JP2003101060A - 有機光電流増幅素子及びその製造方法 - Google Patents
有機光電流増幅素子及びその製造方法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
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】大面積でフレキシブルな素子が創製可能な有機
半導体材料を用いて、室温下で、高感度高速応答する低
電圧駆動受光素子を提供す。 【解決手段】光が照射される側の第１電極２０が透明基
板１０上に作製され、その対向電極（第２電極）５０と
の間に、少なくとも２種以上の成分で構成される光電変
換層３０が第１電極側、電荷輸送層４０が第２電極側と
なるように順次積層されることで構成される受光素子。
半導体材料を用いて、室温下で、高感度高速応答する低
電圧駆動受光素子を提供す。 【解決手段】光が照射される側の第１電極２０が透明基
板１０上に作製され、その対向電極（第２電極）５０と
の間に、少なくとも２種以上の成分で構成される光電変
換層３０が第１電極側、電荷輸送層４０が第２電極側と
なるように順次積層されることで構成される受光素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速応答性を示す
高効率有機光電変換素子に関するもので、受光素子、光
検出素子、光スイッチ、動画検出などに利用される技術
である。
高効率有機光電変換素子に関するもので、受光素子、光
検出素子、光スイッチ、動画検出などに利用される技術
である。
【０００２】
【従来の技術】受光素子は、光検出、光スイッチや撮像
など、オプトレクトロニクスにおいて不可欠な電子素子
であり、高感度化や高速応答化を目指した様々な技術開
発が行われている。特に、光キャリア生成量子効率が１
を越える現象、すなわち光電流増幅効果を用いた受光素
子は、高感度化するという点で様々の技術開発が行われ
ている。結晶シリコン半導体を用いたアバランシェフォ
トダイオードなどがその代表例として知られている。し
かし、結晶シリコンを用いている限り、素子の大面積化
やフレキシブル化が困難であるため、近年こうした要素
が容易になる有機半導体を用いた受光素子の開発が検討
されてきている。
など、オプトレクトロニクスにおいて不可欠な電子素子
であり、高感度化や高速応答化を目指した様々な技術開
発が行われている。特に、光キャリア生成量子効率が１
を越える現象、すなわち光電流増幅効果を用いた受光素
子は、高感度化するという点で様々の技術開発が行われ
ている。結晶シリコン半導体を用いたアバランシェフォ
トダイオードなどがその代表例として知られている。し
かし、結晶シリコンを用いている限り、素子の大面積化
やフレキシブル化が困難であるため、近年こうした要素
が容易になる有機半導体を用いた受光素子の開発が検討
されてきている。
【０００３】大面積加工、フレキシブル素子の創製が可
能な有機材料を光電変換材料として用いることで、受光
素子を創製する試みは、様々な開発がなされているが、
照射した光の光子エネルギーよりも多くの電流が流れる
現象は、１９９３年に横山らによって初めて報告されて
いる。その報告は、アプライド・フィジックス・レター
ズ（Ａｐｐｌ.Ｐｈｙｓ.Ｌｅｔｔ.）、６４巻、１８７
頁（１９９４年）に掲載されている。これは、ＩＴＯ電
極と金電極の間に有機顔料薄膜を製膜することで構成さ
れ、大きな光電子量子収率は、その有機薄膜と金電極の
間に正孔が蓄積され、それにより界面に高い電界がかか
ることに起因すると説明されている。例えば、ＩＴＯ電
極上にナフタレンテトラカルボン酸を厚さ５００ｎｍの
薄膜を形成し、その上に真空蒸着法で、厚さ４００ｎｍ
の金電極を形成した素子において、両電極間に電圧を印
加し、金電極側から光を照射すると、光電流が著しく増
幅されて観測される現象が報告されている。しかしこれ
らの素子は、室温下においては、光電子量子収率が10万
倍以上になるものの、素子に２０Ｖ以上もの高電圧を印
加する必要があるとともに、その光応答速度が数分に至
るというかなり遅いもので、動画情報の取り込みには不
適であるという欠点を有していた。
能な有機材料を光電変換材料として用いることで、受光
素子を創製する試みは、様々な開発がなされているが、
照射した光の光子エネルギーよりも多くの電流が流れる
現象は、１９９３年に横山らによって初めて報告されて
いる。その報告は、アプライド・フィジックス・レター
ズ（Ａｐｐｌ.Ｐｈｙｓ.Ｌｅｔｔ.）、６４巻、１８７
頁（１９９４年）に掲載されている。これは、ＩＴＯ電
極と金電極の間に有機顔料薄膜を製膜することで構成さ
れ、大きな光電子量子収率は、その有機薄膜と金電極の
間に正孔が蓄積され、それにより界面に高い電界がかか
ることに起因すると説明されている。例えば、ＩＴＯ電
極上にナフタレンテトラカルボン酸を厚さ５００ｎｍの
薄膜を形成し、その上に真空蒸着法で、厚さ４００ｎｍ
の金電極を形成した素子において、両電極間に電圧を印
加し、金電極側から光を照射すると、光電流が著しく増
幅されて観測される現象が報告されている。しかしこれ
らの素子は、室温下においては、光電子量子収率が10万
倍以上になるものの、素子に２０Ｖ以上もの高電圧を印
加する必要があるとともに、その光応答速度が数分に至
るというかなり遅いもので、動画情報の取り込みには不
適であるという欠点を有していた。
【０００４】谷らは、この原理を安価大面積で実現する
ために、電極間にクラスター状炭素を混入させた可溶性
導電性高分子からなる薄膜を挟持することにより、光電
流増倍素子を構成した（特開平９-７４２３８参照）。
この素子では、光電子量子収率が１を越えるためには、
１００Ｖ以上もの高電圧を印加する必要が生じていた。
ために、電極間にクラスター状炭素を混入させた可溶性
導電性高分子からなる薄膜を挟持することにより、光電
流増倍素子を構成した（特開平９-７４２３８参照）。
この素子では、光電子量子収率が１を越えるためには、
１００Ｖ以上もの高電圧を印加する必要が生じていた。
【０００５】渡辺らは、同様にITO電極/有機光電変換層
/金電極の基本構成の素子を検討するなかで、光を照射
する側の金電極と光電変換層との間に絶縁膜を導入する
ことで、上記増幅素子の低電圧駆動化を実現することを
見い出した（特開２０００-５８９４２参照）。この素
子では、２０Ｖの印加電圧で、光電子量子効率が８万倍
に及ぶことを示している。しかし、暗電流と光電流の比
（Ｓ／Ｎ比）は、１２倍程度にしかならず、雑音特性は
劣っているものであった。
/金電極の基本構成の素子を検討するなかで、光を照射
する側の金電極と光電変換層との間に絶縁膜を導入する
ことで、上記増幅素子の低電圧駆動化を実現することを
見い出した（特開２０００-５８９４２参照）。この素
子では、２０Ｖの印加電圧で、光電子量子効率が８万倍
に及ぶことを示している。しかし、暗電流と光電流の比
（Ｓ／Ｎ比）は、１２倍程度にしかならず、雑音特性は
劣っているものであった。
【０００６】また、さらに渡辺らは、光を照射する側の
金電極と光電変換層との間にキャリア選択性のバッファ
ー層を導入することで、上記増幅素子の低電圧駆動化、
高Ｓ／Ｎ比化を実現することを見い出した（特開２００
０-３４９３６５参照）。この素子では、３０Ｖの印加
電圧で、光電子量子効率が３万倍に及ぶことを示した。
しかし、暗電流と光電流の比（Ｓ／Ｎ比）は、まだ８０
倍程度にしかならず、雑音特性は必ずしも十分なもので
はない。
金電極と光電変換層との間にキャリア選択性のバッファ
ー層を導入することで、上記増幅素子の低電圧駆動化、
高Ｓ／Ｎ比化を実現することを見い出した（特開２００
０-３４９３６５参照）。この素子では、３０Ｖの印加
電圧で、光電子量子効率が３万倍に及ぶことを示した。
しかし、暗電流と光電流の比（Ｓ／Ｎ比）は、まだ８０
倍程度にしかならず、雑音特性は必ずしも十分なもので
はない。
【０００７】上記検討は、いずれもITO透明電極/有機光
電変換層/金電極の基本構成からなる素子で、照射する
光は金電極側から行われている。しかし、この構成であ
る限り、１０万倍を越える極めて大きな光電子量子効率
が得られるものの、駆動電圧は２０Ｖを越える高いもの
となり、また応答速度が数分大になってしまうという欠
点を有していた。
電変換層/金電極の基本構成からなる素子で、照射する
光は金電極側から行われている。しかし、この構成であ
る限り、１０万倍を越える極めて大きな光電子量子効率
が得られるものの、駆動電圧は２０Ｖを越える高いもの
となり、また応答速度が数分大になってしまうという欠
点を有していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】室温下において、電圧
印加のもと光照射時における光電流が、照射した光子の
エネルギーに換算して１を越える電流が流れる光電流増
幅効果を示し、かつ光応答がミリ秒以下の高速応答性を
示し、素子の低電圧駆動が可能な有機受光素子及びその
製造方法を提供することを目的とする。
印加のもと光照射時における光電流が、照射した光子の
エネルギーに換算して１を越える電流が流れる光電流増
幅効果を示し、かつ光応答がミリ秒以下の高速応答性を
示し、素子の低電圧駆動が可能な有機受光素子及びその
製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、有機光電
変換層と電荷輸送層並びに第１、第２電極種の適切な組
み合わせが、優れた受光素子の創製に繋がるとの予測を
行い、種々の構成を鋭意検討してきた結果、本発明を成
すにいたった。
変換層と電荷輸送層並びに第１、第２電極種の適切な組
み合わせが、優れた受光素子の創製に繋がるとの予測を
行い、種々の構成を鋭意検討してきた結果、本発明を成
すにいたった。
【００１０】即ち、本発明によれば、入射光側から、透
明基板、ＩＴＯ透明電極、２種以上の成分から成る光電
変換層、電荷輸送層、アルミニウム電極の順で積層され
て構成される受光素子が提供される。また、本発明によ
れば、光電変換層がチタニルフタロシアニンとＭＰＴＣ
Ｉ、電荷輸送層がＴＰＤで構成されること特徴とする受
光素子が提供される。さらに、本発明によれば、光電変
換層が、２種以上の有機材料を同時蒸着もしくは共蒸着
することを特徴とする受光素子の製造方法が提供され
る。
明基板、ＩＴＯ透明電極、２種以上の成分から成る光電
変換層、電荷輸送層、アルミニウム電極の順で積層され
て構成される受光素子が提供される。また、本発明によ
れば、光電変換層がチタニルフタロシアニンとＭＰＴＣ
Ｉ、電荷輸送層がＴＰＤで構成されること特徴とする受
光素子が提供される。さらに、本発明によれば、光電変
換層が、２種以上の有機材料を同時蒸着もしくは共蒸着
することを特徴とする受光素子の製造方法が提供され
る。
【００１１】
【発明の実施形態】本発明における光電変換層は、チタ
ニルフタロシアニンとＮ-メチル-３，４，９，１０テト
ラカルボン酸ジイミド（ＭＰＴＣＩ）とで構成される
が、チタニルフタロシアニンは他の金属フタロシアニン
でも良い。例としては、銅フタロシアニン、亜鉛フタロ
シアニン、ニッケルフタロシアニン、水素フタロシアニ
ン等があげられる。また、ＭＰＴＣＩはメチル基が他の
アルキル基でも良い。例としては、エチル基、プロピル
基などがあげられる。
ニルフタロシアニンとＮ-メチル-３，４，９，１０テト
ラカルボン酸ジイミド（ＭＰＴＣＩ）とで構成される
が、チタニルフタロシアニンは他の金属フタロシアニン
でも良い。例としては、銅フタロシアニン、亜鉛フタロ
シアニン、ニッケルフタロシアニン、水素フタロシアニ
ン等があげられる。また、ＭＰＴＣＩはメチル基が他の
アルキル基でも良い。例としては、エチル基、プロピル
基などがあげられる。
【００１２】本発明における光電変換層は、２種以上の
成分で構成され、真空蒸着法で作製されるが、この際そ
の混合層の組成比は、等量となることが望ましい。ま
た、トータル膜厚は１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ま
しくは２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
成分で構成され、真空蒸着法で作製されるが、この際そ
の混合層の組成比は、等量となることが望ましい。ま
た、トータル膜厚は１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ま
しくは２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００１３】本発明における光電変換層は、２種以上の
成分で構成され、真空蒸着法で作製されるが、この際そ
の混合層の作成の方法は、複数のるつぼに入れた成分を
同時に、等しい蒸着速度で同一基板上に作製する共蒸着
法がとられるのが望ましいが、事前に等量を乳鉢にと
り、粉砕混合することで単一混合試料とし、それを一つ
のるつぼに入れ、極めて早い蒸着速度で製膜する同時蒸
着法をとっても構わない。このときの蒸着速度は、毎分
０．６ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは６ｎｍ以上
６０ｎｍ以下である。
成分で構成され、真空蒸着法で作製されるが、この際そ
の混合層の作成の方法は、複数のるつぼに入れた成分を
同時に、等しい蒸着速度で同一基板上に作製する共蒸着
法がとられるのが望ましいが、事前に等量を乳鉢にと
り、粉砕混合することで単一混合試料とし、それを一つ
のるつぼに入れ、極めて早い蒸着速度で製膜する同時蒸
着法をとっても構わない。このときの蒸着速度は、毎分
０．６ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは６ｎｍ以上
６０ｎｍ以下である。
【００１４】本発明における電荷輸送層には、電荷輸送
性に優れた有機低分子化合物が用いられる。代表的な例
としては、Ｎ，Ｎ'-ジフェニル-Ｎ，Ｎ'-ジ（ｍ-トリ
ル）ベンジディン（ＴＰＤ）や４，４'-ビス｛Ｎ-（１-
ナフチル）-Ｎ-フェニルアミノ｝ビフェニル等があげら
れる。これらは、真空蒸着法で作製されるが、その際の
蒸着速度は、毎分０．６ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ま
しくは６ｎｍ以上６０ｎｍ以下である。また、層の厚さ
は１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以
上１００ｎｍ以下である。
性に優れた有機低分子化合物が用いられる。代表的な例
としては、Ｎ，Ｎ'-ジフェニル-Ｎ，Ｎ'-ジ（ｍ-トリ
ル）ベンジディン（ＴＰＤ）や４，４'-ビス｛Ｎ-（１-
ナフチル）-Ｎ-フェニルアミノ｝ビフェニル等があげら
れる。これらは、真空蒸着法で作製されるが、その際の
蒸着速度は、毎分０．６ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ま
しくは６ｎｍ以上６０ｎｍ以下である。また、層の厚さ
は１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以
上１００ｎｍ以下である。
【００１５】本発明において、真空蒸着に際しての、容
器の真空度、蒸着源、蒸着源と基板との距離は特に限定
されない。一般に簡便に用いられる真空度は、１０−７
〜１０−５Ｔｏｒｒ程度であるが、これより高真空であ
る方が望ましい。
器の真空度、蒸着源、蒸着源と基板との距離は特に限定
されない。一般に簡便に用いられる真空度は、１０−７
〜１０−５Ｔｏｒｒ程度であるが、これより高真空であ
る方が望ましい。
【００１６】本発明において使用される透明基板は特に
限定されず、いかなる物を用いても良い。一般に好適に
用いられる物は、石英などのガラス基板であるが、ポリ
カーボネート、ポリイミドやＰＥＴなどの柔軟性のある
透明プラスチック基板等も用いることが出来る。
限定されず、いかなる物を用いても良い。一般に好適に
用いられる物は、石英などのガラス基板であるが、ポリ
カーボネート、ポリイミドやＰＥＴなどの柔軟性のある
透明プラスチック基板等も用いることが出来る。
【００１７】本発明において使用される透明第１電極は
ＩＴＯが用いられるが、その作成法は特に限定されず、
いかなる方法を用いても良い。一般に好適に用いられる
方法は、スパッタリング法などである。
ＩＴＯが用いられるが、その作成法は特に限定されず、
いかなる方法を用いても良い。一般に好適に用いられる
方法は、スパッタリング法などである。
【００１８】本発明において使用される第２電極はアル
ミニウムが用いられるが、代わりにアルミニウムリチウ
ムや銀マグネシウムなどを用いることもできる。これら
の、その作成法は特に限定されず、いかなる方法を用い
ても良い。一般に好適に用いられる方法は、真空蒸着法
もしくはスパッタリング法などである。
ミニウムが用いられるが、代わりにアルミニウムリチウ
ムや銀マグネシウムなどを用いることもできる。これら
の、その作成法は特に限定されず、いかなる方法を用い
ても良い。一般に好適に用いられる方法は、真空蒸着法
もしくはスパッタリング法などである。
【００１９】
【実施例】以下に、本発明を実施例によりさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
【００２０】実施例１
ガラス基板（１０）上に生成したＩＴＯ電極（２０）
（甲子光学工業社製）上に、チタニルフタロシアニンの
薄膜（３０）を真空蒸着法で作製した。チタニルフタロ
シアニン０.１ｇを、ガラス製蒸着ヒーター（石英るつ
ぼ：φ２０×Ｈ４５ｍｍ）に乗せ蒸着試料とした。ＩＴ
Ｏ基板 （ＥＳグレード；面積１５×３０ｍｍ、厚さ：
１．０ｍｍ）を蒸着用ボートの上方に固定し、真空度を
４×１０−７Ｔｏｒｒにまで減圧した。その後毎分２０
ｎｍの速度で約６０ｎｍの厚さに真空蒸着を行った。引
き続き、Ｎ-メチル-３，４，９，１０テトラカルボン酸
ジイミド（３０）を、毎分２０ｎｍの速度で約５０ｎｍ
の厚さに真空蒸着を行った。さらに、Ｎ，Ｎ'-ジフェニ
ル-Ｎ，Ｎ'-ジ（ｍ-トリル）ベンジディン（４０）（Ｔ
ＰＤ）を、毎分２０ｎｍの速度で約５０ｎｍの厚さに真
空蒸着した。その後、対向電極としてアルミニウム（５
０）を、毎分６０ｎｍの速度で約１００ｎｍの厚さに真
空蒸着した。この素子に、ＩＴＯ電極に＋電圧、アルミ
ニウム電極に−電圧を印加し、ＩＴＯ電極側から光を照
射して光電流を観測した。波長７８０ｎｍ、光強度４ｍ
Ｗ/ｃｍ２を照射したときの、光照射による電流増幅効
果を図２に示す。約３Ｖ以上の電圧印加により、量子効
率が１を越える光電流増幅効果が得られている。また、
波長７８０ｎｍ、光強度４ｍＷ/ｃｍ２を照射したとき
の、光照射による光電流と暗電流との比（Ｓ／Ｎ比）を
図３に示す。約５Ｖの電圧印加時に最大のコントラスト
が得られ、その時のＳ／Ｎ比は、２５０程度であった。
このときの応答速度は、光照射時の光電流の立ち上がり
速度および光遮蔽時の電流の立ち下がり速度とも、約１
ミリ秒であった（図４参照）。
（甲子光学工業社製）上に、チタニルフタロシアニンの
薄膜（３０）を真空蒸着法で作製した。チタニルフタロ
シアニン０.１ｇを、ガラス製蒸着ヒーター（石英るつ
ぼ：φ２０×Ｈ４５ｍｍ）に乗せ蒸着試料とした。ＩＴ
Ｏ基板 （ＥＳグレード；面積１５×３０ｍｍ、厚さ：
１．０ｍｍ）を蒸着用ボートの上方に固定し、真空度を
４×１０−７Ｔｏｒｒにまで減圧した。その後毎分２０
ｎｍの速度で約６０ｎｍの厚さに真空蒸着を行った。引
き続き、Ｎ-メチル-３，４，９，１０テトラカルボン酸
ジイミド（３０）を、毎分２０ｎｍの速度で約５０ｎｍ
の厚さに真空蒸着を行った。さらに、Ｎ，Ｎ'-ジフェニ
ル-Ｎ，Ｎ'-ジ（ｍ-トリル）ベンジディン（４０）（Ｔ
ＰＤ）を、毎分２０ｎｍの速度で約５０ｎｍの厚さに真
空蒸着した。その後、対向電極としてアルミニウム（５
０）を、毎分６０ｎｍの速度で約１００ｎｍの厚さに真
空蒸着した。この素子に、ＩＴＯ電極に＋電圧、アルミ
ニウム電極に−電圧を印加し、ＩＴＯ電極側から光を照
射して光電流を観測した。波長７８０ｎｍ、光強度４ｍ
Ｗ/ｃｍ２を照射したときの、光照射による電流増幅効
果を図２に示す。約３Ｖ以上の電圧印加により、量子効
率が１を越える光電流増幅効果が得られている。また、
波長７８０ｎｍ、光強度４ｍＷ/ｃｍ２を照射したとき
の、光照射による光電流と暗電流との比（Ｓ／Ｎ比）を
図３に示す。約５Ｖの電圧印加時に最大のコントラスト
が得られ、その時のＳ／Ｎ比は、２５０程度であった。
このときの応答速度は、光照射時の光電流の立ち上がり
速度および光遮蔽時の電流の立ち下がり速度とも、約１
ミリ秒であった（図４参照）。
【００２１】実施例２
ガラス基板上に創製したＩＴＯ電極（甲子光学工業社
製）上に、チタニルフタロシアニンの薄膜を真空蒸着法
で作製した。チタニルフタロシアニンとＮ-メチル-３，
４，９，１０テトラカルボン酸ジイミドをそれぞれ別の
ガラス製蒸着ヒーター（石英るつぼ：φ２０×Ｈ４５ｍ
ｍ）に乗せ蒸着試料とした。ＩＴＯ基板を蒸着用ボート
の上方に固定し、真空度を４×１０−７Ｔｏｒｒにまで
減圧した。その後、両試料とも毎分２０ｎｍの速度で同
時蒸着し、両者の合計膜厚が約６０ｎｍの厚さになるま
で真空蒸着を行った。その後、Ｎ，Ｎ'-ジフェニル-
Ｎ，Ｎ'-ジ（ｍ-トリル）ベンジディン（ＴＰＤ）を、
毎分２０ｎｍの速度で約５０ｎｍの厚さに真空蒸着し
た。その後、対向電極としてアルミニウムを、毎分６０
ｎｍの速度で約１００ｎｍの厚さに真空蒸着した。この
素子に、ＩＴＯ電極に＋電圧、アルミニウム電極に−電
圧を印加し、ＩＴＯ電極側から光を照射して光電流を観
測した。
製）上に、チタニルフタロシアニンの薄膜を真空蒸着法
で作製した。チタニルフタロシアニンとＮ-メチル-３，
４，９，１０テトラカルボン酸ジイミドをそれぞれ別の
ガラス製蒸着ヒーター（石英るつぼ：φ２０×Ｈ４５ｍ
ｍ）に乗せ蒸着試料とした。ＩＴＯ基板を蒸着用ボート
の上方に固定し、真空度を４×１０−７Ｔｏｒｒにまで
減圧した。その後、両試料とも毎分２０ｎｍの速度で同
時蒸着し、両者の合計膜厚が約６０ｎｍの厚さになるま
で真空蒸着を行った。その後、Ｎ，Ｎ'-ジフェニル-
Ｎ，Ｎ'-ジ（ｍ-トリル）ベンジディン（ＴＰＤ）を、
毎分２０ｎｍの速度で約５０ｎｍの厚さに真空蒸着し
た。その後、対向電極としてアルミニウムを、毎分６０
ｎｍの速度で約１００ｎｍの厚さに真空蒸着した。この
素子に、ＩＴＯ電極に＋電圧、アルミニウム電極に−電
圧を印加し、ＩＴＯ電極側から光を照射して光電流を観
測した。
【００２２】波長７８０ｎｍ、光強度４ｍＷ/ｃｍ２を
照射したときの、光照射による電流増幅効果を図５に示
す。約４Ｖ以上の電圧印加により、量子効率が１を越え
る光電流増幅効果が得られている。また、波長７８０ｎ
ｍ、光強度４ｍＷ/ｃｍ２を照射したときの、光照射に
よる光電流と暗電流との比（Ｓ／Ｎ比）を図６に示す。
約６Ｖの電圧印加時に最大のコントラストが得られ、そ
の時のＳ／Ｎ比は、５０００以上にのぼった。このとき
の応答速度は、光照射時の光電流の立ち上がり速度およ
び光遮蔽時の電流の立ち下がり速度とも、約１ミリ秒で
あった。
照射したときの、光照射による電流増幅効果を図５に示
す。約４Ｖ以上の電圧印加により、量子効率が１を越え
る光電流増幅効果が得られている。また、波長７８０ｎ
ｍ、光強度４ｍＷ/ｃｍ２を照射したときの、光照射に
よる光電流と暗電流との比（Ｓ／Ｎ比）を図６に示す。
約６Ｖの電圧印加時に最大のコントラストが得られ、そ
の時のＳ／Ｎ比は、５０００以上にのぼった。このとき
の応答速度は、光照射時の光電流の立ち上がり速度およ
び光遮蔽時の電流の立ち下がり速度とも、約１ミリ秒で
あった。
【００２３】
【発明の効果】本発明の受光素子は、駆動電圧が低いた
め、作動させる電力が少なくて済む。有機半導体の固体
薄膜および金属電極により構成されているため、製造し
やすいとともに、フィルム素子化、大面積素子化、フレ
キシブル素子化が可能であり、耐衝撃性にも強い。ま
た、光の応答速度がミリ秒以下の高速応答性を示すた
め、動画の検出にも適応できる。
め、作動させる電力が少なくて済む。有機半導体の固体
薄膜および金属電極により構成されているため、製造し
やすいとともに、フィルム素子化、大面積素子化、フレ
キシブル素子化が可能であり、耐衝撃性にも強い。ま
た、光の応答速度がミリ秒以下の高速応答性を示すた
め、動画の検出にも適応できる。
【図１】 本願発明に係る光電流増幅素子の一例の模式
的断面図。
的断面図。
【図２】 実施例１における光電子量子効率
【図３】 実施例１における光電流と暗電流の比（Ｓ／
Ｎ比）。
Ｎ比）。
【図４】 実施例１における光電流応答速度。
【図５】 実施例２における光電子量子効率
【図６】 実施例２における光電流と暗電流の比（Ｓ／
Ｎ比）。
Ｎ比）。
１０・・・基板
２０・・・第一電極
３０・・・光電変換層
４０・・・電荷輸送層
５０・・・第２電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4M118 AA04 AA10 AB10 BA01 CA15
CB05
5F088 AA11 AB11 BA02 DA05 FA04
FA05 GA02
Claims (9)
- 【請求項１】 透明基板上に第１電極、少なくとも２種
以上の成分で構成される光電変換層、電荷輸送層及び第
２電極が順次積層されていることを特徴とする受光素
子。 - 【請求項２】 前記第１電極が透明導電膜により構成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の受光素子。 - 【請求項３】 前記透明導電膜がＩＴＯにより構成され
ていることを特徴とする請求項２記載の受光素子。 - 【請求項４】 前記第２電極がアルミニウムにより構成
されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
に記載の受光素子。 - 【請求項５】 前記光電変換層の２種以上の成分が少な
くとも１層以上積層されていることを特徴とする請求項
１又は２記載の受光素子。 - 【請求項６】 前記光電変換層の２種以上の成分が同時
に蒸着されたものであることを特徴とする請求項１又は
２記載の受光素子。 - 【請求項７】 前記光電変換層が、チタニルフタロシア
ニン及びＮ-メチル-３，４，９，１０テトラカルボン酸
ジイミド（ＭＰＴＣＩ）により構成され、電荷輸送層が
Ｎ，Ｎ'-ジフェニル-Ｎ，Ｎ'-ジ（ｍ-トリル）ベンジデ
ィン（ＴＰＤ）で構成されていることを特徴とする請求
項１乃至６のいずれかに記載の受光素子。 - 【請求項８】 請求項７記載の受光素子を作成する方法
において、複数のるつぼに入れた複数の化合物を同時に
等しい蒸着速度により同一基板上に作製することを特徴
とする受光素子の製造方法。 - 【請求項９】 請求項７記載の受光素子を作成する方法
において、複数化合物を事前に等量を乳鉢にとり、粉砕
混合することで単一混合試料とし、それを一つのるつぼ
に入れ、極めて早い蒸着速度により製膜することを特徴
とする受光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001287295A JP2003101060A (ja) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | 有機光電流増幅素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001287295A JP2003101060A (ja) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | 有機光電流増幅素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003101060A true JP2003101060A (ja) | 2003-04-04 |
Family
ID=19110134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001287295A Pending JP2003101060A (ja) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | 有機光電流増幅素子及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003101060A (ja) |
Cited By (4)
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- 2001-09-20 JP JP2001287295A patent/JP2003101060A/ja active Pending
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