DE112019003858T5 - Photoelektrisches umwandlungselement, festkörper-bildgebungsvorrichtung und elektronische vorrichtung - Google Patents

Photoelektrisches umwandlungselement, festkörper-bildgebungsvorrichtung und elektronische vorrichtung Download PDF

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Shintarou Hirata
Masahiro Joei
Kenichi Murata
Masashi Bando
Yosuke Saito
Ryosuke Suzuki
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Abstract

Bereitstellung eines photoelektrischen Umwandlungselements, das die Bildqualität verbessern kann.Vorgesehen ist ein photoelektrisches Umwandlungselement (100), das mindestens eine erste Elektrode (101), eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht (108), eine photoelektrische Umwandlungsschicht (102), eine Oxid-Halbleiterschicht (104) und eine zweite Elektrode (107) in dieser Reihenfolge umfasst, und das weiterhin eine dritte Elektrode (105) umfasst, wobei die dritte Elektrode (105) getrennt von der zweiten Elektrode (107) vorgesehen ist und der photoelektrischen Umwandlungsschicht (102) über eine isolierende Schicht (106) zugewandt ist, und die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht (108) eine größere Menge an Sauerstoff enthält als eine Sauerstoffmenge, die eine stöchiometrische Zusammensetzung erfüllt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Technologie bezieht sich auf ein photoelektrisches Umwandlungselement, eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung und eine elektronische Vorrichtung.
  • HINTERGRUNDKUNST
  • Heutzutage werden Festkörper-Bildgebungsvorrichtungen wie CCD-Bildsensoren (Charge-Coupled Device) oder CMOS-Bildsensoren (Complementary Metal Oxide Semiconductor) aktiv untersucht, um eine Mikrominiaturisierung und Verbesserung der Bildqualität von Digitalkameras und dergleichen zu erreichen.
  • Beispielsweise wird ein Bildgebungselement offenbart, bei dem eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode so angeordnet sind, dass sie sich über einer photoelektrischen Umwandlungsschicht gegenüberliegen, während die zweite Elektrode auf der der Lichteinfallsseite gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, und eine Elektrode zur Ladungsakkumulation, die von der zweiten Elektrode entfernt angeordnet ist und über eine isolierende Schicht der photoelektrischen Umwandlungsschicht gegenüberliegt, auf der Seite der zweiten Elektrode vorgesehen ist (siehe Patentdokument 2). In diesem Bildgebungselement kann eine durch photoelektrische Umwandlung erzeugte Ladung in der photoelektrischen Umwandlungsschicht akkumuliert werden, und der Ladungsakkumulationsanteil kann zum Zeitpunkt des Beginns der Belichtung vollständig abgebaut werden. Daher kann die Qualitätsminderung der aufgenommenen Bilder reduziert werden.
  • ZITATLISTE
  • PATENTSCHRIFT
  • Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung Offenlegungsnummer 2017-157816
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
  • Die in Patentdokument 1 vorgeschlagene Technologie hat jedoch das Problem, dass eine weitere Verbesserung der Bildqualität nicht erreicht werden kann.
  • Daher wurde die vorliegende Technologie im Hinblick auf eine solche Situation gemacht, und ein Hauptziel der vorliegenden Technologie ist es, ein photoelektrisches Umwandlungselement, eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung und eine elektronische Vorrichtung bereitzustellen, die die Bildqualität weiter verbessern können.
  • LÖSUNGEN DER PROBLEME
  • Die vorliegenden Erfinder haben umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, um den oben beschriebenen Gegenstand zu lösen, und es ist ihnen infolgedessen überraschenderweise gelungen, die Bildqualität drastisch zu verbessern und die vorliegende Technologie zu vervollständigen.
  • In der vorliegenden Technologie wird als ein erster Aspekt ein photoelektrisches Umwandlungselement bereitgestellt, das mindestens eine erste Elektrode, eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht, eine photoelektrische Umwandlungsschicht, eine Oxid-Halbleiterschicht und eine zweite Elektrode in dieser Reihenfolge umfasst, und
    ferner umfassend eine dritte Elektrode, wobei
    die dritte Elektrode getrennt von der zweiten Elektrode vorgesehen ist und der photoelektrischen Umwandlungsschicht über eine isolierende Schicht zugewandt ist, und
    die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht eine größere Menge an Sauerstoff enthält als eine Menge an Sauerstoff, die eine stöchiometrische Zusammensetzung erfüllt.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Technologie kann die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein sechswertiges Molybdänoxid, ein fünfwertiges Molybdänoxid und ein vierwertiges Molybdänoxid enthalten, und eine Menge des sechswertigen Molybdänoxids größer sein kann als eine Gesamtmenge des fünfwertigen Molybdänoxids und des vierwertigen Molybdänoxids.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Technologie kann die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein Molybdänoxid mit einer nicht-stöchiometrischen Zusammensetzung enthalten.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Technologie kann die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein sechswertiges Wolframoxid, ein fünfwertiges Wolframoxid und ein vierwertiges Wolframoxid enthalten, und eine Menge des sechswertigen Wolframoxids größer sein kann als eine Gesamtmenge des fünfwertigen Wolframoxids und des vierwertigen Wolframoxids.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Technologie kann die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein Wolframoxid mit einer nicht-stöchiometrischen Zusammensetzung enthalten.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Technologie kann die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein Oxid enthalten, das Molybdän und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän enthält.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Technologie kann eine Menge des mindestens einen anderen Metallelements als Molybdän, das in dem Oxid enthalten ist, größer sein als eine Menge des Molybdäns, das in dem Oxid enthalten ist.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Technologie kann das mindestens eine andere Metallelement als Molybdän ein Metallelement der Gruppe 12 des Periodensystems, ein Metallelement der Gruppe 13 des Periodensystems oder ein Metallelement der Gruppe 14 des Periodensystems sein.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Technologie kann das mindestens eine andere Metallelement als Molybdän Indium sein.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Technologie kann ferner eine p-Typ-Pufferschicht zwischen der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht und der photoelektrischen Umwandlungsschicht umfasst sein.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Technologie kann ferner eine n-Typ-Pufferschicht zwischen der photoelektrischen Umwandlungsschicht und der Oxid-Halbleiterschicht umfasst sein.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Technologie kann ferner eine Hilfsschicht zwischen der ersten Elektrode und der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht umfasst sein.
  • Weiterhin wird in der vorliegenden Technologie als zweiter Aspekt ein photoelektrisches Umwandlungselement bereitgestellt, das mindestens eine erste Elektrode, eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht, eine photoelektrische Umwandlungsschicht, eine Oxid-Halbleiterschicht und eine zweite Elektrode in dieser Reihenfolge umfasst, und
    ferner umfassend eine dritte Elektrode, wobei
    die dritte Elektrode getrennt von der zweiten Elektrode vorgesehen ist und der photoelektrischen Umwandlungsschicht über eine isolierende Schicht zugewandt ist, und
    die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein molybdänhaltiges Oxid und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän enthält.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Technologie kann eine Menge des mindestens einen anderen Metallelements als Molybdän, das in dem Oxid enthalten ist, größer sein als eine Menge des Molybdäns, das in dem Oxid enthalten ist.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Technologie kann das mindestens eine andere Metallelement als Molybdän ein Metallelement der Gruppe 12 des Periodensystems, ein Metallelement der Gruppe 13 des Periodensystems oder ein Metallelement der Gruppe 14 des Periodensystems sein.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Technologie kann das mindestens eine andere Metallelement als Molybdän Indium sein.
  • Ferner wird in der vorliegenden Technologie eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung bereitgestellt, in der mindestens ein oder eine Mehrzahl der photoelektrischen Umwandlungselemente gemäß dem ersten Aspekt oder dem zweiten Aspekt der vorliegenden Technologie und ein Halbleitersubstrat für jedes einer Mehrzahl von eindimensional oder zweidimensional angeordneten Pixeln gestapelt sind.
  • Weiterhin wird in der vorliegenden Technologie eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, die die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Technologie umfasst.
  • WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
  • Gemäß der vorliegenden Technologie kann die Bildqualität verbessert werden. Es ist zu beachten, dass der hier beschriebene Effekt nicht notwendigerweise ein begrenzender Effekt ist, und jeder der in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Effekte möglich ist.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines photoelektrischen Umwandlungselements einer ersten Ausführungsform zeigt, auf die die vorliegende Technologie angewendet wird.
    • 2 ist eine Querschnittsansicht zur Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung eines photoelektrischen Umwandlungselements der ersten Ausführungsform, auf die die vorliegende Technologie angewendet wird.
    • 3 ist eine Querschnittsansicht zur Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung eines photoelektrischen Umwandlungselements der ersten Ausführungsform, auf die die vorliegende Technologie angewendet wird.
    • 4 ist eine Querschnittsansicht zur Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung eines photoelektrischen Umwandlungselements der ersten Ausführungsform, auf die die vorliegende Technologie angewendet wird.
    • 5 ist eine Querschnittsansicht zur Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung eines photoelektrischen Umwandlungselements einer zweiten Ausführungsform, auf die die vorliegende Technologie angewandt wird.
    • 6 ist eine Querschnittsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines photoelektrischen Umwandlungselements einer dritten Ausführungsform zeigt, auf die die vorliegende Technologie angewandt wird.
    • 7 ist eine Querschnittsansicht zur Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung eines photoelektrischen Umwandlungselements der dritten Ausführungsform, auf die die vorliegende Technologie angewendet wird.
    • 8 ist eine Querschnittsansicht zur Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung eines photoelektrischen Umwandlungselements der dritten Ausführungsform, auf die die vorliegende Technologie angewandt wird.
    • 9 ist eine Querschnittsansicht zur Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung eines photoelektrischen Umwandlungselements der dritten Ausführungsform, auf die die vorliegende Technologie angewandt wird.
    • 10 ist eine Querschnittsansicht zur Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung eines photoelektrischen Umwandlungselements einer vierten Ausführungsform, auf die die vorliegende Technologie angewandt wird.
    • 11 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Bildgebungselements, das eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung einer fünften Ausführungsform umfasst, auf die die vorliegende Technologie angewendet wird.
    • 12 ist eine schematische Querschnittsansicht des photoelektrischen Umwandlungselements, das in 11 gezeigt ist.
    • 13 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung der fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie zeigt, die das in 11 gezeigte Bildgebungselement als Pixel verwendet.
    • 14 ist ein Diagramm mit Anwendungsbeispielen für Festkörper-Bildgebungsvorrichtungen, auf die die vorliegende Technologie angewendet wird.
    • 15 ist ein Funktionsblockschaltbild eines Beispiels einer elektronischen Vorrichtung, auf die die vorliegende Technologie angewandt wird.
    • 16 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines endoskopischen Operationssystems zeigt.
    • 17 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel für eine funktionelle Konfiguration eines Kamerakopfes und einer Kamerasteuereinheit (CCU) zeigt.
    • 18 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems zeigt.
    • 19 ist ein Hilfsdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels für die Einbaupositionen eines Abschnitts zur Erfassung von Informationen außerhalb des Fahrzeugs und einer Bildgebungseinheit.
  • MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Technologie beschrieben. Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen stellen nur Beispiele für typische Ausführungsformen der vorliegenden Technologie dar, und der Umfang der vorliegenden Technologie sollte nicht so ausgelegt werden, dass er durch sie eingeschränkt wird.
  • Es ist zu beachten, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge erfolgt.
    1. 1. Skizze der vorliegenden Technologie
    2. 2. Erste Ausführungsform (Beispiel 1 des photoelektrischen Umwandlungselements)
    3. 3. Zweite Ausführungsform (Beispiel 2 des photoelektrischen Umwandlungselements)
    4. 4. Dritte Ausführungsform (Beispiel 3 des photoelektrischen Umwandlungselements)
    5. 5. Vierte Ausführungsform (Beispiel 4 des photoelektrischen Umwandlungselements)
    6. 6. Fünfte Ausführungsform (Beispiel für eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung)
    7. 7. Sechste Ausführungsform (Beispiel für eine elektronische Vorrichtung)
    8. 8. Verwendungsbeispiele für Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, auf die die vorliegende Technologie angewendet wird
    9. 9. Anwendungsbeispiel für ein endoskopisches Chirurgiesystem
    10. 10. Anwendungsbeispiel für mobile Körper
  • <Skizze der vorliegenden Technologie>
  • Zunächst wird ein Abriss der vorliegenden Technologie beschrieben.
  • Als eine Konfiguration, die in der Lage ist, die Abnahme der Bildqualität (der Qualität der aufgenommenen Bilder) zu unterdrücken, gibt es eine Technologie bezüglich eines Bildgebungselements, das eine Oxid-Halbleiterschicht (eine Ladungsakkumulationsschicht) umfasst, die eine Ladungsakkumulations-Übertragungsfunktion hat (zum Beispiel ein organisches photoelektrisches Umwandlungselement). Wenn ein Metalloxid, das ein n-Typ-Halbleiter mit hoher Mobilität ist, als Oxid-Halbleiterschicht verwendet wird, wird eine ausgezeichnete Ladungsakkumulations-Transferfunktion erwartet.
  • Wenn jedoch ein n-Typ-Halbleiter als die Oxid-Halbleiterschicht verwendet wird, ist es notwendig, dass Elektronen, die durch Lichteinstrahlung in einer organischen Photodiode (OPD) (einer organischen photoelektrischen Umwandlungsschicht) erzeugt werden, schnell auf die Oxid-Halbleiterschicht übertragen und dort akkumuliert werden, während der Dunkelstrom der organischen Photodiode (OPD) unterdrückt wird. Daher wird in der vorliegenden Technologie eine Struktur verwendet, in der eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht eingeführt wird, und eine anorganische Verbindung wie ein Molybdänoxid (MoOx) oder ein Wolframoxid (WOx) ist in der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht (WCL) enthalten.
  • Währenddessen kann eine anorganische Verbindung (ein Molybdänoxid (MoOx), ein Wolframoxid (WOx) oder ähnliches), die als Austrittsarbeit-Steuerungsschicht verwendet wird, abhängig vom Bindungszustand zwischen dem Metall Molybdän (Mo) oder Wolfram (W) und Sauerstoff (O), mit Wasser usw. in der Außenwelt reagieren und Wasserstoff (H) freisetzen, und der Wasserstoff (H) kann eine Veränderung der Eigenschaften der Oxid-Halbleiterschicht verursachen. Genauer gesagt, findet zum Beispiel eine Reaktion wie unten statt, und es wird Wasserstoff (H) erzeugt.
  • (Reaktionsformel)
  • MoO2 (vierwertig) + 2H2O → HMoO4 - + 3H+ ++ 2e-
  • Die vorliegende Technologie wurde im Hinblick auf die obige Situation entwickelt. Die vorliegende Technologie ist ein photoelektrisches Umwandlungselement und eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, die jeweils eine Oxid-Halbleiterschicht umfassen und in denen jeweils eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht (WCL) zwischen einer oberen Elektrode und einer photoelektrischen Umwandlungsschicht vorgesehen ist. Die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht (WCL) enthält ein Molybdän (Mo)-Oxid oder ein Wolfram (W)-Oxid, das eine anorganische Verbindung mit einer Austrittsarbeit (WFw) ist, die größer ist als die Austrittsarbeit (WFc) einer Elektrode zur Ladungsakkumulation (eine Akkumulationselektrode, oder eine dritte Elektrode).
  • Bei der vorliegenden Technologie verhält sich die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht (WCL) wie eine effektive Elektrode, ändert das interne elektrische Feld in einer photoelektrischen Umwandlungsschicht (z. B. einer organischen Photodiode (OPD)), unterdrückt den Dunkelstrom und ermöglicht, dass die durch Lichteinstrahlung erzeugten Elektronen schnell auf die Oxid-Halbleiterschicht übertragen und dort akkumuliert werden; daher kann die Bildqualität (die Qualität der aufgenommenen Bilder) verbessert werden. Da die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht außerdem sechswertiges Molybdän (Mo) oder sechswertiges Wolfram (W) als Hauptbestandteil enthält, erfährt die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht bei Kontakt mit Wasser keine Erzeugung von Wasserstoff, was in einem späteren Schritt zu Wechselwirkungen führen kann, und beeinflusst nicht die Eigenschaften der Oxid-Halbleiterschicht.
  • Nachfolgend werden ein photoelektrisches Umwandlungselement, eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung und eine elektronische Vorrichtung von Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technologie im Detail beschrieben.
  • <Erste Ausführungsform (Beispiel 1 eines photoelektrischen Umwandlungselements)>
  • Ein photoelektrisches Umwandlungselement der ersten Ausführungsform (Beispiel 1 eines photoelektrischen Umwandlungselements) gemäß der vorliegenden Technologie ist ein photoelektrisches Umwandlungselement, das mindestens eine erste Elektrode, eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht, eine photoelektrische Umwandlungsschicht, eine Oxid-Halbleiterschicht und eine zweite Elektrode in dieser Reihenfolge umfasst und ferner eine dritte Elektrode umfasst, wobei die dritte Elektrode getrennt von der zweiten Elektrode vorgesehen ist und der photoelektrischen Umwandlungsschicht über eine isolierende Schicht zugewandt ist, und die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht eine größere Menge an Sauerstoff als eine Menge an Sauerstoff enthält, die eine stöchiometrische Zusammensetzung erfüllt.
  • Bei dem photoelektrischen Umwandlungselement der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie kann die Bildqualität (die Qualität der aufgenommenen Bilder) verbessert werden. Genauer gesagt enthält die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht relativ zu einer stöchiometrischen Zusammensetzung zu viel Sauerstoff, d.h. sie enthält eine größere Menge an Sauerstoff, als die Menge an Sauerstoff, die eine stöchiometrische Zusammensetzung erfüllt, wodurch ein in der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht entstandener Sauerstoffmangel ausgeglichen werden kann, infolgedessen kann die Bildung von z.B. einem vierwertigen/pentavalenten Molybdän (Mo)-Oxid oder Wolfram (W)-Oxid oder dergleichen unterdrückt werden und die Bildqualität (die Qualität der aufgenommenen Bilder) wird stabilisiert, ohne die Eigenschaften der Oxid-Halbleiterschicht zu beeinflussen, und die Bildqualität (die Qualität der aufgenommenen Bilder) kann verbessert werden.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie ist es bevorzugt, dass die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein sechswertiges Molybdänoxid, ein fünfwertiges Molybdänoxid und ein vierwertiges Molybdänoxid enthält, und es ist bevorzugt, dass die Menge des sechswertigen Molybdänoxids größer als die Gesamtmenge des fünfwertigen Molybdänoxids und des vierwertigen Molybdänoxids ist. Ferner enthält in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht vorzugsweise ein Molybdänoxid mit einer nicht-stöchiometrischen Zusammensetzung. Da das sechswertige Molybdänoxid oder das Molybdänoxid einer nichtstöchiometrischen Zusammensetzung keinen weiteren Fortschritt der Oxidation erfährt, erfährt das sechswertige Molybdänoxid oder das Molybdänoxid einer nichtstöchiometrischen Zusammensetzung keine Erzeugung von Wasserstoff und trägt zur Stabilität, Verbesserung usw. der Bildqualität (der Qualität der aufgenommenen Bilder) bei.
  • Weiterhin ist es in dem photoelektrischen Umwandlungselement der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie bevorzugt, dass die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein sechswertiges Wolframoxid, ein fünfwertiges Wolframoxid und ein vierwertiges Wolframoxid enthält, und es ist bevorzugt, dass die Menge des sechswertigen Wolframoxids größer als die Gesamtmenge des fünfwertigen Wolframoxids und des vierwertigen Wolframoxids ist. Ferner enthält in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht vorzugsweise ein Wolframoxid mit einer nicht-stöchiometrischen Zusammensetzung. Da das sechswertige Wolframoxid oder das Wolframoxid einer nichtstöchiometrischen Zusammensetzung kein weiteres Fortschreiten der Oxidation erfährt und das sechswertige Wolframoxid oder das Wolframoxid einer nichtstöchiometrischen Zusammensetzung nicht die Erzeugung von Wasserstoff erfährt, und zur Stabilität, Verbesserung usw. der Bildqualität (der Qualität der aufgenommenen Bilder) beiträgt.
  • Das photoelektrische Umwandlungselement der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie kann ferner eine p-Typ-Pufferschicht zwischen der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht und der photoelektrischen Umwandlungsschicht umfassen, und kann ferner eine n-Typ-Pufferschicht zwischen der photoelektrischen Umwandlungsschicht und der Oxid-Halbleiterschicht umfassen.
  • 1 zeigt ein photoelektrisches Umwandlungselement 100, das ein Beispiel für ein photoelektrisches Umwandlungselement der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie ist. 1 ist eine Querschnittsansicht des photoelektrischen Umwandlungselements 100.
  • Wie in 1 gezeigt, umfasst das photoelektrische Umwandlungselement 100 zumindest eine erste Elektrode 101, eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 108, eine p-Typ-Pufferschicht 109, eine photoelektrische Umwandlungsschicht 102, eine n-Typ-Pufferschicht 103, eine Oxid-Halbleiterschicht 104 und eine zweite Elektrode 107 in dieser Reihenfolge. Das photoelektrische Umwandlungselement 100 umfasst ferner eine dritte Elektrode 105, wobei die dritte Elektrode 105 getrennt von der zweiten Elektrode 107 vorgesehen ist und über eine isolierende Schicht 106 gegenüber der photoelektrischen Umwandlungsschicht 102 (der Oxid-Halbleiterschicht 104) ausgebildet ist. Ferner ist die zweite Elektrode 107 über die isolierende Schicht 106 gegenüber der zweiten Elektrode 105 angeordnet und über eine in der ersten isolierenden Schicht 106 vorgesehene Öffnung mit der photoelektrischen Umwandlungsschicht 102 (der Oxid-Halbleiterschicht 104) elektrisch verbunden.
  • Die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 108 enthält eine größere Menge an Sauerstoff als die Menge an Sauerstoff, die eine stöchiometrische Zusammensetzung erfüllt, wie oben beschrieben. In der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 108 sind, als erstes Beispiel, ein sechswertiges Molybdänoxid, ein fünfwertiges Molybdänoxid und ein vierwertiges Molybdänoxid enthalten, und die Menge des sechswertigen Molybdänoxids ist größer als die Gesamtmenge des fünfwertigen Molybdänoxids und des vierwertigen Molybdänoxids. In der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 108 sind, als zweites Beispiel, ein sechswertiges Wolframoxid, ein fünfwertiges Wolframoxid und ein vierwertiges Wolframoxid enthalten, und die Menge des sechswertigen Wolframoxids ist größer als die Gesamtmenge des fünfwertigen Wolframoxids und des vierwertigen Wolframoxids. In der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 108 sind, als drittes Beispiel, ein sechswertiges Molybdänoxid, ein fünfwertiges Molybdänoxid, ein vierwertiges Molybdänoxid, ein sechswertiges Wolframoxid, ein fünfwertiges Wolframoxid und ein vierwertiges Wolframoxid enthalten, und die Gesamtmenge des sechswertigen Molybdänoxids und des sechswertigen Wolframoxids größer ist als die Gesamtmenge des fünfwertigen Molybdänoxids, des vierwertigen Molybdänoxids, des fünfwertigen Wolframoxids und des vierwertigen Wolframoxids.
  • Die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 108 kann ein Oxid enthalten, das Molybdän und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän enthält. Die Bildqualität (die Qualität der aufgenommenen Bilder) kann dadurch verbessert werden, dass in der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 108 ein molybdänhaltiges Oxid und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän enthalten ist. Da das in der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 108 enthaltene Oxid, das Molybdän und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän enthält, im Vergleich zu einem Molybdänoxid (z.B. einem Molybdänoxid mit stöchiometrischer Zusammensetzung, oder einem Oxid, das nur niedervalentes (z.B. vierwertiges oder fünfwertiges) Molybdän enthält), erfährt das Oxid bei Kontakt mit Wasser nicht die Erzeugung von Wasserstoff, was in einem späteren Schritt zu Wechselwirkungen führen kann, und beeinflusst nicht die Eigenschaften der Oxid-Halbleiterschicht. Ferner werden die Eigenschaften des photoelektrischen Umwandlungselements (die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht) nicht beeinträchtigt, selbst wenn mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän im Oxid enthalten ist.
  • In der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 108 ist es bevorzugt, dass die Menge an mindestens einem anderen Metallelement als Molybdän, das in dem Oxid enthalten ist, größer ist als die Menge an Molybdän, die in dem Oxid enthalten ist; durch diese bevorzugte Weise wird das Oxid wahrscheinlich so gebildet, dass mindestens ein Metallelement Molybdän umgibt und eine chemisch stabilere Struktur bildet. Dieses chemisch stabilere Oxid kann dann die Erzeugung von Wasserstoff, der durch die Oxidation von Molybdän (Mo) entsteht, stärker unterdrücken.
  • Das Verhältnis (Gehaltsmengenverhältnis) zwischen der Gehaltsmenge des mindestens einen Metallelements, das nicht Molybdän ist, und der Gehaltsmenge von Molybdän in dem Oxid kann optional in Form eines molaren Verhältnisses (das Mol des mindestens einen Metallelements, das nicht Molybdän ist : das Mol von Molybdän) sein, beträgt aber vorzugsweise 6,7 : 3,3 bis 7,3 : 2,7, und noch bevorzugter 7 : 3. Als bevorzugtes Oxid beträgt z. B. das molare Verhältnis zwischen Indium (In) und Molybdän (Mo) 7 : 3 (In : Mo). Es ist zu beachten, dass bei einem zu großen Gehalt an Indium (In) im Oxid das Energieniveau unpassend sein kann, und bei einem zu kleinen Gehalt an Indium (In) die Wirkung der chemischen Stabilität geschwächt werden kann. Es wird also angenommen, dass das Energieniveau und die Wirkung der chemischen Stabilität in einer Trade-off-Beziehung stehen.
  • In der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 108 ist das mindestens eine andere Metallelement als Molybdän vorzugsweise ein Metallelement der Gruppe 12 des Periodensystems, ein Metallelement der Gruppe 13 des Periodensystems oder ein Metallelement der Gruppe 14 des Periodensystems. Beispiele für das Metallelement der Gruppe 12 des Periodensystems umfassen Zink (Zn), Cadmium (Cd) und Quecksilber (Hg). Beispiele für das Metallelement der Gruppe 13 des Periodensystems umfassen Aluminium (Al), Gallium (Ga), Indium (In) und Thallium (Tl), von denen Indium (In) bevorzugt ist. Weitere Beispiele für bevorzugte Oxide umfassen InMoOx (IMO) mit einer großen Elektronenaffinität. Wenn die Menge an Sauerstoff in InMoOx (IMO) erhöht wird (der Sauerstoffpartialdruck wird erhöht), wird außerdem die Elektronenaffinität erhöht, und eine Funktion als Austrittsarbeit-Steuerungsschicht wird leichter erreicht. Beispiele für das Metallelement der Gruppe 14 des Periodensystems umfassen Germanium (Ge), Zinn (Sn) und Blei (Pb) .
  • Die Oxid-Halbleiterschicht 104 kann ein Oxid-Halbleitermaterial enthalten. Beispiele für das Oxid-Halbleitermaterial umfassen IGZO (ein In-Ga-Zn-O-basierter Oxid-Halbleiter), ZTO (ein Zn-Sn-O-basierter Oxid-Halbleiter), IGZTO (ein In-Ga-Zn-Sn-O-basierter Oxid-Halbleiter), GTO (ein Ga-Sn-O-basierter Oxid-Halbleiter), und IGO (ein In-Ga-O-basierter Oxid-Halbleiter). Die Oxid-Halbleiterschicht verwendet vorzugsweise mindestens eines der oben genannten Oxid-Halbleitermaterialien, vorzugsweise verwendet sie unter anderem IGZO. Weitere Beispiele für Materialien, die in der Oxid-Halbleiterschicht 104 enthalten sein können, umfassen Übergangsmetall-Dichalcogenide, Siliziumkarbid, Diamant, Graphen, Kohlenstoff-Nanoröhren und organische Halbleitermaterialien wie kondensierte polyzyklische Kohlenwasserstoffverbindungen und kondensierte heterozyklische Verbindungen.
  • Die Dicke der Oxid-Halbleiterschicht 104 beträgt z.B. nicht weniger als 30 nm und nicht mehr als 200 nm, vorzugsweise nicht weniger als 60 nm und nicht mehr als 150 nm.
  • Die Oxid-Halbleiterschicht 104 ist eine Schicht zum Akkumulieren einer in der photoelektrischen Umwandlungsschicht 102 erzeugten Signalladung und zum Übertragen der Signalladung an die zweite Elektrode (Ausleseelektrode) 107. Für die Oxid-Halbleiterschicht 104 wird vorzugsweise ein Material verwendet, das eine höhere Ladungsbeweglichkeit als die photoelektrische Umwandlungsschicht 102 und dennoch eine große Bandlücke aufweist. Dadurch kann z. B. die Geschwindigkeit des Ladungstransfers verbessert werden, und die Injektion von Löchern von der zweiten Elektrode (Ausleseelektrode) 107 zur Oxid-Halbleiterschicht 104 wird unterdrückt.
  • Die photoelektrische Umwandlungsschicht 102 ist eine Schicht, die Lichtenergie in elektrische Energie umwandelt, und ist beispielsweise eine Schicht, die einen Bereich bereitstellt, in dem ein Exziton, das erzeugt wird, wenn die Schicht Licht im Wellenlängenbereich von nicht weniger als 400 nm und nicht mehr als 2500 nm absorbiert, sich in ein Elektron und ein Loch trennt. Die Dicke der photoelektrischen Umwandlungsschicht 15 beträgt z.B. nicht weniger als 100 nm und nicht mehr als 1000 nm, vorzugsweise nicht weniger als 300 nm und nicht mehr als 800 nm.
  • Beispiele für Materialien, die in der photoelektrischen Umwandlungsschicht 102 enthalten sein können, umfassen Materialien auf organischer Basis und Materialien auf anorganischer Basis.
  • In einem Fall, in dem die photoelektrische Umwandlungsschicht 102 ein Material auf organischer Basis enthält, kann die photoelektrische Umwandlungsschicht Konfigurationen wie unten ((1) bis (4)) aufweisen.
  • Jeder der folgenden vier Typen kann verwendet werden.
    • (1) Enthält einen organischen Halbleiter vom p-Typ.
    • (2) Enthält einen organischen Halbleiter vom n-Typ.
    • (3) Umfasst eine gestapelte Struktur aus einer organischen Halbleiterschicht vom p-Typ und einer organischen Halbleiterschicht vom n-Typ. Umfasst eine Stapelstruktur aus einer organischen p-Typ-Halbleiterschicht, einer gemischten Schicht (einer Bulk-Heterostruktur) aus einem organischen p-Typ-Halbleiter und einem organischen n-Typ-Halbleiter und einer organischen n-Typ-Halbleiterschicht. Umfasst eine Stapelstruktur aus einer organischen Halbleiterschicht vom p-Typ und einer gemischten Schicht (eine Bulk-Heterostruktur) aus einem organischen Halbleiter vom p-Typ und einem organischen Halbleiter vom n-Typ. (3) Umfasst eine Stapelstruktur aus einer organischen Halbleiterschicht vom n-Typ und einer gemischten Schicht (eine Bulk-Heterostruktur) aus einem organischen Halbleiter vom p-Typ und einem organischen Halbleiter vom n-Typ.
    • (4) Umfasst eine Mischung (eine Volumen- bzw. Bulk-Heterostruktur) aus einem organischen Halbleiter vom p-Typ und einem organischen Halbleiter vom n-Typ.
  • Die Stapelreihenfolge kann jedoch beliebig geändert werden.
  • Als p-Typ organischer Halbleiter können NaphthalinDerivate, Anthracen-Derivate, Phenanthren-Derivate, Pyren-Derivate, Perylen-Derivate, Tetracen-Derivate, Pentacen-Derivate, Chinacridon-Derivate, Thiophen-Derivate, Thienothiophen-Derivate, Benzothiophen-Derivate, Benzothienobenzothiophen-Derivate, Triallylamin-Derivate, Carbazol-Derivate, Perylen-Derivate, Pinen-Derivate, Chrysen-Derivate, Fluoranthen-Derivate, Phthalocyanin-Derivate, Subphthalocyanin-Derivate, Subporphyrazin-Derivate, ein Metallkomplex mit einer heterocyclischen Verbindung als Ligand, Polythiophen-Derivate, Polybenzothiadiazol-Derivate, Polyfluoren-Derivate und dergleichen gegeben sein.
  • Als organischer Halbleiter vom n-Typ können Fullerene und Fullerenderivate (z.B. Fullerene wie C60, C70 und C74 (höhere Fullerene), endoedrische Fullerene und dergleichen, und Fullerenderivate (z.B. Fullerenfluoride, PCBM-Fullerenverbindungen, Fullerenpolymere und dergleichen)), ein organischer Halbleiter mit einem größeren (tieferen) HOMO und einem größeren (tieferen) LUMO als der organische Halbleiter vom p-Typ, und transparente anorganische Metalloxide gegeben sein. Als organischer Halbleiter vom n-Typ kann insbesondere ein organisches Molekül, ein organischer Metallkomplex oder ein Subphthalocyanin-Derivat, das in einem Teil des molekularen Gerüsts eine heterocyclische Verbindung aufweist, die ein Stickstoffatom, ein Sauerstoffatom oder ein Schwefelatom enthält, wie ein Pyridin-Derivat, ein Pyrazin-Derivat, ein Pyrimidin-Derivat, ein Triazin-Derivat, ein Chinolin-Derivat, ein Chinoxalin-Derivat, ein Isochinolin-Derivat, ein Acridin-Derivat, ein Phenazin-Derivat ein Phenanthrolinderivat, ein Tetrazolderivat, ein Pyrazolderivat, ein Imidazolderivat, ein Thiazolderivat, ein Oxazolderivat, ein Imidazolderivat, ein Benzimidazolderivat, ein Benzotriazolderivat, ein Benzoxazolderivat ein BenzoxazolDerivat, ein Carbazol-Derivat, ein Benzofuran-Derivat, ein Dibenzofuran-Derivat, ein Subporphyrazin-Derivat, ein Polyphenylenvinylen-Derivat, ein Polybenzothiadiazol-Derivat oder ein Polyfluoren-Derivat, gegeben sein. Beispiele für Gruppen oder dergleichen, die in dem Fullerenderivat enthalten sind, umfassen ein Halogenatom; eine geradkettige, verzweigte oder cyclische Alkylgruppe oder eine Phenylgruppe; eine Gruppe mit einer geradkettigen oder ringförmigen aromatischen Verbindung; eine Gruppe mit einem Halogenid; eine partielle Fluoralkylgruppe; eine Perfluoralkylgruppe; eine Silylalkylgruppe; eine Silylalkoxygruppe; eine Arylsilylgruppe; eine Arylsulfanylgruppe; eine Alkylsulfanylgruppe; eine Arylsulfonylgruppe; eine Alkylsulfonylgruppe; eine Arylsulfidgruppe; eine Alkylsulfidgruppe; eine Aminogruppe; eine Alkylaminogruppe; eine Arylaminogruppe; eine Hydroxygruppe; eine Alkoxygruppe; eine Acylaminogruppe; eine Acyloxygruppe; eine Carbonylgruppe; eine Carboxygruppe; eine Carboxamidgruppe; eine Carboalkoxygruppe; eine Acylgruppe; eine Sulfonylgruppe; eine Cyanogruppe; eine Nitrogruppe; eine Gruppe mit einem Chalkogenid; eine Phosphingruppe; und eine Phosphonogruppe; und Derivate von diesen. Die Dicke der photoelektrischen Umwandlungsschicht, die ein Material auf organischer Basis enthält (gelegentlich als „organische photoelektrische Umwandlungsschicht“ bezeichnet), ist nicht begrenzt, beträgt aber beispielsweise 1 × 10-8 m bis 5 × 10-7 m, vorzugsweise 2,5 × 10-8 m bis 3 × 10-7 m, noch bevorzugter 2,5 × 10-8 m bis 2 × 10-7 m und noch bevorzugter 1 × 10-7 m bis 1,8 × 10-7 m.
  • Es ist zu beachten, dass, obwohl organische Halbleiter oft in den p-Typ und den n-Typ eingeteilt werden, der p-Typ bedeutet, dass es leicht ist, Löcher zu transportieren, und der n-Typ bedeutet, dass es leicht ist, Elektronen zu transportieren, und der p-Typ und der n-Typ sind nicht auf die Interpretation beschränkt, Löcher oder Elektronen als Hauptträger der thermischen Anregung zu haben wie bei anorganischen Halbleitern.
  • Alternativ können als Materialien, die in einer organischen photoelektrischen Umwandlungsschicht enthalten sein sollen, die Licht der Wellenlänge Grün photoelektrisch umwandelt, beispielsweise Farbstoffe auf Rhodaminbasis, Farbstoffe auf Merocyaninbasis, Chinacridonderivate, Farbstoffe auf Subphthalocyaninbasis (Subphthalocyaninderivate) und dergleichen angegeben werden; als Materialien, die in einer organischen photoelektrischen Umwandlungsschicht enthalten sein sollen, die blaues Licht photoelektrisch umwandelt, können beispielsweise Cumarinsäure-Farbstoffe, Tris(8-hydroxychinolinato)aluminium (Alq3), Farbstoffe auf Merocyanin-Basis und dergleichen gegeben sein; und als Materialien, die in einer organischen photoelektrischen Umwandlungsschicht enthalten sein sollen, die rotes Licht photoelektrisch umwandelt, können beispielsweise Farbstoffe auf Phthalocyanin-Basis und Farbstoffe auf Subphthalocyanin-Basis (Subphthalocyanin-Derivate) gegeben sein.
  • Alternativ können als Materialien auf anorganischer Basis, die in der photoelektrischen Umwandlungsschicht enthalten sein sollen, kristallines Silizium, amorphes Silizium, mikrokristallines Silizium, kristallines Selen, amorphes Selen, CuInGaSe (CIGS), CuInSe2 (CIS), CuInS2, CuAlS2, CuAlSe2, CuGaS2, CuGaSe2, AgAlS2, AgAlSe2, AgInS2 und AgInSe2, die Verbindungen auf Chalkopyritbasis sind, GaAs, InP, AlGaAs, InGaP, AlGaInP und InGaAsP, die Verbindungen der Gruppe III-V sind, und Verbindungshalbleiter wie CdSe, CdS, In2Se3, In2S3, Bi2Se3, Bi2S3, ZnSe, ZnS, PbSe und PbS gegeben sein. Darüber hinaus können Quantenpunkte, die diese Materialien enthalten, für die photoelektrische Umwandlungsschicht verwendet werden.
  • Jede der zweiten Elektrode (Ausleseelektrode) 107 und der dritten Elektrode (Akkumulationselektrode) 105 ist vorzugsweise eine transparente Elektrode, die ein transparentes, elektrisch leitendes Material enthält. Die zweite Elektrode (Ausleseelektrode) 107 und die dritte Elektrode (Akkumulationselektrode) 105 können das gleiche Material enthalten oder unterschiedliche Materialien. Jede der zweiten Elektrode (Ausleseelektrode) 107 und der dritten Elektrode (Akkumulationselektrode) 105 kann durch das Sputtering-Verfahren oder das Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) gebildet werden. Es ist zu beachten, dass, obwohl 1 keine Transferelektrode zeigt, wenn eine Transferelektrode in dem photoelektrischen Umwandlungselement 100 vorgesehen ist, die Transferelektrode vorzugsweise eine transparente Elektrode ist, die ähnlich wie die zweite Elektrode (Ausleseelektrode) 107 und die dritte Elektrode (Akkumulationselektrode) 105 ein transparentes, elektrisch leitendes Material enthält. Darüber hinaus kann auch die Transferelektrode durch das Sputterverfahren oder das Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) gebildet werden.
  • Beispiele für das transparente elektrisch leitfähige Material umfassen Indiumoxid, ein Indium-Zinn-Oxid (ITO, Indium-Zinn-Oxid, einschließlich Sn-dotiertem In2O3, kristallinem ITO und amorphem ITO), ein Indium-Zink-Oxid (IZO, Indium-Zink-Oxid), bei dem Indium als Dotierstoff zu Zinkoxid hinzugefügt wird ein Indium-Gallium-Oxid (IGO), bei dem Indium als Dotierstoff zu Galliumoxid hinzugefügt ist, ein Indium-Gallium-Zink-Oxid (IGZO, In-GaZnO4), bei dem Indium und Gallium als Dotierstoffe zu Zinkoxid hinzugefügt sind, ein Indium-Zinn-Zink-Oxid (ITZO), bei dem Indium und Zinn als Dotierstoffe zu Zinkoxid hinzugefügt sind, IFO (F-dotiertes In2O3), Zinnoxid (SnO2), ATO (Sb-dotiertes SnO2), FTO (F-dotiertes SnO2), Zinkoxid (einschließlich ZnO, das mit anderen Elementen dotiert ist), ein Aluminium-Zinkoxid (AZO), bei dem Aluminium als Dotierstoff zu Zinkoxid zugegeben wird, ein Gallium-Zink-Oxid (GZO), bei dem Gallium als Dotierstoff zu Zinkoxid hinzugefügt wird, Titanoxid (TiO2), ein Niob-TitanOxid (TNO), bei dem Niob (Nb) als Dotierstoff zu Titanoxid hinzugefügt wird, Antimonoxid, ein Oxid vom Spinell-Typ und ein Oxid mit einer YbFe2O4-Struktur.
  • Die erste Elektrode 101 umfasst beispielsweise einen transparenten, elektrisch leitfähigen Film wie einen Indium-Zinnoxid-Film oder einen Indium-Zinkoxid-Film oder dergleichen.
  • Als Material der isolierenden Schicht 106 sind Isoliermaterialien auf anorganischer Basis wie Materialien auf Siliziumoxidbasis, Siliziumnitrid (SiNx) und hochdielektrische Metalloxid-Isoliermaterialien wie Aluminiumoxid (Al2O3) gegeben. Darüber hinaus gibt es Isoliermaterialien auf organischer Basis (organische Polymere), die z. B. Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyvinylphenol (PVP), Polyvinylalkohol (PVA), Polyimide, Polycarbonate (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol, Silanolderivate (Silan-Kopplungsmittel) wie N-2-(Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan (AEAPTMS) umfassen, 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan (MPTMS) und Octadecyltrichlorsilan (OTS), Phenolharze vom Novolak-Typ, Harze auf Fluorbasis und ein geradkettiger Kohlenwasserstoff, der an einem Ende eine funktionelle Gruppe aufweist, die in der Lage ist, an eine Steuerelektrode zu binden, wie Octadecanethiol und Dodecylisocyanat, können gegeben werden, und diese können in Kombination verwendet werden. Es ist zu beachten, dass als Materialien auf Siliziumoxidbasis Siliziumoxid (SiOx), BPSG, PSG, BSG, AsSG, PbSG, Siliziumoxynitrid (SiON), SOG (Spin-on-Glas) und Materialien mit niedriger Permittivität (z. B. Polyarylether, Cycloperfluorkohlenstoff-Polymere, Benzocyclobuten, cyclische Fluorharze, Polytetrafluorethylen, fluorierte Arylether, fluorierte Polyimide, amorpher Kohlenstoff und organisches SOG) angegeben sind.
  • Die p-Typ-Pufferschicht 109 ist eine Schicht zur Förderung der Zufuhr von Löchern, die von der photoelektrischen Umwandlungsschicht 102 erzeugt werden, zur ersten Elektrode 101 und kann z.B. Molybdänoxid (MoO3), Nickeloxid (NiO), Vanadiumoxid (V2O5) oder ähnliches enthalten. Die p-Typ-Pufferschicht (Lochtransportschicht) kann ein organisches Material wie Poly(3,4-ethylendioxythiophen) (PEDOT), N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin (TPD) oder 4,4',4'' -Tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamin (2T-NATA) enthalten.
  • Die n-Typ-Pufferschicht 103 ist eine Schicht zur Förderung der Zufuhr von Elektronen, die von der photoelektrischen Umwandlungsschicht 102 erzeugt werden, zu der zweiten Elektrode 107 und kann beispielsweise Titanoxid (TiO2), Zinkoxid (ZnO) oder dergleichen enthalten. Die n-Typ-Pufferschicht 103 kann auch durch Stapeln von Titanoxid und Zinkoxid gebildet werden. Ferner kann die n-Typ-Pufferschicht 103 ein hochmolekulares Halbleitermaterial oder ein Material auf organischer Basis umfassen, wie z. B. ein Material, das ein organisches Molekül oder ein organischer Metallkomplex ist, der einen Heterozyklus mit N als Teil des molekularen Gerüsts enthält, wie z. B. Pyridin, Chinolin, Acridin, Indol, Imidazol, Benzimidazol oder Phenanthrolin, und das eine begrenzte Absorption im Bereich des sichtbaren Lichts aufweist.
  • Das photoelektrische Umwandlungselement der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie kann unter Verwendung eines bekannten Verfahrens hergestellt werden, z.B. des Sputterverfahrens, eines Verfahrens zur Durchführung einer Strukturierung durch Photolithographietechnik und Durchführung eines Trockenätzens oder Nassätzens oder eines Verfahrens zur Bildung eines nassen Films. Beispiele für das Nassfilmbildungsverfahren umfassen das Spin-Coating-Verfahren, das Immersionsverfahren, das Gießverfahren, verschiedene Druckverfahren wie das Siebdruckverfahren, das Tintenstrahldruckverfahren, das Offsetdruckverfahren und das Tiefdruckverfahren, das Prägeverfahren, das Sprühverfahren und verschiedene Beschichtungsverfahren wie das Luftrakel-Beschichtungsverfahren, das Rakel-Beschichtungs-Verfahren, das Stab-Beschichtungs-Verfahren, das Messer-Beschichtungs-Verfahren, das Quetsch-Beschichtungs-Verfahren, das Umkehr-Walzen-Beschichtungs-Verfahren, das Transfer-Walzen-Beschichtungs-Verfahren, das Tiefdruck-Beschichtungs-Verfahren, das Kiss-Beschichtungs-Verfahren, das Gieß-Beschichtungs-Verfahren, das Sprüh-Beschichtungs-Verfahren, das SchlitzDüsen-Beschichtungs-Verfahren und das Kalander-Beschichtungs-Verfahren.
  • Nachfolgend werden Verfahren zur Herstellung photoelektrischer Umwandlungsschichten der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie anhand von 2 bis 4 konkret beschrieben. 2 bis 4 sind Querschnittsansichten zur Beschreibung von Verfahren zur Herstellung von photoelektrischen Umwandlungselementen der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie.
  • Zunächst wird anhand von 2 ein Verfahren-1 zur Herstellung eines photoelektrischen Umwandlungselements der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie beschrieben.
  • Wie in 2(a) gezeigt, wird eine Oxid-Halbleiterschicht 204a auf einer isolierenden Schicht 206a ausgebildet. Die Filmdicke der Oxid-Halbleiterschicht 204a beträgt 1 bis 100 nm. Anschließend wird, wie in 2(b) gezeigt, eine organische Photodioden-(PD)-Schicht (organische photoelektrische Umwandlungsschicht) 202b auf der Oxid-Halbleiterschicht 204b auf der isolierenden Schicht 206b ausgebildet. Die Filmdicke der organischen Photodioden (PD)-Schicht 202b beträgt 10 bis 500 nm.
  • Als nächstes wird, wie in 2(c) gezeigt, eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 208c, die ein Molybdän (Mo)-Oxid enthält, auf der organischen Photodioden (PD)-Schicht 202c gebildet. In der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 208c ist hexavalentes Molybdän (Mo6+) ein Hauptbestandteil. Die Filmdicke der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 208c beträgt 0,1 bis 30 nm. Es ist zu beachten, dass die organische Photodioden (PD)-Schicht 202c auf der Oxid-Halbleiterschicht 204c auf der isolierenden Schicht 206c ausgebildet ist.
  • Wie in 2(d) gezeigt, wird eine obere transparente Elektrodenschicht (erste Elektrode) 201d als Film auf der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 208d, die ein Molybdän (Mo)-Oxid enthält, durch Sputtern gebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Verfahren mit geringer Beschädigung gewählt, um zu verhindern, dass es zu einer Beschädigung des Mo-Oxids durch das Sputtern und zu einem Sauerstoffmangel kommt und Mo6+ zu z. B. Mo5+ reduziert wird. Als Ergebnis erhält man einen gewünschten Film (eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 208d), in dem sechswertiges Molybdän (Mo6+) ein Hauptbestandteil ist. Es ist zu beachten, dass die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 208d auf der organischen Photodioden (PD)-Schicht 202d ausgebildet ist. Die organische Photodioden (PD)-Schicht 202d ist auf der Oxid-Halbleiterschicht 204d auf der isolierenden Schicht 206d ausgebildet.
  • Verfahren-2 zur Herstellung eines photoelektrischen Umwandlungselements der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie wird anhand von 3 beschrieben.
  • Wie in 3(a) gezeigt, wird eine Oxid-Halbleiterschicht 304a auf einer isolierenden Schicht 306a ausgebildet. Die Filmdicke der Oxid-Halbleiterschicht 304a beträgt 1 bis 100 nm. Anschließend wird, wie in 3(b) gezeigt, eine organische Photodioden-(PD)-Schicht (organische photoelektrische Umwandlungsschicht) 302b auf der Oxid-Halbleiterschicht 304b auf der isolierenden Schicht 306b ausgebildet. Die Filmdicke der organischen Fotodioden (PD)-Schicht 302b beträgt 10 bis 500 nm.
  • Als nächstes wird, wie in 3(c) gezeigt, eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 308c, die ein Molybdän (Mo)-Oxid enthält, auf der organischen Photodioden (PD)-Schicht 302c gebildet. In der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 308c ist hexavalentes Molybdän (Mo6+) ein Hauptbestandteil. Die Filmdicke der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 308 beträgt 0,1 bis 30 nm. Es ist zu beachten, dass die organische Photodioden (PD)-Schicht 302c auf der Oxid-Halbleiterschicht 304c auf der isolierenden Schicht 306c ausgebildet ist.
  • Wie in 3(d) gezeigt, wird eine obere transparente Elektrodenschicht (erste Elektrode) 301d als Film auf der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 308d, die ein Molybdän (Mo)-Oxid enthält, durch Aufdampfen gebildet. Durch die Auswahl einer Filmbildungstechnik, die die obere transparente Elektrodenschicht 301d bildet, während die unteren Schichten unbeschädigt bleiben, wird die Reduktion von Mo6+ unterdrückt und ein gewünschter Film (eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 308d) erhalten, in dem sechswertiges Molybdän (Mo6+) ein Hauptbestandteil ist. Es ist zu beachten, dass die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 308d auf der organischen Photodioden-(PD)-Schicht 302d ausgebildet ist. Die organische Photodioden (PD)-Schicht 302d ist auf der Oxid-Halbleiterschicht 304d auf der isolierenden Schicht 306d ausgebildet.
  • Verfahren-3 zur Herstellung eines photoelektrischen Umwandlungselements der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie wird anhand von 4 beschrieben.
  • Wie in 4(a) gezeigt, wird eine Oxid-Halbleiterschicht 404a auf einer isolierenden Schicht 406a ausgebildet. Die Filmdicke der Oxid-Halbleiterschicht 404a beträgt 1 bis 100 nm. Anschließend wird, wie in 4(b) gezeigt, eine organische Photodioden-(PD)-Schicht (organische photoelektrische Umwandlungsschicht) 402b auf der Oxid-Halbleiterschicht 404b auf der isolierenden Schicht 406b ausgebildet. Die Filmdicke der organischen Fotodioden (PD)-Schicht 402b beträgt 10 bis 500 nm.
  • Als nächstes wird, wie in 4(c) gezeigt, eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 408c, die ein Molybdän(Mo)-Oxid enthält, auf der organischen Photodioden(PD)-Schicht 402c gebildet. In der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 408c ist hexavalentes Molybdän (Mo6+) ein Hauptbestandteil. Die Filmdicke der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 408c beträgt 0,1 bis 30 nm. Es ist zu beachten, dass die organische Photodioden (PD)-Schicht 402c auf der Oxid-Halbleiterschicht 404c auf der isolierenden Schicht 406c ausgebildet ist.
  • Wie in 4(d) gezeigt, wird eine radikalische Oxidationsbehandlung an der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 408d durchgeführt, um einen Zustand zu erzeugen, in dem das Molybdän (Mo)-Oxid übermäßig viel Sauerstoff enthält, bezogen auf eine stöchiometrische Zusammensetzung. Die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 408d ist auf der organischen Photodioden-(PD)-Schicht 402d ausgebildet. Die organische Photodioden (PD)-Schicht 402d ist auf der Oxid-Halbleiterschicht 404d auf der isolierenden Schicht 406d ausgebildet.
  • Schließlich wird, wie in 4(e) gezeigt, eine obere transparente Elektrodenschicht (erste Elektrode) 401e als Film auf der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 408e, die ein Molybdän (Mo)-Oxid enthält, durch Sputtern gebildet. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Molybdän-(Mo)-Oxid in einem Zustand, in dem es relativ zu einer stöchiometrischen Zusammensetzung übermäßig viel Sauerstoff enthält; daher kann ein Sauerstoffmangel, der im Molybdän-(Mo)-Oxid auftritt, zum Zeitpunkt der Filmbildung der oberen transparenten Elektrode 401e ausgeglichen werden, und als Ergebnis kann die Erzeugung eines vierwertigen/ fünfwertigen Molybdän-(Mo)-Oxids unterdrückt werden.
  • Als Ergebnis erhält man einen gewünschten Film (eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 408e), in dem sechswertiges Molybdän (Mo6+) ein Hauptbestandteil ist. Es ist zu beachten, dass die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 408e auf der organischen Photodioden-(PD)-Schicht 402e ausgebildet ist. Die organische Fotodioden (PD)-Schicht 402e ist auf der Oxid-Halbleiterschicht 404e auf der isolierenden Schicht 406e ausgebildet.
  • <Zweite Ausführungsform (Beispiel 2 des photoelektrischen Umwandlungselements)>
  • Ein photoelektrisches Umwandlungselement einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie (Beispiel 2 des photoelektrischen Umwandlungselements) ist ein photoelektrisches Umwandlungselement, das mindestens eine erste Elektrode, eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht, eine photoelektrische Umwandlungsschicht, eine Oxid-Halbleiterschicht und eine zweite Elektrode in dieser Reihenfolge umfasst und ferner eine dritte Elektrode umfasst, wobei die dritte Elektrode getrennt von der zweiten Elektrode vorgesehen ist und der photoelektrischen Umwandlungsschicht über eine isolierende Schicht zugewandt ist, die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht eine größere Menge an Sauerstoff enthält als die Menge an Sauerstoff, die eine stöchiometrische Zusammensetzung erfüllt, und ferner eine Hilfsschicht zwischen der ersten Elektrode und der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht vorgesehen ist. Die Hilfsschicht hat den Effekt, eine Beschädigung der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht aufgrund von Sputtern oder ähnlichem zu verhindern, das für die Herstellung der ersten Elektrode (einer oberen Elektrode), die darauf vorgesehen ist, verwendet wird, und hat ferner den Effekt, die Steuerfunktion (elektronische Funktion) der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht nicht zu beeinträchtigen. Solange diese beiden Effekte gegeben sind, kann die Hilfsschicht beliebige Materialien enthalten, z.B. kann die Hilfsschicht ein Nicht-Oxid-Material oder ein Oxid-Material enthalten und kann z.B. HATCN, ein Oxid-Material, das keine isolierenden Eigenschaften hat (ein dünner Film aus SiO2), usw. verwenden.
  • Bei dem photoelektrischen Umwandlungselement der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie kann die Bildqualität (die Qualität der aufgenommenen Bilder) verbessert werden. Genauer gesagt enthält die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht relativ zu einer stöchiometrischen Zusammensetzung zu viel Sauerstoff, d.h. sie enthält eine größere Menge an Sauerstoff, als die Menge an Sauerstoff, die eine stöchiometrische Zusammensetzung erfüllt, und die Hilfsschicht ist vorgesehen, wodurch ein in der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht entstandener Sauerstoffmangel ausgeglichen werden kann, infolgedessen die Bildung von beispielsweise einem vierwertigen/ fünfwertigen Molybdän (Mo)-Oxid oder Wolfram (W)-Oxid oder dergleichen unterdrückt werden kann und die Bildqualität (die Qualität der aufgenommenen Bilder) weiter stabilisiert wird, ohne die Eigenschaften der Oxid-Halbleiterschicht zu beeinflussen, und die Bildqualität (die Qualität der aufgenommenen Bilder) weiter verbessert werden kann.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie ist es bevorzugt, dass die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein sechswertiges Molybdänoxid, ein fünfwertiges Molybdänoxid und ein vierwertiges Molybdänoxid enthält, und es ist bevorzugt, dass die Menge des sechswertigen Molybdänoxids größer als die Gesamtmenge des fünfwertigen Molybdänoxids und des vierwertigen Molybdänoxids ist. Ferner enthält in der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht vorzugsweise ein Molybdänoxid mit einer nicht-stöchiometrischen Zusammensetzung. Da das sechswertige Molybdänoxid oder das Molybdänoxid einer nichtstöchiometrischen Zusammensetzung keinen weiteren Fortschritt der Oxidation erfährt, erfährt das sechswertige Molybdänoxid oder das Molybdänoxid einer nichtstöchiometrischen Zusammensetzung keine Erzeugung von Wasserstoff und trägt zur Stabilität, Verbesserung usw. der Bildqualität (der Qualität der aufgenommenen Bilder) bei.
  • Weiterhin ist es in dem photoelektrischen Umwandlungselement der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie bevorzugt, dass die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein sechswertiges Wolframoxid, ein fünfwertiges Wolframoxid und ein vierwertiges Wolframoxid enthält, und es ist bevorzugt, dass die Menge des sechswertigen Wolframoxids größer als die Gesamtmenge des fünfwertigen Wolframoxids und des vierwertigen Wolframoxids ist. Ferner enthält in der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht vorzugsweise ein Wolframoxid mit einer nicht-stöchiometrischen Zusammensetzung. Da das sechswertige Wolframoxid oder das Wolframoxid einer nichtstöchiometrischen Zusammensetzung kein weiteres Fortschreiten der Oxidation erfährt und das sechswertige Wolframoxid oder das Wolframoxid einer nichtstöchiometrischen Zusammensetzung nicht die Erzeugung von Wasserstoff erfährt, und zur Stabilität, Verbesserung usw. der Bildqualität (der Qualität der aufgenommenen Bilder) beiträgt.
  • Das photoelektrische Umwandlungselement der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie kann ferner eine p-Typ-Pufferschicht zwischen der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht und der photoelektrischen Umwandlungsschicht umfassen, und kann ferner eine n-Typ-Pufferschicht zwischen der photoelektrischen Umwandlungsschicht und der Oxid-Halbleiterschicht umfassen.
  • Das photoelektrische Umwandlungselement der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie kann unter Verwendung eines bekannten Verfahrens hergestellt werden, z.B. des Sputterverfahrens, eines Verfahrens zur Durchführung einer Strukturierung durch Photolithographietechnik und Durchführung eines Trockenätzens oder Nassätzens oder eines Verfahrens zur Bildung eines nassen Films. Beispiele für das Nassfilmbildungsverfahren umfassen das Spin-Coating-Verfahren, das Immersionsverfahren, das Gießverfahren, verschiedene Druckverfahren wie das Siebdruckverfahren, das Tintenstrahldruckverfahren, das Offsetdruckverfahren und das Tiefdruckverfahren, das Prägeverfahren, das Sprühverfahren und verschiedene Beschichtungsverfahren wie das Air-Doctor-Beschichtungsverfahren, das Rakel-Beschichtungs-Verfahren, das Stab-Beschichtungs-Verfahren, das Messer-Beschichtungs-Verfahren, das Quetsch-Beschichtungs-Verfahren, das Umkehr-Walzen-Beschichtungs-Verfahren, das Transfer-Walzen-Beschichtungs-Verfahren, das Tiefdruck-Beschichtungs-Verfahren, das Kiss-Beschichtungs-Verfahren, das Gieß-Beschichtungs-Verfahren, das Sprüh-Beschichtungs-Verfahren, das SchlitzDüsen-Beschichtungs-Verfahren und das Kalander-Beschichtungs-Verfahren.
  • Im Folgenden werden Verfahren zur Herstellung photoelektrischer Umwandlungsschichten der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie insbesondere anhand von 5 beschrieben. 5 ist eine Querschnittsansicht zur Beschreibung von Verfahren zur Herstellung von photoelektrischen Umwandlungselementen der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie.
  • Das Verfahren-1 zur Herstellung eines photoelektrischen Umwandlungselements der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie wird anhand von 5 beschrieben.
  • Wie in 5(a) gezeigt, wird eine Oxid-Halbleiterschicht 504a auf einer isolierenden Schicht 506a ausgebildet. Die Filmdicke der Oxid-Halbleiterschicht 504a beträgt 1 bis 100 nm. Anschließend wird, wie in 5(b) gezeigt, eine organische Photodioden-(PD)-Schicht (organische photoelektrische Umwandlungsschicht) 502b auf der Oxid-Halbleiterschicht 504b auf der isolierenden Schicht 506b ausgebildet. Die Filmdicke der organischen Fotodioden (PD)-Schicht 502b beträgt 10 bis 500 nm.
  • Als nächstes wird, wie in 5(c) gezeigt, eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 508c, die ein Molybdän(Mo)-Oxid enthält, auf der organischen Photodioden(PD)-Schicht 502c gebildet. In der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 508c ist hexavalentes Molybdän (Mo6+) ein Hauptbestandteil. Die Filmdicke der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 508c beträgt 0,1 bis 30 nm. Es ist zu beachten, dass die organische Photodioden (PD)-Schicht 502c auf der Oxid-Halbleiterschicht 504c auf der isolierenden Schicht 506c ausgebildet ist.
  • Wie in 5(d) gezeigt, ist auf der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 508d eine Hilfsschicht 550d (z. B. eine HATCN-haltige Hilfsschicht 550d) ausgebildet, in der sechswertiges Molybdän (Mo6+) eine Hauptkomponente ist. Die Filmdicke der Hilfsschicht 550d beträgt 0,1 bis 30 nm. Die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 508d ist auf der organischen Photodioden (PD)-Schicht 502d ausgebildet. Die organische Photodioden (PD)-Schicht 502d ist auf der Oxid-Halbleiterschicht 504d auf der isolierenden Schicht 506d ausgebildet.
  • Schließlich wird, wie in 5(e) gezeigt, eine obere transparente Elektrodenschicht (erste Elektrode) 501e als Film auf der Hilfsschicht 550e durch Sputtern gebildet. Zu diesem Zeitpunkt dient die Hilfsschicht 550e als Schadenspufferschicht zum Zeitpunkt der Bildung der oberen transparenten Elektrode 501e und kann die Reduktion von Molybdän (Mo)6+ in der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 508e unterdrücken, in der sechswertiges Molybdän (Mo6+) ein Hauptbestandteil ist.
  • Als Ergebnis erhält man einen gewünschten Film (eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 508e), in der sechswertiges Molybdän (Mo6+) ein Hauptbestandteil ist. Die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 508e wird auf der organischen Photodioden (PD)-Schicht 502e gebildet. Die organische Photodioden (PD)-Schicht 502e ist auf der Oxid-Halbleiterschicht 504e auf der isolierenden Schicht 506e ausgebildet.
  • Für das photoelektrische Umwandlungselement der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie kann der im Abschnitt des photoelektrischen Umwandlungselements der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie beschriebene Sachverhalt (einschließlich der Beschreibung zu 1) mit Ausnahme der obigen Beschreibung unverändert übernommen werden.
  • <Dritte Ausführungsform (Beispiel 3 des photoelektrischen Umwandlungselements)>
  • Ein photoelektrisches Umwandlungselement einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie (Beispiel 3 des photoelektrischen Umwandlungselements) ist ein photoelektrisches Umwandlungselement, das mindestens eine erste Elektrode, eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht, eine photoelektrische Umwandlungsschicht, eine Oxid-Halbleiterschicht, und eine zweite Elektrode in dieser Reihenfolge enthält und ferner eine dritte Elektrode umfasst, wobei die dritte Elektrode getrennt von der zweiten Elektrode vorgesehen ist und der photoelektrischen Umwandlungsschicht über eine isolierende Schicht zugewandt ist, und die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein Molybdän enthaltendes Oxid und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän enthält.
  • Gemäß dem photoelektrischen Umwandlungselement der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie kann die Bildqualität (die Qualität der aufgenommenen Bilder) dadurch verbessert werden, dass in der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein Molybdän enthaltendes Oxid und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän enthalten ist. Genauer gesagt, da das Molybdän und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän enthaltende Oxid, das in der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht des photoelektrischen Umwandlungselements der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie enthalten ist, chemisch stabil ist im Vergleich zu einem Molybdänoxid (zum Beispiel, einem Molybdänoxid mit stöchiometrischer Zusammensetzung oder einem Oxid, das nur niedrigvalentes (z.B. tetravalentes oder pentavalentes) Molybdän enthält), erfährt das Oxid nicht die Erzeugung von Wasserstoff bei Kontakt mit Wasser, was in einem späteren Schritt zu einer Wechselwirkung führen kann, und beeinflusst nicht die Eigenschaften der Oxid-Halbleiterschicht. Ferner werden die Eigenschaften des photoelektrischen Umwandlungselements (die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht) nicht beeinträchtigt, selbst wenn mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän im Oxid enthalten ist.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie ist es bevorzugt, dass die Menge an mindestens einem anderen Metallelement als Molybdän, das in dem Oxid enthalten ist, größer ist als die Menge an Molybdän, die in dem Oxid enthalten ist; durch diese bevorzugte Weise wird das Oxid wahrscheinlich so gebildet, dass mindestens ein Metallelement Molybdän umgibt und eine chemisch stabilere Struktur bildet. Dieses chemisch stabilere Oxid kann dann die Erzeugung von Wasserstoff, der durch die Oxidation von Molybdän (Mo) entsteht, stärker unterdrücken.
  • Das Verhältnis (Gehaltsmengenverhältnis) zwischen der Gehaltsmenge des mindestens einen Metallelements, das nicht Molybdän ist, und der Gehaltsmenge von Molybdän in dem Oxid kann optional in Form eines molaren Verhältnisses (das Mol des mindestens einen Metallelements, das nicht Molybdän ist : das Mol von Molybdän) sein, beträgt aber vorzugsweise 6,7 : 3,3 bis 7,3 : 2,7, und noch bevorzugter 7 : 3. Als bevorzugtes Oxid beträgt z. B. das molare Verhältnis zwischen Indium (In) und Molybdän (Mo) 7 : 3 (In : Mo). Es ist zu beachten, dass bei einem zu großen Gehalt an Indium (In) im Oxid das Energieniveau unpassend sein kann, und bei einem zu kleinen Gehalt an Indium (In) die Wirkung der chemischen Stabilität geschwächt werden kann. Es wird also angenommen, dass das Energieniveau und die Wirkung der chemischen Stabilität in einer Trade-off-Beziehung stehen.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie ist das mindestens eine andere Metallelement als Molybdän vorzugsweise ein Metallelement der Gruppe 12 des Periodensystems, ein Metallelement der Gruppe 13 des Periodensystems oder ein Metallelement der Gruppe 14 des Periodensystems. Beispiele für das Metallelement der Gruppe 12 des Periodensystems umfassen Zink (Zn), Cadmium (Cd) und Quecksilber (Hg). Beispiele für das Metallelement der Gruppe 13 des Periodensystems umfassen Aluminium (Al), Gallium (Ga), Indium (In) und Thallium (Tl), von denen Indium (In) bevorzugt ist. Weitere Beispiele für bevorzugte Oxide umfassen InMoOx (IMO) mit einer großen Elektronenaffinität. Wenn die Menge an Sauerstoff in InMoOx (IMO) erhöht wird (der Sauerstoffpartialdruck wird erhöht), wird außerdem die Elektronenaffinität erhöht, und eine Funktion als Austrittsarbeit-Steuerungsschicht wird leichter erreicht. Beispiele für das Metallelement der Gruppe 14 des Periodensystems umfassen Germanium (Ge), Zinn (Sn) und Blei (Pb) .
  • Das photoelektrische Umwandlungselement der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie kann ferner eine p-Typ-Pufferschicht zwischen der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht und der photoelektrischen Umwandlungsschicht umfassen, und kann ferner eine n-Typ-Pufferschicht zwischen der photoelektrischen Umwandlungsschicht und der Oxid-Halbleiterschicht umfassen.
  • 6 zeigt ein photoelektrisches Umwandlungselement 150, das ein Beispiel für das photoelektrische Umwandlungselement der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie ist. 6 ist eine Querschnittsansicht des photoelektrischen Umwandlungselements 150.
  • Wie in 6 gezeigt, umfasst das photoelektrische Umwandlungselement 150 mindestens eine erste Elektrode 151, eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 158, eine p-Typ-Pufferschicht 159, eine photoelektrische Umwandlungsschicht 152, eine n-Typ-Pufferschicht 153, eine Oxid-Halbleiterschicht 154 und eine zweite Elektrode 157 in dieser Reihenfolge. Das photoelektrische Umwandlungselement 150 umfasst ferner eine dritte Elektrode 155, wobei die dritte Elektrode 155 getrennt von der zweiten Elektrode 157 vorgesehen ist und über eine isolierende Schicht 156 gegenüber der photoelektrischen Umwandlungsschicht 152 (der Oxid-Halbleiterschicht 154) ausgebildet ist. Ferner ist die zweite Elektrode 157 über die isolierende Schicht 156 gegenüber der zweiten Elektrode 155 angeordnet und über eine in der ersten isolierenden Schicht 156 vorgesehene Öffnung mit der photoelektrischen Umwandlungsschicht 152 (der Oxid-Halbleiterschicht 154) elektrisch verbunden.
  • Die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 158 enthält ein molybdänhaltiges Oxid und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän, wie oben beschrieben. Das Oxid, das Molybdän und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän enthält, ist zum Beispiel ein Oxid, das Molybdän (Mo) und Indium (In) enthält, und ein bevorzugtes Oxid ist ein Oxid, in dem die Menge an Indium (In) größer ist als die Menge an Molybdän (Mo) und Indium (In) chemisch stabil gebildet ist, so dass es Molybdän (Mo) umgibt.
  • Die Konfiguration der Oxid-Halbleiterschicht 154 ist eine ähnliche Konfiguration wie die oben beschriebene Konfiguration der Oxid-Halbleiterschicht 104, weshalb hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird. Weiterhin ist die Konfiguration der photoelektrischen Umwandlungsschicht 152 eine Konfiguration ähnlich der Konfiguration der photoelektrischen Umwandlungsschicht 102, die oben beschrieben wurde, und daher wird hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
  • Die Konfigurationen der zweiten Elektrode (Ausleseelektrode) 157 und der dritten Elektrode (Akkumulationselektrode) 155 sind ähnlich den Konfigurationen der zweiten Elektrode (Ausleseelektrode) 107 bzw. der dritten Elektrode (Akkumulationselektrode) 105, die oben beschrieben wurden, und daher wird hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet. Weiterhin ist die Konfiguration der ersten Elektrode 151 ähnlich der Konfiguration der ersten Elektrode 101, die oben beschrieben wurde, und daher wird hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
  • Weiterhin sind die Konfigurationen der isolierenden Schicht 156, der p-Typ-Pufferschicht 159 und der n-Typ-Pufferschicht 153 ähnlich wie die Konfigurationen der isolierenden Schicht 106, der p-Typ-Pufferschicht 109 und der n-Typ-Pufferschicht 103, die oben beschrieben wurden, und daher wird hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
  • Das photoelektrische Umwandlungselement der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie kann unter Verwendung eines bekannten Verfahrens hergestellt werden, z.B. des Sputterverfahrens, eines Verfahrens zur Durchführung einer Strukturierung durch Photolithographietechnik und Durchführung eines Trockenätzens oder Nassätzens oder eines Verfahrens zur Bildung eines nassen Films. Beispiele für das Nassfilmbildungsverfahren umfassen das Spin-Coating-Verfahren, das Immersionsverfahren, das Gießverfahren, verschiedene Druckverfahren wie das Siebdruckverfahren, das Tintenstrahldruckverfahren, das Offsetdruckverfahren und das Tiefdruckverfahren, das Prägeverfahren, das Sprühverfahren und verschiedene Beschichtungsverfahren wie das Luftrakel-Beschichtungsverfahren, das Rakel-Beschichtungs-Verfahren, das Stab-Beschichtungs-Verfahren, das Messer-Beschichtungs-Verfahren, das Quetsch-Beschichtungs-Verfahren, das Umkehr-Walzen-Beschichtungs-Verfahren, das Transfer-Walzen-Beschichtungs-Verfahren, das Tiefdruck-Beschichtungs-Verfahren, das Kiss-Beschichtungs-Verfahren, das Gieß-Beschichtungs-Verfahren, das Sprüh-Beschichtungs-Verfahren, das SchlitzDüsen-Beschichtungs-Verfahren und das Kalander-Beschichtungs-Verfahren.
  • Nachfolgend werden Verfahren zur Herstellung photoelektrischer Umwandlungsschichten der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie anhand von 7 bis 9 konkret beschrieben. 7 bis 9 sind Querschnittsansichten zur Beschreibung von Verfahren zur Herstellung von photoelektrischen Umwandlungselementen der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie.
  • Zunächst wird anhand von 7 ein Verfahren-1 zur Herstellung eines photoelektrischen Umwandlungselements der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie beschrieben.
  • Wie in 7(a) gezeigt, wird eine Oxid-Halbleiterschicht 254a auf einer isolierenden Schicht 256a ausgebildet. Die Filmdicke der Oxid-Halbleiterschicht 254a beträgt 1 bis 100 nm. Anschließend wird, wie in 7(b) gezeigt, eine organische Photodioden-(PD)-Schicht (organische photoelektrische Umwandlungsschicht) 252b auf der Oxid-Halbleiterschicht 254b auf der isolierenden Schicht 256b ausgebildet. Die Filmdicke der organischen Fotodioden (PD)-Schicht 252b beträgt 10 bis 500 nm.
  • Als nächstes wird, wie in 7(c) gezeigt, eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 258c, die ein molybdänhaltiges Oxid und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän (z.B. InMoOx (IMO)) enthält, auf der organischen Photodioden-(PD)-Schicht 252c ausgebildet. Die Filmdicke der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 258c beträgt 0,1 bis 30 nm. Es ist zu beachten, dass die organische Fotodioden-(PD)-Schicht 252c auf der Oxid-Halbleiterschicht 254c auf der isolierenden Schicht 256c ausgebildet ist.
  • Wie in 7(d) gezeigt, wird eine obere transparente Elektrodenschicht (erste Elektrode) 251d als Film auf der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 258d, die ein molybdänhaltiges Oxid und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän (z. B. InMoOx (IMO)) enthält, durch Sputtern gebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Verfahren mit geringer Beschädigung gewählt, um ein Ereignis zu verhindern, bei dem es zu einer Sputterbeschädigung im Mo-Oxid und zu Sauerstoffmangel kommt und Mo6+ zu beispielsweise Mo5+ reduziert wird. Als Ergebnis erhält man einen gewünschten Film (eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 258d), in dem sechswertiges Molybdän (Mo6+) ein Hauptbestandteil ist. Es ist zu beachten, dass die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 258d auf der organischen Photodioden (PD)-Schicht 252d ausgebildet ist. Die organische Photodioden (PD)-Schicht 252d ist auf der Oxid-Halbleiterschicht 254d auf der isolierenden Schicht 256d ausgebildet.
  • Verfahren-2 zur Herstellung eines photoelektrischen Umwandlungselements der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie wird anhand von 8 beschrieben.
  • Wie in 8(a) gezeigt, wird eine Oxid-Halbleiterschicht 354a auf einer isolierenden Schicht 356a ausgebildet. Die Filmdicke der Oxid-Halbleiterschicht 354a beträgt 1 bis 100 nm. Anschließend wird, wie in 8(b) gezeigt, eine organische Photodioden-(PD)-Schicht (organische photoelektrische Umwandlungsschicht) 352b auf der Oxid-Halbleiterschicht 354b auf der isolierenden Schicht 356b ausgebildet. Die Filmdicke der organischen Fotodioden (PD)-Schicht 352b beträgt 10 bis 500 nm.
  • Als nächstes wird, wie in 8(c) gezeigt, eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 358c, die ein molybdänhaltiges Oxid und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän (z.B. InMoOx (IMO)) enthält, auf der organischen Photodioden (PD)-Schicht 352c gebildet. Die Filmdicke der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 358c beträgt 0,1 bis 30 nm. Es ist zu beachten, dass die organische Photodioden-(PD)-Schicht 352c auf der Oxid-Halbleiterschicht 354c auf der isolierenden Schicht 356c ausgebildet ist.
  • Wie in 8(d) gezeigt, wird eine obere transparente Elektrodenschicht (erste Elektrode) 351d als Film auf der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 358d gebildet, die ein Oxid enthält, das Molybdän und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän (z. B. InMoOx (IMO)) durch Aufdampfen enthält. Es wird eine Filmbildungstechnik gewählt, die die obere transparente Elektrodenschicht 351d bildet und gleichzeitig die unteren Schichten frei von Beschädigungen hält. Es ist zu beachten, dass die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 358d auf der organischen Photodioden-(PD)-Schicht 352d gebildet wird. Die organische Photodioden-(PD)-Schicht 352d ist auf der Oxid-Halbleiterschicht 354d auf der isolierenden Schicht 356d ausgebildet.
  • Verfahren-3 zur Herstellung eines photoelektrischen Umwandlungselements der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie wird anhand von 9 beschrieben.
  • Wie in 9(a) gezeigt, wird eine Oxid-Halbleiterschicht 454a auf einer isolierenden Schicht 456a ausgebildet. Die Filmdicke der Oxid-Halbleiterschicht 454a beträgt 1 bis 100 nm. Anschließend wird, wie in 9(b) gezeigt, eine organische Photodioden-(PD)-Schicht (organische photoelektrische Umwandlungsschicht) 452b auf der Oxid-Halbleiterschicht 454b auf der isolierenden Schicht 456b ausgebildet. Die Filmdicke der organischen Fotodioden (PD)-Schicht 452b beträgt 10 bis 500 nm.
  • Als nächstes wird, wie in 9(c) gezeigt, eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 458c, die ein molybdänhaltiges Oxid und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän (z.B. InMoOx (IMO)) enthält, auf der organischen Photodioden (PD)-Schicht 452c gebildet. Die Filmdicke der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 458c beträgt 0,1 bis 30 nm. Es ist zu beachten, dass die organische Photodioden-(PD)-Schicht 452c auf der Oxid-Halbleiterschicht 454c auf der isolierenden Schicht 456c ausgebildet ist.
  • Wie in 9(d) gezeigt, wird auf der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 458d eine Radikaloxidationsbehandlung durchgeführt. Die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 458d ist auf der organischen Photodioden (PD)-Schicht 452d ausgebildet. Die organische Photodioden-(PD)-Schicht 452d ist auf der Oxid-Halbleiterschicht 454d auf der isolierenden Schicht 456d ausgebildet.
  • Schließlich wird, wie in 9(e) gezeigt, eine obere transparente Elektrodenschicht (erste Elektrode) 451e als Film auf der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 458e, die ein Molybdän (Mo)-Oxid enthält, durch Sputtern gebildet. Es ist zu beachten, dass die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 458e auf der organischen Photodioden-(PD)-Schicht 452e ausgebildet ist. Die organische Photodioden (PD)-Schicht 452e wird auf der Oxid-Halbleiterschicht 454e auf der isolierenden Schicht 456e gebildet.
  • <Vierte Ausführungsform (Beispiel 4 des photoelektrischen Umwandlungselements)>
  • Ein photoelektrisches Umwandlungselement einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie (Beispiel 4 des photoelektrischen Umwandlungselements) ist ein photoelektrisches Umwandlungselement, das mindestens eine erste Elektrode, eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht, eine photoelektrische Umwandlungsschicht, eine Oxid-Halbleiterschicht und eine zweite Elektrode in dieser Reihenfolge umfasst und ferner eine dritte Elektrode umfasst, wobei die dritte Elektrode getrennt von der zweiten Elektrode vorgesehen ist und der photoelektrischen Umwandlungsschicht über eine isolierende Schicht zugewandt ist, die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein molybdänhaltiges Oxid und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän enthält, und ferner eine Hilfsschicht zwischen der ersten Elektrode und der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht vorgesehen ist. Die Hilfsschicht hat den Effekt, eine Beschädigung der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht aufgrund von Sputtern oder ähnlichem zu verhindern, das für die Herstellung der ersten Elektrode (einer oberen Elektrode), die darauf vorgesehen ist, verwendet wird, und hat weiterhin den Effekt, die Steuerfunktion (elektronische Funktion) der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht nicht zu beeinträchtigen. Solange diese beiden Effekte gegeben sind, kann die Hilfsschicht beliebige Materialien enthalten, z.B. kann die Hilfsschicht ein Nicht-Oxid-Material oder ein Oxid-Material enthalten und kann z.B. HATCN, ein Oxid-Material, das keine isolierenden Eigenschaften hat (ein dünner Film aus SiO2), usw. verwenden.
  • Gemäß dem photoelektrischen Umwandlungselement der vierten Ausführungsform nach der vorliegenden Technologie kann die Bildqualität (die Qualität der aufgenommenen Bilder) dadurch verbessert werden, dass in der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein molybdänhaltiges Oxid und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän enthalten ist. Genauer gesagt, da das Molybdän und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän enthaltende Oxid, das in der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht des photoelektrischen Umwandlungselements der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie enthalten ist, chemisch stabil ist im Vergleich zu einem Molybdänoxid (zum Beispiel, einem Molybdänoxid mit stöchiometrischer Zusammensetzung oder einem Oxid, das nur niedrigvalentes (z.B. tetravalentes oder pentavalentes) Molybdän enthält), erfährt das Oxid nicht die Erzeugung von Wasserstoff bei Kontakt mit Wasser, was in einem späteren Schritt zu einer Wechselwirkung führen kann, und beeinflusst nicht die Eigenschaften der Oxid-Halbleiterschicht. Ferner werden die Eigenschaften des photoelektrischen Umwandlungselements (die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht) nicht beeinträchtigt, selbst wenn mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän im Oxid enthalten ist.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie ist es bevorzugt, dass die Menge an mindestens einem anderen Metallelement als Molybdän, das in dem Oxid enthalten ist, größer ist als die Menge an Molybdän, die in dem Oxid enthalten ist; auf diese bevorzugte Weise wird das Oxid wahrscheinlich so gebildet, dass mindestens ein Metallelement Molybdän umgibt und eine chemisch stabilere Struktur bildet. Dieses chemisch stabilere Oxid kann dann die Erzeugung von Wasserstoff, der durch die Oxidation von Molybdän (Mo) entsteht, stärker unterdrücken.
  • Das Verhältnis (Gehaltsmengenverhältnis) zwischen der Gehaltsmenge des mindestens einen Metallelements, das nicht Molybdän ist, und der Gehaltsmenge von Molybdän in dem Oxid kann optional in Form eines molaren Verhältnisses (das Mol des mindestens einen Metallelements, das nicht Molybdän ist : das Mol von Molybdän) sein, beträgt aber vorzugsweise 6,7 : 3,3 bis 7,3 : 2,7, und noch bevorzugter 7 : 3. Als bevorzugtes Oxid beträgt z. B. das molare Verhältnis zwischen Indium (In) und Molybdän (Mo) 7 : 3 (In : Mo). Es ist zu beachten, dass bei einem zu großen Gehalt an Indium (In) im Oxid das Energieniveau unpassend sein kann, und bei einem zu kleinen Gehalt an Indium (In) die Wirkung der chemischen Stabilität geschwächt werden kann. Es wird also angenommen, dass das Energieniveau und der Effekt der chemischen Stabilität in einer Trade-off-Beziehung stehen.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie ist das mindestens eine andere Metallelement als Molybdän vorzugsweise ein Metallelement der Gruppe 12 des Periodensystems, ein Metallelement der Gruppe 13 des Periodensystems oder ein Metallelement der Gruppe 14 des Periodensystems. Beispiele für das Metallelement der Gruppe 12 des Periodensystems umfassen Zink (Zn), Cadmium (Cd) und Quecksilber (Hg). Beispiele für das Metallelement der Gruppe 13 des Periodensystems umfassen Aluminium (Al), Gallium (Ga), Indium (In) und Thallium (Tl), von denen Indium (In) bevorzugt ist. Weitere Beispiele für bevorzugte Oxide umfassen InMoOx (IMO) mit einer großen Elektronenaffinität. Wenn die Menge an Sauerstoff in InMoOx (IMO) erhöht wird (der Sauerstoffpartialdruck wird erhöht), wird außerdem die Elektronenaffinität erhöht, und eine Funktion als Austrittsarbeit-Steuerungsschicht wird leichter erreicht. Beispiele für das Metallelement der Gruppe 14 des Periodensystems umfassen Germanium (Ge), Zinn (Sn) und Blei (Pb) .
  • Das photoelektrische Umwandlungselement der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie kann ferner eine p-Typ-Pufferschicht zwischen der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht und der photoelektrischen Umwandlungsschicht umfassen, und kann ferner eine n-Typ-Pufferschicht zwischen der photoelektrischen Umwandlungsschicht und der Oxid-Halbleiterschicht umfassen.
  • Das photoelektrische Umwandlungselement der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie kann unter Verwendung eines bekannten Verfahrens hergestellt werden, z. B. des Sputterverfahrens, eines Verfahrens zur Durchführung einer Strukturierung durch Photolithographietechnik und Durchführung eines Trockenätzens oder Nassätzens oder eines Verfahrens zur Bildung eines nassen Films. Beispiele für das Nassfilmbildungsverfahren umfassen das Spin-Coating-Verfahren, das Immersionsverfahren, das Gießverfahren, verschiedene Druckverfahren wie das Siebdruckverfahren, das Tintenstrahldruckverfahren, das Offsetdruckverfahren und das Tiefdruckverfahren, das Prägeverfahren, das Sprühverfahren und verschiedene Beschichtungsverfahren wie das Luftrakel-Beschichtungsverfahren, das Rakel-Beschichtungs-Verfahren, das Stab-Beschichtungs-Verfahren, das Messer-Beschichtungs-Verfahren, das Quetsch-Beschichtungs-Verfahren, das Umkehr-Walzen-Beschichtungs-Verfahren, das Transfer-Walzen-Beschichtungs-Verfahren, das Tiefdruck-Beschichtungs-Verfahren, das Kiss-Beschichtungs-Verfahren, das Gieß-Beschichtungs-Verfahren, das Sprüh-Beschichtungs-Verfahren, das SchlitzDüsen-Beschichtungs-Verfahren und das Kalander-Beschichtungs-Verfahren.
  • Nachfolgend werden Verfahren zur Herstellung photoelektrischer Umwandlungsschichten der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie insbesondere anhand von 10 beschrieben. 10 ist eine Querschnittsansicht zur Beschreibung von Verfahren zur Herstellung von photoelektrischen Umwandlungselementen der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie.
  • Das Verfahren-1 zur Herstellung eines photoelektrischen Umwandlungselements der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie wird anhand von 10 beschrieben.
  • Wie in 10(a) gezeigt, wird eine Oxid-Halbleiterschicht 554a auf einer isolierenden Schicht 556a ausgebildet. Die Filmdicke der Oxid-Halbleiterschicht 554a beträgt 1 bis 100 nm. Anschließend wird, wie in 10(b) gezeigt, eine organische Photodioden-(PD)-Schicht (organische photoelektrische Umwandlungsschicht) 552b auf der Oxid-Halbleiterschicht 554b auf der isolierenden Schicht 556b ausgebildet. Die Filmdicke der organischen Fotodioden (PD)-Schicht 552b beträgt 10 bis 500 nm.
  • Als nächstes wird, wie in 10(c) gezeigt, eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 558c, die ein molybdänhaltiges Oxid und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän (z.B. InMoOx (IMO)) enthält, auf der organischen Photodioden (PD)-Schicht 552c gebildet. Die Filmdicke der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 558c beträgt 0,1 bis 30 nm. Es ist zu beachten, dass die organische Photodioden-(PD)-Schicht 552c auf der Oxid-Halbleiterschicht 554c auf der isolierenden Schicht 556c ausgebildet ist.
  • Wie in 10(d) gezeigt, ist auf der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 558d eine Hilfsschicht 560d (z.B. eine HATCN-haltige Hilfsschicht 560d) ausgebildet, die ein molybdänhaltiges Oxid und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän (z.B. InMoOx (IMO)) enthält. Die Filmdicke der Hilfsschicht 560d beträgt 0,1 bis 30 nm. Die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 558d ist auf der organischen Photodioden (PD)-Schicht 552d ausgebildet. Die organische Photodioden-(PD)-Schicht 552d ist auf der Oxid-Halbleiterschicht 554d auf der isolierenden Schicht 556d ausgebildet.
  • Schließlich wird, wie in 10(e) gezeigt, eine obere transparente Elektrodenschicht (erste Elektrode) 551e als Film auf der Hilfsschicht 560e durch Sputtern gebildet. Zu diesem Zeitpunkt dient die Hilfsschicht 560e als Schadenspufferschicht zum Zeitpunkt der Bildung der oberen transparenten Elektrode 551e. Die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht 558e wird auf der organischen Photodioden (PD)-Schicht 552e gebildet. Die organische Photodioden-(PD)-Schicht 552e ist auf der Oxid-Halbleiterschicht 554e auf der isolierenden Schicht 556e ausgebildet.
  • Für das photoelektrische Umwandlungselement der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie kann der im Abschnitt des photoelektrischen Umwandlungselements der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie beschriebene Sachverhalt (einschließlich der Beschreibung zu 6) mit Ausnahme der obigen Beschreibung unverändert übernommen werden.
  • <Fünfte Ausführungsform (Beispiel einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung)>
  • Eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung einer fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie ist eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, in der mindestens ein oder mehrere photoelektrische Umwandlungselemente einer beliebigen Ausführungsform der ersten Ausführungsform bis zur vierten Ausführungsform und ein Halbleitersubstrat für jedes einer Mehrzahl von eindimensional oder zweidimensional angeordneten Pixeln gestapelt sind. Die Bildqualität (die Qualität der aufgenommenen Bilder) kann durch die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung der fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie verbessert werden.
  • 11 zeigt schematisch eine Querschnittskonfiguration eines Bildgebungselements 1, das in einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung der fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie umfasst ist. 12 zeigt schematisch eine vergrößerte Ansicht einer Querschnittskonfiguration eines Hauptteils (eines photoelektrischen Umwandlungselements 10) des in 11 gezeigten Bildgebungselements 1. Das photoelektrische Umwandlungselement 10 kann ein photoelektrisches Umwandlungselement der ersten Ausführungsform sein, kann ein photoelektrisches Umwandlungselement der zweiten Ausführungsform sein, kann ein photoelektrisches Umwandlungselement der dritten Ausführungsform sein, oder kann ein photoelektrisches Umwandlungselement der vierten Ausführungsform sein. Wenn das photoelektrische Umwandlungselement 10 ein photoelektrisches Umwandlungselement der zweiten Ausführungsform ist, kann man verstehen, dass in 12 eine Hilfsschicht weggelassen wird. Das Bildgebungselement 1 ist beispielsweise in einem Pixel (einem Einheitspixel P) in einer Bildgebungsvorrichtung wie einem CMOS-Bildsensor (einer Bildgebungsvorrichtung 1001, siehe 13) umfasst.
  • (Konfiguration des Bildgebungselements)
  • Das Bildgebungselement 1 ist zum Beispiel ein Element, bei dem das photoelektrische Umwandlungselement 10 auf der Seite einer ersten Oberfläche (der Rückseitenoberfläche) 30A eines Halbleitersubstrats 30 vorgesehen ist. Das photoelektrische Umwandlungselement 10 umfasst zwischen einer unteren Elektrode 11 und einer oberen Elektrode (erste Elektrode) 16, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, eine photoelektrische Umwandlungsschicht 15, die unter Verwendung von Halbleiternanopartikeln gebildet wird. Zwischen der unteren Elektrode 11 und der photoelektrischen Umwandlungsschicht 15 ist über eine isolierende Schicht (gelegentlich auch als erste Isolierschicht bezeichnet) 12 eine Ladungsspeicherschicht (Oxid-Halbleiterschicht) 13 vorgesehen. Die untere Elektrode 11 umfasst als mehrere voneinander unabhängige Elektroden eine Ausleseelektrode (zweite Elektrode) 11A, eine Akkumulationselektrode (dritte Elektrode) 11B und eine Transferelektrode 11C, die beispielsweise zwischen der zweiten Elektrode 11A und der dritten Elektrode 11B angeordnet ist, wobei die dritte Elektrode 11B und die Transferelektrode 11C von der isolierenden Schicht 12 bedeckt sind und die zweite Elektrode 11A über eine in der isolierenden Schicht 12 vorgesehene Öffnung R (12) elektrisch mit der Oxid-Halbleiterschicht 13 verbunden ist. In der vorliegenden Ausführungsform weist das photoelektrische Umwandlungselement 10 eine Konfiguration auf, in der eine n-Typ-Pufferschicht 14 zwischen der Oxid-Halbleiterschicht 13 und der photoelektrischen Umwandlungsschicht 15 vorgesehen ist.
  • Es ist zu beachten, dass die vorliegende Ausführungsform einen Fall beschreibt, in dem ein Elektron aus einem durch photoelektrische Umwandlung erzeugten Paar aus einem Elektron und einem Loch (ein Elektron-Loch-Paar) als Signalladung ausgelesen wird. Weiterhin zeigt in der Zeichnung ein „+ (plus)“, das an „p“ oder „n“ angehängt ist, dass die Verunreinigungskonzentration des p-Typs oder des n-Typs hoch ist, und „++“ zeigt an, dass die Verunreinigungskonzentration des p-Typs oder des n-Typs noch höher ist als die von „+“.
  • Das photoelektrische Umwandlungselement 10 ist ein photoelektrisches Umwandlungselement, das Licht entsprechend dem Wellenlängenbereich eines Teils oder der Gesamtheit eines selektiven Wellenlängenbereichs (z.B. nicht weniger als 400 nm und nicht mehr als 2500 nm) absorbiert und ein Elektron-Loch-Paar erzeugt. Wie in 12 gezeigt, weist das photoelektrische Umwandlungselement 10 eine Konfiguration auf, in der beispielsweise die untere Elektrode 11, die isolierende Schicht 12, die Oxid-Halbleiterschicht 13, die n-Typ-Pufferschicht 14, die photoelektrische Umwandlungsschicht 15 und die obere Elektrode (erste Elektrode) 16 in dieser Reihenfolge auf der ersten Oberfläche 30A-Seite des Halbleitersubstrats 30 gestapelt sind. Es ist zu beachten, dass in 12 eine Festladungsschicht 17A, eine dielektrische Schicht 17B, eine Zwischenschicht-Isolator-Schicht 18 usw. weggelassen sind. Die untere Elektrode 11 ist beispielsweise für jedes Einheitspixel P separat ausgebildet und umfasst die Ausleseelektrode (zweite Elektrode) 11A, die Akkumulationselektrode (dritte Elektrode) 11B und die Transferelektrode 11C, die durch die isolierende Schicht 12 voneinander getrennt sind, deren Einzelheiten später beschrieben werden. Obwohl 11 ein Beispiel zeigt, in dem die Oxid-Halbleiterschicht 13, die n-Typ-Pufferschicht 14, die photoelektrische Umwandlungsschicht 15 und die obere Elektrode (erste Elektrode) 16 für jedes Bildgebungselement 1 separat ausgebildet sind, können diese beispielsweise als eine durchgehende Schicht vorgesehen sein, die einer Vielzahl von Bildgebungselementen 1 gemeinsam ist.
  • Wie bereits erwähnt, umfasst die untere Elektrode 11 beispielsweise die Ausleseelektrode (zweite Elektrode) 11A, die Akkumulationselektrode (dritte Elektrode) 11B und die Übertragungselektrode 11C, die voneinander unabhängig sind. Die untere Elektrode 11 kann z. B. ein elektrisch leitfähiges Material mit Lichtdurchlässigkeit (ein transparentes elektrisch leitfähiges Material) enthalten. Die Bandlückenenergie des transparenten elektrisch leitfähigen Materials beträgt z. B. vorzugsweise nicht weniger als 2,5 eV, wünschenswerterweise nicht weniger als 3,1 eV. Als transparentes, elektrisch leitfähiges Material kann ein Metalloxid angegeben werden. Spezifische Beispiele umfassen Indiumoxid, ein Indium-Zinn-Oxid (ITO, Indium-Zinn-Oxid, einschließlich Sn-dotiertem In2O3, kristallinem ITO und amorphem ITO), ein Indium-Zink-Oxid (IZO, Indium-Zink-Oxid), bei dem Indium als Dotierstoff zu Zinkoxid hinzugefügt wird, ein Indium-Gallium-Oxid (IGO), bei dem Indium als Dotierstoff zu Galliumoxid hinzugefügt wird, ein Indium-Gallium-Zink-Oxid (IGZO, In-GaZnO4), bei dem Indium und Gallium als Dotierstoffe zu Zinkoxid hinzugefügt werden, ein Indium-Zinn-Zink-Oxid (ITZO), bei dem Indium und Zinn als Dotierstoffe zu Zinkoxid hinzugefügt werden, IFO (F-dotiertes In2O3), Zinnoxid (SnO2), ATO (Sb-dotiertes SnO2), FTO (F-dotiertes SnO2), Zinkoxid (einschließlich ZnO, das mit anderen Elementen dotiert ist), ein Aluminium-Zinkoxid (AZO), bei dem Aluminium als Dotierstoff zu Zinkoxid hinzugefügt wird ein Gallium-Zink-Oxid (GZO), bei dem Gallium als Dotierstoff zu Zinkoxid hinzugefügt ist, Titanoxid (TiO2), ein Niob-Titan-Oxid (TNO), bei dem Niob als Dotierstoff zu Titanoxid hinzugefügt ist, Antimonoxid, ein Oxid vom Spinelltyp und ein Oxid mit einer YbFe2O4-Struktur. Zusätzlich kann eine transparente Elektrode gegeben werden, die ein Galliumoxid, ein Titanoxid, ein Nioboxid, ein Nickeloxid oder ähnliches als Basisschicht verwendet. Die Filmdicke in Y-Achsenrichtung (im Folgenden einfach als Dicke bezeichnet) der unteren Elektrode 11 beträgt beispielsweise nicht weniger als 2 × 10-8 m und nicht mehr als 2 × 10-7 m, vorzugsweise nicht weniger als 3 × 10-8 m und nicht mehr als 1 × 10-7 m.
  • Es ist zu beachten, dass in einem Fall, in dem Transparenz für die untere Elektrode 11 nicht erforderlich ist, die untere Elektrode 11 beispielsweise als ein einlagiger Film oder als ein gestapelter Film unter Verwendung eines Metalls wie Platin (Pt), Gold (Au) Palladium (Pd), Chrom (Cr), Nickel (Ni), Aluminium (Al), Silber (Ag), Tantal (Ta), Wolfram (W), Kupfer (Cu), Titan (Ti), Indium (In), Zinn (Sn), Eisen (Fe), Kobalt (Co) oder Molybdän (Mo) oder eine Legierung davon. Insbesondere kann die untere Elektrode 11 unter Verwendung von Al-Nd (einer Legierung aus Aluminium und Neodym), ASC (einer Legierung aus Aluminium, Samarium und Kupfer) oder ähnlichem gebildet werden. Weiterhin kann die untere Elektrode 11 aus einem elektrisch leitenden Material gebildet werden, wie z. B. elektrisch leitenden Partikeln, die eines der oben genannten Metalle oder eine Legierung davon enthalten, Polysilizium, das eine Verunreinigung enthält, ein Material auf Kohlenstoffbasis, ein oxidisches Halbleitermaterial, Kohlenstoff-Nanoröhren oder Graphen. Darüber hinaus kann die untere Elektrode 11 unter Verwendung eines organischen Materials (elektrisch leitfähige Hochmoleküle) wie Poly(3,4-Ethylendioxythiophen)/Polystyrolsulfonat [PEDOT/PSS] gebildet werden, oder sie kann durch Mischen eines dieser elektrisch leitfähigen Materialien mit einem Bindemittel (Hochmoleküle) zu einer Paste oder Tinte und Aushärten der Paste oder der Tinte gebildet werden.
  • Die Ausleseelektrode (zweite Elektrode) 11A ist eine Elektrode zum Übertragen einer in der photoelektrischen Umwandlungsschicht 15 erzeugten Signalladung an einen schwebenden Diffusionsabschnitt FD1. Die Ausleseelektrode (dritte Elektrode) 11A ist beispielsweise mit dem schwebenden Diffusionsabschnitt FD1, der auf der Seite einer zweiten Oberfläche (der vorderen Oberfläche) 30B des Halbleitersubstrats 20 vorgesehen ist, über einen oberen ersten Kontakt 18A, einen Pad-Abschnitt 39A, eine Durchgangselektrode 34, einen Verbindungsabschnitt 41A und einen unteren zweiten Kontakt 46 verbunden.
  • Die Akkumulationselektrode (dritte Elektrode) 11B ist eine Elektrode zum Akkumulieren, in der Oxid-Halbleiterschicht 13, einer Signalladung (Elektronen) aus den in der photoelektrischen Umwandlungsschicht 15 erzeugten Ladungen. Die Akkumulationselektrode (dritte Elektrode) 11B ist vorzugsweise größer als die Ausleseelektrode (zweite Elektrode) 11A und kann dadurch eine große Menge an Ladung akkumulieren.
  • Die Transferelektrode 11C ist eine Elektrode zur Verbesserung der Effizienz der Übertragung von in der Akkumulationselektrode (dritte Elektrode) 11B akkumulierter Ladung zur Ausleseelektrode (dritte Elektrode) 11A und ist zwischen der Ausleseelektrode (zweite Elektrode) 11A und der Akkumulationselektrode (dritte Elektrode) 11B vorgesehen. Die Übertragungselektrode 11C ist z. B. über einen oberen dritten Kontakt 18C und einen Pad-Abschnitt 39C mit einer Pixel-Ansteuerungsschaltung verbunden, die in einer Ansteuerungsschaltung umfasst ist. Die Ausleseelektrode (zweite Elektrode) 11A, die Akkumulationselektrode (dritte Elektrode) 11B und die Transferelektrode 11C können unabhängig voneinander Spannung anlegen.
  • Die isolierende Schicht 12 ist eine Schicht zur elektrischen Trennung der Akkumulationselektrode (dritte Elektrode) 11B und der Transferelektrode 11C sowie der Oxid-Halbleiterschicht 13. Die isolierende Schicht 12 ist beispielsweise auf einer Zwischenschicht-Isolator-Schicht 18 vorgesehen, um die untere Elektrode 11 zu bedecken. Weiterhin ist in der isolierenden Schicht 12 eine Öffnung R an der Ausleseelektrode (zweite Elektrode) 11A der unteren Elektrode 11 vorgesehen, und die Ausleseelektrode (zweite Elektrode) 11A und die Oxid-Halbleiterschicht 13 sind über die Öffnung R elektrisch verbunden. Die seitliche Oberfläche der Öffnung R weist vorzugsweise eine sich zur Lichteinfallsseite S1 hin erweiternde Neigung auf, wie in 12 dargestellt. Dadurch wird die Bewegung der Ladung von der Oxid-Halbleiterschicht 13 zur Ausleseelektrode (zweite Elektrode) 11A geglättet.
  • Als Material der isolierenden Schicht 12 sind anorganisch-basierte Isoliermaterialien wie Materialien auf Siliziumoxid-Basis, Siliziumnitrid (SiNx), und metalloxidische hochdielektrische Isoliermaterialien wie Aluminiumoxid (Al2O3) gegeben. Darüber hinaus gibt es Isoliermaterialien auf organischer Basis (organische Polymere), die z. B. Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyvinylphenol (PVP), Polyvinylalkohol (PVA), Polyimide, Polycarbonate (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol, Silanolderivate (Silan-Kopplungsmittel) wie N-2-(Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan (AEAPTMS) umfassen, 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan (MPTMS) und Octadecyltrichlorsilan (OTS), Phenolharze vom Novolak-Typ, Harze auf Fluorbasis und ein geradkettiger Kohlenwasserstoff, der an einem Ende eine funktionelle Gruppe aufweist, die in der Lage ist, an eine Steuerelektrode zu binden, wie Octadecanethiol und Dodecylisocyanat, können gegeben werden, und diese können in Kombination verwendet werden. Es ist zu beachten, dass als Materialien auf Siliziumoxidbasis Siliziumoxid (SiOx), BPSG, PSG, BSG, AsSG, PbSG, Siliziumoxynitrid (SiON), SOG (Spin-on-Glas) und Materialien mit niedriger Permittivität (z. B. Polyarylether, Cycloperfluorkohlenstoff-Polymere, Benzocyclobuten, cyclische Fluorharze, Polytetrafluorethylen, fluorierte Arylether, fluorierte Polyimide, amorpher Kohlenstoff und organisches SOG) angegeben sind.
  • Die Oxid-Halbleiterschicht 13 ist eine Schicht zur Akkumulation einer in der photoelektrischen Umwandlungsschicht 15 erzeugten Signalladung und zur Übertragung der Signalladung an die Ausleseelektrode (zweite Elektrode) 11A. Für die Oxid-Halbleiterschicht 13 wird vorzugsweise ein Material verwendet, das eine höhere Ladungsbeweglichkeit als die photoelektrische Umwandlungsschicht 15 und dennoch eine große Bandlücke aufweist. Dadurch kann z.B. die Geschwindigkeit des Ladungstransfers verbessert werden, und die Injektion von Löchern von der Ausleseelektrode (zweite Elektrode) 11A in die Oxid-Halbleiterschicht 13 wird unterdrückt.
  • Die Oxid-Halbleiterschicht 13 kann ein OxidHalbleitermaterial enthalten. Beispiele für das Oxidhalbleitermaterial umfassen IGZO (ein In-Ga-Zn-O-basierter Oxidhalbleiter), ZTO (ein Zn-Sn-O-basierter Oxidhalbleiter), IGZTO (ein In-Ga-Zn-Sn-O-basierter Oxidhalbleiter), GTO (ein Ga-Sn-O-basierter Oxidhalbleiter) und IGO (ein In-Ga-O-basierter Oxidhalbleiter). Die Oxid-Halbleiterschicht verwendet vorzugsweise mindestens eines der oben genannten Oxid-Halbleitermaterialien, vorzugsweise verwendet sie unter anderem IGZO. Weitere Beispiele für Materialien, die in der Oxid-Halbleiterschicht 104 enthalten sein können, umfassen Übergangsmetall-Dichalcogenide, Siliziumkarbid, Diamant, Graphen, Kohlenstoff-Nanoröhren und organische Halbleitermaterialien wie kondensierte polyzyklische Kohlenwasserstoffverbindungen und kondensierte heterozyklische Verbindungen.
  • Die Dicke der Oxid-Halbleiterschicht 13 beträgt z.B. nicht weniger als 30 nm und nicht mehr als 200 nm, vorzugsweise nicht weniger als 60 nm und nicht mehr als 150 nm.
  • Die n-Typ-Pufferschicht 14 ist eine Schicht zur Förderung der Zufuhr von Elektronen, die von der photoelektrischen Umwandlungsschicht 15 erzeugt werden, zu der unteren Elektrode 11 (Ausleseelektrode (zweite Elektrode) 11A und der Akkumulationselektrode (dritte Elektrode) 11B, und kann beispielsweise Titanoxid (TiO2), Zinkoxid (ZnO) oder dergleichen enthalten. Die n-Typ-Pufferschicht 103 kann auch durch Stapeln von Titanoxid und Zinkoxid gebildet werden. Ferner kann die n-Typ-Pufferschicht 103 ein hochmolekulares Halbleitermaterial oder ein Material auf organischer Basis umfassen, wie z. B. ein Material, das ein organisches Molekül oder ein organischer Metallkomplex ist, der einen Heterozyklus mit N als Teil des molekularen Gerüsts enthält, wie z. B. Pyridin, Chinolin, Acridin, Indol, Imidazol, Benzimidazol oder Phenanthrolin, und das eine begrenzte Absorption im Bereich des sichtbaren Lichts aufweist.
  • Die Bildgebungselemente 1 können eine p-Typ-Pufferschicht umfassen. Die p-Typ-Pufferschicht ist eine Schicht zur Förderung der Zufuhr von Löchern, die von der photoelektrischen Umwandlungsschicht 15 erzeugt werden, zur oberen Elektrode (erste Elektrode) 16, und kann beispielsweise Molybdänoxid (MoO3), Nickeloxid (NiO), Vanadiumoxid (V2O5) oder ähnliches enthalten. Die p-Typ-Pufferschicht (Lochtransportschicht) kann ein organisches Material wie Poly(3,4-ethylendioxythiophen) (PEDOT), N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin (TPD) oder 4,4',4''-Tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamin (2T-NATA) enthalten.
  • Die obere Elektrode (erste Elektrode) 16 enthält ein elektrisch leitendes Material mit Lichtdurchlässigkeit. Die obere Elektrode (erste Elektrode) 16 kann für jedes Einheitspixel P getrennt sein oder als eine gemeinsame Elektrode für Einheitspixel P ausgebildet sein. Die Dicke der oberen Elektrode (erste Elektrode) 16 beträgt beispielsweise 10 nm bis 200 nm.
  • In dem photoelektrischen Umwandlungselement 10 der vorliegenden Ausführungsform wird Nahinfrarotlicht L, das von der Seite der oberen Elektrode (ersten Elektrode) 16 auf das photoelektrische Umwandlungselement 10 einfällt, von der photoelektrischen Umwandlungsschicht 15 absorbiert. Ein so erzeugtes Exziton erfährt eine Exzitonentrennung und dissoziiert in ein Elektron und ein Loch. Die dabei erzeugten Ladungen (Elektronen und Löcher) werden durch Diffusion, verursacht durch den Unterschied der Ladungsträgerkonzentrationen, oder durch ein internes elektrisches Feld, verursacht durch den Unterschied der Austrittsarbeit zwischen dem positiven Pol (hier die obere Elektrode (erste Elektrode) 16) und dem negativen Pol (hier die untere Elektrode 11), zu verschiedenen Elektroden transportiert. Die Transportrichtungen der Elektronen und Löcher werden durch Anlegen eines elektrischen Potentials zwischen der unteren Elektrode 11 und der oberen Elektrode (erste Elektrode) 16 gesteuert. Dabei werden Elektronen als Signalladung zur Seite der unteren Elektrode 11 transportiert. Die zur unteren Elektrode 11 getragenen Elektronen werden in der Oxid-Halbleiterschicht 13 auf der Akkumulationselektrode (zweite Elektrode) 11B akkumuliert, dann zur Ausleseelektrode (dritte Elektrode) 11A transferiert und als photoelektrischer Strom erfasst.
  • Auf der zweiten Oberfläche 30B des Halbleitersubstrats 30 sind z.B. ein schwebender Diffusionsabschnitt (schwebende Diffusionsschicht) FD1 (Bereich 36B im Halbleitersubstrat 30), ein Verstärkertransistor (Modulationselement) AMP, ein Rücksetztransistor RST, ein Auswahltransistor SEL und ein mehrschichtiger Verdrahtungsabschnitt 40 vorgesehen. Der mehrschichtige Verdrahtungsabschnitt 40 weist eine Konfiguration auf, bei der z.B. Verdrahtungsschichten 41, 42 und 43 in einer isolierenden Schicht 44 gestapelt sind.
  • Es ist zu beachten, dass in der Zeichnung die erste Oberfläche 30A-Seite des Halbleitersubstrats 30 als Lichteinfallsseite S1 und die zweite Oberfläche 30B-Seite als Verdrahtungsschichtseite S2 dargestellt ist.
  • Zwischen der ersten Oberfläche 30A des Halbleitersubstrats 30 und der unteren Elektrode 11 sind beispielsweise eine Schicht (Festladungsschicht) 17A mit einer Festladung, eine dielektrische Schicht 17B mit isolierenden Eigenschaften und eine Zwischenschicht-Isolator-Schicht 18 vorgesehen. Auf der oberen Elektrode (erste Elektrode) 16 ist eine Schutzschicht 19 vorgesehen. In der Schutzschicht 19 ist z. B. auf der Ausleseelektrode (zweite Elektrode) 11A ein lichtundurchlässiger Film 21 vorgesehen. Der lichtblockierende Film 21A deckt zumindest die Akkumulationselektrode (dritte Elektrode) 11B nicht ab und muss nur so vorgesehen sein, dass er zumindest einen Bereich der Ausleseelektrode (zweite Elektrode) 11A abdeckt, der direkt mit der photoelektrischen Umwandlungsschicht 15 in Kontakt steht. Beispielsweise ist der lichtblockierende Film 21A vorzugsweise so vorgesehen, dass er eine größere Größe hat als die Ausleseelektrode (zweite Elektrode) 11A, die in der gleichen Schicht wie die Akkumulationselektrode (dritte Elektrode) 11B ausgebildet ist. Weiterhin ist z. B. auf der Akkumulationselektrode (dritte Elektrode) 11B ein Farbfilter 22 vorgesehen. Der Farbfilter 22 ist beispielsweise ein Filter zur Verhinderung des Einfalls von sichtbarem Licht auf die photoelektrische Umwandlungsschicht 15 und braucht nur so vorgesehen zu werden, dass er zumindest den Bereich der Akkumulationselektrode (dritte Elektrode) 11B abdeckt. Es ist zu beachten, dass, obwohl 11 ein Beispiel zeigt, bei dem der lichtblockierende Film 21 und der Farbfilter 22 an unterschiedlichen Positionen in Filmdickenrichtung der Schutzschicht 19 vorgesehen sind, sie auch an der gleichen Position vorgesehen sein können. Eine Abflachungsschicht (nicht dargestellt) und ein optisches Element wie eine On-Chip-Linse 23 sind oberhalb der Schutzschicht 19 vorgesehen.
  • Die Festladungsschicht 17A kann ein Film mit einer positiven Festladung oder ein Film mit einer negativen Festladung sein. Als Material des Films mit einer negativen festen Ladung sind Hafniumoxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Tantaloxid, Titanoxid und dergleichen angegeben. Ferner können als andere Materialien als die oben genannten auch Lanthanoxid, Praseodymoxid, Ceroxid, Neodymoxid, Promethiumoxid, Samariumoxid, Europiumoxid, Gadoliniumoxid, Terbiumoxid, Dysprosiumoxid, Oxidationslöcher, Thuliumoxid, Ytterbiumoxid, Lutetiumoxid, Yttriumoxid, ein Aluminiumnitridfilm, ein Hafniumoxynitridfilm, ein Aluminiumoxynitridfilm und dergleichen verwendet werden.
  • Die Festladungsschicht 17A kann eine Konfiguration aufweisen, in der zwei oder mehr Arten von Filmen gestapelt sind. Dadurch kann zum Beispiel im Fall eines Films mit einer negativen festen Ladung die Funktion als Lochakkumulationsschicht weiter verbessert werden.
  • Das Material der dielektrischen Schicht 17B ist nicht besonders begrenzt, und die dielektrische Schicht 17B umfasst beispielsweise einen Siliziumoxid-Film, TEOS, einen Siliziumnitrid-Film, einen Siliziumoxynitrid-Film oder dergleichen.
  • Die Zwischenschicht-Isolierschicht (gelegentlich auch als zweite Isolierschicht bezeichnet) 18 umfasst beispielsweise einen einschichtigen Film, der eines von Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid (SiON) und dergleichen enthält, oder einen gestapelten Film, der zwei oder mehr dieser Elemente enthält.
  • Die Schutzschicht 19 enthält ein Material mit Lichtdurchlässigkeit und umfasst beispielsweise einen einschichtigen Film, der eines von Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid und dergleichen enthält, oder einen gestapelten Film, der zwei oder mehr davon enthält. Die Dicke der Schutzschicht 19 beträgt z. B. 100 nm bis 30000 nm.
  • Die Durchgangselektrode 34 ist zwischen der ersten Oberfläche 30A und der zweiten Oberfläche 30B des Halbleitersubstrats 30 vorgesehen. Das photoelektrische Umwandlungselement 10 ist über die Durchgangselektrode 34 mit einem Gate Gamp des Verstärkertransistors AMP und einem Source/Drain-Bereich 36B des Rücksetztransistors RST (ein Rücksetztransistor Trlrst) verbunden, der auch als schwebender Diffusionsabschnitt FD1 dient. Dadurch wird in dem Bildgebungselement 1 eine durch das photoelektrische Umwandlungselement 10 auf der ersten Oberfläche 30A des Halbleitersubstrats 30 erzeugte Signalladung über die Durchgangselektrode 34 gut auf die zweite Oberfläche 30B des Halbleitersubstrats 30 übertragen, und die Eigenschaften können verbessert werden.
  • Das untere Ende der Durchgangselektrode 34 ist mit dem Verbindungsabschnitt 41A in der Verdrahtungsschicht 41 verbunden, und der Verbindungsabschnitt 41A und die Gate-Elektrode des Verstärkertransistors AMP sind über einen unteren ersten Kontakt 45 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 41A und der schwebende Diffusionsabschnitt FD1 (Bereich 36B) sind z.B. über den unteren zweiten Kontakt 46 verbunden. Das obere Ende der Durchgangselektrode 34 ist z. B. über den Pad-Abschnitt 39A und den oberen ersten Kontakt 18A mit der Ausleseelektrode (dritte Elektrode) 11A verbunden.
  • Die Durchgangselektrode 34 hat eine Funktion als Verbindungsglied zwischen dem photoelektrischen Umwandlungselement 10 und dem Gate-Elektrodenabschnitt Gamp des Verstärkertransistors AMP und dem schwebenden Diffusionsabschnitt FD1 und dient als Übertragungspfad für die im photoelektrischen Umwandlungselement 10 erzeugte Ladung (hier: Elektronen).
  • Ein Rücksetz-Gate Grst des Rücksetztransistors RST ist neben dem schwebenden Diffusionsabschnitt FD1 angeordnet (ein Source/Drain-Bereich 36B des Rücksetztransistors RST). Dadurch kann die in dem schwebenden Diffusionsabschnitt FD1 angesammelte Ladung durch den Rücksetztransistor RST zurückgesetzt werden.
  • Das Halbleitersubstrat 30 umfasst z.B. ein n-Typ Silizium (Si)-Substrat und weist in einem vorgegebenen Bereich eine p-Wanne 31 auf. Der Verstärkertransistor AMP, der Rücksetztransistor RST, der Auswahltransistor SEL usw., die oben beschrieben wurden, sind auf der zweiten Oberfläche 30B der p-Wanne 31 vorgesehen. Ferner ist in einem Randbereich des Halbleitersubstrats 30 eine Peripherieschaltung (nicht dargestellt) vorgesehen, die eine Logikschaltung usw. umfasst.
  • Der Rücksetztransistor RST (der Rücksetztransistor Trlrst) ist ein Transistor, der eine vom photoelektrischen Umwandlungselement 10 zum schwebenden Diffusionsbereich FD1 übertragene Ladung zurücksetzt, und umfasst beispielsweise einen MOS-Transistor. Im Einzelnen umfasst der Rücksetztransistor Tr1rst ein Rücksetz-Gate Grst, einen Kanalbildungsbereich 36A und Source/Drain-Bereiche 36B und 36C. Das Rücksetztransistor-Gate Grst ist mit einer Rücksetzleitung RST1 verbunden, und ein Source-/Drain-Bereich 36B des Rücksetztransistors Tr1rst dient auch als der schwebende Diffusionsabschnitt FD1. Der andere Source-/Drain-Bereich 36C, der den Rücksetztransistor Tr1rst umfasst, ist mit einer Stromquelle VDD verbunden.
  • Der Verstärkertransistor AMP ist ein Modulationselement, das die vom photoelektrischen Umwandlungselement 10 erzeugte Ladungsmenge auf eine Spannung moduliert, und umfasst beispielsweise einen MOS-Transistor. Im Einzelnen umfasst der Verstärkertransistor AMP ein Gate Gamp, einen Kanalbildungsbereich 35A und Source/Drain-Bereiche 35B und 35C. Das Gate Gamp ist über den unteren ersten Kontakt 45, den Verbindungsabschnitt 41A, den unteren zweiten Kontakt 46, die Durchgangselektrode 34 usw. mit der Ausleseelektrode (dritte Elektrode) 11A und einem Source-/Drain-Bereich 36B des Rücksetztransistors Tr1rst (dem schwebenden Diffusionsabschnitt FD1) verbunden. Ferner teilt sich ein Source/Drain-Bereich 35B einen Bereich mit dem anderen Source/Drain-Bereich 36C, der in dem Rücksetztransistor Tr1rst enthalten ist, und ist mit der Stromquelle VDD verbunden.
  • Der Auswahltransistor SEL (ein Auswahltransistor TR1sel) umfasst ein Gate Gsel, einen Kanalbildungsbereich 34A und Source-/Drainbereiche 34B und 34C. Das Gate Gsel ist mit einer Auswahlleitung SEL1 verbunden. Ferner teilt sich ein Source/Drain-Bereich 34B einen Bereich mit dem anderen Source/Drain-Bereich 35C, der im Verstärkertransistor AMP enthalten ist, und der andere Source/Drain-Bereich 34C ist mit einer Signalleitung (Datenausgangsleitung) VSL1 verbunden.
  • Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung der fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie kann beispielsweise durch Verwendung eines photoelektrischen Umwandlungselements einer beliebigen Ausführungsform unter einem photoelektrischen Umwandlungselement der ersten Ausführungsform bis zu einem photoelektrischen Umwandlungselement der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie in Übereinstimmung mit einem bekannten Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung hergestellt werden (beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, das in der Japanischen Patentanmeldung Offenlegungsnummer 2017-157816 beschrieben ist).
  • (Gesamtkonfiguration der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung)
  • 13 ist ein Funktionsblockschaltbild, das eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1001 zeigt. Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1001 ist ein CMOS-Bildsensor und hat einen Pixelabschnitt 101a als Abbildungsbereich und umfasst beispielsweise einen Schaltkreis-Abschnitt 130 mit einem Zeilenabtast-Abschnitt 131, einem Horizontalauswahl-Abschnitt 133, einem Spaltenabtast-Abschnitt 134 und einem System-Steuerabschnitt 132. Der Schaltkreis-Abschnitt 130 kann in einem Bereich um den Pixel-Abschnitt 1a herum vorgesehen sein oder mit dem Pixel-Abschnitt 101a gestapelt sein (in einem dem Pixel-Abschnitt 101a zugewandten Bereich).
  • Der Pixel-Abschnitt 101a hat z.B. eine Vielzahl von Einheitspixeln P (von denen jedes z.B. dem Bildgebungselement 1 entspricht (als ein Pixel dient)), die zweidimensional in einer Matrixform angeordnet sind. In den Einheitspixeln P ist beispielsweise für jede Pixelzeile eine Pixelansteuerungsleitung Lread (insbesondere eine Zeilenauswahlleitung und eine Rücksetzsteuerleitung) und für jede Pixelspalte eine vertikale Signalleitung Lsig eingezeichnet. Die Pixelansteuerungsleitung Lread ist eine Leitung, die ein Treibersignal zum Auslesen eines vom Pixel gesendeten Signals überträgt. Ein Ende der Pixelansteuerungsleitung Lread ist mit einem Ausgangsende verbunden, das einer Zeile des Zeilenabtast-Abschnitts 131 entspricht.
  • Der Zeilenabtast-Abschnitt 131 ist eine Pixel-Antriebseinheit, die ein Schieberegister, einen Adressdecoder usw. umfasst und die jedes Pixel P des Pixel-Abschnitts 101a z.B. auf einer Zeilenbasis ansteuert. Signale, die von den Pixeln P der vom Zeilenabtast-Abschnitt 131 selektiv abgetasteten Pixelzeilen ausgegeben werden, werden dem Horizontalauswahl-Abschnitt 133 über die jeweiligen vertikalen Signalleitungen Lsig zugeführt. Der Horizontalauswahl-Abschnitt 133 umfasst Verstärker, Horizontalauswahl-Schalter usw., die individuell für die vertikalen Signalleitungen Lsig vorgesehen sind.
  • Der Spaltenabtast-Abschnitt 134 ist ein Abschnitt, der ein Schieberegister, einen Adressdecoder usw. umfasst und der die Horizontalauswahl-Schalter des Horizontalauswahl-Abschnitts 133 sequentiell abtastet und ansteuert. Durch die selektive Abtastung durch den Spaltenabtast-Abschnitt 134 werden die über die vertikalen Signalleitungen Lsig übertragenen Signale der Pixel sequentiell an eine horizontale Signalleitung 135 übertragen und über die horizontale Signalleitung 135 nach außen ausgegeben.
  • Der System-Steuerabschnitt 132 ist ein Abschnitt, der von außen gegebene Takte, Daten zur Ausgabe von Befehlen von Betriebsmodi usw. empfängt und weiterhin Daten von internen Informationen der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1001 usw. ausgibt. Der System-Steuerabschnitt 132 umfasst ferner einen Zeitgeber, der verschiedene Zeitsignale erzeugt und die Antriebssteuerung des Zeilenabtast-Abschnitts 131, des Horizontalauswahl-Abschnitts 133, des Spaltenabtast-Abschnitts 134 usw. auf der Basis verschiedener Zeitsignale durchführt, die vom Zeitgeber erzeugt werden.
  • <Sechste Ausführungsform (Beispiel einer elektronischen Vorrichtung)>
  • Eine elektronische Vorrichtung einer sechsten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie ist eine elektronische Vorrichtung, die eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung der fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie umfasst. Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung der fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie ist wie oben erwähnt, daher wird hier auf eine Beschreibung verzichtet. Die elektronische Vorrichtung der sechsten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie umfasst eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung mit hervorragender Bildqualität und kann daher die Bildqualitätseigenschaften verbessern, usw.
  • Vorstehend wird eine Beschreibung anhand von Ausführungsformen gegeben; der Gegenstand der vorliegenden Technologie ist jedoch nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in verschiedener Weise modifiziert werden. Obwohl die obigen Ausführungsformen ein Beispiel zeigen, bei dem das photoelektrische Umwandlungselement 10 allein in dem Bildgebungselement 1 verwendet wird, kann das photoelektrische Umwandlungselement 10 beispielsweise in Kombination mit anderen photoelektrischen Umwandlungselementen verwendet werden, die Licht anderer Wellenlängen als des Nahinfrarotbereichs, wie z. B. sichtbares Licht, photoelektrisch umwandeln. Beispiele für andere photoelektrische Umwandlungselemente umfassen ein sogenanntes anorganisches photoelektrisches Umwandlungselement, das zum Einbetten in das Halbleitersubstrat 30 ausgebildet ist, und ein sogenanntes organisches photoelektrisches Umwandlungselement, bei dem eine photoelektrische Umwandlungsschicht unter Verwendung eines organischen Halbleitermaterials ausgebildet ist.
  • Obwohl die obigen Ausführungsformen beispielhaft anhand einer Konfiguration eines Bildgebungselements 1 mit Rückseitenbeleuchtung beschrieben sind, können die obigen Ausführungsformen auch auf ein Bildgebungselement mit Aufseitenbeleuchtung angewendet werden. Weiterhin ist bei einer Verwendung in Kombination mit anderen photoelektrischen Umwandlungselementen, wie oben erwähnt, eine Konfiguration als Bildgebungselement vom Typ der sogenannten vertikalen Lichttrennung möglich, oder eine Konfiguration, bei der photoelektrische Umwandlungselemente, die Licht in anderen Wellenlängenbereichen photoelektrisch umwandeln, zweidimensional auf einem Halbleitersubstrat angeordnet sind (z.B. in der Bayer-Anordnung), ist möglich. Darüber hinaus kann z. B. ein Substrat, das mit anderen Funktionselementen wie einem Speicherelement versehen ist, auf die Seite der mehrschichtigen Verdrahtung gestapelt werden.
  • Ferner muss nicht jedes der photoelektrischen Umwandlungselemente 10, des Bildgebungselements 1 und der Bildgebungsvorrichtung 1001 gemäß der vorliegenden Technologie alle in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Bestandteile usw. umfassen und kann umgekehrt auch andere Schichten umfassen.
  • <Verwendungsbeispiele der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, auf die die vorliegende Technologie angewendet wird>
  • 14 ist ein Diagramm, das Verwendungsbeispiele für die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung der fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie als Bildsensor zeigt.
  • Die oben beschriebene Festkörper-Bildgebungsvorrichtung der fünften Ausführungsform kann beispielsweise für verschiedene Fälle verwendet werden, in denen Licht wie sichtbares Licht, Infrarotlicht, ultraviolettes Licht oder Röntgenstrahlen erfasst wird, wie unten gezeigt. Das heißt, wie in 14 gezeigt, kann die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung der fünften Ausführungsform für eine Vorrichtung (z.B. die elektronische Vorrichtung der sechsten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde) verwendet werden, die z.B. auf dem Gebiet der Betrachtung verwendet wird, auf dem Gebiet des Verkehrs, auf dem Gebiet der elektrischen Haushaltsgeräte, auf dem Gebiet des medizinischen Dienstes und der Gesundheitsfürsorge, auf dem Gebiet der Sicherheit, auf dem Gebiet der Schönheitskultur, auf dem Gebiet des Sports, auf dem Gebiet der Landwirtschaft, usw.
  • Speziell im Bereich der Betrachtung kann die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung der fünften Ausführungsform beispielsweise für ein Gerät zur Aufnahme von Bildern verwendet werden, die zur Wertschätzung verwendet werden, wie eine Digitalkamera, ein Smartphone oder ein Mobiltelefon, das mit einer Kamerafunktion ausgestattet ist.
  • Im Bereich des Verkehrs kann die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung der fünften Ausführungsform beispielsweise für eine Vorrichtung verwendet werden, die im Verkehr für sicheres Fahren verwendet wird, wie z.B. automatisches Anhalten, die Erkennung des Zustands eines Fahrers usw., wie z.B. ein im Auto montierter Sensor, der die Vorderseite, die Rückseite, die Umgebung, das Innere usw. eines Autos abbildet, eine Überwachungskamera, die sich bewegende Fahrzeuge und eine Straße überwacht, oder ein Abstandsmessungssensor, der eine Abstandsmessung des Abstands zwischen Fahrzeugen oder dergleichen durchführt.
  • Im Bereich der elektrischen Haushaltsgeräte kann die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung der fünften Ausführungsform beispielsweise für ein Gerät verwendet werden, das für elektrische Haushaltsgeräte verwendet wird, um eine Geste eines Benutzers abzubilden und eine Gerätebedienung in Übereinstimmung mit der Geste durchzuführen, wie z. B. ein Fernseher, ein Kühlschrank oder eine Klimaanlage.
  • Im Bereich des medizinischen Dienstes und der Gesundheitsfürsorge kann die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung der fünften Ausführungsform beispielsweise für ein Gerät verwendet werden, das für den medizinischen Dienst und die Gesundheitsfürsorge verwendet wird, wie z. B. ein Endoskop oder ein Gerät, das eine Abbildung von Blutgefäßen durch den Empfang von Infrarotlicht durchführt.
  • Im Bereich der Sicherheit kann die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung der fünften Ausführungsform zum Beispiel für eine Vorrichtung verwendet werden, die für die Sicherheit verwendet wird, wie eine Überwachungskamera zur Verbrechensverhütung oder eine Kamera zur Personenauthentifizierung.
  • Im Bereich der Schönheitskultur kann die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung der fünften Ausführungsform beispielsweise für ein Gerät verwendet werden, das für die Schönheitskultur verwendet wird, wie beispielsweise ein Hautmessgerät, das eine Haut abbildet, oder ein Mikroskop, das die Kopfhaut abbildet.
  • Im Bereich des Sports kann die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung der fünften Ausführungsform beispielsweise für ein Gerät verwendet werden, das für den Sport verwendet wird, wie eine Action-Kamera oder eine tragbare Kamera für den Sportgebrauch oder dergleichen.
  • Im Bereich der Landwirtschaft kann die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung der fünften Ausführungsform beispielsweise für ein Gerät verwendet werden, das für die Landwirtschaft verwendet wird, wie eine Kamera zur Überwachung des Zustands eines Bauernhofs und der Ernten.
  • Als nächstes werden Verwendungsbeispiele der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung der fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie konkret beschrieben. Beispielsweise kann die oben beschriebene Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1001 für alle Arten von elektronischen Vorrichtungen verwendet werden, die eine Bildgebungsfunktion umfassen, wie z. B. Kamerasysteme wie digitale Fotokameras und Videokameras sowie Mobiltelefone mit einer Bildgebungsfunktion. 15 zeigt beispielhaft eine grobe Konfiguration einer elektronischen Vorrichtung 1002 (einer Kamera). Die elektronische Vorrichtung 1002 ist beispielsweise eine Videokamera, die Standbilder oder bewegte Bilder aufnehmen kann, und umfasst eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 399, ein optisches System (optische Linse) 310, eine Verschlussvorrichtung 311, eine Antriebseinheit 313, die die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 399 und die Verschlussvorrichtung 311 antreibt, und einen Signalverarbeitungsabschnitt 312.
  • Das optische System 310 ist ein System, das Bildlicht (einfallendes Licht), das von einem Objekt gesendet wird, zu einem Pixel-Abschnitt der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 399 leitet. Das optische System 310 kann eine Vielzahl von optischen Linsen umfassen. Die Verschlussvorrichtung 311 ist eine Vorrichtung, die den Zeitraum der Lichteinstrahlung und den Zeitraum der Lichtsperrung für die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 399 steuert. Die Antriebseinheit 313 ist ein Abschnitt, der einen Übertragungsbetrieb der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 399 und einen Verschlussbetrieb der Verschlussvorrichtung 311 steuert. Der Signalverarbeitungsabschnitt 312 ist ein Abschnitt, der verschiedene Signalverarbeitungen an einem von der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 399 ausgegebenen Signal durchführt. Ein Videobildsignal Dout nach der Signalverarbeitung wird in einem Speichermedium, wie z. B. einem Speicher, gespeichert oder an einen Monitor o. ä. ausgegeben.
  • <Anwendungsbeispiel für endoskopisches Chirurgiesystem>
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für verschiedene Produkte verwendet werden. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung für ein endoskopisches chirurgisches System verwendet werden.
  • 16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines endoskopischen chirurgischen Systems darstellt, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann.
  • Die Figur zeigt einen Zustand, in welchem ein Bediener (Chirurg) 11131 gerade eine chirurgische Operation an einem Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 unter Verwendung eines endoskopischen chirurgischen des Systems 11000. Wie in 16 veranschaulicht ist, umfasst das endoskopische chirurgische System 11000 ein Endoskop 11100, andere chirurgische Instrumente 11110 wie etwa ein Pneumoperitoneum-Rohr 11111 und ein Energiebehandlungsinstrument 11112, eine Trägerarmvorrichtung 11120, die das Endoskop 11100 trägt, und einen Rollwagen 11200, auf welchem verschiedene Vorrichtungen zum Durchführen einer chirurgischen Operation unter einem Endoskop montiert sind.
  • Das Endoskop 11100 umfasst einen Linsentubus 11101, von welchem ein Bereich mit einer vorbestimmten Länge von der Spitze in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 eingeführt wird, und einen Kamerakopf 11102, der mit einem Proximalende des Linsentubus 11101 verbunden ist. In dem dargestellten Beispiel kann, während das Endoskop 11100 dargestellt ist, das als ein sogenanntes hartes Endoskop mit dem harten Linsentubus 11101 konfiguriert ist, das Endoskop 11100 als sogenanntes flexibles bzw. weiches Endoskop mit einem weichen Linsentubus konfiguriert sein.
  • An der Spitze des Linsentubus 11101 ist eine Öffnung vorgesehen, in welche eine Objektlinse eingepasst ist. Eine Lichtquellenvorrichtung 11203 ist mit dem Endoskop 11100 verbunden. In der Lichtquellenvorrichtung 11203 erzeugtes Licht wird zur Spitze des Linsentubus 11101 durch eine Lichtführung geführt, die sich innerhalb des Linsentubus 11101 erstreckt, und wird in Richtung eines Beobachtungsziels innerhalb des Körperhohlraums des Patienten 11132 durch die Objektlinse emittiert. Das Endoskop 11100 kann hier ein Direktsichtspiegel sein oder kann ein perspektivischer Spiegel oder eine Seitensichtspiegel sein.
  • Ein optisches System und ein Bildsensor sind innerhalb des Kamerakopfes 11102 vorgesehen, und reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) vom Beobachtungsziel wird durch das optische System im Bildsensor zusammengeführt bzw. gesammelt. Das Beobachtungslicht wird durch den Bildsensor photoelektrisch umgewandelt, und ein dem Beobachtungslicht entsprechendes elektrisches Signal, das heißt, ein dem beobachteten Bild entsprechendes Bildsignal, wird erzeugt. Das Bildsignal wird als Rohdaten zu einer Kamera-Steuereinheit (CCU) 11201 übertragen.
  • Die CCU 11201 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU) und dergleichen und steuert übergreifend eine Operation des Endoskops 11100 und einer Anzeigevorrichtung 11202. Ferner empfängt die CCU 11201 das Bildsignal vom Kamerakopf 11102 und führt verschiedene Arten einer Bildverarbeitung zum Anzeigen eines auf dem Bildsignal basierenden Bildes wie etwa eine Verarbeitung für eine Entwicklung (Verarbeitung für ein Demosaicing) oder dergleichen auf das Bildsignal durch.
  • Die Anzeigevorrichtung 11202 zeigt das Bild, das auf dem Bildsignal basiert, an dem von der CCU 11201 die Bildverarbeitung durchgeführt wurde, unter einer Steuerung der CCU 11201 an.
  • Die Lichtquellenvorrichtung 11203 enthält eine Lichtquelle, beispielsweise eine lichtemittierende Diode (LED), und liefert Licht, das emittiert werden soll, wenn ein Operationsteil und dergleichen abgebildet werden, zum Endoskop 11100.
  • Eine Eingabevorrichtung 11204 ist eine Eingabeschnittstelle für das endoskopische chirurgische System 11000. Ein Nutzer kann über die Eingabevorrichtung 11204 verschiedene Arten von Information eingeben und eine Anweisung in das endoskopische chirurgische System 11000 eingeben. Beispielsweise gibt der Nutzer eine Anweisung, Abbildungsbedingungen (zum Beispiel eine Art von Bestrahlungslicht, eine Vergrößerung und eine Brennweite) des Endoskops 11100 zu ändern, ein.
  • Eine Vorrichtung 11205 zur Steuerung eines Behandlungsinstruments steuert eine Ansteuerung des Energiebehandlungsinstruments 11112 für eine Kauterisierung bzw. Verätzung und einen Schnitt von Gewebe oder ein Verschließen von Blutgefäßen. Um ein Sichtfeld des Endoskops 11100 sicherzustellen und einen Arbeitsraum des Bedieners sicherzustellen, injiziert eine Pneumoperitoneum-Vorrichtung 11206 durch das Pneumoperitoneum-Rohr 11111 ein Gas in den Körperhohlraum, um den Körperhohlraum des Patienten 11132 auszudehnen. Eine Aufzeichnungseinrichtung 11207 ist eine Vorrichtung, die verschiedene Arten einer Information über eine chirurgische Operation aufzeichnen kann. Ein Drucker 11208 ist eine Vorrichtung, die verschiedene Arten von Information über eine chirurgische Operation in verschiedenen Formaten wie etwa als Text, Bild oder grafische Darstellung drucken kann.
  • Die Lichtquellenvorrichtung 11203, die dafür konfiguriert ist, Licht, das emittiert werden soll, wenn ein Operationsteil abgebildet wird, dem Endoskop 11100 bereitzustellen, kann beispielsweise eine LED, eine Laserlichtquelle oder eine Weißlichtquelle in einer Kombination davon umfassen. Wenn eine Weißlichtquelle eine Kombination von RGB-Laserlichtquellen enthält, ist es, da es möglich ist, Ausgabeintensitäten und Ausgabezeitpunkte der Farben (Wellenlängen) mit hoher Genauigkeit zu steuern, möglich, einen Weißabgleich eines aufgenommenen Bildes in der Lichtquellenvorrichtung 11203 einzustellen. Außerdem ist es in diesem Fall, wenn Laserstrahlen von RGB-Laserlichtquellen zum Beobachtungsziel in Zeitmultiplex-Weise emittiert werden und eine Ansteuerung des Bildgebungssensors des Kamerakopfes 11102 synchron mit dessen Emissionszeitpunkten gesteuert wird, möglich, jedem von R, G und B entsprechende Bilder in einer Zeitmultiplex-Weise aufzunehmen. Gemäß dem Verfahren ist es möglich, ein Farbbild ohne Bereitstellen eines Farbfilters im Bildgebungssensor zu erhalten.
  • Darüber hinaus kann eine Ansteuerung der Lichtquellenvorrichtung 11203 gesteuert werden, indem eine Intensität von in vorbestimmten Zeitintervallen abzugebendem Licht geändert wird. Eine Ansteuerung des Bildsensors des Kamerakopfes 11102 wird synchron mit dem Zeitpunkt gesteuert, zu dem die Intensität eines Lichts geändert wird, und Bilder werden in Zeitmultiplex-Weise erfasst. Wenn die Bilder kombiniert werden, ist es möglich, ein Bild mit hohem Dynamikbereich ohne sogenannte Verdunkelung oder Aufhellung bzw. Blendung zu erzeugen.
  • Außerdem kann die Lichtquellenvorrichtung 11203 Licht eines vorbestimmten Wellenlängenbands entsprechend einer Beobachtung mit speziellem Licht bereitstellen. Bei der Beobachtung mit speziellem Licht wird beispielsweise unter Ausnutzung einer Wellenlängenabhängigkeit einer Lichtabsorption in Körpergewebe Licht eines schmaleren Bandes als während einer normalen Beobachtung emittiertes Licht (das heißt weißes Licht) emittiert. Daher wird eine sogenannte Beobachtung mit schmalbandigem Licht (schmalbandige Abbildung) durchgeführt, in der ein vorbestimmtes Gewebe wie etwa Blutgefäße in einer mukosalen Oberflächenschicht mit hohem Kontrast abgebildet werden. Alternativ dazu kann in einer Beobachtung mit speziellem Licht eine Fluoreszenzbeobachtung durchgeführt werden, in der ein Bild mittels Fluoreszenz erhalten wird, das erzeugt wird, wenn Anregungslicht emittiert wird. Bei einer Fluoreszenzbeobachtung wird Anregungslicht in Richtung des Körpergewebes emittiert und Fluoreszenz vom Körpergewebe wird beobachtet (Eigenfluoreszenz-Beobachtung), oder ein Reagenzmittel wie etwa Indocyaningrün (ICG) wird lokal in Körpergewebe injiziert und Anregungslicht entsprechend einer Fluoreszenzwellenlänge des Reagenzmittels wird zum Körpergewebe emittiert, so dass ein Fluoreszenzbild erhalten werden kann. Die Lichtquellenvorrichtung 11203 kann schmalbandiges Licht und/oder Anregungslicht entsprechend solch einer Beobachtung mit speziellem Licht bereitstellen.
  • 17 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel funktionaler Konfigurationen des Kamerakopfes 11102 und der CCU 11201 zeigt, die in 16 dargestellt sind.
  • Der Kamerakopf 11102 enthält eine Linseneinheit 11401, eine Bildgebungseinheit 11402, eine Ansteuerungseinheit 11403, eine Kommunikationseinheit 11404 und eine Kamerakopf-Steuereinheit 11405. Die CCU 11201 enthält eine Kommunikationseinheit 11411, eine Bildverarbeitungseinheit 11412 und eine Steuereinheit 11413. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind durch ein Übertragungskabel 11400 verbunden, so dass sie miteinander kommunizieren können.
  • Die Linseneinheit 11401 ist ein optisches System, das an einem Verbindungsteil mit dem Linsentubus 11101 vorgesehen ist. Von der Spitze des Linsentubus 11101 empfangenes Beobachtungslicht wird zum Kamerakopf 11102 geführt und fällt auf die Linseneinheit 11401. Die Linseneinheit 11401 enthält eine Kombination einer Vielzahl von Linsen, einschließlich einer Zoomlinse und einer Fokuslinse.
  • Die Bildgebungseinheit 11402 enthält einen Bildsensor. Die Bildgebungseinheit 11402 kann einen Bildsensor (sogenannter Einzelplattentyp) enthalten oder kann eine Vielzahl von Bildsensoren (sogenannter Mehrplattentyp) enthalten. Wenn die Bildgebungseinheit 11402 beispielsweise ein Mehrplattentyp ist, werden R, G und B entsprechende Bildsignale von den Bildsensoren erzeugt, und diese können kombiniert werden, um ein Farbbild zu erhalten. Alternativ dazu kann die Bildgebungseinheit 11402 ein Paar Bildsensoren enthalten, um Bildsignale für das rechte Auge und das linke Auge entsprechend einer 3D-(dimensionalen-)Anzeige zu erlangen. Wenn die 3D-Anzeige vorgesehen ist, kann der Bediener 11131 eine Tiefe eines biologischen Gewebes im Operationsteil genauer erkennen. Wenn die Bildgebungseinheit 11402 ein Mehrplattentyp ist, ist hier eine Vielzahl von Linseneinheiten 11402 entsprechend den Bildsensoren vorgesehen.
  • Außerdem muss die Bildgebungseinheit 11402 nicht notwendigerweise im Kamerakopf 11102 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Bildgebungseinheit 11402 innerhalb des Linsentubus 11101 und unmittelbar hinter der Objektivlinse vorgesehen sein.
  • Die Ansteuerungseinheit 11403 enthält einen Aktuator und bewegt unter einer Steuerung der Kamerakopf-Steuereinheit 11405eine Zoomlinse und eine Fokuslinse der Linseneinheit 11401 um einen vorbestimmten Abstand entlang der optischen Achse. Dementsprechend können eine Vergrößerung und ein Fokus eines aufgenommenen Bildes durch die Bildgebungseinheit 11402 geeignet eingestellt werden.
  • Die Kommunikationseinheit 11404 enthält eine Kommunikationsvorrichtung, die dafür konfiguriert ist, verschiedene Arten von Information zu der CCU 11201 zu übertragen und von ihr zu empfangen. Die Kommunikationseinheit 11404 überträgt ein von der Bildgebungseinheit 11402 erhaltenes Bildsignal über das Übertragungskabel 11400 als Rohdaten zur CCU 11201.
  • Außerdem empfängt die Kommunikationseinheit 11404 ein Steuersignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 von der CCU 11201 und stellt das empfangene Signal der Kamerakopf-Steuereinheit 11405 bereit. Das Steuersignal enthält Information über Abbildungsbedingungen, zum Beispiel eine Information zum Bezeichnen einer Frame-Rate eines aufgenommenen Bildes, eine Information zum Bezeichnen eines Belichtungswerts während einer Abbildung und/oder eine Information zum Bezeichnen einer Vergrößerung und eine Fokus eines aufgenommene Bildes.
  • Abbildungsbedingungen wie die Frame-Rate, der Belichtungswert, die Vergrößerung und der Fokus können hier durch den Nutzer entsprechend bezeichnet werden oder können durch die Steuereinheit 11413 der CCU 11201 auf der Basis des erfassten Bildsignals automatisch eingestellt werden. Im letztgenannten Fall sind für das Endoskop 11100 eine sogenannte Funktion einer automatischen Belichtung (AE), eine Funktion eines Autofokus (AF) und eine Funktion eines automatischen Weißabgleichs (AWB) vorgesehen.
  • Die Kamerakopf-Steuereinheit 11405 steuert eine Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 auf der Basis des über die Kommunikationseinheit 11404 von der CCU 11201 empfangenen Steuersignals.
  • Die Kommunikationseinheit 11411 enthält eine Kommunikationsvorrichtung, die dafür konfiguriert ist, verschiedene Arten einer Information zum Kamerakopf 11102 zu übertragen und von ihm zu empfangen. Die Kommunikationseinheit 11411 empfängt ein über das Übertragungskabel 11400 übertragenes Bildsignal vom Kamerakopf 11102.
  • Außerdem überträgt die Kommunikationseinheit 11411 ein Steuersignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 zum Kamerakopf 11102. Das Bildsignal und das Steuersignal können über die Telekommunikation bzw. Datenfernübertragung, eine optische Kommunikation oder dergleichen übertragen werden.
  • Die Bildverarbeitungseinheit 11412 führt verschiedene Arten einer Bildverarbeitung an dem Bildsignal, das als Rohdaten vom Kamerakopf 11102 übertragen wird, durch.
  • Die Steuereinheit 11413 führt verschiedene Arten einer Steuerung bezüglich einer Abbildung eines Operationsteils durch das Endoskop 11100 oder dergleichen und einer Anzeige eines aufgenommenen Bildes durch, das durch Abbilden des Operationsteils oder dergleichen erhalten wird. Beispielsweise erzeugt die Steuereinheit 11413 ein Steuersignal, um eine Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 zu steuern.
  • Außerdem zeigt die Steuereinheit 11413 ein aufgenommenes Bild, das einen Operationsteil und dergleichen zeigt, auf der Anzeigeeinheit 11202 auf der Basis des Bildsignals an, an welchem durch die Bildverarbeitungseinheit 11412 eine Bildverarbeitung durchgeführt wird. In diesem Fall kann die Steuereinheit 11413 unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechnologien verschiedene Objekte in dem aufgenommenen Bild erkennen. Beispielsweise kann, wenn die Form eines Rands, eine Farbe und dergleichen eines im aufgenommenen Bild enthaltenen Objekts detektiert werden, die Steuereinheit 11413 ein chirurgisches Instrument wie etwa ein Pinzette bzw. Zange, einen spezifischen Teil eines Körpers, eine Blutung, Dunst, der erzeugt wird, wenn das Energiebehandlungsinstrument 11112 verwendet wird, erkennen. Wenn das aufgenommene Bild auf der Anzeigevorrichtung 11202 angezeigt wird, kann die Steuereinheit 11413 unter Ausnutzung des Erkennungsergebnisses verschiedene Arten einer Information zur Unterstützung einer Operation auf dem Bild des Operationsteils überlappend anzeigen. Wenn die Information zur Unterstützung einer Operation überlappend angezeigt und dem Bediener 11131 präsentiert wird, ist es möglich, eine Belastung für den Bediener 11131 zu reduzieren, und der Bediener 11131 kann eine chirurgische Operation sicher fortführen.
  • Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11101 und die CCU 11201 verbindet, ist ein elektrisches Signalkabel, das eine Kommunikation elektrischer Signale unterstützt, eine Lichtleitfaser, die eine optische Kommunikation unterstützt, oder ein daraus zusammengesetztes Kabel.
  • Während unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 im dargestellten Beispiel eine drahtgebundene Kommunikation durchgeführt wird, kann hier eine drahtlose Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 durchgeführt werden.
  • Ein Beispiel des endoskopischen chirurgischen Systems, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann, wurde oben beschrieben. Die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann für das Endoskop 11100 und die Bildgebungseinheit 11402 des Kamerakopfes 11102 unter den oben beschriebenen Komponenten verwendet werden. Konkret kann eine Verwendung der Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung für das Endoskop 11100 und die Bildgebungseinheit 11402 des Kamerakopfes 11102 die Empfindlichkeit des Endoskops 11100 und der Bildgebungseinheit 11402 des Kamerakopfes 11102 verbessern.
  • Während das endoskopische chirurgische System hier als ein Beispiel beschrieben wurde, kann die Technologie der vorliegenden Offenbarung für andere Systeme, beispielsweise ein mikroskopisches chirurgisches System, verwendet werden.
  • <Anwendungsbeispiel für bewegliche Objekte>.
  • Die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist für eine Vielzahl von Produkten verwendbar. Beispielsweise wird die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung als Vorrichtungen implementiert, die an einer beliebigen Art beweglicher Objekte wie etwa Automobilen, Elektrofahrzeugen, Hybrid-Elektrofahrzeugen, Motorrädern, Fahrrädern, Einrichtungen der persönlichen Mobilität, Flugzeugen, Drohnen, Schiffen und Robotern montiert sind.
  • 18 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines Fahrzeugsteuerungssystems veranschaulicht, welches ein Beispiel eines Systems zur Steuerung beweglicher Objekte ist, für das eine Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist.
  • Ein Fahrzeugsteuerungssystem 12000 umfasst eine Vielzahl elektronischer Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 verbunden sind. In dem in der Figur veranschaulichten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eine Antriebssystem-Steuereinheit 12010, eine Karosseriesystem-Steuereinheit 12020, eine Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs, eine Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs und eine integrierte Steuereinheit 12050. Außerdem sind als funktionale Konfigurationen der integrierten Steuereinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Ton-Bild-Ausgabeeinheit 12052 und eine Schnittstelle (I/F) 12053 mit dem fahrzeugeigenen Netzwerk veranschaulicht.
  • Die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 steuert gemäß einer Vielzahl von Programmen Operationen von Vorrichtungen bezüglich des Antriebssystems des Fahrzeugs. Beispielsweise dient die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 als Steuerungsvorrichtung einer Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung etwa eines Verbrennungsmotors oder eines Antriebsmotors, die eine Antriebskraft des Fahrzeugs erzeugt, eines Antriebskraft-Übertragungsmechanismus, der die Antriebskraft auf Räder überträgt, eines Lenkmechanismus, der den Lenkwinkel des Fahrzeugs einstellt, einer Bremsvorrichtung, die die Bremskraft des Fahrzeugs erzeugt, und dergleichen.
  • Die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 steuert gemäß einer Vielzahl von Programmen Operationen einer Vielzahl von an der Fahrzeugkarosserie angebrachten Vorrichtungen. Beispielsweise dient die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 als Steuerungsvorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein System für intelligente Schlüssel, eine automatische Fenstervorrichtung oder eine Vielzahl von Leuchten wie etwa eines Frontscheinwerfers, eines Heckscheinwerfer, einer Bremsleuchte, eines Fahrtrichtungsanzeigers oder einer Nebelleuchte. In diesem Fall kann die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 Radiowellen, die von einer tragbaren Vorrichtung, die einen Schlüssel ersetzt, oder Signale eine Vielzahl von Schaltern empfangen. Die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 empfängt diese Radiowellen oder Signale und steuert die Türverriegelungsvorrichtung, die automatische Fenstervorrichtung, die Leuchten der dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert Information in Bezug auf die äußere Umgebung eines Fahrzeugs, an dem das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 montiert ist. Beispielsweise ist eine Bildgebungseinheit 12031 mit der Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs verbunden. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs veranlasst, dass die Bildgebungseinheit 12031 ein Bild außerhalb des Fahrzeugs aufnimmt, und empfängt das aufgenommene Bild. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs kann einen Prozess zur Objektdetektion oder einen Prozess zur Detektion von Abständen für eine Person, ein Fahrzeug, ein Hindernis, ein Verkehrszeichen, Buchstaben auf einer Straße oder dergleichen auf der Basis des empfangenen Bildes durchführen.
  • Die Bildgebungseinheit 12031 ist ein Lichtsensor, der Licht empfängt und ein elektrisches Signal gemäß der Menge an empfangenem Licht abgibt. Die Bildgebungseinheit 12031 kann das elektrische Signal als ein Bild oder eine Information einer Abstandsmessung abgeben. Darüber hinaus kann das von der Bildgebungseinheit 12031 empfangene Licht sichtbares Licht sein oder kann nicht sichtbares Licht wie etwa Infrarotlicht sein.
  • Die Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs detektiert Information innerhalb des Fahrzeugs. Die Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs ist zum Beispiel mit einer Einheit 12041 zur Detektion einer Fahrerbefindlichkeit, die eine Befindlichkeit eines Fahrers detektiert, verbunden. Die Einheit 12041 zur Detektion einer Fahrerbefindlichkeit kann beispielsweise eine Kamera, die den Fahrer aufnimmt, umfassen. Die Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis der von der Einheit 12041 zur Detektion einer Fahrerbefindlichkeit eingegebenen Detektionsinformation den Ermüdungsgrad oder den Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer einschläft.
  • Der Mikrocomputer 12051 berechnet beispielsweise einen Steuerungszielwert der Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus oder der Bremsvorrichtung auf der Basis einer Information, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs über die äußere Umgebung oder das Innere des Fahrzeugs erfasst wurde, und gibt eine Steuerungsanweisung an die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 aus. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen zum Zweck der Ausführung der Funktionen eines fortgeschrittenen Fahrzeugassistenzsystems (ADAS), das eine Kollisionsvermeidung oder eine Aufprallabschwächung des Fahrzeugs, einer Nachfolgefahrt basierend auf einem Abstand zwischen Fahrzeugen, einer die Fahrzeuggeschwindigkeit beibehaltenden Fahrt, eine Warnung vor einer Fahrzeugkollision, einer Spurwarnung des Fahrzeugs und dergleichen einschließt.
  • Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 12051 die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Basis der Information steuern, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs über die Umgebungen des Fahrzeugs erfasst wird, wodurch eine kooperative Steuerung für eine autonome Fahrt oder dergleichen durchgeführt wird, die ermöglicht, dass das Fahrzeug unabhängig von einem Eingriff eines Fahrers autonom fährt.
  • Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 12051 eine Steuerungsanweisung auf der Basis der Information in Bezug auf die äußere Umgebung des Fahrzeugs, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs erfasst wird, an die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine Frontleuchte gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, das durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert wird, steuern und kann eine kooperative Steuerung zum Zweck der Blendfreiheit, wie etwa ein Umschalten eines Fernlichts auf Abblendlicht, durchführen.
  • Die Ton-Bild-Ausgabeeinheit 12052 überträgt ein Ausgangssignal eines Tons und/oder eines Bilds zu einer Ausgabevorrichtung, die einem Insassen des Fahrzeugs oder einer äußeren Umgebung des Fahrzeugs eine Information optisch oder akustisch anzeigen kann. In dem Beispiel der Figur sind als die Ausgabevorrichtung beispielhaft ein Audio-Lautsprecher 12061, eine Anzeigeeinheit 12062 und ein Armaturenbrett 12063 veranschaulicht. Die Anzeigeeinheit 12062 kann beispielsweise zumindest eine einer Instrumentenanzeige oder einer Headup-Anzeige umfassen.
  • 19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Installationsposition der Bildgebungseinheit 12031 veranschaulicht.
  • In der Figur enthält das Fahrzeug 12100 Bildgebungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 als die Bildgebungseinheit 12031.
  • Die Bildgebungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind an Stellen wie etwa beispielsweise an der Frontpartie, einem Seitenspiegel, der hinteren Stoßstange, der Hecktür und dem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Innenraum eines Fahrzeugs 12100 positioniert. Die an der Frontpartie angebrachte Bildgebungseinheit 12101 und die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Innenraum des Fahrzeugs angebrachte Bildgebungseinheit 12105 können vorwiegend Bilder des Bereichs vor dem Fahrzeug 12100 erfassen. Die an den Seitenspiegeln angebrachten Bildgebungseinheiten 12102 und 12103 können vorwiegend Bilder der Bereiche an den Seiten des Fahrzeugs 12100 erfassen. Die an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür angebrachte Bildgebungseinheit 12104 kann vorwiegend ein Bild des Bereichs hinter dem Fahrzeug 12100 erfassen. Die Bilder des Bereichs vor dem Fahrzeug 12100, welche durch die Bildgebungseinheiten 12101 und 12105 erfasst werden, werden vorwiegend genutzt, um ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgängers, ein Hindernis, eine Verkehrsampel, ein Verkehrszeichen, eine Fahrbahn oder dergleichen zu detektieren.
  • Außerdem veranschaulicht die 19 ein Beispiel von Abbildungsbereichen der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104. Ein Abbildungsbereich 12111 repräsentiert den Abbildungsbereich der an der Frontpartie angebrachten Bildgebungseinheit 12101. Abbildungsbereiche 12112 und 12113 repräsentieren jeweils die Abbildungsbereiche der an den Seitenspiegeln angebrachten Bildgebungseinheiten 12102 und 12103. Ein Abbildungsbereich 12114 repräsentiert den Abbildungsbereich der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür angebrachten Bildgebungseinheit 12104. Beispielsweise bietet eine Überlagerung von durch die Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommenen Bilddaten ein Bild aus der Vogelperspektive, bei dem man von oben auf das Fahrzeug 12100 blickt.
  • Zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Funktion, um eine Abstandsinformation zu erfassen, aufweisen. Beispielsweise kann zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 eine eine Vielzahl von Bildsensoren enthaltende Stereokamera sein oder kann ein Bildsensor sein, der Pixeln zur Detektion von Phasendifferenzen enthält.
  • Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 ein 3-dimensionales Objekt extrahieren, das mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel 0 oder mehr km/h) in im Wesentlichen der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 fährt, als vorausfahrendes Fahrzeug extrahieren, indem insbesondere ein am nächsten gelegenes 3-dimensionales Objekt auf einer Fahrstraße des Fahrzeugs 12100 verwendet wird, indem ein Abstand zu jedem 3-dimensionalen Objekt innerhalb der Abbildungsbereiche 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung der Abstände (eine Relativgeschwindigkeit zum Fahrzeug 12100) auf der Basis einer von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformation erhalten wird. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 einen Abstand zwischen Fahrzeugen einstellen, um im Voraus vor einem vorausfahrenden Fahrzeug geschützt zu sein, und eine automatische Bremssteuerung (auch einschließlich einer anschließenden Anhaltesteuerung) oder eine automatische Beschleunigungssteuerung (ebenfalls einschließlich einer folgenden Oszillationssteuerung) durchführen. Auf diese Weise ist es möglich, eine kooperative Steuerung zum Zweck eines automatischen Antriebs oder dergleichen durchzuführen, die ermöglicht, dass das Fahrzeug ungeachtet einer Tätigkeit eines Fahrers autonom fährt.
  • Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 Daten eines 3-dimensionalen Objekts bezüglich 3-dimensionaler Objekte wie anderer 3-dimensionaler Objekte wie etwa Motorräder, normale Fahrzeuge, große Fahrzeug, Fußgänger und Strommasten auf der Basis der von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformation klassifizieren und extrahieren und kann die anderen 3-dimensionalen Objekte nutzen, um Hindernissen automatisch auszuweichen. Beispielsweise identifiziert der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 herum als Hindernisse, die von einem Fahrer des Fahrzeugs 12100 gesehen werden können, und Hindernisse, welche schwer zu sehen sind. Der Mikrocomputer 12051 kann dann ein Kollisionsrisiko bestimmen, das eine Gefahr einer Kollision mit jedem Hindernis angibt, und eine Warnung an den Fahrer über den Lautsprecher 12061 oder die Anzeigeeinheit 12062 in einer Situation geben, in der eine Kollisionswahrscheinlichkeit besteht, da das Kollisionsrisiko gleich einem eingestellten Wert oder größer als dieser ist, oder kann eine Fahrunterstützung zur Kollisionsvermeidung ausführen, indem über die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 eine erzwungene Abbremsung oder ein Ausweichlenkvorgang durchgeführt wird.
  • Zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotlicht detektiert. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 einen Fußgänger erkennen, indem bestimmt wird, ob der Fußgänger in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 vorhanden ist. Der Fußgänger kann beispielsweise in einer Prozedur erkannt werden, in der Merkmalspunkte in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104, die als Infrarotkameras dienen, extrahiert werden, und einer Prozedur, in der eine Reihe von Merkmalspunkten, die eine Kontur eines Objekts angeben, einem Musterabgleichsprozess unterzogen wird, um zu bestimmen, ob der Fußgänger vorhanden ist. Der Mikrocomputer 12051 bestimmt dann, dass es den Fußgänger in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 gibt. Wenn der Fußgänger erkannt wird, steuert die Audio-Bild-Ausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062 so, dass eine viereckige Konturlinie zur Hervorhebung überlagert wird, um auf dem erkannten Fußgänger angezeigt zu werden. Außerdem steuert die Audio-Bild-Ausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062 so, dass ein Icon oder dergleichen, das den Fußgänger angibt, an einer gewünschten Position angezeigt wird.
  • Das Obige beschreibt ein Beispiel des Fahrzeugsteuerungssystems, für das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann. Die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann für die Bildgebungseinheit 12031 unter den oben beschriebenen Komponenten verwendet werden. Konkret kann ein Verwenden der Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung für die Bildgebungseinheit 12031 die Empfindlichkeit der Bildgebungseinheit 12031 verbessern.
  • Es ist zu beachten, dass die vorliegende Technologie nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen und Anwendungsbeispiele beschränkt ist und verschiedene Abwandlungen umfassen kann, ohne vom Geist der vorliegenden Technologie abzuweichen.
  • Ferner sind die in der vorliegenden Spezifikation beschriebenen Effekte nur Beispiele und nicht einschränkend, und es können auch andere Effekte auftreten.
  • Zusätzlich kann die vorliegende Technologie auch wie folgt konfiguriert werden.
    • [1] Ein photoelektrisches Umwandlungselement, umfassend mindestens: eine erste Elektrode; eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht; eine photoelektrische Umwandlungsschicht; eine Oxid-Halbleiterschicht; und eine zweite Elektrode in dieser Reihenfolge, und ferner umfassend eine dritte Elektrode, wobei die dritte Elektrode getrennt von der zweiten Elektrode vorgesehen ist und der photoelektrischen Umwandlungsschicht über eine isolierende Schicht zugewandt ist, und die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht eine größere Menge an Sauerstoff enthält als eine Menge an Sauerstoff, die eine stöchiometrische Zusammensetzung erfüllt.
    • [2] Photoelektrisches Umwandlungselement nach [1], bei dem die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein sechswertiges Molybdänoxid, ein fünfwertiges Molybdänoxid und ein vierwertiges Molybdänoxid enthält, und eine Menge des sechswertigen Molybdänoxids größer ist als eine Gesamtmenge des fünfwertigen Molybdänoxids und des vierwertigen Molybdänoxids.
    • [3] Photoelektrisches Umwandlungselement nach [1] oder [2], bei dem die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein Molybdänoxid einer nichtstöchiometrischen Zusammensetzung enthält.
    • [4] Photoelektrisches Umwandlungselement nach einem aus [1] bis [3], bei dem die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein sechswertiges Wolframoxid, ein fünfwertiges Wolframoxid und ein vierwertiges Wolframoxid enthält, und eine Menge des sechswertigen Wolframoxids größer ist als eine Gesamtmenge des fünfwertigen Wolframoxids und des vierwertigen Wolframoxids.
    • [5] Photoelektrisches Umwandlungselement nach einem aus [1] bis [4], bei dem die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein Wolframoxid mit einer nichtstöchiometrischen Zusammensetzung enthält.
    • [6] Photoelektrisches Umwandlungselement nach einem aus [1] bis [5], bei dem die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein Oxid enthält, das Molybdän und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän enthält.
    • [7] Photoelektrisches Umwandlungselement nach [6], bei dem eine Menge des mindestens einen anderen Metallelements als Molybdän, das in dem Oxid enthalten ist, größer ist als eine Menge des Molybdäns, das in dem Oxid enthalten ist.
    • [8] Photoelektrisches Umwandlungselement nach [6] oder [7], bei dem das mindestens eine andere Metallelement als Molybdän ein Metallelement der Gruppe 12 des Periodensystems, ein Metallelement der Gruppe 13 des Periodensystems oder ein Metallelement der Gruppe 14 des Periodensystems ist.
    • [9] Photoelektrisches Umwandlungselement nach [6] oder [7], bei dem das mindestens eine von Molybdän verschiedene Metallelement Indium ist.
    • [10] Das photoelektrische Umwandlungselement gemäß einem aus [1] bis [9], das ferner eine p-Typ-Pufferschicht zwischen der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht und der photoelektrischen Umwandlungsschicht umfasst.
    • [11] Das photoelektrische Umwandlungselement nach einem aus [1] bis [10], das ferner eine n-Typ-Pufferschicht zwischen der photoelektrischen Umwandlungsschicht und der mindestens einen Oxid-Halbleiterschicht umfasst.
    • [12] Das photoelektrische Umwandlungselement nach einem aus [1] bis [11], das ferner eine Hilfsschicht zwischen der ersten Elektrode und der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht umfasst.
    • [13] Ein photoelektrisches Umwandlungselement, umfassend mindestens: eine erste Elektrode; eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht; eine photoelektrische Umwandlungsschicht; eine Oxid-Halbleiterschicht; und eine zweite Elektrode in dieser Reihenfolge, und ferner umfassend eine dritte Elektrode, wobei die dritte Elektrode getrennt von der zweiten Elektrode vorgesehen ist und der photoelektrischen Umwandlungsschicht über eine isolierende Schicht zugewandt ist, und die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein molybdänhaltiges Oxid und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän enthält.
    • [14] Photoelektrisches Umwandlungselement nach [13], bei dem eine Menge des mindestens einen anderen Metallelements als Molybdän, das in dem Oxid enthalten ist, größer ist als eine Menge des Molybdäns, das in dem Oxid enthalten ist.
    • [15] Photoelektrisches Umwandlungselement nach [13] oder [14], bei dem das mindestens eine von Molybdän verschiedene Metallelement ein Metallelement der Gruppe 12 des Periodensystems, ein Metallelement der Gruppe 13 des Periodensystems oder ein Metallelement der Gruppe 14 des Periodensystems ist.
    • [16] Photoelektrisches Umwandlungselement nach [13] oder [14], bei dem das mindestens eine Metallelement, das nicht Molybdän ist, Indium ist.
    • [17] Das photoelektrische Umwandlungselement gemäß einem aus [13] bis [16], das ferner eine p-Typ-Pufferschicht zwischen der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht und der photoelektrischen Umwandlungsschicht umfasst.
    • [18] Das photoelektrische Umwandlungselement gemäß einem aus [13] bis [17], das ferner eine n-Typ-Pufferschicht zwischen der photoelektrischen Umwandlungsschicht und der mindestens einen Oxid-Halbleiterschicht umfasst.
    • [19] Das photoelektrische Umwandlungselement nach einem aus [13] bis [18], das ferner eine Hilfsschicht zwischen der ersten Elektrode und der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht umfasst.
    • [20] Eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, in der mindestens eines oder mehrere der photoelektrischen Umwandlungselemente gemäß einem aus [1] bis [19] und ein Halbleitersubstrat für jedes einer Vielzahl von eindimensional oder zweidimensional angeordneten Pixeln gestapelt sind.
    • [21] Elektronische Vorrichtung, umfassend: die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß [20].
  • Bezugszeichenliste
    • 100, 150
    photoelektrisches Umwandlungselement
    101, 151
    Erste Elektrode
    102, 152
    photoelektrische Umwandlungsschicht
    103, 153
    n-Typ-Pufferschicht
    104, 154
    Oxid-Halbleiterschicht
    105, 155
    Dritte Elektrode
    106, 156
    Isolierende Schicht
    107, 157
    Zweite Elektrode
    108, 158
    Austrittsarbeit-Steuerungsschicht
    109, 159
    p-Typ-Pufferschicht
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2017157816 [0004, 0173]

Claims (20)

  1. Photoelektrisches Umwandlungselement, das mindestens Folgendes aufweist: eine erste Elektrode; eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht; eine photoelektrische Umwandlungsschicht; eine Oxid-Halbleiterschicht; und eine zweite Elektrode in dieser Reihenfolge, und ferner eine dritte Elektrode aufweist, wobei die dritte Elektrode getrennt von der zweiten Elektrode vorgesehen ist und der photoelektrischen Umwandlungsschicht über eine isolierende Schicht zugewandt ist, und die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht eine größere Menge an Sauerstoff enthält als eine Menge an Sauerstoff, die eine stöchiometrische Zusammensetzung erfüllt.
  2. Photoelektrisches Umwandlungselement nach Patentanspruch 1, wobei die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein sechswertiges Molybdänoxid, ein fünfwertiges Molybdänoxid und ein vierwertiges Molybdänoxid enthält, und eine Menge des sechswertigen Molybdänoxids größer ist als eine Gesamtmenge des fünfwertigen Molybdänoxids und des vierwertigen Molybdänoxids.
  3. Photoelektrisches Umwandlungselement nach Patentanspruch 1, wobei die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein Molybdänoxid mit einer nichtstöchiometrischen Zusammensetzung enthält.
  4. Photoelektrisches Umwandlungselement nach Patentanspruch 1, wobei die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein sechswertiges Wolframoxid, ein fünfwertiges Wolframoxid und ein vierwertiges Wolframoxid enthält, und eine Menge des sechswertigen Wolframoxids größer ist als eine Gesamtmenge des fünfwertigen Wolframoxids und des vierwertigen Wolframoxids.
  5. Photoelektrisches Umwandlungselement nach Patentanspruch 1, wobei die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein Wolframoxid mit einer nicht-stöchiometrischen Zusammensetzung enthält.
  6. Photoelektrisches Umwandlungselement nach Patentanspruch 1, wobei die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein Oxid enthält, das Molybdän und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän enthält.
  7. Photoelektrisches Umwandlungselement nach Patentanspruch 6, wobei eine Menge des mindestens einen anderen Metallelements als Molybdän, das in dem Oxid enthalten ist, größer ist als eine Menge des Molybdäns, das in dem Oxid enthalten ist.
  8. Photoelektrisches Umwandlungselement nach Patentanspruch 6, wobei das mindestens eine andere Metallelement als Molybdän ein Metallelement der Gruppe 12 des Periodensystems, ein Metallelement der Gruppe 13 des Periodensystems oder ein Metallelement der Gruppe 14 des Periodensystems ist.
  9. Photoelektrisches Umwandlungselement nach Patentanspruch 6, wobei das mindestens eine Metallelement, das nicht Molybdän ist, Indium ist.
  10. Photoelektrisches Umwandlungselement nach Patentanspruch 1, das ferner eine p-Typ-Pufferschicht zwischen der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht und der photoelektrischen Umwandlungsschicht aufweist.
  11. Photoelektrisches Umwandlungselement nach Patentanspruch 1, das ferner eine n-Typ-Pufferschicht zwischen der photoelektrischen Umwandlungsschicht und der mindestens einen Oxid-Halbleiterschicht aufweist.
  12. Photoelektrisches Umwandlungselement nach Patentanspruch 1, das ferner eine Hilfsschicht zwischen der ersten Elektrode und der Austrittsarbeit-Steuerungsschicht aufweist.
  13. Photoelektrisches Umwandlungselement, das mindestens Folgendes aufweist: eine erste Elektrode; eine Austrittsarbeit-Steuerungsschicht; eine photoelektrische Umwandlungsschicht; eine Oxid-Halbleiterschicht; und eine zweite Elektrode in dieser Reihenfolge, und ferner eine dritte Elektrode aufweist, wobei die dritte Elektrode getrennt von der zweiten Elektrode vorgesehen ist und der photoelektrischen Umwandlungsschicht über eine isolierende Schicht zugewandt ist, und die Austrittsarbeit-Steuerungsschicht ein Oxid enthält, das Molybdän und mindestens ein anderes Metallelement als Molybdän enthält.
  14. Photoelektrisches Umwandlungselement nach Patentanspruch 13, wobei eine Menge des mindestens einen anderen Metallelements als Molybdän, das in dem Oxid enthalten ist, größer ist als eine Menge des Molybdäns, das in dem Oxid enthalten ist.
  15. Photoelektrisches Umwandlungselement nach Patentanspruch 13, wobei das mindestens eine andere Metallelement als Molybdän ein Metallelement der Gruppe 12 des Periodensystems, ein Metallelement der Gruppe 13 des Periodensystems oder ein Metallelement der Gruppe 14 des Periodensystems ist.
  16. Photoelektrisches Umwandlungselement nach Patentanspruch 13, wobei das mindestens eine Metallelement, das nicht Molybdän ist, Indium ist.
  17. Eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, wobei mindestens eines oder mehrere der photoelektrischen Umwandlungselemente nach Patentanspruch 1 und ein Halbleitersubstrat für jedes einer Mehrzahl von eindimensional oder zweidimensional angeordneten Pixeln gestapelt sind.
  18. Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, wobei mindestens eines oder eine Mehrzahl der photoelektrischen Umwandlungselemente nach Patentanspruch 13 und ein Halbleitersubstrat für jedes einer Mehrzahl von eindimensional oder zweidimensional angeordneten Pixeln gestapelt sind.
  19. Elektronische Vorrichtung, die die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Patentanspruch 17 aufweist.
  20. Elektronische Vorrichtung, die die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung nach Patentanspruch 18 aufweist.
DE112019003858.3T 2018-07-30 2019-07-30 Photoelektrisches umwandlungselement, festkörper-bildgebungsvorrichtung und elektronische vorrichtung Pending DE112019003858T5 (de)

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