JP2000058942A - 光電流増倍素子 - Google Patents
光電流増倍素子Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】低い電圧で高い増倍率と大きな明暗電流比が得
られる光電流増倍素子を提供する。 【解決手段】ガラス基板２の内面には、ＩＴＯ電極３
と、５００ｎｍのＮＴＣＤＡ層４と、１ｎｍのＬｉＦ層
５と、２０ｎｍのＡｕ電極６が積層形成される。Ａｕ電
極６には電源７の−極が、ＩＴＯ電極３には＋極が接続
される。電圧を印加し、Ａｕ電極６に光を照射する。光
照射によりＮＴＣＤＡ層４内で生成したホールは、ＩＴ
Ｏ電極３からＮＴＣＤＡ層４内を移動し、ＬｉＦ層５と
の界面にトラップホールとして蓄積される。ＮＴＣＤＡ
膜４とＡｕ電極６の界面に電界が集中し、Ａｕ電極６か
ら電子注入が起こって増倍現象が発生する。電圧２０
Ｖ、４００ｎｍ、１６μＷ／ｃｍ2 の単色光をＡｕ電極
６側に照射する。本例の素子は、増倍率８万倍、明暗電
流比１２倍となり、従来よりも低い電圧で、高い増倍率
と大きな明暗電流比が得られた。
られる光電流増倍素子を提供する。 【解決手段】ガラス基板２の内面には、ＩＴＯ電極３
と、５００ｎｍのＮＴＣＤＡ層４と、１ｎｍのＬｉＦ層
５と、２０ｎｍのＡｕ電極６が積層形成される。Ａｕ電
極６には電源７の−極が、ＩＴＯ電極３には＋極が接続
される。電圧を印加し、Ａｕ電極６に光を照射する。光
照射によりＮＴＣＤＡ層４内で生成したホールは、ＩＴ
Ｏ電極３からＮＴＣＤＡ層４内を移動し、ＬｉＦ層５と
の界面にトラップホールとして蓄積される。ＮＴＣＤＡ
膜４とＡｕ電極６の界面に電界が集中し、Ａｕ電極６か
ら電子注入が起こって増倍現象が発生する。電圧２０
Ｖ、４００ｎｍ、１６μＷ／ｃｍ2 の単色光をＡｕ電極
６側に照射する。本例の素子は、増倍率８万倍、明暗電
流比１２倍となり、従来よりも低い電圧で、高い増倍率
と大きな明暗電流比が得られた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光電流増倍効果に
よる光電変換を利用し、得た電子を有機ＥＬ発光の原理
を用いて再び光に変換する光−光変換素子としての光電
流増倍素子に関する。本発明の光電流増倍素子は、面積
を有する画像パターンの保存や２次元並列処理、光の波
長変換、光電流増幅等、オプトエレクトロニクス分野等
において広く利用可能である。
よる光電変換を利用し、得た電子を有機ＥＬ発光の原理
を用いて再び光に変換する光−光変換素子としての光電
流増倍素子に関する。本発明の光電流増倍素子は、面積
を有する画像パターンの保存や２次元並列処理、光の波
長変換、光電流増幅等、オプトエレクトロニクス分野等
において広く利用可能である。
【０００２】
【従来の技術】図２は、増倍現象が確認されている光電
流増倍素子１００の断面図である。透明なガラス基板１
０１の内面に、ＩＴＯ膜１０２と、厚さ５００ｎｍのＮ
ＴＣＤＡ（ナフタレンテトラカルボン酸）蒸着膜１０３
と、厚さ４００ｎｍのＡｕ膜１０４が順次積層形成され
ている。図３は、前記ＮＴＣＤＡ（ナフタレンテトラカ
ルボン酸）の構造式である。Ａｕ膜１０４には電源の−
極が接続され、ＩＴＯ膜には＋極が接続されている。
流増倍素子１００の断面図である。透明なガラス基板１
０１の内面に、ＩＴＯ膜１０２と、厚さ５００ｎｍのＮ
ＴＣＤＡ（ナフタレンテトラカルボン酸）蒸着膜１０３
と、厚さ４００ｎｍのＡｕ膜１０４が順次積層形成され
ている。図３は、前記ＮＴＣＤＡ（ナフタレンテトラカ
ルボン酸）の構造式である。Ａｕ膜１０４には電源の−
極が接続され、ＩＴＯ膜には＋極が接続されている。
【０００３】前記光電流増倍素子１００において、両電
極１０１，１０４間に所定の電圧を印加し、Ａｕ膜１０
４に光を照射する。この光の照射によって生成したホー
ルは、（−）電極であるＡｕ膜１０４の近傍にトラップ
ホールとして蓄積される。その結果、ＮＴＣＤＡ膜１０
３とＡｕ膜１０４の界面に電界が集中し、（−）極（Ａ
ｕ膜１０４）から電子注入が起こって増倍現象が発生す
る。具体的には、真空度０．１Ｐａの室温下において、
４００ｎｍの単色光の照射により、増倍率数万を越える
増倍光電流が確認されている。
極１０１，１０４間に所定の電圧を印加し、Ａｕ膜１０
４に光を照射する。この光の照射によって生成したホー
ルは、（−）電極であるＡｕ膜１０４の近傍にトラップ
ホールとして蓄積される。その結果、ＮＴＣＤＡ膜１０
３とＡｕ膜１０４の界面に電界が集中し、（−）極（Ａ
ｕ膜１０４）から電子注入が起こって増倍現象が発生す
る。具体的には、真空度０．１Ｐａの室温下において、
４００ｎｍの単色光の照射により、増倍率数万を越える
増倍光電流が確認されている。
【０００４】増倍率（光電流量子効率）とは光電流とし
て流れたキャリア数を有機光電層が吸収したフォトン数
で割って算出した数値である。増倍率は印加電圧依存性
を示し、素子の劣化が発生するまでは電圧を上げること
によって増倍率も上昇することが確認されている。
て流れたキャリア数を有機光電層が吸収したフォトン数
で割って算出した数値である。増倍率は印加電圧依存性
を示し、素子の劣化が発生するまでは電圧を上げること
によって増倍率も上昇することが確認されている。
【０００５】この増倍現象はペリレン顔料、キナクリド
ン顔料、フタロシアニン顔料においても低温域で確認さ
れている。
ン顔料、フタロシアニン顔料においても低温域で確認さ
れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記構造の従来の光電
流増倍素子によれば、素子劣化までの増倍率は５万倍程
度であり、実用に供するにはさらに増倍率を上げ、感度
を高める必要がある。また、この時の印加電圧は２１Ｖ
であり、実用的にはさらに印加電圧を下げる必要があ
る。また、前記素子において光照射せずに電圧を印加し
た時に流れる電流を暗電流と呼ぶが、この暗電流の増倍
光電流に対する比、即ち明暗電流比は５倍程度であり、
暗電流が多い。このため、雑音特性（熱雑音、ショット
雑音等）が劣ることとなり、実用的には明暗電流比を極
力大きくする必要がある。
流増倍素子によれば、素子劣化までの増倍率は５万倍程
度であり、実用に供するにはさらに増倍率を上げ、感度
を高める必要がある。また、この時の印加電圧は２１Ｖ
であり、実用的にはさらに印加電圧を下げる必要があ
る。また、前記素子において光照射せずに電圧を印加し
た時に流れる電流を暗電流と呼ぶが、この暗電流の増倍
光電流に対する比、即ち明暗電流比は５倍程度であり、
暗電流が多い。このため、雑音特性（熱雑音、ショット
雑音等）が劣ることとなり、実用的には明暗電流比を極
力大きくする必要がある。
【０００７】本発明は、低い電圧で高い増倍率と大きな
明暗電流比が得られる光電流増倍素子を提供することを
目的としている。
明暗電流比が得られる光電流増倍素子を提供することを
目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載された光
電流増倍素子（１）は、光が照射される側の第１電極
（Ａｕ電極６）と、これに対向する側の透光性を有する
第２電極（ＩＴＯ電極３）と、前記第１電極と前記第２
電極の間に設けられた光電効果を示す有機材料層（ＮＴ
ＣＤＡ膜４）と、前記第１電極と前記第２電極の少なく
とも一方と前記有機材料層との間に設けられた絶縁薄膜
（ＬｉＦ層５）とを有している。
電流増倍素子（１）は、光が照射される側の第１電極
（Ａｕ電極６）と、これに対向する側の透光性を有する
第２電極（ＩＴＯ電極３）と、前記第１電極と前記第２
電極の間に設けられた光電効果を示す有機材料層（ＮＴ
ＣＤＡ膜４）と、前記第１電極と前記第２電極の少なく
とも一方と前記有機材料層との間に設けられた絶縁薄膜
（ＬｉＦ層５）とを有している。
【０００９】請求項２に記載された光電流増倍素子
（１）は、光が照射される側の第１電極（Ａｕ電極６）
と、これに対向する側の透光性を有する第２電極（ＩＴ
Ｏ電極３）と、前記第１電極と前記第２電極の間に設け
られた光電効果を示す有機材料層（ＮＴＣＤＡ膜４）
と、前記第１電極と前記有機材料層の間に設けられた絶
縁薄膜（ＬｉＦ層５）と、前記第１電極に−電圧を印加
し前記第２電極に＋電圧を印加する駆動電源（７）とを
有している。
（１）は、光が照射される側の第１電極（Ａｕ電極６）
と、これに対向する側の透光性を有する第２電極（ＩＴ
Ｏ電極３）と、前記第１電極と前記第２電極の間に設け
られた光電効果を示す有機材料層（ＮＴＣＤＡ膜４）
と、前記第１電極と前記有機材料層の間に設けられた絶
縁薄膜（ＬｉＦ層５）と、前記第１電極に−電圧を印加
し前記第２電極に＋電圧を印加する駆動電源（７）とを
有している。
【００１０】請求項３に記載された光電流増倍素子は、
光が照射される側のＡｕ電極（６）と、これに対向する
ＩＴＯ電極（３）と、前記ＩＴＯ電極と前記Ａｕ電極の
間に設けられたＮＴＣＤＡ層（４）と、前記Ａｕ電極と
前記ＮＴＣＤＡ層の間に設けられた絶縁薄膜（ＬｉＦ層
５）と、前記Ａｕ電極に−電圧を印加し前記ＩＴＯ電極
に＋電圧を印加する駆動電源（７）とを有している。
光が照射される側のＡｕ電極（６）と、これに対向する
ＩＴＯ電極（３）と、前記ＩＴＯ電極と前記Ａｕ電極の
間に設けられたＮＴＣＤＡ層（４）と、前記Ａｕ電極と
前記ＮＴＣＤＡ層の間に設けられた絶縁薄膜（ＬｉＦ層
５）と、前記Ａｕ電極に−電圧を印加し前記ＩＴＯ電極
に＋電圧を印加する駆動電源（７）とを有している。
【００１１】請求項４に記載された光電流増倍素子は、
請求項１又は２又は３記載の光電流増倍素子において、
前記絶縁薄膜が、アルカリ金属フッ化物とアルカリ土類
金属フッ化物と金属酸化物からなる群から選択された物
質であることを特徴としている。
請求項１又は２又は３記載の光電流増倍素子において、
前記絶縁薄膜が、アルカリ金属フッ化物とアルカリ土類
金属フッ化物と金属酸化物からなる群から選択された物
質であることを特徴としている。
【００１２】請求項５に記載された光電流増倍素子は、
請求項４記載の光電流増倍素子において、前記アルカリ
金属フッ化物が、ＬｉＦであることを特徴としている。
請求項４記載の光電流増倍素子において、前記アルカリ
金属フッ化物が、ＬｉＦであることを特徴としている。
【００１３】請求項６に記載された光電流増倍素子は、
請求項４記載の光電流増倍素子において、前記アルカリ
土類金属フッ化物が、ＭｇＦ2 、ＣａＦ2 、ＳｒＦ2 、
ＢａＦ2 からなる群から選択された物質であることを特
徴としている。
請求項４記載の光電流増倍素子において、前記アルカリ
土類金属フッ化物が、ＭｇＦ2 、ＣａＦ2 、ＳｒＦ2 、
ＢａＦ2 からなる群から選択された物質であることを特
徴としている。
【００１４】請求項７に記載された光電流増倍素子は、
請求項４記載の光電流増倍素子において、前記金属酸化
物が、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＳｒＯからなる群から選
択された物質であることを特徴としている。
請求項４記載の光電流増倍素子において、前記金属酸化
物が、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＳｒＯからなる群から選
択された物質であることを特徴としている。
【００１５】請求項８に記載された光電流増倍素子は、
請求項１又は２又は３記載の光電流増倍素子において、
光の照射によって生成したホールがトラップホールとし
て蓄積されることにより前記絶縁薄膜を挟む電極界面に
おいて電界集中が発生し効率よく電子注入が生じるよう
に、前記絶縁薄膜（ＬｉＦ薄膜５）の厚さが定められて
いることを特徴としている。
請求項１又は２又は３記載の光電流増倍素子において、
光の照射によって生成したホールがトラップホールとし
て蓄積されることにより前記絶縁薄膜を挟む電極界面に
おいて電界集中が発生し効率よく電子注入が生じるよう
に、前記絶縁薄膜（ＬｉＦ薄膜５）の厚さが定められて
いることを特徴としている。
【００１６】請求項９に記載された光電流増倍素子は、
請求項３記載の光電流増倍素子において、前記ＩＴＯ電
極（３）を設けるための透光性の基板（２）を有し、前
記ＩＴＯ電極（３）と前記Ａｕ電極（６）と前記絶縁薄
膜（５）と前記ＮＴＣＤＡ層（４）を封止する外囲器を
備えたことを特徴としている。
請求項３記載の光電流増倍素子において、前記ＩＴＯ電
極（３）を設けるための透光性の基板（２）を有し、前
記ＩＴＯ電極（３）と前記Ａｕ電極（６）と前記絶縁薄
膜（５）と前記ＮＴＣＤＡ層（４）を封止する外囲器を
備えたことを特徴としている。
【００１７】請求項１０に記載された光電流増倍素子
は、請求項８記載の光電流増倍素子において、前記外囲
器の内部は真空又はドライガスに置換されていることを
特徴としている。
は、請求項８記載の光電流増倍素子において、前記外囲
器の内部は真空又はドライガスに置換されていることを
特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を図１
を参照して説明する。図１に示す本例の光電流増倍素子
１の構造を説明する。
を参照して説明する。図１に示す本例の光電流増倍素子
１の構造を説明する。
【００１９】透明なガラス基板２の内面には、ＩＴＯ膜
からなるＩＴＯ電極３が形成されている。その上には、
光電効果を示す有機材料層として、厚さ５００ｎｍのＮ
ＴＣＤＡ（ナフタレンテトラカルボン酸）層４が蒸着に
より形成されている。その上には、絶縁薄膜として、ア
ルカリ金属フッ化物であるＬｉＦ薄膜５が厚さ１ｎｍで
形成されている。このＬｉＦ薄膜５の上には、金属から
なる透光性電極が形成されている。本例では、厚さ２０
ｎｍのＡｕ膜からなるＡｕ電極６が積層形成されてい
る。Ａｕ電極６には電源９の−極が接続され、ＩＴＯ電
極３には＋極が接続されている。
からなるＩＴＯ電極３が形成されている。その上には、
光電効果を示す有機材料層として、厚さ５００ｎｍのＮ
ＴＣＤＡ（ナフタレンテトラカルボン酸）層４が蒸着に
より形成されている。その上には、絶縁薄膜として、ア
ルカリ金属フッ化物であるＬｉＦ薄膜５が厚さ１ｎｍで
形成されている。このＬｉＦ薄膜５の上には、金属から
なる透光性電極が形成されている。本例では、厚さ２０
ｎｍのＡｕ膜からなるＡｕ電極６が積層形成されてい
る。Ａｕ電極６には電源９の−極が接続され、ＩＴＯ電
極３には＋極が接続されている。
【００２０】前記光電流増倍素子１において、両電極
３，６間に所定の電圧を印加し、Ａｕ電極６に光を照射
する。ここで、光の照射によってＮＴＣＤＡ層４内で生
成したホールは、ＮＴＣＤＡ層４を移動し、（−）電極
であるＡｕ電極６の近傍にあるＬｉＦ薄膜５との界面に
トラップホールとして蓄積される。その結果、ＮＴＣＤ
Ａ膜４とＡｕ電極６の界面に電界が集中し、仕事関数の
低いＡｕ電極６から電子注入が起こって増倍現象が発生
する。即ち、本例は、電子注入を光制御するタイプであ
る。
３，６間に所定の電圧を印加し、Ａｕ電極６に光を照射
する。ここで、光の照射によってＮＴＣＤＡ層４内で生
成したホールは、ＮＴＣＤＡ層４を移動し、（−）電極
であるＡｕ電極６の近傍にあるＬｉＦ薄膜５との界面に
トラップホールとして蓄積される。その結果、ＮＴＣＤ
Ａ膜４とＡｕ電極６の界面に電界が集中し、仕事関数の
低いＡｕ電極６から電子注入が起こって増倍現象が発生
する。即ち、本例は、電子注入を光制御するタイプであ
る。
【００２１】さて、具体的には、前記光電流増倍素子１
において、Ａｕ電極６側を２０Ｖのマイナス電圧に印加
し、４００ｎｍ、１６μＷ／ｃｍ2 の単色光をＡｕ電極
６側に照射する。室温における光電流と、暗状態での暗
電流をそれぞれの印加電圧に対して測定し、素子が劣化
せずに機能するまでの印加電圧、光電流量子収率（増倍
率）及び明暗電流比を算出した。
において、Ａｕ電極６側を２０Ｖのマイナス電圧に印加
し、４００ｎｍ、１６μＷ／ｃｍ2 の単色光をＡｕ電極
６側に照射する。室温における光電流と、暗状態での暗
電流をそれぞれの印加電圧に対して測定し、素子が劣化
せずに機能するまでの印加電圧、光電流量子収率（増倍
率）及び明暗電流比を算出した。
【００２２】従来構造、即ち本例の光電流増倍素子１に
おいて前記ＬｉＦ薄膜５がない構造の素子を比較のため
に作成し、同等の条件で実験を行った。その結果、本例
の素子は、印加電圧２０Ｖにおいて、増倍率８万倍、明
暗電流比１２倍を記録したのに対し、従来素子は、印加
電圧２１Ｖにおいて、増倍率４万倍、明暗電流比５倍に
過ぎなかった。本例によれば、従来よりも低い電圧で、
高い増倍率と大きな明暗電流比が得られた。
おいて前記ＬｉＦ薄膜５がない構造の素子を比較のため
に作成し、同等の条件で実験を行った。その結果、本例
の素子は、印加電圧２０Ｖにおいて、増倍率８万倍、明
暗電流比１２倍を記録したのに対し、従来素子は、印加
電圧２１Ｖにおいて、増倍率４万倍、明暗電流比５倍に
過ぎなかった。本例によれば、従来よりも低い電圧で、
高い増倍率と大きな明暗電流比が得られた。
【００２３】さて、本素子の構造において、絶縁薄膜と
しての前記ＬｉＦ薄膜５は厚さ１ｎｍとされているが、
この数値は蒸着装置における蒸着条件の設定値であっ
て、必ずしも実際に厚さ１ｎｍの一様なＬｉＦ薄膜５が
形成されているわけではない。実際にＡＦＭ原子間力顕
微鏡によってこのＬｉＦ薄膜５を観察すると、隙間のな
い一様なＬｉＦ薄膜５ではなく、粒径２０ｎｍ程度のＬ
ｉＦの粒子が間隔をおいて配置された状態になってい
る。このような状態であると、素子の駆動時に生成した
ホールがトラップホールとして電極界面に効率よく蓄積
されやすくなり、電極界面において効率よく電子注入が
生じるようになり、光電流増倍効果が得られる。
しての前記ＬｉＦ薄膜５は厚さ１ｎｍとされているが、
この数値は蒸着装置における蒸着条件の設定値であっ
て、必ずしも実際に厚さ１ｎｍの一様なＬｉＦ薄膜５が
形成されているわけではない。実際にＡＦＭ原子間力顕
微鏡によってこのＬｉＦ薄膜５を観察すると、隙間のな
い一様なＬｉＦ薄膜５ではなく、粒径２０ｎｍ程度のＬ
ｉＦの粒子が間隔をおいて配置された状態になってい
る。このような状態であると、素子の駆動時に生成した
ホールがトラップホールとして電極界面に効率よく蓄積
されやすくなり、電極界面において効率よく電子注入が
生じるようになり、光電流増倍効果が得られる。
【００２４】即ち、絶縁薄膜の厚さや形態は、それを構
成する物質の種類にもよるが、要するに絶縁薄膜が配置
される有機物質と電極の界面において、電界集中が生じ
やすく、これにより電子注入が効率よく行われるもので
あればよい。
成する物質の種類にもよるが、要するに絶縁薄膜が配置
される有機物質と電極の界面において、電界集中が生じ
やすく、これにより電子注入が効率よく行われるもので
あればよい。
【００２５】そして、前記絶縁薄膜の膜厚や膜の構造
（形態）を調整することにより、本素子の特性を制御す
ることができる。
（形態）を調整することにより、本素子の特性を制御す
ることができる。
【００２６】本例では、絶縁薄膜としてＬｉＦ薄膜５を
用いたが、他のアルカリ金属フッ化物を用いてもよい。
また、その他、アルカリ土類金属フッ化物や金属酸化物
を用いてもよい。アルカリ土類金属フッ化物としては、
例えば、ＭｇＦ2 、ＣａＦ2、ＳｒＦ2 、ＢａＦ2 等が
利用可能である。金属酸化物としては、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓ
ｉＯ2 、ＳｒＯ等が利用可能である。
用いたが、他のアルカリ金属フッ化物を用いてもよい。
また、その他、アルカリ土類金属フッ化物や金属酸化物
を用いてもよい。アルカリ土類金属フッ化物としては、
例えば、ＭｇＦ2 、ＣａＦ2、ＳｒＦ2 、ＢａＦ2 等が
利用可能である。金属酸化物としては、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓ
ｉＯ2 、ＳｒＯ等が利用可能である。
【００２７】図１に示すように、本例の光電流増倍素子
１は、ＩＴＯ電極３が形成されたガラス基板２と、Ａｕ
電極６の近傍に配置された第２基板７との間を封着材８
で封着してパネル状の外囲器を構成している。外囲器の
内部は高真空状態でもよいし、ドライガスに置換しても
よい。
１は、ＩＴＯ電極３が形成されたガラス基板２と、Ａｕ
電極６の近傍に配置された第２基板７との間を封着材８
で封着してパネル状の外囲器を構成している。外囲器の
内部は高真空状態でもよいし、ドライガスに置換しても
よい。
【００２８】以上説明した例は、電子注入を光制御する
タイプの光電流増倍素子１であったが、ホール注入を光
制御するタイプのものでもよい。この場合、前記例の絶
縁薄膜５は、（＋）電極であるＩＴＯ電極と有機光電層
との間に置き換えられた構造を持つこととなる。
タイプの光電流増倍素子１であったが、ホール注入を光
制御するタイプのものでもよい。この場合、前記例の絶
縁薄膜５は、（＋）電極であるＩＴＯ電極と有機光電層
との間に置き換えられた構造を持つこととなる。
【００２９】本発明の光電流増倍素子は、画像処理装置
に画像を与えるために使用できる。例えば、与えられた
画像の輪郭処理、波長制御、微弱光の増幅を２次元並列
処理で行って、画像処理装置に与えれば、画像処理が一
層容易になる。その外、光通信網の中継ポイント等に配
置して光増強に用いてもよい。
に画像を与えるために使用できる。例えば、与えられた
画像の輪郭処理、波長制御、微弱光の増幅を２次元並列
処理で行って、画像処理装置に与えれば、画像処理が一
層容易になる。その外、光通信網の中継ポイント等に配
置して光増強に用いてもよい。
【００３０】
【発明の効果】本発明の光電流増倍素子は、２つの電極
の間に光電効果を示す有機材料層を挟んだ構造におい
て、一方の電極と有機材料層との間に絶縁薄膜を設けて
ある。これによって、電極と絶縁薄膜の界面で絶縁材料
により電極界面での電子注入増倍を引き起こすトラップ
サイトを効率よく生成し、そこに光の照射によって生成
したホールが効率よく供給され、より高電界が電極界面
に集中して光電流増倍現象が生起した。そして、その際
には、次のような特性上の効果が見られた。
の間に光電効果を示す有機材料層を挟んだ構造におい
て、一方の電極と有機材料層との間に絶縁薄膜を設けて
ある。これによって、電極と絶縁薄膜の界面で絶縁材料
により電極界面での電子注入増倍を引き起こすトラップ
サイトを効率よく生成し、そこに光の照射によって生成
したホールが効率よく供給され、より高電界が電極界面
に集中して光電流増倍現象が生起した。そして、その際
には、次のような特性上の効果が見られた。
【００３１】増倍率が２倍以上改善され、光感度が向
上し、特に微弱光に対する応答が可能となる。
上し、特に微弱光に対する応答が可能となる。
【００３２】明暗電流比（増倍光電流に対する暗電流
の比）に２倍以上の改善があり、固体素子へ応用した時
の雑音特性（熱雑音、ショット雑音等）が向上し、感度
の信頼性が向上する。
の比）に２倍以上の改善があり、固体素子へ応用した時
の雑音特性（熱雑音、ショット雑音等）が向上し、感度
の信頼性が向上する。
【００３３】低印加電圧にて増倍効果が得られるよう
になり、低電圧での使用範囲が広がる。
になり、低電圧での使用範囲が広がる。
【００３４】絶縁薄膜（絶縁層）の膜厚制御により、
これらの特性を制御できるため、実使用の条件に合致し
た特性の固定素子を製作できる。以上の特性改善の効果
は、室温動作におけるものであり、実用的に優れた効果
であるといえる。
これらの特性を制御できるため、実使用の条件に合致し
た特性の固定素子を製作できる。以上の特性改善の効果
は、室温動作におけるものであり、実用的に優れた効果
であるといえる。
【図１】本発明の実施の形態の一例の断面図である。
【図２】従来の光電流増倍素子の一例の断面図である。
【図３】従来の光電流増倍素子において有機層に使用さ
れているＮＴＣＤＡの構造式を示す図である。
れているＮＴＣＤＡの構造式を示す図である。
１ 光電流増倍素子 ２ ガラス基板 ３ 第２電極としてのＩＴＯ電極 ４ 有機材料層としてのＮＴＣＤＡ層 ５ 絶縁薄膜（絶縁層）としてのＬｉＦ層 ６ 第１電極としてのＡｕ電極 ７ 第２基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 哲 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内 (72)発明者 福田 辰男 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内 Ｆターム(参考） 2G065 AB04 BA18 BA25 BA34 BA38 CA12 3K007 AB00 AB03 AB06 CA01 CB01 DA00 DB03 EB00 FA01 FA03 5F088 AB01 AB11 BA01 BA03 BB10 DA20 FA04 FA05
Claims (10)
- 【請求項１】 光が照射される側の第１電極と、これに
対向する側の透光性を有する第２電極と、前記第１電極
と前記第２電極の間に設けられた光電効果を示す有機材
料層と、前記第１電極と前記第２電極の少なくとも一方
と前記有機材料層との間に設けられた絶縁薄膜とを有す
る光電流増倍素子。 - 【請求項２】 光が照射される側の第１電極と、これに
対向する側の透光性を有する第２電極と、前記第１電極
と前記第２電極の間に設けられた光電効果を示す有機材
料層と、前記第１電極と前記有機材料層の間に設けられ
た絶縁薄膜と、前記第１電極に−電圧を印加し前記第２
電極に＋電圧を印加する駆動電源とを有する光電流増倍
素子。 - 【請求項３】 光が照射される側のＡｕ電極と、これに
対向するＩＴＯ電極と、前記ＩＴＯ電極と前記Ａｕ電極
の間に設けられたＮＴＣＤＡ層と、前記Ａｕ電極と前記
ＮＴＣＤＡ層の間に設けられた絶縁薄膜と、前記Ａｕ電
極に−電圧を印加し前記ＩＴＯ電極に＋電圧を印加する
駆動電源とを有する光電流増倍素子。 - 【請求項４】 前記絶縁薄膜が、アルカリ金属フッ化物
とアルカリ土類金属フッ化物と金属酸化物からなる群か
ら選択された物質である請求項１又は２又は３記載の光
電流増倍素子。 - 【請求項５】 前記アルカリ金属フッ化物が、ＬｉＦで
ある請求項４記載の光電流増倍素子。 - 【請求項６】 前記アルカリ土類金属フッ化物が、Ｍｇ
Ｆ2 、ＣａＦ2 、ＳｒＦ2 、ＢａＦ2 からなる群から選
択された物質である請求項４記載の光電流増倍素子。 - 【請求項７】 前記金属酸化物が、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ
2 、ＳｒＯからなる群から選択された物質である請求項
４記載の光電流増倍素子。 - 【請求項８】 光の照射によって前記有機材料層内で生
成したホールが、前記絶縁薄膜を挟む側の界面に効率よ
くトラップホールとして蓄積され、電極との界面に電界
集中が発生し効率よく電子注入が生じるように、前記絶
縁薄膜の厚さが定められている請求項１又は２又は３記
載の光電流増倍素子。 - 【請求項９】 前記ＩＴＯ電極を設けるための透光性の
基板を有し、前記ＩＴＯ電極と前記Ａｕ電極と前記絶縁
薄膜と前記ＮＴＣＤＡ層を封止する外囲器を備えた請求
項３記載の光電流増倍素子。 - 【請求項１０】 前記外囲器の内部は真空又はドライガ
スに置換されている請求項９記載の光電流増倍素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10224414A JP2000058942A (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 光電流増倍素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10224414A JP2000058942A (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 光電流増倍素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000058942A true JP2000058942A (ja) | 2000-02-25 |
Family
ID=16813410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10224414A Pending JP2000058942A (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 光電流増倍素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000058942A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004006350A2 (en) * | 2002-07-03 | 2004-01-15 | Cambridge Display Technology Limited | Combined information display and information input device |
| JP2012182396A (ja) * | 2011-03-03 | 2012-09-20 | National Institute For Materials Science | 紫外光検出デバイス及びその製造方法 |
| WO2016002944A1 (ja) * | 2014-07-04 | 2016-01-07 | 学校法人加計学園 | ガスセンサ及びガスセンサアレイ |
| JP2018502440A (ja) * | 2014-10-17 | 2018-01-25 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 有機フォトダイオード、有機ｘ線検出器およびｘ線システム |
-
1998
- 1998-08-07 JP JP10224414A patent/JP2000058942A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004006350A2 (en) * | 2002-07-03 | 2004-01-15 | Cambridge Display Technology Limited | Combined information display and information input device |
| WO2004006350A3 (en) * | 2002-07-03 | 2004-04-08 | Cambridge Display Tech Ltd | Combined information display and information input device |
| US7745817B2 (en) | 2002-07-03 | 2010-06-29 | Cambridge Display Technology Limited | Combined information display and information input device |
| JP2012182396A (ja) * | 2011-03-03 | 2012-09-20 | National Institute For Materials Science | 紫外光検出デバイス及びその製造方法 |
| WO2016002944A1 (ja) * | 2014-07-04 | 2016-01-07 | 学校法人加計学園 | ガスセンサ及びガスセンサアレイ |
| JP2016017776A (ja) * | 2014-07-04 | 2016-02-01 | 学校法人加計学園 | ガスセンサ及びガスセンサアレイ |
| US10830723B2 (en) | 2014-07-04 | 2020-11-10 | Kake Educational Institution | Gas sensor and gas sensor array |
| JP2018502440A (ja) * | 2014-10-17 | 2018-01-25 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 有機フォトダイオード、有機ｘ線検出器およびｘ線システム |
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