KR101468592B1 - 유기 광전 변환막, 광전 변환 소자 및 이미지 센서 - Google Patents

유기 광전 변환막, 광전 변환 소자 및 이미지 센서 Download PDF

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Abstract

유기 광전 변환막 및 이를 구비하는 광전 변환 소자와 이미지 센서가 개시된다. 개시된 유기 광전 변환막은, EDOT 유도체로 이루어진 p형 물질층; 및 상기 p형 물질층 상에 형성되는 n형 물질층;을 포함한다.

Description

유기 광전 변환막, 광전 변환 소자 및 이미지 센서{Organic photoelectric conversion film, photoelectric conversion device and image sensor}
본 발명은 유기 광전 변환막과 이를 구비하는 광전 변환 소자 및 이미지 센서에 관한 것이다.
일반적으로, 광전 변환 소자는 광전 효과(photoelectric effect)를 이용하여 빛을 전기 신호로 변환시키는 소자를 말한다. 이러한 광전 변환 소자는 자동차용 센서나 가정용 센서 등과 같은 각종 광센서, 태양전지 등에 널리 활용되고 있으며, 특히 CMOS 이미지 센서용으로 많이 이용되고 있다.
종래에는 광전 변화 소자에 무기물로 이루어진 광전 변환막이 주로 사용되었다. 그러나, 무기물로 이루어진 광전 변환막은 빛의 파장에 따른 선택성이 떨어지므로, 이러한 무기 광전 변환막을 이용한 CMOS 이미지 센서는 입사광을 각각 적색광, 녹색광 및 청색광으로 분해하는 컬러 필터를 필요로 하게 된다. 그러나, 이러한 컬러 필터의 사용은 모아레 결함(Moire defect)를 유발하게 되며, 이를 해결하기 위해 사용되는 광학 필터(optical low pass filter)는 해상력 저하의 원인이 될 수 있다. 따라서, 최근에는 유기물을 이용한 광전 변환막을 제조하려는 연구가 진 행되고 있다.
한편, 종래 CMOS 이미지 센서용 광전 변환 소자에는 컬러 필터, 마이크로 렌즈 및 포토다이오드가 사용되었으나, 컬러 필터는 모아레 결함(Moire defect)를 유발하고, 마이크로렌즈는 포토다이오드에 도달하는 빛을 감소시킨 다는 단점이 있었다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 컬러 필터, 마이크로렌즈, 포토다이오드 등을 사용하고 않는 새로운 구조의 CMOS 이미지 센서용 광전 변환소자의 개발이 요구된다.
본 발명은 유기 광전 변환막과 이를 구비하는 광전 변환 소자 및 이미지 센서를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 구현예에 따르면,
EDOT 유도체로 이루어진 p형 물질층; 및
상기 p형 물질층 상에 형성되는 n형 물질층;을 포함하는 유기 광전 변환막이 개시된다.
상기 p형 물질층과 n형 물질층 사이에 EDOT 유도체와 n형 물질의 공증착층이 더 형성될 수 있다. 여기서, 상기 n형 물질층은 Alq3 또는 NTCDA로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면,
서로 이격되어 마련되는 제1 및 제2 전극; 및
상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되는 유기 광전 변환막;을 구비하고,
상기 유기 광전 변환막은 상기 제1 전극 상에 형성되는 것으로, EDOT 유도체로 이루어진 p형 물질층; 및 상기 p형 물질층 상에 형성되는 n형 물질층;을 포함하는 광전 변환 소자가 개시된다.
여기서, 상기 제1 전극과 p형 물질층 사이 및 상기 제2 전극과 n형 물질층 사이 중 적어도 하나에는 버퍼층이 더 형성될 수 있다.
상기 제1 전극은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 전극은 투명한 도전성 물질 또는 박막의 금속으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 다르면,
순차적으로 적층된 제1, 제2 및 제3 광전 변환 소자를 구비하고,
상기 제1 광전 변환 소자는, 서로 이격되어 마련되는 제1 하부전극 및 제1 상부전극; 상기 제1 하부전극 상에 형성되는 제1 p형물질층; 및 상기 제1 p형물질층 상에 형성되는 것으로, NTCDA로 이루어진 제1 n형물질층;을 포함하고,
상기 제2 광전 변환 소자는, 서로 이격되어 마련되는 제2 하부전극 및 제2 상부전극; 상기 제2 하부전극 상에 형성되는 것으로, EDOT 유도체로 이루어진 제2 p형물질층; 및 상기 제2 p형물질층 상에 형성되는 제2 n형물질층;을 포함하며,
상기 제3 광전 변환 소자는, 서로 이격되어 마련되는 제3 하부전극 및 제3 상부전극; 상기 제3 하부전극 상에 형성되는 것으로, 루브렌(rubrene)으로 이루어진 제3 p형물질층; 및 상기 제3 p형물질층 상에 형성되는 것으로, 플러렌(fullerene) 또는 플러렌 유도체로 이루어진 제3 n형물질층;을 포함하는 이미지 센서가 개시된다.
상기 제1 p형물질층은 phtalocyanine으로 이루어질 수 있으며, 상기 제1 p형물질층과 제1 n형물질층 사이에는 phtalocyanine과 NTCDA의 제1 공증착층이 더 형성될 수 있다.
상기 제2 p형물질층과 제2 n형물질층 사이에 EDOT 유도체와 n형 물질의 제2 공증착층이 더 형성될 수 있다. 상기 제2 n형물질층은 Alq3 또는 NTCDA로 이루어질 수 있다.
상기 제3 p형물질층과 제3 n형 물질층 사이에는 플러렌과 루브렌의 제3 공증착층이 더 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제3 상부전극과 제3 n형 물질층 사이에는 NTCDA로 이루어진 정공저지층(hole blocking layer)이 더 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면,
순차적으로 적층된 제1, 제2 및 제3 광전 변환 소자를 구비하고,
상기 제1 광전 변환 소자는, 서로 이격되어 마련되는 제1 하부전극 및 제1 상부전극; 상기 제1 하부전극 상에 형성되는 제1 p형물질층; 및 상기 제1 p형물질층 상에 형성되는 것으로, NTCDA로 이루어진 제1 n형물질층;을 포함하고,
상기 제2 광전 변환 소자는, 서로 이격되어 마련되는 제2 하부전극 및 제2 상부전극; 상기 제2 하부전극 상에 형성되는 것으로, 루브렌(rubrene)으로 이루어진 제2 p형물질층; 및 상기 제2 p형물질층 상에 형성되는 것으로, 플러렌(fullerene) 또는 플러렌 유도체로 이루어진 제2 n형물질층;을 포함하며,
상기 제3 광전 변환 소자는, 서로 이격되어 마련되는 제3 하부전극 및 제3 상부전극; 상기 제3 하부전극 상에 형성되는 것으로, EDOT 유도체로 이루어진 제3 p형물질층; 및 상기 제3 p형물질층 상에 형성되는 제3 n형물질층;을 포함하는 이미지 센서가 개시된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예들은 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 한 층이 기판이나 다른 층의 위에 존재한다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제 3의 층이 존재할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광전 변환 소자를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광전 변환 소자는 소정 간격으로 서로 이격되게 마련되는 제1 및 제2 전극(110,130)과, 상기 제1 전극(110)과 제2 전극(130) 사이에 형성되는 유기 광전 변환막(120)을 포함한다.
상기 제1 전극(110)은 애노드 전극이 될 수 있다. 이러한 제1 전극(110)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어진 투명한 기판(미도시) 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(110)은 예를 들면, ITO, IZO, ZnO 또는 SnO2 등과 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 제2 전극(130)은 캐소드 전극이 될 수 있다. 이러한 제2 전극(130)은 전술한 투명한 도전성 물질 또는 박막의 금속으로 이루어 질 수 있다. 여기서, 상기 금속은 Al, Cu, Ti, Au, Pt, Ag 또는 Cr 등이 될 수 있 다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 전극(110)과 제2 전극(130) 사이에는 유기 광전 변환막(120)이 형성되어 있다. 상기 유기 광전 변환막(120)은 광전 효과(photoelectric effect)를 이용하여 빛을 전기적인 신호로 변환시키는 역할을 한다. 이러한 유기 광전 변환막(120)은 상기 제1 전극(110) 상에 형성되는 p형 물질층(121)과 이 p형 물질층(121) 상에 형성되는 n형 물질층(122)을 포함한다. 상기 p형 물질층(121)은 3,4-ethylenedioxythiophene(EDOT) 유도체로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 EDOT 유도체로는 예를 들면 hexa-3,4-ethylenedioxythiophene가 사용될 수 있다.
Figure 112008045645556-pat00001
hexa-3,4-ethylenedioxythiophene
도 3에는 EDOT 유도체(hexa-3,4-ethylenedioxythiophene)의 빛의 파장에 따른 양자 효율을 도시한 시뮬레이션 결과가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, EDOT 유도체는 녹색광 범위의 파장을 가지는 빛을 흡수하는 것을 알 수 있다.
한편, 상기 n형 물질층(122)으로는 Alq3 또는 Naphthalence-1,4,5,8-tetracarboxylic Dianhydride(NTCDA)가 사용될 수 있다.
Figure 112008045645556-pat00002
Alq3
Figure 112008045645556-pat00003
NTCDA
한편, 상기 제1 전극(110)과 p형 물질층(121) 사이 및 제2 전극(130)과 n형 물질층(122) 사이 중 적어도 하나에는 버퍼층(미도시)이 더 형성될 수 있다. 여기서, 상기 버퍼층은 전하를 보다 용이하게 수송할 수 있도록 하기 위한 것으로, 유기발광소자(OLED)에 일반적으로 사용되는 전하수송물질(예를 들면, 아릴 화합물 등)로 이루어질 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광전 변환 소자의 단면을 도시한 것이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광전 변환 소자는 서로 소정 간격으로 이격 되게 마련되는 제1 및 제2 전극(110,130)과, 상기 제1 전극(110)과 제2 전극(130) 사이에 마련되는 유기 광전 변환막(120')을 구비한다. 여기서, 상기 유기 광전 변환막(120')은 제1 전극(110) 상에 순차적으로 형성되는 p형 물질층(121), 공증착층(123) 및 n형 물질층(122)을 포함한다. 여기서, 상기 p형 물질층(121)은 전술한 바와 같이 EDOT 유도체로 이루어질 수 있다. 상기 n형 물질층(122)은 예를 들면, Alq3 또는 NTCDA으로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 공증착층(123)은 p형 물질(EDOT 유도체)와 n형 물질(예를 들면, Alq3 또는 NTCDA 등)을 제1 전극(110) 상에 공증착함으로써 형성될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따른 광전 변환 소자는 녹색광 범위의 파장을 가지는 빛의 흡수하여 전기적인 신호를 발생시킬 수 있게 된다. 이러한 광전 변환 소자는 자동차용 센서나 가정용 센서 등과 같은 각종 광센서, 태양전지 등에 널리 활용되고 있으며, 특히 CMOS 이미지 센서용으로 이용될 수 있다. CMOS 이미지 센서에 전술한 본 발명에 따른 복수의 광전 변환 소자들을 채용함으로써 보다 고화질을 구현할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 구조를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 이미지 센서를 구성하는 제1, 제2 및 제3 광전 변환 소자(200,300,400)가 순차적으로 적층되어 있다. 이미지 센서의 가장 하부에 위치하는 제1 광전 변환 소자(200)는 제1 기판(201) 상에 순차적으로 형성된 제1 하부전 극(210), 제1 유기 광전 변환막(220) 및 제1 상부전극(230)을 포함한다. 상기 제1 기판(201)으로는 예를 들면, 투명한 유리기판 또는 플라스틱 기판이 사용될 수 있다. 상기 제1 하부전극(210)은 예를 들면, ITO, IZO, ZnO 또는 SnO2 등과 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 제1 상부전극(230)은 전술한 투명한 도전성 물질 또는 박막의 금속으로 이루어 질 수 있다. 여기서, 상기 금속은 Al, Cu, Ti, Au, Pt, Ag 또는 Cr 등이 될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 유기 광전 변환막(220)은 상기 제1 하부전극(210) 상에 순차적으로 형성되는 제1 p형물질층(221) 및 제1 n형물질층(222)을 포함한다. 여기서, 상기 제1 n형물질층(222)은 NTCDA로 이루어진다. 상기 NTCDA는 n형 물질임과 동시에 전하를 발생시키고 전하를 수송하는 역할을 하게 된다. 그리고, 상기 제1 p형물질층(221)은 phtalocyanine 으로 이루어질 수 있다. 상기 phthalocyanine은 가시광 중 대략 550 ~ 700nm 정도의 파장을 가지는 빛을 흡수할 수 있는 물질이다.
Figure 112008045645556-pat00004
phtalocyanine
도 6에는 phthalocyanine을 p형 물질로 사용한 광전 변환 소자들의 빛의 파장에 따른 양자 효율이 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, phthalocyanine으로 이루어진 p형 물질층만을 포함하는 광전 변환 소자의 경우에는 전류가 거의 흐르지 않았지만, phthalocyanine으로 이루어진 p형 물질층과 NTCDA로 이루어진 n형 물질층을 포함하는 광전 변환 소자의 경우에는 phthalocyanine이 흡수하는 빛의 파장 영역에서 전류가 흐름을 알 수 있다. 한편, 후술하는 바와 같이 phthalocyanine으로 이루어진 p형 물질층과 NTCDA로 이루어진 n형 물질층 사이에 phtalocyanine과 NTCDA의 공증착층이 형성된 광전 변환 소자의 경우에는 양자 효율이 더욱 증대하였음을 알 수 있다.
이상과 같은 제1 광전 변환 소자(200)는 이미지 센서의 가장 하부에 위치함으로써 적색광 영역의 파장을 가지는 빛을 흡수하는 적색 픽셀로 사용될 수 있다.
상기 제1 광전 변환 소자(200)의 상부에는 제2 광전 변환 소자(300)가 마련된다. 상기 제2 광전 변환 소자(300)는 제2 기판(301) 상에 순차적으로 형성된 제2 하부전극(310), 제2 유기 광전 변환막(320) 및 제2 상부전극(330)을 포함한다. 여기서, 상기 제2 기판(301), 제2 하부전극(310) 및 제2 상부전극(330)은 각각 전술한 제1 기판(210), 제1 하부전극(210) 및 제1 상부전극(230)과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 제2 유기 광전 변환막(320)은 제2 하부전극(310) 상에 순차적으로 형성되는 제2 p형물질층(321) 및 제2 n형물질층(322)을 포함한다. 여기서, 상기 제2 p형물질층(321)은 EDOT 유도체로 이루어질 수 있다. 상기 EDOT 유도체는 전술한 바 와 같이 녹색광 영역의 파장을 가지는 빛을 흡수하는 물질이다. 이러한 EDOT 유도체로는 예를 들면, hexa-3,4-ethylenedioxythiophene가 사용될 수 있다. 그리고, 상기 n형 물질층(322)은 예를 들면, Alq3 또는 NTCDA으로 이루어질 수 있다.
이상과 같은 제2 광전 변환 소자(300)는 제1 광전 변환 소자(200)의 상부에 위치하여 녹색광 영역의 파장을 가지는 빛을 흡수하는 녹색 픽셀로 사용될 수 있다.
상기 제2 광전 변환 소자(300)의 상부에는 제3 광전 변환 소자(400)가 마련된다. 상기 제3 광전 변환 소자(400)는 제3 기판(401) 상에 순차적으로 형성된 제3 하부전극(401), 제3 유기 광전 변환막(420) 및 제3 상부전극(430)을 포함한다. 여기서, 상기 제3 기판(401), 제3 하부전극(410) 및 제3 상부전극(430)은 각각 전술한 제1 기판(201), 제1 하부전극(210) 및 제1 상부전극(230)과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 제3 유기 광전 변환막(420)은 제3 하부전극(401) 상에 순차적으로 형성되는 제3 p형물질층(421) 및 제3 n형물질층(422)을 포함한다. 여기서, 상기 제3 p형물질층(421)은 루브렌(rubrene)으로 이루어지며, 상기 제3 n형물질층(422)은 플러렌(fullerene) 또는 플러렌 유도체로 이루어진다.
Figure 112008045645556-pat00005
Rubrene
Figure 112008045645556-pat00006
Fullerene(C60)
한편, 상기 제3 상부전극(430)과 제3 n형물질층(422) 사이에는 정공저지층(hole blocking layer,435)이 더 형성될 수 있다. 이러한 정공저지층(435)은 정공의 이동을 저지하는 동시에 전기적인 단락(short)을 막기 위한 보호막 역할을 한다. 상기 정공저지층(435)은 예를 들면, NTCDA로 이루어질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7은 루브렌으로 이루어진 p형 물질층, 플러렌(C60)으로 이루어진 n형 물질층 및 NTCDA로 이루어진 정공저지층을 포함하는 유기 광전 변환막의 흡수 스펙트 럼(absorption spectrum)을 나타낸 것이다. 도 7을 참조하면, 유기 광전 변환막이 청색광 범위의 파장을 흡수하는 특성을 가지는 것을 알 수 있다.
그리고, 도 8은 도 7의 유기 광전 변환막을 포함하는 광전 변환 소자에서, 바이어스 전압이 각각 0V, 1V인 경우 빛의 파장에 따른 광전류 밀도(photocurrent density)를 도시한 것이다. 도 8을 참조하면, 광전 변환 소자가 가시광 중 청색광의 파장(대략 350nm ~ 540nm)을 선택적으로 흡수하여 전류를 발생시킬 수 있음을 알 수 있다. 그리고, 광전류 밀도는 인가되는 바이어스 전압이 증가할수록 증가하는 것을 알 수 있다.
이상과 같은 제3 광전 변환 소자(400)는 이미지 센서의 가장 상부에 위치하여 청색광 영역의 파장을 가지는 빛을 흡수하는 청색 픽셀로 사용될 수 있다. 이상에서 살펴본 바와 같이, 적색, 녹색 및 청색 픽셀에 대응하는 제1, 제2 및 제3 광전 변환 소자(200,300,400)를 순차적으로 형성함으로써 보다 고화질의 이미지를 구현할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 구조를 도시한 개략적인 단면도이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 이미지 센서를 구성하는 제1, 제2 및 제3 광전 변환 소자(200',300',400')가 순차적으로 적층되어 있다. 상기 제1 광전 변환 소자(200')는 제1 기판(201) 상에 순차적으로 형성된 제1 하부전극(210), 제1 유기 광전 변환막(220') 및 제1 상부전극(230)을 포함한다. 여기서, 상기 제1 유기 광전 변환막은 제1 하부전극(210) 상에 순차적으로 형성되는 제1 p형물질층(221), 제1 공증착층(223) 및 제1 n형물질층(222)을 포함한다. 여기서, 상기 제1 n형물질층(222)은 NTCDA로 이루어지며, 상기 제1 p형물질층은 phtalocyanine으로 이루어진다. 그리고, 상기 공증착층(223)은 상기 제1 p형물질층(221) 상에 phtalocyanine과 NTCDA를 공증착함으로써 형성될 수 있다. 이러한 제1 광전 변환 소자(200')는 이미지 센서의 가장 하부에 위치함으로써 적색광 영역의 파장을 가지는 빛을 흡수하는 적색 픽셀로 사용될 수 있다.
상기 제2 광전 변환 소자(300')는 제2 기판(301) 상에 순차적으로 형성된 제2 하부전극(310), 제2 유기 광전 변환막(320') 및 제2 상부전극(330)을 포함한다. 여기서, 상기 제2 유기 광전 변환막(320')은 제2 하부전극(310) 상에 순차적으로 형성되는 제2 p형물질층(321), 제2 공증착층(323) 및 제2 n형물질층(322)을 포함한다. 여기서, 상기 제2 p형물질층(321)은 EDOT 유도체로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 n형 물질층(322)은 예를 들면, Alq3 또는 NTCDA으로 이루어질 수 있다. 상기 제2 공증착층(323)은 제2 p형물질층(321) 상에 EDOT 유도체와 n형물질(예를 들면, Alq3 또는 NTCDA 등)을 공증착함으로써 형성될 수 있다. 이러한 제2 광전 변환 소자(300')는 녹색광 영역의 파장을 가지는 빛을 흡수하는 녹색 픽셀로 사용될 수 있다.
상기 제3 광전 변환 소자(400')는 제3 기판(401) 상에 순차적으로 형성된 제3 하부전극(401), 제3 유기 광전 변환막(420') 및 제3 상부전극(430)을 포함한다. 여기서, 상기 제3 유기 광전 변환막(420')은 제3 하부전극(401) 상에 순차적으로 형성되는 제3 p형물질층(421), 제3 공증착층(423) 및 제3 n형물질층(422)을 포함한다. 상기 제3 p형물질층(421)은 루브렌(rubrene)으로 이루어지며, 상기 제3 n형물질층(422)은 플러렌(fullerene) 또는 플러렌 유도체로 이루어진다. 그리고, 상기 제3 공증착층(423)은 제3 p형물질층(421) 상에 루브렌과 플러렌(또는 플러렌 유도체)을 공증착함으로써 형성될 수 있다. 이러한 제3 광전 변환 소자(400')는 이미지 센서의 가장 상부에 위치하여 청색광 영역의 파장을 가지는 빛을 흡수하는 청색 픽셀로 사용될 수 있다.
한편, 이상의 실시예들에서는 적색 픽셀에 대응하는 제1 광전 변환 소자의 상부에 녹색 픽셀에 대응하는 제2 광전 변환 소자가 마련되고, 이 제2 광전 변환 소자의 상부에 청색 픽셀에 대응하는 제3 광전 변환 소자가 마련되는 경우가 설명되었다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 적색 픽셀에 대응하는 제1 광전 변환 소자의 상부에 청색 픽셀에 대응하는 제3 광전 변환 소자가 마련되고, 이 제3 광전 변환 소자의 상부에 녹색 픽셀에 대응하는 제2 광전 변환 소자가 마련되는 경우도 얼마든지 구현 가능하다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광전 변환 소자를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광전 변환 소자를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 3은 EDOT 유도체의 빛의 파장에 따른 양자 효율을 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 6은 phthalocyanine을 p형 물질로 사용한 광전 변환 소자들의 빛의 파장에 따른 양자 효율을 도시한 것이다.
도 7은 루브렌으로 이루어진 p형 물질층과 플러렌으로 이루어진 n형 물질층으로 구성된 유기 광전 변환막의 흡수 스펙트럼(absorption spectrum)을 나타낸 것이다.
도 8은 도 7에 도시된 유기 광전 변환막을 포함하는 광전 변환 소자의 빛의 파장에 따른 광전류 밀도를 도시한 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110... 제1 전극 120,120'... 유기 광전 변환막
121... p형 물질층 122... n형 물질층
123... 공증착층 130... 제2 전극
200,200',300,300',400,400'... 제1, 제2, 제3 광전 변환 소자
201,301,401... 제1, 제2, 제3 기판
210,310,410... 제1, 제2, 제3 하부전극
220,220',320,320',420,420'... 제1, 제2, 제3 유기 광전 변환막
221,321,421... 제1, 제2, 제3 p형물질층
222,322,422... 제1, 제2, 제3 n형물질층
223,323,423... 제1, 제2, 제3 공증착층
230,330,430... 제1, 제2, 제3 상부전극

Claims (23)

  1. EDOT 유도체로 이루어진 p형 물질층; 및
    상기 p형 물질층 상에 형성되고, Alq3 및 NTCDA 중 적어도 하나를 포함하는 n형 물질층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 광전 변환막.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 p형 물질층과 n형 물질층 사이에 EDOT 유도체와 n형 물질의 공증착층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 광전 변환막.
  3. 삭제
  4. 서로 이격되어 마련되는 제1 및 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되는 유기 광전 변환막;을 구비하고,
    상기 유기 광전 변환막은 상기 제1 전극 상에 형성되는 것으로, EDOT 유도체로 이루어진 p형 물질층; 및 상기 p형 물질층 상에 형성되고, Alq3 및 NTCDA 중 적어도 하나를 포함하는 n형 물질층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 p형 물질층과 n형 물질층 사이에 EDOT 유도체와 n형 물질의 공증착층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자.
  6. 삭제
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 p형 물질층 사이 및 상기 제2 전극과 n형 물질층 사이 중 적어도 하나에는 버퍼층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자.
  8. 제 4 항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 제1 전극은 투명한 도전성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자.
  9. 제 4 항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 제2 전극은 투명한 도전성 물질 또는 박막의 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전 변환 소자.
  10. 순차적으로 적층된 제1, 제2 및 제3 광전 변환 소자를 구비하고,
    상기 제1 광전 변환 소자는, 서로 이격되어 마련되는 제1 하부전극 및 제1 상부전극; 상기 제1 하부전극 상에 형성되는 제1 p형물질층; 및 상기 제1 p형물질층 상에 형성되는 것으로, NTCDA로 이루어진 제1 n형물질층;을 포함하고,
    상기 제2 광전 변환 소자는, 서로 이격되어 마련되는 제2 하부전극 및 제2 상부전극; 상기 제2 하부전극 상에 형성되는 것으로, EDOT 유도체로 이루어진 제2 p형물질층; 및 상기 제2 p형물질층 상에 형성되는 제2 n형물질층;을 포함하며,
    상기 제3 광전 변환 소자는, 서로 이격되어 마련되는 제3 하부전극 및 제3 상부전극; 상기 제3 하부전극 상에 형성되는 것으로, 루브렌(rubrene)으로 이루어진 제3 p형물질층; 및 상기 제3 p형물질층 상에 형성되는 것으로, 플러렌(fullerene) 또는 플러렌 유도체로 이루어진 제3 n형물질층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 p형물질층은 phtalocyanine으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 p형물질층과 제1 n형물질층 사이에는 phtalocyanine과 NTCDA의 제1 공증착층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 p형물질층과 제2 n형물질층 사이에 EDOT 유도체와 n형 물질의 제2 공증착층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  14. 제 10 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 제2 n형물질층은 Alq3 또는 NTCDA로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제3 p형물질층과 제3 n형 물질층 사이에는 플러렌과 루브렌의 제3 공증착층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  16. 제 10 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 제3 상부전극과 제3 n형 물질층 사이에는 NTCDA로 이루어진 정공저지층(hole blocking layer)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  17. 순차적으로 적층된 제1, 제2 및 제3 광전 변환 소자를 구비하고,
    상기 제1 광전 변환 소자는, 서로 이격되어 마련되는 제1 하부전극 및 제1 상부전극; 상기 제1 하부전극 상에 형성되는 제1 p형물질층; 및 상기 제1 p형물질층 상에 형성되는 것으로, NTCDA로 이루어진 제1 n형물질층;을 포함하고,
    상기 제2 광전 변환 소자는, 서로 이격되어 마련되는 제2 하부전극 및 제2 상부전극; 상기 제2 하부전극 상에 형성되는 것으로, 루브렌(rubrene)으로 이루어진 제2 p형물질층; 및 상기 제2 p형물질층 상에 형성되는 것으로, 플러렌(fullerene) 또는 플러렌 유도체로 이루어진 제2 n형물질층;을 포함하며,
    상기 제3 광전 변환 소자는, 서로 이격되어 마련되는 제3 하부전극 및 제3 상부전극; 상기 제3 하부전극 상에 형성되는 것으로, EDOT 유도체로 이루어진 제3 p형물질층; 및 상기 제3 p형물질층 상에 형성되는 제3 n형물질층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 p형물질층은 phtalocyanine으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 p형물질층과 제1 n형물질층 사이에는 phtalocyanine과 NTCDA의 제1 공증착층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 제2 p형물질층과 제2 n형 물질층 사이에는 플러렌과 루브렌의 제2 공증착층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  21. 제 17 항 또는 제 20 항에 있어서,
    상기 제2 상부전극과 제2 n형 물질층 사이에는 NTCDA로 이루어진 정공저지층(hole blocking layer)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 제3 p형물질층과 제3 n형물질층 사이에 EDOT 유도체와 n형 물질의 제3 공증착층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  23. 제 17 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 제3 n형물질층은 Alq3 또는 NTCDA로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
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