光电子器件和传感器和电子设备的制作方法

[0001]
公开了光电子器件、传感器和电子设备。


背景技术：

[0002]
光电转换器件可以接收入射光并将接收到的入射光转换成电信号。光电转换器件可以包括光电二极管和光电晶体管，并且可以应用于传感器或光电检测器(例如，被包括在传感器或光电检测器中)。
[0003]
传感器可以具有较高的分辨率，因此可以具有较小的像素尺寸。有机传感器中的硅光电二极管的灵敏度可能基于传感器的减小的像素尺寸和硅光电二极管的减小的吸收面积而劣化。因此，研究了在有机传感器的光电二极管中能够代替硅的有机材料。
[0004]
有机材料具有高的消光系数，并且被配置为取决于有机材料的分子结构而选择性地吸收特定波长光谱中的光，因此可以同时代替传感器的光电二极管和滤色器，结果提高传感器的灵敏度，并有助于传感器的高度集成。
[0005]
然而，因为这样的有机材料由于与这样的有机材料相关联的复合行为和高的结合能而表现出与硅的特性不同的特性，所以难以精确地预测有机材料的特性，因此光电转换器件的性能可能不容易控制。


技术实现要素：

[0006]
一些示例实施方式提供了能够通过减少残留电荷载流子而改善电荷提取特性的一种或更多种光电子器件。
[0007]
一些示例实施方式提供了包括一种或更多种光电子器件的传感器。
[0008]
一些示例实施方式提供了包括一种或更多种光电子器件或者一种或更多种传感器的电子设备。
[0009]
根据一些示例实施方式，一种光电子器件可以包括第一电极和第二电极、在第一电极与第二电极之间的有源层、以及在第一电极与有源层之间的多个辅助层。所述多个辅助层可以包括第一辅助层和第二辅助层，第一辅助层相对于第二辅助层接近有源层，第二辅助层相对于第一辅助层接近第一电极。有源层的能级、第一辅助层的能级、第二辅助层的能级和第一电极的功函数可以依次变深或依次变浅，使得第一辅助层的能级的大小在有源层的能级的大小与第二辅助层的能级的大小之间，第二辅助层的能级的大小在第一辅助层的能级的大小与第一电极的功函数的大小之间。有源层、第一辅助层、第二辅助层和第一电极的能量图可以满足关系式1：
[0010]
[关系式1]
[0011]
|δφ
1-δφ2|≤0.1ev
[0012]
其中，在关系式1中，δφ1是有源层与第一辅助层之间的能量势垒(energy barrier)，δφ2是第二辅助层与第一电极之间的能量势垒。
[0013]
第一辅助层可以与有源层接触，第二辅助层可以与第一电极接触。
[0014]
有源层、第一辅助层、第二辅助层和第一电极的能量图可以满足关系式2和关系式3：
[0015]
[关系式2]
[0016]
|δφ
1-δφ3|≤0.1ev
[0017]
[关系式3]
[0018]
|δφ
3-δφ2|≤0.1ev
[0019]
其中，在关系式2和关系式3中，δφ1是有源层与第一辅助层之间的能量势垒，δφ2是第二辅助层与第一电极之间的能量势垒，δφ3是第一辅助层与第二辅助层之间的能量势垒。
[0020]
δφ1、δφ2和δφ3中的每个可以小于或等于约0.5ev。
[0021]
有源层、第一辅助层、第二辅助层和第一电极的能量图可以满足关系式1e、关系式2e和关系式3e：
[0022]
[关系式1e]
[0023]
0<|δφ
1-δφ2|≤0.05ev
[0024]
[关系式2e]
[0025]
0<|δφ
1-δφ3|≤0.05ev
[0026]
[关系式3e]
[0027]
0<|δφ
3-δφ2|≤0.05ev
[0028]
其中，在关系式1e至3e中，δφ1是有源层与第一辅助层之间的能量势垒，δφ2是第二辅助层与第一电极之间的能量势垒，δφ3是第一辅助层与第二辅助层之间的能量势垒。
[0029]
所述多个辅助层还可以包括在第一辅助层与第二辅助层之间的第三辅助层。有源层的能级、第一辅助层的能级、第三辅助层的能级、第二辅助层的能级和第一电极的功函数依次变深或依次变浅，使得第一辅助层的能级的大小在有源层的能级的大小与第三辅助层的能级的大小之间，第三辅助层的能级的大小在第一辅助层的能级的大小与第二辅助层的能级的大小之间，第二辅助层的能级的大小在第三辅助层的能级的大小与第一电极的功函数的大小之间，有源层、第一辅助层、第三辅助层、第二辅助层和第一电极的能量图可以满足关系式4和关系式5：
[0030]
[关系式4]
[0031]
|δφ
2-δφ4|≤0.1ev
[0032]
[关系式5]
[0033]
|δφ
1-δφ5|≤0.1ev
[0034]
其中，在关系式4和关系式5中，δφ1是有源层与第一辅助层之间的能量势垒，δφ2是第二辅助层与第一电极之间的能量势垒，δφ4是第三辅助层与第二辅助层之间的能量势垒，δφ5是第一辅助层与第三辅助层之间的能量势垒。
[0035]
有源层、第一辅助层、第三辅助层、第二辅助层和第一电极的能量图可以满足关系式6：
[0036]
[关系式6]
[0037]
|δφ
4-δφ5|≤0.1ev。
[0038]
其中，在关系式6中，δφ4是第三辅助层与第二辅助层之间的能量势垒，δφ5是第一辅助层与第三辅助层之间的能量势垒。
[0039]
δφ1、δφ2、δφ4和δφ5各自小于或等于约0.5ev。
[0040]
第一电极可以是阳极，第二电极可以是阴极，每个能量势垒可以是homo能级之间的差值。
[0041]
所述光电子器件还可以包括在第二电极与有源层之间的电子缓冲层。
[0042]
电子缓冲层可以包括镧系元素、钙(ca)、钾(k)、铝(al)或其合金。
[0043]
电子缓冲层可以包括第一电子缓冲层和第二电子缓冲层，第一电子缓冲层相对于第二电子缓冲层接近有源层，第二电子缓冲层相对于第一电子缓冲层接近第二电极。有源层的lumo能级、第一电子缓冲层的lumo能级、第二电子缓冲层的lumo能级和第二电极的功函数依次变深，使得第一电子缓冲层的lumo能级的大小在有源层的lumo能级的大小与第二电子缓冲层的lumo能级的大小之间，第二电子缓冲层的lumo能级的大小在第一电子缓冲层的lumo能级的大小与第二电极的功函数的大小之间。有源层、第一电子缓冲层、第二电子缓冲层和第二电极的能量图满足关系式7：
[0044]
[关系式7]
[0045]
|δφ
6-δφ7|≤0.1ev
[0046]
其中，在关系式7中，δφ6是有源层与第一电子缓冲层之间的能量势垒，δφ7是第二电子缓冲层与第二电极之间的能量势垒，其中能量势垒δφ6和δφ7是lumo能级之间的差值。
[0047]
有源层、第一电子缓冲层、第二电子缓冲层和第二电极的能量图可以满足关系式8和关系式9：
[0048]
[关系式8]
[0049]
|δφ
6-δφ8|≤0.1ev
[0050]
[关系式9]
[0051]
|δφ
7-δφ8|≤0.1ev
[0052]
其中，在关系式8和关系式9中，δφ6是有源层与第一电子缓冲层之间的能量势垒，δφ7是第二电子缓冲层与第二电极之间的能量势垒，δφ8是第一电子缓冲层与第二电子缓冲层之间的能量势垒，其中能量势垒δφ6、δφ7和δφ8是lumo能级之间的差值。
[0053]
δφ6、δφ7和δφ8可以各自小于或等于约0.5ev。
[0054]
第一电极可以是阴极，第二电极可以是阳极，能量势垒可以是lumo能级之间的差值。
[0055]
所述光电子器件还可以包括在第二电极与有源层之间的空穴缓冲层。
[0056]
第一辅助层和第二辅助层可以各自具有小于或等于约10nm的厚度。
[0057]
第一辅助层和第二辅助层可以各自包括有机材料。
[0058]
有源层可以是光电转换层，其被配置为吸收至少部分波长光谱中的光并将吸收的光转换成电信号。
[0059]
一种传感器可以包括所述光电子器件。
[0060]
一种电子设备可以包括所述光电子器件。
[0061]
可以减少残留电荷载流子以改善电荷提取特性。
附图说明
[0062]
图1是示出根据一些示例实施方式的光电子器件的剖视图，
[0063]
图2是示出图1所示的光电子器件中的阳极、辅助层和有源层的能级的能量图，
[0064]
图3是示出根据一些示例实施方式的光电子器件的剖视图，
[0065]
图4是示出图3所示的光电子器件中的阳极、辅助层和有源层的能级的能量图，
[0066]
图5是示出根据一些示例实施方式的光电子器件的剖视图，
[0067]
图6是示出图5所示的光电子器件的元件的能级的能量图，
[0068]
图7是示出根据一些示例实施方式的光电子器件的剖视图，
[0069]
图8是示出图7所示的光电子器件中的阴极、辅助层和有源层的能级的能量图，
[0070]
图9是示出根据一些示例实施方式的光电子器件的剖视图，
[0071]
图10是示出图9所示的光电子器件中的阴极、辅助层和有源层的能级的能量图，
[0072]
图11是根据一些示例实施方式的图像传感器的示例的示意性剖视图，
[0073]
图12是示意性地示出根据一些示例实施方式的图像传感器的透视图，
[0074]
图13是示出图12的图像传感器的示例的剖视图，
[0075]
图14是示出根据一些示例实施方式的图像传感器的剖视图，
[0076]
图15是示意性地示出根据一些示例实施方式的图像传感器的透视图，
[0077]
图16是图15所示的图像传感器的剖视图，
[0078]
图17是示出根据示例1和示例2的一种或更多种光电子器件的阳极到有源层的能级的能量图，
[0079]
图18是示出根据比较例1的一种或更多种光电子器件的阳极到有源层的能级的图，
[0080]
图19是示出根据比较例2和比较例6的一种或更多种光电子器件的阳极到有源层的能级的图，
[0081]
图20是示出根据比较例3的一种或更多种光电子器件的阳极到有源层的能级的图，
[0082]
图21是示出根据比较例4和比较例7的一种或更多种光电子器件的阳极到有源层的能级的图，
[0083]
图22是示出根据比较例5的一种或更多种光电子器件的阳极到有源层的能级的图，
[0084]
图23是示出根据比较例8的一种或更多种光电子器件的阳极到有源层的能级的图，
[0085]
图24是示出根据示例1和比较例1至比较例4的一种或更多种光电转换器件的光电转换效率的曲线图，
[0086]
图25是示出根据示例2以及比较例1、比较例6和比较例7的一种或更多种光电转换器件的光电转换效率的曲线图，
[0087]
图26是根据一些示例实施方式的电子设备的示意图。
具体实施方式
[0088]
示例实施方式将在下文中被详细描述，并且可以容易地由相关领域的普通技术人
员执行。然而，本公开可以以许多不同的形式体现，并且将不被解释为限于在此阐述的示例实施方式。
[0089]
在附图中，为清楚起见，层、膜、面板、区域等的厚度被夸大。
[0090]
将理解，当诸如一层、膜、区域或衬底的一元件被称为“在”另一元件“上”时，它可以直接在所述另一元件上，或者也可以存在居间的元件。相比之下，当一元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在居间的元件。还将理解，当一元件被称为“在”另一元件“上”时，它可以在所述另一元件之上或之下。
[0091]
将理解，元件和/或其性质可以在这里被陈述为与其他元件“相同”或“相等”，并且还将理解，这里被陈述为与其他元件“相同”或“相等”的元件和/或其性质可以与所述其他元件和/或其性质“相同”或“相等”或者“基本上相同”或“基本上相等”。与其他元件和/或其性质“基本上相同”或“基本上相等”的元件和/或其性质将被理解为包括在制造公差和/或材料公差内与所述其他元件和/或其性质相同或相等的元件和/或其性质。与其他元件和/或其性质相同或基本上相同的元件和/或其性质可以在结构上相同或基本上相同、在功能上相同或基本上相同、和/或在成分上相同或基本上相同。
[0092]
将理解，这里被描述为“基本上”相同的元件和/或其性质(例如，结构、一种或更多种元素的性质、长度、距离、能级、能量势垒等)涵盖在制造公差和/或材料公差内相同的元件和/或其性质(例如，结构、一种或更多种元素的性质、长度、距离、能级、能量势垒等)、和/或具有大小为等于或小于10％的相对差异的元件和/或其性质(例如，结构、一种或更多种元素的性质、长度、距离、能级、能量势垒等)。此外，无论元件和/或其性质(例如，结构、一种或更多种元素的性质、长度、距离、能级、能量势垒等)是否被修饰为“基本上”，将理解，这些元件和/或其性质(例如，结构、一种或更多种元素的性质、长度、距离、能级、能量势垒等)应被解释为包括围绕所述及的元件和/或其性质(例如，结构、一种或更多种元素的性质、长度、距离、能级、能量势垒等)的制造公差或操作公差(例如，
±
10％)。
[0093]
当术语“约”或“基本上”在本说明书中结合数值使用时，意图是相关数值包括围绕所述及的数值的
±
10％的公差。当范围被指定时，该范围包括其间的所有值，诸如0.1％的增量。
[0094]
在这里将元件、性质等描述为彼此之间具有“小的”或“非常小的”差异的情况下，将理解，所述元件和/或性质的大小之间的差别可以等于或小于被描述的元件、性质等的大小的10％。
[0095]
如这里所使用地，当没有另外提供定义时，“被取代的”是指化合物的氢由选自以下的取代基代替：卤素原子、羟基、烷氧基、硝基、氰基、氨基、叠氮基、脒基、肼基、亚肼基(hydrazono group)、羰基、氨基甲酰基、硫醇基、酯基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、甲硅烷基、c1至c20烷基、c2至c20烯基、c2至c20炔基、c6至c30芳基、c7至c30芳烷基、c1至c30烷氧基、c1至c20杂烷基、c3至c20杂芳基、c3至c20杂芳烷基、c3至c30环烷基、c3至c15环烯基、c6至c15环炔基、c3至c30杂环烷基、或其组合。
[0096]
如这里所使用地，当没有另外提供定义时，“杂(hetero)”是指包括选自n、o、s、se、te、si和p的1到4个杂原子的成分。
[0097]
如这里所使用地，“组合”是指混合物和两个或更多个堆叠结构。
[0098]
如这里所使用地，能级是最高占据分子轨道(homo)能级或最低未占分子轨道
(lumo)能级。
[0099]
如这里所使用地，功函数或能级被表示为距真空能级的绝对值(例如，作为绝对大小)。此外，当功函数或能级(例如，其大小)被称为深、高或大时，它可以基于真空能级的“0ev”具有大的绝对值，而当功函数或能级(例如，其大小)被称为浅、低或小时，它可以基于真空能级的“0ev”具有小的绝对值。
[0100]
如在此所使用地，功函数和能级通过诸如紫外光电子能谱(ups)的光电子能谱或ac-3设备(理研计器株式会社)来测量。具体地，功函数和能级可以通过使用ac-3设备测量具有约20nm至约30nm的厚度的薄膜的光电功函数以及通过经由以下关系式对于被辐射能量计算归因于光电子效应的发射能量来获得：
[0101]
[关系式]
[0102]
e＝h
·
c/λ
[0103]
(h：普朗克常数，c：光速，λ：波长)。
[0104]
在下文中，描述了根据一些示例实施方式的光电子器件。
[0105]
在一些示例实施方式中，光电子器件可以包括一对电极和在该对电极之间的有源层，并且在一些示例实施方式中，有源层可以包括光电子材料。在一些示例实施方式中，光电子材料可以包括接收光并表现出电特性的材料和/或接收电场并发光的材料，但不限于此。光电子器件可以是例如光电转换器件、发光器件、太阳能电池或光传感器，但不限于此。
[0106]
在一些示例实施方式中，光电子器件可以是包括至少一种有机材料的有机光电子器件，并且可以是包括至少一种有机材料的有机二极管。有机光电子器件可以是例如有机光电转换器件、有机发光二极管、有机太阳能电池或有机光传感器，但不限于此。
[0107]
在此，光电转换器件作为光电子器件的示例被描述。
[0108]
图1是示出根据一些示例实施方式的光电子器件的剖视图。
[0109]
参照图1，根据一些示例实施方式的光电子器件100(在下文中也称为器件100)包括阳极10、阴极20、有源层30、辅助层40和电子缓冲层50。如这里所述，阳极10和阴极20可以各自被称为第一电极和第二电极之一，其中第一电极可以是阳极10和阴极20中的一个，并且第二电极可以是阳极10和阴极20中的另一个。
[0110]
衬底(未示出)，例如在至少图11、图13-14和图16中示出的半导体衬底110，可以设置在阳极10一侧或阴极20一侧。衬底可以例如由以下制成(例如，可以至少部分地包括)：无机材料，诸如玻璃；有机材料，诸如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚酰胺、聚醚砜或其组合；或硅晶片。衬底可以被省略。
[0111]
阳极10和阴极20彼此面对。
[0112]
阳极10和阴极20中的至少一个可以是透明电极。透明电极可以具有大于或等于约80％的高透射率。在一些示例实施方式中，透明电极可以包括氧化物导体、碳导体和金属薄膜中的至少一种。氧化物导体可以是例如选自铟锡氧化物(ito)、铟锌氧化物(izo)、锌锡氧化物(zto)、铝锡氧化物(ato)和铝锌氧化物(azo)中的一种或更多种。碳导体可以是选自石墨烯和碳纳米结构中的一种或更多种。金属薄膜可以是包括铝、镁、银、金、其合金或其组合的非常薄的膜。
[0113]
阳极10和阴极20中的一个可以是反射电极。反射电极可以具有例如小于约10％的低透射率或者大于或等于约5％的高反射率。反射电极可以包括诸如金属的反射导体，并且
可以包括例如铝(al)、银(ag)、金(au)或其合金。
[0114]
在一些示例实施方式中，阳极10和阴极20可以各自是透明电极。
[0115]
在一些示例实施方式中，阳极10可以是透明电极，并且阴极20可以是反射电极。
[0116]
在一些示例实施方式中，阳极10可以是反射电极，并且阴极20可以是透明电极。
[0117]
如图1所示，有源层30可以设置在阳极10与阴极20之间。
[0118]
有源层30是光电转换层，其被配置为吸收至少部分波长光谱(例如，可见波长光谱的一些或全部、红外波长光谱的一些或全部、近红外波长光谱的一些或全部、紫外波长光谱的一些或全部、其任何组合等)中的光，并将吸收的光转换成电信号。在一些示例实施方式中，光电转换层可以被配置为将绿色波长光谱中的光(在下文中称为“绿光”)、蓝色波长光谱中的光(在下文中称为“蓝光”)、红色波长光谱中的光(在下文中称为“红光”)、红外波长光谱中的光(在下文中称为“红外光”)和/或紫外波长光谱中的光(在下文中称为“紫外光”)的一部分转换成电信号。
[0119]
在一些示例实施方式中，有源层30可以被配置为选择性地吸收蓝光、绿光、红光、红外光和紫外光中的任何一种。这里，选自蓝光、绿光、红光、红外光和紫外光之一的选择性吸收意思是光吸收光谱的峰值吸收波长(λ
max
)可以在小于约380nm、大于或等于约380nm且小于约500nm、约500nm至约600nm、大于约600nm且小于或等于约700nm、和大于约700nm且小于或等于约3000nm之一中，并且对应波长区域中的光吸收光谱的峰值显著高于其他波长区域中的光吸收光谱的峰值。
[0120]
有源层30可以包括形成pn结36的至少一种p型半导体32和至少一种n型半导体34，并且可以通过接收来自外部的光而产生激子，然后将产生的激子分离成空穴和电子。
[0121]
p型半导体32和n型半导体34可以独立地是光吸收材料，例如p型半导体32和n型半导体34中的至少一种可以是有机光吸收材料。在一些示例实施方式中，p型半导体32和n型半导体34中的至少一种可以是波长选择性光吸收材料，其被配置为选择性地吸收特定的(或备选地，预定的)波长光谱中的光，例如p型半导体32和n型半导体34中的至少一种可以是波长选择性有机光吸收材料。p型半导体32和n型半导体34的峰值吸收波长(λ
max
)可以在相同的波长光谱中或在不同的波长光谱中。
[0122]
在一些示例实施方式中，p型半导体32可以是具有核结构的有机材料，该核结构包括给电子部分(moiety)、pi共轭链接基团和受电子部分。
[0123]
p型半导体32可以例如由化学式1表示，但不限于此。
[0124]
[化学式1]
[0125]
edg
–
ha-eag
[0126]
在化学式1中，
[0127]
ha是pi共轭链接基团，并且可以是具有o、s、se、te和si中的至少一种的c2至c30杂环基，
[0128]
edg是给电子部分，并且可以是给电子基团，以及
[0129]
eag是受电子部分，并且可以是受电子基团。
[0130]
在一些示例实施方式中，由化学式1表示的p型半导体32可以例如由化学式1a表示。
[0131]
[化学式1a]
[0132][0133]
在化学式1a中，
[0134]
x可以是o、s、se、te、so、so2或sir
a
r
b
，
[0135]
ar可以是被取代的或未被取代的c6至c30亚芳基(arylene group)、被取代的或未被取代的c3至c30杂环基、或前述两种或更多种的稠环，
[0136]
ar
1a
和ar
2a
可以独立地是被取代的或未被取代的c6至c30芳基、或被取代的或未被取代的c3至c30杂芳基，
[0137]
ar
1a
和ar
2a
可以独立地存在或者可以彼此链接以形成稠环，以及
[0138]
r
1a
至r
3a
、r
a
和r
b
可以独立地是氢、氘、被取代的或未被取代的c1至c30烷基、被取代的或未被取代的c6至c30芳基、被取代的或未被取代的c3至c30杂芳基、被取代的或未被取代的c1至c6烷氧基、卤素或氰基。
[0139]
在一些示例实施方式中，在化学式1a中，ar
1a
和ar
2a
可以独立地是以下之一：被取代的或未被取代的苯基、被取代的或未被取代的萘基、被取代的或未被取代的蒽基、被取代的或未被取代的菲基、被取代的或未被取代的吡啶基、被取代的或未被取代的哒嗪基、被取代的或未被取代的嘧啶基、被取代的或未被取代的吡嗪基、被取代的或未被取代的喹啉基、被取代的或未被取代的异喹啉基、被取代的或未被取代的萘啶基(naphthyridinyl group)、被取代的或未被取代的噌啉基(cinnolinyl group)、被取代的或未被取代的喹唑啉基、被取代的或未被取代的酞嗪基、被取代的或未被取代的苯并三嗪基、被取代的或未被取代的吡啶并吡嗪基、被取代的或未被取代的吡啶并嘧啶基、和被取代的或未被取代的吡啶基哒嗪基。
[0140]
在一些示例实施方式中，化学式1a的ar
1a
和ar
2a
可以彼此链接以形成环，或者在一些示例实施方式中，ar
1a
和ar
2a
可以通过单键、-(cr
g
r
h
)
n2-(n2为1或2)、-o-、-s-、-se-、-n＝、-nr
i-、-sir
j
r
k-和-ger
l
r
m-之一彼此链接。这里，r
g
至r
m
可以独立地是氢、被取代的或未被取代的c1至c30烷基、被取代的或未被取代的c6至c30芳基、被取代的或未被取代的c3至c30杂芳基、被取代的或未被取代的c1至c6烷氧基、卤素或氰基。
[0141]
在一些示例实施方式中，由化学式1表示的p型半导体32可以例如由化学式1b或化学式1c表示。
[0142][0143]
在化学式1b或化学式1c中，
[0144]
x1是se、te、o、s、so或so2，
[0145]
ar3可以是被取代的或未被取代的c6至c30亚芳基、被取代的或未被取代的c3至c30杂环基、或前述两种或更多种的稠环，
[0146]
r1至r3可以独立地是以下之一：氢、氘、被取代的或未被取代的c1至c30烷基、被取代的或未被取代的c1至c30烷氧基、被取代的或未被取代的c6至c30芳基、被取代的或未被取代的c3至c30杂芳基、卤素、氰基、含氰基和其组合。
[0147]
g可以是单键、-o-、-s-、-se-、-n＝、-(cr
f
r
g
)
k-、-nr
h-、-sir
i
r
j-、-ger
k
r
l-、-(c(r
m
)＝c(r
n
))-和snr
o
r
p
之一，其中r
f
、r
g
、r
h
、r
i
、r
j
、r
k
、r
l
、r
m
、r
n
、r
o
和r
p
可以独立地是氢、卤素、被取代的或未被取代的c1至c10烷基、被取代的或未被取代的c1至c10烷氧基、和被取代的或未被取代的c6至c12芳基之一，r
f
和r
g
、r
i
和r
j
、r
k
和r
l
、r
m
和r
n
以及r
o
和r
p
可以独立地单独存在或者可以彼此链接以提供环，k可以为1或2，
[0148]
y2可以是o、s、se、te和c(r
q
)(cn)之一(其中r
q
是氢、氰基(-cn)和c1至c10烷基之一)，
[0149]
r
6a
至r
6d
、r
7a
至r
7d
、r
16
和r
17
可以独立地是氢、被取代的或未被取代的c1至c30烷基、被取代的或未被取代的c6至c30芳基、被取代的或未被取代的c3至c30杂芳基、卤素、氰基、含氰基和其组合之一，
[0150]
r
6a
至r
6d
可以独立地存在或者其相邻的两个可以彼此链接以形成稠环，以及
[0151]
r
7a
至r
7d
可以独立地存在或者其相邻的两个可以彼此链接以形成稠环。
[0152]
在一些示例实施方式中，化学式1b的ar3可以是苯、萘、蒽、噻吩、硒吩、碲吩、吡啶、嘧啶、或前述两种或更多种的稠环。
[0153]
n型半导体34可以是例如富勒烯或富勒烯衍生物，但不限于此。
[0154]
有源层30可以包括本征层(i层)，其中p型半导体32和n型半导体34作为体异质结被混合。这里，p型半导体32和n型半导体34可以以以下体积比混合：约1:9至约9:1，例如约2:8至约8:2、约3:7至约7:3、约4:6至约6:4或约5:5。
[0155]
有源层30可以包括双层，该双层包括包含前述p型半导体32的p型层和包含前述n型半导体34的n型层。这里，p型层和n型层的厚度比可以为约1:9至约9:1，例如约2:8至约8:2、约3:7至约7:3、约4:6至约6:4或约5:5。
[0156]
除了本征层之外，有源层30还可以包括p型层和/或n型层。p型层可以包括前述p型
半导体32，n型层可以包括前述n型半导体34。在一些示例实施方式中，它们可以以p型层/i层、i层/n型层、p型层/i层/n型层等的各种组合被包括。
[0157]
辅助层40可以是阳极10与有源层30之间的空穴辅助层，并且空穴辅助层可以包括例如空穴传输层、空穴注入层和/或电子阻挡层。辅助层40可以用作用于将从有源层30分离的电荷载流子(例如空穴)传输到阳极10的路径。这里，电荷载流子(例如空穴)的传输方向可以是依次通过有源层30、辅助层40和阳极10的方向。
[0158]
在一些示例实施方式中，辅助层40包括多个层，在这里被称为多个辅助层，其中所述多个辅助层至少包括第一辅助层40a和第二辅助层40b。第一辅助层40a可以设置为最靠近有源层30，使得第一辅助层40a可以被理解为相对于第二辅助层40b接近有源层30和/或在有源层30与第二辅助层40b之间，并且在一些示例实施方式中可以与有源层30接触。第二辅助层40b可以设置为最靠近阳极10，使得第二辅助层40b可以被理解为相对于第一辅助层40a接近阳极10和/或在阳极10与第一辅助层40a之间，并且在一些示例实施方式中可以与阳极10接触。
[0159]
图2是示出阳极10、辅助层40和有源层30的能级的能量图。
[0160]
参照图2，有源层30中的分离的空穴可以沿着homo能级传输到阳极10。在一些示例实施方式中，空穴可以沿着有源层30的homo能级(homo
30
)、第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)、第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)和阳极10的功函数(wf
10
)传输。
[0161]
这里，有源层30的homo能级(homo
30
)、第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)、第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)和阳极10的功函数(wf
10
)可以距真空能级依次变浅，在一些示例实施方式中，有源层30的homo能级(homo
30
)可以是最深的，阳极10的功函数(wf
10
)可以是最浅的，并且第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)和第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)可以在有源层30的homo能级(homo
30
)与阳极10的功函数(wf
10
)之间。结果，第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)的大小可以在有源层30的homo能级(homo
30
)的大小与第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)的大小之间，并且第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)的大小可以在第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)的大小与阳极10的功函数(wf
10
)的大小之间。换言之，有源层30的homo能级(homo
30
)、第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)、第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)和阳极10的功函数(wf
10
)可以具有级联能级。
[0162]
在一些示例实施方式中，有源层30的homo能级(homo
30
)、第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)、第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)和阳极10的功函数(wf
10
)可以具有阶梯形状。
[0163]
相邻的层之间可以存在特定的(或备选地，预定的)能量势垒，在这里，能量势垒可以包括在有源层30和第一辅助层40a之间的能量势垒(δφ1)、在第二辅助层40b与阳极10之间的能量势垒(δφ2)、以及在第一辅助层40a与第二辅助层40b之间的能量势垒(δφ3)。能量势垒(δφ1)可以是有源层30的homo能级(homo
30
)与第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)之间的差值，能量势垒(δφ2)可以是第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)与阳极10的功函数(wf
10
)之间的差值，能量势垒(δφ3)可以是第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)与第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)之间的差值。
[0164]
相邻的层之间的能量势垒(δφ1、δφ2和δφ3)可以具有非常小的差异和/或可以基本上相等。
[0165]
在一些示例实施方式中，有源层30与第一辅助层40a之间的能量势垒(δφ1)以及第二辅助层40b与阳极10之间的能量势垒(δφ2)可以具有小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，有源层30、第一辅助层40a、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式1。
[0166]
[关系式1]
[0167]
|δφ
1-δφ2|≤0.1ev
[0168]
在一些示例实施方式中，有源层30与第一辅助层40a之间的能量势垒(δφ1)以及第一辅助层40a与第二辅助层40b之间的能量势垒(δφ3)可以具有非常小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，有源层30、第一辅助层40a和第二辅助层40b的能量图可以满足关系式2。
[0169]
[关系式2]
[0170]
|δφ
1-δφ3|≤0.1ev
[0171]
在一些示例实施方式中，第一辅助层40a与第二辅助层40b之间的能量势垒(δφ3)以及第二辅助层40b与阳极10之间的能量势垒(δφ2)可以具有非常小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，第一辅助层40a、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式3。
[0172]
[关系式3]
[0173]
|δφ
3-δφ2|≤0.1ev
[0174]
在一些示例实施方式中，有源层30与第一辅助层40a之间的能量势垒(δφ1)、第二辅助层40b与阳极10之间的能量势垒(δφ2)以及第一辅助层40a与第二辅助层40b之间的能量势垒(δφ3)可以具有小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，有源层30、第一辅助层40a、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以同时满足关系式1、关系式2和关系式3。
[0175]
基于满足关系式1、关系式2和关系式3中的一个或更多个的有源层30、第一辅助层40a、第二辅助层40b和阳极10，有源层30、第一辅助层40a、第二辅助层40b和阳极10之间的能量势垒(δφ1、δφ2和δφ3)满足关系式1、关系式2和关系式3中的一个或更多个，因此可以防止在空穴传输通过的路径中存在的层的界面处的空穴传输延迟，从而表现出高的电荷提取效率。此外，可以减少或防止不期望地留在相邻的层之间的界面处的电荷载流子，以减少或防止由于累积的残留电荷载流子导致的残像。因此，可以改善器件100和/或包括器件100的传感器、电子设备等的电性能。
[0176]
在该范围内，有源层30、第一辅助层40a、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式1a、关系式2a和/或关系式3a。
[0177]
[关系式1a]
[0178]
0<|δφ
1-δφ2|≤0.1ev
[0179]
[关系式2a]
[0180]
0<|δφ
1-δφ3|≤0.1ev
[0181]
[关系式3a]
[0182]
0<|δφ
3-δφ2|≤0.1ev
[0183]
在该范围内，有源层30、第一辅助层40a、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满
足关系式1b、关系式2b和/或关系式3b。
[0184]
[关系式1b]
[0185]
|δφ
1-δφ2|≤0.07ev
[0186]
[关系式2b]
[0187]
|δφ
1-δφ3|≤0.07ev
[0188]
[关系式3b]
[0189]
|δφ
3-δφ2|≤0.07ev
[0190]
在该范围内，有源层30、第一辅助层40a、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式1c、关系式2c和/或关系式3c。
[0191]
[关系式1c]
[0192]
0<|δφ
1-δφ2|≤0.07ev
[0193]
[关系式2c]
[0194]
0<|δφ
1-δφ3|≤0.07ev
[0195]
[关系式3c]
[0196]
0<|δφ
3-δφ2|≤0.07ev
[0197]
在该范围内，有源层30、第一辅助层40a、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式关系式1d、关系式2d和/或关系式3d。
[0198]
[关系式1d]
[0199]
|δφ
1-δφ2|≤0.05ev
[0200]
[关系式2d]
[0201]
|δφ
1-δφ3|≤0.05ev
[0202]
[关系式3d]
[0203]
|δφ
3-δφ2|≤0.05ev
[0204]
在该范围内，有源层30、第一辅助层40a、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式1e、关系式2e和/或关系式3e。
[0205]
[关系式1e]
[0206]
0<|δφ
1-δφ2|≤0.05ev
[0207]
[关系式2e]
[0208]
0<|δφ
1-δφ3|≤0.05ev
[0209]
[关系式3e]
[0210]
0<|δφ
3-δφ2|≤0.05ev
[0211]
在该范围内，有源层30、第一辅助层40a、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式1f、关系式2f和/或关系式3f。
[0212]
[关系式1f]
[0213]
|δφ
1-δφ2|≤0.03ev
[0214]
[关系式2f]
[0215]
|δφ
1-δφ3|≤0.03ev
[0216]
[关系式3f]
[0217]
|δφ
3-δφ2|≤0.03ev
[0218]
在该范围内，有源层30、第一辅助层40a、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式1g、关系式2g和/或关系式3g。
[0219]
[关系式1g]
[0220]
0<|δφ
1-δφ2|≤0.03ev
[0221]
[关系式2g]
[0222]
0<|δφ
1-δφ3|≤0.03ev
[0223]
[关系式3g]
[0224]
0<|δφ
3-δφ2|≤0.03ev
[0225]
在该范围内，有源层30、第一辅助层40a、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式1h、关系式2h和/或关系式3h。
[0226]
[关系式1h]
[0227]
|δφ
1-δφ2|≤0.01ev
[0228]
[关系式2h]
[0229]
|δφ
1-δφ3|≤0.01ev
[0230]
[关系式3h]
[0231]
|δφ
3-δφ2|≤0.01ev
[0232]
在该范围内，有源层30、第一辅助层40a、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式1i、关系式2i和/或关系式3i。
[0233]
[关系式1i]
[0234]
0<|δφ
1-δφ2|≤0.01ev
[0235]
[关系式2i]
[0236]
0<|δφ
1-δφ3|≤0.01ev
[0237]
[关系式3i]
[0238]
0<|δφ
3-δφ2|≤0.01ev
[0239]
在一些示例实施方式中，能量势垒(δφ1、δφ2和δφ3)分别可以(例如，能量势垒(δφ1、δφ2和δφ3)中的每个可以)小于或等于约0.5ev，并且在该范围内，可以小于或等于约0.4ev、小于或等于约0.3ev、或小于或等于约0.25ev。在一些示例实施方式中，能量势垒(δφ1、δφ2和δφ3)可以独立地为约0.10ev至约0.25ev，并且在该范围内，为约0.15ev至约0.25ev、约0.18ev至约0.25ev、或约0.20ev至约0.25ev。
[0240]
第一辅助层40a和第二辅助层40b可以独立地各自具有以下厚度：小于或等于约10nm，例如小于或等于约8nm、小于或等于约7nm、小于或等于约5nm、或小于或等于约3nm。
[0241]
第一辅助层40a和第二辅助层40b可以分别各自包括有机材料、无机材料、和/或有机/无机材料。在一些示例实施方式中，第一辅助层40a和第二辅助层40b中的至少一个可以包括有机材料。在一些示例实施方式中，第一辅助层40a和第二辅助层40b可以各自包括有机材料。
[0242]
在一些示例实施方式中，第一辅助层40a和第二辅助层40b可以各自在满足上述能量图的范围内包括：被取代的或未被取代的芳基胺；被取代的或未被取代的噻吩，诸如被取代的或未被取代的低聚噻吩和被取代的或未被取代的聚噻吩；被取代的或未被取代的苯撑乙烯撑(phenylene vinylene)，诸如被取代的或未被取代的低聚苯撑乙烯撑和被取代的或
未被取代的聚苯撑乙烯撑；被取代的或未被取代的喹吖啶酮；被取代的或未被取代的并苯；被取代的或未被取代的含硫属元素的稠合化合物；被取代的或未被取代的方酸菁(squaraine)；氧化物，诸如金属氧化物和半金属氧化物；或其组合。
[0243]
在一些示例实施方式中，第一辅助层40a和第二辅助层40b可以各自在满足上述能量图的范围内包括3,3'-联[1,4]苯并恶嗪并[2,3,4-kl]吩恶嗪、mes2b(p-4,4'-联苯基-nph(1-萘基)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、4,4',4
″-
三[苯基(间甲苯基)氨基]三苯基胺、n1,n1'-(联苯基-4,4'-二基)双(n1-苯基-n4,n4-二-间甲苯基苯-1,4-二胺、4,4',4
″-
三[2-萘基(苯基)氨基]三苯基胺、n,n'-二苯基-n,n'-二-[4-(n,n-二苯基-氨基)苯基]联苯胺、2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、2,5-双(4-联苯基)噻吩、2,5-双(4-联苯基)三噻吩、α-六噻吩、ω,ω'-二己基三噻吩、ω,ω'-二辛基三噻吩、聚[[4,8-双[5-(2-乙基己基)-2-噻吩基]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基]-2,5-噻吩二基[5,7-双(2-乙基己基)-4,8-二羰-4h,8h-苯并[1,2-c:4,5-c']二噻吩-1,3-二基]]、聚[(5,6-二氟-2,1,3-苯并唑基-4,7-二基)-交替-(3,3
″′-
二(2-辛基十二烷基)-2,2',5',2
″
,5
″
,2
″′-
四噻吩-5,5
″′-
二基)]、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)、聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑]、4,4'-双[4-(二-对甲苯基氨基)苯乙烯基]联苯、n,n'-二甲基喹吖啶酮、2,8-二甲基蒽并[2,3-b:6,7-b']二噻吩、苯基[b]蒽、并四苯、并五苯、聚[[4,8-双[5-(2-乙基己基)-2-噻吩基]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基][2-(2-乙基-1-氧己基)噻吩并[3,4-b]噻吩二基]]、聚({4,8-双[(2-乙基己基)氧基]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基}{3-氟-2-[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基})、2,4-双[4-(n,n-二异丁基氨基)-2,6-二羟基苯基]方酸菁、2,4-双[4-(n,n-二苯基氨基)-2,6-二羟基苯基]方酸菁、三氧化钼、铜(i)氧化物。
[0244]
电子缓冲层50可以设置在阴极20与有源层30之间(例如，在第二电极与有源层30之间)，并且可以将有源层30中的分离的电荷载流子(例如电子)转移到阴极20。这里，电荷载流子(例如电子)的传输方向可以是依次通过有源层30、电子缓冲层50和阴极20的方向。在一些示例实施方式中，电子缓冲层50可以与有源层30接触。在一些示例实施方式中，电子缓冲层50的一个表面可以与有源层30接触，并且电子缓冲层50的另一个表面可以与阴极20接触。
[0245]
在一些示例实施方式中，电子缓冲层50可以包括有机材料、无机材料、和/或有机/无机材料。在一些示例实施方式中，电子缓冲层50可以是几纳米厚度的非常薄的膜，并且在一些示例实施方式中可以具有小于或等于约8nm、小于或等于约7nm、小于或等于约5nm、小于或等于约3nm、或小于或等于约2nm的厚度。在一些示例实施方式中，电子缓冲层50的厚度可以为约1nm至约8nm、约1nm至约7nm、约1nm至约5nm、约1nm至约3nm、或约1nm至约2nm。
[0246]
在一些示例实施方式中，电子缓冲层50可以包括无机材料，并且可以包括具有比阴极20的功函数低的功函数的无机材料。在一些示例实施方式中，电子缓冲层50的功函数可以比阴极20的功函数小约0.5ev或更多。在一些示例实施方式中，阴极20的功函数可以大于或等于约4.5ev，并且电子缓冲层50的功函数可以小于或等于约4.0ev。在一些示例实施方式中，阴极20的功函数可以大于或等于约4.5ev，并且电子缓冲层50的功函数可以小于或等于约3.5ev。在一些示例实施方式中，阴极20的功函数可以大于或等于约4.5ev，并且电子缓冲层50的功函数可以小于或等于约3.0ev。在一些示例实施方式中，阴极20的功函数可以
大于或等于约4.5ev，并且电子缓冲层50的功函数可以小于或等于约2.8ev。在一些示例实施方式中，阴极20的功函数可以为约4.5ev至约5.0ev，并且电子缓冲层50的功函数可以为约1.5ev至约4.0ev、约1.5ev至约3.5ev、约1.5ev至约3.0ev、或约1.5ev至约2.8ev。
[0247]
电子缓冲层50可以由可通过热蒸发形成并同时可满足上述功函数的材料制成(例如，可以至少部分地包括可通过热蒸发形成并同时可满足上述功函数的材料)。以这种方式，通过热蒸发形成的电子缓冲层50可以防止在电子缓冲层50的形成和/或其后续工艺期间对有源层30的热物理损伤，因此有效地防止由于有源层30的劣化导致的器件100和/或包括器件100的传感器、电子设备等的性能劣化。
[0248]
能够满足这些特性并因此电子缓冲层50(包括其中包括的任何层)可至少部分地包括的无机材料可以包括例如镧系元素、钙(ca)、钾(k)、铝(al)或其合金。镧系元素可以包括例如镱(yb)。
[0249]
电子缓冲层50可以被省略。
[0250]
器件100还可以包括在阳极10或阴极20上的抗反射层90。抗反射层90设置在光入射侧，以通过降低入射光的反射率进一步提高光吸收率。在一些示例实施方式中，当光入射在阳极10上时，抗反射层90可以设置在阳极10的一个表面处(例如，与之接触)，而当光入射在阴极20上时，抗反射层90可以设置在阴极20的一个表面处(例如，与之接触)。
[0251]
抗反射层90可以包括例如具有约1.6至约2.5的折射率的材料，并且可以包括例如具有在该范围内的折射率的金属氧化物、金属硫化物和有机材料中的至少一种。抗反射层90可以包括例如：金属氧化物，诸如含铝氧化物、含钼氧化物、含钨氧化物、含钒氧化物、含铼氧化物、含铌氧化物、含钽氧化物、含钛氧化物、含镍氧化物、含铜氧化物、含钴氧化物、含锰氧化物、含铬氧化物、含碲氧化物或其组合；金属硫化物，诸如锌硫化物；或有机材料，诸如胺衍生物，但不限于此。
[0252]
器件100可以被配置为当光从阳极10或阴极20入射时在内部产生激子，并且有源层30被配置为吸收特定的(或备选地，预定的)波长光谱的光。激子可以在有源层30中被分离成空穴和电子，分离的空穴可以通过第一辅助层40a和第二辅助层40b传输到阳极10，而分离的电子可以通过电子缓冲层50传输到阴极20，从而使电流流动。
[0253]
图3是示出根据一些示例实施方式的光电子器件的剖视图。
[0254]
参照图3，与包括图1-2所示的示例实施方式的一些示例实施方式一样，根据一些示例实施方式的光电子器件100a(在下文中也称为器件100a)包括：彼此面对的阳极10和阴极20；在阳极10与阴极20之间的有源层30；在阳极10与有源层30之间的辅助层40；以及在阴极20与有源层30之间的电子缓冲层50。阳极10、阴极20、有源层30和电子缓冲层50与上述相同。
[0255]
然而，在包括图3-4所示的示例实施方式的一些示例实施方式中，与包括图1-2所示的示例实施方式的一些示例实施方式不同，除了第一辅助层40a和第二辅助层40b之外，辅助层40(例如，至少部分地组成辅助层40的多个辅助层)还包括第三辅助层40c。第三辅助层40c可以在第一辅助层40a与第二辅助层40b之间，例如第三辅助层40c的一个表面可以与第一辅助层40a接触，并且第三辅助层40c的另一个表面可以与第二辅助层40b接触。
[0256]
第一辅助层40a、第三辅助层40c和第二辅助层40b可以具有依次堆叠的结构，使得有源层30中的分离的电荷载流子(例如空穴)的传输方向可以是依次通过有源层30、第一辅
助层40a、第三辅助层40c、第二辅助层40b和阳极10的方向。
[0257]
图4是示出图3所示的光电子器件中的阳极10、辅助层40和有源层30的能级的能量图。
[0258]
参照图4，在一些示例实施方式中，有源层30中的分离的空穴可以沿着有源层30的homo能级(homo
30
)、第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)、第三辅助层40c的homo能级(homo
40c
)、第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)和阳极10的功函数(wf
10
)传输到阳极10。
[0259]
这里，有源层30的homo能级(homo
30
)、第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)、第三辅助层40c的homo能级(homo
40c
)、第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)和阳极10的功函数(wf
10
)可以依次变浅，在一些示例实施方式中，有源层30的homo能级(homo
30
)可以是最深的，阳极10的功函数(wf
10
)可以是最浅的，第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)、第三辅助层40c的homo能级(homo
40c
)和第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)可以在有源层30的homo能级(homo
30
)与阳极10的功函数(wf
10
)之间。结果，第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)的大小可以在有源层30的homo能级(homo
30
)的大小与第三辅助层40c的homo能级(homo
40c
)的大小之间，第三辅助层40c的homo能级(homo
40c
)的大小可以在第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)的大小与第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)的大小之间，第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)的大小可以在第三辅助层40c的homo能级(homo
40c
)的大小与阳极10的功函数(wf
10
)的大小之间。换言之，有源层30的homo能级(homo
30
)、第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)、第三辅助层40c的homo能级(homo
40c
)、第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)和阳极10的功函数(wf
10
)可以具有级联能级。
[0260]
在一些示例实施方式中，有源层30的homo能级(homo
30
)、第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)、第三辅助层40c的homo能级(homo
40c
)、第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)和阳极10的功函数(wf
10
)可以具有阶梯形状。
[0261]
在一些示例实施方式中，在相邻的层之间可以存在特定的(或备选地，预定的)能量势垒，在这里，能量势垒可以包括有源层30与第一辅助层40a之间的能量势垒(δφ1)、第二辅助层40b与阳极10之间的能量势垒(δφ2)、第三辅助层40c与第二辅助层40b之间的能量势垒(δφ4)以及第一辅助层40a与第三辅助层40c之间的能量势垒(δφ5)。能量势垒(δφ1)可以是有源层30的homo能级(homo
30
)与第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)之间的差值，能量势垒(δφ2)可以是第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)与阳极10的功函数(wf
10
)之间的差值，能量势垒(δφ4)可以是第三辅助层40c的homo能级(homo
40c
)与第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)之间的差值，能量势垒(δφ5)可以是第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)与第三辅助层40c的homo能级(homo
40c
)之间的差值。
[0262]
相邻的层之间的能量势垒(δφ1、δφ2、δφ4、δφ5)可以具有非常小的差异和/或基本上相等。
[0263]
在一些示例实施方式中，有源层30与第一辅助层40a之间的能量势垒(δφ1)以及第二辅助层40b与阳极10之间的能量势垒(δφ2)可以具有非常小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，有源层30、第一辅助层40a、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式1。
[0264]
在一些示例实施方式中，第二辅助层40b与阳极10之间的能量势垒(δφ2)以及第三辅助层40c与第二辅助层40b之间的能量势垒(δφ4)可以具有非常小的差异和/或基本
上相等。在一些示例实施方式中，第三辅助层40c、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式4。
[0265]
[关系式4]
[0266]
|δφ
2-δφ4|≤0.1ev
[0267]
在一些示例实施方式中，有源层30与第一辅助层40a之间的能量势垒(δφ1)以及第一辅助层40a与第三辅助层40c之间的能量势垒(δφ5)可以具有小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，有源层30、第一辅助层40a和第三辅助层40c的能量图可以满足关系式5。
[0268]
[关系式5]
[0269]
|δφ
1-δφ5|≤0.1ev
[0270]
在一些示例实施方式中，第二辅助层40b与第三辅助层40c之间的能量势垒(δφ4)以及第一辅助层40a与第三辅助层40c之间的能量势垒(δφ5)可以具有非常小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，第一辅助层40a、第三辅助层40c和第二辅助层40b的能量图可以满足关系式6。
[0271]
[关系式6]
[0272]
|δφ
4-δφ5|≤0.1ev
[0273]
在一些示例实施方式中，有源层30与第一辅助层40a之间的能量势垒(δφ1)、第二辅助层40b与阳极10之间的能量势垒(δφ2)、第三辅助层40c与第二辅助层40b之间的能量势垒(δφ4)以及第一辅助层40a与第三辅助层40c之间的能量势垒(δφ5)可以具有非常小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，有源层30、第一辅助层40a、第三辅助层40c、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以同时满足关系式4、关系式5和关系式6。
[0274]
基于满足关系式4、关系式5和关系式6中的一个或更多个的有源层30、第一辅助层40a、第三辅助层40c、第二辅助层40b和阳极10，有源层30、第一辅助层40a、第三辅助层40c、第二辅助层40b和阳极10之间的能量势垒(δφ1、δφ2、δφ4、δφ5)满足关系式4、关系式5和关系式6中的一个或更多个，因此可以防止在空穴传输通过的路径中的层的界面处的空穴传输延迟，从而表现出高的电荷提取效率。此外，可以减少或防止不期望地留在相邻的层之间的界面处的电荷载流子，以减少或防止由于累积的残留电荷载流子导致的残像。因此，可以改善器件100a和/或包括器件100a的传感器、电子设备等的电性能。
[0275]
在该范围内，有源层30、第一辅助层40a、第三辅助层40c、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式4a、关系式5a和/或关系式6a。
[0276]
[关系式4a]
[0277]
0<|δφ
2-δφ4|≤0.1ev
[0278]
[关系式5a]
[0279]
0<|δφ
1-δφ5|≤0.1ev
[0280]
[关系式6a]
[0281]
0<|δφ
4-δφ5|≤0.1ev
[0282]
在该范围内，有源层30、第一辅助层40a、第三辅助层40c、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式4b、关系式5b和/或关系式6b。
[0283]
[关系式4b]
[0284]
|δφ
2-δφ4|≤0.07ev
[0285]
[关系式5b]
[0286]
|δφ
1-δφ5|≤0.07ev
[0287]
[关系式6b]
[0288]
|δφ
4-δφ5|≤0.07ev
[0289]
在该范围内，有源层30、第一辅助层40a、第三辅助层40c、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式4c、关系式5c和/或关系式6c。
[0290]
[关系式4c]
[0291]
0<|δφ
2-δφ4|≤0.07ev
[0292]
[关系式5c]
[0293]
0<|δφ
1-δφ5|≤0.07ev
[0294]
[关系式6c]
[0295]
0<|δφ
4-δφ5|≤0.07ev
[0296]
在该范围内，有源层30、第一辅助层40a、第三辅助层40c、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式4d、关系式5d和/或关系式6d。
[0297]
[关系式4d]
[0298]
|δφ
2-δφ4|≤0.05ev
[0299]
[关系式5d]
[0300]
|δφ
1-δφ5|≤0.05ev
[0301]
[关系式6d]
[0302]
|δφ
4-δφ5|≤0.05ev
[0303]
在该范围内，有源层30、第一辅助层40a、第三辅助层40c、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式4e、关系式5e和/或关系式6e。
[0304]
[关系式4e]
[0305]
0<|δφ
2-δφ4|≤0.05ev
[0306]
[关系式5e]
[0307]
0<|δφ
1-δφ5|≤0.05ev
[0308]
[关系式6e]
[0309]
0<|δφ
4-δφ5|≤0.05ev
[0310]
在该范围内，有源层30、第一辅助层40a、第三辅助层40c、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式4f、关系式5f和/或关系式6f。
[0311]
[关系式4f]
[0312]
|δφ
2-δφ4|≤0.03ev
[0313]
[关系式5f]
[0314]
|δφ
1-δφ5|≤0.03ev
[0315]
[关系式6f]
[0316]
|δφ
4-δφ5|≤0.03ev
[0317]
在该范围内，有源层30、第一辅助层40a、第三辅助层40c、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式4g、关系式5g和/或关系式6g。
[0318]
[关系式4g]
[0319]
0<|δφ
2-δφ4|≤0.03ev
[0320]
[关系式5g]
[0321]
0<|δφ
1-δφ5|≤0.03ev
[0322]
[关系式6g]
[0323]
0<|δφ
4-δφ5|≤0.03ev
[0324]
在该范围内，有源层30、第一辅助层40a、第三辅助层40c、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式4h、关系式5h和/或关系式6h。
[0325]
[关系式4h]
[0326]
|δφ
2-δφ4|≤0.01ev
[0327]
[关系式5h]
[0328]
|δφ
1-δφ5|≤0.01ev
[0329]
[关系式6h]
[0330]
|δφ
4-δφ5|≤0.01ev
[0331]
在该范围内，有源层30、第一辅助层40a、第三辅助层40c、第二辅助层40b和阳极10的能量图可以满足关系式4i、关系式5i和/或关系式6i。
[0332]
[关系式4i]
[0333]
0<|δφ
2-δφ4|≤0.01ev
[0334]
[关系式5i]
[0335]
0<|δφ
1-δφ5|≤0.01ev
[0336]
[关系式6i]
[0337]
0<|δφ
4-δφ5|≤0.01ev
[0338]
在一些示例实施方式中，能量势垒(δφ1、δφ2、δφ4、δφ5)可以分别(例如，可以各自)小于或等于约0.5ev，并且在该范围内，小于或等于约0.4ev、小于或等于约0.3ev、或小于或等于约0.25ev。在一些示例实施方式中，能量势垒(δφ1、δφ2、δφ4、δφ5)可以独立地为约0.10ev至约0.25ev，并且在该范围内，为约0.15ev至约0.25ev、约0.18ev至约0.25ev、或约0.20ev至约0.25ev。
[0339]
第一辅助层40a、第二辅助层40b和第三辅助层40c可以独立地具有以下厚度：小于或等于约10nm，例如小于或等于约8nm、小于或等于约7nm、小于或等于约5nm、或小于或等于约3nm。
[0340]
第一辅助层40a、第二辅助层40b和第三辅助层40c可以分别包括有机材料、无机材料、和/或有机/无机材料。在一些示例实施方式中，第一辅助层40a、第二辅助层40b和第三辅助层40c中的至少一个可以包括有机材料。在一些示例实施方式中，第一辅助层40a、第二辅助层40b和第三辅助层40c可以各自包括有机材料。
[0341]
图5是示出根据一些示例实施方式的光电子器件的剖视图。
[0342]
参照图5，与包括图1-2所示的示例实施方式的一些示例实施方式一样，光电子器件100b(在下文中也称为器件100b)包括：彼此面对的阳极10和阴极20；在阳极10与阴极20之间的有源层30；辅助层40，在阳极10与有源层30之间并且包括第一辅助层40a和第二辅助层40b；以及在阴极20与有源层30之间的电子缓冲层50。阳极10、阴极20、有源层30和辅助层
40与以上参照图1-2描述的那些相同。
[0343]
然而，在包括图5-6所示的示例实施方式的一些示例实施方式中，与包括图1-2所示的示例实施方式的一些示例实施方式不同，电子缓冲层50包括第一电子缓冲层50a和第二电子缓冲层50b。第一电子缓冲层50a可以设置得最靠近有源层30，使得第一电子缓冲层50a可以被理解为相对于第二电子缓冲层50b接近有源层30和/或在有源层30与第二电子缓冲层50b之间，并且在一些示例实施方式中可以与有源层30接触。第二电子缓冲层50b可以设置得最靠近阴极20，使得第二电子缓冲层50b可以被理解为相对于第一电子缓冲层50a接近阴极20和/或在阴极20与第一电子缓冲层50a之间，并且在一些示例实施方式中可以与阴极20接触。
[0344]
图6是示出图5的光电子器件的元件的能级的能量图。
[0345]
有源层30中的分离的空穴可以沿着homo能级传输到阳极10。在一些示例实施方式中，空穴可以沿着有源层30的homo能级(homo
30
)、第一辅助层40a的homo能级(homo
40a
)、第二辅助层40b的homo能级(homo
40b
)和阳极10的功函数(wf
10
)传输。具体描述与以上参照图2的描述相同。
[0346]
有源层30中的分离的电子可以沿着lumo能级传输到阴极20。在一些示例实施方式中，电子可以沿着有源层30的lumo能级(lumo
30
)、第一电子缓冲层50a的lumo能级(lumo
50a
)、第二电子缓冲层50b的lumo能级(lumo
50b
)和阴极20的功函数(wf
20
)传输。在一些示例实施方式中，有源层30的lumo能级(lumo
30
)、第一电子缓冲层50a的lumo能级(lumo
50a
)、第二电子缓冲层50b的lumo能级(lumo
50b
)和阴极20的功函数(wf
20
)可以具有阶梯形状，使得在一些示例实施方式中，有源层30的lumo能级(lumo
30
)、第一电子缓冲层50a的lumo能级(lumo
50a
)、第二电子缓冲层50b的lumo能级(lumo
50b
)和阴极20的功函数(wf
20
)可以依次变深，使得第一电子缓冲层50a的lumo能级(lumo
50a
)的大小在有源层30的lumo能级(lumo
30
)的大小与第二电子缓冲层50b的lumo能级(lumo
50b
)的大小之间，第二电子缓冲层50b的lumo能级(lumo
50b
)的大小在第一电子缓冲层50a的lumo能级(lumo
50a
)的大小与阴极20的功函数(wf
20
)的大小之间。
[0347]
在相邻的层之间可以存在特定的(或备选地，预定的)能量势垒，在这里，能量势垒可以包括有源层30与第一电子缓冲层50a之间的能量势垒(δφ6)、第二电子缓冲层50b与阴极20之间的能量势垒(δφ7)以及第一电子缓冲层50a与第二电子缓冲层50b之间的能量势垒(δφ8)。能量势垒(δφ6)可以是有源层30的lumo能级(lumo
30
)与第一电子缓冲层50a的lumo能级(lumo
50a
)之间的差值，能量势垒(δφ7)可以是第二电子缓冲层50b的lumo能级(lumo
50b
)与阴极20的功函数(wf
20
)之间的差值，能量势垒(δφ8)可以是第一电子缓冲层50a的lumo能级(lumo
50a
)与第二电子缓冲层50b的lumo能级(lumo
50b
)之间的差值。
[0348]
相邻的层之间的能量势垒(δφ6、δφ7和δφ8)可以具有小的差异和/或基本上相等。
[0349]
在一些示例实施方式中，有源层30与第一电子缓冲层50a之间的能量势垒(δφ6)以及第二电子缓冲层50b与阴极20之间的能量势垒(δφ7)可以具有非常小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，有源层30、第一电子缓冲层50a、第二电子缓冲层50b和阴极20的能量图可以满足关系式7。
[0350]
[关系式7]
[0351]
|δφ
6-δφ7|≤0.1ev
[0352]
在一些示例实施方式中，有源层30与第一电子缓冲层50a之间的能量势垒(δφ6)以及第一电子缓冲层50a与第二电子缓冲层50b之间的能量势垒(δφ8)可以具有非常小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，有源层30、第一电子缓冲层50a和第二电子缓冲层50b的能量图可以满足关系式8。
[0353]
[关系式8]
[0354]
|δφ
6-δφ8|≤0.1ev
[0355]
在一些示例实施方式中，第一电子缓冲层50a与第二电子缓冲层50b之间的能量势垒(δφ8)以及第二电子缓冲层50b与阴极20之间的能量势垒(δφ7)可以具有小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，第一电子缓冲层50a、第二电子缓冲层50b和阴极20的能量图可以满足关系式9。
[0356]
[关系式9]
[0357]
|δφ
7-δφ8|≤0.1ev
[0358]
在一些示例实施方式中，有源层30与第一电子缓冲层50a之间的能量势垒(δφ6)、第二电子缓冲层50b与阴极20之间的能量势垒(δφ7)以及第一电子缓冲层50a与第二电子缓冲层50b之间的能量势垒(δφ8)可以具有小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，有源层30、第一电子缓冲层50a、第二电子缓冲层50b和阴极20的能量图可以同时满足关系式7、关系式8和关系式9。
[0359]
基于满足关系式1、关系式2、关系式3、关系式7、关系式8和关系式9中的一个或更多个的阳极10、第一和第二辅助层40a和40b、有源层30、第一和第二电子缓冲层50a和50b以及阴极20，在阳极10、第一和第二辅助层40a和40b及有源层30之间的能量势垒(δφ1、δφ2和δφ3)以及在有源层30、第一和第二电子缓冲层50a和50b及阴极20之间的能量势垒(δφ6、δφ7和δφ8)可以满足关系式1、关系式2、关系式3、关系式7、关系式8和关系式9中的一个或更多个，因此可以防止在空穴传输通过的路径中的层的界面处的空穴传输延迟，并且同时防止在电子传输通过的路径中的层的界面处的电子传输延迟，因此表现出高得多的电荷提取效率。此外，可以减少或防止在相邻的层之间的界面处的不期望地留下的电荷载流子，以进一步减少或防止由于累积的残留电荷载流子导致的残像。因此，可以进一步改善器件100b和/或包括器件100b的传感器、电子设备等的电性能。
[0360]
在一些示例实施方式中，能量势垒(δφ1、δφ2、δφ3、δφ6、δφ7、δφ8)可以分别(例如，可以各自)小于或等于约0.5ev，并且在该范围内，小于或等于约0.4ev、小于或等于约0.3ev、或小于或等于约0.25ev。在一些示例实施方式中，能量势垒(δφ1、δφ2、δφ3、δφ6、δφ7、δφ8)可以独立地为约0.10ev至约0.25ev，并且在该范围内，为约0.15ev至约0.25ev、约0.18ev至约0.25ev、或约0.20ev至约0.25ev。
[0361]
第一电子缓冲层50a和第二电子缓冲层50b可以独立地各自具有以下厚度：小于或等于约10nm，例如小于或等于约8nm、小于或等于约7nm、小于或等于约5nm、或小于或等于约3nm。
[0362]
第一电子缓冲层50a和第二电子缓冲层50b可以分别包括有机材料、无机材料、和/或有机/无机材料。在一些示例实施方式中，第一电子缓冲层50a和第二电子缓冲层50b中的至少一个可以包括有机材料。在一些示例实施方式中，第一电子缓冲层50a和第二电子缓冲层50b可以各自包括有机材料。
[0363]
图7是示出根据一些示例实施方式的光电子器件的剖视图。
[0364]
参照图7，光电子器件100c(在下文中也称为器件100c)包括阳极10、阴极20、有源层30、辅助层60和空穴缓冲层70。
[0365]
阳极10、阴极20和有源层30与上述相同。
[0366]
辅助层60可以是在阴极20与有源层30之间的电子辅助层，并且在一些示例实施方式中，该电子辅助层可以包括电子传输层、电子注入层和/或空穴阻挡层。辅助层60可以用作用于将分离的电荷载流子(例如电子)从有源层30传输到阴极20的通道。这里，电荷载流子(例如电子)的传输方向可以是依次通过有源层30、辅助层60和阴极20的方向。
[0367]
辅助层60包括多个层，并包括第一辅助层60a和第二辅助层60b。第一辅助层60a可以最靠近有源层30，并且在一些示例实施方式中可以与有源层30接触。第二辅助层60b可以最靠近阴极20，并且在一些示例实施方式中可以与阴极20接触。
[0368]
图8是示出图7所示的光电子器件中的阴极20、辅助层60和有源层30的能级的能量图。
[0369]
参照图8，有源层30中的分离的电子可以沿着lumo能级传输到阴极20，在一些示例实施方式中，沿着有源层30的lumo能级(lumo
30
)、第一辅助层60a的lumo能级(lumo
60a
)、第二辅助层60b的lumo能级(lumo
60b
)和阴极20的功函数(wf
20
)传输到阴极20。
[0370]
这里，有源层30的lumo能级(lumo
30
)、第一辅助层60a的lumo能级(lumo
60a
)、第二辅助层60b的lumo能级(lumo
60b
)和阴极20的功函数(wf
20
)可以距真空能级依次变深，在一些示例实施方式中，有源层30的lumo能级(lumo
30
)可以是最浅的，阴极20的功函数(wf
20
)可以是最深的，第一辅助层60a的lumo能级(lumo
60a
)和第二辅助层60b的lumo能级(lumo
60b
)可以在有源层30的lumo能级(lumo
30
)与阴极20的功函数(wf
20
)之间。结果，第一辅助层60a的lumo能级(lumo
60a
)的大小可以在有源层30的lumo能级(lumo
30
)的大小与第二辅助层60b的lumo能级(lumo
60b
)的大小之间，第二辅助层60b的lumo能级(lumo
60b
)的大小可以在第一辅助层60a的lumo能级(lumo
60a
)的大小与阴极20的功函数(wf
20
)的大小之间。换言之，有源层30的lumo能级(lumo
30
)、第一辅助层60a的lumo能级(lumo
60a
)、第二辅助层60b的lumo能级(lumo
60b
)和阴极20的功函数(wf
20
)可以具有级联能级。
[0371]
在一些示例实施方式中，有源层30的lumo能级(lumo
30
)、第一辅助层60a的lumo能级(lumo
60a
)、第二辅助层60b的lumo能级(lumo
60b
)和阴极20的功函数(wf
20
)可以具有阶梯形状。
[0372]
在相邻的层之间可以存在特定的(或备选地，预定的)能量势垒，在这里，能量势垒可以包括有源层30与第一辅助层60a之间的能量势垒(δφ1)、第二辅助层60b与阴极20之间的能量势垒(δφ2)以及第一辅助层60a与第二辅助层60b之间的能量势垒(δφ3)。能量势垒(δφ1)可以是有源层30的lumo能级(lumo
30
)与第一辅助层60a的lumo能级(lumo
60a
)之间的差值，能量势垒(δφ2)可以是第二辅助层60b的lumo能级(lumo
60b
)与阴极20的功函数(wf
20
)之间的差值，能量势垒(δφ3)可以是第一辅助层60a的lumo能级(lumo
60a
)与第二辅助层60b的lumo能级(lumo
60b
)之间的差值。
[0373]
相邻的层之间的能量势垒(δφ1、δφ2和δφ3)可以具有小的差异和/或基本上相等。
[0374]
在一些示例实施方式中，有源层30与第一辅助层60a之间的能量势垒(δφ1)以及
第二辅助层60b与阴极20之间的能量势垒(δφ2)可以具有非常小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，有源层30、第一辅助层60a、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式1。
[0375]
[关系式1]
[0376]
|δφ
1-δφ2|≤0.1ev
[0377]
在一些示例实施方式中，有源层30与第一辅助层60a之间的能量势垒(δφ1)以及第一辅助层60a与第二辅助层60b之间的能量势垒(δφ3)可以具有小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，有源层30、第一辅助层60a和第二辅助层60b的能量图可以满足关系式2。
[0378]
[关系式2]
[0379]
|δφ
1-δφ3|≤0.1ev
[0380]
在一些示例实施方式中，第一辅助层60a与第二辅助层60b之间的能量势垒(δφ3)以及第二辅助层60b与阴极20之间的能量势垒(δφ2)可以具有小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，第一辅助层60a、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式3。
[0381]
[关系式3]
[0382]
|δφ
3-δφ2|≤0.1ev
[0383]
在一些示例实施方式中，有源层30与第一辅助层60a之间的能量势垒(δφ1)、第二辅助层60b与阴极20之间的能量势垒(δφ2)以及第一辅助层60a与第二辅助层60b之间的能量势垒(δφ3)可以具有小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，有源层30、第一辅助层60a、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以同时满足关系式1、关系式2和关系式3。
[0384]
基于满足关系式1、关系式2和关系式3中的一个或更多个的有源层30、第一辅助层60a、第二辅助层60b和阴极20，有源层30、第一辅助层60a、第二辅助层60b和阴极20之间的能量势垒(δφ1、δφ2和δφ3)可以满足关系式1、关系式2和关系式3中的一个或更多个，因此防止在电子传输通过的路径中的层的界面处的电子传输延迟，从而表现出高的电荷提取效率。此外，可以减少或防止在相邻的层之间的界面处的不期望地留下的电荷载流子，以减少或防止由于累积的残留电荷载流子导致的残像。因此，可以改善器件100c和/或包括器件100c的传感器、电子设备等的电性能。
[0385]
在该范围内，有源层30、第一辅助层60a、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式1a、关系式2a和/或关系式3a。
[0386]
[关系式1a]
[0387]
0<|δφ
1-δφ2|≤0.1ev
[0388]
[关系式2a]
[0389]
0<|δφ
1-δφ3|≤0.1ev
[0390]
[关系式3a]
[0391]
0<|δφ
3-δφ2|≤0.1ev
[0392]
在该范围内，有源层30、第一辅助层60a、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式1b、关系式2b和/或关系式3b。
[0393]
[关系式1b]
[0394]
|δφ
1-δφ2|≤0.07ev
[0395]
[关系式2b]
[0396]
|δφ
1-δφ3|≤0.07ev
[0397]
[关系式3b]
[0398]
|δφ
3-δφ2|≤0.07ev
[0399]
在该范围内，有源层30、第一辅助层60a、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式1c、关系式2c和/或关系式3c。
[0400]
[关系式1c]
[0401]
0<|δφ
1-δφ2|≤0.07ev
[0402]
[关系式2c]
[0403]
0<|δφ
1-δφ3|≤0.07ev
[0404]
[关系式3c]
[0405]
0<|δφ
3-δφ2|≤0.07ev
[0406]
在该范围内，有源层30、第一辅助层60a、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式1d、关系式2d和/或关系式3d。
[0407]
[关系式1d]
[0408]
|δφ
1-δφ2|≤0.05ev
[0409]
[关系式2d]
[0410]
|δφ
1-δφ3|≤0.05ev
[0411]
[关系式3d]
[0412]
|δφ
3-δφ2|≤0.05ev
[0413]
在该范围内，有源层30、第一辅助层60a、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式1e、关系式2e和/或关系式3e。
[0414]
[关系式1e]
[0415]
0<|δφ
1-δφ2|≤0.05ev
[0416]
[关系式2e]
[0417]
0<|δφ
1-δφ3|≤0.05ev
[0418]
[关系式3e]
[0419]
0<|δφ
3-δφ2|≤0.05ev
[0420]
在该范围内，有源层30、第一辅助层60a、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式1f、关系式2f和/或关系式3f。
[0421]
[关系式1f]
[0422]
|δφ
1-δφ2|≤0.03ev
[0423]
[关系式2f]
[0424]
|δφ
1-δφ3|≤0.03ev
[0425]
[关系式3f]
[0426]
|δφ
3-δφ2|≤0.03ev
[0427]
在该范围内，有源层30、第一辅助层60a、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满
足关系式1g、关系式2g和/或关系式3g。
[0428]
[关系式1g]
[0429]
0<|δφ
1-δφ2|≤0.03ev
[0430]
[关系式2g]
[0431]
0<|δφ
1-δφ3|≤0.03ev
[0432]
[关系式3g]
[0433]
0<|δφ
3-δφ2|≤0.03ev
[0434]
在该范围内，有源层30、第一辅助层60a、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式1h、关系式2h和/或关系式3h。
[0435]
[关系式1h]
[0436]
|δφ
1-δφ2|≤0.01ev
[0437]
[关系式2h]
[0438]
|δφ
1-δφ3|≤0.01ev
[0439]
[关系式3h]
[0440]
|δφ
3-δφ2|≤0.01ev
[0441]
在该范围内，有源层30、第一辅助层60a、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式1i、关系式2i和/或关系式3i。
[0442]
[关系式1i]
[0443]
0<|δφ
1-δφ2|≤0.01ev
[0444]
[关系式2i]
[0445]
0<|δφ
1-δφ3|≤0.01ev
[0446]
[关系式3i]
[0447]
0<|δφ
3-δφ2|≤0.01ev
[0448]
在一些示例实施方式中，能量势垒(δφ1、δφ2和δφ3)可以各自小于或等于约0.5ev，并且在该范围内，小于或等于约0.4ev、小于或等于约0.3ev、或小于或等于约0.25ev。在一些示例实施方式中，能量势垒(δφ1、δφ2和δφ3)可以独立地为约0.10ev至约0.25ev，并且在该范围内，为约0.15ev至约0.25ev、约0.18ev至约0.25ev或约0.20ev至约0.25ev。
[0449]
第一辅助层60a和第二辅助层60b可以独立地各自具有以下厚度：小于或等于约10nm，例如小于或等于约8nm、小于或等于约7nm、小于或等于约5nm、或小于或等于约3nm。
[0450]
第一辅助层60a和第二辅助层60b可以分别包括有机材料、无机材料、和/或有机/无机材料。在一些示例实施方式中，第一辅助层60a和第二辅助层60b中的至少一个可以包括有机材料。在一些示例实施方式中，第一辅助层60a和第二辅助层60b可以各自包括有机材料。
[0451]
空穴缓冲层70在阳极10与有源层30之间，并且可以将有源层30中的分离的电荷载流子(例如空穴)传输到阳极10。这里，电荷载流子(例如空穴)的传输方向可以是依次通过有源层30、空穴缓冲层70和阳极10的方向。在一些示例实施方式中，空穴缓冲层70可以与有源层30接触。在一些示例实施方式中，空穴缓冲层70的一个表面可以与有源层30接触，并且空穴缓冲层70的另一个表面可以与阳极10接触。
[0452]
空穴缓冲层70可以是几纳米厚度的非常薄的膜，并且在一些示例实施方式中可以具有小于或等于约8nm、小于或等于约7nm、或小于或等于约5nm的厚度。在一些示例实施方式中，空穴缓冲层70可以具有约1nm至约8nm、约1nm至约7nm、或约1nm至约5nm的厚度。
[0453]
在一些示例实施方式中，空穴缓冲层70可以包括有机材料、无机材料、和/或有机/无机材料。
[0454]
在一些示例实施方式中，空穴缓冲层70可以包括有机材料。
[0455]
在一些示例实施方式中，空穴缓冲层70可以包括由化学式4a或化学式4b表示的化合物，但不限于此。
[0456]
[化学式4a]
[0457][0458]
[化学式4b]
[0459][0460]
在化学式4a或化学式4b中，
[0461]
m1和m2独立地是cr
n
r
o
、sir
p
r
q
、nr
r
、o、s、se或te，
[0462]
ar
1b
、ar
2b
、ar
3b
和ar
4b
独立地是被取代的或未被取代的c6至c30芳基、或被取代的或未被取代的c3至c30杂芳基，
[0463]
g2和g3独立地是单键、-(cr
s
r
t
)
n3-、-o-、-s-、-se-、-n＝、-nr
u-、-sir
v
r
w-或-ger
x
r
y-，其中n3为1或2，以及
[0464]
r
30
至r
37
和r
n
至r
y
独立地是氢、被取代的或未被取代的c1至c30烷基、被取代的或未被取代的c6至c30芳基、被取代的或未被取代的c3至c30杂环基、被取代的或未被取代的c1至c6烷氧基、卤素或氰基。
[0465]
在一些示例实施方式中，空穴缓冲层70可以是由化学式4a-1或化学式4b-1表示的化合物，但不限于此。
[0466]
[化学式4a-1]
[0467][0468]
[化学式4b-1]
[0469][0470]
在化学式4a-1或化学式4b-1中，
[0471]
m1、m2、g2、g3和r
30
至r
37
与上述相同，以及
[0472]
r
38
至r
45
独立地是氢、被取代的或未被取代的c1至c30烷基、被取代的或未被取代的c6至c30芳基、被取代的或未被取代的c3至c30杂芳基、被取代的或未被取代的c1至c6烷氧基、卤素或氰基。
[0473]
在一些示例实施方式中，空穴缓冲层70可以是由化学式4a-1a或化学式4b-1a表示的化合物，但不限于此。
[0474]
[化学式4a-1a]
[0475][0476]
[化学式4b-1a]
[0477][0478]
在化学式4a-1a或化学式4b-1a中，r
38
至r
45
、r
o
和r
n
与上述相同。
[0479]
在图7中，空穴缓冲层70被显示为单层，但不限于此，并且包括至少两个层。在一些示例实施方式中，空穴缓冲层70可以包括第一空穴缓冲层(未示出)和第二空穴缓冲层(未示出)，并且在一些示例实施方式中，第一空穴缓冲层可以形成为靠近有源层30，在一些示例实施方式中形成为与有源层30接触，第二空穴缓冲层可以形成为最靠近阳极10，在一些示例实施方式中形成为与阳极10接触。在一些示例实施方式中，有源层30、第一空穴缓冲层、第二空穴缓冲层和阳极之间的能级差(即能量势垒)可以具有非常小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，与如图5和图6所示的有源层30、第一电子缓冲层50a、第二电子缓冲层50b和阴极20之间的lumo能级差值一样，有源层30、第一空穴缓冲层、第二空穴缓冲层和阳极10之间的homo能级差值可以满足关系式7、关系式8和/或关系式9。
[0480]
在一些示例实施方式中，空穴缓冲层70可以被省略。
[0481]
器件100c还可以包括在阳极10或阴极20上的抗反射层(未示出)。抗反射层与上述相同。
[0482]
当光通过阳极10或阴极20入射时，器件100c可以在内部产生激子，并且有源层30可以被配置为吸收特定的(或备选地，预定的)波长光谱的光。激子可以在有源层30中被分离成电子和空穴，并且分离的电子可以通过第一辅助层60a和第二辅助层60b传输到阴极20，而分离的空穴可以通过空穴缓冲层70传输到阳极10，从而使电流流动。
[0483]
图9是示出根据一些示例实施方式的光电子器件的剖视图。
[0484]
参照图9，与包括图7-8所示的示例实施方式的一些示例实施方式一样，光电子器件100d(在下文中也称为器件100d)包括：彼此面对的阳极10和阴极20；在阳极10与阴极20之间的有源层30；在阴极20与有源层30之间的辅助层60；以及在阳极10与有源层30之间的空穴缓冲层70。阳极10、阴极20、有源层30和空穴缓冲层70与以上参照图7-8描述的那些相同。
[0485]
然而，在包括图9-10所示的示例实施方式的一些示例实施方式中，与包括图7-8所示的示例实施方式的一些示例实施方式不同，除了第一辅助层60a和第二辅助层60b之外，辅助层60还可以包括第三辅助层60c。第三辅助层60c可以在第一辅助层60a与第二辅助层60b之间，在一些示例实施方式中，第三辅助层60c的一个表面可以与第一辅助层60a接触，并且第三辅助层60c的另一个表面可以与第二辅助层60b接触。
[0486]
辅助层60可以具有依次堆叠第一辅助层60a、第三辅助层60c和第二辅助层60b的结构，因此，有源层30中的分离的电荷载流子(例如电子)的传输方向是依次通过有源层30、第一辅助层60a、第三辅助层60c、第二辅助层60b和阴极20的方向。
[0487]
图10是示出图9的光电子器件中的阴极20、辅助层60和有源层30的能级的能量图。
[0488]
参照图10，有源层30中的分离的电子可以沿着lumo能级传输到阴极20，在一些示例实施方式中，沿着有源层30的lumo能级(lumo
30
)、第一辅助层60a的lumo能级(lumo
60a
)、第三辅助层60c的lumo能级(lumo
60c
)、第二辅助层60b的lumo能级(lumo
60b
)和阴极20的功函数(wf
20
)传输到阴极20。
[0489]
这里，有源层30的lumo能级(lumo
30
)、第一辅助层60a的lumo能级(lumo
60a
)、第三辅助层60c的lumo能级(lumo
60c
)、第二辅助层60b的lumo能级(lumo
60b
)和阴极20的功函数(wf
20
)可以依次变深，在一些示例实施方式中，有源层30的lumo能级(lumo
30
)可以是最浅的，阴极20的功函数(wf
20
)可以是最深的，第一辅助层60a的lumo能级(lumo
60a
)、第三辅助层60c的lumo能级(lumo
60c
)和第二辅助层60b的lumo能级(lumo
60b
)可以存在于有源层30的lumo能级(lumo
30
)与阴极20的功函数(wf
20
)之间。换言之，有源层30的lumo能级(lumo
30
)、第一辅助层60a的lumo能级(lumo
60a
)、第三辅助层60c的lumo能级(lumo
60c
)、第二辅助层60b的lumo能级(lumo
60b
)和阴极20的功函数(wf
20
)可以具有级联能级。
[0490]
在一些示例实施方式中，有源层30的lumo能级(lumo
30
)、第一辅助层60a的lumo能级(lumo
60a
)、第三辅助层60c的lumo能级(lumo
60c
)、第二辅助层60b的lumo能级(lumo
60b
)和阴极20的功函数(wf
20
)可以具有阶梯形状。
[0491]
在一些示例实施方式中，在相邻的层之间可以存在特定的(或备选地，预定的)能量势垒，在这里，能量势垒可以包括有源层30与第一辅助层60a之间的能量势垒(δφ1)、第二辅助层60b与阴极20之间的能量势垒(δφ2)、第三辅助层60c与第二辅助层60b之间的能量势垒(δφ4)以及第一辅助层60a与第三辅助层60c之间的能量势垒(δφ5)。能量势垒(δφ1)可以是有源层30的lumo能级(lumo
30
)与第一辅助层60a的lumo能级(lumo
60a
)之间的差
值，能量势垒(δφ2)可以是第二辅助层60b的lumo能级(lumo
60b
)与阴极20的功函数(wf
20
)之间的差值，能量势垒(δφ4)可以是第三辅助层60c的lumo能级(lumo
60c
)与第二辅助层60b的lumo能级(lumo
60b
)之间的差值，能量势垒(δφ5)可以是第一辅助层60a的lumo能级(lumo
60a
)与第三辅助层60c的lumo能级(lumo
60c
)之间的差值。
[0492]
相邻的层之间的能量势垒(δφ1、δφ2、δφ4和δφ5)可以具有非常小的差异和/或基本上相等。
[0493]
在一些示例实施方式中，有源层30与第一辅助层60a之间的能量势垒(δφ1)以及第二辅助层60b与阴极20之间的能量势垒(δφ2)可以具有非常小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，有源层30、第一辅助层60a、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式1。
[0494]
在一些示例实施方式中，第二辅助层60b与阴极20之间的能量势垒(δφ2)以及第三辅助层60c与第二辅助层60b之间的能量势垒(δφ4)可以具有非常小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，第三辅助层60c、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式4。
[0495]
[关系式4]
[0496]
|δφ
2-δφ4|≤0.1ev
[0497]
在一些示例实施方式中，有源层30与第一辅助层60a之间的能量势垒(δφ1)以及第一辅助层60a与第三辅助层60c之间的能量势垒(δφ5)可以具有小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，有源层30、第一辅助层60a和第三辅助层60c的能量图可以满足关系式5。
[0498]
[关系式5]
[0499]
|δφ
1-δφ5|≤0.1ev
[0500]
在一些示例实施方式中，第二辅助层60b与第三辅助层60c之间的能量势垒(δφ4)以及第一辅助层60a与第三辅助层60c之间的能量势垒(δφ5)可以具有小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，第一辅助层60a、第三辅助层60c和第二辅助层60b的能量图可以满足关系式6。
[0501]
[关系式6]
[0502]
|δφ
4-δφ5|≤0.1ev
[0503]
在一些示例实施方式中，有源层30与第一辅助层60a之间的能量势垒(δφ1)、第二辅助层60b与阴极20之间的能量势垒(δφ2)、第三辅助层60c与第二辅助层60b之间的能量势垒(δφ4)以及第一辅助层60a与第三辅助层60c之间的能量势垒(δφ5)可以具有非常小的差异和/或基本上相等。在一些示例实施方式中，有源层30、第一辅助层60a、第三辅助层60c、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以同时满足关系式4、关系式5和关系式6。
[0504]
基于满足关系式4、关系式5和关系式6中的一个或更多个的有源层30、第一辅助层60a、第三辅助层60c、第二辅助层60b和阴极20，有源层30、第一辅助层60a、第三辅助层60c、第二辅助层60b和阴极20的能量势垒(δφ1、δφ2、δφ4和δφ5)可以满足关系式4、关系式5和关系式6中的一个或更多个，因此，可以防止在电子传输通过的路径中存在的层的界面处的电子传输延迟，因而表现出高的电荷提取效率。此外，可以减少或防止留在相邻的层之间的界面处的不期望地留下的电荷载流子，以减少或防止由于累积的残留电荷载流子导
致的残像。因此，可以改善器件100d和/或包括器件100d的传感器、电子设备等的电性能。
[0505]
在该范围内，有源层30、第一辅助层60a、第三辅助层60c、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式4a、关系式5a和/或关系式6a。
[0506]
[关系式4a]
[0507]
0<|δφ
2-δφ4|≤0.1ev
[0508]
[关系式5a]
[0509]
0<|δφ
1-δφ5|≤0.1ev
[0510]
[关系式6a]
[0511]
0<|δφ
4-δφ5|≤0.1ev
[0512]
在该范围内，有源层30、第一辅助层60a、第三辅助层60c、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式4b、关系式5b和/或关系式6b。
[0513]
[关系式4b]
[0514]
|δφ
2-δφ4|≤0.07ev
[0515]
[关系式5b]
[0516]
|δφ
1-δφ5|≤0.07ev
[0517]
[关系式6b]
[0518]
|δφ
4-δφ5|≤0.07ev
[0519]
在该范围内，有源层30、第一辅助层60a、第三辅助层60c、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式4c、关系式5c和/或关系式6c。
[0520]
[关系式4c]
[0521]
0<|δφ
2-δφ4|≤0.07ev
[0522]
[关系式5c]
[0523]
0<|δφ
1-δφ5|≤0.07ev
[0524]
[关系式6c]
[0525]
0<|δφ
4-δφ5|≤0.07ev
[0526]
在该范围内，有源层30、第一辅助层60a、第三辅助层60c、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式4d、关系式5d和/或关系式6d。
[0527]
[关系式4d]
[0528]
|δφ
2-δφ4|≤0.05ev
[0529]
[关系式5d]
[0530]
|δφ
1-δφ5|≤0.05ev
[0531]
[关系式6d]
[0532]
|δφ
4-δφ5|≤0.05ev
[0533]
在该范围内，有源层30、第一辅助层60a、第三辅助层60c、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式4e、关系式5e和/或关系式6e。
[0534]
[关系式4e]
[0535]
0<|δφ
2-δφ4|≤0.05ev
[0536]
[关系式5e]
[0537]
0<|δφ
1-δφ5|≤0.05ev
[0538]
[关系式6e]
[0539]
0<|δφ
4-δφ5|≤0.05ev
[0540]
在该范围内，有源层30、第一辅助层60a、第三辅助层60c、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式4f、关系式5f和/或关系式6f。
[0541]
[关系式4f]
[0542]
|δφ
2-δφ4|≤0.03ev
[0543]
[关系式5f]
[0544]
|δφ
1-δφ5|≤0.03ev
[0545]
[关系式6f]
[0546]
|δφ
4-δφ5|≤0.03ev
[0547]
在该范围内，有源层30、第一辅助层60a、第三辅助层60c、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式4g、关系式5g和/或关系式6g。
[0548]
[关系式4g]
[0549]
0<|δφ
2-δφ4|≤0.03ev
[0550]
[关系式5g]
[0551]
0<|δφ
1-δφ5|≤0.03ev
[0552]
[关系式6g]
[0553]
0<|δφ
4-δφ5|≤0.03ev
[0554]
在该范围内，有源层30、第一辅助层60a、第三辅助层60c、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式4h、关系式5h和/或关系式6h。
[0555]
[关系式4h]
[0556]
|δφ
2-δφ4|≤0.01ev
[0557]
[关系式5h]
[0558]
|δφ
1-δφ5|≤0.01ev
[0559]
[关系式6h]
[0560]
|δφ
4-δφ5|≤0.01ev
[0561]
在该范围内，有源层30、第一辅助层60a、第三辅助层60c、第二辅助层60b和阴极20的能量图可以满足关系式4i、关系式5i和/或关系式6i。
[0562]
[关系式4i]
[0563]
0<|δφ
2-δφ4|≤0.01ev
[0564]
[关系式5i]
[0565]
0<|δφ
1-δφ5|≤0.01ev
[0566]
[关系式6i]
[0567]
0<|δφ
4-δφ5|≤0.01ev
[0568]
在一些示例实施方式中，能量势垒(δφ1、δφ2、δφ4和δφ5)可以分别小于或等于约0.5ev，并且在该范围内，小于或等于约0.4ev、小于或等于约0.3ev、或小于或等于约0.25ev。在一些示例实施方式中，能量势垒(δφ1、δφ2、δφ4和δφ5)可以独立地在约0.10ev至约0.25ev的范围内，并且在该范围内，为约0.15ev至约0.25ev、约0.18ev至约0.25ev、或约0.20ev至约0.25ev。
[0569]
第一辅助层60a、第二辅助层60b和第三辅助层60c可以独立地各自具有以下厚度：小于或等于约10nm，例如小于或等于约8nm、小于或等于约7nm、小于或等于约5nm、或小于或等于约3nm。
[0570]
第一辅助层60a、第二辅助层60b和第三辅助层60c可以分别包括有机材料、无机材料、和/或有机/无机材料。在一些示例实施方式中，第一辅助层60a、第二辅助层60b和第三辅助层60c中的至少一个可以包括有机材料。在一些示例实施方式中，第一辅助层60a、第二辅助层60b和第三辅助层60c可以各自包括有机材料。
[0571]
前述器件100-100d可以应用于各种电子器件，包括例如太阳能电池、发光器件、传感器、光电检测器和/或光传感器，但不限于此。
[0572]
在一些示例实施方式中，器件100-100d可以应用于一种或更多种传感器(例如，包括在一种或更多种传感器中)，并且所述一种或更多种传感器可以是例如图像传感器。
[0573]
在下文中，前述器件100-100d应用于其的图像传感器的示例参照附图被描述。这里，有机cmos图像传感器作为图像传感器的示例被描述。
[0574]
图11是根据一些示例实施方式的图像传感器的示例的示意性剖视图。
[0575]
参照图11，根据一些示例实施方式的图像传感器300包括半导体衬底110、绝缘层80(在下文中也称为上绝缘层80)、光电子器件100'(在下文中也称为器件100')和滤色器层170。
[0576]
半导体衬底110可以是硅衬底，并且与传输晶体管(未示出)和电荷存储部155集成。传输晶体管和/或电荷存储部155可以针对每个像素集成。电荷存储部155电连接到器件100'。
[0577]
金属线(未示出)和焊盘(未示出)形成在半导体衬底110上。为了减小信号延迟，金属线和焊盘可以由具有低电阻率的金属制成，在一些示例实施方式中由铝(al)、铜(cu)、银(ag)及其合金制成，但不限于此。
[0578]
绝缘层80形成在金属线和焊盘上。绝缘层80可以由诸如硅氧化物和/或硅氮化物的无机绝缘材料或者诸如sic、sicoh、sico和siof的低介电常数(低k)材料制成。绝缘层80具有暴露电荷存储部155的沟槽85。沟槽85可以填充有填充物。
[0579]
前述器件100'形成在绝缘层80上。器件100'可以是图1、图3、图5、图7和图9所示的器件100-100d之一。器件100'可以是光电转换器件。其具体描述与上述相同。器件100'的阳极10或阴极20可以连接到电荷存储部155。
[0580]
滤色器层170形成在器件100'上。滤色器层170包括形成在蓝色像素中的蓝色滤光器170a、形成在红色像素中的红色滤光器170b和形成在绿色像素中的绿色滤光器170c。然而，本公开不限于此，并且可以替代地或附加地包括青色滤光器、品红色滤光器和/或黄色滤光器。
[0581]
绝缘层180形成在器件100'与滤色器层170之间。绝缘层180可以被省略。
[0582]
聚焦透镜(未示出)可以进一步形成在滤色器层170上。聚焦透镜可以控制入射光的方向并将光聚集在一个区域中。在一些示例实施方式中，聚焦透镜可以具有圆柱体或半球的形状，但不限于此。
[0583]
图12是示意性地示出根据一些示例实施方式的图像传感器的透视图，图13是示出图12的图像传感器的示例的剖视图。
[0584]
参照图12和图13，根据一些示例实施方式的图像传感器400包括半导体衬底110、下绝缘层160、滤色器层170、上绝缘层80和前述器件100'，半导体衬底110与感光器件150a和150b、传输晶体管(未示出)和电荷存储部155集成。前述器件100'可以是光电转换器件。
[0585]
半导体衬底110可以是硅衬底，并且与感光器件150a和150b、传输晶体管(未示出)和电荷存储部155集成。感光器件150a和150b可以是光电二极管。
[0586]
感光器件150a和150b以及传输晶体管和/或电荷存储部155可以集成在每个像素中。如图所示，感光器件150a和150b可以分别被包括在蓝色像素和红色像素中。电荷存储部155可以被包括在绿色像素中。
[0587]
感光器件150a和150b可以被配置为感测光，并且感测到的信息可以由传输晶体管传输。电荷存储部155电连接到器件100'，并且电荷存储部155的信息可以由传输晶体管传输。
[0588]
金属线(未示出)和焊盘(未示出)形成在半导体衬底110上。为了减小信号延迟，金属线和焊盘可以由具有低电阻率的金属制成，在一些示例实施方式中由铝(al)、铜(cu)、银(ag)及其合金制成，但不限于此。此外，本公开不限于该结构，并且金属线和焊盘可以在感光器件150a和150b下方。
[0589]
下绝缘层160形成在金属线和焊盘上。下绝缘层160可以由诸如硅氧化物和/或硅氮化物的无机绝缘材料或者诸如sic、sicoh、sico和siof的低介电常数(低k)材料制成。下绝缘层160具有暴露电荷存储部155的沟槽85。沟槽85可以填充有填充物。
[0590]
滤色器层170形成在下绝缘层160上。滤色器层170包括形成在蓝色像素中的蓝色滤光器170a和形成在红色像素中的红色滤光器170b。在一些示例实施方式中，没有包括绿色滤光器，但是可以进一步包括绿色滤光器。
[0591]
上绝缘层80形成在滤色器层170上。上绝缘层80可以消除由滤色器层170引起的台阶并使表面平滑。上绝缘层80和下绝缘层160可以包括通孔(例如沟槽85)和暴露焊盘的接触孔(未示出)。
[0592]
前述器件100'形成在上绝缘层80上。器件100'可以是图1、图3、图5、图7和图9所示的器件100-100d之一。器件100'可以是光电转换器件，其具体描述与上述相同。器件100'的阳极10或阴极20可以连接到电荷存储部155。
[0593]
聚焦透镜(未示出)可以进一步形成在器件100'上。聚焦透镜可以控制入射光的方向并将光聚集在一个区域中。在一些示例实施方式中，聚焦透镜可以具有圆柱体或半球的形状，但不限于此。绝缘层180形成在器件100'上。绝缘层180可以被省略。
[0594]
图14是示出根据一些示例实施方式的图像传感器的剖视图。
[0595]
参照图14，与包括图12-13所示的示例实施方式的一些示例实施方式一样，根据一些示例实施方式的图像传感器500包括半导体衬底110、上绝缘层80、器件100'和绝缘层180，半导体衬底110与感光器件150a和150b、传输晶体管(未示出)和电荷存储部155集成。
[0596]
然而，与包括图12-13所示的示例实施方式的一些示例实施方式不同，在根据包括图14所示的示例实施方式的一些示例实施方式的图像传感器500中，感光器件150a和150b在垂直方向上堆叠，并且滤色器层170被省略。感光器件150a和150b电连接到电荷存储部155(未示出)，并且信息可以由传输晶体管传输。感光器件150a和150b可以取决于堆叠深度而选择性地吸收每个波长光谱中的光。
[0597]
器件100'可以是图1、图3、图5、图7和图9所示的器件100-100d之一。器件100'可以是光电转换器件。其具体描述与上述相同。器件100'的阳极10或阴极20可以连接到电荷存储部155。
[0598]
图15是示意性地示出根据一些示例实施方式的图像传感器的透视图，图16是图15的图像传感器的剖视图。
[0599]
根据一些示例实施方式的图像传感器600具有这样的结构，其中绿色光电转换器件被配置为选择性地吸收绿色波长光谱中的光，蓝色光电转换器件被配置为选择性地吸收蓝色波长光谱中的光，并且红色光电转换器件被配置为选择性地吸收红色波长光谱中的光。
[0600]
根据一些示例实施方式的图像传感器600包括半导体衬底110、下绝缘层160、中间绝缘层65、上绝缘层80、第一光电子器件100a(在下文中也称为第一器件100a)、第二光电子器件100b(在下文中也称为第二器件100b)和第三光电子器件100c(在下文中也称为第三器件100c)。
[0601]
半导体衬底110可以是硅衬底，并且与传输晶体管(未示出)以及电荷存储部155a、155b和155c集成。
[0602]
金属线(未示出)和焊盘(未示出)形成在半导体衬底110上，并且下绝缘层160形成在金属线和焊盘上。
[0603]
第一器件100a、第二器件100b和第三器件100c依次形成在下绝缘层160上。
[0604]
第一器件100a、第二器件100b和第三器件100c可以独立地是图1、图3、图5、图7和图9所示的器件100-100d之一。第一至第三器件100a-100c可以是光电转换器件。其具体描述与上述相同。第一至第三器件100a-100c的阳极10或阴极20可以分别连接到电荷存储部155a、155b和155c。
[0605]
第一器件100a的有源层30可以是光电转换层，其被配置为选择性地吸收红色、蓝色和绿色的任何波长光谱的光以光电转换该光。在一些示例实施方式中，第一器件100a可以是红色光电转换器件。第一器件100a的阳极10或阴极20可以电连接到第一电荷存储部155a。
[0606]
中间绝缘层65形成在第一器件100a上。
[0607]
第二器件100b形成在中间绝缘层65上。
[0608]
第二器件100b的有源层30可以是光电转换层，其被配置为选择性地吸收红色、蓝色和绿色的任何波长光谱的光以光电转换该光。在一些示例实施方式中，第二器件100b可以是蓝色光电转换器件。第二器件100b的阳极10或阴极20可以电连接到第二电荷存储部155b。
[0609]
上绝缘层80形成在第二器件100b上。下绝缘层160、中间绝缘层65和上绝缘层80具有分别暴露电荷存储部155a、155b和155c的多个通孔85a、85b和85c。
[0610]
第三器件100c形成在上绝缘层80上。第三器件100c的有源层30可以是光电转换层，其被配置为选择性地吸收红色、蓝色和绿色的任何波长光谱的光以光电转换该光。在一些示例实施方式中，第三器件100c可以是绿色光电转换器件。第三器件100c的阳极10或阴极20可以电连接到第三电荷存储部155c。
[0611]
聚焦透镜(未示出)可以进一步形成在第三器件100c上。聚焦透镜可控制入射光的
方向并将光聚集在一个区域中。在一些示例实施方式中，聚焦透镜可以具有圆柱体或半球的形状，但不限于此。
[0612]
尽管附图示出了其中第一器件100a、第二器件100b和第三器件100c依次堆叠的结构，但是本公开不限于此，并且堆叠顺序可以各种各样地改变。
[0613]
如上所述，因为吸收不同波长光谱的光的第一器件100a、第二器件100b和第三器件100c具有堆叠结构，所以可以进一步减小图像传感器的尺寸以实现尺寸缩小的图像传感器。
[0614]
上述光电子器件和图像传感器均适用于各种电子设备，例如可以应用于移动电话、数码相机等，但不限于此。
[0615]
图26是根据一些示例实施方式的电子设备的示意图。
[0616]
参照图26，电子设备2600包括通过总线2610电连接的处理器2620、存储器2630和光电子器件2640(在下文中也称为器件2640)。器件2640可以包括前述各种器件100-100d和/或根据示例实施方式中的任何一个的传感器300-600中的任何一个。可以是非暂时性计算机可读介质的存储器2630可以存储指令程序。处理器2620可以执行存储程序，并因此执行至少一个功能，包括控制器件2640。处理器2620可以运行存储的指令程序以执行一个或更多个功能。例如，处理器2620可以被配置为处理由器件2640生成的电信号。
[0617]
在下文中，参照以下示例更详细地说明一些示例实施方式。然而，本公开的范围不限于以下示例。
[0618]
光电子器件的制造i
[0619]
示例1
[0620]
将ito溅射在玻璃衬底上以形成150nm厚的阳极(wf：4.9ev)。将由化学式a-1表示的化合物沉积在阳极上以形成2.5nm厚的下辅助层(homo：5.10ev)，将由化学式a-2表示的化合物沉积在下辅助层上以形成2.5nm厚的上辅助层(homo：5.31ev)。然后，将由化学式b表示的p型半导体(λ
max
：545nm)和n型半导体富勒烯c60以1:1的体积比共沉积在上辅助层上，以形成100nm厚的光电转换层(homo：5.55ev)。然后，将yb热蒸发在光电转换层上以形成1.5nm厚的电子缓冲层(wf：2.6ev)。然后，将ito溅射在电子缓冲层上以形成7nm厚的阴极(wf：4.7ev)。然后，铝氧化物(al2o3)被沉积在阴极上以形成50nm厚的抗反射层，然后用玻璃板密封以制造光电子器件。
[0621]
[化学式a-1]
[0622][0623]
[化学式a-2]
[0624][0625]
[化学式b]
[0626][0627]
比较例1
[0628]
除了沉积由化学式a-3表示的化合物来形成单个5nm厚的辅助层(homo：5.73ev)而非下辅助层和上辅助层以外，根据与示例1相同的方法制造光电子器件。
[0629]
[化学式a-3]
[0630][0631]
比较例2
[0632]
除了沉积由化学式a-4表示的化合物而非由化学式a-2表示的化合物来形成2.5nm厚的上辅助层(homo：5.43ev)以外，根据与示例1相同的方法制造光电子器件。
[0633]
[化学式a-4]
[0634][0635]
比较例3
[0636]
除了沉积由化学式a-5表示的化合物而非由化学式a-2表示的化合物来形成2.5nm厚的上辅助层(homo：5.22ev)以外，根据与示例1相同的方法制造光电子器件。
[0637]
[化学式a-5]
[0638][0639]
比较例4
[0640]
除了沉积由化学式a-6表示的化合物而非由化学式a-2表示的化合物来形成2.5nm厚的上辅助层(homo：5.50ev)以外，根据与示例1相同的方法制造光电子器件。
[0641]
[化学式a-6]
[0642][0643]
比较例5
[0644]
除了沉积由化学式a-7表示的化合物而非由化学式a-1表示的化合物来形成2.5nm厚的下辅助层(homo：5.00ev)、以及沉积由化学式a-6表示的化合物而非由化学式a-2表示的化合物来形成2.5nm厚的上辅助层(homo：5.50ev)以外，根据与示例1相同的方法制造光电子器件。
[0645]
[化学式a-7]
[0646][0647]
光电子器件的制造ii
[0648]
示例2
[0649]
除了形成5nm厚的上辅助层而非2.5nm厚的上辅助层以外，根据与示例1相同的方法制造光电子器件。
[0650]
比较例6
[0651]
除了形成5nm厚的上辅助层而非2.5nm厚的上辅助层以外，根据与比较例2相同的方法制造光电子器件。
[0652]
比较例7
[0653]
除了形成5nm厚的上辅助层而非2.5nm厚的上辅助层以外，根据与比较例4相同的方法制造光电子器件。
[0654]
比较例8
[0655]
除了沉积由化学式a-3表示的化合物而非由化学式a-1表示的化合物来形成5nm厚的下辅助层(homo：5.73ev)、以及沉积由化学式a-1表示的化合物而非由化学式a-2表示的化合物来形成2.5nm厚的上辅助层(homo：5.10ev)以外，根据与比较例4相同的方法制造光电子器件。
[0656]
评估i
[0657]
根据示例和比较例的光电子器件的能量势垒在表1和图17至图23中示出。
[0658]
图17是示出根据示例1和示例2的光电子器件的阳极到有源层的能级的能量图，图18是示出根据比较例1的光电子器件的阳极到有源层的能级的图，图19是示出根据比较例2和比较例6的光电子器件的阳极到有源层的能级的图，图20是示出根据比较例3的光电子器
件的阳极到有源层的能级的图，图21是示出根据比较例4和比较例7的光电子器件的阳极到有源层的能级的图，图22是示出根据比较例5的光电子器件的阳极到有源层的能级的图，图23是示出根据比较例8的光电子器件的阳极到有源层的能级的图。
[0659]
表1
[0660] δφ1(ev)δφ2(ev)δφ3(ev)示例1、示例20.240.200.21比较例10.180.83-比较例2、比较例60.120.200.33比较例30.330.200.12比较例4、比较例70.050.200.40比较例50.050.10.5比较例80.450.830.63
[0661]
*δφ1：有源层的homo能级与上辅助层的homo能级之间的差值，
[0662]
*δφ2：下辅助层的homo能级与阳极的功函数之间的差值，以及
[0663]
*δφ3：上辅助层的homo能级与下辅助层的homo能级之间的差值。
[0664]
评估ii
[0665]
评估了根据示例和比较例的光电子器件的残留电子特性。
[0666]
残留电子特性通过以下评估：在用可光电转换的绿色波长光谱的光照射根据示例和比较例的光电子器件特定的(或备选地，预定的)时间、然后将其关闭之后，测量在一帧中被光电转换但没有用于信号处理并因此在下一帧中被读取的电荷载流子的量，具体地，用吉时利2400设备以10-6
秒为单位测量电流量。残留电子量以h+/s/μm2为单位在5000勒克斯下测量，并且当示例1和示例2的光电子器件的残留电子量分别被视为“100”(参考)时，根据比较例的光电子器件的残留电子量被相对地评估。
[0667]
包括具有5nm的总厚度(t)的辅助层的示例和比较例的残留电子特性在表2中示出，包括具有7.5nm的总厚度(t)的辅助层的示例和比较例的残留电子特性在表3中示出。
[0668]
表2
[0669]
t:5nm残留电子相对值示例1100(参考)比较例1447比较例2143比较例3188比较例4234比较例5514
[0670]
表3
[0671]
t:7.5nm残留电子相对值示例2100(参考)比较例6184比较例7192
比较例8304
[0672]
参照表2和表3，与根据比较例的光电子器件相比，根据示例的光电子器件表现出改善的残留电子特性。
[0673]
评估iii
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评估根据示例和比较例的光电转换器件的光电转换效率。
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通过使用入射光子到电流效率(ipce)方法在400nm至720nm的波长光谱中评估光电转换效率(eqe)。
[0676]
图24是示出根据示例1和比较例1至比较例4的光电转换器件的光电转换效率的曲线图，图25是示出根据示例2以及比较例1、比较例6和比较例7的光电转换器件的光电转换效率的曲线图。
[0677]
参照图24和图25，与根据比较例的光电转换器件相比，根据示例的光电转换器件表现出相等的或改善的光电转换效率。此外，光电转换效率没有取决于辅助层的厚度而劣化。
[0678]
虽然已经结合当前所认为的实际示例实施方式描述了本公开，但是将理解，本发明构思不限于所述示例实施方式。相反，其旨在覆盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。
[0679]
本申请要求享有2019年9月2日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0108398号的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用合并于此。