KR20140064767A - 이득을 갖는 적외선을 검출하는 방법 및 장치 - Google Patents

이득을 갖는 적외선을 검출하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

광검출기, 그의 제조 방법, 및 이를 이용하여 방사선을 검출하는 방법이 설명된다. 광검출기는 제1 전극, 광 감지 층, 전자 차단/터널링 층 및 제2 전극을 포함할 수 있다. 적외선-대-가시광 상향변환 장치, 그의 제조 방법, 및 이를 이용하여 방사선을 검출하는 방법이 또한 설명된다. 적외선-대-가시광 상향변환 장치는 광검출기, 및 광검출기에 연결된 OLED를 포함할 수 있다.

Description

이득을 갖는 적외선을 검출하는 방법 및 장치{A METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING INFRARED RADIATION WITH GAIN}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 임의의 도표, 표 또는 도면을 포함하여 개시 내용 전체가 본 출원에 참조로 포함된, 2011년 6월 30일에 출원된 미국 가출원 제61/503,317호의 우선권을 주장한다.
적외선(IR) 광은 육안으로 보이지 않지만, IR 광검출기는 IR 광을 검출할 수 있다. IR 광검출기는 야시경(night vision), 거리 측정(range finding), 보안 및 반도체 웨이퍼 검사를 포함하여, 잠재적 응용이 광범위하다. IR은 약 14 ㎛까지의, 가시광(> 0.7 ㎛)보다 긴 파장을 갖는 방사선을 지칭할 수 있다.
본 발명의 실시형태는 이득(gain)을 생성할 수 있는 광검출기(즉, 이득을 갖는 광검출기)에 관한 것이다. 광검출기는, 예를 들어 적외선(IR) 광검출기일 수 있다. 즉, 광검출기는 IR 영역의 적어도 일부의 광을 감지할 수 있다. 본 발명의 실시형태는 또한 IR-대-가시광(IR-to-visible) 상향변환(upconversion) 장치에 관한 것이다. IR-대-가시광 상향변환 장치는 광검출기 및 유기 발광 소자(OLED)를 포함할 수 있다.
실시형태에서, 이득을 갖는 광검출기는 제1 전극, 제1 전극 상의 광 감지 층(light sensitizing layer), 광 감지 층 상의 전자 차단/터널링 층, 및 전자 차단/터널링 층 상의 제2 전극을 포함할 수 있다.
다른 실시형태에서, 이득을 갖는 광검출기의 제조 방법은: 제1 전극을 형성하는 단계; 제1 전극 상에 광 감지 층을 형성하는 단계; 광 감지 층 상에 전자 차단/터널링 층을 형성하는 단계; 및 전자 차단/터널링 층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시형태에서, IR-대-가시광 상향변환 장치는 이득을 갖는 광검출기, 및 이득을 갖는 광검출기에 연결된 OLED를 포함할 수 있다. 이득을 갖는 광검출기는 제1 전극, 제1 전극 상의 광 감지 층, 광 감지 층 상의 전자 차단/터널링 층, 및 전자 차단/터널링 층 상의 제2 전극을 포함할 수 있다.
다른 실시형태에서, IR-대-가시광 상향변환 장치를 형성하는 방법은: 이득을 갖는 광검출기를 형성하는 단계; OLED를 형성하는 단계; 및 이득을 갖는 광검출기에 OLED를 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 이득을 갖는 광검출기를 형성하는 단계는: 제1 전극을 형성하는 단계; 제1 전극 상에 광 감지 층을 형성하는 단계; 광 감지 층 상에 전자 차단/터널링 층을 형성하는 단계; 및 전자 차단/터널링 층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시형태에 따른 IR 감지 층으로 사용될 수 있는 PbS 나노결정의 흡수 스펙트럼을 도시한다.
도 1b는 본 발명의 실시형태에 따른 광검출기의 개략적 투시도를 도시한다.
도 2a는 어둠 속의 인가 전압하에서의, 본 발명의 실시형태에 따른 광검출기의 개략적 에너지 밴드 다이어그램을 도시한다.
도 2b는 인가 전압 및 IR 조사 하에서의, 본 발명의 실시형태에 따른 광검출기의 개략적 에너지 밴드 다이어그램을 도시한다.
도 3a는 본 발명의 실시형태에 따른 광검출기의 개략적 에너지 밴드 다이어그램을 도시한다.
도 3b는 어둠 및 광(1240 nm 적외선 조명) 조건하에서의, 본 발명의 실시형태에 따른 광검출기의 전류 대 전압 특성을 도시한다.
도 4a는 본 발명의 실시형태에 따른 광검출기에 있어서 인가 전압의 함수로서의 이득 그래프를 도시한다.
도 4b는 본 발명의 실시형태에 따른 광검출기에 있어서 인가 전압의 함수로서 검출능(detectivity) 그래프를 도시한다.
도 5a는 본 발명의 실시형태에 따른 IR-대-가시광 상향변환 장치의 개략적 에너지 밴드 다이어그램을 도시한다.
도 5b는 본 발명의 실시형태에 따른 IR-대-가시광 상향변환 장치의 개략적 에너지 밴드 다이어그램을 도시한다.
도 5c는 본 발명의 실시형태에 따른 IR-대-가시광 상향변환 장치의 개략적 에너지 밴드 다이어그램을 도시한다.
본 출원에서 용어 "상(on)" 또는 "위(over)"가 사용될 경우, 층, 영역, 패턴 또는 구조를 지칭할 때는 층, 영역, 패턴 또는 구조가 다른 층 또는 구조 바로 위에 존재할 수 있거나, 개재되는 층, 영역, 패턴 또는 구조가 또한 존재할 수도 있음이 이해된다. 본 출원에서 용어 "하(under)" 또는 "아래(below)"가 사용될 경우, 층, 영역, 패턴 또는 구조를 지칭할 때는 층, 영역, 패턴 또는 구조가 다른 층 또는 구조 바로 아래에 존재할 수 있거나, 개재되는 층, 영역, 패턴 또는 구조가 또한 존재할 수도 있음이 이해된다. 본 출원에서 용어 "바로 위(directly on)"가 사용될 경우, 층, 영역, 패턴 또는 구조를 지칭할 때는, 개재되는 층, 영역, 패턴 또는 구조가 존재하지 않도록 층, 영역, 패턴 또는 구조가 다른 층 또는 구조 바로 위에 존재하는 것으로 이해된다.
본 출원에서 수치와 함께 용어 "약(about)"이 사용될 경우, 수치는 수치의 95% 내지 수치의 105% 범위일 수 있으며, 즉, 수치는 언급된 값의 +/- 5%일 수 있음이 이해된다. 예를 들어, "약 1 kg"은 0.95 kg 내지 1.05 kg을 의미한다.
본 출원에서 주어진 값의 또는 주어진 범위 이내의 파장을 갖는 특정 종류의 광 또는 광자를 감지하는 광검출기의 설명과 함께 용어 "감지하는(sensitive)"이 사용될 경우, 광검출기는 감지하는 광을 흡수하여 캐리어를 생성할 수 있음이 이해된다. 주어진 값의 또는 주어진 범위 이내의 파장을 갖는 특정 종류의 광 또는 광자를 감지하지 않거나 무감지성인 광검출기의 설명과 함께 용어 "감지하지 않는(not sensitive)" 또는 "무감지성(insensitive)"이 사용될 경우, 광검출기는 감지하지 않는 광을 흡수할 수 없고 광의 흡수로부터 캐리어를 생성할 수 없음이 이해된다.
본 발명의 실시형태는 이득을 생성할 수 있는 광검출기(즉, 이득을 갖는 광검출기)에 관한 것이다. 광검출기는, 예를 들어 적외선(IR) 광검출기일 수 있다. 즉, 광검출기는 IR 영역의 적어도 일부의 광을 감지할 수 있다. 특정 실시형태에서, 광검출기는 0.7 ㎛ 및 14 ㎛를 포함하거나 포함하지 않는 0.7 ㎛ 내지 14 ㎛ 범위의 파장의 적어도 일부를 감지한다. 특정 실시형태에서, 광검출기는 IR 광을 감지할 수 있으며 가시광에 무감지성일 수 있다. 예를 들어, 광검출기의 광 감지 층은 0.4 ㎛ 내지 0.7 ㎛ 범위의 파장의 적어도 일부에 무감지성일 수 있다. 실시형태에서, 광검출기의 광 감지 층은 0.4 ㎛ 및 0.7 ㎛를 포함하거나 포함하지 않는 0.4 ㎛ 내지 0.7 ㎛의 전체 파장 범위에 대해 무감지성일 수 있다.
도 1b에 있어서, 실시형태에서, 광검출기(10)는 제1 전극(30), 광 감지 층(50), 전자 차단/터널링 층(60) 및 제2 전극(70)을 포함할 수 있다. 광검출기(10)는 또한 기판(20) 및/또는 정공 차단 층(40)을 선택적으로 포함할 수 있다. 기판(20)은, 예를 들어 유리 기판일 수 있다. 비록 도 1b는 각종 성분들에 대한 특정 재료의 표시를 포함하지만, 이들은 오직 설명 목적만을 위해 의도되며, 본 발명의 실시형태는 이에 제한되지 않는다.
제1 전극(30)은 캐소드일 수 있으며, 제2 전극(70)은 애노드일 수 있다. 다른 실시형태에서, 제1 전극(30)은 애노드일 수 있고, 제2 전극(70)은 캐소드일 수 있다. 특정 실시형태에서, 제1 전극(30) 및/또는 제2 전극(70)은 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 가시광의 적어도 일부 및/또는 IR 광의 적어도 일부에 대해 투명할 수 있다.
제1 전극(30)은 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO. 특정 실시형태에서, 제1 전극(30)은 ITO 전극일 수 있다. 제2 전극(70)은 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: ITO, IZO, ATO, AZO, 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO. 특정 실시형태에서, 제2 전극(70)은 은 전극일 수 있다.
특정 실시형태에서, 광검출기(10)는 IR 광검출기일 수 있으며 광 감지 층(50)은 IR 감지 층일 수 있다. 즉, IR 감지 층은 IR 범위의 적어도 일부의 광을 감지할 수 있다. 광 감지 층(50)은, 예를 들어 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: PbS 나노결정(양자 점), PbSe 나노결정(양자 점), PCTDA, SnPc, SnPc:C60, AlPcCl, AlPcCl:C60, TiOPc, TiOPc:C60, PbSe, PbS, InAs, InGaAs, Si, Ge 및 GaAs.
도 1a는 광 감지 층(50)으로서 PbS 나노결정의 흡수 스펙트럼을 도시한다. 도 1a에 있어서, PbS 나노결정 광 감지 층은 적어도 일부의 IR 영역에서 흡수를 나타낸다.
실시형태에서, 전자 차단/터널링 층은 1,1-비스[(디-4-톨릴아미노)페닐]시클로헥산(TAPC)/MoO3 적층일 수 있다. TAPC 층은, 예를 들어 0 nm 내지 100 nm의 두께를 가질 수 있다. MoO3 층은, 예를 들어 0 nm 내지 100 nm의 두께를 가질 수 있다.
실시형태에서, 광검출기는 정공 차단 층을 포함할 수 있으며, 정공 차단 층은 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: ZnO, 나프탈렌 테트라카르복실산 무수물(NTCDA), 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP), p-비스(트리페닐실릴)벤젠(UGH2), 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BPhen), 트리스-(8-하이드록시 퀴놀린)알루미늄(Alq3), 3,5'-N,N'-디카르바졸-벤젠(mCP), C60, 트리스[3-(3-피리딜)-메시틸]보란(3TPYMB) 및 TiO2.
예시적 실시형태에서, 광검출기는 제1 전극, 제1 전극 상의 광 감지 층, 광 감지 층 상의 전자 차단/터널링 층, 및 전자 차단/터널링 층 상의 제2 전극을 포함할 수 있다. 전자 차단/터널링 층은, 예를 들어 TAPC/MoO3 적층일 수 있으며, TAPC/MoO3 적층은 TAPC 층이 광 감지 층과 직접 접하고 MoO3 층이 제2 전극과 직접 접하도록 배치될 수 있다. 광 감지 층은, 예를 들어 IR 감지 층일 수 있으며, 예를 들어 PbS 양자 점을 포함할 수 있다. 추가 실시형태에서, 광검출기는 제1 전극 위 및 광 감지 층 아래에 정공 차단 층을 포함할 수 있다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 실시형태에 따른 광검출기의 작동 원리를 나타낸다. 도 2a에 있어서, 바이어스가 어둠 속에서(즉, 가시광 및/또는 IR 광이 없이) 인가될 경우, 정공 차단 층으로 인해 정공이 제1 전극으로부터 차단되고, 전자 차단 층으로 인해 전자가 제2 전극으로부터 차단된다. 도 2b에 있어서, 광검출기에 광(예를 들어, IR 광)으로 조사할 경우, 광 감지 층(예를 들어, IR 감지 층)은 전자-정공 쌍을 생성하고, 인가된 바이어스로 인해 전자가 제1 전극으로 흐른다. 전자 차단/터널링 층의 벌크 트랩 사이트에 정공이 축적되고, 축적된 정공은 전자 차단/터널링 층의 배리어 폭을 감소시킨다. 따라서, 제2 전극에서 광 감지 층으로의 전자 터널링이 상당히 증가하여, 이득이 생성된다.
도 3a는 본 발명의 실시형태에 따른 광검출기의 개략적인 밴드 다이어그램을 도시하고, 도 3b는 본 발명의 실시형태에 따른 광검출기의 암전류 및 광전류 밀도-전압(J-V) 특성을 도시한다.
도 4a는 본 발명에 따른 광검출기의 이득 대 인가 전압의 그래프를 도시하고, 도 4b는 본 발명의 실시형태에 따른 광검출기의 검출능 대 인가 전압의 그래프를 도시한다. 도 4a에 있어서, -20 V의 인가 바이어스에서 150 초과의 이득을 포함하여, 매우 높은 이득을 관찰할 수 있다. 도 4b에 있어서, 검출능은 -18 V 미만의 인가 전압 값에서 5x1012 Jones 초과까지 포화된다.
본 발명의 실시형태에 따라, 광검출기는 인가 바이어스에서 이득을 나타낸다(즉, 이는 이득을 갖는 광검출기이다). 광검출기는, 예를 들어 -20 V의 인가 바이어스에서 약 150의 이득을 나타낼 수 있다. 각종 실시형태에서, 광검출기는 임의의 하기 값 또는 범위의 이득을 나타낼 수 있다: 2, 약 2, 적어도 2, 3, 약 3, 적어도 3,..., 160, 약 160, 적어도 160(상기에서, "..."는 3과 160 사이의 각각의 수, 3과 160 사이의 "약" 각각의 수, 및 3과 160 사이의 "적어도" 각각의 수를 나타냄), 또는 2 내지 159의 임의의 숫자의 제1 종료점 및 3 내지 160의 임의의 숫자의 제2 종료점을 갖는 임의의 범위. 상술한 문장의 이득 값 및 범위는 -30 V 내지 30 V의 임의의 인가 전압 값에서 나타낼 수 있다.
도 5a-5c와 관련하여, 본 발명의 실시형태는 또한 IR-대-가시광 상향변환 장치(500)에 관한 것이다. IR-대-가시광 상향변환 장치(500)는 광검출기(10) 및 발광 소자(LED)(200)를 포함할 수 있다. 다수의 실시형태에서, LED(200)는 유기 LED(OLED)일 수 있다. IR-대-가시광 상향변환 장치(500)는 이득을 갖는 IR-대-가시광 상향변환 장치일 수 있고, 광검출기(10)는 이득을 갖는 광검출기일 수 있다. 특정 실시형태에서, IR-대-가시광 상향변환 장치는 도 1a-1b, 2a-2b, 3a-3b 및 4a-4b에 예시되고/예시되거나 도 1a-1b, 2a-2b, 3a-3b 및 4a-4b의 광검출기와 관련하여 설명된 바와 같은, 이득을 갖는 광검출기를 포함할 수 있다. OLED(200)는 적어도 하나의 전극, 정공 수송 층(HTL), 발광층(LEL) 및 전자 수송 층(ETL)을 포함할 수 있다.
OLED(200)의 적어도 하나의 전극은, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 적어도 일부의 가시광 및/또는 적어도 일부의 IR 광에 대해 투명할 수 있다. OLED(200)의 각 전극은, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: ITO, IZO, ATO, AZO, 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO, CsCO3/ITO 및 Mg:Ag/Alq3 적층. OLED(200)의 HTL은, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: NPD, TAPC, TFB, TPD 및 디아민 유도체. OLED(200)의 LEL은, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: 이리듐 트리스(2-페닐피리딘) (Ir(ppy)3), [2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-p-페닐렌비닐렌](MEH-PPV), 트리스-(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(Alq3) 및 비스[(4,6-디-플루오로페닐)-피리디네이트-]피콜리네이트(Flrpic). OLED(200)의 ETL은, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: BCP, Bphen, 3TPYMB 및 Alq3.
특정 실시형태에서, OLED(200)의 전극은 Mg:Ag/Alq3 적층이다. Mg:Ag/Alq3 적층의 Mg:Ag 층은, 예를 들어 Mg:Ag(10:1)의 조성을 가질 수 있으며, 예를 들어 30 nm 미만의 두께를 가질 수 있다. Mg:Ag/Alq3 적층의 Alq3 층은, 예를 들어 0 nm 내지 200 nm의 두께를 가질 수 있다.
광검출기(10)는, 비록 하나의 전극만 존재할 필요가 있기는 하지만, 본 출원에 설명된 바와 같은 이득을 갖는 광검출기일 수 있다. 즉, 광검출기(10)는 적어도 하나의 전극, 광 감지 층 및 전자 차단/터널링 층을 포함할 수 있다. 광검출기(10)는 또한 기판 및/또는 정공 차단 층을 선택적으로 포함할 수 있다.
전극은 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: ITO, IZO, ATO, AZO, 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO.
특정 실시형태에서, 광검출기(10)는 IR 광검출기일 수 있으며, 광 감지 층은 IR 감지 층일 수 있다. 광 감지 층은, 예를 들어 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: PbS 나노결정(양자 점), PbSe 나노결정(양자 점), PCTDA, SnPc, SnPc:C60, AlPcCl, AlPcCl:C60, TiOPc, TiOPc:C60, PbSe, PbS, InAs, InGaAs, Si, Ge 및 GaAs.
실시형태에서, 전자 차단/터널링 층은 TAPC/MoO3 적층일 수 있다. TAPC 층은, 예를 들어 0 nm 내지 100 nm의 두께를 가질 수 있다. MoO3 층은, 예를 들어 0 nm 내지 100 nm의 두께를 가질 수 있다.
실시형태에서, 광검출기는 정공 차단 층을 포함할 수 있고, 정공 차단 층은 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: ZnO, NTCDA, BCP, UGH2, BPhen, Alq3, mCP, 3TPYMB 및 TiO2.
도 5a에 있어서, 추가 실시형태에서, IR-대-가시광 상향변환 장치(500)는 또한 광검출기(10)와 OLED(200) 사이에 상호접속 부(100)를 포함할 수 있다. 상호접속 부(100)는, 광검출기(10)의 전자 차단/터널링 층이 광 감지 층보다 상호접속 부(100)에 더 가깝고, OLED(200)의 HTL이 ETL보다 상호접속 부(100)에 더 가깝도록 배치될 수 있다. 광검출기(10)는 광 감지 층 아래에 전극을 포함할 수 있고, 상기 전극은 애노드일 수 있다. OLED(200)는 ETL 상에 전극을 포함할 수 있고, 상기 전극은 캐소드일 수 있다.
실시형태에서, 상호접속 부(100)는 HBL(110) 및 EBL(120)을 포함할 수 있다. 상호접속 부(100)의 HBL(110)의 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)는 상호접속 부(100)의 EBL(120)의 HOMO(highest occupied molecular orbital)에 근접할 수 있다. 따라서, 바이어스가 인가되는 경우, 상호접속 부(100)에서 전자 및 정공이 생성될 수 있다. 실시형태에서, 상호접속 부(100)의 HBL(110)의 LUMO 및 상호접속 부(100)의 EBL(120)의 HOMO는 1 eV 이하의 차이일 수 있다. 추가 실시형태에서, 상호접속 부(100)의 HBL(110)의 LUMO 및 상호접속 부(100)의 EBL(120)의 HOMO는 0.5 eV 이하의 차이일 수 있다. 즉, 상호접속 부(100)의 EBL(120)의 HOMO와 상호접속 부(100)의 HBL(110)의 LUMO 간의 에너지 차는 0.5 eV 이하일 수 있다. 상호접속 부(100)는 상호접속 부(100)의 HBL(110)이 광검출기(10)에 인접할 수 있고 상호접속 부(100)의 EBL(120)이 OLED(200)에 인접할 수 있도록 IR-대-가시광 상향변환 장치(500) 내에 배치될 수 있다. 실시형태에서, 광검출기(10)는 그의 EBL/터널링 층 상에 제2 전극(70)을 포함할 수 있고, 상호접속 부(100)의 HBL(120)은 광검출기(10)의 제2 전극(70)과 직접 접할 수 있다. 광검출기(10)의 제2 전극(70)은 캐소드일 수 있다. 광검출기(10)의 제2 전극(70)은 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: ITO, IZO, ATO, AZO, 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO. 특정 실시형태에서, 광검출기(10)의 제2 전극(70)은 은 전극일 수 있다. 비록 도 5a의 상호접속 부(100) 주변의 점선은 HBL(110) 및 EBL(120) 너머로 연장되지만, 상호접속 부가 HBL(110) 및 EBL(120) 너머의 임의의 추가 성분들을 반드시 포함할 필요는 없다. 특정 실시형태에서, 추가 성분들이 존재할 수 있다(예를 들어, 하나 이상의 전극 또는 기판).
다시 도 5b 및 5c에 있어서, 실시형태에서, IR-대-가시광 상향변환 장치(500)는 상호접속 부(100)를 포함하지 않으며, 광검출기(10)는 OLED(200)에 바로 인접하여 배치된다. OLED(200)는, OLED(200)의 ETL이 광검출기(10)의 전자 차단/터널링 층보다 광검출기(10)의 광 감지 층에 더 가깝도록 배치될 수 있다. 특정 실시형태에서, 광검출기는 광 감지 층에 인접한 정공 차단 층을 포함할 수 있으며, OLED(200)의 ETL은 광검출기(10)의 정공 차단 층에 인접하여 이와 접하도록 배치될 수 있다. 광검출기(10)는 전자 차단/터널링 층에 인접하여 이와 접하는 전극을 포함할 수 있고, OLED(200)는 HTL에 인접하여 이와 접하는 전극을 포함할 수 있다. 광검출기(10)의 전극은, 예를 들어 캐소드일 수 있고, OLED(200)의 전극은, 예를 들어 애노드일 수 있다.
도 5a-5c에 도시된 IR-대-가시광 상향변환 장치(500)에서, 기판(미도시)이 또한 존재할 수 있다. 다수의 실시형태에서, IR-대-가시광 상향변환 장치(500)는 뒤집히거나 방향이 바뀌어도 여전히 적절히 작용할 수 있다. 예를 들어, 도 5b가, IR-대-가시광 상향변환 장치(500)의 방향이 기판상에서 바뀐 것을 제외하고는 도 5c의 구성과 유사한 구성을 나타내도록, 기판이 도 5b에서는 애노드에 인접할 수 있고, 도 5c에서는 캐소드에 인접할 수 있다. 도 5a에 묘사된 IR-대-가시광 상향변환 장치(500)에서, 기판은 애노드 또는 캐소드에 인접할 수 있다. 특정 실시형태에서, IR-대-가시광 상향변환 장치(500)는 상호접속 부(100)를 포함할 수 있으며(도 5a에 도시된 바와 같음), 기판은 애노드에 인접할 수 있다. IR 광은 임의의 방향으로부터 IR-대-가시광 상향변환 장치(500) 상에 입사할 수 있으며, 가시광은 임의의 방향으로 IR-대-가시광 상향변환 장치(500)로부터 방출될 수 있다. OLED(200)는, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, IR 스펙트럼의 적어도 일부의 광에 대해 투명할 수 있다. 광검출기(10)는, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 가시 스펙트럼의 적어도 일부의 광에 대해 투명할 수 있다.
다시 도 5a-5c에 있어서, 광검출기(10)가 IR 광을 흡수할 경우 OLED(200)로부터 가시광을 방출함으로써 IR-대-가시광 상향변환 장치(500)가 작용한다. 즉, 광검출기(10)의 광 감지 층(예를 들어, IR 감지 층)은 IR 광을 흡수하여, 캐리어가 흐르도록 유발한다. 캐리어는 직접 또는 상호접속 부(100)를 통해 OLED(200)로 흘러서, OLED(200)의 LEL이 가시광을 방출하도록 유발한다. IR-대-가시광 상향변환 장치(500)는 이득을 갖는 광검출기(10)를 포함할 수 있으며 유리하게는 이득을 나타낼 수 있다.
본 발명의 실시형태는 또한 이득을 갖는 광검출기를 제조하는 방법에 관한 것이다. 광검출기는, 예를 들어 IR 광검출기일 수 있다. 실시형태에서, 이득을 갖는 광검출기의 제조 방법은: 제1 전극 상에 광 감지 층을 형성하는 단계, 광 감지 층 상에 전자 차단/터널링 층을 형성하는 단계, 및 전자 차단/터널링 층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한, 기판상에 제1 전극을 형성하는 단계, 및/또는 광 감지 층이 정공 차단 층 상에 형성되도록 제1 전극 상에 정공 차단 층을 형성하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 기판은, 예를 들어 유리 기판일 수 있다.
제1 전극은 캐소드일 수 있고, 제2 전극은 애노드일 수 있다. 다른 실시형태에서, 제1 전극은 애노드일 수 있고, 제2 전극은 캐소드일 수 있다. 특정 실시형태에서, 제1 전극 및/또는 제2 전극은, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 적어도 일부의 가시광 및/또는 적어도 일부의 IR 광에 대해 투명할 수 있다.
제1 전극은 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO. 제2 전극은 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: ITO, IZO, ATO, AZO, 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO.
특정 실시형태에서, 광검출기는 IR 광검출기일 수 있으며 광 감지 층은 IR 감지 층일 수 있다. 광 감지 층은, 예를 들어 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: PbS 나노결정(양자 점), PbSe 나노결정(양자 점), PCTDA, SnPc, SnPc:C60, AlPcCl, AlPcCl:C60, TiOPc, TiOPc:C60, PbSe, PbS, InAs, InGaAs, Si, Ge 및 GaAs.
실시형태에서, 전자 차단/터널링 층은 TAPC/MoO3 적층일 수 있다. TAPC 층은, 예를 들어 0 nm 내지 100 nm의 두께로 형성될 수 있다. MoO3 층은, 예를 들어 0 nm 내지 100 nm의 두께로 형성될 수 있다.
실시형태에서, 방법은 정공 차단 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 정공 차단 층은 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: ZnO, NTCDA, BCP, UGH2, BPhen, Alq3, 3mCP, 3TPYMB 및 TiO2.
특정 실시형태에서, 광검출기를 제조하는 방법은: 제1 전극 상에 광 감지 층을 형성하는 단계, 광 감지 층 상에 전자 차단/터널링 층을 형성하는 단계, 및 전자 차단/터널링 층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 전자 차단/터널링 층은, 예를 들어 TAPC/MoO3 적층일 수 있으며, TAPC 층은 광 감지 층 바로 위에 이와 접하여 형성되고 MoO3 층은 TAPC 층 바로 위에 이와 접하여 형성되도록 TAPC/MoO3 적층이 형성될 수 있다. 이어서, 제2 전극은 TAPC/MoO3 적층의 MoO3 층 바로 위에 이와 접하여 형성될 수 있다. 광 감지 층은, 예를 들어 IR 감지 층일 수 있으며, 예를 들어 PbS 양자 점을 포함할 수 있다. 추가 실시형태에서, 방법은 광 감지 층이 정공 차단 층 바로 위에 이와 접하여 형성되도록 제1 전극 상에 정공 차단 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시형태는 또한 이득을 갖는 광검출기를 이용하여 방사선을 검출하는 방법에 관한 것이다. 광검출기는, 예를 들어 상기 방법이 IR 방사선을 검출할 수 있도록 IR 광검출기일 수 있다. 실시형태에서, 방사선을 검출하기 위해 이득을 갖는 광검출기를 이용하는 방법은: 이득을 갖는 광검출기를 제공하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기에서 광검출기는 제1 전극, 광 감지 층, 전자 차단/터널링 층 및 제2 전극을 포함한다. 광검출기는 또한 기판 및/또는 정공 차단 층을 선택적으로 포함할 수 있다. 기판은, 예를 들어 유리 기판일 수 있다.
제1 전극은 캐소드일 수 있으며, 제2 전극은 애노드일 수 있다. 다른 실시형태에서, 제1 전극은 애노드일 수 있으며, 제2 전극은 캐소드일 수 있다. 특정 실시형태에서, 제1 전극 및/또는 제2 전극은 투명 전극일 수 있다.
제1 전극은 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO. 제2 전극은 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: ITO, IZO, ATO, AZO, 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO.
특정 실시형태에서, 광검출기는 IR 광검출기일 수 있으며 광 감지 층은 IR 감지 층일 수 있다. 광 감지 층은, 예를 들어 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: PbS 나노결정(양자 점), PbSe 나노결정(양자 점), PCTDA, SnPc, SnPc:C60, AlPcCl, AlPcCl:C60, TiOPc, TiOPc:C60, PbSe, PbS, InAs, InGaAs, Si, Ge 및 GaAs.
실시형태에서, 전자 차단/터널링 층은 TAPC/MoO3 적층일 수 있다. TAPC 층은, 예를 들어 0 nm 내지 100 nm의 두께로 형성될 수 있다. MoO3 층은, 예를 들어 0 nm 내지 100 nm의 두께로 형성될 수 있다.
실시형태에서, 광검출기는 정공 차단 층을 포함할 수 있으며, 정공 차단 층은 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: ZnO, NTCDA, BCP, UGH2, BPhen, Alq3, 3mCP, 3TPYMB 및 TiO2.
특정 실시형태에서, 광검출기는: 제1 전극 상의 광 감지 층, 광 감지 층 상의 전자 차단/터널링 층, 및 전자 차단/터널링 층 상의 제2 전극을 포함할 수 있다. 전자 차단/터널링 층은, 예를 들어 TAPC/MoO3 적층일 수 있으며, TAPC/MoO3 적층은, TAPC 층이 광 감지 층 바로 위에 이와 접하여 존재하고 MoO3 층이 TAPC 층 바로 위에 이와 접하여 존재하도록 배치될 수 있다. 이어서, 제2 전극은 TAPC/MoO3 적층의 MoO3 층 바로 위에 이와 접하여 존재할 수 있다. 광 감지 층은, 예를 들어 IR 감지 층일 수 있으며, 예를 들어 PbS 양자 점을 포함할 수 있다. 추가 실시형태에서, 광검출기는 제1 전극 위 및 광 감지 층 아래에 정공 차단 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시형태는 또한 IR-대-가시광 상향변환 장치를 형성하는 방법에 관한 것이다. IR-대-가시광 상향변환 장치는 이득을 갖는 IR-대-가시광 상향변환 장치일 수 있으며, 광검출기는 이득을 갖는 광검출기일 수 있다. 실시형태에서, IR-대-가시광 상향변환 장치의 제조 방법은: 이득을 갖는 광검출기를 형성하는 단계; LED를 형성하는 단계; 및 LED와, 이득을 갖는 광검출기를 연결하는 단계를 포함할 수 있다. LED는 OLED일 수 있다. OLED를 형성하는 단계는: 적어도 하나의 전극을 형성하는 단계, 정공 수송 층(HTL)을 형성하는 단계, 발광 층(LEL)을 형성하는 단계, 및 전자 수송 층(ETL)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
OLED의 적어도 한 전극은, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 적어도 일부의 가시광 및/또는 적어도 일부의 IR 광에 대해 투명할 수 있다. OLED의 각 전극은, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: ITO, IZO, ATO, AZO, 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO, CsCO3/ITO 및 Mg:Ag/Alq3 적층. OLED의 HTL은, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: NPD, TAPC, TFB, TPD 및 디아민 유도체. OLED의 LEL은, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: Ir(ppy)3, MEH-PPV, Alq3 및 Flrpic. OLED의 ETL은, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: BCP, Bphen, 3TPYMB 및 Alq3.
특정 실시형태에서, OLED의 전극은 Mg:Ag/Alq3 적층이다. Mg:Ag/Alq3 적층의 Mg:Ag 층은, 예를 들어 Mg:Ag(10:1)의 조성을 가질 수 있으며, 예를 들어 30 nm 미만의 두께로 형성될 수 있다. Mg:Ag/Alq3 적층의 Alq3 층은, 예를 들어 0 nm 내지 200 nm의 두께로 형성될 수 있다.
광검출기는 이득을 갖는 광검출기일 수 있으며, 비록 오직 하나의 전극만 형성될 필요가 있기는 하지만 본 출원에 설명된 바와 같이 형성될 수 있다. 즉, 광검출기를 형성하는 단계는 적어도 하나의 전극을 형성하는 단계, 광 감지 층을 형성하는 단계, 및 전자 차단/터널링 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 광검출기를 형성하는 단계는 또한 기판을 제공하는 단계 및/또는 정공 차단 층을 형성하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다.
전극은 하나 이상의 하기 재료로 형성될 수 있다: ITO, IZO, ATO, AZO, 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO.
특정 실시형태에서, 광검출기는 IR 광검출기일 수 있으며 광 감지 층은 IR 감지 층일 수 있다. 광 감지 층은, 예를 들어 하나 이상의 하기 재료로 형성될 수 있다: PbS 나노결정(양자 점), PbSe 나노결정(양자 점), PCTDA, SnPc, SnPc:C60, AlPcCl, AlPcCl:C60, TiOPc, TiOPc:C60, PbSe, PbS, InAs, InGaAs, Si, Ge 및 GaAs.
실시형태에서, 전자 차단/터널링 층은 TAPC/MoO3 적층일 수 있다. TAPC 층은, 예를 들어 0 nm 내지 100 nm의 두께로 형성될 수 있다. MoO3 층은, 예를 들어 0 nm 내지 100 nm의 두께로 형성될 수 있다.
실시형태에서, 광검출기를 형성하는 단계는 정공 차단 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 정공 차단 층은 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: ZnO, NTCDA, BCP, UGH2, BPhen, Alq3, mCP, 3TPYMB 및 TiO2.
추가 실시형태에서, 이득을 갖는 광검출기를 OLED에 연결하는 단계는 이득을 갖는 광검출기를 상호접속 부에 연결하는 단계 및 OLED를 상호접속 부에 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 광검출기는, 광검출기의 전자 차단/터널링 층이 광 감지 층보다 상호접속 부에 더 가깝도록 상호접속 부에 연결될 수 있다. OLED는, OLED의 HTL이 ETL보다 상호접속 부에 더 가깝도록 상호접속 부에 연결될 수 있다. 광검출기는 광 감지 층 아래에 전극을 포함할 수 있으며, 상기 전극은 애노드일 수 있다. OLED는 ETL 상에 전극을 포함할 수 있으며, 상기 전극은 캐소드일 수 있다.
실시형태에서, 이득을 갖는 광검출기를 OLED에 연결하는 단계는 이득을 갖는 광검출기를 OLED에 직접 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 이득을 갖는 광검출기는, OLED의 ETL이 광검출기의 전자 차단/터널링 층보다 광검출기의 광 감지 층에 더 가깝도록 OLED에 연결될 수 있다. 특정 실시형태에서, 광검출기는 광 감지 층에 인접한 정공 차단 층을 포함할 수 있으며, 이득을 갖는 광검출기는 OLED의 ETL이 광검출기의 정공 차단 층에 인접하여 이와 접하도록 OLED에 연결될 수 있다. 광검출기는 전자 차단/터널링 층에 인접하여 이와 접한 전극을 포함할 수 있고, OLED는 HTL에 인접하여 이와 접한 전극을 포함할 수 있다. 광검출기의 전극은, 예를 들어 캐소드일 수 있고, OLED의 전극은, 예를 들어 애노드일 수 있다.
본 발명의 실시형태는 또한 IR-대-가시광 상향변환 장치를 이용하여 IR 방사선 가시 방사선으로 상향변환하는 방법에 관한 것이다. IR-대-가시광 상향변환 장치는 광검출기 및 LED를 포함할 수 있다. LED는 OLED일 수 있다. IR-대-가시광 상향변환 장치는 이득을 갖는 IR-대-가시광 상향변환 장치일 수 있으며, 광검출기는 이득을 갖는 광검출기일 수 있다. OLED는 적어도 하나의 전극, 정공 수송 층(HTL), 발광 층(LEL), 및 전자 수송 층(ETL)을 포함할 수 있다.
OLED의 적어도 하나의 전극은, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 적어도 일부의 가시광 및/또는 적어도 일부의 IR 광에 대해 투명할 수 있다. OLED의 각 전극은, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: ITO, IZO, ATO, AZO, 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO, CsCO3/ITO 및 Mg:Ag/Alq3 적층. OLED의 HTL은, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: NPD, TAPC, TFB, TPD 및 디아민 유도체. OLED의 LEL은, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: Ir(ppy)3, MEH-PPV, Alq3 및 Flrpic. OLED의 ETL은, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: BCP, Bphen, 3TPYMB 및 Alq3.
특정 실시형태에서, OLED의 전극은 Mg:Ag/Alq3 적층이다. Mg:Ag/Alq3 적층의 Mg:Ag 층은, 예를 들어 Mg:Ag(10:1)의 조성을 가질 수 있으며, 예를 들어 30 nm 미만의 두께를 가질 수 있다. Mg:Ag/Alq3 적층의 Alq3 층은 예를 들어 0 nm 내지 200 nm의 두께를 가질 수 있다.
광검출기는, 비록 오직 하나의 전극만 존재할 필요가 있기는 하지만, 본 출원에 설명된 바와 같은 이득을 갖는 광검출기일 수 있다. 즉, 광검출기는 적어도 하나의 전극, 광 감지 층 및 전자 차단/터널링 층을 포함할 수 있다. 광검출기는 또한 기판 및/또는 정공 차단 층을 선택적으로 포함할 수 있다.
전극은 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: ITO, IZO, ATO, AZO, 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO.
특정 실시형태에서, 광검출기는 IR 광검출기일 수 있고 광 감지 층은 IR 감지 층일 수 있다. 광 감지 층은, 예를 들어 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: PbS 나노결정(양자 점), PbSe 나노결정(양자 점), PCTDA, SnPc, SnPc:C60, AlPcCl, AlPcCl:C60, TiOPc, TiOPc:C60, PbSe, PbS, InAs, InGaAs, Si, Ge 및 GaAs.
실시형태에서, 전자 차단/터널링 층은 TAPC/MoO3 적층일 수 있다. TAPC 층은, 예를 들어 0 nm 내지 100 nm의 두께를 가질 수 있다. MoO3 층은, 예를 들어 0 nm 내지 100 nm의 두께를 가질 수 있다.
실시형태에서, 광검출기는 정공 차단 층을 포함할 수 있으며, 정공 차단 층은 하나 이상의 하기 재료를 포함할 수 있다: ZnO, NTCDA, BCP, UGH2, BPhen, Alq3, mCP, 3TPYMB 및 TiO2.
추가 실시형태에서, IR-대-가시광 상향변환 장치는 또한 광검출기와 OLED 사이에 상호접속 부를 포함할 수 있다. 상호접속 부는, 광 검출기의 전자 차단/터널링 층이 광 감지 층보다 상호접속 부에 더 가깝고, OLED의 HTL이 ETL보다 상호접속 부에 더 가깝도록 배치될 수 있다. 광검출기는 광 감지 층 아래에 전극을 포함할 수 있으며, 상기 전극은 애노드일 수 있다. OLED는 ETL 상에 전극을 포함할 수 있으며, 상기 전극은 캐소드일 수 있다.
실시형태에서, IR-대-가시광 상향변환 장치는 상호접속 부를 포함하지 않으며, 광검출기는 OLED에 바로 인접하여 배치된다. OLED는, OLED의 ETL이 광검출기의 전자 차단/터널링 층보다 광검출기의 광 감지 층에 더 가깝도록 배치될 수 있다. 특정 실시형태에서, 광검출기는 광 감지 층에 인접한 정공 차단 층을 포함할 수 있으며, OLED의 ETL은 광검출기의 정공 차단 층에 인접하여 이와 접하도록 배치될 수 있다. 광검출기는 전자 차단/터널링 층에 인접하여 이와 접하는 전극을 포함할 수 있으며, OLED는 HTL에 인접하여 이와 접하는 전극을 포함할 수 있다. 광검출기의 전극은, 예를 들어 캐소드일 수 있고, OLED의 전극은, 예를 들어 애노드일 수 있다.
다수의 실시형태에서, IR-대-가시광 상향변환 장치는 뒤집히거나 방향이 바뀔 수 있으며 여전히 적절히 작용할 수 있다. OLED는, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, IR 스펙트럼의 적어도 일부의 광에 대해 투명할 수 있다. 광검출기는, 비록 실시형태가 이에 제한되지는 않지만, 가시 스펙트럼의 적어도 일부의 광에 대해 투명할 수 있다.
IR-대-가시광 상향변환 장치는 IR 광을 가시광으로 상향 변환시킨다. IR-대-가시광 상향변환은 광검출기가 IR 광을 흡수할 경우 OLED로부터 가시광을 방출한다. 즉, 광검출기의 광 감지 층(예를 들어, IR 감지 층)은 IR 광을 흡수하여, 캐리어가 흐르도록 유발한다. 캐리어는 직접 또는 상호접속 부를 통해 OLED로 흘러서, OLED의 LEL이 가시광을 방출하도록 유발한다. IR-대-가시광 상향변환 장치는 이득을 갖는 광검출기를 포함할 수 있으며 유리하게는 이득을 나타낼 수 있다.
광검출기를 유리 기판상에 제조하였다. 광검출기는 ITO 제1 전극, 제1 전극 상의 ZnO 정공 차단 층, 정공 차단 층 상의 PbS 양자 점 광 감지 층, 광 감지 층 상의 TAPC/MoO3 적층 전자 차단/터널링 층, 및 전자 차단/터널링 층 상의 제2 전극을 포함하였다. PbS 양자 점 광 감지 층은 도 1a에 도시된 흡수 스펙트럼을 가졌다. 광검출기는 도 3b에 도시된 J-V 특성 곡선(어둠, 및 1240 nm 및 0.302 W/cm2의 IR 조명에서의)을 나타냈다. 더, 광검출기는 도 4a 및 4b에 각각 도시된, 인가 전압의 함수로서의 이득 및 검출능을 나타내었다.
본 출원에 언급되거나 인용된 모든 특허, 특허출원, 가출원 및 공개문헌은 본 명세서의 명백한 교시와 상반되지 않는 정도까지, 모든 도면 및 표를 포함하여 그의 전체가 참조로 포함된다.
본 출원에 설명된 실시예 및 실시형태는 오직 예시적 목적만을 위한 것이며 그의 각종 변형 또는 변경이 당업자에게 시사될 것이고 본 출원의 사상 및 범위 이내에 포함되어야 함이 이해되어야 한다.

Claims (98)

  1. 이득을 갖는 광검출기로서,
    제1 전극;
    상기 제1 전극 상의 광 감지 층;
    상기 광 감지 층 상의 전자 차단/터널링 층; 및
    상기 전자 차단/터널링 층 상의 제2 전극
    을 포함하는, 이득을 갖는 광검출기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 감지 층은 0.7 ㎛ 및 14 ㎛를 포함하는 0.7 ㎛ 내지 14 ㎛ 범위의 파장을 갖는 광자들을 감지하는, 이득을 갖는 광검출기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광 감지 층은 적어도 0.4 ㎛ 및 0.7 ㎛ 미만의 파장을 갖는 광자들에 무감지성인, 이득을 갖는 광검출기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광 감지 층은 PbS 양자 점들 또는 PbSe 양자 점들을 포함하는, 이득을 갖는 광검출기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광 감지 층은 PbS 양자 점들을 포함하는, 이득을 갖는 광검출기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광 감지 층은 PbS 양자 점들, PbSe 양자 점들, PCTDA, SnPc, SnPc:C60, AlPcCl, AlPcCl:C60, TiOPc, TiOPc:C60, PbSe, PbS, InAs, InGaAs, Si, Ge 및 GaAs를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는, 이득을 갖는 광검출기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는, 이득을 갖는 광검출기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는, 이득을 갖는 광검출기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극은 애노드이고, 상기 제2 전극은 캐소드인, 이득을 갖는 광검출기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하고; 상기 제2 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는, 이득을 갖는 광검출기.
  11. 제1항에 있어서, 상기 전자 차단/터널링 층은 1,1-비스[(디-4-톨릴아미노)페닐]시클로헥산(TAPC)/MoO3 적층인, 이득을 갖는 광검출기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 TAPC 층은 상기 광 감지 층과 직접 접하고, 상기 MoO3 층은 상기 제2 전극과 직접 접하는, 이득을 갖는 광검출기.
  13. 제11항에 있어서, 상기 TAPC 층은 100 nm 이하의 두께를 갖고, 상기 MoO3 층은 100 nm 이하의 두께를 갖는, 이득을 갖는 광검출기.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극 위 및 상기 광 감지 층 아래에 정공 차단 층을 더 포함하는, 이득을 갖는 광검출기.
  15. 제14항에 있어서, 상기 정공 차단 층은 ZnO, 나프탈렌 테트라카르복실산 무수물(NTCDA), 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP), p-비스(트리페닐실릴)벤젠(UGH2), 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BPhen), 트리스-(8-하이드록시 퀴놀린)알루미늄(Alq3), 3,5'-N,N'-디카르바졸-벤젠(mCP), C60, 트리스[3-(3-피리딜)-메시틸]보란(3TPYMB) 및 TiO2를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는, 이득을 갖는 광검출기.
  16. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극 아래에 유리 기판을 더 포함하는, 이득을 갖는 광검출기.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 전자 차단/터널링 층은 TAPC/MoO3 적층이고,
    상기 TAPC 층은 상기 광 감지 층과 직접 접하고,
    상기 MoO3 층은 상기 제2 전극과 직접 접하고,
    상기 광 감지 층은 PbS 양자 점들을 포함하는, 이득을 갖는 광검출기.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 전극 위 및 상기 광 감지 층 아래에 정공 차단 층을 더 포함하는, 이득을 갖는 광검출기.
  19. 이득을 갖는 광검출기를 제조하는 방법으로서,
    제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극 상에 광 감지 층을 형성하는 단계;
    상기 광 감지 층 상에 전자 차단/터널링 층을 형성하는 단계; 및
    상기 전자 차단/터널링 층 상에 제2 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 광 감지 층은 0.7 ㎛ 및 14 ㎛ 를 포함하는 0.7 ㎛ 내지 14 ㎛ 범위의 파장을 갖는 광자들을 감지하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 광 감지 층은 적어도 0.4 ㎛ 및 0.7 ㎛ 미만의 파장을 갖는 광자들에 무감지성인 방법.
  22. 제19항에 있어서, 상기 광 감지 층은 PbS 양자 점들 또는 PbSe 양자 점들을 포함하는 방법.
  23. 제19항에 있어서, 상기 광 감지 층은 PbS 양자 점들을 포함하는 방법.
  24. 제19항에 있어서, 상기 광 감지 층은 PbS 양자 점들, PbSe 양자 점들, PCTDA, SnPc, SnPc:C60, AlPcCl, AlPcCl:C60, TiOPc, TiOPc:C60, PbSe, PbS, InAs, InGaAs, Si, Ge 및 GaAs를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 방법.
  25. 제19항에 있어서, 상기 제1 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 방법.
  26. 제19항에 있어서, 상기 제2 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 방법.
  27. 제19항에 있어서, 상기 제1 전극은 애노드이고, 상기 제2 전극은 캐소드인 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제1 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하고; 상기 제2 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 방법.
  29. 제19항에 있어서, 상기 전자 차단/터널링 층을 형성하는 단계는 TAPC/MoO3 적층을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 TAPC 층은 상기 광 감지 층과 직접 접하여 형성되고, 상기 제2 전극은 상기 MoO3 층과 직접 접하여 형성되는 방법.
  31. 제29항에 있어서, 상기 TAPC 층은 100 nm 이하의 두께를 갖고, 상기 MoO3 층은 100 nm 이하의 두께를 갖는 방법.
  32. 제19항에 있어서, 상기 제1 전극 상에 정공 차단 층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 광 감지 층은 상기 정공 차단 층 상에 형성되는 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 정공 차단 층은 ZnO, 나프탈렌 테트라카르복실산 무수물(NTCDA), 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP), p-비스(트리페닐실릴)벤젠(UGH2), 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BPhen), 트리스-(8-하이드록시 퀴놀린)알루미늄(Alq3), 3,5'-N,N'-디카르바졸-벤젠(mCP), C60, 트리스[3-(3-피리딜)-메시틸]보란(3TPYMB) 및 TiO2를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 방법.
  34. 제19항에 있어서, 상기 제1 전극을 형성하는 단계는 상기 제1 전극을 유리 기판 상에 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  35. 제19항에 있어서,
    상기 전자 차단/터널링 층을 형성하는 단계는 TAPC/MoO3 적층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 TAPC 층은 상기 광 감지 층과 직접 접하여 형성되고,
    상기 제2 전극은 상기 MoO3 층과 직접 접하여 형성되고,
    상기 광 감지 층은 PbS 양자 점들을 포함하는 방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 제1 전극 상에 정공 차단 층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 광 감지 층은 상기 정공 차단 층 상에 형성되는 방법.
  37. 적외선(IR)-대-가시광 상향변환 장치로서,
    이득을 갖는 광검출기; 및
    상기 이득을 갖는 광검출기에 연결된 유기 발광 소자(OLED)
    를 포함하며,
    상기 이득을 갖는 광검출기는:
    제1 광검출기 전극;
    상기 제1 광검출기 전극 상의 광 감지 층;
    상기 광 감지 층 상의 전자 차단/터널링 층; 및
    상기 전자 차단/터널링 층 상의 제2 광검출기 전극
    을 포함하는 적외선(IR)-대-가시광 상향변환 장치.
  38. 제37항에 있어서, 상기 광 감지 층은 0.7 ㎛ 및 14 ㎛ 를 포함하는 0.7 ㎛ 내지 14 ㎛ 범위의 파장을 갖는 광자들을 감지하는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  39. 제38항에 있어서, 상기 광 감지 층은 적어도 0.4 ㎛ 및 0.7 ㎛ 미만의 파장을 갖는 광자들에 무감지성인 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  40. 제37항에 있어서, 상기 광 감지 층은 PbS 양자 점들 또는 PbSe 양자 점들을 포함하는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  41. 제37항에 있어서, 상기 광 감지 층은 PbS 양자 점들을 포함하는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  42. 제37항에 있어서, 상기 광 감지 층은 PbS 양자 점들, PbSe 양자 점들, PCTDA, SnPc, SnPc:C60, AlPcCl, AlPcCl:C60, TiOPc, TiOPc:C60, PbSe, PbS, InAs, InGaAs, Si, Ge 및 GaAs를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  43. 제37항에 있어서, 상기 제1 광검출기 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  44. 제37항에 있어서, 상기 제2 광검출기 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  45. 제37항에 있어서, 상기 제1 광검출기 전극은 애노드이고, 상기 제2 광검출기 전극은 캐소드인 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  46. 제45항에 있어서, 상기 제1 광검출기 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하고; 상기 제2 광검출기 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  47. 제37항에 있어서, 상기 전자 차단/터널링 층은 TAPC/MoO3 적층인 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  48. 제47항에 있어서, 상기 TAPC 층은 상기 광 감지 층과 직접 접하고, 상기 MoO3 층은 상기 제2 광검출기 전극과 직접 접하는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  49. 제47항에 있어서, 상기 TAPC 층은 100 nm 이하의 두께를 갖고, 상기 MoO3 층은 100 nm 이하의 두께를 갖는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  50. 제37항에 있어서, 상기 제1 광검출기 전극 위 및 상기 광 감지 층 아래에 정공 차단 층을 더 포함하는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  51. 제50항에 있어서, 상기 정공 차단 층은 ZnO, 나프탈렌 테트라카르복실산 무수물(NTCDA), 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP), p-비스(트리페닐실릴)벤젠(UGH2), 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BPhen), 트리스-(8-하이드록시 퀴놀린)알루미늄(Alq3), 3,5'-N,N'-디카르바졸-벤젠(mCP), C60, 트리스[3-(3-피리딜)-메시틸]보란(3TPYMB) 및 TiO2를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  52. 제37항에 있어서, 상기 OLED는 OLED 전극, 정공 수송 층(HTL), 발광 층(LEL) 및 전자 수송 층(ETL)을 포함하는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  53. 제52항에 있어서, 상기 OLED 전극은 ITO, IZO, ATO, AZO, 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO, CsCO3/ITO 및 Mg:Ag/Alq3 적층을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  54. 제52항에 있어서, 상기 HTL은 NPD, TAPC, TFB, TPD 및 디아민 유도체를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  55. 제52항에 있어서, 상기 LEL은 이리듐 트리스(2-페닐피리딘)(Ir(ppy)3), [2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-p-페닐렌비닐렌](MEH-PPV), 트리스-(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(Alq3) 및 비스[(4,6-디-플루오로페닐)-피리디네이트-]피콜리네이트(Flrpic)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  56. 제52항에 있어서, 상기 ETL은 BCP, Bphen, 3TPYMB 및 Alq3을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  57. 제52항에 있어서, 상기 OLED 전극은 Mg:Ag/Alq3 적층을 포함하고, 상기 Mg:Ag/Alq3 적층의 Mg:Ag 층은 Mg:Ag(10:1)의 조성을 가지며, 상기 Mg:Ag 층은 30 nm 미만의 두께를 갖고, 상기 Mg:Ag/Alq3 적층의 Alq3 층은 200 nm 이하의 두께를 갖는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  58. 제52항에 있어서,
    상기 전자 차단/터널링 층은 TAPC/MoO3 적층이고,
    상기 TAPC 층은 상기 광 감지 층과 직접 접하고,
    상기 MoO3 층은 상기 제2 광검출기 전극과 직접 접하고,
    상기 광 감지 층은 PbS 양자 점들을 포함하는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  59. 제58항에 있어서, 상기 제1 광검출기 전극 위 및 상기 광 감지 층 아래에 정공 차단 층을 더 포함하는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  60. 제52항에 있어서, 상기 이득을 갖는 광검출기는 상기 OLED에 바로 인접하여 배치되고, 상기 OLED는 상기 OLED의 ETL이 상기 이득을 갖는 광검출기의 상기 전자 차단/터널링 층보다 상기 이득을 갖는 광검출기의 상기 광 감지 층에 더 가깝도록 배치되는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  61. 제52항에 있어서, 상기 이득을 갖는 광검출기와 상기 OLED 사이에 상호접속 부를 더 포함하고, 상기 상호접속 부는 상기 이득을 갖는 광검출기의 상기 전자 차단/터널링 층이 상기 광 감지 층보다 상기 상호접속 부에 더 가깝도록 배치되고, 상기 상호접속 부는 상기 OLED의 HTL이 상기 ETL보다 상기 상호접속 부에 더 가깝도록 배치되는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  62. 제61항에 있어서, 상기 상호접속 부는 정공 차단 층(HBL) 및 전자 차단 층(EBL)을 포함하고,
    상기 상호접속 부는 상기 상호접속 부의 HBL이 상기 제2 광검출기 전극에 인접하여 이와 직접 접하도록 배치되고,
    상기 상호접속 부는 상기 상호접속 부의 EBL이 상기 OLED의 HTL에 인접하여 이와 직접 접하도록 배치되는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  63. 제62항에 있어서, 상기 상호접속 부의 HBL의 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)가 상기 상호접속 부의 EBL의 HOMO(highest occupied molecular orbital)의 0.5 eV 이내인 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  64. 제37항에 있어서, 상기 이득을 갖는 광검출기와 상기 OLED 사이에 상호접속 부를 더 포함하고, 상기 상호접속 부는 상기 이득을 갖는 광검출기의 전자 차단/터널링 층이 상기 광 감지 층보다 상기 상호접속 부에 더 가깝도록 배치되는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  65. 제64항에 있어서, 상기 상호접속 부는 정공 차단 층(HBL) 및 전자 차단 층(EBL)을 포함하고,
    상기 상호접속 부는 상기 상호접속 부의 HBL이 상기 제2 광검출기 전극에 인접하여 이와 직접 접하도록 배치되고,
    상기 상호접속 부는 상기 상호접속 부의 EBL이 상기 OLED의 HTL에 인접하여 이와 직접 접하도록 배치되는 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  66. 제65항에 있어서, 상기 상호접속 부의 HBL의 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)가 상기 상호접속 부의 EBL의 HOMO(highest occupied molecular orbital)의 0.5 eV 이내인 IR-대-가시광 상향변환 장치.
  67. IR-대-가시광 상향변환 장치를 형성하는 방법으로서,
    이득을 갖는 광검출기를 형성하는 단계;
    OLED를 형성하는 단계; 및
    상기 이득을 갖는 광검출기에 상기 OLED를 연결하는 단계
    를 포함하며,
    상기 이득을 갖는 광검출기를 형성하는 단계는:
    제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극 상에 광 감지 층을 형성하는 단계;
    상기 광 감지 층 상에 전자 차단/터널링 층을 형성하는 단계; 및
    상기 전자 차단/터널링 층 상에 제2 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  68. 제67항에 있어서, 상기 광 감지 층은 0.7 ㎛ 및 14 ㎛ 를 포함하는 0.7 ㎛ 내지 14 ㎛ 범위의 파장을 갖는 광자들을 감지하는 방법.
  69. 제68항에 있어서, 상기 광 감지 층은 적어도 0.4 ㎛ 및 0.7 ㎛ 미만의 파장을 갖는 광자들에 무감지성인 방법.
  70. 제67항에 있어서, 상기 광 감지 층은 PbS 양자 점들 또는 PbSe 양자 점들을 포함하는 방법.
  71. 제67항에 있어서, 상기 광 감지 층은 PbS 양자 점들을 포함하는 방법.
  72. 제67항에 있어서, 상기 광 감지 층은 PbS 양자 점들, PbSe 양자 점들, PCTDA, SnPc, SnPc:C60, AlPcCl, AlPcCl:C60, TiOPc, TiOPc:C60, PbSe, PbS, InAs, InGaAs, Si, Ge 및 GaAs를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 방법.
  73. 제67항에 있어서, 상기 제1 광검출기 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 방법.
  74. 제67항에 있어서, 상기 제2 광검출기 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 방법.
  75. 제67항에 있어서, 상기 제1 광검출기 전극은 애노드이고, 상기 제2 광검출기 전극은 캐소드인 방법.
  76. 제75항에 있어서, 상기 제1 광검출기 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하고; 상기 제2 광검출기 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ATO(aluminum tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO 및 CsCO3/ITO를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 방법.
  77. 제67항에 있어서, 상기 전자 차단/터널링 층을 형성하는 단계는 TAPC/MoO3 적층을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  78. 제77항에 있어서, 상기 TAPC 층은 상기 광 감지 층과 직접 접하여 형성되고, 상기 제2 광검출기 전극은 상기 MoO3 층과 직접 접하여 형성되는 방법.
  79. 제77항에 있어서, 상기 TAPC 층은 100 nm 이하의 두께를 갖고, 상기 MoO3 층은 100 nm 이하의 두께를 갖는 방법.
  80. 제67항에 있어서, 상기 제1 광검출기 전극 상에 정공 차단 층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 광 감지 층은 상기 정공 차단 층 상에 형성되는 방법.
  81. 제80항에 있어서, 상기 정공 차단 층은 ZnO, 나프탈렌 테트라카르복실산 무수물(NTCDA), 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP), p-비스(트리페닐실릴)벤젠(UGH2), 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BPhen), 트리스-(8-하이드록시 퀴놀린)알루미늄(Alq3), 3,5'-N,N'-디카르바졸-벤젠(mCP), C60, 트리스[3-(3-피리딜)-메시틸]보란(3TPYMB) 및 TiO2를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 방법.
  82. 제67항에 있어서, 상기 OLED를 형성하는 단계는:
    OLED 전극을 형성하는 단계;
    정공 수송 층(HTL)을 형성하는 단계;
    발광 층(LEL)을 형성하는 단계; 및
    전자 수송 층(ETL)을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  83. 제82항에 있어서, 상기 OLED 전극은 ITO, IZO, ATO, AZO, 은, 칼슘, 마그네슘, 금, 알루미늄, 탄소 나노튜브, 은 나노와이어, LiF/Al/ITO, Ag/ITO, CsCO3/ITO 및 Mg:Ag/Alq3 적층을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 방법.
  84. 제82항에 있어서, 상기 HTL은 NPD, TAPC, TFB, TPD 및 디아민 유도체를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 방법.
  85. 제82항에 있어서, 상기 LEL은 이리듐 트리스(2-페닐피리딘)(Ir(ppy)3), [2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-p-페닐렌비닐렌](MEH-PPV), 트리스-(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄)(Alq3) 및 비스[(4,6-디-플루오로페닐)-피리디네이트-]피콜리네이트(Flrpic)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 방법.
  86. 제82항에 있어서, 상기 ETL은 BCP, Bphen, 3TPYMB 및 Alq3을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는 방법.
  87. 제82항에 있어서, 상기 OLED 전극을 형성하는 단계는 Mg:Ag/Alq3 적층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 Mg:Ag/Alq3 적층의 Mg:Ag 층은 Mg:Ag(10:1)의 조성을 가지며, 상기 Mg:Ag 층은 30 nm 미만의 두께를 갖고, 상기 Mg:Ag/Alq3 적층의 Alq3 층은 200 nm 이하의 두께를 갖는 방법.
  88. 제82항에 있어서,
    상기 전자 차단/터널링 층을 형성하는 단계는 TAPC/MoO3 적층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 TAPC 층은 상기 광 감지 층과 직접 접하여 형성되고,
    상기 제2 광검출기 전극은 상기 MoO3 층과 직접 접하여 형성되고,
    상기 광 감지 층은 PbS 양자 점들을 포함하는 방법.
  89. 제88항에 있어서, 상기 제1 광검출기 전극 상에 정공 차단 층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 광 감지 층은 상기 정공 차단 층 상에 형성되는 방법.
  90. 제82항에 있어서, 상기 이득을 갖는 광검출기는 상기 OLED에 바로 인접하여 배치되고, 상기 OLED는, 상기 OLED의 ETL이 상기 이득을 갖는 광검출기의 전자 차단/터널링 층보다 상기 이득을 갖는 광검출기의 광 감지 층에 더 가깝도록 배치되는 방법.
  91. 제78항에 있어서, 상기 OLED를 상기 이득을 갖는 광검출기에 연결하는 단계는:
    상호접속 부를 형성하는 단계;
    상기 OLED를 상기 상호접속 부에 연결하는 단계; 및
    상기 이득을 갖는 광검출기를 상기 상호접속 부에 연결하는 단계
    를 포함하고,
    상기 상호접속 부는 상기 이득을 갖는 광검출기의 전자 차단/터널링 층이 상기 광 감지 층보다 상기 상호접속 부에 더 가깝도록 배치되고,
    상기 상호접속 부는 상기 OLED의 HTL이 상기 ETL보다 상기 상호접속 부에 더 가깝도록 배치되는 방법.
  92. 제91항에 있어서, 상기 상호접속 부를 형성하는 단계는:
    정공 차단 층(HBL)을 형성하는 단계; 및
    전자 차단 층(EBL)을 형성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 상호접속 부는 상기 상호접속 부의 HBL이 상기 제2 광검출기 전극에 인접하여 이와 직접 접하도록 배치되고,
    상기 상호접속 부는 상기 상호접속 부의 EBL이 상기 OLED의 HTL에 인접하여 이와 직접 접하도록 배치되는 방법.
  93. 제92항에 있어서, 상기 상호접속 부의 HBL의 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)가 상기 상호접속 부의 EBL의 HOMO(highest occupied molecular orbital)의 0.5 eV 이내인 방법.
  94. 제63항에 있어서, 상기 OLED를 상기 이득을 갖는 광검출기에 연결하는 단계는:
    상호접속 부를 형성하는 단계;
    상기 OLED를 상기 상호접속 부에 연결하는 단계; 및
    상기 이득을 갖는 광검출기를 상기 상호접속 부에 연결하는 단계
    를 포함하며,
    상기 상호접속 부는 상기 이득을 갖는 광검출기의 전자 차단/터널링 층이 상기 광 감지 층보다 상기 상호접속 부에 더 가깝도록 배치되는 방법.
  95. 제94항에 있어서, 상기 상호접속 부를 형성하는 단계는:
    정공 차단 층(HBL)을 형성하는 단계; 및
    전자 차단 층(EBL)을 형성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 상호접속 부는 상기 상호접속 부의 HBL이 상기 제2 광검출기 전극에 인접하여 이와 직접 접하도록 배치되고,
    상기 상호접속 부는 상기 상호접속 부의 EBL이 상기 OLED의 HTL에 인접하여 이와 직접 접하도록 배치되는 방법.
  96. 제95항에 있어서, 상기 상호접속 부의 HBL의 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)가 상기 상호접속 부의 EBL의 HOMO(highest occupied molecular orbital)의 0.5 eV 이내인 방법.
  97. 이득을 갖는 광검출기를 이용하여 IR 방사선을 검출하는 방법으로서,
    IR 방사선이 이득을 갖는 광검출기 상에 입사하도록 이득을 갖는 광검출기를 제공하는 단계
    를 포함하며,
    상기 이득을 갖는 광검출기는:
    제1 전극;
    상기 제1 전극 상의 IR 광 감지 층;
    상기 광 감지 층 상의 전자 차단/터널링 층; 및
    상기 전자 차단/터널링 층 상의 제2 전극
    을 포함하는 방법.
  98. IR-대-가시광 상향변환 장치를 이용하여 IR 방사선을 가시광 방사선으로 상향변환시키는 방법으로서,
    IR 방사선이 IR-대-가시광 상향변환 장치 상에 입사하도록 IR-대-가시광 상향변환 장치를 제공하는 단계
    를 포함하며,
    상기 IR-대-가시광 상향변환 장치는:
    이득을 갖는 광검출기; 및
    상기 이득을 갖는 광검출기에 연결된 유기 발광 소자(OLED)
    를 포함하고,
    상기 이득을 갖는 광검출기는:
    제1 광검출기 전극;
    상기 제1 광검출기 전극 상의 IR 광 감지 층;
    상기 광 감지 층 상의 전자 차단/터널링 층; 및
    상기 전자 차단/터널링 층 상의 제2 광검출기 전극
    을 포함하는 방법.
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