecyl groups.
分岐状のアルキル基としては、例えば、t-ブチル基等が挙げられる。 An example of a branched alkyl group is a t-butyl group.
環状のアルキル基としては、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等が挙げられる。 Examples of cyclic alkyl groups include cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, and cycloheptyl groups.
直鎖状又は分岐状のアルキル基の炭素数は、1~20であることが好ましく、1~10であることがより好ましい。 The linear or branched alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably has 1 to 10 carbon atoms.
環状のアルキル基の炭素数は、3~20であることが好ましく、3~12であることがより好ましい。 The cyclic alkyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably has 3 to 12 carbon atoms.
Ar、R1~R4における置換基としては、例えば、シアノ基、シリル基、炭素数1~10のモノ(ジ又はトリ)アルキルシリル基、炭素数1~10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、環形成炭素数6~15のアリール基、環形成炭素数6~15のアリールオキシ基、環形成炭素数6~15のアリールカルボニル基、環形成炭素数3~32のヘテロシクリル基、炭素数1~10のモノ(又はジ)アルキルアミノ基、環形成炭素数6~15のモノ(又はジ)アリールアミノ基等が挙げられる。 Examples of the substituents in Ar and R 1 to R 4 include a cyano group, a silyl group, a mono-(di- or tri-)alkylsilyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear or branched alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 ring carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 15 ring carbon atoms, an arylcarbonyl group having 6 to 15 ring carbon atoms, a heterocyclyl group having 3 to 32 ring carbon atoms, a mono-(or di-)alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, and a mono-(or di-)arylamino group having 6 to 15 ring carbon atoms.
一般式(1)で表される化合物の具体例を以下に示す。 Specific examples of compounds represented by general formula (1) are shown below.
これらの中でも、撮像素子400の残留電子数の点で、1,3,5-トリス(1-フェニル-1H-ベンズイミダゾール-2-イル)ベンゼン(以下、TPBiという)が好ましい。
Among these, 1,3,5-tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene (hereinafter referred to as TPBi) is preferable in terms of the number of residual electrons in the
ここで、TPBiは、化学式 Here, TPBi has the chemical formula
で表される化合物である。
It is a compound represented by the formula:
電子輸送性バッファー層45の厚さは、1.5nm以上10nm未満であることが好ましい。電子輸送性バッファー層45の厚さが1.5nm以上10nm未満であると、撮像素子400の光電変換効率が向上する。
The thickness of the electron
光電変換層30は、p型有機半導体と、n型有機半導体を含む。
The
光電変換層30は、緑色光が入射すると、励起子が生成する。励起子は、正孔及び電子に分離された後、正孔がアノード10に移動し、電子がカソード20に移動する、その結果、光電変換素子200に電流が流れる。
When green light is incident on the
p型有機半導体は、一般式(2) The p-type organic semiconductor has the general formula (2)
(式中、Ar3は、置換若しくは無置換の2個のカルボニルを有する炭化水素環基又は置換若しくは無置換の2個のカルボニルを有する複素環基であり、R1~R3は、それぞれ独立に、水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、炭素数1~30のアルコキシ基又は炭素数6~30のアリール基であり、R1とR2は、互いに結合して環を形成していてもよく、Ar1及びAr2は、それぞれ独立に、置換若しくは無置換の炭素数6~30のアリーレン基又は置換若しくは無置換の炭素数3~30のヘテロアリーレン基であり、G1及びG2は、それぞれ独立に、-(CRdRe)n-、-Te-、-O-、-S-、-Se-、-NRf-、-SiRgRh-、-SiRggRhh-、-GeRiRj-、-GeRiiRjj-、-(C(Rm)=(C(Rn))-、-(C(Rmm)=(C(Rnn))-又は単結合であり、Rd、Re、Rf、Rg、Rh、Ri、Rj、Rm及びRnは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数1~10のアルキル基又は置換若しくは無置換の炭素数6~10のアリール基であり、Rgg、Rhh、Rii、Rjj、Rmm及びRnnは、それぞれ独立に、置換若しくは無置換の炭素数1~10のアルキル基又は置換若しくは無置換の炭素数6~10のアリール基であり、RggとRhh、RiiとRjj及びRmmとRnnの少なくとも1つは、互いに結合して環を形成しており、-(CRdRe)n-におけるnは1又は2である。)
で表される化合物である(特許文献1参照)。
(In the formula, Ar 3 is a substituted or unsubstituted hydrocarbon ring group having two carbonyls or a substituted or unsubstituted heterocyclic group having two carbonyls; R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a deuterium atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms; R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring; Ar 1 and Ar 2 are each independently a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms or a substituted or unsubstituted heteroarylene group having 3 to 30 carbon atoms; G 1 and G 2 are each independently -(CR d R e ) n -, -Te-, -O-, -S-, -Se-, -NR f -, -SiR g R h -, -SiR gg R hh R d , R e , R f , R g , R h , R i , R j , R m and R n are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms, R gg , R hh , R ii , R jj , R mm and R nn are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms, R gg , R hh , R At least one of ii and R jj , and at least one of R mm and R nn are bonded to each other to form a ring, and n in -(CR d R e ) n - is 1 or 2.
The compound is represented by the following formula (see Patent Document 1):
一般式(2)で表される化合物の具体例を以下に示す。 Specific examples of compounds represented by general formula (2) are shown below.
これらの中でも、撮像素子400の光電変換効率の点で、5-((5-(10,10-dimethyldibenzo[b,e][1,4]azasilin-5(10H)-yl)tellurophen-2-yl)methylene)-1,3-dimethyl-2-thioxodihydropyrimidine-4,6(1H,5H)-dione(以下、GDP1という)が好ましい。
Among these, 5-((5-(10,10-dimethyldibenzo[b,e][1,4]azasilin-5(10H)-yl)tellurophen-2-yl)methylene)-1,3-dimethyl-2-thioxodihydropyrimidine-4,6(1H,5H)-dione (hereinafter referred to as GDP1) is preferable in terms of photoelectric conversion efficiency of the
ここで、GDP1は、化学式 Here, GDP1 is the chemical formula
で表される化合物である。
It is a compound represented by the formula:
n型有機半導体としては、p型有機半導体とpn接合を形成することが可能であれば、特に限定されないが、例えば、サブフタロシアニン、フラーレンおよびその誘導体、チオフェンおよびその誘導体等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、光電変換素子200の光電変換効率の点で、フラーレン及び/又はフラーレンの誘導体が好ましい。
The n-type organic semiconductor is not particularly limited as long as it is capable of forming a pn junction with the p-type organic semiconductor, but examples include subphthalocyanine, fullerene and its derivatives, thiophene and its derivatives, etc., and two or more types may be used in combination. Among these, fullerene and/or fullerene derivatives are preferred in terms of the photoelectric conversion efficiency of the
フラーレンとしては、例えば、C50フラーレン、C60フラーレン、C70フラーレン、C76フラーレン、C78フラーレン、C80フラーレン、C82フラーレン、C84フラーレン、C90フラーレン、C96フラーレン、C240フラーレン、C540フラーレン等が挙げられる。 Examples of fullerenes include C50 fullerene, C60 fullerene, C70 fullerene, C76 fullerene, C78 fullerene, C80 fullerene, C82 fullerene, C84 fullerene, C90 fullerene, C96 fullerene, C240 fullerene, and C540 fullerene.
フラーレンの誘導体は、フラーレンが置換基により置換されている。 In fullerene derivatives, fullerene is substituted with a substituent.
置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、複素環基等が挙げられる。 Examples of the substituent include an alkyl group, an aryl group, and a heterocyclic group.
アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基である。 The alkyl group may be linear, branched or cyclic.
直鎖状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、デシル基、ペンタデシル基等が挙げられる。 Examples of linear alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, butyl, octyl, decyl, and pentadecyl groups.
分岐状のアルキル基としては、例えば、t-ブチル基等が挙げられる。 An example of a branched alkyl group is a t-butyl group.
環状のアルキル基としては、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等が挙げられる。 Examples of cyclic alkyl groups include cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, and cycloheptyl groups.
直鎖状又は分岐状のアルキル基の炭素数は、1~20であることが好ましく、1~10であることがより好ましい。 The linear or branched alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably has 1 to 10 carbon atoms.
環状のアルキル基の炭素数は、3~20であることが好ましく、3~12であることがより好ましい。 The cyclic alkyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably has 3 to 12 carbon atoms.
アリール基は、単環式、非縮合多環式又は縮合多環式のアリール基である。 The aryl group is a monocyclic, non-fused polycyclic or fused polycyclic aryl group.
単環式のアリール基としては、例えば、フェニル基等が挙げられる。 Examples of monocyclic aryl groups include phenyl groups.
非縮合多環式のアリール基としては、例えば、ビフェニル基、ターフェニル基、クアテルフェニル基、キンクフェニル基、セキシフェニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基等が挙げられる。 Examples of non-condensed polycyclic aryl groups include biphenyl, terphenyl, quaterphenyl, quinquephenyl, sexiphenyl, fluoranthenyl, and triphenylenyl groups.
縮合多環式のアリール基としては、例えば、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、アセトナフテニル基、ビスフェニルフルオレニル基、9-(9-フルオレニル)フルオレニル基等が挙げられる。 Examples of condensed polycyclic aryl groups include naphthyl, anthryl, phenanthryl, fluorenyl, indenyl, pyrenyl, acetonaphthenyl, bisphenylfluorenyl, and 9-(9-fluorenyl)fluorenyl groups.
単環式、非縮合多環式又は縮合多環式のアリール基の環形成炭素数は、6~50であることが好ましく、6~40であることがより好ましい。 The number of ring carbon atoms in the monocyclic, non-condensed polycyclic or condensed polycyclic aryl group is preferably 6 to 50, and more preferably 6 to 40.
複素環基は、単環式又は多環式の複素環基である。 The heterocyclic group is a monocyclic or polycyclic heterocyclic group.
単環式の複素環基としては、例えば、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアゾリル基、フラニル基、ピラニル基、チエニル基、ピリジル基、ピラジル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリル基等が挙げられる。 Examples of monocyclic heterocyclic groups include pyrrolyl, imidazolyl, pyrazolyl, oxazolyl, isoxazolyl, oxadiazolyl, thiazolyl, furanyl, pyranyl, thienyl, pyridyl, pyrazyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, triazinyl, quinolyl, and isoquinolyl groups.
多環式の複素環基としては、例えば、ベンゾ(ピリジル)フラニル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、ペリミジニル基、フェナントロリニル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基等が挙げられる。 Examples of polycyclic heterocyclic groups include benzo(pyridyl)furanyl groups, benzofuranyl groups, benzothienyl groups, indolyl groups, carbazolyl groups, carbolinyl groups, phenanthridinyl groups, acridinyl groups, perimidinyl groups, phenanthrolinyl groups, benzoxazolyl groups, benzothiazolyl groups, quinoxalyl groups, benzimidazolyl groups, pyrazolyl groups, dibenzofuranyl groups, and dibenzothienyl groups.
単環式又は多環式の複素環基の環形成炭素数は、5~50であることが好ましく、5~30であることがより好ましい。 The number of ring carbon atoms in the monocyclic or polycyclic heterocyclic group is preferably 5 to 50, and more preferably 5 to 30.
光電変換層30は、単一の層で形成されていてもよいし、複数の層が積層されていてもよい。
The
単一の層で形成されている光電変換層30としては、真性半導体層が挙げられる。
An example of a
複数の層が積層されている光電変換層30の積層構造としては、例えば、p型半導体層/真性半導体層、真性半導体層/n型半導体層、p型半導体層/真性半導体層/n型半導体層、p型半導体層/n型半導体層等が挙げられる。
Examples of the layered structure of the
ここで、真性半導体層は、p型有機半導体と、n型有機半導体を含み、p型半導体層は、p型有機半導体を含み、n型半導体層は、n型有機半導体を含む。 Here, the intrinsic semiconductor layer includes a p-type organic semiconductor and an n-type organic semiconductor, the p-type semiconductor layer includes a p-type organic semiconductor, and the n-type semiconductor layer includes an n-type organic semiconductor.
真性半導体層におけるn型有機半導体に対するp型有機半導体の体積比は、0.01~100であることが好ましく、0.02~95であることがより好ましい。これにより、光電変換素子200の光電変換効率が向上する。
The volume ratio of the p-type organic semiconductor to the n-type organic semiconductor in the intrinsic semiconductor layer is preferably 0.01 to 100, and more preferably 0.02 to 95. This improves the photoelectric conversion efficiency of the
光電変換層30の厚さは、1nm~800nmであることが好ましく、5nm~500nmであることがより好ましい。これにより、光電変換素子200の光電変換効率が向上する。
The thickness of the
光電変換層30は、乾式成膜法により成膜することが好ましく、抵抗加熱蒸着法により成膜することがさらに好ましいが、湿式成膜法により成膜してもよい。
The
乾式成膜法としては、例えば、真空蒸着法等が挙げられる。 Dry film formation methods include, for example, vacuum deposition methods.
真空蒸着法の具体例としては、電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法等が挙げられる。 Specific examples of vacuum deposition methods include the electron beam method, sputtering method, and resistance heating deposition method.
湿式成膜法としては、例えば、溶液塗布法等が挙げられる。 Examples of wet film formation methods include solution coating methods.
溶液塗布法としては、例えば、キャスティング法、スピンコート法、ディップコート法、ブレードコート法、ワイヤーバーコート法、スプレーコート法、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、凸版印刷法等が挙げられる。 Examples of solution application methods include casting, spin coating, dip coating, blade coating, wire bar coating, spray coating, inkjet printing, screen printing, offset printing, and letterpress printing.
光電変換層30のパターニングが必要な場合のパターニング方法の具体例としては、レジスト・エッチング法、レーザー除去法等が挙げられる。
Specific examples of patterning methods when patterning of the
正孔輸送性バッファー層40は、アノード10から光電変換層30に電子が注入されるのを抑制すると共に、光電変換層30で発生した電子がアノード10に移動するのを阻害する。
The hole-transporting
正孔輸送性バッファー層40を構成する材料としては、例えば、4,4'-bis[N-naphthyl-N-phenylamino]biphenyl(α-NPD)、N,N'-bis(3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine(TPD)、2-TNATA、4,4',4"-tris(N-(3-metyl)N-phenylamino)triphenylamine(MTDATA)、4,4',4"-tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine(2-TNATA)、9,9'-(9,9,9',9'-tetramethyl-9H,9'H-[2,2'-bifluorene]-7,7'-diyl)bis(3,6-dimethyl-9H-carbazole)(以下、EB1という)等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、撮像素子400の暗電流値の低減と耐熱性の点で、EB1が好ましい。
Examples of materials constituting the hole
ここで、EB1は、化学式 Here, EB1 has the chemical formula
で表される化合物である。
It is a compound represented by the formula:
なお、光電変換素子200の代わりに、基板310の側から、カソード20と、電子輸送性バッファー層45と、光電変換層30と、正孔輸送性バッファー層40と、アノード10とが順次積層されている光電変換素子を用いてもよい。この場合、アノード10は、透光電極であり、カソード20は、透光電極及び不透光電極のいずれであってもよい。
In place of the
基板310は、シリコン基板であり、伝送トランジスタと、電荷保存場所55が集積されている。ここで、電荷保存場所55は、光電変換素子100に電気的に接続されており、電荷保存場所55の情報は、伝送トランジスタにより転送される。
The
基板310の上には、金属配線と、パッドが設けられている。
Metal wiring and pads are provided on the
金属配線およびパッドを構成する材料としては、信号の遅延を減らすことが可能であれば、特に限定されないが、例えば、アルミニウム、銅、銀、これらの合金等の比抵抗が低い金属が挙げられる。 The material that constitutes the metal wiring and pads is not particularly limited as long as it is capable of reducing signal delay, but examples include metals with low resistivity such as aluminum, copper, silver, and alloys of these.
光電変換素子200と、基板310の間には、絶縁層80が形成されている。
An insulating
絶縁層80を構成する材料としては、酸化ケイ素、窒化ケイ素等の無機絶縁物質、SiC、SiCOH、SiCO、SiOF等の比誘電率が低い材料(Low-k材料)等が挙げられる。
Materials constituting the insulating
絶縁層80には、パッドを露出させるコンタクト孔と、電荷保存場所55を露出させる貫通口85が形成されている。
The insulating
なお、光電変換素子200の上に、可視光のみを透過するバンドパスフィルタを設けてもよい。
In addition, a bandpass filter that transmits only visible light may be provided on the
図2及び図3に、本実施形態の撮像素子の第二例の部分構造を概略的に示す。 Figures 2 and 3 show schematic diagrams of a partial structure of a second example of the imaging element of this embodiment.
撮像素子600は、基板310と、下部絶縁層60と、カラーフィルタ層70と、(上部)絶縁層80と、(第1の)光電変換素子200を備える。
The
基板310は、シリコン基板であり、青色波長領域の光(青色光)を感知する第2の感光素子50Bと、赤色波長領域の光(赤色光)を感知する第3の感光素子50Rと、電荷保存場所55と、伝送トランジスタが集積されている。ここで、第2の感光素子50B及び第3の感光素子50Rは、シリコンフォトダイオードである。
The
(第1の)光電変換素子200は、第2の感光素子50B及び第3の感光素子50Rの上に配置されており、緑色光を選択的に吸収する。また、電荷保存場所55は、(第1の)光電変換素子200に電気的に接続されている。
なお、(第1の)光電変換素子200は、第2の感光素子50B又は第3の感光素子50Rの上に配置されていてもよい。
The (first)
The (first)
カラーフィルタ層70は、第2の感光素子50Bの上に形成されており、青色光を選択的に透過する青色フィルタ70Bと、第3の感光素子50Rの上に形成されており、赤色光を選択的に透過する赤色フィルタ70Rを備える。
The
なお、図3において、B及びRは、それぞれ第2の感光素子50B及び第3の感光素子50Rが青色光及び赤色光を感知する領域を概略的に示し、Gは、(第1の)光電変換素子200が緑色光を選択的に吸収する領域を概略的に示す。
In FIG. 3, B and R respectively indicate the areas where the second
第2の感光素子50B及び第3の感光素子50Rは、それぞれ青色光及び赤色光を感知し、感知された情報は、伝送トランジスタにより転送される。また、電荷保存場所55の情報は、伝送トランジスタにより転送される。
The second
基板310の上には、金属配線と、パッドが設けられているが、金属配線と、パッドは、第2の感光素子50B、第3の感光素子50R及び電荷保存場所55の下に設けられていてもよい。
Metal wiring and pads are provided on the
基板310の上には、下部絶縁層60が形成されている。
A lower insulating
下部絶縁層60を構成する材料としては、絶縁層80を構成する材料と同様の材料を用いることができる。
The material constituting the lower insulating
下部絶縁層60の上には、カラーフィルタ層70が形成されている。
A
カラーフィルタ層70の上には、カラーフィルタ層70による段差を除去して平坦化するために、(上部)絶縁層80が形成されている。
An (upper) insulating
(上部)絶縁層80及び下部絶縁層60には、パッドを露出させるコンタクト孔と、電荷保存場所55を露出させる貫通口85が形成されている。
The (upper) insulating
(上部)絶縁層80の上には、(第1の)光電変換素子200が形成されている。
A (first)
(第1の)光電変換素子200は、前述したように、基板310の側から、アノード10と、正孔輸送性バッファー層40と、光電変換層30と、電子輸送性バッファー層45と、カソード20とが順次積層されている。ここで、アノード10及びカソード20は、可視光を透過することが可能な透光電極である。このため、カソード20の側から、可視光を含む光が入射すると、光電変換層30で緑色光が吸収されて光電変換される。一方、光電変換層30で吸収されなかった光は、正孔輸送性バッファー層40と、アノード10と、青色フィルタ70B(又は赤色フィルタ70R)を透過した後、第2の感光素子50B(又は第3の感光素子50R)で感知される。
As described above, the (first)
なお、(第1の)光電変換素子200の上に、可視光のみを透過するバンドパスフィルタを設けてもよい。
In addition, a bandpass filter that transmits only visible light may be provided on the (first)
図4に、本実施形態の撮像素子の第三例を示す。 Figure 4 shows a third example of an imaging element according to this embodiment.
撮像素子800は、撮像素子600と同様に、基板310と、絶縁層80と、(第1の)光電変換素子200を備え、基板310に、第2の感光素子50Bと、第3の感光素子50Rと、電荷保存場所55と、伝送トランジスタが集積されている。
Like the
その一方で、撮像素子800は、撮像素子600とは異なり、第2の感光素子50Bと、第3の感光素子50Rが、基板310の表面に対して垂直な方向に積層されており、カラーフィルタ層70が省略されている。
On the other hand, the
第2の感光素子50B及び第3の感光素子50Rは、積層深さに応じて、それぞれ青色光及び赤色光を感知する。
The second
撮像素子800は、第2の感光素子50Bと、第3の感光素子50Rと、(第1の)光電変換素子200が積層されていることから、小型化することができる。
The
なお、基板310に、第2の感光素子50B及び第3の感光素子50Rを集積する代わりに、それぞれ青色光を選択的に吸収する第2の光電変換素子及び赤色光を選択的に吸収する第3の光電変換素子を基板310の上に配置して、(第1の)光電変換素子を積層してもよい(図5参照)。これにより、撮像素子の感度が向上し、クロストークを低減させることができる。
Instead of integrating the second
ここで、G、B及びRは、それぞれ(第1の)光電変換素子200が緑色光を選択的に吸収する領域、第2の光電変換素子が青色光を選択的に吸収する領域及び第3の光電変換素子が赤色光を選択的に吸収する領域を概略的に示す。
Here, G, B, and R respectively indicate roughly the area where the (first)
第2の光電変換素子は、アノードとカソードの間に、青色光を選択的に吸収する公知の有機半導体を含む光電変換層が形成されており、必要に応じて、正孔輸送性バッファー層及び/又は電子輸送性バッファー層がさらに形成されていてもよい。 The second photoelectric conversion element has a photoelectric conversion layer between the anode and the cathode that contains a known organic semiconductor that selectively absorbs blue light, and may further have a hole transport buffer layer and/or an electron transport buffer layer formed thereon, as necessary.
第3の光電変換素子は、アノードとカソードの間に、赤色光を選択的に吸収する公知の有機半導体を含む光電変換層が形成されており、必要に応じて、正孔輸送性バッファー層及び/又は電子輸送性バッファー層がさらに形成されていてもよい。 The third photoelectric conversion element has a photoelectric conversion layer between the anode and the cathode that contains a known organic semiconductor that selectively absorbs red light, and may further have a hole transport buffer layer and/or an electron transport buffer layer formed thereon, as necessary.
なお、(第1の)光電変換素子200、第2の光電変換素子及び第3の光電変換素子を積層する順序は、特に限定されない。
The order in which the (first)
本実施形態の撮像素子は、モバイル電話、デジタルカメラ、デジタルビデオ等の種々の撮像装置に適用することができる。 The imaging element of this embodiment can be applied to various imaging devices such as mobile phones, digital cameras, and digital videos.
以下に、本発明の実施例を説明する。ただし、本発明の技術的範囲は、以下の実施例のみに限定されるものではない。 The following describes examples of the present invention. However, the technical scope of the present invention is not limited to the following examples.
[実施例1]
膜厚100nmのITO膜付きガラス基板の直上に、抵抗加熱蒸着法により、膜厚が5nmとなるように、EB1を成膜して、正孔輸送性バッファー層を形成した。次に、抵抗加熱蒸着法により、p型有機半導体としての、GDP1と、n型有機半導体としての、フラーレンC60を、p/n比が1、膜厚が100nmとなるように成膜して、光電変換層を形成した。次に、抵抗加熱蒸着法により、膜厚が1.5nmとなるように、TPBiを成膜して、正孔輸送性バッファー層を形成した。さらに、高周波マグネトロンスパッタ法により、膜厚が10nmとなるようにITO膜を成膜して、光電変換素子を得た。
[Example 1]
Directly on the glass substrate with an ITO film having a thickness of 100 nm, EB1 was deposited by resistance heating deposition so as to have a thickness of 5 nm, forming a hole transporting buffer layer. Next, GDP1 as a p-type organic semiconductor and fullerene C 60 as an n-type organic semiconductor were deposited by resistance heating deposition so as to have a p/n ratio of 1 and a thickness of 100 nm, forming a photoelectric conversion layer. Next, TPBi was deposited by resistance heating deposition so as to have a thickness of 1.5 nm, forming a hole transporting buffer layer. Furthermore, an ITO film was deposited by high frequency magnetron sputtering so as to have a thickness of 10 nm, to obtain a photoelectric conversion element.
なお、上記真空プロセスにおける真空度は、いずれも4×10-4Pa以下とした。 The degree of vacuum in the above vacuum processes was set to 4×10 −4 Pa or less.
[実施例2~4]
正孔輸送性バッファー層の膜厚が、それぞれ2.5nm、5nm、10nmとなるように、TPBiを成膜した以外は、実施例1と同様にして、光電変換素子を得た。
[Examples 2 to 4]
Photoelectric conversion elements were obtained in the same manner as in Example 1, except that TPBi was deposited so that the thicknesses of the hole transporting buffer layers were 2.5 nm, 5 nm, and 10 nm, respectively.
[比較例1~3]
TPBiの代わりに、ジピラジノ[2,3-F:2',3'-H]キノキサリン-2,3,6,7,10,11-ヘキサカルボニトリル(以下、HAT-CNという)を用いた以外は、それぞれ実施例2~4と同様にして、光電変換素子を得た。
[Comparative Examples 1 to 3]
Photoelectric conversion elements were obtained in the same manner as in Examples 2 to 4, except that dipyrazino[2,3-F:2',3'-H]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile (hereinafter referred to as HAT-CN) was used instead of TPBi.
ここで、HAT-CNは、化学式 Here, HAT-CN has the chemical formula:
で表される化合物である。
It is a compound represented by the formula:
[比較例4~6]
TPBiの代わりに、1,3-ビス[5-(4-tert-ブチルフェニル)-2-[1,3,4]オキサジアゾリル]ベンゼン(以下、OXD-7という)を用いた以外は、それぞれ実施例2~4と同様にして、光電変換素子を得た。
[Comparative Examples 4 to 6]
Photoelectric conversion elements were obtained in the same manner as in Examples 2 to 4, except that 1,3-bis[5-(4-tert-butylphenyl)-2-[1,3,4]oxadiazolyl]benzene (hereinafter referred to as OXD-7) was used instead of TPBi.
ここで、OXD-7は、化学式 Here, OXD-7 has the chemical formula:
で表される化合物である。
It is a compound represented by the formula:
次に、光電変換素子の残留電子数、IPCEを評価した。 Next, the number of residual electrons in the photoelectric conversion element, IPCE, was evaluated.
[光電変換素子の残留電子数、IPCE]
大気に曝すことなく、水分、酸素の含有量を、それぞれ1ppm以下に保持したグローブボックスに光電変換素子を搬送した。次に、紫外線硬化性樹脂を用いて、吸湿剤を貼ったガラス製の封止缶で光電変換素子を封止した後、180℃で3時間加熱処理した。
[Number of Residual Electrons in Photoelectric Conversion Element, IPCE]
The photoelectric conversion element was transported to a glove box in which the moisture and oxygen contents were kept at 1 ppm or less without being exposed to the atmosphere. Next, the photoelectric conversion element was sealed in a glass sealing can with a moisture absorbent attached using an ultraviolet curable resin, and then heat-treated at 180° C. for 3 hours.
IPCE測定システム(マックサイエンス製)を用いて、光電変換素子のITO膜付きガラス基板の側に負のバイアスを3V印加した状態で、照度5000lxの可視光を照射して暗転した後の残留電子数[個/33ms]と、波長500nm~720nmの光の光電変換効率の最大値における外部量子効率(IPCE)を測定した。 Using an IPCE measurement system (manufactured by Mac Science), a negative bias of 3 V was applied to the ITO-coated glass substrate side of the photoelectric conversion element, and the number of residual electrons [electrons/33 ms] after the light was turned dark when visible light with an illuminance of 5000 lx was irradiated, and the external quantum efficiency (IPCE) at the maximum value of the photoelectric conversion efficiency for light with wavelengths of 500 nm to 720 nm was measured.
次に、撮像装置の残像特性を評価した。 Next, we evaluated the image lag characteristics of the imaging device.
[残像特性]
撮像装置に上記光電変換素子を適用した後、動画を撮像し、残像の有無を目視で評価した。
[Image retention characteristics]
After applying the above photoelectric conversion element to an imaging device, a moving image was captured, and the presence or absence of an afterimage was visually evaluated.
なお、残像特性の判定基準は、以下の通りである。 The criteria for judging image retention characteristics are as follows:
〇:30,000ルクスの物体を撮影した場合に残像が視認されない場合
△:10,000ルクスの物体を撮影した場合に残像が視認されないが、30,000ルクスの物体を撮影した場合に残像が視認される場合
×:10,000ルクスの物体を撮影した場合に残像が視認される場合
表1に、光電変換素子の残留電子数、IPCE、撮像装置の残像特性の評価結果を示す。
◯: No afterimage is visible when an object of 30,000 lux is photographed. △: No afterimage is visible when an object of 10,000 lux is photographed, but an afterimage is visible when an object of 30,000 lux is photographed. ×: An afterimage is visible when an object of 10,000 lux is photographed. Table 1 shows the evaluation results of the number of residual electrons in the photoelectric conversion element, IPCE, and the afterimage characteristics of the imaging device.
表1から、実施例1~4の光電変換素子は、残留電子数が少なく、実施例1~4の光電変換素子を有する撮像装置は、残像特性に優れることがわかる。また、実施例1~4の光電変換素子は、IPCEが高い。
It can be seen from Table 1 that the photoelectric conversion elements of Examples 1 to 4 have a small number of residual electrons, and the imaging devices having the photoelectric conversion elements of Examples 1 to 4 have excellent afterimage characteristics. In addition, the photoelectric conversion elements of Examples 1 to 4 have a high IPCE.
これに対して、比較例1~6の光電変換素子は、電子輸送性バッファー層が一般式(1)で表される化合物を含まないため、残留電子数が多く、比較例1~6の光電変換素子を有する撮像装置は、残像特性が劣る。 In contrast, the photoelectric conversion elements of Comparative Examples 1 to 6 have a large number of residual electrons because the electron transport buffer layer does not contain the compound represented by general formula (1), and the image pickup devices having the photoelectric conversion elements of Comparative Examples 1 to 6 have poor image retention characteristics.
10 アノード
20 カソード
30 光電変換層
40 正孔輸送性バッファー層
45 電子輸送性バッファー層
50B 第2の感光素子
50R 第3の感光素子
70 カラーフィルタ層
70B 青色フィルタ
70R 赤色フィルタ
200 (第1の)光電変換素子
400、600、800 撮像素子
REFERENCE SIGNS
Claims (10)
前記光電変換層は、p型有機半導体と、n型有機半導体を含み、
前記n型有機半導体は、フラーレン及び/又はフラーレン誘導体であり、
前記電子輸送性バッファー層は、一般式(1)
で表される化合物を含み、
前記p型有機半導体は、一般式(2)
で表される化合物である、撮像素子。 The photoelectric conversion element includes an anode, a hole transporting buffer layer, a photoelectric conversion layer, an electron transporting buffer layer, and a cathode, which are sequentially stacked on top of each other;
the photoelectric conversion layer includes a p-type organic semiconductor and an n-type organic semiconductor,
the n-type organic semiconductor is a fullerene and/or a fullerene derivative;
The electron transporting buffer layer is formed of a compound represented by the general formula (1)
The compound includes a compound represented by
The p-type organic semiconductor is represented by the general formula (2):
An imaging element which is a compound represented by the formula:
前記光電変換素子は、前記第2の感光素子及び/又は前記第3の感光素子の上に配置されており、緑色波長領域の光を選択的に吸収する第1の光電変換素子である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の撮像素子。 a substrate on which a second photosensitive element sensitive to light in the blue wavelength region and a third photosensitive element sensitive to light in the red wavelength region are integrated;
4. The imaging element according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element is a first photoelectric conversion element arranged on the second photosensitive element and/or the third photosensitive element and selectively absorbs light in the green wavelength region.
前記カラーフィルタ層は、青色波長領域の光を選択的に透過する青色フィルタと、赤色波長領域の光を選択的に透過する赤色フィルタとを含み、
前記第2の感光素子の上に、前記青色フィルタが形成されており、
前記第3の感光素子の上に、前記赤色フィルタが形成されている、請求項4に記載の撮像素子。 A color filter layer is further provided between the substrate and the first photoelectric conversion element,
the color filter layer includes a blue filter that selectively transmits light in a blue wavelength region and a red filter that selectively transmits light in a red wavelength region;
the blue filter is formed on the second photosensitive element;
The imaging device according to claim 4 , wherein the red filter is formed on the third photosensitive element.
前記第1の光電変換素子と、青色波長領域の光を選択的に吸収する第2の光電変換素子と、赤色波長領域の光を選択的に吸収する第3の光電変換素子とが積層されている、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の撮像素子。 the photoelectric conversion element is a first photoelectric conversion element that selectively absorbs light in a green wavelength region,
4. The imaging element according to claim 1, wherein the first photoelectric conversion element, a second photoelectric conversion element that selectively absorbs light in the blue wavelength region, and a third photoelectric conversion element that selectively absorbs light in the red wavelength region are stacked.
G1は、-(CRdRe)n-、-O-、-S-、-Se-、-NRf-、-SiRgRh-、-SiRggRhh-、-GeRiRj-、-GeRiiRjj-、-(C(Rm)=C(Rn))-、-(C(Rmm)=C(Rnn))-又は単結合であり、Rd、Re、Rf、Rg、Rh、Ri、Rj、Rm及びRnは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数1~10のアルキル基又は置換若しくは無置換の炭素数6~10のアリール基であり、Rgg、Rhh、Rii、Rjj、Rmm及びRnnは、それぞれ独立に、置換若しくは無置換の炭素数1~10のアルキル基又は置換若しくは無置換の炭素数6~10のアリール基であり、RggとRhh、RiiとRjj及びRmmとRnnの少なくとも1つは、互いに結合して環を形成しており、-(CRdRe)n-におけるnは1又は2である、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の撮像素子。 In the general formula (2),
G 1 is -(CR d R e ) n -, -O-, -S-, -Se-, -NR f -, -SiR g R h -, -SiR gg R hh -, -GeR i R j -, -GeR ii R jj -, -(C(R m )═C(R n ))-, -(C(R mm )═C(R nn ))- or a single bond; R d , R e , R f , R g , R h , R i , R j , R m and R n are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms; R gg , R hh , R ii , R 8. The imaging element according to claim 1, wherein jj , R mm , and R nn are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms, at least one of R gg and R hh , R ii and R jj , and R mm and R nn are bonded to each other to form a ring, and n in -(CR d R e ) n - is 1 or 2.
R1~R4の少なくとも1つは、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアリール基又は置換若しくは無置換のヘテロアリール基である、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の撮像素子。 In the general formula (1), Ar is a substituted aryl group or a substituted or unsubstituted heteroaryl group.
8. The imaging element according to claim 1 , wherein at least one of R 1 to R 4 is a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, or a substituted or unsubstituted heteroaryl group.
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