CN112786791A - 光电转换器件以及传感器和电子设备 - Google Patents
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Abstract
公开了光电转换器件以及传感器和电子设备，所述光电转换器件包括：第一电极和第二电极；在所述第一电极和所述第二电极之间的光电转换层，所述光电转换层包括p型半导体和n型半导体；以及在所述第一电极和所述光电转换层之间的有机缓冲层，所述有机缓冲层包括有机缓冲材料，其中所述有机缓冲材料的LUMO能级和所述n型半导体的LUMO能级之间的差大于或等于约1.2eV，并且所述有机缓冲材料包括至少三个咔唑部分。所述传感器和电子设备包括所述光电转换器件。
Description
对相关申请的交叉引用
本申请要求2019年11月6日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2019-0141158的优先权和权益，将其全部内容通过引用引入本文中。
技术领域
公开光电转换器件、传感器和电子设备。
背景技术
光电转换器件利用光电效应将光转换为电信号。光电转换器件包括光电二极管和光电晶体管等，且其可应用于传感器或光电探测器。
传感器越来越多地要求较高的分辨率，导致较小的像素尺寸。目前，硅光电二极管被广泛使用，但是其可具有恶化的灵敏度，因为硅光电二极管由于小的像素而具有较小的吸收面积。因此，已经研究了能够代替硅的有机材料。
所述有机材料可具有高的消光系数并且被配置为取决于分子结构而选择性地吸收在特定波长区域中的光，且因此可同时代替光电二极管和滤色器并且结果改善灵敏度并对高度集成做贡献。
然而，所述有机材料可由于其高的结合能和复合行为而不同于硅。可难以精确地预测有机材料的特性，这可使得难以容易地控制光电转换器件所需的性质。
发明内容
实例实施方式提供能够减少剩余电荷载流子和暗电流并且改善光电转换效率、电荷载流子提取特性和热稳定性的光电转换器件。
实例实施方式提供包括所述光电转换器件的传感器。
实例实施方式提供包括所述光电转换器件或所述传感器的电子设备。
根据实例实施方式，光电转换器件包括：第一电极和第二电极；在所述第一电极和所述第二电极之间的光电转换层，所述光电转换层包括p型半导体和n型半导体；以及在所述第一电极和所述光电转换层之间的有机缓冲层。所述有机缓冲层包括有机缓冲材料。所述有机缓冲材料的LUMO能级和所述n型半导体的LUMO能级之间的差大于或等于约1.2eV，并且所述有机缓冲材料包括至少三个咔唑部分。
在一些实施方式中，所述有机缓冲材料的LUMO能级可为约1.2eV至约3.0eV，并且所述n型半导体的LUMO能级可为约3.6eV至约4.8eV。
在一些实施方式中，所述有机缓冲材料的HOMO能级和所述p型半导体的HOMO能级之间的差可小于或等于约0.5eV。
在一些实施方式中，所述有机缓冲材料的HOMO能级和所述p型半导体的HOMO能级可分别在约5.0eV至约6.0eV的范围内。
在一些实施方式中，所述有机缓冲材料的HOMO能级和所述p型半导体的HOMO能级之间的差可为约0eV至约0.5eV，并且所述有机缓冲材料的LUMO能级和所述n型半导体的LUMO能级之间的差可为约1.2eV至约3.6eV。
在一些实施方式中，所述有机缓冲材料可由化学式1表示。
[化学式1]
在化学式1中，
L1-L3独立地为取代或未取代的C6-C20亚芳基，
R1-R7独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C3-C20杂芳基、取代或未取代的咔唑基、卤素、氰基、或其组合，
R1-R3的至少两个为取代或未取代的咔唑基，和
m1-m3独立地为0或1。
在一些实施方式中，所述有机缓冲材料可由化学式1A至1C之一表示。
[化学式1A]
[化学式1B]
[化学式1C]
在化学式1A至1C中，
L1-L3独立地为取代或未取代的C6-C20亚芳基，
R1和R4-R17独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C3-C20杂芳基、取代或未取代的咔唑基、卤素、氰基、或其组合，和
m1-m3独立地为0或1。
在一些实施方式中，在化学式1A至1C中，R1和R4-R17可独立地为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。
在一些实施方式中，在化学式1A至1C中，L1-L3可独立地为取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、或者取代或未取代的亚萘基。
在一些实施方式中，在化学式1A至1C中，R1、R4-R17和L1-L3的三个可为取代或未取代的苯基或者取代或未取代的亚苯基。
在一些实施方式中，所述有机缓冲材料可由化学式1D至1G之一表示。
[化学式1D]
[化学式1E]
[化学式1F]
[化学式1G]
在化学式1D至1G中，
L1-L3独立地为取代或未取代的C6-C20亚芳基，
R2和R4-R17独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C3-C20杂芳基、取代或未取代的咔唑基、卤素、氰基、或其组合，和
m1-m3独立地为0或1。
在一些实施方式中，在化学式1D至1G中，R2和R4-R17可独立地为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。
在一些实施方式中，在化学式1D至1G中，L1-L3可独立地为取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、或者取代或未取代的亚萘基。
在一些实施方式中，在化学式1D至1G中，R2、R4-R17和L1-L3的三个可为取代或未取代的苯基或者取代或未取代的亚苯基。
在一些实施方式中，在化学式1中，R1-R3的两个可为取代或未取代的咔唑基且R1-R3的剩余的一个可为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。
在一些实施方式中，所述有机缓冲材料可包括三个咔唑部分和三个苯基部分。
在一些实施方式中，所述有机缓冲材料可由化学式1-1至1-4之一表示。
在化学式1-1至1-4中，
L1-L3独立地为苯基，
m1-m3独立地为0或1，和
R1-R3独立地为咔唑基或苯基取代的咔唑基。
在一些实施方式中，在化学式1-1至1-4中，R1-R3可独立地为组1中列出的基团之一。
[组1]
在组1中，*为连接点。
在一些实施方式中，所述有机缓冲材料可由化学式1-2-1或1-3-1表示。
在化学式1-2-1或1-3-1中，R8和R12独立地为氢或苯基。
在一些实施方式中，所述p型半导体、所述n型半导体、或者所述p型半导体和所述n型半导体二者可独立地为具有在红色波长谱(在本文中，“波长谱”也称作“波长区域”)、绿色波长谱、蓝色波长谱、和红外波长谱之一中的最大吸收波长的光吸收材料。
根据实例实施方式，光电转换器件包括：包括光吸收材料的光电转换层，所述光电转换层被配置为将通过所述光吸收材料吸收的光转换成电信号；和邻近于所述光电转换层的有机缓冲层。所述光电转换层的吸收光谱具有在红色波长谱、绿色波长谱、蓝色波长谱、和红外波长谱之一中的最大吸收波长。所述有机缓冲层包括包含至少三个咔唑部分且具有大于或等于约2.8eV的能带隙的有机缓冲材料。
在一些实施方式中，所述有机缓冲材料可为如上所述的由式1表示的材料。在一些实施方式中，所述有机缓冲材料可包括三个咔唑部分和三个苯基部分。
根据实例实施方式，提供包括所述光电转换器件的传感器。
在一些实施方式中，所述传感器可为有机CMOS图像传感器。
在一些实施方式中，所述有机CMOS图像传感器可进一步包括在所述光电转换器件下面的半导体基板。
根据实例实施方式，提供包括所述光电转换器件或所述传感器的电子设备。
根据实例实施方式，提供由化学式1D-1表示的化合物。
[化学式1D-1]
在化学式1D-1中，
L1和L3独立地为取代或未取代的C6-C20亚芳基，和
R4-R15独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C3-C20杂芳基、取代或未取代的咔唑基、卤素、氰基、或其组合。
在一些实施方式中，在化学式1D-1中，R4-R15可独立地为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。
在化学式1D-1中，L1和L3可独立地为取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、或者取代或未取代的亚萘基。
在一些实施方式中，所述化合物可包括三个苯基部分。
所述化合物可由化学式1-2-1或1-3-1表示。
在化学式1-2-1或1-3-1中，R8和R12独立地为氢或苯基。
在两个层的界面处的剩余电荷载流子和暗电流可有效减少并且光电转换效率、电荷载流子提取特性和热稳定性可改善。
根据实例实施方式，光电转换器件包括：第一电极；在所述第一电极上的第二电极；在所述第一电极和所述第二电极之间的光电转换层；以及在所述第一电极和所述光电转换层之间的有机缓冲层。所述有机缓冲层可包括由化学式1表示的有机缓冲材料。
[化学式1]
在化学式1中，
L1-L3独立地为取代或未取代的C6-C20亚芳基，
R1-R7独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C3-C20杂芳基、取代或未取代的咔唑基、卤素、氰基、或其组合，
R1-R3的至少两个为取代或未取代的咔唑基，且m1-m3独立地为0或1。
在一些实施方式中，所述有机缓冲材料可具有在约1.2eV至约3.0eV的范围内的LUMO能级和约5.0eV至约6.0eV的HOMO能级，所述光电转换层可包括p型半导体和n型半导体，所述n型半导体的LUMO能级可为约3.6eV至约4.8eV，和所述p型半导体的HOMO能级可为约5.0eV至约6.0eV。
在一些实施方式中，在化学式1中，R1-R3的两个可为取代或未取代的咔唑基。R1-R3的剩余的一个可为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。
在一些实施方式中，传感器可包括所述光电转换器件。
在一些实施方式中，电子设备可包括所述传感器。
附图说明
图1为显示根据实例实施方式的光电转换器件的实例的横截面图，
图2为显示根据实例实施方式的光电转换器件的实例的横截面图，
图3为显示根据实例实施方式的图像传感器的实例的横截面图，
图4为显示根据实例实施方式的图像传感器的一个实例的俯视图，
图5为显示图4的图像传感器的一个实例的横截面图，
图6为显示图4的图像传感器的另一实例的横截面图，
图7为显示根据实例实施方式的图像传感器的另一实例的俯视图，
图8为显示图7的图像传感器的实例的横截面图，
图9为显示根据实例实施方式的图像传感器的另一实例的俯视图，
图10为显示图9的图像传感器的实例的横截面图，
图11为显示根据实例实施方式的图像传感器的一个实例的横截面图，
图12为显示根据实例实施方式的图像传感器的另一实例的横截面图，
图13为根据实例实施方式的电子设备的示意图。
图14为包括根据实施方式的图像传感器的数码相机的框图。
具体实施方式
将在下文中详细地描述实例实施方式，且其可由相关领域的技术人员容易地实施。然而，本公开内容可以许多不同的形式体现且将不被解释为限于本文中阐明的实例实施方式。
在附图中，为了清楚，层、膜、面板、区域等的厚度被放大。
将理解，当一个元件例如层、膜、区域或基板被称作“在”另外的元件“上”时，其可直接在所述另外的元件上或者还可存在中间元件。相反，当一个元件被称作“直接在”另外的元件“上”时，不存在中间元件。
下文中，如本文中使用的，当未另外提供定义时，“取代(的)”指的是化合物或基团的氢被选自如下的取代基代替：卤素原子、羟基、硝基、氰基、氨基、叠氮基、脒基、肼基、腙基、羰基、氨基甲酰基、硫醇基、酯基、羧基或其盐、磺酸基团或其盐、磷酸基团或其盐、甲硅烷基、C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、C6-C30芳基、C7-C30芳烷基、C1-C30烷氧基、C1-C20杂烷基、C3-C20杂芳基、C3-C20杂芳烷基、C3-C30环烷基、C3-C15环烯基、C6-C15环炔基、C3-C30杂环烷基、及其组合。
如本文中使用的，当未另外提供具体定义时，“杂”指的是包括1-4个选自N、O、S、Se、Te、Si、和P的杂原子。如本文中使用的，“咔唑基”不属于“杂芳基”，因为咔唑基整体上是非芳香性的，而杂芳基是芳香性的。
下文中，“组合”指的是两个或更多个的混合物或堆叠结构。
如本文中使用的，当未另外提供具体定义时，能级指的是最高占据分子轨道(HOMO)能级和/或最低未占分子轨道(LUMO)能级。
下文中，功函或能级作为距离真空能级(0V)的绝对值表示。另外，当功函或能级被称为深的、高的或大的时，其可具有大的基于真空能级“0eV”的绝对值，而当功函或能级被称为浅的、低的或小的时，其可具有小的基于真空能级“0eV”的绝对值。
在下文中，参照附图描述根据实施方式的光电转换器件。
图1为显示根据一些实施方式的光电转换器件的实例的横截面图。
参照图1，根据一些实施方式的光电转换器件100包括第一电极10、第二电极20、光电转换层30、和有机缓冲层40。
基板(未示出)可设置在第一电极10或第二电极20侧处。所述基板可为例如无机基板例如玻璃板或硅晶片，或由有机材料例如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚醚砜、或其组合制成的有机基板。可省略所述基板。
第一电极10和第二电极20之一为阳极且另一个为阴极。例如，第一电极10可为阳极且第二电极20可为阴极。例如，第一电极10可为阴极且第二电极20可为阳极。
第一电极10和第二电极20的至少一个可为透明电极。在这里，所述透明电极可具有大于或等于约80％的高的光透射率。所述透明电极可包括例如氧化物导体、碳导体和金属薄膜的至少一种。所述氧化物导体可包括例如如下的至少一种：氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌锡(ZTO)、氧化铝锡(AlTO)、和氧化铝锌(AZO)，所述碳导体可包括石墨烯和碳纳米结构体的至少一种，并且所述金属薄膜可为包括铝(Al)、镁(Mg)、银(Ag)、金(Au)、其合金、或其组合的非常薄的膜。
第一电极10和第二电极20之一可为反射性电极。在这里，所述反射性电极可具有例如小于约10％的光透射率或者大于或等于约5％的高的反射率。所述反射性电极可包括反射性导体例如金属并且可包括例如铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、或其合金。
例如，第一电极10和第二电极20各自可为透明电极，且第一电极10和第二电极20之一可为设置在光接收侧处的光接收电极。
例如，第一电极10可为透明电极，第二电极20可为反射性电极，且第一电极10可为光接收电极。
例如，第一电极10可为反射性电极，第二电极20可为透明电极，且第二电极20可为光接收电极。
光电转换层30可设置在第一电极10和第二电极20之间。
光电转换层30可被配置为吸收在波长谱中的至少一部分中的光并且可被配置为将吸收的光转换成电信号。其可被配置为将例如在蓝色波长谱中的光(下文中，称为“蓝色光”)、在绿色波长谱中的光(下文中，称为“绿色光”)、在红色波长谱中的光(下文中，称为“红色光”)、和/或在红外波长谱中的光(下文中，称为“红外光”)的一部分转换成电信号。
例如，光电转换层30可被配置为选择性地吸收蓝色光、绿色光、红色光和红外光的至少一种并且将吸收的光转换成电信号。在这里，蓝色光、绿色光、红色光和红外光的至少一种的选择性吸收意味着吸收光谱具有在大于或等于约380nm且小于约500nm、约500nm至约600nm、大于约600nm且小于或等于约700nm、和大于约700nm且小于或等于约3000nm之一中的最大吸收波长(λ最大)，并且在相应的波长谱中的吸收光谱显著高于在其它波长区域中的那些。本文中，“显著高(的)”意味着相对于吸收光谱的总面积的约70％至约100％、约75％至约100％、约80％至约100％、约85％至约100％、约90％至约100％、或约95％至约100％可属于相应的波长谱。
光电转换层30可包括至少一种p型半导体和至少一种n型半导体，并且所述至少一种p型半导体和所述至少一种n型半导体可形成pn结。光电转换层30可接收来自外部的光以产生激子，并且所产生的激子可分离成空穴和电子。
所述p型半导体和所述n型半导体可为光吸收材料，且例如，所述p型半导体和所述n型半导体的至少一种可为有机光吸收材料。
例如，所述p型半导体和所述n型半导体的至少一种可为具有波长选择性的光吸收材料，其被配置为选择性地吸收在期望的和/或替代地预定的波长谱中的光。例如，所述p型半导体和所述n型半导体的至少一种可为具有波长选择性的有机光吸收材料。所述p型半导体和所述n型半导体可具有在相同或不同的波长谱中的最大吸收波长(λ最大)。
例如，所述p型半导体和所述n型半导体的至少一种可为具有在约500nm至约600nm的波长谱中的最大吸收波长(λ最大)的光吸收材料，且例如，具有在约520nm至约580nm的波长谱中的最大吸收波长(λ最大)的光吸收材料。
例如，所述p型半导体和所述n型半导体的至少一种可为具有在约500nm至约600nm的波长谱中的最大吸收波长(λ最大)的有机光吸收材料，例如，具有在约520nm至约580nm的波长谱中的最大吸收波长(λ最大)的有机光吸收材料。
例如，所述p型半导体可为具有在约500nm至约600nm的波长谱中的最大吸收波长(λ最大)的有机光吸收材料，例如，具有在约520nm至约580nm的波长谱中的最大吸收波长(λ最大)的有机光吸收材料。
例如，所述p型半导体的HOMO能级可为约5.0eV至约6.0eV、例如在所述范围内约5.1eV至约5.9eV、约5.2eV至约5.8eV、或约5.3eV至约5.8eV。例如，所述p型半导体的LUMO能级可为约2.7eV至约4.3eV、例如在所述范围内约2.8eV至约4.1eV、或约3.0eV至约4.0eV。例如，所述p型半导体的能带隙可为约1.7eV至约2.3eV、例如在所述范围内约1.8eV至约2.2eV、或约1.9eV至约2.1eV。
例如，所述p型半导体可为具有包括供电子部分(EDM)、π共轭连接部分(LM)、和受电子部分(EMA)的核心结构的有机材料。
例如，所述p型半导体可由化学式A表示，但不限于此。
[化学式A]
EDM1-LM1-EAM1
在化学式A中，
EDM1可为供电子部分，
EAM1可为受电子部分，和
LM1可为将所述供电子部分与所述受电子部分连接的π共轭连接部分。
例如，由化学式A表示的p型半导体可例如由化学式A-1表示。
[化学式A-1]
在化学式A-1中，
X可为O、S、Se、Te、SO、SO2、或SiRaRb，
Ar可为取代或未取代的C6-C30亚芳基、取代或未取代的C3-C30杂环基团、或者前述的两个或更多个的稠环，
Ar1a和Ar2a独立地为取代或未取代的C6-C30芳基或者取代或未取代的C3-C30杂芳基，
Ar1a和Ar2a可独立地单独存在或者可彼此连接以形成稠环，和
R1a-R3a、Ra和Rb可独立地为氢、氘、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C3-C30杂芳基、卤素、氰基、或其组合。
例如，在化学式A-1中，Ar1a和Ar2a可独立地为如下之一：取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的哒嗪基、取代或未取代的嘧啶基、取代或未取代的吡嗪基、取代或未取代的喹啉基、取代或未取代的异喹啉基、取代或未取代的萘啶基、取代或未取代的噌啉基、取代或未取代的喹唑啉基、取代或未取代的酞嗪基、取代或未取代的苯并三嗪基、取代或未取代的吡啶并吡嗪基、取代或未取代的吡啶并嘧啶基、或者取代或未取代的吡啶并哒嗪基。
例如，化学式A-1的Ar1a和Ar2a可彼此连接以形成环，且例如，Ar1a和Ar2a可通过如下之一彼此连接以形成环：单键、-(CRgRh)n2-(n2为1或2)、-O-、-S-、-Se-、-N＝、-NRi-、-SiRjRk-和-GeRlRm-。在这里，Rg-Rm可独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C3-C30杂芳基、取代或未取代的C1-C6烷氧基、卤素、氰基、或其组合。
由化学式A表示的p型半导体可例如由化学式A-2或A-3表示。
在化学式A-2或A-3中，
X可为O、S、Se、Te、SO、SO2、或SiRaRb，
Ar3可为取代或未取代的C6-C30亚芳基、取代或未取代的C3-C30杂环基团、或者前述的两个(种)或更多个(种)的稠环，
R1a-R3a、Ra和Rb可独立地为氢、氘、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C3-C30杂芳基、卤素、氰基、或其组合，
G可为如下之一：单键、-(CRgRh)n2-(n2为1或2)、-O-、-S-、-Se-、-N＝、-NRi-、-SiRjRk-、或-GeRlRm-，其中Rg-Rm可独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C3-C30杂芳基、卤素、氰基、或其组合，并且Rg和Rh、Rj和Rk、以及Rl和Rm可独立地单独存在或者彼此连接以形成环，
Y2可为O、S、Se、Te、或C(Rq)(CN)(其中Rq为氢、氰基(-CN)、或C1-C10烷基)，
R6a-R6d、R7a-R7d、R16和R17可独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C3-C30杂芳基、卤素、氰基、或其组合，
R6a-R6d可独立地单独存在或者其相邻的两个可彼此连接以提供稠环，和
R7a-R7d可独立地单独存在或者其相邻的两个可彼此连接以提供稠环。
例如，化学式A-2的Ar3可为苯基团、萘基团、蒽基团、噻吩基团、硒吩基团、碲吩基团、吡啶基团、嘧啶基团、或前述的两个(种)或更多个(种)的稠环。
例如，所述n型半导体可为有机材料、无机材料、或有机/无机材料。
例如，所述n型半导体的LUMO能级可为约3.6eV至约4.8eV、例如在所述范围内约3.8eV至约4.6eV、或约3.9eV至约4.5eV。
例如，所述n型半导体可为例如噻吩或噻吩衍生物、或者富勒烯或富勒烯衍生物，但不限于此。
光电转换层30可为其中p型半导体和n型半导体以体异质结形式共混的本征层(I层)。在这里，所述p型半导体和所述n型半导体可以约1:9至约9:1的体积比(厚度比)共混，并且可在所述范围内例如以约2:8至约8:2的体积比(厚度比)、以约3:7至约7:3的体积比(厚度比)、以约4:6至6:4的体积比(厚度比)、或以约5:5的体积比(厚度比)共混。
光电转换层30可包括双层，所述双层包括包含上述p型半导体的p型层和包含上述n型半导体的n型层。在这里，所述p型层和所述n型层的厚度比可为约1:9至约9:1、例如约2:8至约8:2、约3:7至约7:3、约4:6至约6:4、或约5:5。
除所述本征层外，光电转换层30可进一步包括p型层和/或n型层。所述p型层可包括上述p型半导体且所述n型层可包括上述n型半导体。例如，所述p型层和所述n型层可包括在如下的多种组合中：p型层/I层、I层/n型层、p型层/I层/n型层等。
光电转换层30可具有约1nm至约500nm的厚度、例如在所述范围内约5nm至约300nm的厚度。当光电转换层30具有在所述范围内的厚度时，活性层(包括光电转换层30)可被配置为有效地吸收光、有效地分离成空穴和电子并将它们转移(传输)，由此有效地改善光电转换效率。
有机缓冲层40可设置在第一电极10和第二电极20之间，并且可设置在第一电极10和光电转换层30之间。例如，有机缓冲层40可与光电转换层30接触。例如，有机缓冲层40的一个表面可与光电转换层30接触并且有机缓冲层40的另一个表面可与第一电极10接触。
有机缓冲层40可被配置为有效地将从光电转换层30分离的第一电荷载流子(例如，空穴)朝向第一电极10提取，而同时防止在施加电压时第二电荷载流子(例如，电子)从第一电极10被反向注入到光电转换层30。因此，通过提高光电转换器件100的光电转换效率并且同时有效地减少暗电流和剩余电荷载流子，光电转换器件100的电特性可改善。
有机缓冲层40可包括能够实现上述性质的有机缓冲材料。
例如，所述有机缓冲材料的HOMO能级和光电转换层30的所述p型半导体的HOMO能级之间的差可为相对小的。例如，所述有机缓冲材料的HOMO能级和所述p型半导体的HOMO能级之间的差可为小于或等于约0.5eV、例如在所述范围内约0eV至约0.5eV、约0eV至约0.4eV、约0eV至约0.3eV、约0eV至约0.2eV、或约0eV至约0.1eV。例如，所述有机缓冲材料的HOMO能级和所述p型半导体的HOMO能级各自可为约5.0eV至约6.0eV。
在这里，可通过经由使用AC-3(Riken Keiki Co.,LTD.)将UV光照射到薄膜而发射的光电子量评价HOMO能级。所述有机缓冲材料的HOMO能级和所述p型半导体的HOMO能级作为绝对值表示，并且所述有机缓冲材料的HOMO能级和所述p型半导体的HOMO能级之间的差可为绝对值中的大的值减去绝对值中的小的值。
例如，所述有机缓冲材料的LUMO能级和光电转换层30的所述n型半导体的LUMO能级之间的差可为相对大的，使得可在所述有机缓冲层和所述光电转换层之间形成充足的能垒以防止第二电荷载流子(例如，电子)被反向注入到光电转换层30中。例如，所述有机缓冲材料的LUMO能级和所述n型半导体的LUMO能级之间的差可为大于或等于约1.2eV、例如在所述范围内大于或等于约1.3eV、大于或等于约1.4eV、大于或等于约1.5eV、大于或等于约1.6eV、大于或等于约1.7eV、大于或等于约1.9eV、大于或等于约2.0eV、大于或等于约2.1eV、或者大于或等于约2.3eV、例如在所述范围内约1.2eV至约4.0eV、约1.2eV至约3.8eV、约1.2eV至约3.6eV、约1.3eV至约4.0eV、约1.3eV至约3.8eV、约1.3eV至约3.6eV、约1.4eV至约4.0eV、约1.4eV至约3.8eV、约1.4eV至约3.6eV、约1.5eV至约4.0eV、约1.5eV至约3.8eV、约1.5eV至约3.6eV、约1.6eV至约4.0eV、约1.6eV至约3.8eV、约1.6eV至约3.6eV、约1.7eV至约4.0eV、约1.7eV至约3.8eV、约1.7eV至约3.6eV、约1.9eV至约4.0eV、约1.9eV至约3.8eV、约1.9eV至约3.6eV、约2.0eV至约4.0eV、约2.0eV至约3.8eV、约2.0eV至约3.6eV、约2.1eV至约4.0eV、约2.1eV至约3.8eV、约2.1eV至约3.6eV、约2.3eV至约4.0eV、约2.3eV至约3.8eV、或约2.3eV至约3.6eV。例如，所述有机缓冲材料的LUMO能级可为小于或等于约3.0eV、例如在所述范围内小于或等于约2.9eV、小于或等于约2.8eV、小于或等于约2.7eV、小于或等于约2.6eV、小于或等于约2.5eV、小于或等于约2.4eV、或者小于或等于约2.3eV、例如在所述范围内约1.1eV至约3.0eV、约1.1eV至约2.9eV、约1.1eV至约2.8eV、约1.1eV至约2.7eV、约1.1eV至约2.6eV、约1.1eV至约2.5eV、约1.1eV至约2.4eV、约1.1eV至约2.3eV、约1.2eV至约3.0eV、约1.2eV至约2.9eV、约1.2eV至约2.8eV、约1.2eV至约2.7eV、约1.2eV至约2.6eV、约1.2eV至约2.5eV、约1.2eV至约2.4eV、或约1.2eV至约2.3eV。
在这里，可通过如下评价LUMO能级：使用UV-Vis光谱仪(Shimadzu Corporation)获得能带隙，然后由所测量的能带隙和已测量的HOMO能级进行计算。所述有机缓冲材料的LUMO能级和所述n型半导体的LUMO能级作为绝对值表示。所述有机缓冲材料的LUMO能级和所述n型半导体的LUMO能级之间的差可为绝对值中的大的值减去绝对值中的小的值。
例如，所述有机缓冲材料的能带隙可为大于或等于约2.8eV、例如在所述范围内大于或等于约3.0eV、大于或等于约3.2eV、约2.8eV至约4.0eV、约3.0eV至约4.0eV、或约3.2eV至约4.0eV。
例如，所述有机缓冲材料可为可见光非吸收材料。所述可见光非吸收材料可为被配置为基本上不吸收在约400nm至约700nm的可见区域中的光的材料。因此，所述有机缓冲层可不影响光电转换器件100的光学特性。
在一个实例中，所述有机缓冲材料可为低分子量化合物，例如可沉积的有机化合物。例如，所述有机缓冲材料的在小于或等于约1Pa的压力下的热重分析期间发生相对于初始重量的10％的重量损失时的Ts10温度可为约180℃至约450℃、约190℃至约450℃、约200℃至约450℃、约210℃至约450℃、或约220℃至约450℃，且在小于或等于约1Pa的压力下的热重分析期间发生相对于初始重量的50％的重量损失时的温度(Ts50)可为约200℃至约500℃、约220℃至约500℃、或约250℃至约500℃。通过具有这样高的耐热性，所述有机缓冲材料可稳定地重复沉积并且可保持良好的性能而没有在随后的高温工艺中的恶化。
所述有机缓冲材料可选自满足上述电学、光学和热性质的化合物。
例如，所述有机缓冲材料可包括至少三个咔唑部分。例如，所述有机缓冲材料可包括三个咔唑部分。
例如，所述有机缓冲材料可由化学式1表示。
[化学式1]
在化学式1中，
L1-L3可独立地为取代或未取代的C6-C20亚芳基，
R1-R7可独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C3-C20杂芳基、取代或未取代的咔唑基、卤素、氰基、或其组合，
R1-R3的至少两个可为取代或未取代的咔唑基，和
m1-m3可独立地为0或1。
例如，L1-L3可独立地为取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚萘基、或者取代或未取代的亚三联苯基。
例如，L1-L3可独立地为取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、或者取代或未取代的亚萘基。
例如，L1-L3可独立地为取代或未取代的亚苯基或者取代或未取代的亚联苯基。
例如，m1-m3可独立地为0。
例如，m1-m3之一可为1且剩余的两个可为0。
例如，m1-m3的两个可为1且剩余的一个可为0。
例如，m1-m3可为1。
例如，R1-R3的两个可为取代或未取代的咔唑基。
例如，R1-R3的两个可为取代或未取代的咔唑基且R1-R3的剩余的一个可为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。
例如，R1-R3的两个可为取代或未取代的咔唑基且R1-R3的剩余的一个可为取代或未取代的苯基。
例如，R1和R2或R3可独立地为取代或未取代的咔唑基。
例如，R1和R2或R3可独立地为取代或未取代的咔唑基且R2和R3的剩余的一个可为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。
例如，R1和R2或R3可独立地为取代或未取代的咔唑基且R2和R3的剩余的一个可为氢或者取代或未取代的苯基。
例如，R2和R3可独立地为取代或未取代的咔唑基。
例如，R2和R3可独立地为取代或未取代的咔唑基且R1可为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。
例如，R2和R3可独立地为取代或未取代的咔唑基且R1可为取代或未取代的苯基。
例如，由式1表示的有机缓冲材料可由化学式1A至1C之一表示。
[化学式1A]
[化学式1B]
[化学式1C]
在化学式1A至1C中，L1-L3、R1、R4-R17和m1-m3与以上描述的相同。
例如，R1和R4-R17可独立地为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。
例如，R1和R4-R17可独立地为氢或者取代或未取代的苯基。
例如，R1、R4-R17和L1-L3的三个可为取代或未取代的苯基或者取代或未取代的亚苯基。
例如，R1和R4-R17的三个可为取代或未取代的苯基，R1和R4-R17的剩余的可为氢，且L1-L3可独立地为取代或未取代的亚苯基，以及m1-m3可独立地为0。
例如，R1和R4-R17的两个可为取代或未取代的苯基，R1和R4-R17的剩余的可为氢，L1-L3可独立地为取代或未取代的亚苯基，以及m1-m3之一可为1且剩余的两个可为0。
例如，R1和R4-R17之一可为取代或未取代的苯基，R1和R4-R17的剩余的可为氢，L1-L3可独立地为取代或未取代的亚苯基，以及m1-m3的两个可为1且剩余的一个可为0。
例如，由化学式1表示的有机缓冲材料可由化学式1D至1G之一表示。
[化学式1D]
[化学式1E]
[化学式1F]
[化学式1G]
在化学式1D至1G中，L1-L3、R2、R4-R17和m1-m3与以上描述的相同。
例如，R2和R4-R17可独立地为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。
例如，R2和R4-R17可独立地为氢或者取代或未取代的苯基。
例如，R2、R4-R17、和L1-L3的三个可为取代或未取代的苯基或者取代或未取代的亚苯基。
例如，R2和R4-R17的三个可为取代或未取代的苯基，R2和R4-R17的剩余的可为氢，L1-L3可独立地为取代或未取代的亚苯基，以及m1-m3各自可为0。
例如，R2和R4-R17的两个可为取代或未取代的苯基，R2和R4-R17的剩余的可为氢，L1-L3可独立地为取代或未取代的亚苯基，以及m1-m3之一可为1且剩余的两个可为0。
例如，R2和R4-R17之一可为取代或未取代的苯基，R2和R4-R17的剩余的可为氢，L1-L3可独立地为取代或未取代的亚苯基，以及m1-m3的两个可为1且m1-m3的剩余的一个可为0。
例如，由化学式1D表示的有机缓冲材料可由化学式1D-1表示。
[化学式1D-1]
在化学式1D-1中，
L1和L3可独立地为取代或未取代的C6-C20亚芳基，和
R4-R15可独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C3-C20杂芳基、取代或未取代的咔唑基、卤素、氰基、或其组合。
例如，R4-R15可独立地为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。
例如，L1和L3可独立地为取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、或者取代或未取代的亚萘基。
例如，由化学式1D-1表示的有机缓冲材料可包括三个苯基部分。
在一个实例中，所述有机缓冲材料可包括三个咔唑部分和三个苯基部分。在这里，所述苯基部分包括苯基和亚苯基。
例如，所述有机缓冲材料可由化学式1-1表示。
[化学式1-1]
在化学式1-1中，
L2和L3各自可为苯基，
m2和m3可为0或1，和
R2和R3可独立地为咔唑基或苯基取代的咔唑基且例如可独立地为组1中列出的基团之一。
[组1]
在组1中，*为连接点。
包括在化学式1-1中的苯基部分的数量可为3。
例如，由化学式1表示的有机缓冲材料可由化学式1-2或1-3表示。
在化学式1-2或1-3中，
L3可为苯基，
m3可为0或1，和
R1和R3可独立地为咔唑基或苯基取代的咔唑基，例如R1和R3可独立地为组1中列出的基团之一。
包括在式1-2或1-3中的苯基部分的数量可为3。
例如，由化学式1表示的有机缓冲材料可由化学式1-4表示。
[化学式1-4]
在化学式1-4中，
L1和L3可独立地为苯基，
m1和m3可独立地为0或1，和
R1和R3可独立地为例如咔唑基或苯基取代的咔唑基，且例如可独立地为组1中列出的基团之一。
包括在化学式1-4中的苯基部分的数量可为3。
例如，所述有机缓冲材料可由化学式1-2-1或1-3-1表示。
在化学式1-2-1或1-3-1中，
R8和R12可独立地为氢或苯基。
所述有机缓冲材料的分子量可为约600g/mol至约900g/mol，且在所述范围内可为约700g/mol至800g/mol。
所述有机缓冲材料可为例如选自组2中列出的化合物的一种或两种或更多种，但不限于此。
[组2]
光电转换器件100可进一步包括在第一电极10和光电转换层30之间的至少一个辅助层(未示出)。所述辅助层可设置在第一电极10和有机缓冲层40之间和/或在光电转换层30和有机缓冲层40之间。所述辅助层可包括有机材料、无机材料、和/或有机/无机材料。
光电转换器件100可进一步包括在第一电极10或第二电极20的一个表面上的抗反射层(未示出)。所述抗反射层设置在光入射侧处并且可降低入射光的光反射率且由此吸光度可进一步改善。例如，当光通过第一电极10入射时，所述抗反射层可设置在第一电极10的一个表面上，和当光入射到第二电极20时，抗反射层可设置在第二电极20的一个表面上。
所述抗反射层可包括例如具有约1.6至约2.5的折射率的材料，并且可包括例如具有在所述范围内的折射率的金属氧化物、金属硫化物、和有机材料的至少一种。所述抗反射层可包括例如金属氧化物例如含铝的氧化物、含钼的氧化物、含钨的氧化物、含钒的氧化物、含铼的氧化物、含铌的氧化物、含钽的氧化物、含钛的氧化物、含镍的氧化物、含铜的氧化物、含钴的氧化物、含锰的氧化物、含铬的氧化物、含碲的氧化物、或其组合；金属硫化物例如硫化锌；或有机材料例如胺衍生物，但不限于此。
在光电转换器件100中，当光通过第一电极10或第二电极20进入并且光电转换层30可被配置为吸收在期望的和/或替代地预定的波长区域中的光时，可在其中产生激子。所述激子可在光电转换层30中分离成空穴和电子，并且分离的空穴可被传输到作为第一电极10和第二电极20之一的阳极，且分离的电子可被传输到作为第一电极10和第二电极20的另一个的阴极，以使电流流动。
下文中，说明根据实施方式的光电转换器件。
图2为显示根据一些实施方式的光电转换器件的实例的横截面图。
参照图2，像以上实施方式一样，本实施方式的光电转换器件100包括第一电极10、第二电极20、光电转换层30、和有机缓冲层40。
然而，与以上实施方式不同，根据本实施方式的光电转换器件100进一步包括在第二电极20和光电转换层30之间的无机缓冲层50。无机缓冲层50可促进从光电转换层30分离的电荷载流子(例如，电子)的转移并且因此提高效率。
无机缓冲层50可包括例如镧系元素、钙(Ca)、钾(K)、铝(Al)、或其合金。所述镧系元素可包括例如镱(Yb)。所述无机缓冲层可具有例如小于或等于约5nm的厚度。
光电转换器件100可进一步包括在第二电极20和光电转换层30之间的至少一个辅助层(未显示)。所述辅助层可设置在第二电极20和无机缓冲层50之间和/或在光电转换层30和无机缓冲层50之间。所述辅助层可包括有机材料、无机材料、和/或有机/无机材料。
上述光电转换器件100可应用于例如传感器，并且所述传感器可为例如图像传感器。上述光电转换器件100应用于其的图像传感器可具有光电特性，并且可通过减少由于剩余电荷载流子所致的余像(图像残留)而适合于高速摄影。
下文中，参照附图描述上述器件应用于其的图像传感器的实例。描述有机CMOS图像传感器作为所述图像传感器的实例。
图3为显示根据一些实施方式的图像传感器的实例的横截面图。
参照图3，根据实施方式的图像传感器300包括半导体基板110、绝缘层80、光电转换器件100、和滤色器层70。
半导体基板110可为硅基板，并且集成有传输晶体管(未示出)和电荷存储器155。传输晶体管和/或电荷存储器155可集成在各像素中。电荷存储器155电连接至光电转换器件100。
金属线(未示出)和焊盘(垫)(未示出)形成于半导体基板110上。为了减少信号延迟，所述金属线和焊盘可由如下制成：具有低的电阻率的金属例如铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、或其合金，但不限于此。
绝缘层80形成于所述金属线和焊盘上。绝缘层80可由如下制成：无机绝缘材料例如氧化硅和/或氮化硅，或低介电常数(低K)材料例如SiC、SiCOH、SiCO、和SiOF。绝缘层80具有使电荷存储器155暴露的沟槽85。沟槽85可填充有填料。
上述光电转换器件100形成于绝缘层80上。光电转换器件100可具有图1或2中所示的结构，并且其详细描述与以上描述的相同。光电转换器件100的第一电极10和第二电极20之一可为光接收电极，且光电转换器件100的第一电极10和第二电极20的另一个可连接至电荷存储器155。
滤色器层70形成于光电转换器件100上。滤色器层70包括形成在蓝色像素中的蓝色过滤器70a、形成在红色像素中的红色过滤器70b、以及形成在绿色像素中的绿色过滤器70c。然而，滤色器层70可包括青色过滤器、品红色过滤器、和/或黄色过滤器代替蓝色过滤器70a、红色过滤器70b、和/或绿色过滤器70c，或者除了蓝色过滤器70a、红色过滤器70b、和/或绿色过滤器70c之外可进一步包括它们。
绝缘层180形成于光电转换器件100和滤色器层70之间。可省略绝缘层180。
聚焦透镜(未示出)可进一步形成于滤色器层70上。所述聚焦透镜可控制入射光的方向并且将光聚集在一个区域中。所述聚焦透镜可具有例如圆柱或半球的形状，但不限于此。
图4为显示根据一些实施方式的图像传感器的实例的俯视图，且图5为显示图4的图像传感器的一个实例的横截面图。
参照图4和5，根据一些实施方式的图像传感器400包括：集成有光感测器件150a和150b、传输晶体管(未示出)和电荷存储器155的半导体基板110；下部绝缘层60；滤色器层70；上部绝缘层80；以及上述光电转换器件100。
半导体基板110可为硅基板，并且集成有光感测器件150a和150b、传输晶体管(未示出)和电荷存储器155。光感测器件150a和150b可为光电二极管。
光感测器件150a和150b、传输晶体管、和/或电荷存储器155可集成在各像素中，并且如图中所示，光感测器件150a和150b可分别包括在蓝色像素和红色像素中，且电荷存储器155可包括在绿色像素中。
光感测器件150a和150b感测光，由所述光感测器件感测的信息可通过所述传输晶体管传输，电荷存储器155电连接至后面将描述的光电转换器件100，并且电荷存储器155的信息可通过所述传输晶体管传输。
金属线(未示出)和焊盘(未示出)形成于半导体基板110上。为了减少信号延迟，所述金属线和焊盘可由如下制成：具有低的电阻率的金属例如铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、及其合金，但不限于此。然而，其不限于所述结构，并且所述金属线和焊盘可设置在光感测器件150a和150b下面。
下部绝缘层60形成于所述金属线和焊盘上。下部绝缘层60可由如下制成：无机绝缘材料例如氧化硅和/或氮化硅，或低介电常数(低K)材料例如SiC、SiCOH、SiCO、和SiOF。下部绝缘层60具有使电荷存储器155暴露的沟槽。所述沟槽可填充有填料。
滤色器层70形成于下部绝缘层60上。滤色器层70包括形成在蓝色像素中的蓝色过滤器70a和在红色像素中的红色过滤器70b。然而，本公开内容不限于此并且可替代地或另外地包括青色过滤器、品红色过滤器、和/或黄色过滤器。在本实施方式中，不包括绿色过滤器，但是可进一步包括绿色过滤器。
上部绝缘层80形成于滤色器层70上。上部绝缘层80消除由滤色器层70引起的台阶并使表面平滑。上部绝缘层80和下部绝缘层60可包括使焊盘暴露的接触孔(未示出)、以及使绿色像素的电荷存储器155暴露的沟槽85。
上述光电转换器件100形成于上部绝缘层80上。光电转换器件100可具有图1或2中所示的结构，并且其详细描述与以上描述的相同。光电转换器件100的第一电极10和第二电极20之一可为光接收电极，且光电转换器件100的第一电极10和第二电极20的另一个可连接至电荷存储器155。
聚焦透镜(未示出)可进一步形成于光电转换器件100上。所述聚焦透镜可控制入射光的方向并且将光聚集在一个区域中。所述聚焦透镜可具有例如圆柱或半球的形状，但不限于此。
图6为显示图4的图像传感器的另一实例的横截面图。
参照图6，根据本实施方式的图像传感器500包括：集成有光感测器件150a和150b、传输晶体管(未示出)和电荷存储器155的半导体基板110，上部绝缘层80，以及光电转换器件100。
然而，与上述实施方式不同，在根据本实施方式的图像传感器500中，光感测器件150a和150b在竖直方向上堆叠并且省略下部绝缘层60和滤色器层70。光感测器件150a和150b电连接至电荷存储器(未示出)并且其信息可通过所述传输晶体管传输。光感测器件150a和150b可根据堆叠深度而选择性地吸收在各波长区域中的光。
光电转换器件100可具有图1或2中所示的结构，并且其详细描述与以上描述的相同。光电转换器件100的第一电极10和第二电极20之一可为光接收电极，且光电转换器件100的第一电极10和第二电极20的另一个可连接至电荷存储器155。
图7为显示根据一些实施方式的图像传感器的另一实例的俯视图，且图8为显示图7的图像传感器的实例的横截面图。
根据本实施方式的图像传感器600具有如下的结构：其中被配置成选择性地吸收在绿色波长区域中的光的绿色光电转换器件、被配置成选择性地吸收在蓝色波长区域中的光的蓝色光电转换器件、和被配置成选择性地吸收在红色波长区域中的光的红色光电转换器件堆叠。
根据本实施方式的图像传感器600包括半导体基板110、下部绝缘层60、中间绝缘层65、上部绝缘层80、第一光电转换器件100a、第二光电转换器件100b、和第三光电转换器件100c。
半导体基板110可为硅基板，并且集成有传输晶体管(未示出)以及电荷存储器155a、155b和155c。
金属线(未示出)和焊盘(未示出)形成于半导体基板110上，且下部绝缘层60形成于所述金属线和焊盘上。
第一光电转换器件100a、第二光电转换器件100b和第三光电转换器件100c顺序地形成于下部绝缘层60上。
第一、第二和第三光电转换器件100a、100b和100c可各自独立地具有图1或2中所示的结构，并且其详细描述与以上描述的相同。第一、第二和第三光电转换器件100a、100b和100c的第一电极10和第二电极20之一可为光接收电极，且第一、第二和第三光电转换器件100a、100b和100c的第一电极10和第二电极20的另一个可连接至电荷存储器155a、155b和155c。
第一光电转换器件100a可选择性地吸收在红色、蓝色和绿色波长区域之一中的光并且可将其光电转换。例如，第一光电转换器件100a可为红色光电转换器件。中间绝缘层65形成于第一光电转换器件100a上。
第二光电转换器件100b形成于中间绝缘层65上。
第二光电转换器件100b可选择性地吸收在红色、蓝色和绿色波长区域之一中的光并且可将其光电转换。例如，第二光电转换器件100b可为蓝色光电转换器件。
上部绝缘层80形成于第二光电转换器件100b上。下部绝缘层60、中间绝缘层65、和上部绝缘层80具有使电荷存储器155a、155b和155c暴露的多个沟槽85a、85b和85c。
第三光电转换器件100c形成于上部绝缘层80上。第三光电转换器件100c可选择性地吸收在红色、蓝色和绿色波长区域之一中的光并且可将其光电转换。例如，第三光电转换器件100c可为绿色光电转换器件。
聚焦透镜(未示出)可进一步形成于第三光电转换器件100c上。所述聚焦透镜可控制入射光的方向并且将光聚集在一个区域中。所述聚焦透镜可具有例如圆柱或半球的形状，但不限于此。
在所述图中，第一光电转换器件100a、第二光电转换器件100b和第三光电转换器件100c顺序地堆叠，但本公开内容不限于此，且它们可以多种顺序堆叠。
如上所述，第一光电转换器件100a、第二光电转换器件100b、和第三光电转换器件100c堆叠，且因此图像传感器的尺寸可减小以实现小型化的图像传感器。
图9为显示根据实施方式的图像传感器的另一实例的俯视图，且图10为显示图9的图像传感器的实例的横截面图。
参照图9和10，图像传感器1100包括设置在半导体基板110上的光电转换器件90，且光电转换器件90包括多个光电转换器件90-1、90-2和90-3。多个光电转换器件90-1、90-2和90-3可将不同波长区域中的光(例如，蓝色光、绿色光或红色光)转换成电信号。参照图10，多个光电转换器件90-1、90-2和90-3可在水平方向上布置在半导体基板110上，使得光电转换器件90-1、90-2和90-3可在与半导体基板110的表面110a平行地延伸的方向上彼此部分地或完全地重叠。各光电转换器件90-1、90-2和90-3通过沟槽85连接至集成在半导体基板110中的电荷存储器155。
各光电转换器件90-1、90-2和90-3可为图1和2中的上述光电转换器件100之一。例如，光电转换器件90-1、90-2和90-3的两个或更多个可包括在光电转换器件90-1、90-2和90-3之间连续地延伸的公共的连续的层的不同部分。例如，多个光电转换器件90-1、90-2和90-3可共享公共的第一电极10和/或公共的第二电极20。例如，光电转换器件90-1、90-2和90-3的两个或更多个可具有不同的光电转换层30，其被配置成吸收入射光的不同波长区域。图像传感器1100的其它构造可与参照图3-8描述的图像传感器的一种或多种相同。
图11为显示根据一些实施方式的图像传感器的一个实例的横截面图。
参照图11，图像传感器1200包括半导体基板110以及堆叠在半导体基板110上的光电转换器件90-1和91。光电转换器件91包括多个光电转换器件90-2和90-3并且多个光电转换器件90-2和90-3可布置成在与半导体基板110的表面110a平行地延伸的方向上彼此重叠。多个光电转换器件90-1、90-2和90-3可将不同波长区域中的光(例如，蓝色光、绿色光或红色光)转换成电信号。
作为实例，光电转换器件90-1可包括水平布置的多个配置成吸收不同波长区域中的光的光电转换器件。作为实例，光电转换器件91可将选自蓝色光、绿色光和红色光的一个波长区域的光光电转换。作为实例，光电转换器件91可与光电转换器件90-1部分地或完全地重叠。图像传感器1200的其它构造可与参照图3-8描述的图像传感器的一种或多种相同。
图12为显示根据一些实施方式的图像传感器的另一实例的横截面图。
参照图12，图像传感器1300包括：集成有光感测器件150a和150b、传输晶体管(未示出)和电荷存储器155的半导体基板110；设置在半导体基板110上的上部绝缘层80和滤色器层70；以及设置在半导体基板110下面的下部绝缘层60和光电转换器件90。光电转换器件90可为图1和2中的上述光电转换器件100。如图12中所示，光电转换器件90设置在半导体基板110下面并且由此光电转换器件90和滤色器层70相对于光感测器件150a和150b分离。图像传感器1300的其它构造可与参照图3-8描述的图像传感器的一种或多种相同。
上述光电转换器件和传感器可应用于多种电子设备例如移动电话、照相机(参见例如图14)、生物统计设备、和/或汽车电子部件，但不限于此。
图13为显示根据一些实施方式的电子设备的示意图。
参照图13，电子设备1700可包括经由总线1710电耦合(连接)在一起的处理器1720、存储器1730和图像传感器1740。图像传感器1740可为根据上述实施方式之一的图像传感器。存储器1730可为非瞬时性计算机可读介质并且可存储指令程序。存储器1730可为非易失性存储器例如闪存、相变随机存取存储器(PRAM)、磁阻式RAM(MRAM)、电阻式RAM(ReRAM)、或铁电RAM(FRAM)，或者易失性存储器例如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、或同步DRAM(SDRAM)。处理器1720可实行所存储的指令程序以执行一种或多种功能。例如，处理器1720可被配置为处理由有机传感器1740产生的电信号。处理器1720可包括处理电路系统例如包括逻辑电路的硬件；硬件/软件组合例如执行软件的处理器；或其组合。例如，所述处理电路系统更特别地可包括，但不限于，中央处理器(CPU)、算术逻辑单元(ALU)、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程门阵列(FPGA)、片上系统(SoC)、可编程逻辑单元、微处理器、专用集成电路(ASIC)等。处理器1720可被配置成基于例如处理而产生输出(例如，待在显示界面上显示的图像)。
图14为包括根据实施方式的图像传感器的数码相机的框图。
参照图14，数码相机1400包括镜头(透镜)1410、图像传感器1420、马达(motor)1430、和引擎(engine)1440。图像传感器1420可为根据上述实施方式之一的图像传感器。
镜头1410使入射光集中在图像传感器1420上。图像传感器1420对于通过镜头1410的接收的光产生RGB数据。在一些实施方式中，图像传感器1420可与引擎1440接口连接(interface)。马达1430可响应于从引擎1440接收的控制信号调整镜头1410的焦距或者执行按快门(shuterring)。引擎1440可控制图像传感器1420和马达1430。引擎1440可连接至主机/应用1050。
在实例实施方式中，马达1430、引擎1440和主机/应用1050可包括处理电路系统例如包括逻辑电路的硬件；硬件/软件组合例如执行软件的处理器；或其组合。例如，所述处理电路系统更特别地可包括，但不限于，中央处理器(CPU)、算术逻辑单元(ALU)、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程门阵列(FPGA)、片上系统(SoC)、可编程逻辑单元、微处理器、专用集成电路(ASIC)等。
下文中，参照实施例更详细地说明实施方式。然而，这些实施例是非限制性的，并且本申请的范围不限于此。
合成实施例
合成实施例1：化合物1-1的合成
[化合物1-1]
[反应方案1]
将10.06g(25.1mmol)的2,6-二溴-9-苯基-9H-咔唑、18.52g(50.1mmol)的9-苯基-3-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-9H-咔唑和3摩尔％的四(三苯基膦)钯(0)(Pd(PPh3)4)溶解于50ml的甲苯溶剂中，并且向其添加通过将13.86g(100.3mmol)的K2CO3溶解于25ml的水中而制备的溶液，然后在100℃下加热和回流12小时。在从有机层除去溶剂后，将来自其的产物通过硅胶柱层析法分离和纯化以获得13.5g(74％的产率)的9,9',9”-三苯基-9H,9'H,9”H-3,2':6',3”-三联咔唑(化合物1-1)。化合物1-1的分子量为725.90g/mol。
1H-NMR(300MHz，二氯甲烷-d2)：δ8.49(s，2H)，8.41(s，1H)，8.31(d，1H)，8.26(d，1H)，8.21(d，1H)，7.80(t，2H)，7.74-7.57(m，15H)，7.54-7.41(m，10H)，7.42-7.28(m，2H)。
合成实施例2：化合物1-2的合成
[化合物1-2]
[反应方案2]
将10.00g(24.9mmol)的3,6-二溴-9-苯基-9H-咔唑、15.04g(52.4mmol)的(9-苯基-9H-咔唑-2-基)硼酸、和3摩尔％的Pd(PPh3)4溶解于50ml的甲苯溶剂中，并且向其添加通过将13.78g(99.7mmol)的K2CO3溶解于25ml的水中而制备的溶液，然后在100℃下加热和回流12小时。在从有机层除去溶剂后，将来自其的产物通过硅胶柱层析法分离和纯化以获得13.5g(76％的产率)的9,9',9”-三苯基-9H,9'H,9”H-2,3':6',2”-三联咔唑(化合物1-2)。化合物1-2的分子量为725.90g/mol。
1H-NMR(500MHz，二氯甲烷-d2)：δ8.55(s，2H)，8.48(s，2H)，8.24(d，2H)，7.80-7.78(m，4H)，7.66-7.61(m，12H)，7.54-7.41(m，11H)，7.30(t，2H)。
合成实施例3：化合物80-1的合成
[化合物80-1]
[反应方案3]
(1)化合物I-80-1的合成
将10.04g(31.2mmol)的3-溴-6-苯基-9H-咔唑、9.84g(34.3mmol)的(9-苯基-9H-咔唑-3-基)硼酸和3摩尔％的Pd(PPh3)4溶解于50ml的甲苯溶剂中，并且向其添加通过将8.61g(62.3mmol)的K2CO3溶解于25ml的水中而制备的溶液，然后在100℃下加热和回流12小时。在从有机层除去溶剂后，将来自其的产物通过硅胶柱层析法分离和纯化以获得11.2g(74％的产率)的6,9'-二苯基-9H,9'H-3,3'-联咔唑(化合物I-80-1)。
(2)化合物80-1的合成
将11.20g(23.1mmol)的化合物I-80-1和8.19g(25.4mmol)的2-溴-9-苯基-9H-咔唑在100ml的无水甲苯中在10摩尔％的双(二亚苄基丙酮)钯(0)(Pd(dba)2)、20摩尔％的三叔丁基膦(P(t-Bu)3)、和6.66g(69.4mmol)的叔丁醇钠(NaOtBu)的存在下加热和回流4小时。将来自其的产物通过硅胶柱层析法分离和纯化以获得13.10g(78％的产率)的6',9,9”-三苯基-9H,9”H-2,9':3',2”-三联咔唑(化合物80-1)。化合物80-1的分子量为725.90g/mol。
1H-NMR(500MHz，二氯甲烷-d2)：δ8.58(s，1H)，8.54(s，1H)，8.52(s，1H)，8.43(d，1H)，8.28(t，2H)，7.85(d，2H)，7.80(d，2H)，7.72(d，1H)，7.70-7.63(m，9H)，7.59-7.48(m，12H)，7.37-7.32(m，3H)。
合成实施例4：化合物2-1的合成
[化合物2-1]
[反应方案4]
将10.00g(24.9mmol)的3,6-二溴-9-苯基-9H-咔唑和12.74g(52.4mmol)的3-苯基-9H-咔唑在100ml的无水甲苯中在10摩尔％的Pd(dba)2、20摩尔％的P(t-Bu)3、和14.38g(149.6mmol)的NaOtBu的存在下加热和回流4小时。将来自其的产物通过硅胶柱层析法分离和纯化以获得13.9g(77％的产率)的3,3”,9'-三苯基-9'H-9,3':6',9”-三联咔唑(化合物2-1)。化合物2-1的分子量为725.90g/mol。
1H-NMR(500MHz，二氯甲烷-d2)：δ8.40(s，2H)，8.35(s，2H)，8.23(d，2H)，7.79-7.60(m，15H)，7.50-7.43(m，10H)，7.35-7.30(m，4H)。
合成实施例5：化合物48-1的合成
[化合物48-1]
[反应方案5]
(1)化合物I-48-1的合成
将10.00g(40.6mmol)的3-溴-9H-咔唑、12.84g(44.7mmol)的(4-(9H-咔唑-9-基)苯基)硼酸、和3摩尔％的Pd(PPh3)4溶解于50ml的甲苯溶剂中，然后，向其添加通过将11.23g(81.3mmol)的K2CO3溶解于25ml的水中而获得的溶液，然后在100℃下加热和回流12小时。在从有机层除去溶剂后，将来自其的产物通过硅胶柱层析法分离和纯化以获得9.6g(58％的产率)的3-(4-(9H-咔唑-9-基)苯基)-9H-咔唑(化合物I-48-1)。
(2)化合物48-1的合成
将9.61g(23.5mmol)的化合物I-48-1和10.30g(25.9mmol)的9-(3'-溴-[1,1'-联苯]-4-基)-9H-咔唑溶解于100ml的无水甲苯中，然后在10摩尔％的Pd(dba)2、20摩尔％的P(t-Bu)3、和6.78g(70.6mmol)的NaOtBu的存在下加热和回流4小时。将来自其的产物通过硅胶柱层析法分离和纯化以获得10.2g(60％的产率)的9-(4'-(9H-咔唑-9-基)-[1,1'-联苯]-3-基)-3-(4-(9H-咔唑-9-基)苯基)-9H-咔唑(化合物48-1)。化合物48-1的分子量为725.90g/mol。
1H-NMR(300MHz，二氯甲烷-d2)：δ8.53(s，1H)，8.29(d，1H)，8.18-8.16(m，4H)，8.02-7.94(m，5H)，7.89-7.79(m，3H)，7.73-7.66(m，6H)，7.61-7.25(m，15H)。
合成实施例6：化合物6-1的合成
[化合物6-1]
[反应方案6]
将10.00g(24.9mmol)的2,6-二溴-9-苯基-9H-咔唑、15.04g(52.4mmol)的(4-(9H-咔唑-9-基)苯基)硼酸、和3摩尔％的Pd(PPh3)4溶解于50ml的甲苯溶剂中，并且向其添加通过将13.78g(99.7mmol)的K2CO3溶解于25ml的水中而制备的溶液，然后在100℃下加热和回流12小时。
在从有机层除去溶剂后，将来自其的产物通过硅胶柱层析法分离和纯化以获得10.3g(57％的产率)的9,9'-((9-苯基-9H-咔唑-2,6-二基)双(4,1-亚苯基))双(9H-咔唑)(化合物6-1)。化合物6-1的分子量为725.90g/mol。
1H-NMR(500MHz，二氯甲烷-d2)：δ8.51(s，1H)，8.35(d，1H)，8.18(t，4H)，7.98(d，2H)，7.90(d，2H)，7.79(d，1H)，7.73-7.67(m，8H)，7.67-7.63(d，2H)，7.58-7.51(m，4H)，7.51-7.40(m，6H)，7.37-7.27(m，4H)。
合成实施例7：化合物3-1的合成
[化合物3-1]
[反应方案7]
(1)化合物I-3-1的合成
将10.03g(22.0mmol)的3,6-二溴-9-苯基-9H-咔唑和5.35g(22.0mmol)的3-苯基-9H-咔唑溶解于100ml的无水甲苯中，然后在10摩尔％的Pd(dba)2、20摩尔％的P(tBu)3、和6.34g(66.0mmol)的NaOtBu的存在下加热和回流4小时。将来自其的产物通过硅胶柱层析法分离和纯化以获得8.9g(72％的产率)的6-溴-3',9-二苯基-9H-3,9'-联咔唑(化合物I-3-1)。
(2)化合物3-1的合成
将8.90g(15.8mmol)的化合物I-3-1、4.54g(15.8mmol)的(9-苯基-9H-咔唑-3-基)硼酸、和3摩尔％的Pd(PPh3)4溶解于50ml的甲苯溶剂中，并且向其添加通过将4.37g(31.6mmol)的K2CO3溶解于25ml的水中而制备的溶液，然后在100℃下加热和回流12小时。在从有机层除去溶剂后，将来自其的产物通过硅胶柱层析法分离和纯化以获得6.8g(59％的产率)的3”,9,9'-三苯基-9H,9'H-3,3':6',9”-三联咔唑(化合物3-1)。化合物3-1的分子量为725.90g/mol。
1H-NMR(300MHz，二氯甲烷-d2)：δ8.46(s，2H)，8.42(d，2H)，8.23(t，2H)，7.87(d，1H)，7.78-7.67(m，8H)，7.64-7.56(m，8H)，7.52-7.42(m，7H)，7.37-7.30(m，5H)。
合成实施例8：化合物86-1的合成
[化合物86-1]
[反应方案8]
(1)化合物I-86-1的合成
将10.04g(31.2mmol)的3-溴-6-苯基-9H-咔唑和8.34g(34.3mmol)的3-苯基-9H-咔唑在100ml的无水甲苯中在10摩尔％的Pd(dba)2、20摩尔％的P(tBu)3、和8.98g(93.5mmol)的NaOtBu的存在下加热和回流4小时。将来自其的产物通过硅胶柱层析法分离和纯化以获得8.7g(58％的产率)的3',6-二苯基-9H-3,9'-联咔唑(化合物I-86-1)。
(2)化合物86-1的合成
将8.71g(18.0mmol)的化合物I-86-1和6.37g(19.8mmol)的3-溴-9-苯基-9H-咔唑在100ml的无水甲苯中在10摩尔％的Pd(dba)2、20摩尔％的P(t-Bu)3、和5.18g(54.0mmol)的NaOtBu的存在下加热和回流4小时。将来自其的产物通过硅胶柱层析法分离和纯化以获得8.8g(67％的产率)的3”,6',9-三苯基-9H-3,9':3',9”-三联咔唑(化合物86-1)。化合物86-1的分子量为725.90g/mol。
H-NMR(300MHz，二氯甲烷-d2)：δ8.55(d.2H)，8.30(d，1H)，8.13(d，1H)，7.99-7.89(m，5H)，7.77-7.72(m，7H)，7.67-7.58(m，5H)，7.50-7.48(m，6H)，7.41-7.35(m，6H)，7.16-7.15(m，2H)。
评价I
评价由合成实施例获得的化合物的能级。
通过如下评价HOMO能级：用UV光照射薄膜，然后用AC-3(Riken Keiki Co.，Ltd.)测量取决于能量而从其发射的光电子的量，并且通过如下评价LUMO能级：用UV-Vis光谱仪(Shimadzu Corporation)获得能带隙，然后使用所述能带隙和所测量的HOMO能级进行计算。
结果示于表1中。
表1
| 化合物编号 | HOMO(eV) | LUMO(eV) | |
| 合成实施例1 | 1-1 | 5.60 | 2.37 |
| 合成实施例2 | 1-2 | 5.48 | 2.48 |
| 合成实施例3 | 80-1 | 5.55 | 2.30 |
| 合成实施例4 | 2-1 | 5.73 | 2.16 |
| 合成实施例5 | 48-1 | 5.88 | 2.50 |
| 合成实施例6 | 6-1 | 5.82 | 2.55 |
| 合成实施例7 | 3-1 | 5.63 | 2.06 |
| 合成实施例8 | 86-1 | 5.47 | 1.44 |
*HOMO，LUMO：作为绝对值表示
评价II
评价由合成实施例获得的化合物的耐热性质。
耐热性质是由在小于或等于10Pa的高的真空下根据温度升高的重量损失来评价的，并且发生相对于初始重量的10重量％和50重量％的重量损失的各温度被描述为Ts10、Ts50。
结果示于表2中。
表2
| 化合物编号 | Ts<sub>10</sub>(℃) | Ts<sub>50</sub>(℃) | |
| 合成实施例1 | 1-1 | 340 | 370 |
| 合成实施例2 | 1-2 | 222 | 250 |
| 合成实施例3 | 80-1 | 331 | 362 |
| 合成实施例4 | 2-1 | 330 | 360 |
| 合成实施例5 | 48-1 | 342 | 375 |
| 合成实施例6 | 6-1 | 342 | 371 |
| 合成实施例7 | 3-1 | 335 | 365 |
| 合成实施例8 | 86-1 | 331 | 365 |
参照表2，由合成实施例获得的化合物具有充足的耐热性质。
光电转换器件的制造
实施例1-1
将ITO(功函(WF)：4.9eV)溅射在玻璃基板上以形成150nm厚的阳极。在所述阳极上，沉积合成实施例1的化合物1-1以形成5nm厚的有机缓冲层。在所述有机缓冲层上，将由化学式A-3-1表示的p型半导体(λ最大：545nm)(HOMO：5.55eV，LUMO：3.54eV)和作为n型半导体的富勒烯C60(HOMO：6.40eV，LUMO：4.23eV)以1:1的体积比(厚度比)共沉积以形成100nm厚的光电转换层(λ最大：545nm)。在所述光电转换层上，热沉积Yb以形成1.5nm厚的无机缓冲层。在所述无机缓冲层上，溅射ITO以形成7nm厚的阴极(WF：4.7eV)。在所述阴极上，沉积氧化铝(Al2O3)以形成50nm厚的抗反射层，然后用玻璃板封装以制造光电转换器件。
[化学式A-3-1]
实施例1-2
根据与实施例1-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：形成10nm厚的有机缓冲层。
实施例1-3
根据与实施例1-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：形成30nm厚的有机缓冲层。
实施例2-1
根据与实施例1-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：光电转换层通过将p型半导体和n型半导体以1.25:1的体积比共沉积而形成，并且有机缓冲层通过使用由合成实施例2获得的化合物1-2代替由合成实施例1获得的化合物1-1而形成。
实施例2-2
根据与实施例2-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：形成10nm厚的有机缓冲层。
实施例2-3
根据与实施例2-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：形成30nm厚的有机缓冲层。
实施例3-1
根据与实施例1-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：有机缓冲层通过使用由合成实施例3获得的化合物80-1代替由合成实施例1获得的化合物1-1而形成。
实施例3-2
根据与实施例3-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：形成10nm厚的有机缓冲层。
实施例3-3
根据与实施例3-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：形成30nm厚的有机缓冲层。
实施例4-1
根据与实施例1-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：有机缓冲层通过使用由合成实施例4获得的化合物2-1代替由合成实施例1获得的化合物1-1而形成。
实施例4-2
根据与实施例4-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：形成10nm厚的有机缓冲层。
实施例4-3
根据与实施例4-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：形成30nm厚的有机缓冲层。
实施例5-1
根据与实施例1-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：有机缓冲层通过使用由合成实施例5获得的化合物48-1代替由合成实施例1获得的化合物1-1而形成。
实施例5-2
根据与实施例5-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：形成10nm厚的有机缓冲层。
实施例5-3
根据与实施例5-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：形成30nm厚的有机缓冲层。
实施例6-1
根据与实施例1-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：有机缓冲层通过使用由合成实施例6获得的化合物6-1代替由合成实施例1获得的化合物1-1而形成。
实施例6-2
根据与实施例6-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：形成10nm厚的有机缓冲层。
实施例6-3
根据与实施例6-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：形成30nm厚的有机缓冲层。
实施例7-1
根据与实施例1-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：有机缓冲层通过使用由合成实施例7获得的化合物3-1代替由合成实施例1获得的化合物1-1而形成。
实施例7-2
根据与实施例7-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：形成10nm厚的有机缓冲层。
实施例7-3
根据与实施例7-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：形成30nm厚的有机缓冲层。
对比例1
根据与实施例1-1相同的方法制造光电转换器件，除了如下之外：不形成有机缓冲层。
评价III
评价根据实施例和对比例的光电转换器件的耐热性质。
通过如下评价耐热性质：将根据实施例和对比例的光电转换器件在180℃下退火3小时，然后确认各光电转换效率、暗电流和剩余电荷载流子的变化。
通过使用入射光子-电流效率(IPCE)方法使用在400nm至720nm的波长区域中的峰值吸收波长(λ最大)处的外量子效率(EQE)评价光电转换效率。
通过如下评价暗电流：测量当向器件施加-3V反向偏压时在器件中流动的电流。
剩余电荷载流子特性表示在一个帧(frame)中被光电转换但未用在信号处理中而是剩余且在下一帧中被读取的电荷载流子的量，并且通过如下评价：用绿色波长区域的可光电转换的光照射实施例和对比例的器件并且将其关闭，然后用Keithley 2400设备测量以10-6秒单位测量的电流量。剩余电荷载流子的数量是在5000勒克斯(lux)下以h+/s/μm2单位评价的。
结果示于表3至5中。
表3
*EQE0：在退火之前的EQE，
*EQE1：在180℃下退火3小时之后的EQE
*ΔEQE：[EQE1-EQE0]/EQE0
表4
表5
| 剩余电荷载流子(h<sup>+</sup>/s/μm<sup>2</sup>) | |
| 实施例1-1 | 125 |
| 实施例1-2 | 146 |
| 实施例1-3 | 145 |
| 实施例3-1 | 150 |
| 实施例6-1 | 106 |
| 实施例6-2 | 121 |
| 实施例7-1 | 99 |
| 实施例7-2 | 95 |
| 实施例7-3 | 117 |
| 对比例1 | 181 |
参照表3至5，与根据对比例的光电转换器件相比，根据实施例的光电转换器件呈现出高的耐热性和因此的在高温下退火之后小的电特性变化。
尽管已经关于目前被认为是实践性的实例实施方式的内容描述了本公开内容，但是将理解，本发明构思不限于所公开的实施方式，而是相反，意图覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。
Claims (29)
1.光电转换器件，包括：
第一电极和第二电极；
在所述第一电极和所述第二电极之间的光电转换层，所述光电转换层包括p型半导体和n型半导体；以及
在所述第一电极和所述光电转换层之间的有机缓冲层，所述有机缓冲层包括有机缓冲材料，
所述有机缓冲材料的LUMO能级和所述n型半导体的LUMO能级之间的差大于或等于1.2eV，并且
所述有机缓冲材料包括至少三个咔唑部分。
2.如权利要求1所述的光电转换器件，其中
所述有机缓冲材料的LUMO能级为1.2eV至3.0eV，和
所述n型半导体的LUMO能级为3.6eV至4.8eV。
3.如权利要求1所述的光电转换器件，其中所述有机缓冲材料的HOMO能级和所述p型半导体的HOMO能级之间的差小于或等于0.5eV。
4.如权利要求3所述的光电转换器件，其中所述有机缓冲材料的HOMO能级和所述p型半导体的HOMO能级分别在5.0eV至6.0eV的范围内。
5.如权利要求3所述的光电转换器件，其中
所述有机缓冲材料的HOMO能级和所述p型半导体的HOMO能级之间的差为0eV至0.5eV，和
所述有机缓冲材料的LUMO能级和所述n型半导体的LUMO能级之间的差为1.2eV至3.6eV。
6.如权利要求1所述的光电转换器件，其中
所述p型半导体、所述n型半导体、或者所述p型半导体和所述n型半导体二者独立地为具有在红色波长区域、绿色波长区域、蓝色波长区域、和红外波长区域之一中的最大吸收波长的光吸收材料。
7.光电转换器件，包括：
包括光吸收材料的光电转换层，所述光电转换层被配置为将通过所述光吸收材料吸收的光转换成电信号，和
邻近于所述光电转换层的有机缓冲层，
所述光电转换层的吸收光谱具有在红色波长区域、绿色波长区域、蓝色波长区域、和红外波长区域之一中的最大吸收波长，
所述有机缓冲层包括包含至少三个咔唑部分且具有大于或等于2.8eV的能带隙的有机缓冲材料。
8.如权利要求1或7所述的光电转换器件，其中所述有机缓冲材料由化学式1表示：
[化学式1]
其中，在化学式1中，
L1-L3独立地为取代或未取代的C6-C20亚芳基，
R1-R7独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C3-C20杂芳基、取代或未取代的咔唑基、卤素、氰基、或其组合，
R1-R3的至少两个为取代或未取代的咔唑基，和
m1-m3独立地为0或1。
9.如权利要求8所述的光电转换器件，其中所述有机缓冲材料由化学式1A至1C之一表示：
[化学式1A]
[化学式1B]
[化学式1C]
其中，在化学式1A至1C中，
L1-L3独立地为取代或未取代的C6-C20亚芳基，
R1和R4-R17独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C3-C20杂芳基、取代或未取代的咔唑基、卤素、氰基、或其组合，和
m1-m3独立地为0或1。
10.如权利要求9所述的光电转换器件，其中R1和R4-R17独立地为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。
11.如权利要求9所述的光电转换器件，其中L1-L3独立地为取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、或者取代或未取代的亚萘基。
12.如权利要求9所述的光电转换器件，其中R1、R4-R17和L1-L3的三个为取代或未取代的苯基或者取代或未取代的亚苯基。
13.如权利要求8所述的光电转换器件，其中所述有机缓冲材料由化学式1D至1G之一表示：
[化学式1D]
[化学式1E]
[化学式1F]
[化学式1G]
其中，在化学式1D至1G中，
L1-L3独立地为取代或未取代的C6-C20亚芳基，
R2和R4-R17独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C3-C20杂芳基、取代或未取代的咔唑基、卤素、氰基、或其组合，和
m1-m3独立地为0或1。
14.如权利要求13所述的光电转换器件，其中R2和R4-R17独立地为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。
15.如权利要求13所述的光电转换器件，其中L1-L3独立地为取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、或者取代或未取代的亚萘基。
16.如权利要求13所述的光电转换器件，其中R2、R4-R17和L1-L3的三个为取代或未取代的苯基或者取代或未取代的亚苯基。
17.如权利要求8所述的光电转换器件，其中
R1-R3的两个为取代或未取代的咔唑基，和
R1-R3的剩余的一个为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。
18.如权利要求8所述的光电转换器件，其中所述有机缓冲材料包括三个咔唑部分和三个苯基部分。
19.如权利要求8所述的光电转换器件，其中所述有机缓冲材料由化学式1-1至1-4之一表示：
[化学式1-1]
[化学式1-4]
其中，在化学式1-1至1-4中，
L1-L3独立地为苯基，
m1-m3独立地为0或1，和
R1-R3独立地为咔唑基或苯基取代的咔唑基。
20.如权利要求19所述的光电转换器件，其中
R1-R3独立地为组1中列出的基团之一:
[组1]
其中，在组1中，*为连接点。
21.如权利要求19所述的光电转换器件，其中所述有机缓冲材料由化学式1-2-1或1-3-1表示：
其中，在化学式1-2-1或1-3-1中，
R8和R12独立地为氢或苯基。
22.传感器，包括：
如权利要求1-21任一项所述的光电转换器件。
23.如权利要求22所述的传感器，其中
所述传感器为有机CMOS图像传感器。
24.电子设备，包括：
如权利要求1-21任一项所述的光电转换器件或者如权利要求22或23所述的传感器。
25.由化学式1D-1表示的化合物：
[化学式1D-1]
其中，在化学式1D-1中，
L1和L3独立地为取代或未取代的C6-C20亚芳基，和
R4-R15独立地为氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的C3-C20杂芳基、取代或未取代的咔唑基、卤素、氰基、或其组合。
26.如权利要求25所述的化合物，其中R4-R15独立地为氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、或者取代或未取代的萘基。
27.如权利要求25所述的化合物，其中L1和L3独立地为取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、或者取代或未取代的亚萘基。
28.如权利要求25所述的化合物，其中所述化合物包括三个苯基部分。
29.如权利要求25所述的化合物，其中所述化合物由化学式1-2-1或1-3-1表示：
其中，在化学式1-2-1或1-3-1中，
R8和R12独立地为氢或苯基。
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