KR102270175B1

KR102270175B1 - 광전자 재료, 유기 광전자 소자 및 이미지 센서

Info

Publication number: KR102270175B1
Application number: KR1020140055668A
Authority: KR
Inventors: 최용석; 임선정; 이광희
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2021-06-25
Anticipated expiration: 2034-05-09
Also published as: US20150325797A1; KR20150128369A; US10000462B2

Abstract

가시광선 영역 내에서 파장 선택성을 가지는 제1 유기분자와 제2 유기분자가 교차하여 연결되어 있는 광전자 재료, 상기 광전자 재료를 포함하는 유기 광전자 소자 및 이미지 센서에 관한 것이다.

Description

광전자 재료, 유기 광전자 소자 및 이미지 센서{OPTOELECTRONIC MATERIAL AND ORGANIC OPTOELECTRONIC DEVICE AND IMAGE SENSOR}

광전자 재료, 유기 광전자 소자 및 이미지 센서에 관한 것이다.

광전자 소자는 빛과 전기 신호를 변환시키는 소자로, 광 다이오드 및 광 트랜지스터 등을 포함하며, 이미지 센서, 태양 전지, 유기발광소자 등에 적용될 수 있다.

광 다이오드를 포함하는 이미지 센서는 날이 갈수록 해상도가 높아지고 있으며, 이에 따라 화소 크기가 작아지고 있다. 현재 주로 사용하는 실리콘 광 다이오드의 경우 화소의 크기가 작아지면서 흡수 면적이 줄어들기 때문에 감도 저하가 발생할 수 있다. 이에 따라 실리콘을 대체할 수 있는 유기 물질이 연구되고 있다.

유기 물질은 흡광 계수가 크고 분자 구조에 따라 특정 파장 영역의 빛을 선택적으로 흡수할 수 있으므로, 광 다이오드와 색 필터를 동시에 대체할 수 있어서 감도 개선 및 고집적에 매우 유리하다.

일 구현예는 흡광 특성 및 파장 선택성을 동시에 개선할 수 있는 광전자 재료를 제공한다.

다른 구현예는 상기 광전자 재료를 포함하는 유기 광전자 소자를 제공한다.

또 다른 구현예는 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 이미지 센서를 제공한다.

일 구현예에 따르면, 가시광선 영역 내에서 파장 선택성을 가지는 제1 유기분자와 제2 유기분자가 교차하여 연결되어 있는 광전자 재료를 제공한다.

상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 각각 티오펜 또는 티오펜 유도체일 수 있다.

상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 각각 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서,

T¹, T², T³, T⁴ 및 T⁵는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 티오펜부이고,

R¹ 및 R²는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 시아노기, 시아노비닐기 또는 이들의 조합이고,

n1 내지 n5는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,

n1 내지 n5 중 적어도 하나는 1이다.

상기 광전자 재료는 하기 화학식 1a 내지 1m 중 어느 하나로 표현될 수 있다.

[화학식 1a] [화학식 1b]

[화학식 1c] [화학식 1d]

[화학식 1e] [화학식 1f]

[화학식 1g] [화학식 1h]

[화학식 1i] [화학식 1j]

[화학식 1k] [화학식 1l]

[화학식 1m]

상기 화학식 1a 내지 1m에서,

n1 내지 n5는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,

n1 내지 n5 중 적어도 하나는 1이다.

상기 T¹, T², T³, T⁴ 및 T⁵는 각각 독립적으로 하기 그룹 1에 나열된 기(group)에서 선택된 하나일 수 있다.

[그룹 1]

상기 그룹 1에서,

R¹¹ 내지 R²⁶은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기 또는 이들의 조합이거나 상기 제1 유기분자 또는 상기 제2 유기분자와 연결되는 연결지점이다.

상기 제1 유기분자의 T¹, T², T³, T⁴ 및 T⁵는 R¹¹ 내지 R²⁶ 중 하나와 상기 제2 유기분자의 T¹, T², T³, T⁴ 및 T⁵의 R¹¹ 내지 R²⁶ 중 하나와 연결되어 있을 수 있다.

상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 각각 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.

[화학식 2]

상기 화학식 2에서,

X³ 내지 X⁸은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 시아노기 또는 이들의 조합이고,

X³ 내지 X⁸ 중 적어도 하나는 시아노기이고,

n1 내지 n5는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,

n1 내지 n5 중 적어도 하나는 1이다.

상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 각각 하기 화학식 2a 내지 2c 중 어느 하나로 표현될 수 있다.

[화학식 2a]

[화학식 2b]

[화학식 2c]

상기 광전자 재료는 하기 화학식 2aa 내지 2cb 중 어느 하나로 표현될 수 있다.

[화학식 2aa] [화학식 2ab] [화학식 2ba]

[화학식 2bb] [화학식 2bc] [화학식 2bd]

[화학식 2ca] [화학식 2cb]

상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 각각 청색 파장 영역의 빛을 흡수하거나, 상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 각각 적색 파장 영역의 빛을 흡수하거나, 상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 각각 녹색 파장 영역의 빛을 흡수할 수 있다.

상기 청색 파장 영역은 약 400nm 이상 500nm 미만에서 최대 흡수 파장 (λ_max)을 나타낼 수 있고, 상기 적색 파장 영역은 약 580nm 초과 700nm 이하에서 최대 흡수 파장 (λ_max)을 나타낼 수 있고, 상기 녹색 파장 영역은 약 500nm 내지 580nm에서 최대 흡수 파장 (λ_max)을 나타낼 수 있다.

상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 동일한 화합물일 수 있다.

상기 광전자 재료는 약 1.9 내지 2.8eV의 밴드갭을 가질 수 있다.

다른 구현예에 따르면, 서로 마주하는 애노드와 캐소드, 그리고 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 위치하는 활성층을 포함하고, 상기 활성층은 상기 광전자 재료를 포함하는 유기 광전자 소자를 제공한다.

상기 유기 광전자 소자는 녹색 파장 영역의 빛을 선택적으로 흡수할 수 있다.

상기 활성층은 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물을 더 포함할 수 있다.

[화학식 3]

상기 화학식 3에서,

R^a 내지 R^l은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,

X는 음이온이다.

상기 화학식 3으로 표현되는 화합물은 하기 화학식 3a 내지 3e로 표현되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

[화학식 3a] [화학식 3b] [화학식 3c]

[화학식 3d] [화학식 3e]

또 다른 구현예에 따르면, 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 이미지 센서를 제공한다.

상기 이미지 센서는 청색 파장 영역의 광을 감지하는 복수의 제1 광 감지 소자 및 적색 파장 영역의 광을 감지하는 복수의 제2 광 감지 소자가 집적되어 있는 반도체 기판, 상기 반도체 기판의 상부에 위치하고 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 청색 필터와 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 적색 필터를 포함하는 색 필터층, 그리고 상기 색 필터층의 상부에 위치하는 상기 유기 광전자 소자를 포함할 수 있다.

흡광 특성 및 파장 선택성을 개선할 수 있다.

도 1은 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자를 도시한 단면도이고,
도 2는 다른 구현예에 따른 유기 광전자 소자를 도시한 단면도이고,
도 3은 일 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서를 도시한 단면도이고,
도 4는 다른 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서를 도시한 단면도이고,
도 5는 합성예 1에 따른 화합물의 설계구조이고,
도 6은 비교합성예 1에 따른 화합물의 설계구조이고,
도 7은 비교합성예 2에 따른 화합물의 설계구조이고,
도 8은 합성예 1에 따른 화합물의 NMR 데이터이고,
도 9는 합성예 1에 따른 화합물의 흡광 특성을 보여주는 그래프이고,
도 10은 비교합성예 1에 따른 화합물의 흡광 특성을 보여주는 그래프이고,
도 11은 비교합성예 2에 따른 화합물의 흡광 특성을 보여주는 그래프이고,
도 12는 합성예 1 및 비교합성예 2에 따른 화합물을 포함하는 박막의 파장에 따른 흡광 특성을 보여주는 그래프이고,
도 13은 합성예 1에 따른 화합물의 열중량분석 결과를 보여주는 그래프이고,
도 14는 합성예 1에 따른 화합물의 시차주사열량측정 결과를 보여주는 그래프이다.

이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl 또는 I), 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C4 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.

또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란, N, O, S 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유한 것을 의미한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

도면에서 본 구현예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하였다.

이하 일 구현예에 따른 광전자 재료를 설명한다.

일 구현예에 따른 광전자 재료는 가시광선 영역 내에서 파장 선택성을 가지는 제1 유기분자와 제2 유기분자가 교차하여 연결되어 있는 화합물이다.

상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 서로 같거나 다를 수 있으며, 각각 모노머, 올리고머 또는 중합체 형태의 흡광체일 수 있다.

상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자가 교차하여 연결됨으로써 상기 광전자 재료의 총 분자량을 높일 수 있고, 이에 따라 빛이 통과하는 광 경로(optical path)에 광전자 재료의 양을 증가시켜 광 흡수도를 높일 수 있다.

또한 상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자가 교차하여 연결됨으로써 상기 광전자 재료의 열적 운동(thermal motion)을 낮추거나 입체적 장애 (steric hindrance)를 유발할 수 있다. 이에 따라 광전자 재료의 과도한 열적 운동에 따른 결정화 및 상분리를 방지할 수 있고 면방향으로의 π-π 상호작용을 억제하여 흡광 파장 영역이 넓어지는 것을 방지하여 파장 선택성을 높일 수 있다.

상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 가시광선 영역 내에서 동일한 파장 영역의 빛을 흡수할 수 있으며, 예컨대 상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 각각 청색 파장 영역의 빛을 흡수하거나, 상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 각각 적색 파장 영역의 빛을 흡수하거나, 상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 각각 녹색 파장 영역의 빛을 흡수할 수 있다. 상기 청색 파장 영역은 약 400nm 이상 500nm 미만에서 최대 흡수 파장 (λ_max)을 나타낼 수 있고, 상기 적색 파장 영역은 약 580nm 초과 700nm 이하에서 최대 흡수 파장 (λ_max)을 나타낼 수 있고, 상기 녹색 파장 영역은 약 500nm 내지 580nm에서 최대 흡수 파장 (λ_max)을 나타낼 수 있다.

상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 예컨대 동일한 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 예컨대 각각 티오펜 또는 티오펜 유도체일 수 있으며, 예컨대 각각 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서,

n1 내지 n5는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,

n1 내지 n5 중 적어도 하나는 1이다.

상기 T¹, T², T³, T⁴ 및 T⁵는 예컨대 각각 독립적으로 하기 그룹 1에 나열된 기(group)에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

[그룹 1]

상기 그룹 1에서,

상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 예컨대 적어도 하나의 시아노기를 가지는 티오펜 유도체일 수 있으며, 예컨대 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.

[화학식 2]

상기 화학식 2에서,

X³ 내지 X⁸ 중 적어도 하나는 시아노기이고,

n1 내지 n5는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,

n1 내지 n5 중 적어도 하나는 1이다.

일 예로, 상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 각각 하기 화학식 2a 내지 2c 중 어느 하나로 표현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

[화학식 2a]

[화학식 2b]

[화학식 2c]

상기 광전자 재료는 상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자가 교차하여 연결되어 있으며, 상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자의 연결지점은 특별히 한정되지 않는다.

일 예로, 상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자가 각각 티오펜 또는 티오펜 유도체인 경우, 상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자의 연결지점은 티오펜부일 수도 있고 티오펜부가 아닐 수도 있다.

일 예로, 상기 화학식 1 및 그룹 1에서, 상기 제1 유기분자의 T¹, T² 및 T³의 R¹¹ 내지 R²⁶ 중 하나와 상기 제2 유기분자의 T¹, T² 및 T³의 R¹¹ 내지 R²⁶ 중 하나가 각각 연결지점일 수 있다.

상기 광전자 재료는 예컨대 하기 화학식 1a 내지 1m 중 어느 하나로 표현될 수 있다.

[화학식 1a] [화학식 1b]

[화학식 1c] [화학식 1d]

[화학식 1e] [화학식 1f]

[화학식 1g] [화학식 1h]

[화학식 1i] [화학식 1j]

[화학식 1k] [화학식 1l]

[화학식 1m]

상기 화학식 1a 내지 1m에서, T¹, T², T³, T⁴, T⁵, R¹, R², n1 내지 n5는 전술한 바와 같다.

일 예로, 상기 화학식 1a 내지 1d에서, 상기 T¹, T², T³, T⁴ 및 T⁵는 각각 독립적으로 상기 그룹 1에 나열된 기에서 선택된 하나일 수 있다.

상기 광전자 재료는 예컨대 하기 화학식 2aa 내지 2cb 중 어느 하나로 표현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

[화학식 2aa] [화학식 2ab] [화학식 2ba]

[화학식 2bb] [화학식 2bc] [화학식 2bd]

[화학식 2ca] [화학식 2cb]

상기 광전자 재료는 예컨대 녹색 파장 영역의 빛을 선택적으로 흡수할 수 있으며, 약 5.0 내지 7.0eV의 HOMO 레벨을 가질 수 있고, 약 1.9 내지 2.8eV의 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. 상기 범위의 HOMO 레벨 및 에너지 밴드갭을 가짐으로써 녹색 파장 영역에서 광을 효과적으로 흡수하는 반도체로 적용될 수 있고 그에 따라 높은 외부양자효율 (external quantum efficiency, EQE)을 가질 수 있어 광전 변환 효율을 개선할 수 있다.

상기 광전자 재료는 박막 상태에서 약 50nm 내지 150nm의 비교적 작은 반치폭 (full width at half maximum, FWHM)을 가지는 흡광 곡선을 나타낼 수 있다. 여기서 반치폭은 최대 흡광 지점의 반(half)에 대응하는 파장의 폭(width)으로, 반치폭이 작으면 좁은 파장 영역의 빛을 선택적으로 흡수하여 파장 선택성이 높다는 것을 의미한다. 상기 범위의 반치폭을 가짐으로써 녹색 파장 영역에 대한 선택성을 높일 수 있다.

이하 상기 광전자 재료를 포함하는 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자에 대하여 도면을 참고하여 설명한다.

도 1은 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자를 도시한 단면도이다.

도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자 (100)는 서로 마주하는 제1 전극(10)과 제2 전극(20), 그리고 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에 위치하는 활성층(30)을 포함한다.

제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 어느 하나는 애노드(anode)이고 다른 하나는 캐소드(cathode)이다. 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 적어도 하나는 투광 전극일 수 있고, 상기 투광 전극은 예컨대 인듐 틴 옥사이드 (indium tin oxide, ITO) 또는 인듐 아연 옥사이드 (indium zinc oxide, IZO)와 같은 투명 도전체, 또는 얇은 두께의 단일층 또는 복수층의 금속 박막으로 만들어질 수 있다. 제1 전극 (10)과 제2 전극 (20) 중 하나가 불투광 전극인 경우 예컨대 알루미늄 (Al)과 같은 불투명 도전체로 만들어질 수 있다.

활성층(30)은 p형 반도체 물질과 n형 반도체 물질이 포함되어 pn 접합 (pn junction)을 형성하는 층으로, 외부에서 빛을 받아 엑시톤 (exciton)을 생성한 후 생성된 엑시톤을 정공과 전자로 분리하는 층이다.

활성층(30)은 전술한 광전자 재료를 포함할 수 있다.

전술한 광전자 재료는 예컨대 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수할 수 있으며, 활성층(30)은 약 500nm 내지 580nm에서 최대 흡수 파장 (λ_max)을 가지는 녹색 파장의 광을 선택적으로 흡수할 수 있다.

활성층(30)은 약 50nm 내지 150nm의 비교적 작은 반치폭(FWHM)을 가지는 흡광 곡선을 나타낼 수 있다. 이에 따라 활성층(30)은 녹색 파장 영역의 광에 대하여 높은 선택성을 가질 수 있다.

상기 광전자 재료는 활성층(30)에서 n형 반도체 또는 p형 반도체로 적용될 수 있다. 상기 광전자 재료가 n형 반도체로 적용되는 경우 상기 n형 반도체와 함께 pn접합을 형성하기 위한 p형 반도체를 더 포함할 수 있고 상기 광전자 재료가 p형 반도체로 적용되는 경우 상기 p형 반도체와 함께 pn접합을 형성하기 위한 n형 반도체를 더 포함할 수 있다.

일 예로, 상기 광전자 재료가 n형 반도체로 적용되는 경우, 하기 화학식 3으로 표현되는 p형 반도체를 더 포함할 수 있다.

[화학식 3]

상기 화학식 3에서,

X는 음이온이다.

상기 화학식 3으로 표현되는 화합물은 예컨대 하기 화학식 3a 내지 3e로 표현되는 화합물 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

[화학식 3a] [화학식 3b] [화학식 3c]

[화학식 3d] [화학식 3e]

활성층(30)은 단일 층일 수도 있고 복수 층일 수도 있다. 활성층(30)은 예컨대 진성층(instrinsic layer, I층), p형 층/I층, I층/n형 층, p형 층/I층/n형 층, p형 층/n형 층 등 다양한 조합일 수 있다.

상기 진성층(I층)은 상기 p형 반도체와 상기 n형 반도체가 약 1:100 내지 약 100:1의 두께 비로 혼합되어 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 약 1:50 내지 50:1의 두께 비로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 1:10 내지 10:1의 두께 비로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 1:1의 두께 비로 포함될 수 있다. p형 반도체와 n형 반도체가 상기 범위의 조성비를 가짐으로써 효과적인 엑시톤 생성 및 pn 접합 형성에 유리하다.

상기 p형 층은 상기 p형 반도체를 포함할 수 있고, 상기 n형 층은 상기 n형 반도체를 포함할 수 있다.

활성층(30)은 약 1nm 내지 500nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위 내에서 약 5nm 내지 300nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위의 두께를 가짐으로써 빛을 효과적으로 흡수하고 정공과 전자를 효과적으로 분리 및 전달함으로써 광전 변환 효율을 효과적으로 개선할 수 있다.

유기 광전자 소자(100)는 제1 전극(10) 및/또는 제2 전극(20) 측으로부터 빛이 입사되어 활성층(30)이 소정 파장 영역의 빛을 흡수하면 내부에서 엑시톤이 생성될 수 있다. 엑시톤은 활성층(30)에서 정공과 전자로 분리되고, 분리된 정공은 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 하나인 애노드 측으로 이동하고 분리된 전자는 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 다른 하나인 캐소드 측으로 이동하여 유기 광전자 소자에 전류가 흐를 수 있게 된다.

이하 도 2를 참고하여 다른 구현예에 따른 유기 광전자 소자에 대하여 설명한다.

도 2는 다른 구현예에 따른 유기 광전자 소자를 도시한 단면도이다.

도 2를 참고하면, 본 구현예에 따른 유기 광전자 소자(100)는 전술한 구현예와 마찬가지로 서로 마주하는 제1 전극(10)과 제2 전극(20), 그리고 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에 위치하는 활성층(30)을 포함한다.

그러나 본 구현예에 따른 유기 광전자 소자(100)는 전술한 구현예와 달리 제1 전극(10)과 활성층(30) 사이 및 제2 전극(20)과 활성층(30) 사이에 각각 전하 보조층(40, 50)을 더 포함한다. 전하 보조층(40, 50)은 활성층(30)에서 분리된 정공과 전자의 이동을 용이하게 하여 효율을 높일 수 있다.

전하 보조층(40, 50)은 정공의 주입을 용이하게 하는 정공 주입층 (hole injecting layer, HIL), 정공의 수송을 용이하게 하는 정공 수송층 (hole transporting layer, HTL), 전자의 이동을 저지하는 전자 차단층 (electron blocking layer, EBL), 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층 (electron injecting layer, EIL), 전자의 수송을 용이하게 하는 전자 수송층 (electron transporting layer, ETL) 및 정공의 이동을 저지하는 정공 차단층 (hole blocking layerm HBL)에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

전하 보조층(40, 50)은 예컨대 유기물, 무기물 또는 유무기물을 포함할 수 있다. 상기 유기물은 정공 또는 전자 특성을 가지는 유기 화합물일 수 있고, 상기 무기물은 예컨대 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 니켈 산화물과 같은 금속 산화물일 수 있다.

상기 정공 수송층 (HTL)은 예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌술포네이트)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate), PEDOT:PSS), 폴리아릴아민, 폴리(N-비닐카바졸)(poly(N-vinylcarbazole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)-벤지딘(N,N,N',N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine, TPD), 4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐(4-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl, α-NPD), m-MTDATA, 4,4′,4″-트리스(N-카바졸릴)-트리페닐아민(4,4′,4″-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine, TCTA) 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 전자 차단층(EBL)은 예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌술포네이트)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate), PEDOT:PSS), 폴리아릴아민, 폴리(N-비닐카바졸)(poly(N-vinylcarbazole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)-벤지딘(N,N,N',N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine, TPD), 4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐(4-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl, α-NPD), m-MTDATA, 4,4′,4″-트리스(N-카바졸릴)-트리페닐아민(4,4′,4″-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine, TCTA) 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 전자 수송층(ETL)은 예컨대 1,4,5,8-나프탈렌-테트라카르복실릭 디안하이드라이드(1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic dianhydride, NTCDA), 바소쿠프로인(bathocuproine, BCP), LiF, Alq3, Gaq3, Inq3, Znq2, Zn(BTZ)2, BeBq2 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 정공 차단층(HBL)은 예컨대 1,4,5,8-나프탈렌-테트라카르복실릭 디안하이드라이드(1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic dianhydride, NTCDA), 바소쿠프로인(BCP), LiF, Alq3, Gaq3, Inq3, Znq2, Zn(BTZ)2, BeBq2 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

전하 보조층(40, 50) 중 하나는 생략될 수 있다.

상기 유기 광전자 소자는 태양 전지, 이미지 센서, 광 검출기, 광 센서 및 유기발광다이오드 등에 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이하 상기 유기 광전자 소자를 적용한 이미지 센서의 일 예에 대하여 도면을 참고하여 설명한다. 여기서는 이미지 센서의 일 예로 유기 CMOS 이미지 센서에 대하여 설명한다.

도 3은 일 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서를 도시한 단면도이다.

도 3은 인접한 청색 화소, 녹색 화소 및 적색 화소를 예시적으로 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3을 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서(300)는 광 감지 소자(50B, 50R), 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(55)가 집적되어 있는 반도체 기판(310); 하부 절연층(60); 색 필터(70); 상부 절연층(80); 및 유기 광전자 소자(100)를 포함한다.

반도체 기판(310)은 실리콘 기판일 수 있으며, 광 감지 소자(50B, 50R), 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(55)가 집적되어 있다. 광 감지 소자(50B, 50R)는 광 다이오드일 수 있다.

광 감지 소자(50B, 50R), 전송 트랜지스터 및/또는 전하 저장소(55)는 각 화소마다 집적되어 있을 수 있으며, 일 예로 도면에서 보는 바와 같이 광 감지 소자(50B, 50R)는 청색 화소 및 적색 화소에 포함될 수 있고 전하 저장소(55)는 녹색 화소에 포함될 수 있다.

광 감지 소자(50B, 50R)는 빛을 센싱하고 센싱된 정보는 전송 트랜지스터에 의해 전달될 수 있고, 전하 저장소(55)는 후술하는 유기 광전자 소자(100)와 전기적으로 연결되어 있고 전하 저장소(55)의 정보는 전송 트랜지스터에 의해 전달될 수 있다.

반도체 기판(310) 위에는 또한 금속 배선(도시하지 않음) 및 패드(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 금속 배선 및 패드는 신호 지연을 줄이기 위하여 낮은 비저항을 가지는 금속, 예컨대 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(g) 및 이들의 합금으로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나 상기 구조에 한정되지 않고, 금속 배선 및 패드가 광 감지 소자(50B, 50R)의 하부에 위치할 수도 있다.

금속 배선 및 패드 위에는 하부 절연층(60)이 형성되어 있다. 하부 절연층(60)은 산화규소 및/또는 질화규소와 같은 무기 절연 물질 또는 SiC, SiCOH, SiCO 및 SiOF와 같은 저유전율(low K) 물질로 만들어질 수 있다. 하부 절연층(60)은 전하 저장소(55)를 드러내는 트렌치를 가진다. 트렌치는 충전재로 채워져 있을 수 있다.

하부 절연막(60) 위에는 색 필터(70)가 형성되어 있다. 색 필터(70)는 청색 화소에 형성되어 있는 청색 필터(70B)와 적색 화소에 형성되어 있는 적색 필터(70R)를 포함한다. 본 구현예에서는 녹색 필터를 구비하지 않은 예를 설명하지만, 경우에 따라 녹색 필터를 구비할 수도 있다.

색 필터(70) 위에는 상부 절연층(80)이 형성되어 있다. 상부 절연층(80)은 색 필터(70)에 의한 단차를 제거하고 평탄화한다. 상부 절연층(80) 및 하부 절연층(60)은 패드를 드러내는 접촉구(도시하지 않음)와 녹색 화소의 전하 저장소(55)를 드러내는 관통구(85)를 가진다.

상부 절연층(80) 위에는 전술한 유기 광전자 소자(100)가 형성되어 있다. 유기 광전자 소자(100)는 전술한 바와 같이 제1 전극(10), 활성층(30) 및 제2 전극(20)을 포함한다.

제1 전극(10)과 제2 전극(20)은 모두 투명 전극일 수 있으며, 활성층(30)은 전술한 바와 같이 녹색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수할 수 있고 녹색 화소의 색 필터를 대체할 수 있다.

제2 전극(20) 측으로부터 입사된 광은 활성층(30)에서 녹색 파장 영역의 빛이 주로 흡수되어 광전 변환될 수 있고 나머지 파장 영역의 빛은 제1 전극(10)을 통과하여 광 감지 소자(50)에 센싱될 수 있다.

도 4는 다른 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서를 도시한 단면도이다.

도 4를 참고하면, 본 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서(300)는 전술한 구현예와 마찬가지로, 광 감지 소자(50B, 50R), 전송 트랜지스터(도시하지 않음) 및 전하 저장소(55)가 집적되어 있는 반도체 기판(310); 하부 절연층(60); 색 필터(70); 상부 절연층(80); 및 유기 광전자 소자(100)를 포함한다.

그러나 전술한 구현예와 달리, 유기 광전자 소자(100)는 전하 보조층(40, 50)을 더 포함한다. 전하 보조층(40, 50)은 전술한 바와 같으며, 전하 보조층(40, 50) 중 어느 하나는 생략될 수 있다.

이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

광전자 재료의 합성

비교합성예 1

하기 화학식 A로 표현되는 2,2':5',2"-터티오펜(2,2':5',2"-terthiophene, Sigma-aldrich (99%))를 준비한다.

[화학식 A]

비교합성예 2

5,5"- 포밀 -2,2':5',2'-터티오펜(5,5"- formyl -2,2':5',2"- terthiophene )의 합성

유리 반응기에 N₂ 분위기에서 터티오펜(terthiophene) 1.50g (4.2 mmol)과 용매인 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF) 50mL를 연이어 넣은 후 저온(-78℃)에서 n-BuLi 6.25 mL(1.6M solution in n-hexane, 10.0 mmol)을 첨가한다. 이어서 상기 혼합물을 2시간 동안 교반한 후, 상기 혼합물에 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF) 0.84 mL(10.8 mmol)를 넣은 후 아세트산(acetic acid)으로 반응을 종료하고 CH₂Cl₂을 사용하여 추출하여 5,5"-포밀-2,2':5',2'-터티오펜(5,5"-formyl-2,2':5',2'-terthiophene)을 얻는다.

5,5"- 비스 ( 디시아노비닐 )-2,2":5',2"-터티오펜(5,5"- bis ( dicyanovinyl )-2,2":5',2"-terthiophene)의 합성

상기에서 얻은 5,5"-포밀-2,2':5',2'-터티오펜 1.50g (3.6mmol)과 말로노니트릴(malononitril) 0.52g(7.9 mmol), b-알라닌(b-alanine) 8mg(0.1mmol)을 차례로 반응기에 넣은 후 에탄올 100 mL를 넣고 2시간 동안 교반 가열(reflux)한다. 반응기의 용매는 제거하고 THF를 넣어 반응물을 실리카겔 컬럼으로 정제하여 5,5"-비스(디시아노비닐)-2,2':5',2"-터티오펜(5,5"-bis(dicyanovinyl)-2,2':5',2"-terthiophene)를 얻는다.

합성예 1

[반응식 1]

2,2',5,5'-테트라브로모-3,3'-바이티오펜(2,2',5,5'-tetrabromo-3,3'-bithiophene, C₈H₂Br₄S₂ _,분자량 481.8475g/mole)(Aldrich 사) 0.48g (0.001 mole) 와 (트리메틸스탠닐)티오펜-2-카르바알데히드((trimethylstannyl)thiophene-2-carbaldehyde)(MW: 274.95g/mole) 1.098g (0.004 mole)을 DMF/톨루엔(dimethylforamide/toluene, 부피비=1/4) 20ml를 넣고 촉매로 Pd(PPh₃)₄ 23 mg을 추가로 넣어 교반한다. 이어서 가열하여 반응시킨 후 아세트산으로 반응을 종료하고 CH₂Cl₂로 추출하여 화합물 A를 얻는다. 이어서 합성 비교예 2와 같은 과정을 거쳐 화학식 2aa-1로 표현되는 화합물을 얻는다.

이어서 상기 비교합성예 2와 같은 방법에 따라, 상기에서 얻은 화합물 A, 말로노니트릴 및 b-알라닌을 차례로 반응기에 넣은 후 에탄올 100mL를 넣고 2시간 동안 교반 가열(reflux)한다. 반응기의 용매는 제거하고 THF를 넣어 반응물을 실리카겔 컬럼으로 정제하여 화학식 2aa-1로 표현되는 화합물을 얻는다.

평가 I

평가 1

합성예 1, 비교합성예 1 및 2에 따른 화합물의 설계구조 및 합성예 1에 따른 화합물의 실제구조를 확인한다.

합성예 1에서 얻은 화합물의 실제 구조는 NMR (Bruker사, 500MHz)로 확인한다.

도 5는 합성예 1에 따른 화합물의 설계구조이고, 도 6은 비교합성예 1에 따른 화합물의 설계구조이고, 도 7은 비교합성예 2에 따른 화합물의 설계구조이다.

도 8은 합성예 1에 따른 화합물의 NMR 데이터이다.

도 5와 같이 두 개의 터티오펜 유도체가 교차하여 연결되어 있는 구조의 화합물을 설계하였으며, 상기 구조가 도 6 및 도 7의 비교합성예 1, 2에 따른 화합물의 구조와 상이함을 알 수 있다. 또한, 도 8과 같이 상기 화학식 2aa-1로 표현되는 화합물이 실제로 얻어졌음을 확인할 수 있다.

평가 2

합성예 1 및 비교합성예 1, 2에 따른 화합물의 흡광 특성을 평가한다.

도 9는 합성예 1에 따른 화합물의 흡광 특성을 보여주는 그래프이고, 도 10은 비교합성예 1에 따른 화합물의 흡광 특성을 보여주는 그래프이고, 도 11은 비교합성예 2에 따른 화합물의 흡광 특성을 보여주는 그래프이다.

도 9 내지 도 11의 그래프에 따라 흡광량을 계산하여 표 1의 결과를 얻었다.

	흡광량 (계산값)
합성예 1	약 120,000
비교합성예 1	약 30,000
비교합성예 2	약 60,000

도 9 내지 도 11과 표 1을 참고할 때, 합성예 1에 따른 화합물은 비교합성예 1에 따른 화합물과 비교하여 흡광 특성이 개선된 것을 확인할 수 있다.

평가 3

합성예 1 및 비교합성예 2에 따른 화합물의 박막 상태의 흡광 특성을 평가한다.

박막 상태의 흡광 특성은 합성예 1 및 비교합성예 2에 따른 화합물을 고진공(<10^-7 Torr) 하에서 0.5 내지 1.0Å/s 속도로 열증착(thermal evaporation)하여 50nm 내지 100nm 두께의 박막으로 준비한 후 상기 박막을 Cary 5000 UV spectroscopy (Varian 사 제조)를 사용하여 자외선-가시광선(UV-Vis)을 조사하여 평가한다.

그 결과는 도 12와 같다.

도 12는 합성예 1 및 비교합성예 2에 따른 화합물을 포함하는 박막의 파장에 따른 흡광 특성을 보여주는 그래프이다.

도 12를 참고하면, 합성예 1 및 비교합성예 2에 따른 화합물은 모두 약 500nm 내지 600nm에서 최대 흡광 파장(λ_max)을 가지지만, 합성예 1에 따른 화합물이 비교합성예 2에 따른 화합물보다 더 높은 흡광계수 및 더 좁은 반치폭을 가지는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 합성예 1에 따른 화합물은 비교합성예 2에 따른 화합물과 비교하여 흡광 특성 및 파장 선택성이 모두 개선된 것을 확인할 수 있다.

평가 4

합성예 1에 따른 화합물의 열안정성을 평가한다.

열안정성은 Discovery TGA (TA사)를 사용한 열중량분석법(thermogravimetric analysis, TGA) 및 Discovery DSC (TA사)를 사용한 시차주사열량측정법(differential scanning calorimetry, DSC)으로 평가한다.

도 13은 합성예 1에 따른 화합물의 열중량분석 결과를 보여주는 그래프이고, 도 14는 합성예 1에 따른 화합물의 시차주사열량측정 결과를 보여주는 그래프이다.

도 13 및 도 14를 참고하면, 합성예 1에 따른 화합물은 약 350 내지 400℃까지 열안정성이 유지되는 것을 확인할 수 있으며, 이로부터 공정 온도인 약 120 내지 200℃에서 화합물의 열안정성이 확보되는 것을 예상할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

10: 제1 전극 20: 제2 전극
30: 활성층 40, 50: 전하 보조층
100: 유기 광전자 소자
300: 유기 CMOS 이미지 센서

Claims

가시광선 영역 내에서 파장 선택성을 가지는 제1 유기분자와 제2 유기분자가 교차하여 연결되어 있고,
상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 각각 하기 화학식 1로 표현되는 광전자 재료:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서,
T¹, T², T³, T⁴ 및 T⁵는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 티오펜부이고,
n1 내지 n5는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,
n1 내지 n5 중 적어도 하나는 1이고,
R¹은 하기 화학식 A로 표현되고,
R²는 하기 화학식 B로 표현되고,
[화학식 A] [화학식 B]

상기 화학식 A 또는 B에서,
X³ 내지 X⁸은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 시아노기 또는 이들의 조합이고,
X³ 내지 X⁸ 중 적어도 하나는 시아노기이고,
*는 상기 화학식 1과의 연결 지점이고,
상기 제1 유기분자의 T¹, T², T³, T⁴ 및 T⁵ 중 하나는 상기 제2 유기분자의 T¹, T², T³, T⁴ 및 T⁵ 중 하나와 연결되어 있다.
삭제
삭제
제1항에서,
상기 화학식 1로 표현되는 광전자 재료는 하기 화학식 1a 내지 1m 중 어느 하나로 표현되는 광전자 재료:
[화학식 1a] [화학식 1b]

[화학식 1c] [화학식 1d]

[화학식 1e] [화학식 1f]

[화학식 1g] [화학식 1h]

[화학식 1i] [화학식 1j]

[화학식 1k] [화학식 1l]

[화학식 1m]

상기 화학식 1a 내지 1m에서,
T¹, T², T³, T⁴ 및 T⁵는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 티오펜부이고,
n1 내지 n5는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,
n1 내지 n5 중 적어도 하나는 1이고,
R¹은 상기 화학식 A로 표현되고,
R²는 상기 화학식 B로 표현된다.
제1항에서,
상기 T¹, T², T³, T⁴ 및 T⁵는 각각 독립적으로 하기 그룹 1에 나열된 기(group)에서 선택된 하나인 광전자 재료:
[그룹 1]

상기 그룹 1에서,
R¹¹ 내지 R²⁶은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기 또는 이들의 조합이거나 상기 제1 유기분자 또는 상기 제2 유기분자와 연결되는 연결지점이다.
제5항에서,
상기 제1 유기분자의 T¹, T², T³, T⁴ 및 T⁵의 R¹¹ 내지 R²⁶중 하나는 상기 제2 유기분자의 T¹, T², T³, T⁴ 및 T⁵의 R¹¹ 내지 R²⁶중 하나와 연결되어 있는 광전자 재료.
제1항에서,
상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 각각 하기 화학식 2로 표현되는 광전자 재료:
[화학식 2]

상기 화학식 2에서,
T¹, T², T³, T⁴ 및 T⁵는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 티오펜부이고,
X³ 내지 X⁸은 각각 독립적으로 시아노기이고,
n1 내지 n5는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,
n1 내지 n5 중 적어도 하나는 1이고,
상기 제1 유기분자의 T¹, T², T³, T⁴ 및 T⁵ 중 하나는 상기 제2 유기분자의 T¹, T², T³, T⁴ 및 T⁵ 중 하나와 연결되어 있다.
제1항에서,
상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 각각 하기 화학식 2a 내지 2c 중 어느 하나로 표현되는 광전자 재료:
[화학식 2a]

[화학식 2b]

[화학식 2c]
제8항에서,
하기 화학식 2aa 내지 2cb 중 어느 하나로 표현되는 광전자 재료:
[화학식 2aa] [화학식 2ab] [화학식 2ba]

[화학식 2bb] [화학식 2bc] [화학식 2bd]

[화학식 2ca] [화학식 2cb]
제1항에서,
상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 각각 청색 파장 영역의 빛을 흡수하거나,
상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 각각 적색 파장 영역의 빛을 흡수하거나,
상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 각각 녹색 파장 영역의 빛을 흡수하는
광전자 재료.
제10항에서,
상기 청색 파장 영역은 400nm 이상 500nm 미만에서 최대 흡수 파장(λ_max)을 나타내고,
상기 적색 파장 영역은 580nm 초과 700nm 이하에서 최대 흡수 파장(λ_max)을 나타내고,
상기 녹색 파장 영역은 500nm 내지 580nm에서 최대 흡수 파장(λ_max)을 나타내는
광전자 재료.
제1항에서,
상기 제1 유기분자와 상기 제2 유기분자는 동일한 화합물인 광전자 재료.
제1항에서,
상기 광전자 재료는 1.9 내지 2.8eV의 밴드갭을 가지는 광전자 재료.
서로 마주하는 애노드와 캐소드, 그리고
상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 위치하는 활성층
을 포함하고,
상기 활성층은 제1항 및 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 광전자 재료를 포함하는 유기 광전자 소자.
제14항에서,
상기 유기 광전자 소자는 녹색 파장 영역의 빛을 선택적으로 흡수하는 유기 광전자 소자.
제14항에서,
상기 활성층은 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물을 더 포함하는 유기 광전자 소자:
[화학식 3]

상기 화학식 3에서,
R^a 내지 R^l은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
X는 음이온이다.
제16항에서,
상기 화학식 3으로 표현되는 화합물은 하기 화학식 3a 내지 3e로 표현되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 유기 광전자 소자:
[화학식 3a] [화학식 3b] [화학식 3c]

[화학식 3d] [화학식 3e]
제14항에 따른 유기 광전자 소자를 포함하는 이미지 센서.
제18항에서,
상기 이미지 센서는
청색 파장 영역의 광을 감지하는 복수의 제1 광 감지 소자 및 적색 파장 영역의 광을 감지하는 복수의 제2 광 감지 소자가 집적되어 있는 반도체 기판,
상기 반도체 기판의 상부에 위치하고 청색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 청색 필터와 적색 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 적색 필터를 포함하는 색 필터 층, 그리고
상기 색 필터 층의 상부에 위치하는 상기 유기 광전자 소자
를 포함하는 이미지 센서.
제18항에서,
상기 유기 광전자 소자는 녹색 파장 영역의 빛을 선택적으로 흡수하는 이미지 센서.