CN102005538A - 光电转换元件和成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光电转换元件和成像装置。所述光电转换元件以下列顺序包括：基板；包含氮化钛的下电极；包括光电转换层的有机层；和包含透明电极材料的上电极。

Description

光电转换元件和成像装置
技术领域
本发明涉及一种光电转换元件和成像装置。
背景技术
固态成像设备(所谓的CCD传感器或CMOS传感器)广泛地已知作为在数字静物照相机、数字摄像机、蜂窝式电话照相机、内窥镜照相机等中使用的图像传感器。在固态成像设备中，含光电二极管的像素排列在半导体基板如硅芯片上，并且通过CCD或CMOS读出电路获得对应于在每一个像素的光电二极管中产生的光电子的信号电荷。
在固态成像设备中，在半导体基板上的每一个像素中不仅形成有光电二极管，而且形成有信号读出电路以及与其连接的多层互连(interconnection)。因此，像素小型化的发展伴随有引起下列现象的问题：一个像素中占据的电路/互连区域相对增大，从而减小光电二极管的光接收面积，即，“减小开口率(aperture ratio)”。开口率的减小导致成像过程中光灵敏度的减小。
为了解决这样的问题，JP-B-1-34509(如在本文中使用的术语“JP-B”是指“已审查公布的日本专利申请”)已经提出了一种所谓的层叠固态成像设备，其中将光电转化层层叠在半导体基板上方，所述半导体基板上形成有各种电路和互连，并且因而增大开口率。例如，该成像设备具有下列构造：大量的光电转换元件排列在与半导体基板平行的平面上，所述光电转换元件各自含有在半导体基板上形成的像素电极，在像素电极上形成的光电转换层，和在光电转换层上形成的对电极。附带地，所述像素电极和对电极有时分别称为下电极和上电极。在该光电转换元件中，通过在像素电极和对电极之间施加偏压而在光电转换层中产生的激子离解成电子和空穴，并且通过安置在半导体基板中的CCD或CMOS读出电路获得与根据偏压移动到像素电极的电子或空穴电荷成正比例的信号。
光电转换元件是这样的装置，其中根据从一对电极中的具有光透射性的透明电极那侧入射的光，在光电转换层中产生电荷，并且从电极将产生的电荷作为信号电荷读出。对于这样的光电转换元件，在JP-A-2008-72090(如本文中所使用的术语“JP-A”是指“未审查公布的日本专利申请”)和JP-A-2007-273945中所述的那些光电转换元件是已知的。
在JP-A-2008-72090和JP-A-2007-273945中，光电转换层由有机半导体组成，这使得可以在确保大的吸收系数的同时形成薄的光电转换层，从而可以实现电荷对邻近像素的较少扩散和光学混色(optical color mixing)和电气混色(electrical color mixing)(串扰(crosstalk))的减少。
JP-A-2008-72090描述了一种光电转换元件，其中在透明基板例如玻璃上制备像素电极，并且将透明导电氧化物(TCO)用于所述像素电极的材料。
发明内容
然而，发现在透明基板例如玻璃上安置由TCO等组成的像素电极的构造遭遇到像素电极和含有光电转换层的有机层之间的粘附性降低。
并不清楚粘附性降低的原因，但是据推测涉及(1)像素电极的表面不均匀性和(2)像素电极的边缘部分(edge part)的台阶(step)。
而且，像素电极和有机层之间的热膨胀系数的差别由于制造时的热处理中的热而引起暗电流增大，这导致S/N的严重劣化，并且在此方面，存在改进的余地。
本发明的一个目的是提供一种光电转换元件和成像装置，它们各自都成功地增强了像素电极和有机材料之间的粘附性并且抑制了暗电流增大。
本发明的上述目的可以由一种光电转换元件实现，所述光电转换元件以下列顺序包括基板，下电极，包括光电转换层的有机层，和含有透明电极材料的上电极，其中所述下电极含有氮化钛。
本发明人已经发现，当在下电极和上电极之间具有含有光电转换层的有机层的光电转换元件具有在基板上安置含有氮化钛的下电极的构造时，与在玻璃基板上制备TCO的情况相比，增强了下电极和含有光电转换层的有机层之间的粘附性。
而且，已经发现，其中将由氮化钛组成的下电极安置在基板上的构造使得能够增强耐热性并且抑制暗电流增大。
根据本发明，可以提供各自成功地增强像素电极和有机材料之间的粘附性并且抑制暗电流增大的光电转换元件和成像装置。
附图说明
图1是显示光电转换元件的一个构造实例的横截面示意图。
图2是通过用原子力显微镜对下电极的表面进行照相所得到的图像。
图3是通过用原子力显微镜对下电极的表面进行照相所得到的图像。
图4是显示下电极的横截面的示意图。
图5是通过用扫描电子显微镜对像素电极的边缘部分进行照相所得到的图像。
图6是通过用扫描电子显微镜对像素电极的边缘部分进行照相所得到的图像。
图7是显示成像装置的一个构造实例的示意性横截面图。
具体实施方式
根据以下列顺序包括基板，下电极，含有光电转换层的有机层，和含有透明电极材料的上电极的光电转化元件，所述光电转化元件是具有其中所述下电极含有氮化钛的构造的光电转换元件，可以增强下电极和有机层之间的粘附性并且可以抑制暗电流的增大。
具体描述光电转换元件的构造。
(下电极)
关于下电极的材料，通常使用金属例如铝和金或典型为ITO的金属氧化物。在此构造中，在下电极中还含有氮化钛(TiN)，从而改善平坦性和粘附性并且显著抑制加热时的暗电流。
氮化钛在下电极中的含量基于重量优选为70％以上，更优选为90％以上。如果氮化钛的含量小于70％，则电导率降低。
归因于氧在氮化钛中的引入，经常含有氧化钛。在本发明中，氧化钛的含量优选为10％以下，更优选为5％以下。如果氧化钛的含量超过10％，则电导率减小。
氮化钛的化学计量组成为Ti3N4，但是出于分析观点，该化学计量组成可以改变。已经发现，N原子与Ti原子的比率与对有机层的粘附性和功函相关。考虑到对有机层的粘附性和功函，该比率优选为1至3.9摩尔N原子/3摩尔Ti原子，更优选为2至3.8摩尔N原子/3摩尔Ti原子。当该比率为3.9摩尔以下的N原子/3摩尔Ti原子时，粘附性增强，并且当该比率为2摩尔以上的N原子/3摩尔Ti原子时，功函变小并且可以保持接近4.3eV，即Ti原子的功函。此构造实例的光电转换元件优选配置为：使得光从上电极侧入射，使得在光电转换层中产生的电子在上电极侧被收集，并且使得空穴在下电极侧被收集。此时，归因于上电极侧的功函与下电极侧的功函之间的差别，导致施加内置电场。普遍已知的是，当将透明导电材料用于上电极侧时，功函较大，为约4.6至5.4eV(参见，例如，J.Vac.Sci. Technol.A17(4)，1999年7月/8月，第1765-1772页，图12)。因此，用于下电极的材料优选具有约4.6eV以上，更优选4.7eV以上的功函。
可以通过下电极中氮化钛的氮和钛之间的组成比使功函变为4.6eV以上。
用于沉积含有氮化钛的下电极的方法包括气相沉积法，溅射法，CVD法等，但是最优选使用基于下电极中氮化钛的氮和钛之间的组成比的CVD法。
在下电极是多个被划分以用于每一个像素的像素电极的情况下，带来了增强多个像素电极对有机层的粘附性的显著效果。在此情况下，下电极采取这样的构造，其中在平面视图中(从光入射(indent)侧观察基板表面的情况)，多个正方形像素电极根据像素的位置像瓷砖(tiles)一样排列。该多个像素电极1维地或2维地排列，但是优选2维地排列。
对较大数量的像素和较低成本的图像传感器的要求是强烈的，并且目前甚至在进行像素的边长的减小。结果，使用Si光电二极管的常规图像传感器难以将光有效引导到作为光接收部的光电二极管。特别地，当像素的边长小于2μm时，此问题是严重的。此问题可以避免，因为有机层位于读出电路上方并且确保了大的开口，并且像素电极的边长优选为3μm以下，更优选1.5μm以下。因此，即使当随着小型化的进一步发展，像素的边长变得小于2μm，特别是约1μm时，实际上也不出现问题。像素电极之间的距离优选为1.0μm以下，更优选为0.3μm以下。
像素电极的厚度与电阻和平坦性有关，并且为了减小电阻，需要减小厚度，然而这导致平坦性降低。考虑到电阻和平坦性，像素电极的厚度优选为100nm以下，更优选为30nm以下。
像素电极的表面粗糙度与粘附性有关，并且当像素电极的表面粗糙时，在像素电极和有机层之间的界面的接合变弱并且粘附性降低。已经发现，平坦性通过含有氮化钛而得以改善。改善的平坦性使得能够增强粘附性并且获得抑制在加热时的暗电流增大的显著效果。在本发明中，像素电极的平均表面粗糙度优选为1nm以下，更优选为0.6nm以下。
像素电极的边缘部分相对于基板表面的倾角也与粘附性有关。已经证实，当此倾角为钝角时，粘附性降低。考虑到此结果，像素电极的边缘部分相对于基板表面的倾角优选为10至80°，更优选为20至80°。
用于将像素电极图案化的方法包括两种方法，即，湿法蚀刻，其是使用化学品的各向异性蚀刻，和干法蚀刻，其是使用等离子体的各向同性蚀刻。在湿法蚀刻中，由于使用溶液，因此蚀刻不能各向同性地进行，并且不能使得像素电极的边缘部分的倾角变为锐角。因此，作为最佳方法，优选通过可以实现各向同性蚀刻并且使倾角变为锐角的干法蚀刻进行图案化。
(基板)
基板由单晶硅组成。在基板的下电极侧的表面上形成绝缘层。已经发现，通过使用含有单晶硅的基板，改善了像素电极上的平均表面粗糙度并且这使得能够增强粘附性并且显著抑制加热时的暗电流。优选在绝缘层中含有氧化硅，并且更优选在绝缘层中含有氮化硅。
(有机层)
在此构造的光电转换元件中，有机层由用于抑制电荷从下电极注入的电荷阻挡层和光电转化层组成。
为了增大光电转换层中的吸光率(light absorptance)，需要使得膜厚度变大，但是如果膜厚度过大，则需要更大量的电压来收集电荷。考虑到吸光率，低偏压等，有机层的膜厚度优选为1μm以下，更优选为800nm以下，再更优选为600nm以下，并且最优选为400nm以下。
最近已经发现，除了下电极的平坦性和粘附性之间的上述关系以外，在与下电极直接接触的有机层中的有机化合物的分子量和粘附性之间也存在关系。通常，当有机层中的有机化合物的分子量大时，玻璃化转变温度(Tg)升高并且耐热性增强，但是如果分子量过大，则对下电极的粘附性降低。当分子量增大时，玻璃化转变温度(Tg)升高，但是颗粒尺寸倾向于变大并且膜表面的平坦性减小。据认为这导致与下电极的接触性能下降并且粘附性变差。考虑到耐热性和对下电极的粘附性，与下电极直接接触的有机层中的有机化合物的分子量优选为400至1,300，更优选为450至1,200，再更优选为500至1,100。
光电转换层含有p-型有机半导体和n-型有机半导体。p-型有机半导体和n-型有机半导体接合形成给体-受体界面，从而可以增大激子离解效率。因此，在接合的p-型有机半导体和n-型有机半导体的构造中的光电转换层表现出高的光电转换效率。特别地，优选其中将p-型有机半导体和n-型有机半导体混合的光电转换层，因为增加了接合界面并且增强了光电转换效率。
p-型有机半导体(化合物)是给体-型有机半导体(化合物)并且表示具有容易供给电子的性质的有机化合物，其主要的代表是空穴传输有机化合物。更具体地，其是当将两种有机材料彼此接触使用时具有较小的电离电势的有机化合物。因此，给体-型有机化合物可以是任何的有机化合物，只要其是具有给电子性质的有机化合物即可。可以使用的化合物的实例包括：三芳基胺化合物，联苯胺化合物，吡唑啉化合物，苯乙烯基胺化合物，腙化合物，三苯基甲烷化合物，咔唑化合物，聚硅烷化合物，噻吩化合物，酞菁化合物，菁化合物，部花青化合物，氧杂菁(oxonol)化合物，聚胺化合物，吲哚化合物，吡咯化合物，吡唑化合物，聚亚芳基(polyarylene)化合物，稠合芳族碳环化合物(例如，萘衍生物，蒽衍生物，菲衍生物，并四苯衍生物，芘衍生物，苝衍生物，荧蒽衍生物)，和具有含氮杂环化合物作为配体的金属配合物。给体-型有机半导体不限于这些化合物，并且如上所述，可以将电离电势小于用作n-型(受体)化合物的有机化合物的电离电势的任何有机化合物用作给体-型有机半导体。
n-型有机半导体(化合物)是受体-型有机半导体(化合物)并且表示具有容易接收电子的性质的有机化合物，其主要的代表是电子传输有机化合物。更具体地，n-型有机半导体是当将两种有机化合物彼此接触使用时具有较大电子亲和势的有机化合物。因此，关于受体-型有机化合物，可以使用任何的有机化合物，只要其是具有电子接收性质的有机化合物即可。其实例包括：稠合芳族碳环化合物(例如，萘衍生物，蒽衍生物，菲衍生物，并四苯衍生物，芘衍生物，苝衍生物，荧蒽衍生物)，含有氮原子、氧原子或硫原子的5至7元杂环化合物(例如，吡啶，吡嗪，嘧啶，哒嗪，三嗪，喹啉，喹喔啉，喹唑啉，酞嗪，噌啉，异喹啉，蝶啶，吖啶，吩嗪，菲咯啉，四唑，吡唑，咪唑，噻唑，
Figure BSA00000250385100071
唑，吲唑，苯并咪唑，苯并三唑，苯并
Figure BSA00000250385100072
唑，苯并噻唑，咔唑，嘌呤，三唑并哒嗪，三唑并嘧啶，四氮茚(tetrazaindene)，二唑，咪唑并吡啶，吡咯烷(pyralidine)，吡咯并吡啶，噻二唑并吡啶，二苯并氮杂
Figure BSA00000250385100074
(dibenzazepine)，三苯并氮杂
Figure BSA00000250385100075
(tribenzazepine))，聚亚芳基化合物，芴化合物，环戊二烯化合物，甲硅烷基化合物，和具有含氮杂环化合物作为配体的金属配合物。受体-型有机半导体不限于这些化合物，并且如上所述，可以将电子亲和势大于用作给体-型有机化合物的有机化合物的电子亲和势的任何有机化合物用作受体-型有机化合物。
对于p-型有机半导体或n-型有机半导体，可以使用任何的有机染料，但是其优选实例包括菁染料，苯乙烯基染料，半菁(hemicyanine)染料，部花青染料(包括零-次甲基(zero-methine merocyanine)部花青(简单部花青))，三核部花青染料，四核部花青染料，若丹菁(rhodacyanine)染料，络合菁染料，络合部花青染料，alopolar染料，氧杂菁染料，半氧杂菁染料，方酸(squarylium)染料，克酮酸(croconium)染料，氮杂次甲基(azamethine)染料，香豆素染料，亚芳基染料，蒽醌染料，三苯基甲烷染料，偶氮染料，偶氮甲碱染料，螺环化合物，金属茂染料，芴酮染料，flugide染料，苝染料，紫环酮(perinone)染料，吩嗪染料，吩噻嗪染料，醌染料，二苯基甲烷染料，多烯染料，吖啶染料，吖啶酮(acridinone)染料，二苯基胺染料，喹吖啶酮染料，喹酞酮(quinophthalone)染料，吩
Figure BSA00000250385100076
嗪染料，phthaloperylene染料，二酮吡咯并吡咯染料，二
Figure BSA00000250385100081
烷染料，卟啉染料，叶绿素染料，酞菁染料，金属配合物染料，和稠合芳族碳环化合物(例如，萘衍生物，蒽衍生物，菲衍生物，并四苯衍生物，芘衍生物，苝衍生物，荧蒽衍生物)。
对于n-型有机半导体，优选使用在电子传输能力方面优异的富勒烯或富勒烯衍生物。富勒烯是指富勒烯C60，富勒烯C70，富勒烯C76，富勒烯C78，富勒烯C80，富勒烯C82，富勒烯C84，富勒烯C90，富勒烯C96，富勒烯C240，富勒烯C540，混合富勒烯或富勒烯纳米管，而富勒烯衍生物是指通过对这种富勒烯增加取代基而得到的化合物。
富勒烯衍生物的取代基优选为烷基，芳基或杂环基。烷基优选是具有1至12的碳数的烷基，而芳基和杂环基优选是苯环，萘环，蒽环，菲环，芴环，苯并菲环，并四苯环，联苯环，吡咯环，呋喃环，噻吩环，咪唑环，
Figure BSA00000250385100082
唑环，噻唑环，吡啶环，吡嗪环，嘧啶环，哒嗪环，吲嗪环，吲哚环，苯并呋喃环，苯并噻吩环，异苯并呋喃环，苯并咪唑环，咪唑并吡啶环，2-甲基喹啉(quinolidine)环，喹啉环，酞嗪环，萘啶(naphthylidine)环，喹喔啉环，喹唑啉(quinoxazoline)环，异喹啉环，咔唑环，菲啶环，吖啶环，菲咯啉环，噻蒽环，色烯环，呫吨环，酚黄素(phenoxathiine)环，吩噻嗪环或吩嗪环，更优选地，苯环，萘环，蒽环，菲环，吡啶环，咪唑环，
Figure BSA00000250385100084
唑环或噻二唑环，再更优选地，苯环，萘环或吡啶环。这些基团还可以具有取代基，并且如果可以的话，取代基可以结合形成环。附带地，这些基团各自可以具有多个取代基，并且该取代基可以相同或不同。而且如果可以的话，多个取代基可以结合形成环。
由于在光电转换层中含有富勒烯或富勒烯衍生物，因此通过光电转换产生的电子可以通过富勒烯分子或富勒烯衍生物分子快速地传输到下电极或上电极。当富勒烯分子或富勒烯衍生物分子处于连接形成电子通道的状态时，电子传输能力增强并且可以实现光电转换元件的高速响应性。为此目的，在光电转换层中优选以40体积％以上的量含有富勒烯或富勒烯衍生物。然而，如果以过大的量含有富勒烯或富勒烯衍生物，则p-型半导体的比例下降并且接合界面变小，这导致激子离解效率降低。
在光电转换层中，当将在日本专利4,213,832中所述的三芳基胺化合物用作与富勒烯或富勒烯衍生物一起混合的p-型有机半导体时，光电转换元件可以表现出高的SN比，并且这是更优选的。特别地，在三芳基胺结构的对位具有取代基的结构是优选的。如果可以的话，该取代基可以结合形成环。该化合物可以具有多个取代基，并且这些取代基可以相同或不同。而且，如果可以的话，所述多个取代基可以结合形成环。如果光电转换层中的富勒烯或富勒烯衍生物的比率过大，则三芳基胺化合物的比例变小并且吸收的入射光的量减少，作为结果，光电转换效率减小。因此，富勒烯或富勒烯衍生物在光电转换层中的含量优选为85体积％以下。
对于电子阻挡层，可以使用给电子有机材料。作为低分子材料，可以使用的材料的具体实例包括芳族二胺化合物例如N，N′-双(3-甲基苯基)-(1，1′-联苯基)-4，4′-二胺(TPD)和4，4′-双[N-(萘基)-N-苯基-氨基]联苯(α-NPD)，唑，
Figure BSA00000250385100092
二唑，三唑，咪唑，咪唑酮，茋衍生物，吡唑啉衍生物，四氢咪唑，多芳基烷烃，丁二烯，4，4′，4″-三(N-(3-甲基苯基)N-苯基氨基)三苯基胺(m-MTDATA)，卟啉化合物例如卟吩，四苯基卟吩铜，酞菁，酞菁铜和酞菁钛氧化物，三唑衍生物，
Figure BSA00000250385100093
二唑衍生物，咪唑衍生物，多芳基烷烃衍生物，吡唑啉衍生物，吡唑啉酮衍生物，苯二胺衍生物，缩苯胺(anilamine)衍生物，氨基取代查耳酮衍生物，
Figure BSA00000250385100094
唑衍生物，苯乙烯基蒽衍生物，芴酮衍生物，腙衍生物，硅氮烷衍生物，菲咯啉衍生物，咔唑衍生物和芴衍生物，并且优选菲咯啉衍生物，咔唑衍生物和芴衍生物。作为聚合物材料，可以使用如亚苯基亚乙烯基(phenylenevinylene)，芴，咔唑，吲哚，芘，吡咯，甲基吡啶(picolin)，噻吩，乙炔和丁二炔的聚合物，和它们的衍生物。可以使用具有足够空穴传输能力的化合物，即使其不是给电子化合物。
还可以将无机材料用于电荷阻挡层。无机材料在介电常数方面通常大于有机材料，因此当用于电荷阻挡层15a时，这允许将大量的电压供给到光电转换层，作为结果，可以提高光电转换效率(efficient)。可以用于(workout to)电荷阻挡层的材料的实例包括氧化钙，氧化铬，氧化铬铜，氧化锰，氧化钴，氧化镍，氧化铜，氧化镓铜，氧化锶铜，氧化铌，氧化钼，氧化铟铜，氧化铟银和氧化铱。更优选的实例包括氧化铈和氧化锡。
电荷阻挡层可以由多层组成。在此情况下，在多层之中，邻近光电转换层的层优选是由与在光电转换层中含有的p-型有机半导体相同的材料组成。也用于电荷阻挡层的相同p-型有机半导体的使用使得可以防止在光电转换层和与其邻近的层之间的界面形成中间水平面(intermediate level)，并且进一步减小暗电流。
在电荷阻挡层是单层的情况下，该层可以是由无机材料组成的层，并且在多层的情况下，1层或2个以上的层可以是由无机材料组成的层。(上电极)
为了允许光进入到含有光电转换层的有机层中，上电极优选由透明导电膜组成。其材料的实例包括金属，金属氧化物，金属氮化物，金属硫化物，有机导电化合物，和它们的混合物。具体实例包括导电金属氧化物例如氧化锡，氧化锌，氧化铟，氧化铟锡(ITO)，氧化铟锌(IZO)，氧化铟钨(IWO)和氧化钛，金属氮化物例如氮化钛，金属例如金(Au)，铂(Pt)，银(Ag)，铬(Cr)，镍(Ni)和铝(Al)，这种金属和这种导电金属氧化物的混合物或层压体，有机导电化合物例如聚苯胺，聚噻吩和聚吡咯，和它们与ITO的层压体。透明导电膜的材料优选是透明导电氧化物，具体地，下列材料中的任何一种材料：ITO，IZO，氧化锡，锑掺杂的氧化锡(ATO)，氟掺杂的氧化锡(FTO)，氧化锌，锑掺杂的氧化锌(AZO)和镓掺杂的氧化锌(GZO)。作为透明导电氧化物的材料更优选为ITO。
上电极的膜厚度优选是大的，从而减小电阻，用于沉积上电极的方法优选为溅射法，并且当将上电极沉积至大的膜厚度时，花费长的时间并且对上电极正下方的有机层造成大的损害。考虑到对有机层的损害，膜厚度优选为3至100nm，更优选为5至50nm。
上电极的表面电阻，在CMOS读出电路的情况下，优选为10KΩ/□以下，更优选为1KΩ/□以下，并且在CCD读出电路的情况下，优选为1KΩ/□以下，更优选为0.1KΩ/□以下。
以下通过参考附图描述光电转换元件的一个实例。
图1是示意性显示光电转换元件的一个构造实例的横截面图。图1中所示的光电转换元件具有下列构造：以下列顺序层叠由单晶硅(Si)组成的基板101，在基板101上形成的绝缘层102，在绝缘层102上安置的像素电极104，电荷阻挡层105，光电转换层15，起上电极作用的透明电极108。这里，将光电转换层15和电荷阻挡层15a共同地称为有机层。
在上电极108上，形成有由氧化硅(SiO)等组成的保护膜119。
图1中所示的光电转换元件设计为使得光从透明上电极108的上方入射。在光电转换元件中，在下电极104和上电极108之间施加偏压，使得在光电转换层15中产生的电荷(空穴和电子)之中，空穴可以移动到上电极108，而电子可以移动到下电极104。换言之，上电极108是空穴捕获电极，而下电极104是电子捕获电极。
绝缘层102具有以下构造：将热氧化物膜(Th-SiO2)102a和夹层绝缘层(IMD：金属间电介质(Inter Metal Dielectric))102b以这样的顺序层叠在基板101上。附带地，绝缘层102的构造不限于此。
光电转换元件的构造不限于上述构造。
例如，上电极108可以起电子捕获电极作用，而下电极104可以起空穴捕获电极作用。
例如，在光电转换元件中，还可以安置除下电极104，光电转换层15和上电极108以外的层。
例如，电荷阻挡层15a可以安置在光电转换层15和上电极108之间，或电荷阻挡层15a可以安置在像素电极104和光电转换层15之间，以及在上电极108和光电转换层15之间。
(下电极对有机层的粘附性与下电极的平坦性之间的关系)
图2和3各自是通过用原子力显微镜(AFM)对下电极的表面进行拍照得到的图像。在图2和3两者中，绝缘层形成在含有单晶硅的基板上，而下电极形成在绝缘层上。
在图2中所示的下电极的表面粗糙度(Ra)为0.60nm，而在图3中所示的下电极的表面粗糙度(Ra)为1.04nm，从而表明图2中所示的下电极在表面粗糙度方面更小，即比图3的下电极更平坦。由于下电极的表面粗糙度更小，即，由于下电极更平坦，对与下电极接触的有机层的粘附性进一步增强。
(下电极对有机层的粘附性与下电极的边缘部分的倾角之间的关系)
图4是显示下电极的横截面的示意图。下电极104通过绝缘层102安置在硅基板101上。在此构造中，有机层的电荷阻挡层15a层叠在绝缘层102上以覆盖下电极104。
在下电极104的边缘部分中，安置有倾斜表面104a。倾斜表面104a相对于基板101的表面(含有绝缘层102)以角A倾斜。此角A被定义为下电极的边缘部分的倾角。
图5和6各自是通过用扫描电子显微镜(SEM)对光电转换元件中的像素电极的边缘部分进行照相得到的图像。附带地，在图5和6中，显示了通过将下电极划分用于每一个像素而形成的多个像素电极中的一个像素电极的边缘部分。
在图5的光电转换元件中，绝缘层形成在基板上，而像素电极通过干法蚀刻形成在绝缘层上。在图6的光电转换元件中，绝缘层形成在硅基板上，而像素电极通过干法蚀刻形成在绝缘层上。在图5和6中，变黑区域表示有机层的横截面部分，而比上述区域更亮的灰色区域表示基板和在基板上安置的像素电极的横截面部分。在图5中所示的像素电极的边缘部分相对于基板的表面倾斜约50°。而且，在图6中所示的像素电极的边缘部分相对于基板的表面倾斜约20°。
当如图5中所示像素电极的边缘部分以近似台阶状方式配置为相对于基板具有50°以上的倾角时，与如图6中所示的其中整个像素电极相对于基板形成平缓斜坡的构造相比，像素电极和有机层之间的粘附性增强。
为了证实在光电转换元件的基板上形成由氮化钛组成的像素电极如何影响粘附性，平坦性和暗电流，进行下列测量。
(实施例1)
在硅基板上形成含有氧化硅的绝缘层至200nm的膜厚度，并且在绝缘层上将氮化钛(3.8摩尔的N原子/3摩尔的Ti原子)通过干法蚀刻图案化至100nm的厚度，以形成像素电极。在像素电极上，将由化学式1(分子量：794)表示的化合物沉积至100nm的厚度，以形成电子阻挡层。其后，将由化学式4，5和6表示的化合物共沉积至总计400nm的厚度以形成有机层。在有机层上，溅射作为上电极的ITO至10nm的厚度。
(实施例2)
在硅基板上形成含有氧化硅的绝缘层至200nm的膜厚度，并且在绝缘层上将氮化钛(3.8摩尔的N原子/3摩尔的Ti原子)通过干法蚀刻图案化至100nm的厚度，以形成像素电极。在像素电极上，将由化学式2(分子量：360)表示的化合物沉积至100nm的厚度，以形成电子阻挡层。其后，将由化学式4，5和6表示的化合物共沉积至总计400nm的厚度以形成有机层。在有机层上，溅射作为上电极的ITO至10nm的厚度。
(实施例3)
在硅基板上形成含有氧化硅的绝缘层至200nm的膜厚度，并且在绝缘层上将氮化钛(3.8摩尔的N原子/3摩尔的Ti原子)通过干法蚀刻图案化至100nm的厚度，以形成像素电极。在像素电极上，将由化学式3(分子量：1,400)表示的化合物沉积至100nm的厚度，以形成电子阻挡层。其后，将由化学式4，5和6表示的化合物共沉积至总计400nm的厚度以形成有机层。在有机层上，溅射作为上电极的ITO至10nm的厚度。
(实施例4)
在硅基板上形成含有氧化硅的绝缘层至200nm的膜厚度，并且在绝缘层上将氮化钛(4.0摩尔的N原子/3摩尔的Ti原子)通过干法蚀刻图案化至100nm的厚度，以形成像素电极。在像素电极上，将由化学式1(分子量：794)表示的化合物沉积至100nm的厚度，以形成电子阻挡层。其后，将由化学式4，5和6表示的化合物共沉积至总计400nm的厚度以形成有机层。在有机层上，溅射作为上电极的ITO至10nm的厚度。
(实施例5)
在硅基板上形成含有氧化硅的绝缘层至200nm的膜厚度，并且在绝缘层上将氮化钛(3.8摩尔的N原子/3摩尔的Ti原子)通过干法蚀刻图案化至200nm的厚度，以形成像素电极。在像素电极上，将由化学式1(分子量：794)表示的化合物沉积至100nm的厚度，以形成电子阻挡层。其后，将由化学式4，5和6表示的化合物共沉积至总计400nm的厚度以形成有机层。在有机层上，溅射作为上电极的ITO至10nm的厚度。
(实施例6)
在硅基板上形成含有氧化硅的绝缘层至200nm的膜厚度，并且在绝缘层上将氮化钛(3.8摩尔的N原子/3摩尔的Ti原子)通过湿法蚀刻图案化至100nm的厚度，以形成像素电极。在像素电极上，将由化学式1(分子量：794)表示的化合物沉积至100nm的厚度，以形成电子阻挡层。其后，将由化学式4，5和6表示的化合物共沉积至总计400nm的厚度以形成有机层。在有机层上，溅射作为上电极的ITO至10nm的厚度。
(实施例7)
在硅基板上形成含有氧化硅的绝缘层至200nm的膜厚度，并且在绝缘层上将氮化钛(3.8摩尔的N原子/3摩尔的Ti原子)通过干法蚀刻图案化至100nm的厚度，以形成像素电极。在像素电极上，将由化学式1(分子量：794)表示的化合物沉积至100nm的厚度，以形成电子阻挡层。其后，将由化学式4，5和6表示的化合物共沉积至总计400nm的厚度以形成有机层。在有机层上，溅射作为上电极的ITO至10nm的厚度。
(比较例1)
在硅基板上形成含有氧化硅的绝缘层至200nm的膜厚度，并且在绝缘层上将ITO通过干法蚀刻图案化至100nm的厚度，以形成像素电极。在像素电极上，将由化学式1(分子量：794)表示的化合物沉积至100nm的厚度，以形成电子阻挡层。其后，将由化学式4，5和6表示的化合物共沉积至总计400nm的厚度以形成有机层。在有机层上，溅射作为上电极的ITO至10nm的厚度。
以下概述实施例1至7和比较例1的构造。这里，配置是基板/像素电极/与像素电极紧密接触的有机层/有机层/上电极，并且圆括号中的数值是厚度(单位：nm)。
(实施例1)Si基板/TiN(Ti原子：3mol，N原子：3.8mol)(100)(干法蚀刻)/化学式1(100)(分子量：794)/化学式4，5和6(400)/ITO(10)
(实施例2)Si基板/TiN(Ti原子：3mol，N原子：3.8mol)(100)(干法蚀刻)/化学式2(100)(分子量：360)/化学式4，5和6(400)/ITO(10)
(实施例3)Si基板/TiN(Ti原子：3mol，N原子：3.8mol)(100)(干法蚀刻)/化学式3(100)(分子量：1,400)/化学式4，5和6(400)/ITO(10)
(实施例4)Si基板/TiN(Ti原子：3mol，N原子：4.0mol)(100)(干法蚀刻)/化学式1(100)(分子量：794)/化学式4，5和6(400)/ITO(10)
(实施例5)Si基板/TiN(Ti原子：3mol，N原子：3.8mol)(200)(干法蚀刻)/化学式1(100)(分子量：794)/化学式4，5和6(400)/ITO(10)
(实施例6)Si基板/TiN(Ti原子：3mol，N原子：3.8mol)(100)(湿法蚀刻)/化学式1(100)(分子量：794)/化学式4，5和6(400)/ITO(10)
(实施例7)Si基板/TiN(Ti原子：3mol，N原子：3.8mol)(100)(干法蚀刻)/化学式1(100)(分子量：794)/化学式4，5和6(400)/ITO(10)
(比较例1)ITO(100)(干法蚀刻)/化学式1(100)(分子量：794)/化学式4，5和6(400)/ITO(10)
以下显示在实施例1至7和比较例1中使用的化学式。
(化学式1)
Figure BSA00000250385100151
(化学式2)
Figure BSA00000250385100161
(化学式3)
Figure BSA00000250385100162
(化学式4)
Figure BSA00000250385100163
(化学式5)
(化学式6)
测量结果显示在表1中。在表1中，关于实施例1至7和比较例1的光电转换元件，显示了实施例和比较例的光电转换元件的暗电流，粘附性测试评价，像素电极的边缘部分相对于基板表面的倾角，以及平均表面粗糙度。
在暗电流测量中，“加热之前”表示在热处理之前的状态，而“加热之后”表示当在180℃热处理3小时以后允许自然冷却时的状态。
在粘附性测试的评价中，进行与Sellotape(注册商标)的分离，并且基于结果，表中的A表示不分离，B表示部分分离，而C表示完全分离。
在暗电流的测量中，使用量子效率测量设备。使用扫描电子显微镜(SEM)观察像素电极的边缘部分相对于基板表面的倾角，并且使用原子力显微镜(AFM)观察平均表面粗糙度。
Figure BSA00000250385100181
在实施例1中，有机层没有与Sellotape(注册商标)分离，但是在比较例1中，有机层完全与Sellotape分离。这表明，与ITO的使用相比，氮化钛用于像素电极使得能够获得像素电极对有机层的粘附性。而且，在实施例1中，与比较例1相比，归因于加热的暗电流的增大可以大大减小。关于增强的粘附性的原因据认为是由于通过将氮化钛用于像素电极，改善了平坦性，并且因而与使用ITO的情况相比，增强了对有机分子的粘合力。
此外，通过将氮化钛用于像素电极，可以使得平均表面粗糙度Ra小至1.00nm以下。在ITO像素电极的情况下，几乎不能以1.0nm以下的平均表面粗糙度Ra制备具有高电导率的膜，结果，对有机分子的粘附性降低。通过由氮化钛形成像素电极，可以在将平均表面粗糙度Ra减小到1.00nm以下的同时制备具有高电导率的膜，并且可以实现对有机分子的粘附性的增强。
以此方式，与使用在玻璃基板上的像素电极的常规情况相比，像素电极的平坦性得以改善并且粘附性增强，从而可以显著抑制暗电流。其原因如下。当像素电极具有粗糙的表面时，使光电转换层和下电极彼此接近(电子阻挡层插入下电极和光电转换层之间，但是归因于不均匀性，光电转换层变得接近下电极)，并且当以此状态进行热处理时，分子经历热运动，从而使得光电转换层更加接近下电极，结果，容易发生泄漏并且暗电流增大。含有氮化钛的像素电极在平均表面粗糙度方面得以改善，从而抑制了不均匀性并且防止光电转换层和下电极变得接近。即使当由于在此状态下的热处理而发生分子热运动时，由于光电转换层和下电极之间的距离没有缩短，也不发生泄漏并且抑制了暗电流。
如从实施例1和4的结果看到的，当氮化钛具有3摩尔的Ti原子和4摩尔的N原子的组成时，与3摩尔的Ti原子和3.8摩尔的N原子的组成相比，粘附性降低，并且热处理之后的暗电流增大。
如从实施例1，2和3以及比较例1的结果看到的，当与像素电极接触的有机层中的化合物的分子量小于400时，Tg降低，因此在热处理之后的暗电流增大。另一方面，当有机层中的化合物的分子量为1,400时，没有得到粘附性，因此在热处理之后的暗电流增大。为此原因，与像素电极接触的化合物的分子量更优选为400至1,300。
如从实施例1和5的结果看到的，通过将像素电极的平均表面粗糙度调节到1.0nm以下，粘附性得以增强，并且这是更优选的。
而且，当如在实施例5中膜厚度为200nm时，平均表面粗糙度增大并且平坦性劣化，结果，粘附性下降并且产生与胶带的分离。
如从实施例1和6的结果看到的，当通过干法蚀刻进行图案化并且像素电极的边缘部分相对于基板表面的倾角为锐角时，粘附性增强。为此原因，端部相对于基板表面的倾角更优选为20°以上。
如从实施例1和7的结果看到的，当像素电极的表面平均粗糙度为1.0nm以下时，粘附性增强。
接着，为了考察像素电极的边缘部分的倾角和粘附性之间的关系，进行了下列测量。
在实施例1中，测量与以上相同。
在实施例8至11中，以与实施例1中相同的方式，在硅基板上形成含有氧化硅的绝缘层至200nm的膜厚度，并且在绝缘层上将氮化钛(3.8摩尔的N原子/3摩尔的Ti原子)通过干法蚀刻图案化至100nm的厚度，以形成像素电极。在像素电极上，将由化学式1(分子量：794)表示的化合物沉积至100nm的厚度，以形成电子阻挡层。其后，将由化学式4，5和6表示的化合物共沉积至总计400nm的厚度以形成有机层。在有机层上，溅射作为上电极的ITO至10nm的厚度。
将像素电极的边缘部分的倾角在实施例8中设置为5°，在实施例9中设置成10°，在实施例10中设置成70°，并且在实施例11中设置成80°。评价结果显示在表2中。
Figure BSA00000250385100211
在实施例1，9和10中，与实施例8和11相比没有观察到与胶带分离，从而表明可以保证足够的粘附性。因此，理解的是，当倾角为10至70°时，可以保证足够的粘附性，而当倾角小于10°或超过70°时，粘附性更明确地下降。
此外，为了考察氮化钛的组成比与暗电流之间的关系，进行了下列测量。
实施例1和4与以上相同。
在实施例12至14中，以与实施例1中相同的方式，在硅基板上形成含有氧化硅的绝缘层至200nm的膜厚度，并且在绝缘层上将氮化钛(3.8摩尔的N原子/3摩尔的Ti原子)通过干法蚀刻图案化至100nm的厚度，以形成像素电极。在像素电极上，将由化学式1(分子量：794)表示的化合物沉积至100nm的厚度，以形成电子阻挡层。其后，将由化学式4，5和6表示的化合物共沉积至总计400nm的厚度以形成有机层。在有机层上，溅射作为上电极的ITO至10nm的厚度。
在实施例12中，将氮化钛的组成调节为3.9摩尔的N原子/3摩尔Ti原子。
在实施例13中，将氮化钛的组成调节为1.0摩尔的N原子/3摩尔Ti原子。
在实施例14中，将氮化钛的组成调节为0.8摩尔的N原子/3摩尔Ti原子。测量结果显示在表3中。
[表3]
Figure BSA00000250385100231
如从这些结果看到的，氮化钛的组成优选为3.9摩尔以下的N原子/3摩尔的Ti原子。理解的是，当将氮化钛的组成调节为1.0至3.9摩尔的N原子/3摩尔的Ti原子时，可以更加可靠地减小暗电流。
描述配备有光电转换元件的成像装置的一个构造实例。
在以下描述的构造实例中，具有与上述构件相同构造或作用的构件等在图中由相同标记或相似标记表示，并且对它们的描述被简化或省略。
图7是显示成像装置的构造实例的示意性横截面图。成像装置具有多个像素部分。多个像素部分从光入射侧在硅基板101的平面视图中2维地排列。像素部分至少含有由氮化钛组成的像素电极104，含有光电转换层15和电荷阻挡层15a的有机层，面向像素电极104的对电极108，钝化层110，滤色片CF，隔体(partition)112，和读出电路116。
在此构造实例的成像装置中，像素电极104安置在绝缘层102的表面上，并且安置电荷阻挡层15a覆盖绝缘层102和像素电极104。电荷阻挡层15a具有防止电子从像素电极104注入到光电转换层15中的功能。在此构造实例中，使对电极108的电势高于读出电路116的电势，从而允许电流从对电极108流向像素电极104(即，在像素电极104中捕获空穴)。
读出电路116可以配置为包括，例如，浮动扩散(floating diffusion)(FD)，重置(reset)晶体管，输出晶体管，选择晶体管和用于限制FD的电势的保护性晶体管，并且这些构件各自由nMOS晶体管组成。通过标准CMOS图像传感器工艺制备图中的读出电路116，包括通孔插塞(via plug)105的互连层，绝缘层102和像素电极104。通过由CVD法沉积氮化钛(膜厚度：30nm)形成像素电极104，并且表面粗糙度Ra为0.4。在各向同性的等离子体蚀刻条件下进行氮化钛的干法蚀刻工艺，从而将氮化钛图案化，使得像素电极104的边缘部分相对于基板表面以50°的倾角倾斜。附带地，这里，边缘部分相对于基板表面的倾角为50°，但是并非必须进行图案化以将边缘部分倾斜50°。
电荷阻挡层15a通过将化学式1的化合物沉积至100nm的膜厚度而形成。而且，沉积式2，3和4的化合物以形成膜厚度为400nm的光电转换层15。这里，当电荷阻挡层15a具有单层结构时，将光电转换层15中含有的n-型有机半导体的电子亲和势Ea与邻近光电转换层15的电荷阻挡层15a的电离电势Ip之间的差指定为Δ1。而且，将电荷阻挡层15a的电子亲和势Ea与邻近电荷阻挡层15a的对电极108的功函之间的差指定为Δ2。在光电转换层15中含有的C60的电子亲和势为Ea＝4.2eV，用于电荷阻挡层15a的化学式1的电离电势为Ip＝5.2eV，因此，Δ1＝1.0eV，从而在此构造的光电转换元件中，可以有效地抑制暗电流。此外，用于电荷阻挡层15a的化学式1的电子亲和势为Ea＝1.9eV，用于像素电极104的氮化钛的功函为4.6eV，因此Δ2＝2.7eV，从而在此构造的光电转换元件中，可以防止电子从像素电极104注入到光电转换层15中。在沉积这些层的过程中，真空度为1×10-4Pa以下，并且通过在基板上方布置第一金属掩模而形成电荷阻挡层15a和光电转换层15。在此构造实例中，使得对电极108的电势高，以允许电流从对电极108流向像素电极104(即，在像素电极104中捕获空穴)。
通过下列方法将ITO形成至10nm的膜厚度作为对电极108：在其中引入Ar气和O2气的真空度为0.1Pa的气氛中，使用ITO靶进行高频磁控管溅射。通过在基板上方布置第二金属掩模形成对电极。
将一氧化硅真空沉积至100nm的膜厚度作为缓冲层109。在此真空沉积工艺中，将真空度设置到1×10-4Pa以下，并且通过在基板上方布置第三金属掩模在对电极108上形成缓冲层109。缓冲层109的作用是将通过钝化层110的微缺陷(其产生由于制备过程中的灰尘等而几乎不为零)侵入并且劣化有机光电转换材料的要素(factor)，例如水分子吸收和/或反应，因此阻挡劣化要素达到钝化层下方的有机光电转换材料。
使用有机EL制备设备，其中将用于沉积电荷阻挡层15a，光电转换层15，对电极108和缓冲层109的真空沉积设备以及用于沉积对电极108的溅射设备各自直接连接到真空度为1×10-4Pa以下的群集(cluster)-型真空输运系统。
在原子层沉积设备中，通过使用三甲基铝和水，并且使用Ar作为载气，在150℃以下的基板温度，在真空度为0.5kPa的气氛中，由0.2μm厚的氧化铝形成钝化层110。
在钝化层110上，形成由0.1μm厚的氮化硅组成的辅助钝化层110a。辅助钝化层110a保护钝化层。辅助钝化层110a通过在向其中引入Ar气和N2气的真空度为0.1Pa的气氛中使用氮化硅靶进行高频磁控管溅射形成。
在辅助钝化层110a上，安置含有滤色片CF，隔体112和遮光层113的层，并且在此层上，安置外涂层114。
隔体112具有下列功能：将滤色片CF彼此分离，并且有效率地将入射光收集到光电转换层15中。遮光层113具有下列功能：为在基板101的平面视图中除具有像素电极104阵列的有效像素区域以外的外围区域遮挡入射光。
根据此构造实例的成像装置，增强了像素电极104和有机层之间的粘附性。而且，满足了像素电极104的耐热性，并且可以抑制暗电流增大。
在以上描述中，公开了下列主题。
(1)一种光电转换元件，其以下列顺序包括：基板；下电极；包括光电转换层的有机层；和包含透明电极材料的上电极，其中所述下电极包含氮化钛。
(2)如(1)所述的光电转换元件，其中所述下电极中的氮化钛的含量为70重量％以上。
(3)如(1)或(2)所述的光电转换元件，其中所述下电极中的氧化钛的含量为10重量％以下。
(4)如(1)至(3)中任一项所述的光电转换元件，其中所述下电极中的氮化钛的组成比为1至3.9摩尔的N原子/3摩尔Ti原子。
(5)如(1)至(4)中任一项所述的光电转换元件，其中所述下电极中的氮化钛的功函为4.6eV以上。
(6)如(1)至(5)中任一项所述的光电转换元件，其中所述下电极是通过CVD法形成的。
(7)如(1)至(6)中任一项所述的光电转换元件，其中所述下电极是被划分以用于每一个像素的像素电极。
(8)如(7)所述的光电转换元件，其中所述像素电极在平面视图中的形状为正方形，并且一个边的长度为3μm以下。
(9)如(7)或(8)所述的光电转换元件，其中所述像素电极的厚度为100nm以下。
(10)如(7)或(8)所述的光电转换元件，其中所述像素电极的厚度为30nm以下。
(11)如(7)至(10)中任一项所述的光电转换元件，其中所述像素电极的平均表面粗糙度为1nm以下。
(12)如(7)至(11)中任一项所述的光电转换元件，其中所述像素电极的边缘部分相对于所述基板表面的倾角为10至70°。
(13)如(7)至(12)中任一项所述的光电转换元件，其中像素电极的图案化通过干法蚀刻进行。
(14)如(1)至(13)中任一项所述的光电转换元件，其中在所述基板和所述下电极之间形成绝缘层，并且所述基板含有单晶硅。
(15)如(14)所述的光电转换元件，其中所述绝缘层含有氧化硅。
(16)如(14)所述的光电转换元件，其中所述绝缘层含有氮化硅。
(17)如(1)至(16)中任一项所述的光电转换元件，其中所述有机层的厚度为1μm以下。
(18)如(1)至(17)中任一项所述的光电转换元件，其中所述有机层中的有机化合物的分子量为400至1,300。
(19)如(1)至(18)中任一项所述的光电转换元件，其中所述上电极含有透明导电氧化物。
(20)如(1)至(19)中任一项所述的光电转换元件，其中所述上电极的厚度为3至100nm。
(21)如(1)至(20)中任一项所述的光电转换元件，其中所述上电极通过溅射法形成。
(22)如(1)至(21)中任一项所述的光电转换元件，其中所述上电极为ITO。
(23)一种成像装置，其包括(1)至(22)中任一项所述的光电转换元件，其中安置用于积累在所述光电转换层中产生的电荷的电荷积累部，和用于将所述光电转换层的电荷传输到电荷积累部的连接部。
在前页中所述的光电转换元件和成像装置可以用于数字静物照相机，具有成像设备的内窥镜，移动终端等，并且还可以用于成像设备例如监视照相机和车载照相机。

Claims (23)

1.一种光电转换元件，其以下列顺序包括：基板；下电极；包括光电转换层的有机层；和包含透明电极材料的上电极，其中所述下电极包含氮化钛。
2.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中所述下电极包含70重量％以上的氮化钛。
3.根据权利要求1或2所述的光电转换元件，其中所述下电极包含10重量％以下的氧化钛。
4.根据权利要求1或2所述的光电转换元件，其中在所述下电极中的氮化钛的组成比为1至3.9摩尔的N原子/3摩尔Ti原子。
5.根据权利要求1或2所述的光电转换元件，其中在所述下电极中的氮化钛的功函为4.6eV以上。
6.根据权利要求1或2所述的光电转换元件，其中所述下电极是通过CVD法形成的。
7.根据权利要求1或2所述的光电转换元件，其中所述下电极是被划分以用于每一个像素的像素电极。
8.根据权利要求7所述的光电转换元件，其中所述像素电极在平面视图中的形状为正方形，并且所述像素电极的一个边的长度为3μm以下。
9.根据权利要求7所述的光电转换元件，其中所述像素电极的厚度为100nm以下。
10.根据权利要求7所述的光电转换元件，其中所述像素电极的厚度为30nm以下。
11.根据权利要求7所述的光电转换元件，其中所述像素电极的平均表面粗糙度为1nm以下。
12.根据权利要求7所述的光电转换元件，其中所述像素电极的边缘部分相对于所述基板的表面的倾角为10至70°。
13.根据权利要求7所述的光电转换元件，其中所述像素电极的图案化是通过干法蚀刻进行的。
14.根据权利要求1或2所述的光电转换元件，其还包括在所述基板和所述下电极之间的绝缘层，其中所述基板包含单晶硅。
15.根据权利要求14所述的光电转换元件，其中所述绝缘层包含氧化硅。
16.根据权利要求14所述的光电转换元件，其中所述绝缘层包含氮化硅。
17.根据权利要求1或2所述的光电转换元件，其中所述有机层的厚度为1μm以下。
18.根据权利要求1或2所述的光电转换元件，其中所述有机层包含分子量为400至1,300的有机化合物。
19.根据权利要求1或2所述的光电转换元件，其中所述上电极包含透明导电氧化物。
20.根据权利要求1或2所述的光电转换元件，其中所述上电极的厚度为3至100nm。
21.根据权利要求1或2所述的光电转换元件，其中所述上电极是通过溅射法形成的。
22.根据权利要求1或2所述的光电转换元件，其中所述上电极由ITO形成。
23.一种成像装置，其包括根据权利要求1或2所述的光电转换元件，其中所述成像装置还包括：电荷积累部，所述电荷积累部用于积累在所述光电转换层中产生的电荷；和连接部，所述连接部用于将所述光电转换层的电荷传输到所述电荷积累部。
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