JP2021012906A - 光電変換素子、及び該光電変換素子を含む光センサー並びに撮像素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来検討されてきた上記光電変換の原理とは異なる方法で、外部量子効率が向上した光電変換素子を提供することを課題とする。【解決手段】ｐ型半導体とｎ型半導体とを含有し、近赤外領域の光を受けて光電変換する光電変換層を備える光電変換素子であって、該光電変換層は、波長９４０ｎｍの光の吸光度が０．７以下であり、且つ膜厚が９５ｎｍ以上１７０ｎｍ以下である、光電変換素子。【選択図】なし
Description
本発明は、光センサー、撮像素子などに備えられる光電変換素子に関する。
イメージセンサーに求められる役割は多様化しており、特に機械処理による作動認識、空間計測、空間マッピング、形状認識などで利用される機会が増加している。センサーによる認識としては、可視光のみならず人間が感知できない赤外光の反射光を処理することが行われているが、近赤外領域での光電変換効率が不十分であった（例えば非特許文献１、２参照）。
近赤外領域での光電変換効率を向上させるため、これまでのところ、ＣＭＯＳの光電変換の原理に基づき、光電変換層が光を吸収して励起子を発生させ、電荷分離させるため、内部量子効率を向上させた吸光度の高い光電変換層とすること、或いは、光電変換層を厚膜化して吸光度を向上させること、が検討されてきている。当該検討によって、外部量子効率（エネルギー取出効率）も併せて向上するであろうと考えられていた。
非特許文献１、２には、近赤外を検知する光電変換装置の総論が記載され、特に、スクアライン系ドナー材料を用いた例が記載されている。そして、近赤外の光を吸収して、光電変換して感知するものの例が記載されている。
また、特許文献１、２には、有機半導体を用いて撮像素子とした光電変換素子が記載されている。
非特許文献１、２には、近赤外を検知する光電変換装置の総論が記載され、特に、スクアライン系ドナー材料を用いた例が記載されている。そして、近赤外の光を吸収して、光電変換して感知するものの例が記載されている。
また、特許文献１、２には、有機半導体を用いて撮像素子とした光電変換素子が記載されている。
ＤＯＩ：１０．１０２１／ａｃｓ．ｃｈｅｍｍａｔｅｒ．９ｂ００９６６、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．（２０１９）
ＡＣＳ Ａｐｐｌ．Ｍａｔｅｒ．Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ ２０１８，１０，１１０６３−１１０６９
上記光電変換の原理は、具体的には吸収効率の足りない部分を、膜厚を増やすことですべての光を吸収させれば、光電変換の外部量子効率も上がるという考え方に基づいていたが、本発明者が検討したところ、この考え方で実際に製造した光電変換素子は、期待された光電変換効率を示すことはなかった。そこで本発明者は、検討の結果、現実には発生した電荷が必ずしもそのすべてが電極まで到達できるわけではなく、また、途中で再結合等が生じてエネルギーとして取り出すことができない場合があり、上記の原理に基づく検討では、外部量子効率が上がらないことに想到した。
本発明は、従来検討されてきた上記光電変換の原理とは異なる方法で、外部量子効率が向上した光電変換素子を提供することを課題とする。
本発明は、従来検討されてきた上記光電変換の原理とは異なる方法で、外部量子効率が向上した光電変換素子を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討をすすめ、光電変換層での近赤外域での吸光度と膜厚が特定の範囲にあることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達
した。本発明は、以下のものを含む。
した。本発明は、以下のものを含む。
［１］ｐ型半導体とｎ型半導体とを含有し、近赤外領域の光を受けて光電変換する光電変換層を備える光電変換素子であって、
該光電変換層は、波長９４０ｎｍの光の吸光度が０．７以下であり、且つ層厚が９５ｎｍ以上１７０ｎｍ以下である、光電変換素子。
［２］該光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度が０．４以上である［１］に記載の光電変換素子。
［３］前記p型半導体が有機半導体である、［１］または[２]に記載の光電変換素子。
［４］ｎ型半導体が、下記一般式（Ｉ）で表される化合物を含む、［１］ないし［３］のいずれかに記載の光電変換素子。
式（Ｉ）中、Ｒはそれぞれ独立して置換または無置換のアルキル基、アリール基、及びアルコキシ基からなる群から選択される。
［５］透明電極、電子輸送層、光電変換層、正孔輸送層、金属電極の順に積層されてなる、［１］乃至［４］のいずれかに記載の光電変換素子。
［６］透明電極、正孔輸送層、光電変換層、電子輸送層、金属電極の順に積層されてなる、［１］乃至［４］のいずれかに記載の光電変換素子。
［７］前記金属電極が透明電極である、［５］又は［６］に記載の光電変換素子。
［８］［１］乃至［７］のいずれかに記載の光電変換素子を含む光センサー。
［９］［１］乃至［７］のいずれかに記載の光電変換素子を含む撮像素子。
該光電変換層は、波長９４０ｎｍの光の吸光度が０．７以下であり、且つ層厚が９５ｎｍ以上１７０ｎｍ以下である、光電変換素子。
［２］該光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度が０．４以上である［１］に記載の光電変換素子。
［３］前記p型半導体が有機半導体である、［１］または[２]に記載の光電変換素子。
［４］ｎ型半導体が、下記一般式（Ｉ）で表される化合物を含む、［１］ないし［３］のいずれかに記載の光電変換素子。
式（Ｉ）中、Ｒはそれぞれ独立して置換または無置換のアルキル基、アリール基、及びアルコキシ基からなる群から選択される。
［５］透明電極、電子輸送層、光電変換層、正孔輸送層、金属電極の順に積層されてなる、［１］乃至［４］のいずれかに記載の光電変換素子。
［６］透明電極、正孔輸送層、光電変換層、電子輸送層、金属電極の順に積層されてなる、［１］乃至［４］のいずれかに記載の光電変換素子。
［７］前記金属電極が透明電極である、［５］又は［６］に記載の光電変換素子。
［８］［１］乃至［７］のいずれかに記載の光電変換素子を含む光センサー。
［９］［１］乃至［７］のいずれかに記載の光電変換素子を含む撮像素子。
本発明により、外部量子効率が大幅に改善しつつ、光電変換素子を提供することができる。より好ましい形態では、更に塗布で成膜可能なプロセス工程を拡充することができる。
以下、本発明について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施形態の一例（代表例）であり、本発明はこれらの内容に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本発明の一本実施形態は、ｐ型半導体とｎ型半導体とを含有し、近赤外領域の光を受けて光電変換する光電変換層を備える光電変換素子であり、光電変換層は近赤外吸収材料を含み得る。近赤外とは、可視領域と赤外領域との間に位置する光の波長範囲であり、一般
的には８００ｎｍ以上２５００ｎｍ以下の領域をいう。
的には８００ｎｍ以上２５００ｎｍ以下の領域をいう。
ｐ型半導体はドナー性半導体であり、典型的には有機半導体（化合物）である。例えば正孔輸送性有機化合物があげられ、電子を供与しやすい性質がある化合物である。
正孔輸送性に優れる骨格としては、具体的には、カルバゾール構造、ジベンゾフラン構造、トリアリールアミン構造、ナフタレン構造、フェナントレン構造又はピレン構造があげられる。
ｐ型半導体は特に特定の構造で限定されることはないが、好ましくは、後述するｎ型半導体と混合して塗布形成できるものであることが好ましい。
具体的なものとしては、例えば下記一般式（ＩＩ）のものが用いられる。
正孔輸送性に優れる骨格としては、具体的には、カルバゾール構造、ジベンゾフラン構造、トリアリールアミン構造、ナフタレン構造、フェナントレン構造又はピレン構造があげられる。
ｐ型半導体は特に特定の構造で限定されることはないが、好ましくは、後述するｎ型半導体と混合して塗布形成できるものであることが好ましい。
具体的なものとしては、例えば下記一般式（ＩＩ）のものが用いられる。
ｎ型半導体はアクセプタ性半導体であり、典型的には有機半導体（化合物）である。例えば、フラーレン誘導体が挙げられ、電子を受容しやすい性質がある化合物である。
電子輸送性に優れる骨格としては、具体的には、ピリジン構造、ピリミジン構造、トリアジン構造を有する化合物があげられる。
本実施形態では、ｎ型の有機半導体材料としては、近赤外領域の光を吸収できる材料であれば特段限定されず、例えば、縮合芳香族炭素環化合物、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含有するヘテロ環化合物、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体などが挙げられる。なお、これに限らず、ドナー性化合物として用いた化合物よりも電子親和力の大きな化合物であればアクセプタ性半導体として用いることができる。狭バンドギャップの性質を有していることが近赤外域における光電変換の点から好ましい。
電子輸送性に優れる骨格としては、具体的には、ピリジン構造、ピリミジン構造、トリアジン構造を有する化合物があげられる。
本実施形態では、ｎ型の有機半導体材料としては、近赤外領域の光を吸収できる材料であれば特段限定されず、例えば、縮合芳香族炭素環化合物、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含有するヘテロ環化合物、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体などが挙げられる。なお、これに限らず、ドナー性化合物として用いた化合物よりも電子親和力の大きな化合物であればアクセプタ性半導体として用いることができる。狭バンドギャップの性質を有していることが近赤外域における光電変換の点から好ましい。
このうち、下記一般式（Ｉ）で表される化合物であることが、狭バンドギャップの性質を有し、近赤外域における光電変換の点から好ましい。
式（Ｉ）中、Ｒはそれぞれ独立して置換または無置換のアルキル基、アリール基、及びアルコキシ基からなる群から選択される。
式（Ｉ）中、Ｒはそれぞれ独立して置換または無置換のアルキル基、アリール基、及びアルコキシ基からなる群から選択される。
式（Ｉ）中、好ましいＲとしては、塗布性等の観点から、炭素数２０以下のアルキル基、炭素数２０以下のアリール基、及び炭素数２０以下のアルコキシ基から選択される。
置換基として好ましくは炭素数２〜１０の飽和脂肪族炭化水素基や不飽和脂肪族炭化水素基が挙げられる。また、Ｒは直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよいし、環状であってもよい。
置換基として好ましくは炭素数２〜１０の飽和脂肪族炭化水素基や不飽和脂肪族炭化水素基が挙げられる。また、Ｒは直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよいし、環状であってもよい。
本実施形態では、光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度が０．７以下であり、且つ膜厚が９５ｎｍ以上１７０ｎｍ以下である。そして好ましくは９４０ｎｍの光の吸光度が０．４以上である。
本発明者らは、光電変換層が上記要件を充足することで、従来の定説に反し、外部量子効率が改善されることを見出した。このような効果が生じる理由は定かではないが、本発明者らは、以下のように推定する。
上記の吸光度及び膜厚とすることで、吸光度がある程度高い光電変換層により光吸収量を増やし光電変換された電荷を高める一方で、膜厚を制御することで、電荷分離された電子ならびに正孔が再結合することによる損失を減らし、結果的に近赤外域の光から取り出せる電荷の量を増やすことができる。
本発明者らは、光電変換層が上記要件を充足することで、従来の定説に反し、外部量子効率が改善されることを見出した。このような効果が生じる理由は定かではないが、本発明者らは、以下のように推定する。
上記の吸光度及び膜厚とすることで、吸光度がある程度高い光電変換層により光吸収量を増やし光電変換された電荷を高める一方で、膜厚を制御することで、電荷分離された電子ならびに正孔が再結合することによる損失を減らし、結果的に近赤外域の光から取り出せる電荷の量を増やすことができる。
光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度は紫外可視近赤外分光光度計、ＪＡＳＣＯ Ｖ−７７０（日本分光社製）を用いて測定することができる。また、光電変換層の膜厚は、接触型、又は非接触型の膜厚測定器により測定することができる。
光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度、及び光電変換層の膜厚は、塗布法により成膜する際の塗布速度や、光電変換層形成組成物中の固形分濃度を調整することで、上記範囲に調整できる。
光電変換層におけるｐ型半導体ｎ型半導体の重量比は、１：０．１から１：１０の範囲であり、好ましくは、１：０．５から１：２である。
光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度、及び光電変換層の膜厚は、塗布法により成膜する際の塗布速度や、光電変換層形成組成物中の固形分濃度を調整することで、上記範囲に調整できる。
光電変換層におけるｐ型半導体ｎ型半導体の重量比は、１：０．１から１：１０の範囲であり、好ましくは、１：０．５から１：２である。
光電変換層の成膜方法は特に限定されず、既知の方法により成膜できるが、典型的には湿式法である。
湿式法で光電変換層を成膜する場合、有機溶媒に、ｐ型半導体、ｎ型半導体、近赤外吸収材料及びその他必要な物質を溶解して光電変換層形成組成物を調製し、該組成物をスピンコート法などにより基板上に塗布することで調製する。スピンコートの条件は、塗布液
の粘度等を考慮して、定法に従い、適宜決定すればよい。成膜時の温度も特に限定されない。
湿式法で光電変換層を成膜する場合、有機溶媒に、ｐ型半導体、ｎ型半導体、近赤外吸収材料及びその他必要な物質を溶解して光電変換層形成組成物を調製し、該組成物をスピンコート法などにより基板上に塗布することで調製する。スピンコートの条件は、塗布液
の粘度等を考慮して、定法に従い、適宜決定すればよい。成膜時の温度も特に限定されない。
光電変換素子の構造は、例えば特開２００７−３２４５８７号公報の記載などを参照することができ、特段限定されず、例えば、透明基板上に、透明電極、電子輸送層、光電変換層、正孔輸送層、及び金属電極の順に積層された構造であってよく、透明基板上に、透明電極、正孔輸送層、光電変換層、電子輸送層、及び金属電極の順に積層された構造であってもよい。
透明電極は、４５０ｎｍ以上の可視光において、平均透過率が８０％以上である材料からなる電極である。透明電極を形成する材料としては、透明電極を形成できれば特段の制限はないが、スズをドープしたインジウム酸化物（ＩＴＯ）、亜鉛をドープしたインジウム酸化物（ＩＺＯ）、タングステンをドープしたインジウム酸化物（ＩＷＯ）、亜鉛とアルミニウムとの酸化物（ＡＺＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）等があげられる。
金属電極は、上記透明電極と対をなす電極である。金属電極を構成する材料としては特段限定されず、金、白金、銀、アルミニウム、ニッケル、チタン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ナトリウム、クロム、銅、コバルトの等の金属又はその合金が挙げられる。
金属電極が透明電極である形態、すなわち一対の電極が透明電極であることが好ましい。この場合、金属電極は、上記透明電極を形成する材料で形成され、一対の電極が同じ材料から形成されていてもよく、異なっていてもよい。
金属電極の膜厚は、特に限定されず、透明性を出したい場合には通常１０ｎｍ程度であればよい。一方、透明性を求めないのであれば、耐久性等を考慮して４０ｎｍ以上にしてもよい。
金属電極が透明電極である形態、すなわち一対の電極が透明電極であることが好ましい。この場合、金属電極は、上記透明電極を形成する材料で形成され、一対の電極が同じ材料から形成されていてもよく、異なっていてもよい。
金属電極の膜厚は、特に限定されず、透明性を出したい場合には通常１０ｎｍ程度であればよい。一方、透明性を求めないのであれば、耐久性等を考慮して４０ｎｍ以上にしてもよい。
電子輸送層及び正孔輸送層の構成部材及びその製造方法について特段の制限はなく、周知技術を用いることができる。例えば、国際公開第２０１３／１７１５１７号、国際公開第２０１３／１８０２３０号又は特開２０１２−１９１１９４号公報等の公知文献に記載の部材及びその製造方法を使用することができる。
本実施形態の光電変換素子は、光センサーや撮像素子に備えられ、使用される。その場合の光センサー及び撮像素子の構成は、既知のものを適用すればよい。
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明の範囲は、以下の実施例により限定されるものではない。
＜測定方法＞
・吸光度の測定方法
波長変換層形成用組成物を調液して、該組成物をスピン塗布によりガラス基板上に成膜した波長変換層を、紫外可視近赤外分光光度計、ＪＡＳＣＯ Ｖ−７７０（日本分光社製）を用いて測定した。
・膜厚の測定方法
膜厚は、接触型としては、例えば、触針式表面形状評価装置Ｄｅｋｔａｋ１５０（アルバック社製）、または、非接触型は、例えば、形状測定レーザマイクロスコープＶＫ−Ｘ２００（キーエンス社製）で測定することができる。
・外部量子効率の測定方法：
擬似太陽光装置・電気特性測定機器（分光計器社製）による分光感度の測定から、波長９４０ｎｍの光において、外部量子効率の値を得た。
・吸光度の測定方法
波長変換層形成用組成物を調液して、該組成物をスピン塗布によりガラス基板上に成膜した波長変換層を、紫外可視近赤外分光光度計、ＪＡＳＣＯ Ｖ−７７０（日本分光社製）を用いて測定した。
・膜厚の測定方法
膜厚は、接触型としては、例えば、触針式表面形状評価装置Ｄｅｋｔａｋ１５０（アルバック社製）、または、非接触型は、例えば、形状測定レーザマイクロスコープＶＫ−Ｘ２００（キーエンス社製）で測定することができる。
・外部量子効率の測定方法：
擬似太陽光装置・電気特性測定機器（分光計器社製）による分光感度の測定から、波長９４０ｎｍの光において、外部量子効率の値を得た。
＜実施例１＞
ガラス基板上に電極としてＩＴＯがパターン成膜されたＩＴＯ付きガラス基板表面をＵＶオゾン洗浄機（ＮＬ−ＵＶ２５３）で１０分間処理した後に、電子輸送層としてつぎのように酸化亜鉛を成膜した。酸化亜鉛はテトラヒドロフラン（関東化学社製）とジエチル亜鉛溶液（１５ｗｔ％トルエン溶液、アルドリッチ社製）を２：１の容量比率で混合し、毎分４０００回転でスピン塗布し、電子輸送層を成膜した。
次いで、電子輸送層上につぎのように光電変換層を成膜した。光電変換層は、p型半導体ＰＣＥ−１０（明細書（ＩＩ）式に記載の物質）とｎ型半導体（一般式（Ｉ）のＲが全てエチルへキシル基のもの）を、１：２の重量比で秤量し、クロロベンゼン（アルドリッチ社製）と１−クロロナフタレン（アルドリッチ社製）とを９８：２の容量割合で加えて先述のｐ型半導体ならびにｎ型半導体を溶解させ、毎分２５００回転でスピン塗布し、光電変換層を成膜した。
成膜した光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度は０．５４であり、膜厚は触針式表面形状評価装置Ｄｅｋｔａｋ１５０（アルバック社製）で測定し１１２ｎｍであった。
次いで、光電変換層上に、正孔輸送材料として酸化モリブデンを用いた正孔輸送層７ｎｍと金属電極として銀電極層１００ｎｍをそれぞれ真空にて成膜し、光電変換素子を得た。当該素子の分光感度の測定から、波長９４０ｎｍにおいて外部量子効率の４１％の値が得られた。得られた値を表１に示す。
ガラス基板上に電極としてＩＴＯがパターン成膜されたＩＴＯ付きガラス基板表面をＵＶオゾン洗浄機（ＮＬ−ＵＶ２５３）で１０分間処理した後に、電子輸送層としてつぎのように酸化亜鉛を成膜した。酸化亜鉛はテトラヒドロフラン（関東化学社製）とジエチル亜鉛溶液（１５ｗｔ％トルエン溶液、アルドリッチ社製）を２：１の容量比率で混合し、毎分４０００回転でスピン塗布し、電子輸送層を成膜した。
次いで、電子輸送層上につぎのように光電変換層を成膜した。光電変換層は、p型半導体ＰＣＥ−１０（明細書（ＩＩ）式に記載の物質）とｎ型半導体（一般式（Ｉ）のＲが全てエチルへキシル基のもの）を、１：２の重量比で秤量し、クロロベンゼン（アルドリッチ社製）と１−クロロナフタレン（アルドリッチ社製）とを９８：２の容量割合で加えて先述のｐ型半導体ならびにｎ型半導体を溶解させ、毎分２５００回転でスピン塗布し、光電変換層を成膜した。
成膜した光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度は０．５４であり、膜厚は触針式表面形状評価装置Ｄｅｋｔａｋ１５０（アルバック社製）で測定し１１２ｎｍであった。
次いで、光電変換層上に、正孔輸送材料として酸化モリブデンを用いた正孔輸送層７ｎｍと金属電極として銀電極層１００ｎｍをそれぞれ真空にて成膜し、光電変換素子を得た。当該素子の分光感度の測定から、波長９４０ｎｍにおいて外部量子効率の４１％の値が得られた。得られた値を表１に示す。
＜実施例２＞
光電変換層の成膜で、ｐ型半導体とｎ型半導体とを、１：１．５の重量比で成膜した以外は実施例１と同様に光電変換素子を得た。光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度と膜厚、そして波長９４０ｎｍにおける外部量子効率を表１に示す。
光電変換層の成膜で、ｐ型半導体とｎ型半導体とを、１：１．５の重量比で成膜した以外は実施例１と同様に光電変換素子を得た。光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度と膜厚、そして波長９４０ｎｍにおける外部量子効率を表１に示す。
＜実施例３＞
光電変換層の成膜で、ｐ型半導体とｎ型半導体とを、１：１．２５の重量比で成膜した以外は実施例１と同様に光電変換素子を得た。光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度と膜厚、そして波長９４０ｎｍにおける外部量子効率を表１に示す。
光電変換層の成膜で、ｐ型半導体とｎ型半導体とを、１：１．２５の重量比で成膜した以外は実施例１と同様に光電変換素子を得た。光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度と膜厚、そして波長９４０ｎｍにおける外部量子効率を表１に示す。
＜実施例４＞
光電変換層の成膜で、毎分１０００回転でスピン塗布し、成膜した以外は実施例３と同様に光電変換素子を得た。光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度と膜厚、そして波長９４０ｎｍにおける外部量子効率を表１に示す。
光電変換層の成膜で、毎分１０００回転でスピン塗布し、成膜した以外は実施例３と同様に光電変換素子を得た。光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度と膜厚、そして波長９４０ｎｍにおける外部量子効率を表１に示す。
＜実施例５＞
光電変換層の成膜で、ｐ型半導体とｎ型半導体とを、１：１の重量比で成膜した以外は実施例１と同様に光電変換素子を得た。光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度と膜厚、そして波長９４０ｎｍにおける外部量子効率を表１に示す。
光電変換層の成膜で、ｐ型半導体とｎ型半導体とを、１：１の重量比で成膜した以外は実施例１と同様に光電変換素子を得た。光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度と膜厚、そして波長９４０ｎｍにおける外部量子効率を表１に示す。
＜実施例６＞
光電変換層の成膜で、毎分１０００回転でスピン塗布し、成膜した以外は実施例５と同様に光電変換素子を得た。光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度と膜厚、そして波長９４０ｎｍにおける外部量子効率を表１に示す。
光電変換層の成膜で、毎分１０００回転でスピン塗布し、成膜した以外は実施例５と同様に光電変換素子を得た。光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度と膜厚、そして波長９４０ｎｍにおける外部量子効率を表１に示す。
＜比較例１＞
光電変換層の成膜で、p型半導体とn型半導体とを、１：０．５の重量比で成膜した以外は実施例１と同様に光電変換素子を得た。光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度と膜厚、そして波長９４０ｎｍにおける外部量子効率を表１に示す。
光電変換層の成膜で、p型半導体とn型半導体とを、１：０．５の重量比で成膜した以外は実施例１と同様に光電変換素子を得た。光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度と膜厚、そして波長９４０ｎｍにおける外部量子効率を表１に示す。
＜比較例２＞
光電変換層の成膜で、ｐ型半導体とｎ型半導体とを、１：０．７５の重量比で成膜した以外は実施例１と同様に光電変換素子を得た。光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度と膜厚、そして波長９４０ｎｍにおける外部量子効率を表１に示す。
光電変換層の成膜で、ｐ型半導体とｎ型半導体とを、１：０．７５の重量比で成膜した以外は実施例１と同様に光電変換素子を得た。光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度と膜厚、そして波長９４０ｎｍにおける外部量子効率を表１に示す。
＜比較例３＞
光電変換層の成膜で、毎分１０００回転スピン塗布で成膜した以外は実施例１と同様に光電変換素子を得た。光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度と膜厚、そして波長９４０ｎｍにおける外部量子効率を表１に示す。
比較例１、２は通常スピンコートで作られる膜厚のものであるが、吸光度も比較的低く、外部量子効率も高くない。
一方比較例３は従来好ましいとされている態様であり、膜が厚く、吸光度が高くなっており、従来の常識では高い外部量子効率が期待されるが、実際には外部量子効率は決して高くなっていない。一方、本実施形態で特定した吸光度の範囲と膜厚とを有する実施例１−６は、高い外部量子効率を得ていることが判る。
光電変換層の成膜で、毎分１０００回転スピン塗布で成膜した以外は実施例１と同様に光電変換素子を得た。光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度と膜厚、そして波長９４０ｎｍにおける外部量子効率を表１に示す。
比較例１、２は通常スピンコートで作られる膜厚のものであるが、吸光度も比較的低く、外部量子効率も高くない。
一方比較例３は従来好ましいとされている態様であり、膜が厚く、吸光度が高くなっており、従来の常識では高い外部量子効率が期待されるが、実際には外部量子効率は決して高くなっていない。一方、本実施形態で特定した吸光度の範囲と膜厚とを有する実施例１−６は、高い外部量子効率を得ていることが判る。
Claims (9)
- ｐ型半導体とｎ型半導体とを含有し、近赤外領域の光を受けて光電変換する光電変換層を備える光電変換素子であって、
該光電変換層は、波長９４０ｎｍの光の吸光度が０．７以下であり、且つ膜厚が９５ｎｍ以上１７０ｎｍ以下である、光電変換素子。 - 該光電変換層の波長９４０ｎｍの光の吸光度が０．４以上である、請求項１に記載の光電変換素子。
- 前記p型半導体が有機半導体である、請求項１または２に記載の光電変換素子。
- ｎ型半導体が、下記一般式（Ｉ）で表される化合物を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光電変換素子。
式（Ｉ）中、Ｒはそれぞれ独立して置換または無置換のアルキル基、アリール基、及びアルコキシ基からなる群から選択される。 - 透明電極、電子輸送層、光電変換層、正孔輸送層、金属電極の順に積層されてなる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換素子。
- 透明電極、正孔輸送層、光電変換層、電子輸送層、金属電極の順に積層されてなる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換素子。
- 前記金属電極が透明電極である、請求項５又は６に記載の光電変換素子。
- 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光電変換素子を含む光センサー。
- 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光電変換素子を含む撮像素子。
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