KR20230013993A - 광전 소자 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

광전 소자는 제 1 전극; 상기 제 1 전극과 이격 배치된 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되며, 에너지 밴드가 서로 다른 복수의 양자점층을 포함하는, 활성층;을 포함한다. 이러한 양자점층에 의해 광에너지를 흡수하고 발생한 전하가 외부로 추출되는 효율이 높아질 수 있다.

Description

광전 소자 및 이를 포함하는 전자 장치 {Optoelectric device and electronic device including the same}
개시된 실시예들은 광전 소자 및 이를 포함하는 전자 장치에 대한 것이다.
양자점(quantum dot)은 나노 사이즈(nano size)를 가지는 반도체 물질의 나노 결정으로 양자 가둠(quantum confinement) 효과를 나타내는 물질이다.
콜로이드 양자점(Colloidal Quantum Dot)은 나노 사이즈(nano size)에서의 양자 가둠(quantum confinement) 효과에 의해서 size에 따라 다른 밴드갭을 나타내며 이러한 특성을 이용해 여러 발광 소자, 수광 소자등으로 활용되고 있다. 예를 들어, 양자점이 QD-TV, QD-LED, QD-display 등과 같은 발광 소자나, QD-photodetector, QD-solar cell 등과 같은 수광 소자에 적용되고 있다.
수광 소자에서는 양자점층을 흡수층으로 사용하며 양자점이 광에너지를 흡수하면 양자점층 내에 포토캐리어(photocarrier)가 발생된다. 이러한 포토캐리어가 양자점 층 외부로 추출되는 경로에서 캐리어 재결합(carrier recombination)으로 포토캐리어가 소멸될 수 있고 이는 효율을 저하시키는 원인이 된다. 따라서, 광 에너지에 의해 양자점층 내에 발생한 전하를 외부로 추출하는 효율을 높이는 방안이 모색되고 있다.
광전 효율이 개선된 광전 소자가 제공된다.
광전 소자를 활용한 전자 장치가 제공된다.
실시예에 따르면, 제 1 전극; 상기 제 1 전극과 이격 배치된 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되며, 에너지 밴드가 서로 다른 복수의 양자점층을 포함하는, 활성층;을 포함하는, 광전 소자가 제공된다.
상기 복수의 양자점층은 서로 같은 양자점 물질을 포함할 수 있다.
상기 복수의 양자점층은 서로 다른 도펀트로 도핑될 수 있다.
상기 복수의 양자점층 중 한 층은 소정 도펀트로 도핑되고, 다른 한 층은 도핑되지 않을 수 있다.
상기 복수의 양자점층은 서로 다른 양자점 물질을 포함할 수 있다.
상기 활성층은 p형의 제1 양자점층;과 n형의 제 2 양자점층;을 포함할 수 있다.
상기 활성층은 상기 제 1 양자점층과 상기 제 2 양자점층 사이에 배치된, i형(intrinsic type)의 제 3 양자점층을 더 포함할 수 있다.
상기 활성층은 상기 제 1 양자점층과 상기 제 3 양자점층 사이에 배치되고 p형이며, 상기 제 1 양자점층보다 낮은 도핑 농도를 갖는 제 4 양자점층과, 상기 제 3 양자점층과 상기 제 2 양자점층 사이에 배치되고 n형이며 상기 제 2 양자점층보다 낮은 도핑 농도를 갖는 제 5 양자점층을 더 포함할 수 있다.
상기 활성층은 상기 제 1 양자점층과 상기 제 2 양자점층 사이에 배치되고, p형이며 상기 제 1 양자점층보다 낮은 도핑 농도를 갖는 제 4 양자점층과, 상기 제 4 양자점층과 상기 제 2 양자점층 사이에 배치되고, n형이며 상기 제 2 양자점층보다 낮은 도핑 농도를 갖는 제 5 양자점층을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 중 하나는 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다.
상기 복수의 양자점층 중 어느 한 층은 금속 이온 도핑, 리간드 물질 도핑 또는 무기 이온 패시베이션 도핑될 수 있다.
상기 복수의 양자점층에 포함되는 양자점들의 직경은 1nm 내지 10nm의 범위일 수 있다.
상기 활성층은 가시광선 또는 근적외선 또는 적외선 파장 대역의 광에 반응하여 포토캐리어를 형성할 수 있다.
상기 광전 소자는 상기 제 1 전극과 상기 활성층 사이에 배치되는 전자수송층; 및 상기 활성층과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 정공수송층;을 더 포함할 수 있다.
상기 활성층의 두께는 200nm 내지 600nm의 범위일 수 있다.
상기 전자수송층, 상기 정공수송층 각각의 두께는 10nm 내지 100nm의 범위일 수 있다.
상기 광전 소자는 상기 제 1 전극과 상기 전자수송층 사이에 배치되는 전자주입층; 및 상기 제 2 전극과 상기 정공수송층 사이에 배치되는 정공주입층;을 더 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 복수의 광 감지 요소를 포함하며, 상기 복수의 광 감지 요소 각각은 전술한 어느 하나의 광전 소자를 포함하는 센서 어레이; 및 상기 복수의 광 감지 요소 각각과 연결된 회로 요소들을 포함하며 상기 복수의 광 감지 요소 각각에서 발생한 광전 신호를 판독하는 회로부;를 포함하는, 이미지 센서가 제공된다.
실시예에 따르면, 피사체로부터 반사된 광을 집속하여 광학 상을 형성하는 촬상부; 및 상기 촬상부에서 형성한 광학 상을 전기 신호로 변환하는 전술한 이미지 센서;를 포함하는, 전자 장치가 제공된다.
상기 전자 장치는 스마트 폰(smart phone), 휴대폰, PDA(personal digital assistant), 랩톱(laptop), PC(personal computer), 가전 제품, 보안 카메라, 의료용 카메라, 자동차, 또는 사물인터넷(IoT;Internet of Things) 기기일 수 있다.
상술한 광전 소자는 양자점들을 활용한 활성층을 구비하며, 양자점의 크기에 따라 동작 파장 대역이 용이하게 조절될 수 있어, 다양한 파장 대역의 광에 적합한 광 센서로 활용될 수 있다.
상술한 광전 소자는 에너지 밴드가 다른 복수의 양자점층을 활성층에 구비하고 있으며, 이에 따라 높은 외부 양자 효율을 나타낼 수 있다.
상술한 광전 소자는 다양한 파장 대역에 적용가능한 이미지 센서를 제공할 수 있다. 이러한 이미지 센서들은 가시광 이미지를 제공하는 카메라 뿐 아니라, 근적외선을 활용하는 야간, 방범용 카메라 내지 적외선을 활용하는 열화상 카메라 등에 활용될 수 있다.
상술한 이미지 센서를 구비하는 카메라 모듈은 다양한 전자 장치에 활용될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 광전 소자의 구조를 보이는 단면도이다.
도 2는 도 1의 광전 소자의 에너지 밴드를 보인다.
도 3은 도 1의 광전 소자에 역 바이어스 전압이 인가된 경우의 에너지 밴드 및 광전 소자에 입사된 광 에너지에 의해 발생한 전자, 정공의 움직임을 보이는 개념도이다.
도 4는 비교예에 따른 광전 소자의 구조를 보이는 단면도이다.
도 5는 도 4의 광전 소자의 에너지 밴드를 보인다.
도 6은 도 4의 광전 소자에 역 바이어스 전압이 인가된 경우의 에너지 밴드 및 광전 소자에 입사된 광 에너지에 의해 발생한 전자, 정공의 움직임을 보이는 개념도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 광전 소자의 구조를 보이는 단면도이다.
도 8은 도 7의 광전 소자의 에너지 밴드를 보인다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 광전 소자의 구조를 보이는 단면도이다.
도 10은 도 9의 광전 소자의 에너지 밴드를 보인다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 광전 소자의 구조를 보이는 단면도이다.
도 12는 도 11의 광전 소자의 에너지 밴드를 보인다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 광전 소자의 구조를 보이는 단면도이다.
도 14는 전산 모사에 적용된 실시예에 따른 광전 소자의 개략적인 구조를 보인다.
도 15는 도 14의 광전 소자에서 전자 수송층, 전하 수송층의 두께에 따른 외부 양자 효율을 보인 분포도이다.
도 16은 전산 모사에 적용된 다른 실시예에 따른 광전 소자의 개략적인 구조를 보인다.
도 17 및 도 18은 각각 도 16의 광전 소자에서 활성층의 두께를 다르게 고정하고 전자 수송층, 전하 수송층의 두께에 따른 외부 양자 효율을 보인 분포도이다.
도 19는 전산 모사에 적용된 비교예에 따른 광전 소자의 개략적인 구조를 보인다.
도 20는 도 19의 광전 소자에서 전자 수송층, 전하 수송층의 두께에 따른 외부 양자 효율을 보인 분포도이다.
도 21은 전산 모사에 적용된 다른 비교예에 따른 광전 소자의 개략적인 구조를 보인다.
도 22는 도 21의 광전 소자에서 전자 수송층, 전하 수송층의 두께에 따른 외부 양자 효율을 보인 분포도이다.
도 23은 실시예에 따른 이미지 센서의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
도 24는 실시예에 따른 이미지 센서의 회로 구성을 보인다.
도 25는 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 전자 장치의 개략적인 구조를 보이는 블록도이다.
도 26은 도 25의 전자 장치에 구비되는 카메라 모듈의 개략적인 구조를 보이는 블록도이다.
도 27 및 도 28은 실시예에 따른 이미지 센서가 적용된 전자 장치의 예들을 보인다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 이러한 용어들은 구성 요소들의 물질 또는 구조가 다름을 한정하는 것이 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...부”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다.
방법을 구성하는 단계들은 설명된 순서대로 행하여야 한다는 명백한 언급이 없다면, 적당한 순서로 행해질 수 있다. 또한, 모든 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구항에 의해 한정되지 않는 이상 이러한 용어로 인해 권리 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 광전 소자의 구조를 보이는 단면도이다.
광전 소자(100)는 제 1 전극(110), 제 1 전극(110)과 이격 배치된 제 2 전극(190) 및 제 1 전극(110)과 제 2 전극(190) 사이에 배치되며, 에너지 밴드가 서로 다른 복수의 양자점층을 포함하는 활성층(150)을 포함한다. 제 1 전극(110)과 활성층(150) 사이에는 전자 수송층(130)이 배치될 수 있고, 제 2 전극(190)과 활성층(150) 사이에는 정공 수송층(170)이 배치될 수 있다.
활성층(150)은 p형의 제 1 양자점층(150p), n형의 제 2 양자점층(150n), 제 1 양자점층(150p)과 제 2 양자점층(150n) 사이에 배치된, i형(intrinsic type)의 제 3 양자점층(150i)을 포함할 수 있다.
활성층(150)에 구비되는 양자점들은 예를 들어, 콜로이달(colloidal) 용액을 사용해서 형성된, 콜로이드 양자점(colloidal quantum dot)일 수 있다. 양자점은 반도체(무기반도체)로 형성된 나노사이즈(nano-size)의 구조체일 수 있다. 양자점은 수십 nm 이하의 지름, 예컨대, 약 10 nm 이하의 지름을 가질 수 있다. 양자점은, 예컨대, Ⅱ-Ⅵ족 계열 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 계열 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 계열 반도체, Ⅳ족 계열 반도체 및 그래핀 양자점 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 Ⅱ-Ⅵ족 계열 반도체는, 예를 들어, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe와 같은 2원계(binary) 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe와 같은 3원계(ternary) 화합물; CdHgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe와 같은 4원계(quaternary) 화합물 중 적어도 하나를 포함하거나 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 Ⅲ-Ⅴ족 계열 반도체는, 예를 들어, GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb와 같은 2원계 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb와 같은 3원계 화합물; GaAlNP, GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb와 같은 4원계 화합물 중 적어도 하나를 포함하거나 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 Ⅳ-Ⅵ족 계열 반도체는, 예를 들어, SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe와 같은 2원계 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe와 같은 3원계 화합물; SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe와 같은 4원계 화합물을 포함하거나 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 Ⅳ족 계열 반도체는, 예를 들어, Si, Ge, SiGe, SiC 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 한편, 상기 그래핀 양자점은 그래핀으로 구성된 양자점일 수 있다. 또한, 양자점은 코어부와 껍질부를 갖는 코어-쉘(core-shell) 구조를 갖거나, 쉘(shell)이 없는 입자 구조(즉, core only 구조)를 가질 수 있다. 코어-쉘(core-shell) 구조는 싱글-쉘(single-shell) 또는 멀티-쉘(multi-shell)을 가질 수 있다. 멀티-쉘(multi-shell)은, 예컨대, 더블-쉘(double-shell)일 수 있다. 또한, 양자점은 합금(alloy)을 포함할 수 있고, 경우에 따라, 소정의 도펀트(dopant)로 도핑될 수 있다. 양자점의 표면에는 유기 리간드(organic ligand)나 무기 리간드(inorganic ligand)가 존재할 수 있다.
활성층(150)을 이루는 제 1 양자점층(150p), 제 2 양자점층(150n), 제 3 양자점층(150i)은 상술한 양자점 물질 중 서로 같은 양자점 물질을 포함할 수 있다. 제 1 양자점층(150p), 제 2 양자점층(150n), 제 3 양자점층(150i)은 서로 다른 도펀트로 도핑되거나, 또는 일부층만이 소정 도펀트로 도핑되고 나머지 층은 도핑되지 않을 수도 있다.
제 1 양자점층(150p), 제 2 양자점층(150n), 제 3 양자점층(150i)에 구비되는 양자점 물질이 예를 들어, InAs와 같이 본질적으로 n형인 경우, 제 2 양자점층(150n)은 도핑되지 않고, 제 1 양자점층(150p)과 제 3 양자점층(150i)은 p형의 도펀트로 도핑되고 도핑 농도를 서로 다르게 조절하여 각각 p형, i형이 될 수 있다. 제 2 양자점층(150n)이 추가적으로 n형 도펀트로 도핑되는 것도 가능하다.
제 1 양자점층(150p), 제 2 양자점층(150n), 제 3 양자점층(150i)에 구비되는 양자점 물질이 예를 들어, PbS와 같이 본질적으로 p형인 경우, 제 1 양자점층(150p)은 도핑되지 않고, 제 2 양자점층(150n)과 제 3 양자점층(150i)이 n형의 도펀트로 도핑되며 도핑 농도를 서로 다르게 조절하여 각각 n형, i형이 될 수 있다. 제 1 양자점층(150p)이 추가적으로 p형 도펀트로 도핑되는 것도 가능하다.
제 1 양자점층(150p), 제 2 양자점층(150n), 제 3 양자점층(150i)은 전부 또는 2 이상이, 상술한 양자점 물질 중 서로 다른 양자점 물질을 포함할 수도 있다. 제 1 양자점층(150p), 제 2 양자점층(150n), 제 3 양자점층(150i)은 각각 p형, n형, i형에 알맞은 물질을 포함할 수 있고, 필요에 따라 적절한 도펀트로 도핑될 수도 있다.
상술한 도핑은 예를 들어, 금속 이온 도핑, 리간드 물질 도핑 또는 무기 이온 패시베이션 도핑 등을 포함할 수 있다.
제 1 양자점층(150p)은 제 3 양자점층(150i)과의 관계에서 유의미한 p-i 접합이 형성되도록 p형 농도가 설정될 수 있다. 예를 들어, 1015/cm2 이상의 농도를 가질 수 있다. 마찬가지로, 제 2 양자점층(150n)도 제 3 양자점층(150i)과의 관계에서 유의미한 i-n 접합이 형성되도록 n형 농도가 설정될 수 있다. 예를 들어, 1015/cm2 이상의 농도를 가질 수 있다.
활성층(150)을 이루는 제 1 양자점층(150p), 제 2 양자점층(150n), 제 3 양자점층(150i)에 포함되는 양자점들의 직경은 1nm 내지 10nm의 범위일 수 있다. 양자점들의 직경은 광전 소자(100)의 동작 파장, 즉, 활성층(150)이 광 에너지를 흡수하고 포토캐리어를 발생시키게 되는, 입사광의 파장 대역과 관련된다. 양자점들의 직경을 조절하여 동작 파장 대역이 조절될 수 있다. 활성층(150)이 예를 들어, 가시광선 또는 근적외선 또는 적외선 파장 대역의 광에 반응하여 포토캐리어를 형성할 수 있도록 양자점들의 크기가 정해질 수 있다.
제 1 전극(110), 제 2 전극(190)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 제 1 전극(110)과 제 2 전극(190) 중 어느 하나는 투명 전극 물질을 포함할 수 있다. 투명 전극 물질로, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), AZO(aluminium zinc oxide), GZO(gallium zinc oxide)와 같은 투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide, TCO)이 사용될 수 있다. 또한, Al, Mo, Ag, Au, Ca, Ba, CNT(carbon nanotube), 그래핀(graphene) 등이 전도성 물질로 사용될 수 있다. 이 밖에도 다양한 금속, 도전성 화합물(산화물) 등이 제 1 전극(110), 제 2 전극(190)에 사용될 수 있다.
제 1 전극(110)과 활성층(150) 사이에 전자수송층(electron transport layer:ETL)(130)이 구비될 수 있다. 전자수송층(130)은 무기반도체를 포함할 수 있다. 상기 무기반도체는 n형 반도체일 수 있다. 상기 무기반도체는 예를 들어, Zn 산화물(ZnOX), Ti 산화물(TiOX), Sn 산화물(SnOX), Zr 산화물(ZrOX) 또는 n-GaN을 포함할 수 있다. 여기서 제시한 무기반도체의 구체적인 물질은 예시적인 것이고, 그 밖에 다양한 무기반도체 물질이 적용될 수 있다. 전자수송층(130)은 n형 유기반도체로 형성될 수도 있다. 전자수송층(130)은 일반적인 박막 형태를 갖거나, 복수의 나노구조체로 구성된 층 구조를 가질 수 있다. 상기 복수의 나노구조체는, 예컨대, 나노파티클(nanoparticle)일 수 있다. 전자수송층(170)은 비정질(amorphous)이거나 다결정질(polycrystalline)일 수 있고, 경우에 따라서는, 비정질과 다결정질이 혼합된 상(phase)을 가질 수도 있다.
활성층(150)과 제 2 전극(190) 사이에 정공수송층(hole transport layer:HTL)(170)이 구비될 수 있다. 정공수송층(170)은 유기반도체를 포함할 수 있다. 상기 유기반도체는 p형 반도체일 수 있다. 상기 유기반도체는 저분자 또는 고분자 기반의 유기물을 포함할 수 있다. 정공수송층(170)은 p형 무기반도체를 포함할 수도 있다.
활성층(150)의 총 두께는 200nm 내지 600nm의 범위일 수 있다. 제 1 양자점층(150p), 제 2 양자점층(150n)은 같은 두께를 가질 수 있으며 다만, 이에 한정되지 않는다. 제 1 양자점층(150p), 제 2 양자점층(150n), 제 3 양자점층(150i)의 각각의 두께는 40nm 내지 300nm일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
전자수송층(170), 정공수송층(130) 각각의 두께는 10nm 내지 100nm의 범위일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 두께들은 광전 소자(100)의 동작시의 효율(예를 들어, 외부 양자 효율)과 관련되며, 효율을 높일 수 있는 적절한 두께 조합이 선택될 수 있다.
도 2는 도 1의 광전 소자의 에너지 밴드를 보이며, 도 3은 도 1의 광전 소자에 역 바이어스 전압이 인가된 경우의 에너지 밴드 및 광전 소자에 입사된 광 에너지에 의해 발생한 전자, 정공의 움직임을 보이는 개념도이다.
p형의 제 1 양자점층(150p), i형의 제 3 양자점층(150i), n형의 제 2 양자점층(150n)은 활성층(150) 내에 불연속적인 에너지 밴드를 형성한다. 이러한 형태의 에너지 밴드는 활성층(150)이 일정한 에너지 레벨을 갖는 경우보다 유효 내부 전계(effective internal electric field)를 높일 수 있는 방안으로 제시되고 있다.
광전 소자(1)에 역 바이어스(reverse bias) 전압이 인가되는 경우, 즉, 제 1 전극(110)이 제 2 전극(190)보다 높은 전위를 갖도록 전압이 인가되는 경우, 제 1 전극(110)에서 제 2 전극(190)을 향하는 방향으로 전계(E)가 형성된다. 활성층(150)이 광에너지(LE)를 흡수하여 형성된 전자(e-), 정공(h+)은 전계(E)에 따라 각각 도시된 방향으로 이동한다. 즉, 전자(e-)는 제 1 양자점층(150p)에서 제 3 양자점층(150i)으로, 제 3 양자점층(150i)에서 제 2 양자점층(150n)으로 이동하고, 정공(h+)은 제 2 양자점층(150n)에서 제 3 양자점층(150i)으로, 제 3 양자점층(150i)에서 제 1 양자점층(150o)으로 이동한다. 활성층(150) 내에서 전자(e-), 정공(h+)의 이동은 전계(E)에 따른 이동과 확산 메커니즘(diffusion mechanism)에 의한 이동을 포함할 수 있다. 전계(E)에 의한 이동은 드리프트(drift) 이동이라고도 한다. 확산 이동은 드리프트 이동에 비해 전달 속도나 효율면에서 불리하며, 활성층(150) 내의 이동 중 드리프트 이동이 지배적일수록 효율이 높아진다. 실시예에 따른 광전 소자(1)는 활성층(150) 내에 p-i 접합 영역, i-n 접합 영역을 구비하여 활성층(150) 내의 영역 중 대부분의 영역에서 드리프트 이동이 일어날 수 있다. 이는 유효 활성 영역이 넓은 것으로, 또는 활성층(150) 내에 형성되는 유효 전계가 큰 것으로 표현될 수 있다. 점선으로 표시한 기울기(GR1)는 도시된 에너지 밴드에 따라 활성층(150)내에 형성되는 유효 전계를 개념적으로 도시하며, 기울기가 클수록 활성층(150) 내에 형성된 전하가 외부로 효율적으로 추출될 수 있다.
도 4는 비교예에 따른 광전 소자의 구조를 보이는 단면도이다. 도 5는 도 4의 광전 소자의 에너지 밴드를 보이며, 도 6은 도 4의 광전 소자에 역 바이어스 전압이 인가된 경우의 에너지 밴드 및 광전 소자에 입사된 광 에너지에 의해 발생한 전자, 정공의 움직임을 보이는 개념도이다.
광전 소자(1)는 제 1 전극(11), 전자수송층(12), 활성층(15), 정공수송층(18), 제 2 전극(190)을 포함한다. 활성층(15)은 일정한 에너지 레벨을 가지는 형태로, p형 또는 n형의 양자점들을 포함할 수 있다. 광전 소자(1)에 역 바이어스(reverse bias) 전압이 인가되면, 제 1 전극(110)에서 제 2 전극(190)을 향하는 방향으로 전계(E)가 형성되고 광에너지(LE)에 의해 활성층(150)에 형성된 전자(e-), 정공(h+)은 각각 전자수송층(ETL), 정공수송층(HTL) 쪽으로 이동한다. 실선으로 표시한 기울기(GR2)는 활성층(15)내에 형성된 유효 전계를 개념적으로 도시한다.
한편, 도시된 기울기(GR2)는 실시예에 따른 경우인 점선으로 표시된 기울기(GR1)보다 낮으며 이는 활성층(15) 내의 유효 전계가 실시예의 경우보다 낮음을 개념적으로 표시한 것이다. 이에 따라, 전하의 이동 효율도 실시예의 경우보다 낮아진다. 이와 같이 낮은 효율은 비교예의 광전 소자(1)의 경우, 역바이어스 시, 공핍(depletion) 영역이 활성층(15) 내부가 아닌, 활성층(15)과 전자수송층(13)의 계면 또는 활성층(15)과 정공수송층(17)의 계면에서 형성되기 때문인 것으로 유추된다. 예를 들어, 활성층(15)이 p형 양자점층인 경우, 공핍영역이 활성층(15)과 전자수송층(13)의 계면에 형성된다. 활성층(15)의 영역 중 공핍(depletion) 영역에서 생성된 포토캐리어들은 전계(E) 방향을 따라 드리프트(drift) 이동하지만 나머지 영역에서는 캐리어 재결합(carrier recombination)으로 포토캐리어가 소멸될 수 있다. 또는, 나머지 영역에서의 포토캐리어 이동은 확산 메커니즘(diffusion mechanism)에 따른 이동으로 전달 속도가 느려 효율이 낮은 것으로 해석될 수도 있다. 비교예의 경우, 포토캐리어가 드리프트(drift) 이동하는 영역이 포토캐리어가 생성되는 영역 중 일부에 국한되게 제한적으로 나타나므로 효율이 낮게 나타나다.
도 7은 다른 실시예에 따른 광전 소자의 구조를 보이는 단면도이고, 도 8은 도 7의 광전 소자의 에너지 밴드를 보인다.
광전 소자(101)는 활성층(151)이 p형의 제 1 양자점층(151p), n형의 제 2 양자점층(151n)을 구비하는 점에서, 도 1의 실시예와 차이가 있다. 활성층(151)내에 형성되는 p-n 접합에 의해 불연속적인 에너지 밴드가 형성되고, 유효 내부 전계(effective internal electric field)가 높아질 수 있다. 유의미한 에너지 밴드 차이가 나타나도록 p형의 제 1 양자점층(151p), n형의 제 2 양자점층(151n)의 농도는 1015/cm2 이상일 수 있다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 광전 소자의 구조를 보이는 단면도이고, 도 10은 도 9의 광전 소자의 에너지 밴드를 보인다.
광전 소자(102)는 활성층(152)이 p형의 제 1 양자점층(152pp)과 제 4 양자점층(152p), n형의 제 2 양자점층(152nn)과 제 5 양자점층(152n), i형의 제 3 양자점층(152i)을 구비하는 점에서 도 1의 실시예와 차이가 있다. 제 1 양자점층(152pp)은 제 4 양자점층(152p)보다 높은 도핑 농도를 갖는다. 제 1 양자점층(152pp)과 제 4 양자점층(152p)에서 p형 도펀트의 농도는 1015/cm2 이상일 수 있다. 제 1 양자점층(152pp)의 농도는 제 4 양자점층(152p)의 도핑 농도에 대한 비율이 2배 이상일 수 있다. 제 1 양자점층(152pp)의 농도는 1016/cm2 이상일 수 있다. 제 2 양자점층(152nn)은 제 5 양자점층(152n)보다 높은 도핑 농도를 갖는다. 제 2 양자점층(152nn)과 제 5 양자점층(152n)에서 n형 도펀트의 농도는 1015/cm2 이상일 수 있다. 제 2 양자점층(152nn)의 농도는 제 5 양자점층(152n)의 농도에 대한 비율이 2배 이상일 수 있다. 제 2 양자점층(152nn)의 농도는 1016/cm2 이상일 수 있다. 이러한 농도 구배에 따라, 정공수송층(170)으로부터 전자수송층(130)을 향하여, p+, p-, i, n-, n+로 단계적으로 변하는 에너지 밴드가 형성된다. 이러한 에너지 밴드에 의해, 도 1의 실시예와 유사하거나 또는 이보다 개선된 효율이 달성될 것으로 예상된다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 광전 소자의 구조를 보이는 단면도이고, 도 12는 도 11의 광전 소자의 에너지 밴드를 보인다.
본 실시예의 광전 소자(153)는 활성층(153)이 p형의 제 1 양자점층(153pp)과 제 4 양자점층(153p), n형의 제 2 양자점층(153nn)과 제 5 양자점층(153n)을 포함한다. 제 1 양자점층(153pp)은 제 4 양자점층(153p)보다 높은 도핑 농도를 가지며, 제 2 양자점층(153nn)은 제 5 양자점층(153n)보다 높은 도핑 농도를 갖는다. 이러한 농도 구배에 따라, 정공수송층(170)으로부터 전자수송층(130)을 향하여, p+, p-, n-, n+로 단계적으로 변하는 에너지 밴드가 형성된다. 이러한 에너지 밴드에 의해, 도 7의 실시예와 유사하거나 또는 이보다 개선된 효율이 달성될 것으로 예상된다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 광전 소자의 구조를 보이는 단면도이다.
본 실시예의 광전 소자(104)는 정공수송층(170)과 제 2 전극(190) 사이에 정공주입층(hole injection layer:HIL)(180)이 더 구비되고, 전자수송층(130)과 제 1 전극(110) 사이에 전자주입층(electron injection layer: EIL)(120)이 더 구비된 점에서 도 1의 광전 소자(100)와 차이가 있다.
정공주입층(180)은 유기반도체 또는 무기반도체를 포함할 수 있다. 예컨대, 정공주입층(180)은 PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) 또는 PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrene sulfonate)와 같은 유기반도체를 포함할 수 있다.. 또한, 정공주입층(180)은 MoO3, NiO, WO3 등과 같은 무기반도체를 포함할 수도 있다. 그러나 여기서 제시한 정공주입층)의 구체적인 물질들은 예시적인 것이고, 그 밖에 다양한 물질이 정공주입층(180) 물질로 사용될 수 있다. 광전자소자 분야에서 사용되는 일반적인 정공 주입 물질이면 어느 것이든 정공주입층(180) 물질로 적용될 수 있다. 정공주입층(180)의 전기전도도가 높은 경우, 정공주입층(180)을 제 2 전극(190)의 일부로 여길 수도 있다. 경우에 따라서는, 정공주입층(180)은 따로 구비되지 않을 수 있고, 정공수송층(170)이 정공주입층(180)의 역할을 겸할 수도 있다.
전자주입층(120)은, 예컨대, LiF, CsF, NaF, CaF2, Li2O, Cs2O, Na2O, Li2CO3, Cs2CO3, Na2CO3 등으로 형성될 수 있다. 전자주입층(120)의 물질은 무기물이거나 유기물일 수도 있다. 일반적인 광전자소자에서 전자 주입 물질로 사용될 수 있는 물질이면 어느 것이든 전자주입층(120) 물질로 적용될 수 있다. 전자주입층(120)의 전기전도도가 높은 경우, 전자주입층(120)을 제 1 전극(110)의 일부로 여길 수도 있다. 경우에 따라서는, 전자주입층(120)은 따로 구비되지 않을 수 있고, 전자수송층(130)이 전자주입층(120)의 역할을 겸할 수도 있다.
전자주입층(120), 정공주입층(180)이 더 구비된 본 실시예의 광전 소자(104)는 도 1의 광전 소자(100)와 같은 활성층(150)을 포함하는 형태로 예시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 7, 도 9, 도 11의 광전 소자(101)(102)(193)에도 전자주입층(120), 정공주입층(180)이 더 구비될 수 있다.
이하, 도 14 내지 도 21에서는 비교예와 실시예에 따른 광전 소자의 성능을 전산 모사를 통해 분석한 결과를 설명할 것이다.
도 14는 전산 모사에 적용된 실시예에 따른 광전 소자의 개략적인 구조를 보이며, 도 15는 도 14의 광전 소자에서 전자수송층, 전하수송층의 두께에 따른 외부 양자 효율을 보인 분포도이다.
광전 소자(101)에서 활성층(151)은 제 1 양자점층(151p)과 제 2 양자점층(151n)을 포함한다. 제 1 양자점층(151p)은 p형 양자점(p-QD)들을 포함하며, 이들은 InAs로 이루어진 양자점을 p형으로 도핑하여 형성될 수 있다. 제 2 양자점층(151n)은 InAs로 이루어진 n형 양자점(n-QD)들을 포함한다.
활성층(151), 전자수송층(ETL), 정공수송층(HTL)의 두께를 다양하게 변화시키며 외부 양자 효율(external quantum efficiency)을 전산 모사하였고, 활성층(151) 두께가 300nm, 전자수송층(ETL), 정공수송층(HTL)의 두께가 각각 20nm, 20nm인 경우에 외부 양자 효율 38.9%로 가장 높게 나타나는 것으로 분석되었다.
도 15의 분포도는 활성층(151) 두께를 300nm로 고정하고 전자수송층, 전하수송층의 두께에 따른 외부 양자 효율을 보인 분포도이다. 이러한 결과로부터 설계 변수들이 p-n 접합 근처에서 형성되는 유효 활성 영역(EA)에 영향을 주는 것으로 분석될 수 있다.
도 16은 전산 모사에 적용된 다른 실시예에 따른 광전 소자의 개략적인 구조를 보이며, 도 17 및 도 18은 각각 도 16의 광전 소자에서 활성층의 두께를 다르게 고정하고 전자 수송층, 전하 수송층의 두께에 따른 외부 양자 효율을 보인 분포도이다.
광전 소자(150)에서 활성층(150)은 제 1 양자점층(150p)과 제 2 양자점층(150n), 제 3 양자점층(150i)을 포함한다. 제 1 양자점층(150p)은 p형 양자점(p-QD)들을 포함하며, 이들은 InAs로 이루어진 양자점을 p형으로 도핑하여 형성될 수 있다. 제 2 양자점층(150n)은 InAs로 이루어진 n형 양자점(n-QD)들을 포함한다. 제 3 앙자점층(150i)는 본질적으로 n형인 InAs QD에 낮은 농도로 p형 도핑하여 형성될 수 있다.
활성층(150), 전자수송층(ETL), 정공수송층(HTL)의 두께를 다양하게 변화시키며 외부 양자 효율(external quantum efficiency)을 전산 모사하였다.
도 17의 분포도는 제 1 양자점층(150p)과 제 2 양자점층(150n), 제 3 양자점층(150i)의 두께를 140nm, 140nm, 50nm로 고정하고, 전자수송층, 전하수송층의 두께에 따른 외부 양자 효율을 보인 분포도이다. 전자수송층(ETL), 정공수송층(HTL)의 두께가 각각 20nm, 20nm인 경우에 최대 외부 양자 효율 39.8%가 나타나는 것으로 분석되었다.
도 18의 분포도는 제 1 양자점층(150p)과 제 2 양자점층(150n), 제 3 양자점층(150i)의 두께를 140nm, 140nm, 200nm로 고정하고, 전자수송층, 전하수송층의 두께에 따른 외부 양자 효율을 보인 분포도이다. 전자수송층(ETL), 정공수송층(HTL)의 두께가 각각 20nm, 20nm인 경우에 최대 외부 양자 효율 40.9%가 나타나는 것으로 분석되었다.
이러한 결과로부터 전자수송층, 정공수송층, 활성층의 두께와 관련된 설계 변수들이 p-n 접합, i-n 접합 근처에서 형성되는 유효 활성 영역(EA)에 영향을 주는 것으로 분석될 수 있다.
도 19는 전산 모사에 적용된 비교예에 따른 광전 소자의 개략적인 구조를 보이며, 도 20은 도 19의 광전 소자에서 전자 수송층, 전하 수송층의 두께에 따른 외부 양자 효율을 보인 분포도이다.
비교예의 광전 소자(1)는 활성층(15)이 PbS로 이루어진 p형 양자점(p-QD)들을 포함한다.
활성층(15), 전자수송층(ETL), 정공수송층(HTL)의 두께를 다양하게 변화시키며 외부 양자 효율(external quantum efficiency)을 전산 모사하였고, 활성층(15) 두께가 200nm, 전자수송층(ETL), 정공수송층(HTL)의 두께가 각각 100nm, 60nm인 경우에 외부 양자 효율 30.6%로 가장 높게 나타나는 것으로 분석되었다.
도 20의 분포도는 활성층(15) 두께를 200nm로 고정하고 전자수송층, 전하수송층의 두께에 따른 외부 양자 효율을 보인 분포도이다. 이러한 결과로부터 설계 변수들이 p형 양자점들을 구비하는 활성층(15)과 전자수송층(ETL)의 계면 근처에 형성되는 유효 활성 영역(EA)에 영향을 주는 것으로 분석될 수 있다.
도 21은 전산 모사에 적용된 다른 비교예에 따른 광전 소자의 개략적인 구조를 보이며, 도 22은 도 21의 광전 소자에서 전자 수송층, 전하 수송층의 두께에 따른 외부 양자 효율을 보인 분포도이다.
비교예의 광전 소자(1)는 활성층(15)이 InAS로 이루어진 n형 양자점(n-QD)들을 포함한다.
활성층(15), 전자수송층(ETL), 정공수송층(HTL)의 두께를 다양하게 변화시키며 외부 양자 효율(external quantum efficiency)을 전산 모사하였고, 활성층(15) 두께가 250nm, 전자수송층(ETL), 정공수송층(HTL)의 두께가 각각 20nm, 60nm인 경우에 외부 양자 효율 29.7%로 가장 높게 나타나는 것으로 분석되었다.
도 22의 분포도는 활성층(15) 두께를 250nm로 고정하고 전자수송층, 전하수송층의 두께에 따른 외부 양자 효율을 보인 분포도이다. 이러한 결과로부터 설계 변수들이 n형 양자점들을 구비하는 활성층(15)과 정공수송층(HTL)의 계면 근처에 형성되는 유효 활성 영역(EA)에 영향을 주는 것으로 분석될 수 있다.
비교예의 결과들과 실시예의 결과들을 살펴보면, 실시예들에 따른 광전 소자에서 비교예의 경우보다 최대 외부 양자 효율이 크게 나타나고 있다. 이는 실시예의 경우 유효 활성 영역이 비교예의 경우보다 크게 형성되기 때문인 것으로 분석된다.
상술한 광전 소자는 양자점들을 활용한 활성층을 구비하며, 또한, 에너지 밴드가 다른 복수의 양자점층을 활성층에 구비하고 있어, 이에 따라 높은 외부 양자 효율을 나타낼 수 있다. 이러한 광전 소자는 양자점의 재질 및 크기에 따라 동작 파장 대역이 정해지며, 또한, 같은 재질의 양자점을 사용하며 크기만을 변화시키며 동작 파장 대역 조절이 가능하다. 따라서, 상술한 광전 소자는 다양한 파장 대역의 광에 적합한 광 센서로 활용될 수 있다.
상술한 광전 소자는 가시광 이미지를 획득하기 위한 일반 카메라의 이미지 센서로 활용될 수 있을 뿐 아니라, 근적외선(near infrared; NIR, short wavelength infrared; SWIR)를 활용하여, 야간, 방범용 카메라에 적합한 이미지 센서로 활용될 수 있다. 또한, 적외선(mid wavelength infrared;MWIR, long wavelength infrared; LWIR)을 활용하는 열화상 카메라, 군사용 카메라에 적합한 이미지 센서로 활용될 수 있다.
이하에서는 상술한 광전 소자를 활용한 다양한 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치를 설명할 것이다. 상술한 바와 같이 이미지 센서의 동작 파장 대역은 광전 소자에 구비되는 양자점들의 재질 및 크기에 따라 조절되는 것이므로, 이하 설명에서 이미지 센서의 동작 파장 대역은 특별히 한정되지 않는다.
도 23은 실시예에 따른 이미지 센서의 개략적인 구조를 보이는 단면도이고, 도 24는 실시예에 따른 이미지 센서의 회로 구성을 보인다.
이미지 센서(1000)는 복수의 광 감지 요소(SE)들을 구비하는 화소 어레이(1100)를 포함한다. 도 23에서, 광 감지 요소(SE)는 도 1의 광전 소자(100)와 동일한 구조로 도시되었으나 이에 한정되지 않으며 도 7, 도 9, 도 11, 도 13에서 설명된 광전 소자(101)(102)(103)(104) 중 어느 하나 또는 이들로부터 조합 변형된 구조가 사용될 수 있다.
이미지 센서(1000)는 또한, 복수의 광 감지 요소(SE) 각각과 연결된 회로 요소들을 포함하며 복수의 광 감지 요소(SE) 각각에서 발생한 광전 신호를 판독하는 회로부를 포함한다. 도 23에 도시한 회로 기판(SU)에는 상기 회로부의 적어도 일부가 구비될 수 있고, 광 감지 요소(SE)들은 회로 기판(SU)내의 회로 요소와 연결되도록 회로 기판(SU) 상에 배치될 수 있다.
이미지 센서(1000)는 화소 어레이(1100), 타이밍 컨트롤러(1010), 로우 디코더(1020), 및 출력 회로(1030)를 포함할 수 있다. 이미지 센서는 CCD(charge coupled device) 이미지 센서 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 이미지 센서일 수 있다.
화소 어레이(1100)를 이루는 광 감지 요소(SE)들은 복수의 로우와 컬럼을 따라 2차원 배열될 수 있다. 이러한 광 감지 요소(SE)들은 각각 화소로 지칭될 수 있다. 로우 디코더(1020)는 타이밍 컨트롤러(1010)로부터 출력된 로우 어드레스 신호에 응답하여 화소 어레이(1100)의 로우들 중에서 하나를 선택한다. 출력 회로(1030)는 선택된 로우를 따라 배열된 복수의 화소로부터 컬럼 단위로 광감지 신호를 출력한다. 이를 위하여, 출력 회로(1030)는 컬럼 디코더와 아날로그-디지털 변환기(ADC; analog to digital converter)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 출력 회로(1030)는 컬럼 디코더와 화소 어레이(1100) 사이에서 컬럼 별로 각각 배치된 복수의 ADC, 또는, 컬럼 디코더의 출력단에 배치된 하나의 ADC를 포함할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(1010), 로우 디코더(1020), 및 출력 회로(1030)는 하나의 칩 또는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 출력 회로(1030)를 통해 출력된 영상 신호를 처리하기 위한 프로세서가 타이밍 컨트롤러(1010), 로우 디코더(1020), 및 출력 회로(1030)와 함께 하나의 칩으로 구현될 수도 있다.
도 25는 실시예에 따른 이미지 센서를 구비하는 전자 장치의 개략적인 구조를 보이는 블록도이다.
도 25를 참조하면, 네트워크 환경(2200)에서 전자 장치(2201)는 제1 네트워크(2298)(근거리 무선 통신 네트워크 등)를 통하여 다른 전자 장치(2202)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(2299)(원거리 무선 통신 네트워크 등)를 통하여 또 다른 전자 장치(2204) 및/또는 서버(2208)와 통신할 수 있다. 전자 장치(2201)는 서버(2208)를 통하여 전자 장치(2204)와 통신할 수 있다. 전자 장치(2201)는 프로세서(2220), 메모리(2230), 입력 장치(2250), 음향 출력 장치(2255), 표시 장치(2260), 오디오 모듈(2270), 센서 모듈(2210), 인터페이스(2277), 햅틱 모듈(2279), 카메라 모듈(2280), 전력 관리 모듈(2288), 배터리(2289), 통신 모듈(2290), 가입자 식별 모듈(2296), 및/또는 안테나 모듈(2297)을 포함할 수 있다. 전자 장치(2201)에는, 이 구성요소들 중 일부가 생략되거나, 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 이 구성요소들 중 일부는 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(2210)의 지문 센서나 또는, 홍채 센서, 조도 센서 등은 표시 장치(2260)(디스플레이 등)에 임베디드되어 구현될 수 있다.
프로세서(2220)는, 소프트웨어(프로그램(2240) 등)를 실행하여 프로세서(2220)에 연결된 전자 장치(2201) 중 하나 또는 복수개의 다른 구성요소들(하드웨어, 소프트웨어 구성요소 등)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 데이터 처리 또는 연산의 일부로, 프로세서(2220)는 다른 구성요소(센서 모듈(2210), 통신 모듈(2290) 등)로부터 수신된 명령 및/또는 데이터를 휘발성 메모리(2232)에 로드하고, 휘발성 메모리(2232)에 저장된 명령 및/또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(2234)에 저장할 수 있다. 프로세서(2220)는 메인 프로세서(2221)(중앙 처리 장치, 어플리케이션 프로세서 등) 및 이와 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(2223)(그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 커뮤니케이션 프로세서 등)를 포함할 수 있다. 보조 프로세서(2223)는 메인 프로세서(2221)보다 전력을 작게 사용하고, 특화된 기능을 수행할 수 있다.
보조 프로세서(2223)는, 메인 프로세서(2221)가 인액티브 상태(슬립 상태)에 있는 동안 메인 프로세서(2221)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(2221)가 액티브 상태(어플리케이션 실행 상태)에 있는 동안 메인 프로세서(2221)와 함께, 전자 장치(2201)의 구성요소들 중 일부 구성요소(표시 장치(2260), 센서 모듈(2210), 통신 모듈(2290) 등)와 관련된 기능 및/또는 상태를 제어할 수 있다. 보조 프로세서(2223)(이미지 시그널 프로세서, 커뮤니케이션 프로세서 등)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(카메라 모듈(2280), 통신 모듈(2290) 등)의 일부로서 구현될 수도 있다.
메모리(2230)는, 전자 장치(2201)의 구성요소(프로세서(2220), 센서모듈(2210) 등)가 필요로 하는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(프로그램(2240) 등) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 및/또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(2230)는, 휘발성 메모리(2232) 및/또는 비휘발성 메모리(2234)를 포함할 수 있다.
프로그램(2240)은 메모리(2230)에 소프트웨어로 저장될 수 있으며, 운영 체제(2242), 미들 웨어(2244) 및/또는 어플리케이션(2246)을 포함할 수 있다.
입력 장치(2250)는, 전자 장치(2201)의 구성요소(프로세서(2220) 등)에 사용될 명령 및/또는 데이터를 전자 장치(2201)의 외부(사용자 등)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(2250)는, 마이크, 마우스, 키보드, 및/또는 디지털 펜(스타일러스 펜 등)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(2255)는 음향 신호를 전자 장치(2201)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(2255)는, 스피커 및/또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 리시버는 스피커의 일부로 결합되어 있거나 또는 독립된 별도의 장치로 구현될 수 있다.
표시 장치(2260)는 전자 장치(2201)의 외부로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(2260)는, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 표시 장치(2260)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(Touch Circuitry), 및/또는 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(압력 센서 등)를 포함할 수 있다. 표시 장치(2260)는 상술한 디스플레이 장치(1000)(1001)(1002)(1003) 중 어느 하나 또는 이들로부터 변형된 구조의 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 표시 장치(2260)는 복수개로 구비될 수도 있다.
오디오 모듈(2270)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 오디오 모듈(2270)은, 입력 장치(2250)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(2255), 및/또는 전자 장치(2201)와 직접 또는 무선으로 연결된 다른 전자 장치(전자 장치(2102) 등)의 스피커 및/또는 헤드폰을 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(2210)은 전자 장치(2201)의 작동 상태(전력, 온도 등), 또는 외부의 환경 상태(사용자 상태 등)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 및/또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(2210)은, 지문 센서, 가속도 센서, 위치 센서, 3D 센서등을 포함할 수 있고, 이 외에도 홍채 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(Infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 및/또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(2277)는 전자 장치(2201)가 다른 전자 장치(전자 장치(2102) 등)와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 인터페이스(2277)는, HDMI(High Definition Multimedia Interface), USB(Universal Serial Bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 및/또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(2278)는, 전자 장치(2201)가 다른 전자 장치(전자 장치(2102) 등)와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 연결 단자(2278)는, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 및/또는 오디오 커넥터(헤드폰 커넥터 등)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(2279)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(진동, 움직임 등) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 햅틱 모듈(2279)은, 모터, 압전 소자, 및/또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(2280)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 카메라 모듈(2280)은 하나 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 및/또는 플래시들을 포함할 수 있다. 카메라 모듈(2280)은 전술한 이미지 센서(1000), 또는 이로부터 변형된 구조를 가질 수 있고, 이미지 센서(1000)의 화소들은 전술한 광전 소자(100)(101)(102)(103)(104) 중 어느 하나 또는 이로부터 조합, 변형된 구조를 를 가질 수 있다. 카메라 모듈(2280)은 다양한 파장 대역에 대해 동작하는 복수개로 구비될 수도 있다.
어플리케이션(2246)은 표시 장치(2260)와 연계하여 실행되는 하나 이상의 어플리케이션을 포함할 수 있다. 이러한 어플리케이션은 사용자 환경에 알맞는 부가 정보를 표시 장치(2260)에 표시되도록 할 수 있다. 예를 들어, 카메라 모듈(2280)은 사용자 환경을 인식하는 센서로 활용될 수 있고, 인식된 결과에 따라 필요한 부가 정보가 표시 장치(2260)에 표시될 수 있다.
전력 관리 모듈(2288)은 전자 장치(2201)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 전력 관리 모듈(388)은, PMIC(Power Management Integrated Circuit)의 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(2289)는 전자 장치(2201)의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 배터리(2289)는, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 및/또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(2290)은 전자 장치(2201)와 다른 전자 장치(전자 장치(2102), 전자 장치(2104), 서버(2108) 등)간의 직접(유선) 통신 채널 및/또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(2290)은 프로세서(2220)(어플리케이션 프로세서 등)와 독립적으로 운영되고, 직접 통신 및/또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 통신 모듈(2290)은 무선 통신 모듈(2292)(셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, GNSS(Global Navigation Satellite System 등) 통신 모듈) 및/또는 유선 통신 모듈(2294)(LAN(Local Area Network) 통신 모듈, 전력선 통신 모듈 등)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(2298)(블루투스, WiFi Direct 또는 IrDA(Infrared Data Association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(2299)(셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(LAN, WAN 등)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 다른 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(단일 칩 등)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(2292)은 가입자 식별 모듈(2296)에 저장된 가입자 정보(국제 모바일 가입자 식별자(IMSI) 등)를 이용하여 제1 네트워크(2298) 및/또는 제2 네트워크(2299)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(2201)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(2297)은 신호 및/또는 전력을 외부(다른 전자 장치 등)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 안테나는 기판(PCB 등) 위에 형성된 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함할 수 있다. 안테나 모듈(2297)은 하나 또는 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 복수의 안테나가 포함된 경우, 통신 모듈(2290)에 의해 복수의 안테나들 중에서 제1 네트워크(2298) 및/또는 제2 네트워크(2299)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 안테나가 선택될 수 있다. 선택된 안테나를 통하여 통신 모듈(2290)과 다른 전자 장치 간에 신호 및/또는 전력이 송신되거나 수신될 수 있다. 안테나 외에 다른 부품(RFIC 등)이 안테나 모듈(2297)의 일부로 포함될 수 있다.
구성요소들 중 일부는 주변 기기들간 통신 방식(버스, GPIO(General Purpose Input and Output), SPI(Serial Peripheral Interface), MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 등)을 통해 서로 연결되고 신호(명령, 데이터 등)를 상호 교환할 수 있다.
명령 또는 데이터는 제2 네트워크(2299)에 연결된 서버(2208)를 통해서 전자 장치(2201)와 외부의 전자 장치(2204)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 다른 전자 장치들(2202, 2204)은 전자 장치(2201)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 전자 장치(2201)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 전자 장치들(2202, 2204, 2208) 중 하나 이상의 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(2201)가 어떤 기능이나 서비스를 수행해야 할 때, 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 하나 이상의 다른 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 일부 또는 전체를 수행하라고 요청할 수 있다. 요청을 수신한 하나 이상의 다른 전자 장치들은 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(2201)로 전달할 수 있다. 이를 위하여, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 및/또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 26은 도 25의 전자 장치에 구비되는 카메라 모듈의 개략적인 구조를 보이는 블록도이다.
도 26을 참조하면, 카메라 모듈(2280)은 렌즈 어셈블리(CM10), 플래시(CM20), 이미지 센서(CM30), 이미지 스태빌라이저(CM40), 메모리(CM50)(버퍼 메모리 등), 및/또는 이미지 시그널 프로세서(CM60)를 포함할 수 있다.
이미지 센서(CM30)는 전술한 광전 소자(100)(101)(102)(103)(104)들을 활용한 센서를 포함할 수 있다. 이미지 센서(CM30)는 컬러 필터와 함께 RGB 센서, BW(Black and White) 센서로 구현될 수 있고, 또는 IR 센서, 또는 UV 센서로 구현될 수도 있고, 또는 속성이 다른 이미지 센서들 중 선택된 하나 또는 복수의 센서들을 더 포함할 수도 있다. 이미지 센서(CM30)에 포함된 각각의 센서들은, 전술한 광전 소자(100)(101)(102)(103)들을 활용한 센서 외에, CCD(Charged Coupled Device) 센서 및/또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서로 구현될 수도 있다.
렌즈 어셈블리(CM10)는 이미지 촬영의 대상인 피사체로부터 방출되는 빛을 수집할 수 있다. 카메라 모듈(2280)은 복수의 렌즈 어셈블리(CM10)들을 포함할 수도 있으며, 이런 경우, 카메라 모듈(2280)은, 듀얼 카메라, 360도 카메라, 또는 구형 카메라(Spherical Camera)가 될 수 있다. 복수의 렌즈 어셈블리(CM10)들 중 일부는 동일한 렌즈 속성(화각, 초점 거리, 자동 초점, F 넘버(F Number), 광학 줌 등)을 갖거나, 또는 다른 렌즈 속성들을 가질 수 있다. 렌즈 어셈블리(CM10)는, 광각 렌즈 또는 망원 렌즈를 포함할 수 있다.
플래시(CM20)는 피사체로부터 방출 또는 반사되는 빛을 강화하기 위하여 사용되는 빛을 방출할 수 있다. 플래시(CM20)는 하나 또는 복수의 발광 다이오드들(RGB(Red-Green-Blue) LED, White LED, Infrared LED, Ultraviolet LED 등), 및/또는 Xenon Lamp를 포함할 수 있다. 플래시(CM20)는 이미지 센서(CM30)의 동작 파장 대역에 알맞은 광을 제공할 수 있다. 예를 들어, 가시광, 근적외선, 또는 적외선 대역의 광을 제공할 수 있다.
이미지 스태빌라이저(CM40)는 카메라 모듈(2280) 또는 이를 포함하는 전자 장치(CM01)의 움직임에 반응하여, 렌즈 어셈블리(CM10)에 포함된 하나 또는 복수개의 렌즈 또는 이미지센서(1000)를 특정한 방향으로 움직이거나 이미지센서(1000)의 동작 특성을 제어(리드 아웃(Read-Out) 타이밍의 조정 등)하여 움직임에 의한 부정적인 영향이 보상되도록 할 수 있다. 이미지 스태빌라이저(CM40)는 카메라 모듈(2280)의 내부 또는 외부에 배치된 자이로 센서(미도시) 또는 가속도 센서(미도시)를 이용하여 카메라 모듈(2280) 또는 전자 장치의 움직임을 감지할 수 있다. 이미지 스태빌라이저(CM40)는, 광학식으로 구현될 수도 있다.
메모리(CM50)는 이미지센서(1000)를 통하여 획득된 이미지의 일부 또는 전체 데이터가 다음 이미지 처리 작업을 위하여 저장할 수 있다. 예를 들어, 복수의 이미지들이 고속으로 획득되는 경우, 획득된 원본 데이터(Bayer-Patterned 데이터, 고해상도 데이터 등)는 메모리(CM50)에 저장하고, 저해상도 이미지만을 디스플레이 해준 후, 선택된(사용자 선택 등) 이미지의 원본 데이터가 이미지 시그널 프로세서(CM60)로 전달되도록 하는데 사용될 수 있다. 메모리(CM50)는 전자 장치(2201)의 메모리(2230)로 통합되어 있거나, 또는 독립적으로 운영되는 별도의 메모리로 구성될 수 있다.
이미지 시그널 프로세서(CM60)는 이미지 센서(CM30)을 통하여 획득된 이미지 또는 메모리(CM50)에 저장된 이미지 데이터에 대하여 이미지 처리들을 수행할 수 있다.
이미지 처리들은, 이외에도, 깊이 지도(Depth Map) 생성, 3차원 모델링, 파노라마 생성, 특징점 추출, 이미지 합성, 및/또는 이미지 보상(노이즈 감소, 해상도 조정, 밝기 조정, 블러링(Blurring), 샤프닝(Sharpening), 소프트닝(Softening) 등)을 포함할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(CM60)는 카메라 모듈(2280)에 포함된 구성 요소들(이미지 센서(CM30) 등)에 대한 제어(노출 시간 제어, 또는 리드 아웃 타이밍 제어 등)를 수행할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(CM60)에 의해 처리된 이미지는 추가 처리를 위하여 메모리(CM50)에 다시 저장되거나 카메라 모듈(2280)의 외부 구성 요소(메모리(2230), 표시 장치(2260), 전자 장치(2202), 전자 장치(2204), 서버(2208) 등)로 제공될 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(CM60)는 프로세서(2220)에 통합되거나, 프로세서(2220)와 독립적으로 운영되는 별도의 프로세서로 구성될 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(CM60)가 프로세서(2220)와 별도의 프로세서로 구성된 경우, 이미지 시그널 프로세서(CM60)에 의해 처리된 이미지는 프로세서(2220)에 의하여 추가의 이미지 처리를 거친 후 표시 장치(2260)를 통해 표시될 수 있다.
전자 장치(2201)는 각각 다른 속성 또는 기능을 가진 복수의 카메라 모듈(2280)들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 복수의 카메라 모듈(2280)들 중 하나는 광각 카메라이고, 다른 하나는 망원 카메라일 수 있다. 유사하게, 복수의 카메라 모듈(2280)들 중 하나는 전면 카메라이고, 다른 하나는 후면 카메라일 수 있다.
실시예들에 따른 이미지 센서는 다양한 전자 장치에 적용될 수 있다.
도 27 및 도 28은 실시예에 따른 이미지 센서가 적용된 전자 장치의 예들을 보인다.
실시예들에 따른 이미지 센서는 도 27에 도시된 모바일 폰 또는 스마트 폰(5000)에 구비되는 다양한 종류의 카메라에 적용될 수 있다.
또한, 실시예들에 따른 이미지 센서는 도 28에 도시된 바와 같이 차량(6000)에 적용될 수 있다. 차량(6000)은 다양한 위치에 배치된 복수의 차량용 카메라(6010, 6020, 6030, 6040)를 포함할 수 있으며. 각각의 차량용 카메라(6010, 6020, 6030, 6040)는 실시예에 따른 광전 소자(100)(101)(102)(103)(104)를 활용한 이미지 센서를 포함할 수 있다. 차량(6000)에 구비된 복수의 차량용 카메라(6010, 6020, 6030, 6040) 중 일부는 가시광 이미지를 획득하는 카메라일 수 있고, 일부는 야간용 적외선 이미지를 획득하는 카메라일 수 있다. 이러한 복수의 차량용 카메라(6010, 6020, 6030, 6040)를 활용하여 차량(6000) 내부 또는 주변에 대한 다양한 정보를 운전자에게 제공할 수 있으며, 영상 내의 사물 또는 사람을 자동으로 인식하여 자율 주행에 필요한 정보를 제공할 수 있다.
이 외에도, PDA(personal digital assistant), 랩톱(laptop), PC(personal computer), 가전 제품, 보안 카메라, 군사용 카메라, 의료용 카메라, 또는 사물인터넷(IoT;Internet of Things) 기기, 가상 현실 장치, 증강 현실 장치 등에 상술한 이미지 센서가 구비될 수 있다. 이러한 기기에 탑재된 카메라들을 이용하여 어두운 환경, 사람이 직접 접근할 수 없는 환경 등, 다양한 환경에서 영상을 획득하고 영상 내 피사체들을 자동으로 식별할 수 있다. 또한, 증강 현실 장치에서 사용자 환경을 인식하고 이에 알맞은 부가 영상을 제공할 수 있다.
상술한 광전 소자, 이를 포함하는 이미지 센서 및 전자 장치는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 101, 102, 103, 104: 광전 소자
150, 151, 152, 153: 활성층
150p, 151p, 152pp, 152p, 153pp, 153p : 제 1 양자점층
150n 151n, 152nn, 152n, 153nn, 153n: 제 2 양자점층
150i, 152i, 153i : 제 3 양자점층
1000, CM30 : 이미지 센서
2201, 5000, 6000: 전자 장치

Claims (20)

  1. 제 1 전극;
    상기 제 1 전극과 이격 배치된 제 2 전극; 및
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되며, 에너지 밴드가 서로 다른 복수의 양자점층을 포함하는, 활성층;을 포함하는, 광전 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 양자점층은 서로 같은 양자점 물질을 포함하는, 광전 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 양자점층은 서로 다른 도펀트로 도핑된, 광전 소자.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 양자점층 중 한 층은 소정 도펀트로 도핑되고, 다른 한 층은 도핑되지 않은, 광전 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 양자점층은 서로 다른 양자점 물질을 포함하는, 광전 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    활성층은
    p형의 제1 양자점층;과
    n형의 제 2 양자점층;을 포함하는, 광전 소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 활성층은
    상기 제 1 양자점층과 상기 제 2 양자점층 사이에 배치된, i형(intrinsic type)의 제 3 양자점층을 더 포함하는, 광전 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 활성층은
    상기 제 1 양자점층과 상기 제 3 양자점층 사이에 배치되고 p형이며, 상기 제 1 양자점층보다 낮은 도핑 농도를 갖는 제 4 양자점층과,
    상기 제 3 양자점층과 상기 제 2 양자점층 사이에 배치되고 n형이며 상기 제 2 양자점층보다 낮은 도핑 농도를 갖는 제 5 양자점층을 더 포함하는, 광전 소자.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 활성층은
    상기 제 1 양자점층과 상기 제 2 양자점층 사이에 배치되고, p형이며 상기 제 1 양자점층보다 낮은 도핑 농도를 갖는 제 4 양자점층과,
    상기 제 4 양자점층과 상기 제 2 양자점층 사이에 배치되고, n형이며 상기 제 2 양자점층보다 낮은 도핑 농도를 갖는 제 5 양자점층을 더 포함하는, 광전 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 중 하나는 투명 전도성 물질을 포함하는, 광전 소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 양자점층 중 어느 한 층은 금속 이온 도핑, 리간드 물질 도핑 또는 무기 이온 패시베이션 도핑된, 광전 소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 양자점층에 포함되는 양자점들의 직경은 1nm 내지 10nm의 범위인, 광전 소자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 활성층은 가시광선 또는 근적외선 또는 적외선 파장 대역의 광에 반응하여 포토캐리어를 형성하는, 광전 소자.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 상기 활성층 사이에 배치되는 전자수송층; 및
    상기 활성층과 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 정공수송층;을 더 포함하는, 광전 소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 활성층의 두께는 200nm 내지 600nm의 범위인, 광전 소자.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 전자수송층, 상기 정공수송층 각각의 두께는 10nm 내지 100nm의 범위인, 광전 소자.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 상기 전자수송층 사이에 배치되는 전자주입층; 및
    상기 제 2 전극과 상기 정공수송층 사이에 배치되는 정공주입층;을 더 포함하는, 광전 소자.
  18. 복수의 광 감지 요소를 포함하며, 상기 복수의 광 감지 요소 각각은 제 1 항의 광전 소자를 포함하는 센서 어레이; 및
    상기 복수의 광 감지 요소 각각과 연결된 회로 요소들을 포함하며 상기 복수의 광 감지 요소 각각에서 발생한 광전 신호를 판독하는 회로부;를 포함하는, 이미지 센서.
  19. 피사체로부터 반사된 광을 집속하여 광학 상을 형성하는 촬상부; 및
    상기 촬상부에서 형성한 광학 상을 전기 신호로 변환하는 제 18 항의 이미지 센서;를 포함하는, 전자 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 전자 장치는 스마트 폰(smart phone), 휴대폰, PDA(personal digital assistant), 랩톱(laptop), PC(personal computer), 가전 제품, 보안 카메라, 의료용 카메라, 자동차, 사물인터넷(IoT;Internet of Things) 기기, 가상 현실 장치 또는 증강 현실 장치인, 전자 장치.
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