KR102282494B1 - 유기 광전 소자 및 이미지 센서 - Google Patents

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Abstract

서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 활성층을 포함하고, 상기 활성층은 가시광선 영역 내에서 500nm 내지 600nm 파장 영역에서 최대 흡수 파장을 가지는 제1 화합물, 그리고 가시광선 영역 내에서 투명한 제2 화합물을 포함하는 유기 광전 소자 및 상기 유기 광전 소자를 포함하는 이미지 센서에 관한 것이다.

Description

유기 광전 소자 및 이미지 센서{ORGANIC PHOTOELECTRONIC DEVICE AND IMAGE SENSOR}
유기 광전 소자 및 이미지 센서에 관한 것이다.
광전 소자는 빛과 전기 신호를 변환시키는 소자로, 광 다이오드 및 광 트랜지스터 등을 포함하며, 이미지 센서, 태양 전지, 유기발광소자 등에 적용될 수 있다.
광 다이오드를 포함하는 이미지 센서는 날이 갈수록 해상도가 높아지고 있으며, 이에 따라 화소 크기가 작아지고 있다. 현재 주로 사용하는 실리콘 광 다이오드의 경우 화소의 크기가 작아지면서 흡수 면적이 줄어들기 때문에 감도 저하가 발생할 수 있다. 이에 따라 실리콘을 대체할 수 있는 유기 물질이 연구되고 있다.
유기 물질은 흡광 계수가 크고 분자 구조에 따라 특정 파장 영역의 빛을 선택적으로 흡수할 수 있으므로, 광 다이오드와 색 필터를 동시에 대체할 수 있어서 감도 개선 및 고집적에 매우 유리하다.
일 구현예는 높은 광전변환 효율 및 파장 선택성이 높은 유기 광전 소자를 제공한다.
다른 구현예는 상기 유기 광전 소자를 포함하는 이미지 센서를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 활성층을 포함하고, 상기 활성층은 가시광선 영역 내에서 500nm 내지 600nm 파장 영역에서 최대 흡수 파장을 가지는 제1 화합물, 그리고 가시광선 영역 내에서 투명한 제2 화합물을 포함하는 유기 광전 소자를 제공한다.
상기 제2 화합물은 2.8eV 이상의 에너지 밴드갭을 가질 수 있다.
상기 제2 화합물은 450nm 내지 700nm의 파장 영역의 가시광을 실질적으로 흡수하지 않을 수 있다.
상기 제2 화합물의 HOMO 레벨은 6.0 eV 초과일 수 있다.
상기 제2 화합물의 HOMO 레벨과 상기 제2 전극의 일 함수의 차이가 1.5 eV 이상일 수 있다.
상기 제2 화합물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112014082297850-pat00001
상기 화학식 1에서,
A는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로 방향족 고리기 또는 이들의 조합이고,
M1 및 M2는 각각 독립적으로 산소(-O-) 또는 -NR0-이고, 여기서 R0는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.
상기 제2 화합물은 하기 화학식 1a 내지 1e로 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1a]
Figure 112014082297850-pat00002
[화학식 1b]
Figure 112014082297850-pat00003
[화학식 1c]
Figure 112014082297850-pat00004
[화학식 1d]
Figure 112014082297850-pat00005
[화학식 1e]
Figure 112014082297850-pat00006
상기 화학식 1a 내지 1e에서,
Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.
상기 제1 화합물은 N,N’-디메틸퀴나크리돈 (N,N'-dimethylquinacridone, DMQA), N,N’-디메틸-2,9-디메틸퀴나크리돈 (N,N'-dimethyl-2,9-dimethylquinacridone, DMMQA), 하기 화학식 2로 표현되는 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112014082297850-pat00007
상기 화학식 2에서,
R1 내지 R12는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
X는 음이온이다.
상기 제1 화합물은 2.0 eV 이상 2.5 eV 이하의 에너지 밴드갭을 가질 수 있다.
상기 제1 화합물은 530nm 내지 600nm에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가질 수 있다.
상기 유기 광전 소자는 50nm 내지 200nm의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)을 가지는 흡광 곡선을 나타낼 수 있다.
상기 유기 광전 소자는 50nm 내지 150nm의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)을 가지는 흡광 곡선을 나타낼 수 있다.
상기 제1 화합물은 p형 반도체이고, 상기 제2 화합물은 n형 반도체일 수 있다.
상기 활성층은 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수할 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 활성층 사이, 그리고 상기 제2 전극과 상기 활성층 사이에 정공 차단 층이 개재되어 있지 않을 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상술한 유기 광전 소자를 포함하는 이미지 센서를 제공한다.
상기 이미지 센서는 청색 파장 영역의 광을 감지하는 제1 광 감지 소자 및 적색 파장 영역의 광을 감지하는 제2 광 감지 소자가 집적되어 있는 반도체 기판, 그리고 상기 반도체 기판의 상부에 위치하고 녹색 파장 영역의 광을 흡수하는 상기 유기 광전 소자를 포함할 수 있다.
상기 제1 광 감지 소자와 상기 제2 광 감지 소자는 상기 반도체 기판의 표면으로부터 다른 깊이에 위치할 수 있다.
상기 유기 광전 소자의 상부 또는 하부에 색 필터층을 더 포함할 수 있다.
상기 색 필터 층은 상기 반도체 기판 및 상기 유기 광전 소자의 사이에 위치하며, 상기 제1 광 감지 소자에 대응하게 위치하고 청색 영역의 광을 선택적으로 투과시키는 제1 색 필터, 그리고 상기 제2 광 감지 소자에 대응하게 위치하고 적색 영역의 광을 선택적으로 투과시키는 제2 색 필터를 포함할 수 있다.
높은 광전변환 효율 및 파장 선택성이 높은 유기 광전 소자와 높은 감도를 가지는 소형화 구현 가능한 이미지 센서를 제공한다.
도 1은 일 구현예에 따른 유기 광전 소자를 도시한 단면도이고,
도 2는 다른 구현예에 따른 유기 광전 소자를 도시한 단면도이고,
도 3은 일 구현예에 따른 이미지 센서를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 4는 도 3의 이미지 센서의 단면도이고,
도 5는 도 3의 이미지 센서의 또 다른 단면도이고,
도 6은 다른 구현예에 따른 이미지 센서를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 7은 화학식 1aa로 표현되는 화합물의 흡광 특성을 보여주는 그래프이고,
도 8은 화학식 1bb로 표현되는 화합물의 흡광 특성을 보여주는 그래프이고,
도 9는 화학식 1cc 내지 1gg로 표현되는 화합물들의 흡광 특성을 보여주는 그래프이고,
도 10은 실시예 1 내지 5에 따른 유기 광전 소자의 인가 전기장(Electric field)에 따른 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이고.
도 11는 실시예 6에 따른 유기 광전 소자의 인가 전기장(Electric field)에 따른 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이고.
도 12는 3V에서의 실시예 1, 3 및 5에 따른 유기 광전 소자의 파장에 따른 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이고,
도 13은 3V에서의 실시예 6에 따른 유기 광전 소자의 파장에 따른 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이고.
도 14는 실시예 3 내지 5에 따른 유기 광전 소자의 인가 전압에 따른 암전류 밀도(Dark Current Density)를 보여주는 그래프이고,
도 15는 실시예 6에 따른 유기 광전 소자의 인가 전압에 따른 암전류 밀도를 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl 또는 I), 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C4 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란, N, O, S 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유한 것을 의미한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도면에서 본 구현예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하였다.
이하 도면을 참고하여 일 구현예에 따른 유기 광전 소자를 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 유기 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 광전 소자 (100)는 서로 마주하는 제1 전극 (10)과 제2 전극 (20), 그리고 제1 전극 (10)과 제2 전극 (20) 사이에 위치하는 활성층(30)을 포함한다.
제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 어느 하나는 애노드 (anode)이고 다른 하나는 제2 전극 (cathode)이다. 제1 전극 (10)과 제2 전극 (20) 중 적어도 하나는 투광 전극일 수 있고, 상기 투광 전극은 예컨대 인듐 틴 옥사이드 (indium tin oxide, ITO) 또는 인듐 아연 옥사이드 (indium zinc oxide, IZO)와 같은 투명 도전체, 또는 얇은 두께의 단일층 또는 복수층의 금속 박막으로 만들어질 수 있다. 제1 전극 (10)과 제2 전극 (20) 중 하나가 불투광 전극인 경우 예컨대 알루미늄 (Al)과 같은 불투명 도전체로 만들어질 수 있다.
활성층(30)은 p형 반도체 물질과 n형 반도체 물질이 포함되어 pn 접합 (pn junction)을 형성하는 층으로, 외부에서 빛을 받아 엑시톤 (exciton)을 생성한 후 생성된 엑시톤을 정공과 전자로 분리하는 층이다.
활성층(30)은 가시광을 흡수하는 제1 화합물, 그리고 가시광선 영역 내에서 투명한 제2 화합물을 포함한다.
상기 제1 화합물은 약 500nm 내지 600nm에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가지는 가시광 흡수체로, 상기 파장 범위 중에서도 예컨대 약 530nm 내지 600nm에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가질 수 있다.
상기 제1 화합물은 p형 반도체일 수 있으며, 예컨대 약 2.0 eV 이상 2.5 eV 이하의 에너지 밴드갭을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 화합물은 N,N’-디메틸퀴나크리돈 (N,N'-dimethylquinacridone, DMQA), N,N’-디메틸-2,9-디메틸퀴나크리돈 (N,N'-dimethyl-2,9-dimethylquinacridone, DMMQA), 하기 화학식 2로 표현되는 화합물 (Boron Subphthalocyanine, SubPc, 서브프탈로시아닌), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112014082297850-pat00008
상기 화학식 2에서,
R1 내지 R12는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
X는 음이온이다.
상기 화학식 2로 표현되는 화합물은 하기 화학식 2a 내지 2e로 표현되는 화합물 중 하나일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 2a]
Figure 112014082297850-pat00009
[화학식 2b]
Figure 112014082297850-pat00010
[화학식 2c]
Figure 112014082297850-pat00011
[화학식 2d]
Figure 112014082297850-pat00012
[화학식 2e]
Figure 112014082297850-pat00013
이하, 상기 제2 화합물에 관하여 설명한다.
상기 제2 화합물은 빛을 투과할 수 있는 투명성을 가지며, 약 450nm 내지 700nm의 파장 영역의 가시광을 실질적으로 흡수하지 않을 수 있다.
상기 제2 화합물은 예컨대 약 2.8eV 이상 4.0 eV 이하의 에너지 밴드갭을 가질 수 있으며, HOMO 레벨은 예컨대 약 6.0 eV 초과, 8.5 eV 미만일 수 있다. 또한, 상기 제2 화합물의 HOMO 레벨과 상기 제2 전극의 일 함수의 차이는 예컨대 약 1.5 eV 이상일 수 있다. 여기서 HOMO 레벨은 진공 레벨(vacuum level)을 0eV라고 할 때 HOMO 레벨의 절대값을 말한다.
예를 들어, 상기 제2 화합물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112014082297850-pat00014
상기 화학식 1에서,
A는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로 방향족 고리기 또는 이들의 조합이고,
M1 및 M2는 각각 독립적으로 산소(-O-) 또는 -NR0-이고, 여기서 상기 R0는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.
상기 헤테로 방향족 고리기는 고리 내에 1개 이상의 헤테로 원자를 갖는 방향족 고리기를 의미한다.
상기 화학식 1에서 상기 A의 연결 위치는 특별히 한정되지 않는다.
예를 들어, 상기 A는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아센기(acene group)일 수 있다.
상기 화학식 1에서 상기 M1 및 M2이 상기 -NR0-로 표현되는 기인 경우, 상기 M1 및 M2은 서로 같아도 되고 달라도 된다. 상기 제2 화합물은 하기 화학식 1a 내지 1e로 중 어느 하나로 표현될 수 있으나 이는 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 1a]
Figure 112014082297850-pat00015
[화학식 1b]
Figure 112014082297850-pat00016
[화학식 1c]
Figure 112014082297850-pat00017
[화학식 1d]
Figure 112014082297850-pat00018
[화학식 1e]
Figure 112014082297850-pat00019
상기 화학식 1a 내지 1e에서,
Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.
상기 화학식 1에서 상기 M1 및 M2이 산소(-O-)인 경우, 상기 제2 화합물은 예컨대 피로멜리틱 디언하이드리드(Pyromellitic dianhydride, PMDA) 또는 1,4,5,8-나프탈렌 테트라카르복실릭 디언하이드리드(1,4,5,8-Naphthalene tetracarboxylic dianhydride, NTCDA)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
활성층(30a)은 약 50nm 내지 200nm, 약 50nm 내지 150nm 또는 약 50nm 내지 120nm의 비교적 작은 반치폭(FWHM)을 가지는 흡광 곡선을 나타낼 수 있다. 여기서 반치폭은 최대 흡광 지점의 반(half)에 대응하는 파장의 폭(width)으로, 반치폭이 작으면 좁은 파장 영역의 빛을 선택적으로 흡수하여 파장 선택성이 높다는 것을 의미한다. 상기 범위의 반치폭을 가짐으로써 녹색 파장 영역에 대한 선택성을 높일 수 있다.
활성층(30)은 단일 층일 수도 있고 복수 층일 수도 있다. 활성층(30)은 예컨대 진성층(instrinsic layer, I층), p형 층/I층, I층/n형 층, p형 층/I층/n형 층, p형 층/n형 층 등 다양한 조합일 수 있다.
상기 진성층 (I층)은 상기 p형 반도체와 상기 n형 반도체가 약 1:100 내지 약 100:1의 두께 비로 혼합되어 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 약 1:50 내지 50:1의 두께 비로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 1:10 내지 10:1의 두께 비로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 1:1의 두께 비로 포함될 수 있다. p형 반도체와 n형 반도체가 상기 범위의 조성비를 가짐으로써 효과적인 엑시톤 생성 및 pn 접합 형성에 유리하다.
상기 p형 층은 상기 p형 반도체를 포함할 수 있고, 상기 n형 층은 상기 n형 반도체를 포함할 수 있다.
활성층(30)은 약 1nm 내지 500nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위 내에서 약 5nm 내지 300nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위의 두께를 가짐으로써 빛을 효과적으로 흡수하고 정공과 전자를 효과적으로 분리 및 전달함으로써 광전 변환 효율을 효과적으로 개선할 수 있다.
유기 광전 소자(100)는 제1 전극(10) 및/또는 제2 전극(20) 측으로부터 빛이 입사되어 활성층(30)이 소정 파장 영역의 빛을 흡수하면 내부에서 엑시톤이 생성될 수 있다. 엑시톤은 활성층(30)에서 정공과 전자로 분리되고, 분리된 정공은 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 하나인 애노드 측으로 이동하고 분리된 전자는 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 다른 하나인 제2 전극 측으로 이동하여 유기 광전 소자에 전류가 흐를 수 있게 된다. 활성층(30)은 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수할 수 있다.
일반적으로, 빛의 조사에 의해 생성된 전하들을 최대로 감지하기 위하여 외부에서 역 전압을 인가하게 되는데, 이 때 인가된 외부 전압으로 인해 전극에서 활성층으로 반대 전하들(counter charge)이 주입될 수 있다. 이들은 암전류로 측정되며, 이로 인해 노이즈(noise)가 높아질 수 있다.
유기 광전 소자(100)는 활성층(30)에 상술한 제1 화합물과 제2 화합물을 포함함에 따라 높은 광전 효율을 가지면서 동시에 외부로부터 유입되는 전하들을 효율적으로 차단할 수 있다. 이에 따라 유기 광전 소자(100)는 광전 변환 특성을 저해하지 않으면서도 우수한 명암비를 확보할 수 있다.
이하 도 2를 참고하여 다른 구현예에 따른 유기 광전 소자에 대하여 설명한다.
도 2는 다른 구현예에 따른 유기 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 2를 참고하면, 본 구현예에 따른 유기 광전 소자(100)는 전술한 구현예와 마찬가지로 서로 마주하는 제1 전극(10)과 제2 전극(20), 그리고 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에 위치하는 활성층(30)을 포함한다.
그러나 본 구현예에 따른 유기 광전 소자(100)는 전술한 구현예와 달리 제1 전극(10)과 활성층(30) 사이 및 제2 전극(20)과 활성층(30) 사이에 각각 전하 보조층(40, 50)을 더 포함한다. 전하 보조층(40, 50)은 활성층(30)에서 분리된 정공과 전자의 이동을 용이하게 하여 효율을 높일 수 있다.
일반적으로 전하 보조층의 예로서, 정공의 주입을 용이하게 하는 정공 주입층 (hole injecting layer, HIL), 정공의 수송을 용이하게 하는 정공 수송층 (hole transporting layer, HTL), 전자의 이동을 저지하는 전자 차단층 (electron blocking layer, EBL), 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층 (electron injecting layer, EIL), 전자의 수송을 용이하게 하는 전자 수송층 (electron transporting layer, ETL) 및 정공의 이동을 저지하는 정공 차단층 (hole blocking layerm HBL)을 들 수 있다.
그러나, 일 구현예에 따른 유기 광전 소자(100)는 상기 제1 화합물과 제2 화합물을 포함함에 따라 외부에서 유입되는 전하를 차단할 수 있게 되어, 별도의 정공 차단층(hole blocking layer, HBL)을 구비하지 않아도 된다. 이에 따라 암전류 발생을 저지하면서도, 다층 계면의 형성으로 인한 광전 효율 감소를 방지할 수 있다.
예를 들어, 전하 보조층(40, 50)은 정공의 주입을 용이하게 하는 정공 주입층 (hole injecting layer, HIL), 정공의 수송을 용이하게 하는 정공 수송층 (hole transporting layer, HTL), 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층 (electron injecting layer, EIL), 및 전자의 수송을 용이하게 하는 전자 수송층 (electron transporting layer, ETL)에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전하 보조층 (40, 50)은 예컨대 유기물, 무기물 또는 유무기물을 포함할 수 있다. 상기 유기물은 정공 또는 전자 특성을 가지는 유기 화합물일 수 있고, 상기 무기물은 예컨대 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 니켈 산화물과 같은 금속 산화물일 수 있다.
상기 정공 수송층 (HTL)은 예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌술포네이트)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate), PEDOT:PSS), 폴리아릴아민, 폴리(N-비닐카바졸)(poly(N-vinylcarbazole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)-벤지딘(N,N,N',N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine, TPD), 4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐(4-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl, α-NPD), m-MTDATA, 4,4′,4″-트리스(N-카바졸릴)-트리페닐아민(4,4′,4″-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine, TCTA) 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 수송층(ETL)은 예컨대 1,4,5,8-나프탈렌-테트라카르복실릭 디안하이드라이드(1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic dianhydride, NTCDA), 바소쿠프로인(bathocuproine, BCP), LiF, Alq3, Gaq3, Inq3, Znq2, Zn(BTZ)2, BeBq2 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전하 보조층(40, 50) 중 하나는 생략될 수 있다. 유기 광전 소자(100)는 제1 전극(10)과 활성층(30) 사이, 그리고 제2 전극(20)과 활성층(30) 사이에 정공 차단 층이 개재되지 않을 수 있다.
상기 유기 광전 소자는 태양 전지, 이미지 센서, 광 검출기, 광 센서 및 유기발광다이오드 등에 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하 상기 유기 광전 소자를 적용한 이미지 센서의 일 예에 대하여 도면을 참고하여 설명한다. 여기서는 이미지 센서의 일 예로 이미지 센서에 대하여 설명한다.
도 3은 일 구현예에 따른 이미지 센서를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 이미지 센서의 단면도이다.
도 3 및 4를 참고하면, 일 구현예에 따른 이미지 센서(200)는 청색 파장 영역의 광을 감지하는 제1 광 감지 소자(50B) 및 적색 파장 영역의 광을 감지하는 제2 광 감지 소자(50R), 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(55)가 집적되어 있는 반도체 기판(110), 하부 절연층(60) 색 필터(70), 상부 절연층(80) 및 유기 광전 소자(100)를 포함한다.
반도체 기판(110)은 실리콘 기판일 수 있으며, 광 감지 소자(50B, 50R), 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(55)가 집적되어 있다. 광 감지 소자(50B, 50R)는 광 다이오드일 수 있다.
광 감지 소자(50B, 50R), 전송 트랜지스터 및/또는 전하 저장소(55)는 각 화소마다 집적되어 있을 수 있으며, 일 예로 도면에서 보는 바와 같이 광 감지 소자(50B, 50R)는 청색 화소 및 적색 화소에 포함될 수 있고 전하 저장소(55)는 녹색 화소에 포함될 수 있다.
광 감지 소자(50B, 50R)는 빛을 센싱하고 센싱된 정보는 전송 트랜지스터에 의해 전달될 수 있고, 전하 저장소(55)는 전술한 유기 광전 소자(100)와 전기적으로 연결되어 있고 전하 저장소(55)의 정보는 전송 트랜지스터에 의해 전달될 수 있다.
반도체 기판(110) 위에는 또한 금속 배선(도시하지 않음) 및 패드(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 금속 배선 및 패드는 신호 지연을 줄이기 위하여 낮은 비저항을 가지는 금속, 예컨대 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 및 이들의 합금으로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나 상기 구조에 한정되지 않고, 금속 배선 및 패드가 광 감지 소자(50B, 50R)의 하부에 위치할 수도 있다.
금속 배선 및 패드 위에는 하부 절연층(60)이 형성되어 있다. 하부 절연층(60)은 산화규소 및/또는 질화규소와 같은 무기 절연 물질 또는 SiC, SiCOH, SiCO 및 SiOF와 같은 저유전율(low K) 물질로 만들어질 수 있다. 하부 절연층(60)은 전하 저장소(55)를 드러내는 트렌치를 가진다. 트렌치는 충전재로 채워져 있을 수 있다.
하부 절연막(60) 위에는 색 필터 층(70)이 형성되어 있다.
예를 들어, 색 필터 층(70)은 반도체 기판(110)과 전술한 유기 광전 소자(100)의 사이에 위치할 수 있으며, 이 경우 제1 광 감지 소자(50B)에 대응하게 위치하고 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 투과시키는 제1 색 필터(71)와 제2 광 감지 소자(50R)에 대응하게 위치하고 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 투과시키는 제2 색 필터(72)를 포함할 수 있다. 일 예로 제1 색 필터(71)는 청색(blue) 필터일 수 있고 제2 색 필터(72)는 적색(red) 필터일 수 있다.
상기 색 필터 층은 도 4에 도시한 바와 달리 상기 유기 광전 소자의 위에 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 색 필터 층은 상기 제1 광 감지 소자에 대응하게 위치하고 청색 및 녹색 영역의 광을 선택적으로 투과시키는 제1 색 필터, 그리고 상기 제2 광 감지 소자에 대응하게 위치하고 적색 및 녹색 영역의 광을 선택적으로 투과시키는 제2 색 필터를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 제1 색 필터는 시안(cyan) 필터일 수 있고, 상기 제2 색 필터는 황색(yellow) 필터일 수 있다.
색 필터(70) 위에는 상부 절연층(80)이 형성되어 있다. 상부 절연층(80)은 색 필터(50)에 의한 단차를 제거하고 평탄화한다. 상부 절연층(80) 및 하부 절연층(60)은 패드를 드러내는 접촉구(도시하지 않음)와 녹색 화소의 전하 저장소(55)를 드러내는 관통구(85)를 가진다.
상부 절연층(80) 위에는 전술한 유기 광전 소자(100)가 형성되어 있다. 유기 광전 소자(100)는 전술한 바와 같이 제1 전극(10), 활성층(30) 및 제2 전극(20)을 포함한다.
제1 전극(10)과 제2 전극(20)은 모두 투명 전극일 수 있으며, 활성층(30)은 전술한 바와 같이 가시광선 영역 내에서 500nm 내지 600nm 파장 영역에서 최대 흡수 파장을 가지는 제1 화합물, 및 가시광선 영역 내에서 투명한 제2 화합물을 포함할 수 있다.
활성층(30)은 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수할 수 있고 녹색 화소의 색 필터를 대체할 수 있다.
제2 전극(20) 측으로부터 입사된 광은 활성층(30)에서 녹색 파장 영역의 빛이 주로 흡수되어 광전 변환될 수 있고 나머지 파장 영역의 빛은 제1 전극(10)을 통과하여 광 감지 소자(50B, 50R)에 센싱될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 제1 전극(10)과 활성층(30) 사이, 그리고 제2 전극(20)과 활성층(30) 사이에 정공 차단 층이 개재되지 않을 수 있으며, 이에 따라 이미지 센서(200)의 크기를 줄여 소형화 이미지 센서를 구현할 수 있다.
도 4에서는 청색 파장 영역의 광을 감지하는 제1 광 감지 소자(50B)와 적색 파장 영역의 광을 감지하는 제2 광 감지 소자(50R)가 반도체 기판(110)의 표면으로부터 실질적으로 같은 깊이에 수평 방향으로 이격되어 위치하는 것으로 도시하였다. 그러나, 다른 일 구현예에 따르면 제1 광 감지 소자(50B)와 제2 광 감지 소자(50R)가 반도체 기판(110)의 표면으로부터 다른 깊이에 위치할 수 있다. 이에 관해서는 도 5를 참고하여 더 설명한다.
도 5를 참고하면, 제1 광 감지 소자(50B)와 제2 광 감지 소자(50R)가 반도체 기판(110)의 표면으로부터 다른 깊이에 위치하며, 장파장 영역의 광을 감지하는 제2 광 감지 소자(50R)가 단파장 영역의 광을 감지하는 제1 광 감지 소자(50B)보다 반도체 기판(110)의 표면으로부터 깊게 위치하여 있다. 제1 광 감지 소자(50B)와 제2 광 감지 소자(50R)는 적층 깊이에 따라 각 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수할 수 있다. 이에 따라, 전술한 구현예와는 달리 색 필터 층(70)이 생략될 수 있다.
도 4 및 5에서는 청색 파장 영역의 광을 감지하는 제1 광 감지 소자 (50B)와 적색 파장 영역의 광을 감지하는 제2 광 감지 소자 (50R)가 반도체 기판(110) 내에 집적되어 있고 유기 광전 소자(100)가 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 유기 광전변환층(30)을 포함하는 구조를 도시하였지만 이에 한정되지 않고 청색 파장 영역의 광을 감지하는 광 감지 소자와 녹색 파장 영역의 광을 감지하는 광 감지 소자가 반도체 기판(110) 내에 집적되고 유기 광전 소자(100)가 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 유기 광전변환층을 포함하는 구조이거나 적색 파장 영역의 광을 감지하는 광 감지 소자와 녹색 파장 영역의 광을 감지하는 광 감지 소자가 반도체 기판(110) 내에 집적되고 유기 광전 소자(100)가 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 유기 광전변환층을 포함하는 구조에도 동일하게 적용될 수 있다.
여기서 상기 적색 파장 영역은 예컨대 약 580nm 초과 700nm 이하에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가질 수 있고, 상기 청색 파장 영역은 예컨대 약 400nm 이상 500nm 미만에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가질 수 있고, 상기 녹색 파장 영역은 예컨대 약 500nm 내지 580nm에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가질 수 있다.
도 6은 다른 구현예에 따른 이미지 센서를 개략적으로 도시한 평면도이다.
본 구현예에 따른 이미지 센서는 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 녹색 광전 소자, 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 청색 광전 소자 및 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 적색 광전 소자가 적층되어 있는 구조이다.
도면에서는 적색 광전 소자, 녹색 광전 소자 및 청색 광전 소자가 차례로 적층된 구조를 도시하였지만, 이에 한정되지 않고 적층 순서는 다양하게 바뀔 수 있다.
상기 녹색 광전 소자는 전술한 유기 광전 소자(100)일 수 있고, 상기 청색 광전 소자는 서로 마주하는 전극들과 그 사이에 개재되어 있는 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 유기 물질을 포함하는 활성층을 포함할 수 있으며, 상기 적색 광전 소자는 서로 마주하는 전극들과 그 사이에 개재되어 있는 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 유기 물질을 포함하는 활성층을 포함할 수 있다.
상기와 같이 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 유기 광전 소자, 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 유기 광전 소자 및 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 유기 광전 소자가 적층된 구조를 가짐으로써 이미지 센서의 크기를 더욱 줄여 소형화 이미지 센서를 구현할 수 있는 동시에 감도를 높이고 크로스토크를 줄일 수 있다.
이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
제2 화합물
하기 화학식 1aa 내지 1gg로 표현되는 화합물들을 J. Mater. Chem. C, 2013, 1, 5395-5401를 참고하여 합성한다.
[화학식 1aa]
Figure 112014082297850-pat00020
[화학식 1bb]
Figure 112014082297850-pat00021
[화학식 1cc]
Figure 112014082297850-pat00022
[화학식 1dd]
Figure 112014082297850-pat00023
[화학식 1ee]
Figure 112014082297850-pat00024
[화학식 1ff]
Figure 112014082297850-pat00025
[화학식 1gg]
Figure 112014082297850-pat00026
상기 화학식 1cc 내지 1gg에서, R은 -CH3을 의미한다.
평가 I
평가 1: 흡광 특성
상기 화학식 1aa 및 화학식 1bb로 표현되는 화합물들의 파장에 따른 흡광 특성을 평가한다. 흡광 특성은 박막 상태에서 수행한다.
상기 화학식 1aa 및 화학식 1bb로 표현되는 화합물들의 박막 상태의 흡광 특성을, 고진공(< 10-7 Torr) 하에서 0.5-1.0 Å/s 속도로 열증착(thermal evaporation)하여 70nm 두께의 박막으로 준비한 후 상기 박막을 Cary 5000 UV spectroscopy (Varian사 제조)를 사용하여 자외선-가시광선(UV-Vis)을 조사하여 평가한다.
도 7은 상기 화학식 1aa로 표현되는 화합물의 박막 상태의 흡광 특성을 보여주는 그래프이고, 도 8은 상기 화학식 1bb로 표현되는 화합물의 박막 상태의 흡광 특성을 보여주는 그래프이다.
도 7 및 8을 참고하면, 박막 상태에서 상기 화학식 1aa로 표현되는 화합물 및 상기 화학식 1bb로 표현되는 화합물은 450nm 내지 700nm의 파장 영역의 가시광을 실질적으로 흡수하지 않는 것을 확인할 수 있다.
한편, 상기 화학식 1cc 내지 1gg로 표현되는 화합물들의 파장에 따른 흡광 특성을 시뮬레이션 과정을 통해 평가한다 (Gaussian 09 with B3LYP in the mode of DFT mode, basis set: 6-31G**).
도 9는 상기 화학식 1cc 내지 1gg로 표현되는 화합물들의 흡광 특성을 보여주는 그래프이다.
도 9를 참고하면, 상기 화학식 1cc 내지 1gg로 표현되는 화합물들은 450nm 내지 700nm의 파장 영역의 가시광을 실질적으로 흡수하지 않는 것을 확인할 수 있다. 상기 화학식 1cc 내지 1gg로 표현되는 화합물들의 에너지 레벨을 표 1에 나타낸다.
HOMO (eV) LUMO (eV) Eg (eV)
화학식 1cc -7.036 -3.410 3.626
화학식 1dd -6.759 -3.105 3.655
화학식 1ee -7.021 -2.773 4.248
화학식 1ff -6.984 -2.667 4.317
화학식 1gg -7.604 -3.157 4.447
유기 광전 소자의 제작
실시예 1
유리 기판 위에 ITO를 스퍼터링으로 적층하여 약 100nm 두께의 애노드를 형성하고 그 위에 전하 보조층으로 몰리브덴 산화물(MoOx, 0<x≤3) 박막을 30nm 두께로 적층한다. 이어서 몰리브덴 산화물 박막 위에 하기 화학식 2a로 표현되는 화합물(p형 반도체 화합물)과 상기 화학식 1aa로 표현되는 화합물(n형 반도체 화합물)을 1:1 두께비로 공증착하여 70nm 두께의 활성층을 형성한다. 이어서 활성층 위에 Al를 스퍼터링으로 적층하여 80nm 두께의 제2 전극을 형성하여 유기 광전 소자를 제작한다.
[화학식 2a]
Figure 112014082297850-pat00027

실시예 2
실시예 1에서 활성층의 두께를 90nm로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 유기 광전 소자를 제작한다.
실시예 3
실시예 1에서 p형 반도체 화합물과 n형 반도체 화합물의 두께비를 2:1로 하고, 활성층의 두께를 105nm 로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 유기 광전 소자를 제작한다.
실시예 4
실시예 1에서 p형 반도체 화합물과 n형 반도체 화합물의 두께비를 5:1로 하고, 활성층의 두께를 84nm로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 유기 광전 소자를 제작한다.
실시예 5
실시예 1에서 p형 반도체 화합물과 n형 반도체 화합물의 두께비를 10:1로 하고, 활성층의 두께를 77nm 로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 유기 광전 소자를 제작한다.
실시예 6
실시예 1에서 n형 반도체 화합물로서 상기 화학식 1bb로 표현되는 화합물을 사용하여, p형 반도체 화합물과 n형 반도체 화합물의 두께비를 1:2로 하고, 활성층의 두께를 70nm 로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 유기 광전 소자를 제작한다.
평가 II
실시예 1 내지 6에 따른 유기 광전 소자의 파장에 따른 외부양자효율(EQE)을 평가한다.
외부양자효율은 IPCE measurement system (McScience사, 한국) 설비를 이용하여 측정한다. 먼저, Si 광 다이오드 (Hamamatsu사, 일본)를 이용하여 설비를 보정(calibration)한 후 실시예 1, 2 및 비교예 1에 따른 유기 광전 소자를 설비에 장착하고 파장범위 약 350 내지 750nm 영역에서 외부양자효율을 측정한다.
그 결과는 도 10 및 11과 같다. 도 10은 실시예 1 내지 5에 따른 유기 광전 소자의 인가 전기장에 따른 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이고. 도 11는 실시예 6에 따른 유기 광전 소자의 인가 전기장에 따른 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이다.
도 10 및 11을 참고하면, 실시예 1 내지 6에 따른 유기 광전 소자는 약 500nm 내지 600nm의 녹색 파장 영역에서 양호한 외부양자효율(EQE)을 보이는 것을 확인할 수 있다.
평가 III
평가 II에서 측정된 실시예 1, 3, 5 및 6에 따른 유기 광전 소자의 외부양자효율을 정규화(normalization)한다. 이어서 파장에 따른 정규화된 외부양자효율 그래프에서 최대 양부양자효율 그래프에서 최대 외부양자효율 지점의 반(half)에 대응하는 파장의 폭, 즉 외부양자효율에 대한 반치폭을 평가한다.
그 결과는 도 12, 도 13, 및 표 2와 같다.
FWHM(nm) (normalized EQE)
실시예 1 105
실시예 3 130
실시예 5 129
실시예 6 103
도 12는 3V에서의 실시예 1, 3 및 5에 따른 유기 광전 소자의 파장에 따른 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이고, 도 13은 3V에서의 실시예 6에 따른 유기 광전 소자의 파장에 따른 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이다.
도 12, 도 13, 및 표 2를 참고하면, 약 500nm 내지 600nm의 녹색 파장 영역에서 양호한 외부양자효율(EQE)을 보이며 비교적 작은 반치폭을 가짐을 확인할 수 있다. 이로부터 녹색 파장 영역의 광에 대한 파장 선택성이 높음을 확인할 수 있다.
평가 IV
실시예 3 내지 6에 따른 유기 광전 소자의 암전류 밀도(Dark Current Density)를 평가한다.
Keithley 4200 (Semiconductor Parameters Analyzer) 설비를 이용하여 암전류 밀도를 측정한다.
도 14는 실시예 3 내지 5에 따른 유기 광전 소자의 인가 전압에 따른 암전류 밀도(Dark Current Density)를 보여주는 그래프이고, 도 15는 실시예 6에 따른 유기 광전 소자의 인가 전압에 따른 암전류 밀도를 보여주는 그래프이다.
도 14 및 15를 참고하면, 실시예 3 내지 5에 따른 유기 광전 소자는 별도의 정공 차단 층이 없음에도 암전 누설 전류가 비교적 작은 수준임을 확인할 수 있다. 이로부터 광 흡수층이 광전 변환 특성을 유지하면서도 외부에서 유입되는 정공의 차단 역할을 함을 예상할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
10: 제1 전극 20: 제2 전극
30: 활성층 40, 50: 전하 보조층
100: 유기 광전 소자
200: 이미지 센서

Claims (20)

  1. 서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 활성층
    을 포함하고,
    상기 활성층은
    가시광선 영역 내에서 500nm 내지 600nm 파장 영역에서 최대 흡수 파장을 가지는 제1 화합물, 그리고
    2.8eV 이상의 에너지 밴드갭을 가지고 가시광선 영역 내에서 투명한 제2 화합물
    을 포함하고,
    상기 제1 화합물은 p형 반도체이고 상기 제2 화합물은 n형 반도체인
    유기 광전 소자.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 제2 화합물은 450nm 내지 700nm의 파장 영역의 가시광을 흡수하지 않는 유기 광전 소자.
  4. 제1항에서,
    상기 제2 화합물의 HOMO 레벨은 6.0 eV 초과인 유기 광전 소자.
  5. 제1항에서,
    상기 제2 화합물의 HOMO 레벨과 상기 제2 전극의 일 함수의 차이가 1.5 eV 이상인 유기 광전 소자.
  6. 제1항에서,
    상기 제2 화합물은 하기 화학식 1로 표현되는 유기 광전 소자:
    [화학식 1]
    Figure 112014082297850-pat00028

    상기 화학식 1에서,
    A는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로 방향족 고리기 또는 이들의 조합이고,
    M1 및 M2는 각각 독립적으로 산소(-O-) 또는 -NR0-이고, 여기서 R0는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.
  7. 제6항에서,
    상기 제2 화합물은 하기 화학식 1a 내지 1e로 중 어느 하나로 표현되는 유기 광전 소자:
    [화학식 1a]
    Figure 112014082297850-pat00029

    [화학식 1b]
    Figure 112014082297850-pat00030

    [화학식 1c]
    Figure 112014082297850-pat00031

    [화학식 1d]
    Figure 112014082297850-pat00032

    [화학식 1e]
    Figure 112014082297850-pat00033

    상기 화학식 1a 내지 1e에서,
    Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.
  8. 제1항에서,
    상기 제1 화합물은 N,N’-디메틸퀴나크리돈 (N,N'-dimethylquinacridone, DMQA), N,N’-디메틸-2,9-디메틸퀴나크리돈 (N,N'-dimethyl-2,9-dimethylquinacridone, DMMQA), 하기 화학식 2로 표현되는 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 광전 소자:
    [화학식 2]
    Figure 112020144125700-pat00034

    상기 화학식 2에서,
    R1 내지 R12는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
    X는 음이온이다.
  9. 제1항에서,
    상기 제1 화합물은 2.0 eV 이상 2.5 eV 이하의 에너지 밴드갭을 가지는 유기 광전 소자.
  10. 제1항에서,
    상기 제1 화합물은 530nm 내지 600nm에서 최대 흡수 파장(λmax)을 가지는 유기 광전 소자.
  11. 제1항에서,
    50nm 내지 200nm의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)을 가지는 흡광 곡선을 나타내는 유기 광전 소자.
  12. 제1항에서,
    50nm 내지 150nm의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)을 가지는 흡광 곡선을 나타내는 유기 광전 소자.
  13. 삭제
  14. 제1항에서,
    상기 활성층은 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 유기 광전 소자.
  15. 제1항에서,
    상기 제1 전극과 상기 활성층 사이, 그리고 상기 제2 전극과 상기 활성층 사이에 정공 차단 층이 개재되어 있지 않은 유기 광전 소자.
  16. 제1항, 제3항 내지 제12항, 제14항 및 제15항 중 어느 한 항에 따른 유기 광전 소자를 포함하는 이미지 센서.
  17. 제16항에서,
    청색 파장 영역의 광을 감지하는 제1 광 감지 소자 및 적색 파장 영역의 광을 감지하는 제2 광 감지 소자가 집적되어 있는 반도체 기판, 그리고
    상기 반도체 기판의 상부에 위치하고 녹색 파장 영역의 광을 흡수하는 상기 유기 광전 소자
    를 포함하는 이미지 센서.
  18. 제17항에서,
    상기 제1 광 감지 소자와 상기 제2 광 감지 소자는 상기 반도체 기판의 표면으로부터 다른 깊이에 위치하는 이미지 센서.
  19. 제17항에서,
    상기 유기 광전 소자의 상부 또는 하부에 위치하는 색 필터 층을 더 포함하는 이미지 센서.
  20. 제19항에서,
    상기 색 필터 층은
    상기 반도체 기판 및 상기 유기 광전 소자의 사이에 위치하며,
    상기 제1 광 감지 소자에 대응하게 위치하고 청색 영역의 광을 선택적으로 투과시키는 제1 색 필터, 그리고
    상기 제2 광 감지 소자에 대응하게 위치하고 적색 영역의 광을 선택적으로 투과시키는 제2 색 필터
    를 포함하는 이미지 센서.
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