KR20160024686A

KR20160024686A - 유기 광전 소자 및 이미지 센서

Info

Publication number: KR20160024686A
Application number: KR1020140111824A
Authority: KR
Inventors: 임동석; 이광희; 윤성영; 이계황; 자비에 불리아드; 진용완
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2016-03-07
Also published as: KR102345977B1; US9543361B2; US20160064455A1

Abstract

서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 p형 반도체와 n형 반도체가 이종접합을 형성하는 활성층을 포함하고, 상기 p형 반도체는 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함하는 유기 광전 소자, 및 이를 포함하는 이미지 센서에 관한 것이다.
화학식 1은 명세서에 기재한 바와 같다.

Description

유기 광전 소자 및 이미지 센서{ORGANIC PHOTOELECTRONIC DEVICE AND IMAGE SENSOR}

유기 광전 소자 및 이를 포함하는 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 박막 상태에서의 흡광 특성을 개선하여 파장 선택성을 높이고 각 화소 사이의 크로스토크를 줄일 수 있는 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 위치하고 p형 반도체와 n형 반도체가 이종접합을 형성하는 활성층을 포함하고, 상기 p형 반도체는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함하는 유기 광전 소자를 제공한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서,

X는 산소(-O-) 또는 황(-S-)이고,

R¹ 내지 R¹¹은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이고,

Y^-는 할로겐 이온이다.

상기 R¹ 내지 R⁴는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기 또는 이들의 조합일 수 있다.

상기 R¹¹은 치환 또는 비치환된 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 바이페닐, 또는 이들의 조합으로부터 유도되는 기일 수 있다.

상기 R¹¹은 적어도 하나의 수소가 -COOR′로 치환된 기일 수 있다. 단, 상기 R′는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 이들의 조합을 의미한다.

상기 R⁵ 내지 R¹¹ 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기일 수 있다.

상기 X는 산소(-O-)이고, 상기 Y^-는 염화이온(-Cl^-)일 수 있다.

상기 화학식 1로 표현되는 화합물은 가시광선 영역 내에서 500 내지 600nm 파장 영역에서 최대 흡수 파장을 가질 수 있다.

상기 p형 반도체는 하기 화학식 1a, 화학식 1b 또는 화학식 1c로 표현되는 화합물을 포함할 수 있다.

[화학식 1a]

[화학식 1b]

[화학식 1c]

상기 화학식 1a 내지 1c에서,

R²¹ 내지 R²⁴는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기 또는 이들의 조합이고,

R²⁵ 내지 R²⁷는 각각 독립적으로 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기 또는 이들의 조합이고,

R″는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 이들의 조합이고,

n은 0 또는 1이다.

상기 n형 반도체는 하기 화학식 2로 표현되는 화합물, NTCDA(1,4,5,8-Naphthalenetetracarboxylic dianhydride), 플러렌(C60), 디시아노비닐-터티오펜(dicyanovinyl-terthiophene, DCV3T), 또는 이들의 조합일 수 있다.

[화학식 2]

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 있다.

[화학식 2a] [화학식 2b] [화학식 2c]

[화학식 2d] [화학식 2e]

상기 유기 광전 소자는 50nm 내지 150nm 의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)을 가지는 흡광 곡선을 나타낼 수 있다.

상기 활성층은 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수할 수 있다.

상기 활성층은 상기 p형 반도체와 상기 n형 반도체가 1:100 내지 100:1의 비율로 혼합되어 있는 진성층(intrinsic layer)을 포함할 수 있다.

상기 활성층은 상기 p형 반도체를 포함하는 p형 층을 더 포함할 수 있다.

상기 활성층은 상기 n형 반도체를 포함하는 n형 층을 더 포함할 수 있다.

상기 유기 광전 소자는 상기 제1 전극과 상기 활성층 사이 및 상기 상기 제2 전극과 상기 활성층 사이 중 적어도 하나에 위치하는 전하 보조층을 더 포함할 수 있다.

다른 구현예에 따르면, 상기 유기 광전 소자를 포함하는 이미지 센서를 제공한다.

상기 이미지 센서는 청색 파장 영역의 광을 감지하는 복수의 제1 광 감지 소자 및 적색 파장 영역의 광을 감지하는 복수의 제2 광 감지 소자가 집적되어 있는 반도체 기판, 상기 반도체 기판의 상부에 위치하고 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 청색 필터와 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 적색 필터를 포함하는 색 필터 층, 그리고 상기 색 필터 층의 상부에 위치하고 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 상기 유기 광전 소자를 포함할 수 있다.

상기 이미지 센서는 상기 유기 광전 소자인 녹색 광전 소자, 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 청색 광전 소자 및 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 적색 광전 소자가 적층되어 있을 수 있다.

박막 상태에서의 흡광 특성을 개선하여 파장 선택성을 높이고 각 화소 사이의 크로스토크를 줄일 수 있다.

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 유기 CMOS 이미지 센서를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 4는 도 3의 유기 CMOS 이미지 센서의 단면도이고,
도 5는 다른 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 6은 화학식 1aa 내지 1ee로 표현되는 화합물들의 흡광 특성을 보여주는 그래프이고,
도 7은 화학식 1ff 내지 1hh로 표현되는 화합물들의 흡광 특성을 보여주는 그래프이고,
도 8은 3V에서의 실시예 1 및 비교예 1, 2에 따른 유기 광전 소자의 파장에 따른 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이고,
도 9는 실시예 1 내지 3에 따른 유기 광전 소자의 파장에 따른 정규화된 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이고,
도 10은 실시예 1에 따른 유기 광전 소자를 적용한 이미지 센서의 적색 소자 영역, 녹색 소자 영역 및 청색 소자 영역에서의 양자 효율(Quantum efficiency, QE)를 나타내는 그래프이고,
도 11 및 12는 각각 비교예 1 및 2에 따른 유기 광전 소자를 적용한 이미지 센서의 적색 소자 영역, 녹색 소자 영역 및 청색 소자 영역에서의 양자 효율(Quantum efficiency, QE)를 나타내는 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.

도 1을 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)와 제2 전극(20), 그리고 제1 전극(10)와 제2 전극(20) 사이에 위치하는 활성층(30)을 포함한다. 도 1에서는 제1 전극(10)가 활성층(30)의 하부에 위치하고 제2 전극(20)가 활성층(30)의 상부에 위치하는 것으로 도시하였지만, 이와 반대로 제2 전극(20)가 활성층(30)의 하부에 위치하고 제1 전극(10)가 활성층(30)의 상부에 위치할 수도 있다.

제1 전극(10) 및 제2 전극(20) 중 적어도 하나는 투광 전극일 수 있으며, 투광 전극은 예컨대 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide, ITO), 인듐 아연 옥사이드(indium zinc oxide, IZO)와 같은 투명 도전체로 만들어지거나 수 나노미터 내지 수십 나노미터 두께의 얇은 두께로 형성된 금속 박막 또는 금속 산화물이 도핑된 수 나노미터 내지 수십 나노미터 두께의 얇은 두께로 형성된 금속 박막일 수 있다. 제1 전극(10) 및 제2 전극(20) 중 다른 하나는 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.

상기 p형 반도체 물질은 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서,

X는 산소(-O-) 또는 황(-S-)이고,

R¹ 내지 R¹¹은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고, Y^-는 할로겐 이온, 즉, F^-, Br^-, Cl^- 또는 I^-이다.

예를 들어, 상기 R¹ 내지 R⁴는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 R¹ 및 R² 중 어느 하나는 메틸기이고 다른 하나는 수소이고, 상기 R³ 및 R⁴ 중 어느 하나는 메틸기이고 다른 하나는 수소일 수 있다. 예를 들어, 상기 R¹ 내지 R⁴는 모두 메틸기일 수 있다. 그러나 이들은 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 R⁵ 내지 R¹¹ 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기일 수 있다. 예를 들어, 상기 R⁶ 및 R⁹는 메톡시기일 수 있고, 또는 상기 R¹¹이 메톡시기일 수 있으나, 이들은 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 R¹¹은 치환 또는 비치환된 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 바이페닐, 또는 이들의 조합으로부터 유도되는 기를 포함할 수 있으며, 예컨대 상기 R¹¹은 적어도 하나의 수소가 -COOR′로 치환된 기일 수 있다. 여기서, 상기 R′는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 이들의 조합을 의미한다. 예를 들어, 상기 R¹¹은 -COOH 또는 -COOC₂H₅로 치환된 페닐기일 수 있으나, 이는 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 X는 산소(-O-)이고, 상기 Y^-는 염화이온(-Cl^-)일 수 있다.

상기 화학식 1로 표현되는 화합물은 가시광선 영역 내에서 500 내지 600nm 파장 영역에서 최대 흡수 파장을 가지는 화합물로서, 후술하는 n형 반도체 화합물과 함께 활성층(30)에 포함되어, 흡광 특성을 개선하여 파장 선택성을 높이고 반치폭 특성을 개선하여 각 화소 사이의 크로스토크를 줄일 수 있다.

상기 화학식 1로 표현되는 화합물은 예컨대 하기 하기 화학식 1a, 화학식 1b 또는 화학식 1c로 표현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

[화학식 1a]

[화학식 1b]

[화학식 1c]

상기 화학식 1a 내지 1c에서,

n은 0 또는 1이다.

이하 상기 n형 반도체에 관하여 설명한다.

상기 n형 반도체는 상기 p형 반도체와 이종접합을 형성할 수 있는 물질이라면 원칙적으로 제한되지 않으며, 예컨대 하기 화학식 2로 표현되는 화합물인 보론-서브프탈로시아닌 (boron-subphthalocyanine) 유도체, 화합물, NTCDA(1,4,5,8-Naphthalenetetracarboxylic dianhydride), 플러렌(C60), 디시아노비닐-터티오펜(dicyanovinyl-terthiophene, DCV3T), 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.

[화학식 2]

상기 화학식 1에서,

X는 음이온이다.

구체적으로, 상기 화학식 2로 표현되는 화합물은 하기 화학식 1a 내지 1e로 표현되는 화합물 중 하나로 표현될 수 있다.

[화학식 2a] [화학식 2b] [화학식 2c]

[화학식 2d] [화학식 2e]

일 예로, 활성층(30)은 약 50nm 내지 150nm의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)을 가지는 흡광 곡선을 나타낼 수 있으며, 예컨대 약 50nm 내지 140nm, 약 50nm 내지 130nm, 또는 약 50nm 내지 120nm의 반치폭을 가지는 흡광 곡선을 나타낼 수 있다. 여기서 반치폭은 최대 흡광 지점의 반(half)에 대응하는 파장의 폭(width)으로, 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 자외-가시광 분광 광도계(UV-Vis spectroscopy)로 측정되는 흡광도(absorbance)를 기준으로 정의될 수 있다. 상기 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 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수할 수 있다.

활성층(30)은 단일 층일 수도 있고 복수 층일 수 있다. 활성층(30)은 예컨대 진성층(intrinsic layer, I층), p형 층/n형 층, p형 층/I층, I층/n형 층, p형 층/I층/n형 층 등 다양한 조합일 수 있다.

진성층은 상기 p형 반도체 화합물과 상기 n형 반도체 화합물이 약 1:100 내지 약 100:1의 비율로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 약 1:50 내지 50:1의 비율로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 1:10 내지 10:1의 비율로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 1: 1, 2:1 또는 1:2의 비율로 포함될 수 있다. p형 반도체와 n형 반도체가 상기 범위의 조성비를 가짐으로써 효과적인 엑시톤 생성 및 pn 접합 형성에 유리하다.

p형 층은 상기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함할 수 있고, n형 층은 상기 화학식 3으로 표현되는 화합물을 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) 측으로 이동하고 분리된 전자는 제2 전극(20) 측으로 이동하여 유기 광전 소자에 전류가 흐를 수 있게 된다.

유기 광전 소자(100)는 빛이 입사되는 측에 투광 보조층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 예컨대 제1 전극(10)가 투광 전극인 경우 제1 전극(10)의 일면에 위치할 수 있고 예컨대 제2 전극(20)가 투광 전극인 경우 제2 전극(20)의 일면에 위치할 수 있다. 투광 보조층은 빛이 입사되는 측에 배치되어 입사 광의 반사도를 낮춤으로써 광 흡수도를 더욱 높일 수 있다.

투광 보조층은 예컨대 약 1.6 내지 2.5의 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있으며, 예컨대 상기 범위의 굴절률을 가지는 금속 산화물, 금속 황화물 및 유기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속 산화물은 예컨대 텅스텐 산화물, 아연 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 알루미늄 산화물, 알루미늄 주석 산화물(ATO), 불소 도핑된 주석 산화물(FTO), 몰리브덴 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 니오븀 산화물, 탄탈륨 산화물, 티타늄 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 코발트 산화물, 망간 산화물, 크롬 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 금속 황화물은 예컨대 아연설파이드(ZnS)를 포함할 수 있고, 상기 유기물은 예컨대 아민 유도체를 포함할 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)와 제2 전극(20), 그리고 제1 전극(10)와 제2 전극(20) 사이에 위치하는 활성층(30)을 포함한다.

그러나 본 구현예에 따른 유기 광전 소자(100)는 전술한 구현예와 달리 제1 전극(10)와 활성층(30) 사이 및 제2 전극(20)와 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.

전하 보조층(40)은 정공의 주입을 용이하게 하는 정공 주입층(hole injecting layer, HIL), 정공의 수송을 용이하게 하는 정공 수송층(hole transporting layer, HTL) 및 전자의 이동을 저지하는 전자 차단층(electron blocking layer, EBL)에서 선택된 적어도 한 층을 포함할 수 있고, 전하 보조층(50)은 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)에서 선택된 적어도 하나를 포함할 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 차단층(EBL)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.

상기 정공 차단층(HBL)은 예컨대 1,4,5,8-나프탈렌-테트라카르복실릭 디안하이드라이드(1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic dianhydride, NTCDA), 바소쿠프로인(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 어느 하나는 생략될 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 유기 CMOS 이미지 센서에 대하여 설명한다.

도 3은 일 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 유기 CMOS 이미지 센서의 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서(200)는 광 감지 소자(50B, 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(50), 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(55)가 집적되어 있다. 광 감지 소자(50)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 후술하는 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(g) 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(70)가 형성되어 있다. 색 필터(70)는 청색 화소에 형성되어 있는 청색 필터(70B)와 적색 화소에 형성되어 있는 적색 필터(70R)를 포함한다. 본 구현예에서는 녹색 필터를 구비하지 않은 예를 설명하지만, 경우에 따라 녹색 필터를 구비할 수도 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 있다. 활성층(30)에서는 전술한 바와 같이 상기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함하는 p형 반도체가 n형 반도체와 이종접합을 형성한다.

상기 가시광 흡수체를 포함하는 활성층은 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수할 수 있고 녹색 화소의 색 필터를 대체할 수 있다.

제2 전극(20) 측으로부터 입사된 광은 활성층에서 녹색 파장 영역의 빛이 주로 흡수되어 광전 변환될 수 있고 나머지 파장 영역의 빛은 제1 전극(10)을 통과하여 광 감지 소자(50)에 센싱될 수 있다.

상기와 같이 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 유기 광전 소자가 적층된 구조를 가짐으로써 이미지 센서의 크기를 줄여 소형화 이미지 센서를 구현할 수 있는 동시에 감도를 높이고 크로스토크를 줄일 수 있다.

도 5는 다른 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서를 개략적으로 도시한 평면도이다.

본 구현예에 따른 유기 CMOS 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.

n형 반도체 화합물

[화학식 1aa]

[화학식 1bb]

[화학식 1cc]

[화학식 1dd]

[화학식 1ee]

[화학식 1ff]

[화학식 1gg]

[화학식 1hh]

상기 화학식 1aa로 표현되는 화합물의 흡광 특성을 평가한다.

상기 용액 상태의 흡광 특성은, 상기 화학식 1aa로 표현되는 화합물을 메탄올에 1.0 x 10^-5 mol/L로 녹여 준비한 후 평가한다. 상기 화학식 1aa로 표현되는 화합물의 박막 상태의 흡광 특성은, 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 (Varian 사 제조)를 사용하여 자외선-가시광선(UV-Vis)을 조사하여 평가한다.

그 결과, 상기 화학식 1aa로 표현되는 화합물은 용액 상태에서 약 524 내지 530 nm에서 최대흡수파장을 나타내고, 박막 상태에서 약 560 nm에서 최대흡수파장을 나타낸다.

다음으로, 상기 화학식 1aa 내지 1ee로 표현되는 n형 반도체 화합물들의 파장에 따른 흡광 특성을 시뮬레이션 (Gaussian09 (B3LYP in the DFT mode, 6-31G** basis set)을 통해 평가한다.

도 6은 상기 화학식 1aa 내지 1ee로 표현되는 화합물들의 흡광 특성을 보여주는 그래프이다. 도 6을 참고하면, 상기 화학식 1bb 내지 1ee로 표현되는 화합물들은 상기 화학식 1aa로 표현되는 화합물과 유사한 흡광 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이로부터, 상기 화학식 1bb 내지 1ee로 표현되는 화합물들은 상기 화학식 1aa로 표현되는 화합물과 마찬가지로 약 500 내지 600nm 파장 영역에서 최대 흡수 파장을 가질 것임을 예상할 수 있다.

상기 화학식 1aa에서와 동일한 방식으로 상기 화학식 1ff로 표현되는 화합물의 흡광 특성을 평가한다.

상기 화학식 1ff로 표현되는 화합물은 용액 상태에서 약 552 내지 554 nm에서 최대흡수파장을 나타내고, 박막 상태에서 약 566 nm에서 최대흡수파장을 나타낸다.

다음으로, 상기 화학식 1ff 내지 1hh로 표현되는 n형 반도체 화합물들의 파장에 따른 흡광 특성을 시뮬레이션 (Gaussian09 (B3LYP in the DFT mode, 6-31G** basis set)을 통해 평가한다.

도 7은 상기 화학식 1ff 내지 1hh로 표현되는 화합물들의 흡광 특성을 보여주는 그래프이다. 도 7을 참고하면, 상기 화학식 1gg 내지 1hh로 표현되는 화합물들은 상기 화학식 1ff로 표현되는 화합물과 유사한 흡광 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이로부터, 상기 화학식 1gg 내지 1hh로 표현되는 화합물들은 상기 화학식 1ff로 표현되는 화합물과 마찬가지로 약 500 내지 600nm 파장 영역에서 최대 흡수 파장을 가질 것임을 예상할 수 있다.

유기 광전 소자의 제작

실시예 1

유리 기판 위에 ITO를 스퍼터링으로 적층하여 약 150nm 두께의 제1 전극을 형성하고 그 위에 전하 보조층으로 몰리브덴 산화물(MoOx) 박막을 30nm 두께로 적층한다. 이어서 몰리브덴 산화물(MoOx) 박막 위에 p형 반도체인 상기 화학식 1aa로 표현되는 화합물(시그마 알드리치 제)과 n형 반도체인 하기 화학식 2aa로 표현되는 화합물(Lumtec사 제)을 1:1 의 비율로 공증착하여 70nm 두께의 활성층을 형성한다. 이어서 활성층 위에 알루미늄(Al)을 스퍼터링으로 적층하여 80nm 두께의 제2 전극을 형성하여 유기 광전 소자를 제작한다.

[화학식 2aa]

실시예 2

p형 반도체인 상기 화학식 1aa로 표현되는 화합물과 n형 반도체인 하기 화학식 2aa로 표현되는 화합물을 2:1의 비율로 공증착한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 유기 광전 소자를 제작한다.

실시예 3

p형 반도체인 상기 화학식 1aa로 표현되는 화합물과 n형 반도체인 하기 화학식 2aa로 표현되는 화합물을 1:2의 비율로 공증착한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 유기 광전 소자를 제작한다.

비교예 1

p형 반도체로 상기 화학식 1aa로 표현되는 화합물 대신 상기 화학식 2aa로 표현되는 화합물을 사용하고 n형 반도체로 상기 화학식 2aa로 표현되는 화합물 대신 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 광전 소자를 제작한다.

[화학식 3]

비교예 2

p형 반도체로 상기 화학식 1aa로 표현되는 화합물 대신 하기 화학식 4로 표현되는 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 광전 소자를 제작한다.

[화학식 4]

평가 1

실시예 1 및 비교예 1, 2에 따른 유기 광전 소자의 외부양자효율(EQE) 및 반치폭(FHWM)을 평가한다.

외부양자효율(EQE)은 IPCE measurement system (McScience사, 한국) 설비를 이용하여 측정한다. 먼저, Si 광 다이오드 (Hamamatsu사, 일본)를 이용하여 설비를 보정(calibration)한 후 실시예 1 및 비교예 1, 2에 따른 유기 광전 소자를 설비에 장착하고 파장범위 약 350 내지 800nm 영역에서 외부양자효율을 측정한다.

반치폭(FHWM)은 외부양자효율 그래프에서 최대 흡광 지점의 반(half)에 대응하는 파장의 폭(width)을 측정한다.

그 결과는 도 8 및 표 1과 같다.

도 8은 3V에서의 실시예 1 및 비교예 1, 2에 따른 유기 광전 소자의 파장에 따른 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이다.

도 8을 참고하면, 실시예 1 및 비교예 1, 2에 따른 유기 광전 소자는 모두 약 500nm 내지 600nm의 녹색 파장 영역에서 외부양자효율(EQE)의 최대 피크를 나타내는 것을 알 수 있다.

	FWHM(nm)
실시예 1	120 nm
비교예 1	160 nm
비교예 2	140 nm

도 8 및 표 1을 참고하면, 실시예 1에 따른 유기 광전 소자는 비교예 1 및 2에 따른 유기 광전 소자와 비교하여 약 500nm 내지 600nm 파장 영역에서 더 좁은 반치폭을 가지는 외부양자효율(EQE)을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 실시예 1에 따른 유기 광전 소자는 비교예 1 및 2에 따른 유기 광전 소자와 비교하여 녹색 파장 영역에 대한 파장 선택성이 높은 것을 확인할 수 있다.

평가 2

실시예 2 및 3에 따른 유기 광전 소자의 외부양자효율(EQE)을 상기 평가 1의 방법에 따라 산출한다. 이어서, 평가 1의 방법에 따라 얻어진 실시예 1 내지 3에 따른 유기 광전 소자의 외부양자효율(EQE)을 정규화한다.

그 결과는 도 9와 같다.

도 9는 실시예 1 내지 3에 따른 유기 광전 소자의 파장에 따른 정규화된 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이다.

도 9를 참고하면, 실시예 2 및 3에 따른 유기 광전 소자는 실시예 1에 따른 유기 광전 소자와 마찬가지로 약 500nm 내지 600nm의 녹색 파장 영역에서 외부양자효율(EQE)의 최대 피크를 나타내는 것을 알 수 있다.

평가 3

실시예 1과 비교예 1, 2에 따른 유기 광전 소자를 적용한, 도 4에서 도시한 구조의 이미지 센서의 크로스토크를 평가한다.

크로스토크 평가는 LUMERRICAL(3D) 프로그램을 사용하여 시뮬레이션 평가한다. 이 때 파장 영역을 각각 440-480nm(청색), 520-560nm(녹색), 590-630nm(적색) 3영역으로 분할하여 각각의 영역에 다른 색의 광 변환소자가 얼마나 광학적으로 간섭하는지를 평가한다. 즉 440-480nm에 있어서는 청색 소자 영역의 감도곡선 적분치를 100으로 하고 적색 소자 및 녹색 소자의 감도곡선의 440-480nm에서의 상대적분치를 구하였다. 이 값이 440-480nm에 있어서의 적색 소자 및 녹색 소자의 청색영역에 대한 크로스토크 값이다. 마찬가지로 520-560nm에 있어서는 녹색 영역의 감도곡선 적분치를 100으로 하고 적색 소자 및 청색 소자의 감도곡선의 520-560nm에서의 상대적분치를 구하였다. 이 값이 520-560nm에 있어서의 적색 소자 및 청색 소자의 녹색 영역에 대한 크로스토크 값이다. 마찬가지로 590-630nm에 있어서는 적색 영역의 감도곡선 적분치를 100으로 하고 청색 소자 및 녹색 소자의 감도곡선의 520-560nm에서의 상대적분치를 구하였다. 이 값이 520-560nm에 있어서의 청색 소자 및 녹색 소자의 적색 영역에 대한 크로스토크 값이다. 마지막으로 상기 크로스토크 값들의 평균값을 구하여 평균 크로스토크 값을 얻는다.

그 결과는 도 10과 표 2와 같다.

도 10은 실시예 1에 따른 유기 광전 소자를 적용한 이미지 센서의 적색 소자 영역, 녹색 소자 영역 및 청색 소자 영역에서의 양자 효율(Quantum efficiency, QE)를 나타내고, 도 11 및 12는 각각 비교예 1 및 2에 따른 유기 광전 소자를 적용한 이미지 센서의 적색 소자 영역, 녹색 소자 영역 및 청색 소자 영역에서의 양자 효율(Quantum efficiency, QE)를 나타낸다.

	평균 크로스토크 (%)
실시예 1	17.2
비교예 1	33
비교예 2	19.6

도 10 내지 12, 및 표 2를 참고하면, 실시예 1에 따른 유기광전소자를 적용한 경우 비교예 1 및 2에 따른 유기광전소자를 적용한 경우와 비교하여 크로스토크가 감소한 것을 확인할 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: 유기 CMOS 이미지 센서

Claims

서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 p형 반도체와 n형 반도체가 이종접합을 형성하는 활성층
을 포함하고,
상기 p형 반도체는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 포함하는
유기 광전 소자:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서,
X는 산소(-O-) 또는 황(-S-)이고,
R¹ 내지 R¹¹은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이고,
Y^-는 할로겐 이온이다.
제1항에서,
상기 R¹ 내지 R⁴는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기 또는 이들의 조합인 유기 광전 소자.
제1항에서,
상기 R¹¹은 치환 또는 비치환된 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 바이페닐, 또는 이들의 조합으로부터 유도되는 기인 유기 광전 소자.
제3항에서,
상기 R¹¹은 적어도 하나의 수소가 -COOR′로 치환된 기인 유기 광전 소자.
단, 상기 R′는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 이들의 조합을 의미한다.
제1항에서,
상기 R⁵ 내지 R¹¹ 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기인 유기 광전 소자.
제1항에서,
상기 X는 산소(-O-)이고, 상기 Y^-는 염화이온(-Cl^-)인 유기 광전 소자.
제1항에서,
상기 화학식 1로 표현되는 화합물은 가시광선 영역 내에서 500 내지 600nm 파장 영역에서 최대 흡수 파장을 가지는 유기 광전 소자.
제1항에서,
상기 p형 반도체는 하기 화학식 1a, 화학식 1b 또는 화학식 1c로 표현되는 화합물을 포함하는 유기 광전 소자:
[화학식 1a]

[화학식 1b]

[화학식 1c]

상기 화학식 1a 내지 1c에서,
R²¹ 내지 R²⁴는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기 또는 이들의 조합이고,
R²⁵ 내지 R²⁷는 각각 독립적으로 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기 또는 이들의 조합이고,
R″는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 이들의 조합이고,
n은 0 또는 1이다.
제1항에서,
상기 n형 반도체는 하기 화학식 2로 표현되는 화합물, NTCDA(1,4,5,8-Naphthalenetetracarboxylic dianhydride), 플러렌(C60), 디시아노비닐-터티오펜(dicyanovinyl-terthiophene, DCV3T), 또는 이들의 조합인 유기 광전 소자:
[화학식 2]

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.
제9항에서,
상기 화학식 2로 표현되는 화합물은 하기 화학식 2a 내지 2e로 표현되는 화합물 중 하나인 유기 광전 소자:
[화학식 2a]

[화학식 2b]

[화학식 2c]

[화학식 2d]

[화학식 2e]
제1항에서,
50nm 내지 150nm 의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)을 가지는 흡광 곡선을 나타내는 유기 광전 소자.
제1항에서,
상기 활성층은 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 유기 광전 소자.
제1항에서,
상기 활성층은 상기 p형 반도체와 상기 n형 반도체가 1:100 내지 100:1의 비율로 혼합되어 있는 진성층(intrinsic layer)을 포함하는 유기 광전 소자.
제1항에서,
상기 활성층은 상기 p형 반도체와 상기 n형 반도체가 1:10 내지 10:1의 비율로 혼합되어 있는 진성층(intrinsic layer)을 포함하는 유기 광전 소자.
제13항에서,
상기 활성층은 상기 p형 반도체를 포함하는 p형 층을 더 포함하는 유기 광전 소자.
제13항에서,
상기 활성층은 상기 n형 반도체를 포함하는 n형 층을 더 포함하는 유기 광전 소자.
제1항에서,
상기 제1 전극과 상기 활성층 사이 및 상기 제2 전극과 상기 활성층 사이 중 적어도 하나에 위치하는 전하 보조층을 더 포함하는 유기 광전 소자.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 유기 광전 소자를 포함하는 이미지 센서.
제18항에서,
청색 파장 영역의 광을 감지하는 복수의 제1 광 감지 소자 및 적색 파장 영역의 광을 감지하는 복수의 제2 광 감지 소자가 집적되어 있는 반도체 기판,
상기 반도체 기판의 상부에 위치하고 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 청색 필터와 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 적색 필터를 포함하는 색 필터 층, 그리고
상기 색 필터 층의 상부에 위치하고 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 상기 유기 광전 소자
를 포함하는 이미지 센서.
제18항에서,
상기 유기 광전 소자인 녹색 광전 소자, 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 청색 광전 소자 및 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 적색 광전 소자가 적층되어 있는 이미지 센서.