TWI400809B - 光電轉換器及光電轉換元件 - Google Patents

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Description

光電轉換器及光電轉換元件
本發明係關於光電轉換元件以及包含光電轉換元件的光電轉換器。
例如影像感測器等光電轉換元件通常具有光電轉換部夾於二電極之間的結構。然後，來自光電轉換元件的輸出(舉例而言，電流)不具有時間相依性以及被偵測為穩態輸出(穩態電流)。這是因為典型上為矽(Si)之半導體材料立即形成電雙層，以及，以一般使用的電場強度，給予穩態電流。
舉例而言，日本專利未審查專利申請公開號2006-100797揭示影像元件，其中，光電轉換部由有機半導體材料形成。此影像元件包含夾於至少二電極之間的有機光電轉換膜。此有機光電轉換膜含有喹吖酮衍生物、或喹唑啉衍生物。
關於此點，在日本專利未審查專利申請公開號2006-100797中揭示的技術中，使用共同色彩讀取電路以讀取訊號(請參考[0135]段落)。因此，相信從上述專利文獻中揭示的影像元件的光電轉換元件輸出而被讀取的訊號是不具有時間相依性以及是輸出訊號的穩態部份。但是，輸出訊號的此穩態部的讀取具有靈敏度低且S/N比低的問題。
因此，需要提供新穎的光電轉換元件，其包含具有高靈敏度及高S/N比的光電轉換材料層以及包含光電轉換元件的光電轉換器。
根據本發明的實施例之光電轉換器包含(a)光電轉換元件，包括(a-1)離散地配置的第一電極和第二電極以及(a-2)配置於第一電極與第二電極之間的光電轉換材料層，其中，光電轉換材料層中產生的電流隨著施加時間的消逝而改變，以及，(b)電流偵測電路，偵測電流的改變，其中，固定的光量施加至光電轉換材料層且電壓施加於第一電極與第二電極之間。
根據本發明的實施例之光電轉換元件包含(A)離散地配置的第一電極和第二電極以及(B)配置於第一電極與第二電極之間的光電轉換材料層，其中，光電轉換材料層中產生的電流隨著施加時間的消逝而改變，以及，固定的光量施加至光電轉換材料層且電壓施加於第一電極與第二電極之間。
根據本發明的實施例之光電轉換器或光電轉換元件中，上述光電轉換材料層中的電流隨著施加時間消逝而改變相當於通過電容器之暫態電流的改變，其中，假定第一電極、光電轉換材料層、及第二電極構成電容器。
此外，在上述情形中，上述電流改變之電流下降週期中的時間常數可以假定為τ(P)，τ(P)代表每單位時間施加至光電轉換材料層之光量函數。此外，在根據本發明的實施例之光電轉換器中，電流偵測電路可以配置成計算τ(P)。
或者，在上述情形中，上述電流改變之電流下降週期中的時間常數可以假定為τ(P)，電流下降週期中的電流Idec 可以由下式表示：
Idec =C1 ‧I0 (P)‧exp{-t/τ(P)}+C2 　(1)
其中，t代表從電流下降週期啟始時間開始的消逝時間，在電流下降週期啟始時間時，在電流改變時發生從電流增加週期至電流下降週期的轉換，以及，此時t假定為0，I0 (P)代表光電轉換材料層中產生的電流，其中，在t=0時，固定的光量施加至光電轉換材料層，以及，C1 及C2 獨立地代表常數。此外，在根據本發明的實施例之光電轉換器中，電流偵測電路可以配置成決定Idec 。此外，在此情形中，在根據本發明的實施例之光電轉換器中，較佳地，電流偵測電路藉由評估上述公式(1)對時間的積分，從0至最大100毫秒的積分，以決定電流積分。此外，在根據本發明的實施例之光電轉換元件中，較佳地，藉由評估上述公式(1)對時間的積分，從0至最大100毫秒的積分而決定的電流積分(包含根據電流積分計算的物理值)顯示光量的相依性。
在根據本發明的實施例之包含上述較佳形態及配置的光電轉換器或光電轉換元件中，較佳地，光電轉換材料層由有機材料形成。在此情形中，更佳地，光電轉換材料層具有10cm2 /V‧sec或更低的載子遷移率。
在根據本發明的實施例之包含上述較佳形態及配置的光電轉換元件中，由透明導電材料形成的第一電極可以配置於透明基底上，光電轉換材料層可以配置於第一電極上，第二電極可以配置於光電轉換材料層上。為了簡明起見，將此配置稱為「第一配置光電轉換元件」。或者，第一電極配置於基底上，光電轉換材料層配置在第一電極上，由透明的導電材料形成之第二電極配置於光電轉換材料層上。為了簡明起見，將此配置稱為「第二配置光電轉換元件」。或者，第一電極及第二電極配置於基底上，光電轉換材料層配置於基底上的第一電極和第二電極。為了簡明起見，將此配置稱為「第三配置光電轉換元件」。
在根據本發明的實施例之包含上述較佳形態及配置的光電轉換器中的光電轉換元件中，或者，在根據本發明的實施例之包含上述較佳形態及配置的光電轉換元件中(此後，總稱為「根據本發明的實施例之光電轉換元件等」)，光電轉換材料層可為非晶狀態或結晶狀態。
構成光電轉換材料層的有機材料的實施例包含有機半導體材料，具體而言，以喹吖酮及其衍生物為典型代表的有機著色劑、以Alq3[三(8-喹啉酚)鋁(III)]為代表且其中早期金屬(意指週期表左側的金屬)離子與有機材料螯合的著色劑、以及以酞青鋅(II)為代表且由暫態金屬離子和有機材料的複合物所形成的著色劑。
或者，關於構成光電轉換材料層的材料，也可以使用有機金屬化合物、有機半導體微粒、金屬氧化物半導體、無機半導體微粒、核心成員由殼成員遮蓋的材料、及有機-無機混合化合物。此處，有機金屬化合物的具體實施例包含如上所述之早期金屬離子與有機材料螯合的著色劑以及由暫態金屬離子及有機材料的複合物形成的有機金屬著色劑。
此外，有機半導體微粒的具體實施例包含如上述之喹吖酮及其衍生物為代表的有機著色劑的有關成員；早期金屬離子與有機材料螯合的著色劑的有關成員；由暫態金屬離子與有機材料的複合所形成的有機金屬著色劑的有關成員；金屬離子與氰基團及其衍生物交連的普魯士藍；以及，上述有關成員的複合物。
此外，金屬氧化物半導體及無機半導體微粒的具體實施例包含ITO、IGZO、IZO、IrO2 、TiO2 、SnO2 、SiOx 、含有硫族元素[舉例而言，硫(S)、硒(Se)、及碲(Te)]的金屬硫族半導體(具體而言，CdS、CdSe、ZnS、CdSe/CdS、CdSe/ZnS、及PbSe)、ZnO、CdTe、GaAs、及Si。
微粒子的平均粒徑RAVE 的範圍未具體限定。但是，希望的是範圍為5.0×10-10 m≦RAVE ≦1.0×10-6 m，較佳地為5.0×10-10 m≦RAVE ≦1.0×10-7 m。希望的是在水中及有機溶劑中的散佈性高。此外，希望微粒子的吸收頻帶在380nm至800nm的可見光區之內，在800nm至1500nm的近紅外光區之內、或是在380nm至800nm的可見光區及800nm至1500nm的近紅外光區之內。微粒子的形狀可為球體，但不限於此。其它形狀的實施例包含三角形、四面體、立方體、長方形平行六面體、角錐體、圓柱體(桿)、三角稜柱體、類纖維狀、及丸狀纖維。關於此點，在微粒子的形狀為球體以外的形狀之情形中，微粒子的平均粒徑RAVE 可以假定為體積與球體以外的形狀之微粒子的測量體積相同的虛擬球體的直徑的平均值。藉由測量例如透射式電子顯微由鏡(TEM)觀測的微粒子的粒徑，可以取得微粒子的平均粒徑RAVE 。
此外，在核心成員由殼成員遮蓋(亦即(核心成員、殼成員)的組合)的材料之具體實施例包含例如(聚苯乙烯、聚苯胺)等有機材料、以及例如(難以離子化的金屬材料、容易離子化的金屬材料)等金屬材料。
此外，有機-無機混合化合物的具體實施例包含金屬離子與氰基團及其衍生物交連之普魯士藍。其它實施例包含配位聚合物，其總體地意指金屬離子與聯吡啶無端地交連之聚合物、金屬離子與以草酸及紅胺酸為代表的多價離子酸交連的聚合物、等等。
形成光電轉換材料層之方法的實施例包含塗著法、物理汽相沈積法(PVD法)、及包含MOCVD法等不同的化學汽相沈積法(CVD法)，但是，視所使用的材料而定。此處，塗著法的具體實施例包含旋轉塗著法；浸漬法；澆注法；例如網版印刷法、噴墨印刷法、平版印刷法、及照相凹版印刷法等不同印刷法；壓印法；噴灑法；及例如氣動刮刀塗佈機法、刀刃塗佈機法、刀式塗佈機法、擠壓塗佈機法、逆輥塗佈機法、移行輥塗佈機法、照相凹版塗佈機法、吻式塗佈機法、澆注塗佈機法、噴灑塗佈機法、狹縫孔口塗佈機法、及壓延塗佈機法等多種塗著法。關於此點，塗著法中的溶劑的實施例包含非極性或較少極性的有機溶劑，例如甲苯、三氯甲苯、已烷、及乙醇。此外，PVD方法的實施例包含例如電子束加熱法、電阻加熱法、及急驟蒸鍍法、電漿蒸鍍法等不同真空蒸鍍法；例如雙極濺射法、直流濺射法、直流磁控管濺射法、高頻濺射法、磁控管濺射法、離子束濺射法、及偏壓濺射法等不同的濺射法；以及，例如直流(DC)法、RF法、多陰極法、活化反應法、場蒸鍍法、高頻離子電鍍法、及反應離子電鍍法等不同離子電鍍法。
光電轉換材料層的厚度不限於但舉例而言可為1×10-10 至5×10-7 m。
在根據本發明的實施例之光電轉換元件等中，關於施加於第一電極與第二電極之間的電壓，舉例而言，可為1mV至15V的電位差，但是，視構成光電轉換材料層的材料而定。關於此點，當固定的光量施加至光電轉換材料層時，光電轉換材料層中產生的電流會隨著施加時間的消逝而變。此處，關於固定光量的施加時間，舉例而言，可為1×10-12 秒至1×10-1 秒，但是，視構成光電轉換材料層的材料而定。關於此點，光電轉換材料層中產生的電流隨著施加時間的消逝而變。此改變視構成光電轉換材料層的材料而定且非單義地決定。但是，藉由執行不同的測試，可以檢查改變。
電流改變的電流下降週期中的時間常數τ(P)以每單位時間施加至光電轉換材料層的光量的函數表示。藉由執行不同的測試，取得上述光量函數。結果的光量函數可以儲存於例如電流偵測電路中。同樣地，藉由執行不同的測試，取得電流改變之電流下降週期中的電流Idec 與每單位時間施加至光電轉換材料層的光量之間的關係。結果的關係也可以儲存於例如電流偵測電路中。在較佳配置中，藉由評估公式(1)的積分，電流偵測電路決定電流的積分。關於此點，藉由評估僅公式(1)的第一項的積分，根據電流的積分(包含根據電流的積分計算的物理值)，決定光量。或者，藉由評估公式(1)的第一及第二項的積分，根據電流的積分(包含根據電流的積分計算的物理值)，決定光量。電流的積分(包含根據電流的積分計算的物理值)與光量之間的關係也儲存於例如電流偵測電路中。
當計算τ(P)及決定Idec 時，電流偵測電路可具有此領域中先前技術的配置及結構。
第一電極及第二電極離散地配置。此離散狀態包含第二電極配置於第一電極上方(第一配置或第二電置光電轉換元件)之形態以及第二電極配置於基底上且彼此相面對(第三配置光電轉換元件)之形態。
根據本發明的實施例之光電轉換元件等不限於具有設有第一電極和第二電極之二維電子裝置結構，而是可為又設有控制電極的三端子電子裝置結構。藉由施加電壓給控制電極，可以執行通過電流的調變。三端子電子裝置結構的具體實施例包含與所謂的底部閘極/底部接點型、底部閘極/頂部接點型、頂部閘極/底部接點型、及頂部閘極/頂部接點型場效電晶體(FET)的配置及結構相同的配置及結構。
更具體而言，根據本發明的實施例之具有底部閘極/底部接點型三端子電子裝置結構之光電轉換元件等，包含
(a)配置於支撐構件上的控制電極(對應於閘極電極)，
(b)配置於控制電極與支撐構件上的絕緣層(對應於閘極絕緣層)，
(c)配置於絕緣層上的第一/第二電極(對應於源極/汲極電極)，
(d)配置於絕緣層上及第一/第二電極之間的光電轉換材料層(對應於通道形成區)。
此外，根據本發明的實施例之具有底部閘極/頂部接點型三端子電子裝置結構之光電轉換元件等，包含
(a)配置於支撐構件上的控制電極(對應於閘極電極)，
(b)配置於控制電極與支撐構件上的絕緣層(對應於閘極絕緣層)，
(c)配置於絕緣層上的光電轉換材料層(對應於通道形成區)及光電轉換材料層延伸部，及
(d)配置於光電轉換材料層延伸部上的第一/第二電極(對應於源極/汲極電極)。
此外，根據本發明的實施例之具有頂部閘極/底部接點型三端子電子裝置結構之光電轉換元件等，包含
(a)配置於支撐構件上的第一/第二電極(對應於源極/汲極電極)，
(b)配置於第一/第二電極之間的支撐構件上的光電轉換材料層(對應於通道形成區)，
(c)配置於第一/第二電極及光電轉換材料層上的絕緣層(對應於閘極絕緣層)，及
(d)配置於絕緣層上的控制電極(對應於閘極電極)。
此外，根據本發明的實施例之具有頂部閘極/頂部接點型三端子電子裝置結構之光電轉換元件等，包含
(a)配置於支撐構件上的光電轉換材料層(對應於通道形成區)及光電轉換材料層延伸部，
(b)配置於光電轉換材料層延伸部上的第一/第二電極(對應於源極/汲極電極)，
(c)配置於第一/第二電極及光電轉換材料層上的絕緣層(對應於閘極絕緣層)，及
(d)配置於絕緣層上的控制電極(對應於閘極電極)。
構成第一電極或第二電極之透明導電材料的實施例包含銦錫氧化物(包含ITO、摻雜Sn的In2 O3 、結晶ITO、及非晶ITO)、IFO(摻雜F的In2 O3 )、氧化錫(SnO2 )、ATO(摻雜Sb的SnO2 )、FTO(摻雜F的SnO2 )、氧化鋅(包含摻雜Al的ZnO、摻雜B的ZnO、及摻雜Ga的ZnO)、銦氧化鋅氧化物(IZO)、氧化鈦(TiO2 )、尖晶石型氧化物、及具有YbFe2 O4 結構的氧化物。由此材料形成的第一電極或第二電極通常具有高功函數及執行陽極的功能。用於形成透明電極的方法的實施例包含例如真空蒸法、反應蒸鍍法、不同的濺射法、電子束蒸鍍法、及離子電鍍法等PVD法；熱溶法；有機化合物被熱分解的方法；噴灑法；浸漬法；包含MOCVD法等不同的CVD法；無電電鍍法；及電鍍法，但是視構成透明電極的材料而定。
此外，在無具體希望的透明度及第一電極或第二電極作為陽極(正電極)(亦即，取得電洞的電極)的情形中，用於構成第一電極或第二電極之導電材料較佳地為具有高功函數(舉例而言，Φ =4.5eV至5.5eV)之導電材料。具體實施例包含黃金(Au)、銀(Ag)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、鐵(Fe)、銥(Ir)、鍺(Ge)、鋨(Os)、錸(Re)、及碲(Te)。另一方面，在第一電極或第二電極作陰極(負電極)(亦即，用於取得電子的電極)的情形中，用於構成第一電極或第二電極的導電材料較佳地為具有低功函數(舉例而言，Φ =3.5eV至4.5eV)之導電材料。具體實施例包含鹼金屬(舉例而言，Li、Na、及K)及其氟化物或氧化物、鹼土金屬(舉例而言，Mg及Ca)及其氟化物或氧化物、鋁(Al)、鋅(Zn)、錫(Sn)、鉈(Tl)、鈉-鉀合金、鋁-鋰合金、金-銀合金、例如銦及鐿等稀土金屬、及其合金。
或者，用於構成第一電極、第二電極、及控制電極的材料的實施例包含例如鉑(Pt)、黃金(Au)、鈀(Pd)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鋁(Al)、銀(Ag)、鉭(Ta)、鎢(W)、銅(Cu)、鈦(Ti)、銦(In)、錫(Sn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、及鉬(Mo)等金屬、含有這些金屬元素的合金、由這些金屬形成的導電粒子、具有含有這些金屬的合金之導電粒子、含有雜質的多晶矽、碳為基礎的材料、氧化物半導體、碳奈米管、及石墨稀。可以使用含有這些元素的層之疊層結構。此外，關於構成第一電極、第二電極、及控制電極的材料，可為例如聚(3,4-伸乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸(DEPOT/PSS)。
用於形成第一電極、第二電極、或控制電極的方法可為上述不同的PVD法；包含MOCVD法之不同的CVD法；上述不同的塗著法；舉升法；熔膠法；電沈積法；陰影掩罩法；例如電鍍法、無電電鍍法及它們的結合等電鍍法；及噴灑法或於需要時與圖型化技術的結合，但是，視構成它們的材料而定。
關於基底或支撐構件(此後總稱為基底等等)，舉例而言，可為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯酚(PVP)、聚醚碸(PES)、聚醯亞胺、聚碳酸酯(PC)、對苯二甲酸乙二醇(PET)、及聚萘酸乙二醇酯等有機聚合物(具有聚合物材料的態樣，例如由聚合物材料形成及呈現可撓性之塑膠膜、塑膠片、或塑膠基底)。或者，可為雲母。在使用由上述可撓聚合物材料形成的基底等的情形中，能夠將電子裝置倂入具有彎曲形狀的電子設備中或達成其整合。或者，基底等的實施例包含不同的玻璃基底、表面上設有絕緣膜之不同玻璃基底、石英基底、表面上設有絕緣膜的石英基底、表面上設有絕緣膜的矽基底、及由例如不銹鋼等不同合金、及不同金屬形成的金屬基底。此外，絕緣膜的實施例包含氧化矽為基礎的材料(舉例而言，SiOX 及旋塗式玻璃(SOG))；氮化矽(SiNY )；氮氧化矽(SiON)；氧化鋁(Al2 O3 )；及金屬氧化物及金屬鹽。此外，也可以使用表面上設有這些絕緣膜的導電基底(由例如黃金及鋁等金屬形成的基底、以及由高度配向的石墨形成的基底)。希望基底等的表面是平滑的。但是，不會不利地影響光電轉換材料層的特徵之粗糙度也是可以接受的。以矽烷耦合法，在基底等的表面上形成矽烷醇衍生物，或是以CVD方法等，由絕緣金屬鹽或金屬複合物形成薄膜，可以增進第一電極、第二電極、及控制電極對基底等的黏著。透明基底意指不會過度吸收經過基底而入射於光電轉換材料層上的光。
在某些情形中，電極及光電轉換材料層可以由遮蔽層遮蓋。構成遮蔽層的材料的實施例不僅包含無機絕緣材料，也包含有機絕緣材料，無機絕緣材料以下述為例：氧化矽為基礎的材料；氮化矽(SiNY )；及例如氧化鋁(Al2 O3 )等金屬氧化物高介電常數絕緣膜，有機絕緣材料(有機聚合物)以下述為例：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；聚乙烯酚(PVP)；聚乙烯醇(PVA)；聚醯亞胺；聚碳酸酯(PC)；對苯二甲酸乙二醇(PET)；聚苯乙烯；矽烷醇衍生物(矽烷耦合劑)，例如N-2(胺乙基)3-胺丙基三甲氧矽烷(AEAPTMS)、3-巰丙基三甲氧矽烷(MPTMS)、及十八烷基三氯矽烷(OTS)；以及，在一端具有官能基的直鏈烴，其可以接合至控制電極，例如，十八硫烷及異氰酸十二烷酯。這些材料可以組合地使用。關於此點，氧化矽為基礎的材料之實施例包含氧化矽(SiOX )、BPSG、PSG、BSG、AsSG、PbSG、氮氧化矽(SiON)、旋塗式玻璃(SOG)、以及低介電常數材料(舉例而言，聚芳基醚、環全氯碳聚合物及苯並環丁烯、環氟樹脂、聚四氟乙烯、氟化芳基醚、氟化聚醯亞胺、非晶碳、及有機SOG)。
構成絕緣層的材料的實施例不僅包含無機絕緣材料，也包含有機絕緣材料，無機絕緣材料以下述為例：氧化矽為基礎的材料；氮化矽(SiNY )；及例如氧化鋁(Al2 O3 )等金屬氧化物高介電常數絕緣膜，有機絕緣材料(有機聚合物)以下述為例：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；聚乙烯酚(PVP)；聚乙烯醇(PVA)；聚醯亞胺；聚碳酸酯(PC)；對苯二甲酸乙二醇(PET)；聚苯乙烯；矽烷醇衍生物(矽烷耦合劑)，例如N-2(胺乙基)3-胺丙基三甲氧矽烷(AEAPTMS)、3-巰丙基三甲氧矽烷(MPTMS)、及十八烷基三氯矽烷(OTS)；以及，在一端具有官能基的直鏈烴，其可以接合至控制電極，例如，十八硫烷及異氰酸十二烷酯。這些材料可以組合地使用。關於此點，氧化矽為基礎的材料之實施例包含氧化矽(SiOX )、BPSG、PSG、BSG、AsSG、PbSG、氮氧化矽(SiON)、旋塗式玻璃(SOG)、以及低介電常數材料(舉例而言，聚芳基醚、環全氯碳聚合物及苯並環丁烯、環氟樹脂、聚四氟乙烯、氟化芳基醚、氟化聚醯亞胺、非晶碳、及有機SOG)。
形成絕緣層的方法可為上述不同的PVD法；不同的CVD法；旋轉塗敷法；上述不同的塗著法；熔膠法；電沈積法；陰影掩罩法；及噴灑法。或者，藉由氧化或氮化控制電極的表面，可以形成絕緣層，或者，藉由在控制電極的表面上形成氧化物膜或氮化物膜，可以取得絕緣層。用於氧化控制電極的表面之方法實施例包含使用O2 電漿的氧化方法及陽極化方法，但是，視構成控制電極的材料而定。此外，用於氧化控制電極的表面之方法實施例包含使用N2 電漿的氮化方法，但是，視構成控制電極的材料而定，或者，舉例而言，關於Au電極，藉由浸漬法等，經由與具有能夠化學地接合至控制電極的官能基的絕緣分子自行組織而遮蓋控制電極表面，以在控制電極的表面上形成絕緣層，至於具有官能基的絕緣分子，舉例而言，可為一端由氫硫基團修改的直鏈碳氫化合物。或者，以矽醇衍生物(矽烷耦合劑)修改控制電極的表面絕緣層，也可以形成絕緣層。
藉由使用根據本發明的實施例之光電轉換器、光電轉換元件等，形成例如光學感測器、影像感測器、攝影機等成像裝置(固態成像裝置)的固態成像元件。
一般而言，藉由使用用於光電轉換材料層的Si為基礎的半導體材料之光電轉換元件具有非常低的電阻。另一方面，一般而言，例如金屬氧化物膜及有機材料薄膜相較於矽為基礎的半導體材料，不論其晶性為何，具有高電阻以及大的電荷累積容量。因此，當光施加至光電轉換材料層而電壓施加至光電轉換材料層時，電荷累積於光電轉換材料層。由於光電轉換材料層中的時間常數τ足夠大(數微米至數毫秒的數量級)，所以，可以觀測光電轉換材料層中產生的暫態充電及放電電流。
在根據本發明的實施例之光電轉換材料層等中，當固定光量施加至光電轉換材料層而電壓施加至第一電極與第二電極(亦即，偏壓電壓施加於第一電極與第二電極之間)之間時，光電轉換材料層中產生的電流會隨著施加時間消逝而改變。結果，藉由偵測上述電流變化，可以提供具有高靈敏度及高S/N比的光電轉換元件等。亦即，根據放電電流，決定接收到的光的光量，以及，相較於穩態電流，放電電流提供大訊號。因此，可以提供光電轉換元件等，其具有下述優點：從S/N比例下降之低電壓驅動(2V或更低)的微弱訊號中可以計算收到的光的光量，以及，即使因為放電電流的特徵而光量很小且S/N比下降時，仍然可以可靠地計算光量。當光施加至光電轉換材料層時，關於光施加時的光量相依性及電流時間響應，暫態放電電流的電流面積(相對於時間之電流積分)視光量而定，此外，在小光量的區域中，暫態放電電流的時間常數τ增加。
於下，將參考附圖，根據實施例，說明本發明。
實施例1
實施例1係根據本發明的實施例之關於光電轉換器及光電轉換元件。特別地，實施例1中的光電轉換元件是第一配置光電轉換元件。如同圖1中的剖面視圖所示，實施例1中的光電轉換元件11包含(A)離散地配置的第一電極21及第二電極22、以及(B)配置於第一電極21與第二電極22之間的光電轉換材料層30。此外，實施例1中的光電轉換器包含光電轉換元件11，以及，尚包含電流偵測電路40。
然後，在實施例1中的光電轉換元件11中或在構成實施例1中的光電轉換器之光電轉換元件11中，當固定的光量施加至光電轉換材料層30，且電壓施加於第一電極21與第二電極22之間時，光電轉換材料層30中產生的電流會隨著施加時間的消逝而變。此外，在實施例1中的光電轉換器中，電流偵測電路40偵測電流變化。電流偵測電路40連接至第一電極21及第二電極22並施加電壓至第一電極21和第二電極22。
在實施例1中的光電轉換元件11中，由透明導電材料形成的第一電極21配置於透明基底20上。光電轉換材料層30配置於第一電極21上，第二電極22配置於光電轉換材料層30上。此處，光經由基底20及第一電極21入射於光電轉換材料層30上。
基底20由厚度0.7mm的玻璃基底形成，第一電極21由透明導電材料(具體而言，厚度120nm的ITO)，第二電極22由厚度100nm的鋁(Al)形成。光電轉換材料層30由有機材料形成，具體而言，由有機半導體材料(更具體而言，厚度50nm的喹吖酮)形成。關於此點，光電轉換材料層30具有10cm2 /V‧sec或更低的(舉例而言，約10-3 cm2 /V‧sec至10-6 cm2 /V‧sec)載子遷移率。
可以以下述方法，製造實施例1中的光電轉換元件11。亦即，起初，根據微影術，使用光罩，在基底20上，由厚度120nm的ITO形成第一電極21。接著，在基底20和第一電極21上，由絕緣材料形成凸部31。之後，以真空蒸鍍法，在第一電極21和凸部31上，由厚度50nm的喹吖酮形成光電轉換材料層30。然後，使用金屬掩罩，以PVD法，在光電轉換材料層30及基底20上形成厚度100nm的鋁形成第二電極22。關於此點，形成凸部31以圍繞基底20之要形成基底20的區域。
將固定光量之波長565nm的光，經過透明基底20及第一電極21，施加至如此取得之實施例1中的光電轉換元件11的光電轉換材料層30。關於此點，將0.5V施加至第一電極21，而第二電極22接地。此時，光電轉換材料層30中產生的電流會隨著施加時間的消逝而變。亦即，在光電轉換元件11中，光電轉換材料層30中的電流隨著施加時間的消逝而變相當於通過電容器的暫態電流的變化，其中，假定第一電極21、光電轉換材料層30、及第二電極22構成電容器。結果，在光電轉換元件11中產生暫態充電及放電電流。此時，當將電流變化的電流下降週期假定為時間常數τ(P)時，電流下降週期中的電流Idec 以下式表示：
Idec =C1 ‧I0 (P)‧exp{-t/τ(P)}+C2 　(1)
其中，「t」代表從電流下降週期開始的時間消逝的時間，在電流下降週期開始的時間時，在電流改變時發生從電流增加週期至電流下降週期的轉換，以及，將此時的時間t假定為0，「I0 (P)」代表當在t=0時固定光量施加至光電轉換材料層30時產生於光電轉換材料層30中的電流，C1 及C2 獨立地代表常數。然後，在電流偵測電路40中，決定Idec 。亦即，以連接至第一電極21和第二電極22之相關技術的電流偵測電路40，偵測暫態充電及放電電流。關於此點，在光電轉換器中，電流偵測電路40藉由相對於t評估從0至例如最大100毫秒之公式(1)的積分，決定電流的積分(在實施例1中，充電量是根據電流的積分計算的物理值)。此外，在光電轉換元件11中，藉由相對於t評估從0至例如最大100毫秒之公式(1)的積分，決定電流的積分(在實施例1中，充電量是根據電流的積分計算的物理值)。此外，在電流偵測電路40中計算τ(P)。
圖2顯示如此取得之暫態充電及放電電流(電流Idec )與光量之間的關係。此處，圖2中的水平軸標示上述時間t(單位：任意)，圖2中的垂直軸標示上述電流Idec (單位：10-8 A)。圖3顯示從電流Idec 的積分決定的充電量與光量之間的關係。在圖3中，「a+b」表示從公式(1)的第一項與第二項的積分決定的充電量，「a」表示僅從公式(1)的第一項的積分決定的充電量，「b」表示僅從公式(1)的第二項的積分決定的充電量。此處，圖3中的水平軸表示施加至光電轉換材料層30之光量(單位：微瓦/cm2 )，圖3中的垂直軸表示根據相對於t之電流Idec 從0至預定的足夠長的消逝時間的積分而決定的充電量(單位：任意)。此外，圖4顯示從暫態充電及放電電流(電流Idec )的量計算的時間常數τ(P)與光量之間的關係。圖5顯示從暫態充電及放電電流的量計算的時間常數τ(P)的倒數與光量之間的關係。關於此點，圖4及圖5中的水平軸表示光量(單位：微瓦/cm2 )，圖4中的垂直軸表示時間常數τ(P)(單位：任意)，圖5中的垂直軸表示時間常數τ(P)的倒數。
從圖2清楚可知，暫態充電及放電電流的量的峰值I0 (P)視光量而定。此外，從圖3清楚可見，從公式(1)的第一項及第二項的積分決定之充電量或是從公式(1)的第一項的積分決定的充電量顯著地視光量而定。此外，從圖4清楚可見，時間常數τ(P)視光量而定。亦即，時間常數τ(P)可以表示為每單位時間施加至光電轉換材料層30之光量的函數。此處，如下所述般，從圖5清楚可知，時間常數τ(P)的倒數可以表示為光量P的線性函數。但是，此線性函數僅為舉例說明。
此外，在從第一項及第二項的積分決定的充電量以光量P的函數CHG1+2 (P)表示的情形中、或是僅由公式(1)的第一項的積分決定的充電量以光量P的函數CHG1 (P)表示的情形中，如下所述般，充電量可以由光量P的線性函數表示。但是，此線性函數僅為舉例說明。
1/{τ(P)}=0.114‧P+1.2657
CHG1+2 (P)=-2.414×10-9 ‧P+1.642×10-8
CHG1 (P)=-9.444×10-10 ‧P+7.013×10-9
關於此點，電流Idec 的積分的函數、從公式(1)的第一項及第二項的積分決定的充電量的函數、從公式(1)的第一項的積分決定的充電量的函數、及變數為光量之時間常數τ(P)係視光電轉換元件11的配置、結構、及構成材料而定。因此，無論光電轉換元件的配置、結構、及構成材料是否改變，可以執行不同的測試，可以決定這些函數，以及，這些函數可以儲存於電流決定電路40中。或者，這些函數可以表列於或儲存於電流偵測電流40中。
在實施例1中的光電轉換元件11中，當固定光量施加至光電轉換材料層30而偏壓施加於第一電極21與第二電極22之間時，產生於光電轉換材料層30中的電流隨著施加時間的消逝而暫態地改變。結果，藉由偵測電流中的上述變化，可以取得具有高靈敏度及高S/N比的光電轉換元件。亦即，即使從微弱的訊號，仍可計算收到的光量，以及，即使當光量很小且S/N比降低時，仍然可以可靠地計算光量。關於此點，根據電流的積分而計算的暫態放電電流的電流面積(相對於時間的電流積分)或物理值視光量而定，此外，在小光量的區域中，暫態放電電流的時間常數τ(P)增加。
實施例2
實施例2係實施例1的修改。實施例2中的光電轉換元件12是第二配置光電轉換元件。亦即，如同圖6A中的部份剖面視圖所示，第一電極21A配置於基底20A上，光電轉換材料層30配置於第一電極21A上，由透明材料形成的第二電極22A配置於光電轉換材料層30上。光經過第二電極22A而入射於光電轉換材料層30上。此處，具體而言，基底20A由例如矽半導體基底形成，第一電極21A由鋁形成，第二電極22A由ITO形成。實施例2中的光電轉換元件12或光電轉換器的配置及結構可以與實施例1中的光電轉換元件11或光電轉換器相同，但是，上述數點除外。因此，將不提供詳細說明。
實施例3
實施例3也是實施例1的修改。實施例3中的光電轉換元件13是第三配置光電轉換元件。亦即，如同圖6B中的部份剖面視圖所示，第一電極21B及第二電極22B配置於基底上。光電轉換材料層30配置於基底20B上並從第一電極21B延伸至第二電極22B。光經過第二電極22B而入射於光電轉換材料層30上。或者，光經過基底20B及第一電極21B而入射於光電轉換材料層30上。此處，具體而言，基底20B由例如矽半導體基底形成，第一電極21B及第二電極22B由金屬材料或透明的導電材料形成。實施例3中的光電轉換元件13或光電轉換器的配置及結構可以與實施例1中的光電轉換元件11或光電轉換器相同，但是，上述數點除外。因此，將不提供詳細說明。
實施例4
實施例4也是實施例1的修改。在實施例1至實施例3中，光電轉換元件具有包含第一電極21和第二電極22之二端子電子裝置結構。另一方面，在稍後說明的實施例4或5至實施例7中，光電轉換元件具有三端子電子裝置結構，進一步包含控制電極。藉由施加電壓至控制電極，可以執行通過電流的調變。在實施例4中，具體而言，採用與底部閘極/底部接點型FET相同的配置及結構作為三端子電子裝置結構。
更具體而言，如同圖7A中所示的部份剖面視點所示般，實施例4中具有底部閘極/底部接點型三端子電子裝置結構之光電轉換元件14包含
(a)配置於支撐構件13上的控制電極(對應於閘極電極114)，
(b)配置於控制電極(閘極電極114)及支撐構件113上的絕緣層(對應於閘極絕緣層115)，
(c)配置於絕緣層(閘極絕緣層115)上的第一/第二電極(對應於源極/汲極電極116)，以及，
(d)配置於第一/第二電極(源極/汲極電極116)之間以及絕緣層(閘極絕緣層115)上的光電轉換材料層(對應於通道形成區117)。
關於此點，控制電極(閘極電極114)由黃金形成，絕緣層(閘極絕緣層115)由SiO2 形成，以及，支撐構件113由矽半導體基底111及配置於其上的絕緣膜112形成。此外，第一/第二電極(源極/汲極電極116)以及光電轉換材料層(通道形成區117)由與實施例3中的第一電極21B、第二電極22B、及光電轉換材料層30相同的材料形成。此外，雖然圖式中未顯示，但是，第一/第二電極(源極/汲極電極116)連接至電流偵測電路40。對於下述實施例亦同。
於下，將說明實施例4中的光電轉換元件14的製造方法之概要。
步驟-400
起初，在支撐構件113上形成閘極電極114。具體而言，根據微影術，在絕緣膜112上形成光阻層(但是，光阻膜未顯示於圖中)，光阻層中要設有閘極電極114的部份已被移除。之後，以真蒸鍍法，將作為黏著層的鉻(Cr)層(未顯示於圖中)及作為閘極電極114的黃金(Au)層依序地形成於整個表面上。依此方式，根據所謂的舉升法，取得閘極電極114。
步驟-410
然後，在包含閘極電極114的支撐構件113上形成閘極絕緣層115。具體而言，根據濺射法，閘極絕緣層115由絕緣膜112及閘極電極114上的SiO2 形成。在閘極絕緣層115的膜形成時，以硬掩罩來遮蓋閘極電極114，不用微影術製程，可以形成閘極電極114的導線部(未顯示於圖中)。
步驟-420
接著，在閘極絕緣層115上形成源極/汲極電極116。具體而言，根據微影術，在閘極絕緣層115上形成光阻層，光阻層中要設有源極/汲極電極116的部份已被移除。之後，以真空蒸鍍法，依序地形成源極/汲極電極116。接著，移除光阻層。依此方式，根據所謂的舉升法，取得源極/汲極電極116。
步驟-430
然後，以類似於實施例1中所述的方式，在閘極絕緣層115上形成通道形成區117。
步驟-440
最後，在整個表面上形成作為鈍化膜的絕緣材料層(未顯示於圖中)，以及，在源極/汲極電極116上方的絕緣層中形成開口。在包含開口內部的整個表面上形成佈線材料層，之後，將佈線材料層圖型化，以致於取得光電轉換元件114且其具有底部閘極/底部接點型FET(TFT)結構且於絕緣材料層上設有連接至源極/汲極電極116的佈線。
實施例5
在實施例5中，具體而言，採用與底部閘極/頂部接點型FET相同的配置及結構以作為三端子電子裝置結構。
更具體而言，如同圖7B中所示的部份剖面視圖所示般，實施例5中具有底部閘極/頂部接點型三端子電子裝置結構之光電轉換元件15包含
(a)配置於支撐構件113上的控制電極(對應於閘極電極114)，
(b)配置於控制電極(閘極電極114)及支撐構件113上的絕緣層(對應於閘極絕緣層115)，
(c)配置於絕緣層(閘極絕緣層115)上之光電轉換材料層(對應於通道形成區117)及光電轉換材料層延伸部118，以及，
(d)配置於光電轉換材料層延伸部118上的第一/第二電極(對應於源極/汲極電極116)
於下，將說明實施例5中的光電轉換元件15的製造方法之概要。
步驟-500
起初，如同實施例4中的步驟400一般，在支撐構件113(絕緣膜112)上形成閘極電極114。之後，如同步驟410中一般，在閘極電極114及絕緣膜112上形成閘極絕緣層115。
步驟-510
接著，以類似於步驟-430之方式，在閘極絕緣層115上形成通道形成區117及通道形成區延伸部118。
步驟-520
然後，如同實施例4中的步驟-420一般，在通道形成區延伸部118上形成源極/汲極電極116，以致於將通道形成區117夾於其間。但是，當執行源極/汲極電極116的膜形成時，以硬掩罩遮蓋通道形成區117，不用微影術處理，可以形成源極/汲極電極116。
步驟-530
最後，執行類似於步驟-440的步驟，以致於取得具有底部閘極/頂部接點型FET(TFT)的光電轉換元件15。
實施例6
在實施例6中，具體而言，採用與頂部閘極/底部接點型FET相同的配置及結構以作為三端子電子裝置結構。
更具體而言，如同圖8A中所示的部份剖面視圖所示般，實施例6中具有頂部閘極/底部接點型三端子電子裝置結構之光電轉換元件16包含
(a)配置於支撐構件113上的第一/第二電極(對應於源極/汲極電極116)，
(b)配置於第一/第二電極(源極/汲極電極116)之間的支撐構件113上的光電轉換材料層(對應於通道形區117)，
(c)配置於第一/第二電極(源極/汲極電極116)及光電轉換材料層(通道形成區117)上的絕緣層(對應於閘極絕緣層115)，以及，
(d)配置於絕緣層(閘極絕緣層115)上的控制電極(對應於閘極電極114)。
於下，將說明實施例6中的光電轉換元件16的製造方法之概要。
步驟-600
起初，如同實施例4中的步驟420一般，在支撐構件113上形成源極/閘極電極116。
步驟-610
接著，以類似於步驟-430之方式，在源極/汲極電極116之間的支撐構件113(絕緣膜112)上形成通道形成區117。實際上，在源極/汲極電極116上形成通道形成區延伸部118。
步驟-620
之後，在源極/汲極電極116及通道形成區117上(實際上，在通道形成區117及通道形成區延伸部118上)，形成閘極絕緣層115。具體而言，以旋轉塗敷法，在整個表面上形成PVA的膜，以取得閘極絕緣層115。
步驟-630
然後，在閘極絕緣層115上形成閘極電極114。具體而言，以真空蒸鍍法，在整個表面上依序地形成作為黏著層的鉻(Cr)層(未顯示於圖中)以及作為閘極電極14的黃金(Au)層。在閘極電極114的膜形成時，以硬掩罩遮蓋閘極電極115的部份，不用微影術，形成閘極電極114。最後，執行類似於步驟-440的步驟，以致於取得具有頂部閘極/底部閘極接點型FET(TFT)結構之光電轉換元件16。
實施例7
在實施例7中，具體而言，採用與頂部閘極/頂部接點型FET相同的配置及結構以作為三端子電子裝置結構。
更具體而言，如同圖8B中所示的部份剖面視圖所示般，實施例7中具有頂部閘極/頂部接點型三端子電子裝置結構之光電轉換元件17包含
(a)配置於支撐構件113上的光電轉換材料層(對應於通道形成區117)及光電轉換材料層延伸部118，
(b)配置於光電轉換材料層延伸部118上的第一/第二電極(對應於源極/汲極電極116)，
(c)配置於第一/第二電極(源極/汲極電極116)及光電轉換材料層(通道形成區117)上的絕緣層(對應於閘極絕緣層115)，以及，
(d)配置於絕緣層(閘極絕緣層115)上的控制電極(對應於閘極電極114)。
於下，將說明實施例7中的光電轉換元件17的製造方法之概要。
步驟-700
起初，以類似於步驟-430的方式，在支撐構件113上形成通道形成區117及通道形區延伸部118。
步驟-710
接著，如同實施例4中的步驟-420一般，在通道形成區延伸部118上形成源極/汲極電極116，以將通道形成區117夾於其間。但是，當執行源極/汲極電極116的膜形成時，以硬掩罩遮蓋通道形成區117，不用微影術製程，形成源極/汲極電極116。
步驟-720
之後，在源極/汲極電極116及通道形成區117上形成閘極絕緣層115。具體而言，以旋轉塗敷法，在所有表面上形成PVA的膜，以取得閘極絕緣層115。
步驟-730
然後，如同實施例6中的步驟630般，在閘極絕緣層115上形成閘極電極114。最後，執行類似於步驟-440的步驟，以致於取得具有頂部閘極/頂部接點型FET(TFT)結構的光電轉換元件17。
迄今，已參考較佳實施例，說明本發明。但是，本發明不限於這些實施例。這些實施例中所述的光電轉換器及光電轉換元件的結構、配置、及所使用的材料僅為舉例說明且可適當地修改。
本申請案包含與2008年8月5日向日本專利局申請的日本優先權專利申請JP2008-202296中所揭示的標的，其內容於此一倂列入參考。
習於此技藝者應瞭解，在後附申請專利範圍的範圍或其均等範圍內，可以視設計需求及其它因素等而發生不同的修改、組合、副組合、及替代。
11．．．光電轉換元件
12．．．光電轉換元件
13．．．光電轉換元件
14．．．光電轉換元件
15．．．光電轉換元件
16．．．光電轉換元件
17．．．光電轉換元件
20．．．基底
20A．．．基底
20B．．．基底
21．．．第一電極
21A．．．第一電極
21B．．．第一電極
22．．．第二電極
22A．．．第二電極
22B．．．第二電極
30．．．光電轉換材料層
31．．．凸部
40．．．電流偵測電路
111．．．矽半導體基氐
112．．．絕緣膜
113．．．支撐構件
114．．．閘極電極
115．．．閘極絕緣層
116．．．源極/汲極電極
117．．．通道形成區
118．．．通道形成區延伸部
圖1是實施例1中具有二端子電子裝置的光電轉換元件的剖面視圖；
圖2顯示實施例1中的光電轉換元件的電流Idec 的積分與光量之間的關係以及暫態充電及放電電流量與光量之間的關係；
圖3顯示從實施例1中的光電轉換元件的電流Idec 的積分決定的充電量與光量的關係；
圖4顯示從暫態充電及放電電流的量計算的時間常數τ(P)與光量之間的關係；
圖5顯示從暫態充電及放電電流的量計算的時間常數τ(P)的倒數與光量之間的關係；
圖6A及6B分別是實施例2及實施例3中具有二端子電子裝置的光電轉換元件的部份剖面視圖；
圖7A及7B分別是實施例4及實施例5中具有三端子電子裝置的光電轉換元件的部份剖面視圖；
圖8A及8B分別是實施例6及實施例7中具有三端子電子裝置的光電轉換元件的部份剖面視圖。
11．．．光電轉換元件
20．．．基底
21．．．第一電極
22．．．第二電極
30．．．光電轉換材料層
31．．．凸部
40．．．電流偵測電路

Claims (11)

  1. 一種光電轉換器，包括：(a)光電轉換元件，包含(a-1)離散地配置的第一電極和第二電極，以及(a-2)配置於該第一電極與該第二電極之間的光電轉換材料層，以及其中，該光電轉換材料層中產生的電流隨著施加時間的消逝而改變，其中，固定的光量施加至該光電轉換材料層且電壓施加於該第一電極與該第二電極之間，以及(b)電流偵測電路，偵測電流的改變，其中，該光電轉換材料層包括喹吖酮，其中，該光電轉換材料層中電流隨著施加時間的消逝而改變相當於通過電容器的暫態電流改變，其中，假定該第一電極、該光電轉換材料層、及該第二電極構成該電容器，以及其中，將該電流改變的電流下降週期中的該時間常數假定為τ (P)，該τ (P)以每單位時間施加至該光電轉換材料層的光量之函數表示，以及，該電流偵測電路計算該τ (P)。
  2. 如申請專利範圍第1項之光電轉換器，其中，將該電流改變的電流下降週期中的該時間常數假定為τ (P)， 該電流下降週期中的電流Idec 表示為：Idec =C1 ．I0 (P)．exp{-t/τ(P)}+C2 (1)其中，t代表從電流下降週期啟始時間開始消逝的時間，在該啟始時間，在該電流改變中發生從電流增加週期轉換至電流下降週期，以及，在該啟始時間，將t假定為0，I0 (P)代表在t=0時當光量施加至該光電轉換材料層時該光電轉換材料層中產生的電流，以及C1 及C2 獨立地代表常數，以及，該電流偵測電路決定Idec 。
  3. 如申請專利範圍第2項之光電轉換器，其中，該電流偵測電路藉由評估相對於t之公式(1)從0至最大100毫秒的積分，以決定該電流的積分。
  4. 如申請專利範圍第1項之光電轉換器，其中，該光電轉換材料層具有10 cm2 /V．sec或更少的載子遷移率。
  5. 一種光電轉換元件，包含：(A)離散地配置的第一電極和第二電極；以及(B)配置於該第一電極與該第二電極之間的光電轉換材料層，其中，該光電轉換材料層中產生的電流隨著施加時間的消逝而改變，固定的光量施加至該光電轉換材料層且電壓施加於該第一電極與該第二電極之間，其中，該光電轉換材料層包括喹吖酮， 其中，該光電轉換材料層中電流隨著施加時間的消逝而改變相當於通過電容器的暫態電流改變，其中，假定該第一電極、該光電轉換材料層、及該第二電極構成該電容器，以及其中，將該電流改變的電流下降週期中的該時間常數假定為τ (P)，以及，該τ (P)以每單位時間施加至該光電轉換材料層的光量之函數表示。
  6. 如申請專利範圍第5項之光電轉換元件，其中，將該電流改變的電流下降週期中的該時間常數假定為τ (P)，該電流下降週期中的電流Idec 表示為：Idec =C1 ．I0 (P)．exp{-t/τ (P)}+C2 (1)其中，t代表從電流下降週期啟始時間開始消逝的時間，在該啟始時間，在該電流改變中發生從電流增加週期轉換至電流下降週期，以及，在該啟始時間，將t假定為0，I0 (P)代表在t=0時當光量施加至該光電轉換材料層時該光電轉換材料層中產生的電流，以及C1 及C2 獨立地代表常數。
  7. 如申請專利範圍第6項之光電轉換元件，其中，藉由評估相對於t之公式(1)從0至最大100毫秒的積分而決定之該電流的積分顯示對該光量的相依性。
  8. 如申請專利範圍第5項之光電轉換元件，其中，該光電轉換材料層具有10 cm2 /V．sec或更少的載子遷移率。
  9. 如申請專利範圍第5項之光電轉換元件，其中，由透明導電材料形成的該第一電極配置於透明基底上，該光電轉換材料層配置於該第一電極上，以及該第二電極配置於該光電轉換材料層上。
  10. 如申請專利範圍第5項之光電轉換元件，其中，該第一電極配置於基底上，該光電轉換材料層配置於該第一電極上，以及由透明導電材料形成的該第二電極配置於該光電轉換材料層上。
  11. 如申請專利範圍第5項之光電轉換元件，其中，該第一電極及該第二電極配置於基底上，以及該光電轉換材料層配置於該基底上的該第一電極及該第二電極上。
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