電子設備、固態(tài)成像裝置及制造用于該設備的電極的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了電子設備、固態(tài)成像裝置及制造用于該設備的電極的方法。所述電子設備包括：第一電極、第二電極和被夾持在所述第一電極和所述第二電極之間的光電變換層，所述第一電極包括非晶氧化物，所述非晶氧化物由銦、鎵和/或鋁、鋅和氧的至少四元化合物構成，以及所述第二電極的功函數值與所述第一電極的功函數值之間的差為0.4eV以上。
【專利說明】電子設備、固態(tài)成像裝置及制造用于該設備的電極的方法
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年4月10日提交的日本在先專利申請JP2013-081990的權益， 通過引用將其全部內容結合于此。

【技術領域】
[0003] 本發(fā)明涉及電子設備、安裝電子設備的固態(tài)成像裝置以及制造用于電子設備的電 極的方法。

【背景技術】
[0004] 通常，包括諸如圖像傳感器的光電變換元件的電子設備具有光電變換部位被夾持 在兩個電極之間的結構。這種光電變換元件從日本專利申請?zhí)亻_N0. 2007-067194中已眾 所周知。在日本專利特開N0. 2007-067194中公開的有機光電變換元件由下部電極、有機層 和上部電極(按照該次序層壓)構造成。下部電極和上部電極的至少一個是透明電極。其中 一個電極收集電子，并且另一個電極收集空穴以讀取光電流。收集電子的一個電極是透明 電極，并且具有4. 5eV以下的功函數。另一方面，收集空穴的另一個電極具有4. 5eV以上的 功函數。


【發(fā)明內容】

[0005] 日本專利申請?zhí)亻_N0. 2007-067194規(guī)定了收集電子的一個電極的功函數值和收 集空穴的另一個電極的功函數值。然而，沒有有關于收集電子的一個電極的功函數值與收 集空穴的另一個電極的功函數值之間的差的描述。另外，沒有關于收集電子的電極的功函 數的最優(yōu)化的描述。此外，從內部量子效率提高的觀點來看也沒有關于在有機層中產生內 部電場的描述。
[0006] 人們期望提供一種具有能夠最優(yōu)化兩個電極的功函數值之間的差并且能夠提高 內部量子效率的構造的電子設備、安裝電子設備的固態(tài)成像裝置以及制造用于電子設備的 電極的方法。此外，還期望提供一種具有能夠最優(yōu)化收集電子的電極的功函數的構造的電 子設備、安裝電子設備的固態(tài)成像裝置以及制造用于電子設備的電極的方法。
[0007] 根據本發(fā)明的第一實施方式，提供一種電子設備，包括：第一電極、第二電極和被 夾持在第一電極與第二電極之間的光電變換層。
[0008] 第一電極包括由銦（In)、鎵（Ga)和/或鋁（A1)、鋅（Zn)與氧（0)的至少四元化合 物（quaternary compound)構成的非晶氧化物。
[0009] 根據本發(fā)明的第二實施方式，提供一種電子設備，包括：第一電極、第二電極和被 夾持在第一電極與第二電極之間的光電變換層。
[0010] 第一電極包括由銦（In)、鎵（Ga)和/或鋁（A1)、鋅（Zn)與氧（0)的至少四元化合 物構成的非晶氧化物。
[0011] 第一電極從光電變換層側具有包括第一 B層和第一 A層的層壓結構。
[0012] 第一電極的第一 A層的功函數值低于第一電極的第一 B層的功函數值。
[0013] 根據本發(fā)明的第一或第二實施方式，提供了將上述第一或第二電子設備安裝在其 上的固態(tài)成像裝置。
[0014] 根據本發(fā)明的第一實施方式，提供了一種制造用于電子設備的電極的方法，該電 子設備包括第一電極、第二電極和被夾持在第一電極與第二電極之間的光電變換層。
[0015] 第一電極包括由銦（In)、鎵（Ga)和/或鋁（A1)、鋅（Zn)與氧（0)的至少四元化合 物構成的非晶氧化物。
[0016] 第二電極的功函數值與第一電極的功函數值之間的差為0. 4eV以上。
[0017] 當通過濺射法形成第一電極時，控制氧氣導入量(氧氣分壓）以控制第一電極的功 函數值。
[0018] 根據本發(fā)明的第二種實施方式，提供了一種制造用于電子設備的電極的方法，該 電子設備包括第一電極、第二電極和被夾持在第一電極與第二電極之間的光電變換層。
[0019] 第一電極包括由銦（In)、鎵（Ga)和/或鋁（A1)、鋅（Zn)與氧（0)的至少四元化合 物構成的非晶氧化物。
[0020] 第一電極從光電變換層側具有包括第一 B層和第一 A層的層壓結構。
[0021] 第一電極的第一 A層的功函數值低于第一電極的第一 B層的功函數值。
[0022] 當通過濺射法形成第一電極時，控制氧氣導入量(氧氣分壓）以控制第一電極的第 一 A層和第一 B層的功函數值。
[0023] 在根據本發(fā)明的第一實施方式的電子設備或固態(tài)成像裝置中，規(guī)定第二電極的功 函數值與第一電極的功函數值之間的差。當在第一電極與第二電極之間施加偏置電壓時， 能夠提高內部量子效率，并且能夠抑制暗電流。在根據本發(fā)明的第二實施方式的電子設備 或固態(tài)成像裝置中，第一電極具有第一 A層和第一 B層的雙層，并且規(guī)定第一 B層的功函數 值與第一 A層的功函數值之間的差。因此，能夠最優(yōu)化第一電極的功函數，從而交換(移動） 載流子（carrier)更加容易。
[0024] 在根據本發(fā)明的第一實施方式制造用于電子設備的電極的方法中，當通過濺射法 形成第一電極時，控制氧氣導入量(氧氣分壓)，以控制第一電極的功函數值。因此，基于功 函數值之間的差可在光電變換層中產生較大的內部電場，從而提高內部量子效率。此外，電 子設備能夠簡單抑制暗電流的產生。在根據本發(fā)明的第二實施方式制造用于電子設備的電 極的方法中，當通過濺射法形成第一電極時，控制氧氣導入量(氧氣分壓)，以控制第一電極 的第一 A層和第一 B層的功函數值。因此，能夠最優(yōu)化第一電極的功函數。
[0025] 通過對如在附圖中示出的本發(fā)明的最佳模式實施方式的以下詳細描述，本發(fā)明的 這些和其他目的、特征和優(yōu)勢將變得顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1A和圖1B分別是用于說明制造根據第一實施方式的電子設備的方法和制造用 于根據第一實施方式的電子設備的電極的方法的基板的一部分示意截面圖；
[0027] 圖1C是根據第二實施方式的電子設備的一部分示意性截面圖；
[0028] 圖2A是示出當通過濺射法形成第一電極時的氧氣導入量(氧氣分壓）與第一電極 的功函數值之間的關系的曲線圖；
[0029] 圖2B是示出根據第一實施方式、第二實施方式和第一比較實施方式的電子設備 的I-V曲線的曲線圖；
[0030] 圖3A和圖3B分別是根據第一實施方式和第一比較實施方式的電子設備的能量圖 的概念圖；
[0031] 圖3C和圖3D分別是示出根據第一實時方式和第一比較實施方式的電子設備的功 函數值與能量圖之間的差的相關性的概念圖；
[0032] 圖4A是不出根據第一實施方式的電子設備的內部量子效率與功函數值之間的差 的相關性的曲線圖；
[0033] 圖4B是示出根據第一實施方式的電子設備的暗電流和功函數值之間的差的相關 性的曲線圖；
[0034] 圖5A是不出根據第二實施方式的電子設備的內部量子效率與功函數值之間的差 的相關性的曲線圖；
[0035] 圖5B是示出根據第二實施方式的電子設備的暗電流與功函數值之間的差的相關 性的曲線圖；
[0036] 圖6是根據第三實施方式的固態(tài)成像裝置的概念圖。

【具體實施方式】
[0037] 下文中，將參照附圖描述根據本發(fā)明的實施方式。應注意，本發(fā)明并不限于下列描 述的實施方式。在實施方式中引用的標號和材料僅是說明性的。將按下列次序描述本公開 內容的實施方式。
[0038] 1.根據本發(fā)明的第一或第二實施方式的電子設備、固態(tài)成像裝置和制造用于電子 設備的電極的方法，一般性說明
[0039] 2.第一實施方式(根據本發(fā)明的第一實施方式的電子設備和制造用于電子設備的 電極的方法）
[0040] 3.第二實施方式(根據本發(fā)明的第二實施方式的電子設備和制造用于電子設備的 電極的方法）
[0041] 4.第三實施方式(根據本發(fā)明的第一或第二實施方式的固態(tài)成像裝置)，其他
[0042] 【根據本發(fā)明的第一或第二實施方式的電子設備、固態(tài)成像裝置和制造用于電子 設備的電極的方法，一般性說明】
[0043] 根據本發(fā)明的第一實施方式的電子設備、根據本發(fā)明的第一實施方式的配置固態(tài) 成像裝置的電子設備以及根據本發(fā)明的第一實施方式的由制造用于電子設備的電極的方 法所提供的電子設備可在下文中統(tǒng)稱為"根據本發(fā)明的第一實施方式的電子設備"。根據本 發(fā)明的第二實施方式的電子設備、根據本發(fā)明的第二實施方式配置固態(tài)成像裝置的電子設 備以及根據本發(fā)明的第二實施方式的由制造用于電子設備的電極的方法所提供的電子設 備可在下文中統(tǒng)稱為"根據本發(fā)明的第二實施方式的電子設備"。根據本發(fā)明的第一實施方 式的制造用于電子設備的電極的方法以及根據本發(fā)明的第二實施方式的制造用于電子設 備的電極的方法可在下文中統(tǒng)稱為"根據本發(fā)明的制造電子設備中的電極的方法"。
[0044] 在根據本發(fā)明的第一實施方式的電子設備或根據本發(fā)明的第一實施方式的制造 用于電子設備的電極的方法中，第二電極的功函數值與第一電極的功函數值之間的差為 0. 4eV以上。從而，基于功函數值之間的差，在光電變換層中產生內部電場以提高內部量子 效率。
[0045] 在根據本發(fā)明的第二實施方式的電子設備中或在根據本發(fā)明的第二實施方式的 制造用于電子設備的電極的方法中，期望第一電極的第一 A層的功函數值與第一電極的第 一B層的功函數值之間的差為0. leV至0.2eV，并且第二電極的功函數值與第一電極的功函 數值之間的差為〇. 4eV以上。
[0046] 在根據本發(fā)明的第二實施方式的電子設備中或者在根據本發(fā)明的第二實施方式 制造用于電子設備的電極的方法中，第一電極的厚度為lxl(T 8m至lxl(T7m。第一電極的第一 A層的厚度和第一電極的第一B層的厚度之間的比率可以為9/1至1/9。為了減少氧原子或 者氧分子對光電變換層的影響，期望第一電極的第一 B層比第一電極的第一 A層更薄。在 根據包括以上描述的實施方式的本發(fā)明的第一實施方式的電子設備中或者在根據本發(fā)明 的第一實施方式制造用于電子設備的電極的方法中，第一電極的厚度為lxl(T 8m至lxl(T7m。
[0047] 在根據包括以上描述的實施方式的本發(fā)明的第二實施方式的電子設備中或者在 根據本發(fā)明的第二實施方式制造用于電子設備的電極的方法中，第二電極的功函數值和第 一電極的第一A層的功函數值之間的差是0. 4eV以上，因此基于功函數值之間的差，在所述 光電變換層中產生內部電場以期望地提高內部量子效率。
[0048] 在根據包括多個以上描述的實施方式的本發(fā)明的第一至第二實施方式的電子設 備中和在根據本發(fā)明制造電子設備中的電極的方法中，并不限制第一電極的功函數值，而 是可以例如為4. leV至4. 5eV之間。
[0049] 在根據包括多個以上描述的實施方式的本發(fā)明的第一至第二實施方式的電子 設備中和在根據本發(fā)明制造電子設備中的電極的方法中，第一電極是由透明導電材料構 成，所述透明導電材料為例如銦鎵復合氧化物（IG0)、摻雜銦的鎵鋅復合氧化物（IGZ0， In-GaZn04)、摻雜氧化鋁的氧化鋅（ΑΖ0)、銦鋅復合氧化物（ΙΖ0)和摻雜鎵的氧化鋅（GZ0)。 由透明導電材料構成的第一電極的功函數值例如為4. leV至4. 5eV。在根據本發(fā)明的第一 至第二實施方式的電子設備中或者在根據本發(fā)明制造電子設備中的電極的方法中，第二電 極由銦錫復合氧化物（ΙΤ0)、銦鋅復合氧化物（ΙΖ0)和氧化錫（Sn0 2)構成。由所述透明導電 材料構成的第二電極的功函數值例如為4. 8eV至5. OeV。
[0050] 在根據本發(fā)明的第一至第二實施方式的電子設備中或者在根據本發(fā)明制造電子 設備中的電極的方法中，第一電極在400nm至660nm的波長下具有80%以上的期望透光 率。另外，第二電極在400nm至660nm的波長下具有80%以上的期望透光率。此外，在根據 本發(fā)明的第一至第二實施方式的電子設備中或者在根據包括以上描述的實施方式和構造 的本發(fā)明制造電子設備中的電極的方法中，第一電極的期望薄層電阻值為3x10 Ω/平方至 1χ103Ω/平方。
[0051] 在根據包括以上描述的實施方式和構造的本發(fā)明的第一至第二實施方式的電子 設備中，當通過濺射法形成第一電極時控制氧氣導入量(氧氣分壓)，從而控制第一電極的 功函數值。另外，當通過濺射法形成第一電極時控制氧氣導入量(氧氣分壓)，從而控制第一 電極的第一 Α層和第一 Β層的功函數值。此外，在根據包括以上描述的實施方式和構造的 本發(fā)明的第一至第二實施方式的電子設備中，第一電極的氧含有率小于化學計量組成的氧 含有率?；谒鲅鹾新?，可以控制第一電極的功函數值。第一電極的氧含有率比化學 計量組成的氧含有率(例如氧缺陷越高）越低，功函數值就越低。第一電極的第一 A層的氧 含量低于第一電極的第一 B層的氧含量。
[0052] 在根據包括以上描述的實施方式和構造的本發(fā)明的第一至第二實施方式的電子 設備中，所述電子設備為光電變換元件。在根據本發(fā)明制造電子設備中的電極的方法中，所 述電極能被用于光電變換元件。
[0053] 在根據包括多個實施方式的本發(fā)明制造電子設備中的電極的方法中，第一電極的 氧含有率低于化學計量組成的氧含有率。在根據本發(fā)明的第二實施方式制造用于電子設備 的電極的方法中，所述第一電極的第一 A層的氧含量低于第一電極的第一 B層的氧含量。
[0054] 在根據包括以上描述的實施方式和構造的本發(fā)明的第一到第二實施方式的電子 設備(下文中可統(tǒng)稱為"根據本發(fā)明的電子設備）中，第一電極形成在基板上，光電變換層形 成在第一電極上，以及第二電極形成在光電變換層上，或者第二電極形成在所述基板上，光 電變換層形成在第二電極上，以及第一電極形成在所述光電變換層上。換言之，本電子設備 具有包括第一電極和第二電極的二端電子設備結構。然而，本電子設備不限于此，并且本電 子設備可以具有還包括控制電極的三端電子設備結構。當電壓被施加到控制電極時，流動 電流可被調制。三端電子設備結構的實例可包括與所謂的底柵/底接觸型、底柵/頂接觸 型、頂柵/底接觸型或頂柵/頂接觸型的場效應晶體管（FET)具有相同的結構或構造。第 一電極可以用作陰極(負）電極(換句話說，用于取出電子的電極)，并且第二電極可以用作 陽極(正）電極(換句話說，用于取出空穴的電極)?？梢詫訅喊ň哂胁煌墓馕疹l譜的 光電變換層的多個電子設備。例如，基板可以是硅半導體基板。在所述硅半導體基板上，可 以設置用于電子設備的驅動電路和光電變換層。電子設備可以被層壓在所述硅半導體基板 上。
[0055] 所述光電變換層可以是非晶的或者結晶狀態(tài)。作為光電變換層，可以使用有機半 導體材料、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、包括覆 蓋有殼構件的芯構件的材料和有機-無機雜化化合物。
[0056] 有機半導體材料的實例包括：例如喹吖啶酮和其衍生物的有機染料、其中前一個 周期(金屬左側的元素周期表）離子與諸如Alq3【三（8-羥基喹啉）鋁（III)】等有機材料 螯合的染料、由過渡金屬離子和諸如酞菁鋅（II)有機材料所形成的有機金屬染料復合物、 萘噻吩并噻吩（DNTT)等。
[0057] 作為有機金屬化合物，可以使用其中前一個周期離子與有機材料螯合的染料或者 由過渡金屬離子和有機材料所形成的有機金屬染料復合物。所述有機半導體微粒的實例包 括：諸如以上描述的喹吖啶酮及其衍生物的有機染料聚合體、其中前一個周期離子與有機 材料螯合的染料聚合體、由過渡金屬離子和有機材料所形成的有機金屬染料聚合體、其中 金屬離子與氰基基團交聯的普魯士藍或其復合的聚合體。
[0058] 金屬氧化物半導體和無機半導體微粒的實例包括ΙΤ0、IGZO、ZnO、IZO、Ir02、Ti0 2、 Sn02、SiOx、包含硫族【例如硫磺（S)、硒（Se)、締 （Te)】的金屬硫族半導體(特別地，CdS、 CdSe、ZnS、CdSe/CdS、CdSe/ZnS、PbSe)、ZnO、CdTe、GaAs 和 Si。
[0059] 包括覆蓋有殼構件的核構件（S卩，核構件和殼構件的組合）的材料的實例包括： 諸如聚苯乙烯和聚苯胺的有機材料以及難于或者易于離子化的金屬材料。有機-無機 雜化化合物的實例包括：其中金屬離子與氰基基團交聯的普魯士藍及其衍生物、與吡啶 (pipyridines)無休止地交聯的金屬離子、作為與諸如草酸和紅氨酸的多價離子的酸交聯 的金屬離子的總稱的配位聚合物。
[0060] 根據所使用的材料由涂布法、物理氣相淀積法（PVD)或者包括M0CVD方法的各種 化學氣相淀積（CVD)方法形成光電變換層。涂布法的實例包括：各種印制方法，例如旋涂 法、油浸法、流延法、絲網印刷法，噴墨印刷法、膠版印刷法和凹版印刷法；郵票法；噴射法； 各種涂布法，例如氣刀涂布法、刮板涂布法、棒涂法、刮刀涂布法、擠壓涂布法、逆輥涂布法、 轉移輥涂法、凹版涂布法、吻涂法、流延涂布法、噴霧涂布法、狹縫噴嘴涂布法和日歷涂布 法。在涂布方法中，可以使用非極性或低極性有機溶劑，如甲苯、氯仿、己烷、乙醇等。PVD法 的實例包括：各種真空蒸鍍法，如電子束加熱法、電阻加熱法和閃蒸蒸汽沉積；等離子體氣 相沉積法；各種濺射法，如二極管濺射方法、DC (直流)濺射法、DC磁控濺射法、高頻濺射法、 磁控濺射法、離子束濺射法和偏置電壓濺射法；以及各種離子電鍍法，如DC法、RF法、多陰 極法、活化反應法、電場氣相沉積法、高頻離子電鍍法以及反應性離子鍍法。
[0061] 所述光電變換層的厚度不限制在ΙχΚΓ1%至5xl(T7m之間。
[0062] 通過濺射法形成第一電極。具體地，所述濺射法包括磁控濺射法、平行平板濺射法 和使用DC放電或者RF放電的等離子體產生法。根據本發(fā)明，可以通過氧氣流量(氧氣的導 入量、氧氣分壓）有利地控制功函數。
[0063] 通過諸如真空蒸鍍法、反應性氣相沉積法、各種濺射法、電子束氣相沉積法和離子 鍍法等PVD法、高溫溶膠法、熱能分解有機金屬化合物的方法、噴射法、浸漬法、包括M0CVD 方法的各種CVD法、無電解電鍍法和電解電鍍法等來形成第二電極。
[0064] 基板的材料的實例包括有機聚合物(具有聚合物材料如塑料膜、塑料片和具有 該聚合物材料組成的柔韌性塑料基板的構造)，所述有機聚合物包括：聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、聚乙烯醇（PVA)、聚乙烯酚（PVP)、聚醚砜（PES)、聚酰亞胺、聚碳酸酩（PC)、聚對苯 二甲酸乙二醇酯（PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)。當使用柔韌性聚合材料構成的基板 時，所述電子設備可以并入或者與例如具有彎曲形狀的電子設備集成。另外，基板的實例包 括：各種玻璃基板、每一個都具有形成在每個表面上的絕緣膜的各種玻璃基板、石英襯底、 石英基板具有形成在表面上的絕緣膜、硅半導體基板、硅半導體基板具有形成在表面上的 絕緣膜以及由合金或包括不銹鋼的金屬構成的金屬基板。所述絕緣膜的實例包括：氧化硅 材料（SiO x和旋壓氧化硅（S0G));氮化硅（SiNY);氮氧化硅（SiON);氧化鋁（A120 3);金屬氧 化物和金屬鹽。另外，可以使用具有形成在其表面上的絕緣膜的導電基板(金屬基板包括 金、鋁等或者高度定向石墨基板)。期望基板表面平滑，但是只要光電變換層的特性不受不 利影響，基板表面也可以是粗糙的。在基板的表面上，由硅烷連結法形成硅烷醇衍生物，由 SAM法形成由硫醇衍生物、羧酸衍生物、磷酸衍生物等構成的薄膜，或者由CVD法形成由絕 緣金屬鹽或者金屬絡合物構成的薄膜，從而提高第一電極或者第二電極與基板之間密著性 (adhesion)。
[0065] 在一些情況下，第一電極或者第二電極可以涂覆有涂層。所述涂層的實例包括： 無機絕緣材料，例如包括氧化硅材料、氮化硅（SiNY)和氧化鋁（A1203)的金屬氧化物的高 電介質絕緣膜；有機絕緣材料(有機聚合物）例如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、聚乙烯（苯） 酚（PVP)、聚乙烯醇（PVA)、聚酰亞胺、聚碳酸酩（PC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚苯乙 烯、包括N-2 (氨基乙基）-3-氨基丙基三甲氧基硅烷（AEAPTMS)的硅烷醇衍生物、3-巰基 丙基三甲氧基硅烷（MPTMS)和十八烷基三氯硅烷（OTS);具有能夠在包括十八烷硫醇和十二 烷基異氰酸酯基的一端結合到控制電極的官能基團的直鏈烴；以及它們的組合。所述氧化 硅材料的實例包括氧化硅（SiOx)、BPSG、PSG、BSG、AsSG、PbSG、氮氧化硅（SiON)、SOG(旋壓 玻璃）和低介電材料(例如聚芳醚、環(huán)全聚合物、苯并環(huán)丁烯、環(huán)狀氟樹脂、聚四氟乙烯、氟代 芳醚、氟代聚酰亞胺、非晶碳和有機S0G)?？梢杂啥喾N上述PVD法、多種上述化學氣相沉積 法、旋涂法、如上所述的多種涂布方法、溶膠-凝膠法、電沉積法、陰影掩模法或噴霧法哎形 成絕緣層。
[0066] 根據本發(fā)明的實施方式的電子設備能被用于光學傳感器和圖像傳感器以及例如 電視攝像機的成像裝置（固態(tài)成像裝置)。
[0067]【第一實施方式】
[0068] 第一實施方式涉及根據本發(fā)明第一實施方式的電子設備，以及制造用于根據本發(fā) 明第一實施方式的電子設備的電極的方法。圖1B示出電子設備的一部分示意性截面圖。 [0069] 具體地，根據如下所述的第一實施方式或者第二實施方式的電子設備包括光電變 換兀件，并且光電變換兀件具有第一電極21、第二電極22以及被夾持在第一電極21和第二 電極22之間的光電變換層23。第一電極21包括由銦（In)、鎵（Ga)和/或鋁（A1)、鋅（Zn) 以及氧（〇)的至少四元化合物[In a (Ga，Al)bZncOd]構成的非晶氧化物。這里，"a"、"b"、"c" 以及"d"可以具有各種值。更準確地說，在根據第一實施方式的電子設備中，第二電極22 形成在由硅半導體基板構成的基板10上，光電變換層23形成在第二電極22上，并且第一 電極21形成在光電變換層23上。如此，根據第一實施方式或者如下所述的第二實施方式 的電子設備具有包括第一電極21以及第二電極22的兩端電子設備結構。在根據第一實施 方式或者如下所述的第二實施方式的電子設備中，第二電極22的功函數值和第一電極21 的功函數值之間的差是〇. 4eV以上。通過將第二電極22的功函數值和第一電極21的功函 數值之間的差設定為〇. 4eV以上，基于功函數值之間的所述差，在光電變換層23中產生內 部電場，以提高內部量子效率。第一電極21可以起陰極(負）電極的作用。換言之，第一電 極21可以起用于取出電子的電極的作用。另一方面，第二電極22可以起陽極(正）電極的 作用。換言之，第二電極22可以起用于取出空穴的電極的作用。光電變換層23由厚度為 100 μ m的喹吖啶酮構成。
[0070] 更具體地，根據第一實施方式，第一電極21由例如摻銦的鎵鋅復合氧化物（IGZ0) 的透明導電材料構成。第二電極22由例如銦錫復合氧化物（ΙΤ0)的透明導電材料構成。根 據膜形成條件，IGZ0具有的4. leV至4. 2eV的功函數值。根據膜形成條件，ΙΤ0具有4. 8eV 至5. OeV的功函數值。第一電極21的其他材料包括銦鎵復合氧化物（IG0)、摻氧化錯的氧 化鋅（ΑΖ0)、銦鋅復合氧化物（ΙΖ0)以及摻鎵的氧化鋅（GZ0)。第二電極22的其他材料包括 銦鋅復合氧化物（ΙΖ0)以及氧化錫（Sn0 2)。上述說明同樣適用于如下所述的第二實施方式。
[0071] 在根據第一實施方式或者如下所述的第二實施方式的電子設備中，在400nm至 660nm的波長，第一電極21具有80%以上的透光率。同樣在400nm至660nm的波長，第二電 極22具有80%以上的透光率。第一電極21和第二電極22的透光率可以通過在透明玻璃板 上形成第一電極21和第二電極22來測量。第一電極21具有3x10 Ω /平方至1χ1〇3 Ω /平 方的薄層電阻值。更具體地，第一電極21由具有100 μ m的厚度的IGZ0構成，具有800 Ω/ 平方的薄層電阻值。
[0072] 在下文中，將參考圖1A和1B描述制造用于根據第一實施方式的電子設備的電極 的方法，具體地，制造第一電極的方法。由制造用于根據第一實施方式的電子設備的電極的 方法提供的電極是用于光電變換元件的電極。
[0073] 【工藝100】
[0074] 制備由硅半導體基板構成的基板10?；?0包括用于電子設備的驅動電路(未 示出）以及光電變換層（未示出），以及配線11。在基板10的表面上，形成絕緣層12。絕緣 層12具有開口 13,在此配線11在底部暴露。在絕緣層12上并且在開口 13內，通過濺射法 (見圖1A)形成(膜形成）由ΙΤ0構成的第二電極22。
[0075] 【工藝110】
[0076] 隨后，圖案化第二電極22。此后，在整個表面上，通過真空蒸鍍法形成(膜形成）由 喹吖啶酮構成的光電變換層23。此外，在光電變換層23上，通過濺射法形成(膜形成）由 IGZ0構成的第一電極21。以這種方法，可以提供具有在根據第一實施方式的圖1B中所示 的結構的電子設備。
[0077] 當第一電極21由濺射法形成時控制氧氣導入量(氧氣分壓)，以控制第一電極21 的功函數值。圖2A是示出第一電極21的氧氣分壓和功函數值之間的關系的曲線圖。氧氣 分壓的值越高，即氧缺陷越低，第一電極21的功函數值越高。氧氣分壓的值越低，即氧缺陷 越高，第一電極21的功函數值越低。對于濺射裝置，使用平行平板濺射裝置或者DC磁控濺 射裝置。對于工藝氣體，使用氦（Ar)氣。對于目標，使用InGaZn04燒結體。
[0078] 以這種方法，在根據第一實施方式的電子設備中，當第一電極21由濺射法形成時 控制氧氣導入量(氧氣分壓)，以便控制第一電極21的功函數值。第一電極21的氧含有率 小于化學計量組成的氧含有率。
[0079] 圖2B是示出根據第一實施方式以及第一比較實施方式的電子設備(光電變換元 件）的I一V曲線的曲線圖。在圖2B中，"A"表示根據第一實施方式的電子設備的測量結 果，"B"表示根據如下所述的第二實施方式的電子設備的測量結果，并且"C"表示根據第一 比較實施方式的電子設備的測量結果。除了第一電極21是由ΙΤ0而不是IGZ0構成之外， 根據第一比較實施方式的電子設備與根據第一實施方式的電子設備相似。圖2B揭不在根 據第一實施方式或者如下所述的第二實施方式的電子設備中，電流值在在比1伏電壓小一 點的逆偏置電壓(在比-1伏電壓小一點的逆偏置電壓）急劇增加。表格1示出根據第一實 施方式以及第一比較實施方式的電子設備的內部量子效率的值以及開/關比率的值。內部 量子效率η是入射光子數與所產生電子數的比率，并且可以通過以下等式表示。
[0080] η = {(h · c) / (q · λ )} (Ι/Ρ) = (1. 24/ λ ) (Ι/Ρ)
[0081] 其中
[0082] h :普朗克常數
[0083] c :光速
[0084] q:電子電荷
[0085] λ :入射光的波長（μ m)
[0086] I :光電流；在第一實施方式中測量的1伏的逆偏置電壓下的電流值(安培/cm2)
[0087] P :入射光的功率(安培/cm2)
[0088]【表格1】
[0089]

【權利要求】
1. 一種電子設備，包括： 第一電極、第二電極和光電變換層，所述光電變換層被夾持在所述第一電極和所述第 二電極之間， 所述第一電極包括非晶氧化物，所述非晶氧化物由銦、鎵和/或鋁、鋅和氧的至少四元 化合物構成，以及 所述第二電極的功函數值與所述第一電極的功函數值之間的差為〇. 4eV以上。
2. 根據權利要求1所述的電子設備，其中， 所述第二電極的功函數值與所述第一電極的功函數值之間的差被設定為〇. 4eV以上， 以及 基于功函數值的所述差，在所述光電變換層中產生內部電場，以提高內部量子效率。
3. -種電子設備，包括： 第一電極、第二電極和光電變換層，所述光電變換層被夾持在所述第一電極和所述第 二電極之間， 所述第一電極包括非晶氧化物，所述非晶氧化物由銦、鎵和/或鋁、鋅和氧的至少四元 化合物構成， 所述第一電極從光電變換層側具有包括第一 B層和第一 A層的層壓結構，以及 所述第一電極的所述第一A層的功函數值低于所述第一電極的所述第一B層的功函數 值。
4. 根據權利要求3所述的電子設備，其中，所述第一電極（21)的所述第一 A層（21A) 的所述功函數值與所述第一電極（21)的所述第一 B層（21B)的所述功函數值之間的差為 0· leV 到 0· 2eV。
5. 根據權利要求3所述的電子設備，其中， 所述第二電極的功函數值與所述第一電極的所述第一A層的功函數值之間的差為 0. 4eV以上。
6. 根據權利要求3所述的電子設備，其中， 所述第一電極具有l(wèi)xl(T8m至lxl(T7m的厚度，以及 所述第一電極的所述第一A層的厚度與所述第一電極的所述第一B層的厚度之間的比 率為9/1至1/9。
7. 根據權利要求3所述的電子設備，其中， 所述第二電極的功函數值與所述第一電極的功函數值之間的差被設定為〇. 4eV以上， 以及 基于功函數值的所述差，在所述光電變換層中產生內部電場，以提高內部量子效率。
8. 根據權利要求1所述的電子設備，其中， 所述第一電極的所述功函數值為4. leV至4. 5eV。
9. 根據權利要求1所述的電子設備，其中， 所述第一電極由銦鎵復合氧化物、摻雜銦的鎵鋅復合氧化物、摻雜氧化鋁的氧化鋅或 者摻雜鎵的氧化鋅構成。
10. 根據權利要求1所述的電子設備，其中， 所述第二電極由銦錫復合氧化物、銦鋅復合氧化物或氧化錫構成。
11. 根據權利要求1所述的電子設備，其中， 所述第一電極在400nm至660nm的波長下具有80%以上的透光率。
12. 根據權利要求1所述的電子設備，其中， 所述第一電極具有3x10 Ω /平方到1χ1〇3 Ω /平方的薄層電阻值。
13. 根據權利要求1所述的電子設備，其中， 所述第一電極的氧含有率低于化學計量組成的氧含有率。
14. 一種固態(tài)成像裝置，包括：根據權利要求1所述的電子設備。
15. 根據權利要求3所述的電子設備，其中， 所述第一電極的所述功函數值為4. leV至4. 5eV。
16. 根據權利要求3所述的電子設備，其中， 所述第一電極由銦鎵復合氧化物、摻雜銦的鎵鋅復合氧化物、摻雜氧化鋁的氧化鋅或 摻雜鎵的氧化鋅構成。
17. 根據權利要求3所述的電子設備，其中， 所述第二電極由銦錫復合氧化物、銦鋅復合氧化物或者錫氧化物構成。
18. 根據權利要求3所述的電子設備，其中， 所述第一電極在400nm至660nm的波長下具有80%以上的透光率。
19. 根據權利要求3所述的電子設備，其中， 所述第一電極具有3x10 Ω /平方到1χ1〇3 Ω /平方的薄層電阻值。
20. 根據權利要求1所述的電子設備，其中， 所述第一電極的氧含有率低于化學計量組成的氧含有率。
【文檔編號】H01L27/30GK104103760SQ201410143904
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權日:2013年4月10日
【發(fā)明者】森脅俊貴, 宇高融 申請人:索尼公司