JP2003264085A - Organic semiconductor element, organic electroluminescence element and organic solar cell - Google Patents

Organic semiconductor element, organic electroluminescence element and organic solar cell

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JP2003264085A
JP2003264085A JP2002352488A JP2002352488A JP2003264085A JP 2003264085 A JP2003264085 A JP 2003264085A JP 2002352488 A JP2002352488 A JP 2002352488A JP 2002352488 A JP2002352488 A JP 2002352488A JP 2003264085 A JP2003264085 A JP 2003264085A
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Tetsushi Seo
Tetsuo Tsutsui
Hiroko Yamazaki
寛子 山崎
哲史 瀬尾
哲夫 筒井
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Semiconductor Energy Lab Co Ltd
株式会社半導体エネルギー研究所
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    • Y02E10/549Material technologies organic PV cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic semiconductor element higher in reliability and also high in yield without need of using a conventional ultrathin film by introducing a novel concept into the structure of a conventional organic semiconductor element, and to improve the efficiency of a photoelectronic device using an organic semiconductor in particular. <P>SOLUTION: An organic structure obtained by alternately laminating organic thin film layers (functional organic thin film layers) that develop various functions by passing SCLC through them and thin conductor film layers (omic thin conductor film layers) that develop dark conductivity by a technique such as doping of an acceptor or donner is provided between a positive electrode and a negative electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、有機半導体を用いたエレクトロニクスデバイスに関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] [Technical Field of the Invention The present invention relates to electronic devices using organic semiconductor. 中でも特に、光電変換素子やEL素子などのフォトエレクトロニクスデバイスに関する。 Among them in particular, to photo-electronic devices, such as photoelectric conversion elements or EL elements. 【0002】 【従来の技術】有機化合物は無機化合物に比べて、材料系が多様であり、適した分子設計により様々な機能を有する材料を合成できる可能性がある。 [0002] Organic compounds compared with inorganic compounds, are diverse in material systems, it is possible to synthesize a material having various functions by appropriate molecular design. また、膜等の形成物が柔軟性に富み、さらには高分子化することにより加工性にも優れるという特長もある。 Also, rich in formations flexible membrane or the like, is also characteristic that is excellent in workability by polymerization. これらの利点から、 Because of these advantages,
近年、機能性有機材料を用いたフォトニクスやエレクトロニクスに注目が集まっている。 In recent years, attention in photonics and electronics employing functional organic materials have been gathered. 【0003】有機材料の光物性を利用したフォトニクスは、現在の工業技術において既に重要な役割を果たしている。 [0003] photonics utilizing optical properties of organic materials, have already played an important role in the current industrial technology. 例えば、フォトレジストなどの感光材料は、半導体の微細加工に用いられるフォトリソグラフィ技術にとって欠かせない材料である。 For example, photosensitive materials such as photoresists are materials that become indispensable in a photolithography technology used for fine processing of semiconductors. 加えて、有機化合物自体、 In addition, the organic compound itself,
光の吸収およびそれに伴う発光(蛍光や燐光)という性質を有しているため、レーザー色素等の発光材料としての用途も大きい。 Because it has the property that absorption and emission accompanying the light (fluorescence or phosphorescence), they have considerable applicability as light emitting materials such as laser dyes. 【0004】一方、有機化合物はそれ自身キャリアを持たない材料であるため、本質的には優れた絶縁性を有する。 On the other hand, since organic compounds do not have carriers themselves, it has excellent insulating properties essentially. 従って、有機材料の電気物性を利用したエレクトロニクスに関しては、旧来は絶縁体としての機能を利用することが主であり、絶縁材料、保護材料、被覆材料として使用されてきた。 Thus, for electronics using electrical properties of organic materials, the main conventional to use a function as an insulator, insulating materials, protective materials, it has been used as a coating material. 【0005】しかしながら、本質的には絶縁体である有機材料に大量の電流を流す手段は存在し、エレクトロニクスの分野でも実用されつつある。 However, in essence means for making massive electrical current flow in the organic material is an insulator, and they are starting to be put to practical use in the electronics field. この手段は、大きく分けると二通りに分けられる。 This means is broadly divided into two categories. 【0006】そのうちの一つは、導電性高分子に代表されるように、π共役系有機化合物にアクセプタ(電子受容体)またはドナー(電子供与体)をドープすることにより、そのπ共役系有機化合物にキャリアを持たせる手段である(非特許文献1参照)。 [0006] One of them, as represented by a conductive polymer by doping an acceptor (electron acceptor) or a donor (electron donor) in π-conjugated organic compounds, their π-conjugated organic a means to provide the carrier to the compound (see non-Patent Document 1). ドープ量を増やすことによってキャリアはある程度の領域まで増加していくため、暗導電率もそれに伴い上昇し、多くの電流が流れるようになる。 Because increases the carrier to a certain region by increasing the doping amount, dark conductivity will also increase together with it, to flow a large current. 【0007】 【非特許文献1】Hideki Shirakawa, Edwin J. Louis, [0007] Non-Patent Document 1: Hideki Shirakawa, Edwin J. Louis,
Alan G. MacDiarmid, Chwan K. Chiang,and Alan J. He Alan G. MacDiarmid, Chwan K. Chiang, and Alan J. He
eger, "Synthesis of Electrically Conducting Organi eger, "Synthesis of Electrically Conducting Organi
c Polymers : Halogen Derivatives of Polyacetyrene, c Polymers: Halogen Derivatives of Polyacetyrene,
(CH) x ", Chem. Comm., 1977, 16, 578-580 【0008】その電流量は、通常の半導体かそれ以上のレベルにまで到達できるため、このような挙動を示す材料の一群は、有機半導体(場合によっては有機導電体) (CH) x ", Chem. Comm., 1977, 16, 578-580 [0008] The current amount, it is possible to reach a normal semiconductor or more levels, a group of materials that exhibit such behavior are , (organic conductor as the case may be) an organic semiconductor
と呼ぶことができる。 It can be referred to as. 【0009】このように、アクセプタまたはドナーをドープすることによって暗導電率を向上させ、有機材料に電流を流す手段は、一部では既にエレクトロニクスの分野で応用されている。 [0009] Thus, to improve the dark conductivity by doping an acceptor or a donor, it means for flowing a current to the organic material, in some already applied in the field of electronics. 例えば、ポリアニリンやポリアセンを用いた充電可能な二次電池や、ポリピロールを用いた電界コンデンサなどがある。 For example, a secondary battery or a chargeable using polyaniline or polyacene and an electric field condenser using polypyrrole. 【0010】有機材料に大量の電流を流すもう一つの手段は、空間電荷制限電流(SCLC;Space Charge Limited [0010] Another means for making massive electrical current flow in the organic materials, the space charge limited current (SCLC; Space Charge Limited
Current)を利用する手段である。 Current) is a means to use. SCLCとは、外部から空間電荷を注入して移動させることにより流れる電流であり、その電流密度はチャイルドの法則、すなわち下記式(1)で表される。 The SCLC, a current flowing by moving by injecting a space charge from the outside, the current density law of child, that is represented by the following formula (1). Jは電流密度、εは比誘電率、ε 0 J is the current density, epsilon is the dielectric constant, epsilon 0
は真空誘電率、μはキャリア移動度、Vは電圧、dはVが印加されている電極間の距離(以下、「厚さ」と記す)である。 Vacuum dielectric constant, mu is the carrier mobility, V is voltage, d is the distance between the electrodes V is applied (hereinafter, referred to as "thickness"). 【0011】 【数1】J = 9/8・εε 0 μ・V 2 /d 3 (1) 【0012】なお、上記式(1)で表されるSCLCは、SC [0011] [Equation 1 J = 9/8 · εε 0 μ · V 2 / d 3 (1) [0012] Incidentally, SCLC represented by the above formula (1) may, SC
LCが流れる際のキャリアのトラップを一切仮定しない式である。 LC is at all not assume equation carrier trap when the flow. キャリアのトラップによって制限される電流は Current limited by the carrier trap is
TCLC(Trap Charge Limited Current)と呼ばれ、電圧のべき乗に比例するが、これらはどちらもバルク律速の電流であるので以下では同様の扱いとする。 Called TCLC (Trap Charge Limited Current), is proportional to a power of the voltage, it is dealt with in the same way hereinbelow since both are bulk rate-limiting current. 【0013】ここで、対比のために、オームの法則に従うオーム電流が流れる際の電流密度を表す式を、下記式(2)に示す。 [0013] Here, for comparison, an expression representing the current density when Ohm current flows according to Ohm's law, shown in the following formula (2). σは導電率、Eは電界強度である。 The σ conductivity, E is an electric field strength. 【0014】 【数2】J = σE = σ・V/d (2) 【0015】式(2)中の導電率σは、σ = neμ(nはキャリア密度、eは電荷)で表されるため、キャリア密度が流れる電流量の支配因子に含まれる。 [0014] [Equation 2 J = σE = σ · V / d (2) [0015] conductivity of the formula (2) sigma is expressed by σ = neμ (n is the carrier density, e is the charge) Therefore, it included in the factors controlling the amount of current carrier density flow. したがって、 Therefore,
ある程度のキャリア移動度を持つ有機材料に対し、先に述べたようなドーピングによるキャリア密度の増大を図らない限り、通常キャリアがほとんど存在しない有機材料にはオーム電流は流れない。 An organic material having a certain degree of carrier mobility, unless promoted an increase in carrier density by doping as described above, the organic material which normally does not have few carriers ohm current does not flow. 【0016】ところが、式(1)を見てわかるとおり、 [0016] However, as is seen in Formula (1),
SCLCを決定する因子は、誘電率、キャリア移動度、電圧、および厚さであり、キャリア密度は関係ない。 The factors which determine the SCLC are the dielectric constant, the carrier mobility, the voltage, and a thickness, the carrier density is irrelevant. すなわち、キャリアを持たない絶縁体である有機材料であっても、厚さdを十分薄くし、キャリア移動度μが大きい材料を選ぶことにより、外部からキャリアを注入して電流を流すことができるのである。 In other words, even an organic material which is an insulator having no carriers by making the thickness d sufficiently small, by choosing the carrier mobility μ is large material, current can flow by injecting carriers from outside than is. 【0017】この手段を用いた場合でも、その電流量は、通常の半導体かそれ以上のレベルにまで到達できるため、キャリア移動度μが大きい有機材料、言い換えれば潜在的にキャリアを輸送できる有機材料は有機半導体と呼ぶことができる。 [0017] Organic materials Even when this means is used, the amount of current, it is possible to reach a normal semiconductor or more levels, organic material carrier mobility μ is large, the potential carrier other words can be transported It may be referred to as organic semiconductor. 【0018】ところで、このようなSCLCを利用した有機半導体素子の中でも特に、機能性有機材料の光物性・電気物性の両方を活かしたフォトエレクトロニクスデバイスとして、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、 By the way, among the organic semiconductor device using such a SCLC, as a photo-electronic devices that utilize both optical properties and electrical qualities of functional organic material as the organic electroluminescence device (hereinafter,
「有機EL素子」と記す)が近年めざましい発展を見せている。 Referred to as "organic EL element") is showing in recent years remarkable development. 【0019】有機EL素子の最も基本的な構造は、1987年にCWTang等によって報告されている(非特許文献2参照)。 [0019] The most basic structure of the organic EL element is that (see Non-Patent Document 2) which is reported by CWTang like in 1987. 非特許文献2で報告されている素子は、正孔輸送性の有機化合物と電子輸送性の有機化合物とを積層させた合計約100 nm程度の有機薄膜を電極で挟んだダイオード素子の一種であり、電子輸送性の化合物として発光性の材料(蛍光材料)を用いている。 Elements reported in Non-Patent Document 2, there is a kind of hole-transporting organic compound and an electron transporting organic compound and sandwiched diode organic thin film of about a total of about 100 nm formed by laminating the electrode to , and the element uses a light emitting material (fluorescent material) as the electron transporting compound. このような素子に電圧を印加することにより、発光ダイオードのように発光を取り出すことができる。 By applying voltage to the element, light can be emitted as light emitting diodes. 【0020】 【非特許文献2】CWTang and SAVanslyke, "Organi [0020] Non-Patent Document 2] CWTang and SAVanslyke, "Organi
c electroluminescent diodes" ,Applied Physics Lett c electroluminescent diodes ", Applied Physics Lett
ers,Vol.51, No.12, 913-915 (1987) 【0021】その発光機構は、電極で挟んだ有機薄膜に電圧を加えることにより、電極から注入された正孔および電子が有機薄膜中で再結合して励起状態の分子(以下、「分子励起子」と記す)を形成し、その分子励起子が基底状態に戻る際に光が放出されると考えられている。 ers, Vol.51, No.12, 913-915 (1987) [0021] As a light-emitting mechanism, by applying a voltage to the organic thin film sandwiched by the electrodes, holes and electrons are organic thin films injected from the electrode in recombine the excited state molecule (hereinafter, referred to as "molecular exciton") is formed and the molecular excitons is thought to light is emitted in returning to a ground state. 【0022】なお、有機化合物が形成する分子励起子の種類としては一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、基底状態は通常一重項状態であるため、一重項励起状態からの発光は蛍光、三重項励起状態からの発光は燐光と呼ばれる。 [0022] As the type of molecule excitons organic compound forms are possible singlet excited state and a triplet excited state, since the ground state is usually singlet state, light emission from a singlet excited state fluorescence, light emission from the triplet excited state is referred to as phosphorescence. 本明細書中においては、はどちらの励起状態が発光に寄与する場合も含むこととする。 In the present specification, is the fact that the either of the excited states includes also contribute to light emission. 【0023】このような有機EL素子において、通常、有機薄膜は100〜200nm程度の薄膜で形成される。 [0023] In such an organic EL device, the organic thin film is normally formed by a thin film of about 100 to 200 nm. また、有機EL素子は、有機薄膜そのものが光を放出する自発光型の素子であるため、従来の液晶ディスプレイに用いられているようなバックライトも必要ない。 Further, the organic EL element, an organic thin film itself because an element of the self-luminous type which emits light, a backlight is not necessary, such as those used in a conventional liquid crystal display. したがって、有機EL素子は極めて薄型軽量に作製できることが大きな利点である。 Therefore, the organic EL element has a great advantage that it can be manufactured to be extremely thin and lightweight. 【0024】また、例えば100〜200nm程度の有機薄膜において、キャリアを注入してから再結合に至るまでの時間は、有機薄膜のキャリア移動度を考えると数十ナノ秒程度であり、キャリアの再結合から発光までの過程を含めてもマイクロ秒オーダー以内で発光に至る。 Further, for example, in an organic thin film of about 100 to 200 nm, the time until the recombination of injected carriers, several tens nanoseconds considering the carrier mobility of the organic thin film, re-carriers It is included process from binding to the light emitting cause light emission within the order of microseconds. したがって、非常に応答速度が速いことも特長の一つである。 Therefore, it is also one of the features very fast response speed. 【0025】こういった薄型軽量・高速応答性などの特性から、有機EL素子は次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。 [0025] from characteristics such as these were thin and lightweight, high-speed response, the organic EL elements are attracting attention as a next-generation flat panel display element. また、自発光型であり視野角が広いことから、視認性も比較的良好であり、携帯機器の表示画面に用いる素子として有効と考えられている。 Moreover, since the viewing angle is a self-luminous type is wide, visibility is relatively good, and believed to be effective as elements used for displays in portable devices. 【0026】また、有機EL素子の他にも、潜在的にキャリアを輸送できる、すなわちある程度のキャリア移動度を有する有機材料(有機半導体)を用いた有機半導体素子の代表例として、有機太陽電池が挙げられる。 Further, in addition to the organic EL element, as a representative example of the organic semiconductor device using potentially capable of transporting carriers, i.e. organic material having a certain degree of carrier mobility (organic semiconductor), an organic solar cell and the like. 【0027】これは言わば、有機EL素子と逆の機構を利用するものである。 [0027] This so to speak, is to utilize the organic EL device opposite mechanism. すなわち、最も基本的な構成は有機 That is, the most basic configuration of the organic
EL素子と同様であり、二層構造の有機薄膜を電極で挟んだ構造である(非特許文献3参照)。 Is similar to the EL element is sandwiched an organic thin film having a two-layer structure with the electrode (see Non-Patent Document 3). 光をその有機薄膜に吸収させることによって生じる光電流を利用し、起電力を得ることができる。 Using photocurrent generated by absorbing light on its organic thin film, it is possible to obtain an electromotive force. このとき流れる電流は、光によって生じたキャリアが有機材料のキャリア移動度を利用して流れるものと考えてよい。 Current flowing at this time, carriers generated by light may be considered to flow by utilizing the carrier mobility of the organic material. 【0028】 【非特許文献3】CWTang, "Two-layer organic photo [0028] Non-Patent Document 3] CWTang, "Two-layer organic photo
voltaic cell", Applied PhysicsLetters, vol.48, No. voltaic cell ", Applied PhysicsLetters, vol.48, No.
2, 183-185(1986) 【0029】このように、エレクトロニクスの分野においては本来絶縁体としての用途しか考えられなかった有機材料は、有機半導体をうまく工夫することによって、 2, 183-185 (1986) [0029] Thus, the organic material was not only applications considered as inherently insulators in the field of electronics, by devising the organic semiconductor well,
様々なエレクトロニクスデバイス、フォトエレクトロニクスデバイスの中心的機能を担わせることができるため、有機半導体の研究が現在盛んに行われている。 Various electronic devices, it is possible to play a central feature of the photoelectronic device, the organic semiconductor research is currently actively conducted. 【0030】以上では、本質的には絶縁体である有機材料に電流を流す手段として、有機半導体を用いた二通りの手法を先に述べた。 The above is essentially a means for flowing a current to the organic material is an insulator, previously mentioned two types of methods using the organic semiconductor. しかしながら、その二通りの手法は、いずれもそれぞれ異なる欠点を有している。 However, the method of the two kinds have different drawbacks both respectively. 【0031】まず、有機半導体にアクセプタやドナーをドープすることによってキャリア密度を増大させる場合、確かに導電性は向上するものの、その有機半導体自身がもともと持っていた固有の物性(光吸収特性、蛍光特性など)が失われる。 Firstly, when increasing the carrier density by doping an acceptor or donor in an organic semiconductor, indeed although conductivity is improved, inherent physical properties (light absorption properties of the organic semiconductor itself had originally fluorescence characteristics, etc.) may be lost. 例えば、蛍光を発するπ共役系の高分子材料に対してアクセプタやドナーをドープすると、導電性は上昇するが発光しなくなるのである。 For example, when doped with acceptor or donor on the polymer material of the π conjugated system fluorescing conductivity although the not emit light increases. したがって、導電性という機能を得る代わりに、有機材料が持っている他の多様な機能は犠牲にされてしまうと言ってもよい。 Therefore, instead of obtaining a function of conductivity, a variety of other features that organic material has can be said that would be sacrificed. 【0032】また、アクセプタやドナーのドープ量を調節することによって様々な導電率を達成できるというメリットはあるが、どれほどアクセプタやドナーをドープしてキャリアを増やしても、金属や金属に準ずる無機化合物(窒化チタンなどの無機化合物導電体)ほどのキャリア密度を安定に得ることは困難である。 Further, there is the benefit of being able to achieve different conductivity by adjusting the doping amount of the acceptor or donor, increasing the carrier by doping how acceptor and donor, the inorganic compound equivalent to the metal or metal it is difficult to stably obtain the carrier density of about (inorganic compound conductor such as titanium nitride). つまり、導電率に関して無機材料の導電体を上回ることは幾つかの例を除いて極めて困難であり、加工性や柔軟性に富むとことしかメリットが残らなくなってしまう。 In other words, it exceeds the conductor of an inorganic material with respect to the conductivity is very difficult except for some examples, would only become leave no merit that the rich processability and flexibility. 【0033】一方、SCLC(以下では光電流も含める)を有機半導体に流す場合、有機半導体自身がもともと持っていた固有の物性は失われることはない。 On the other hand, if the flow SCLC (hereinafter the photocurrent included) to the organic semiconductor, the physical properties that the organic semiconductor itself had originally are not lost. 代表的な例はまさに有機EL素子であり、電流を流しつつも、蛍光材料(あるいは燐光材料)の発光を利用している。 Representative examples are just an organic EL device, even while a current flows, utilizing the light emission of the fluorescent material (or phosphorescent material). 有機太陽電池も、有機半導体の光吸収という機能を利用している。 Organic solar cells are also using the function of light absorption of organic semiconductor. 【0034】ところが、式(1)を見てわかるとおり、 [0034] However, as is seen in Formula (1),
SCLCは厚さdの3乗に反比例するため、極めて薄い膜の両面に電極を挟んだ構造でしか流すことができない。 Because SCLC is inversely proportional to the cube of the thickness d, it is impossible to flow only across the electrodes on both surfaces of a very thin film structure. より具体的には、有機材料の一般的なキャリア移動度を考えると、100nm〜200nm程度の超薄膜にしなければならない。 More specifically, given the general carrier mobility of organic material, it must be ultra-thin film of about 100 nm to 200 nm. 【0035】確かに、上記のような超薄膜とすることによって、低い電圧で多くのSCLCが流せる。 [0035] Indeed, by the ultrathin film as described above, it can flow a number of SCLC at a low voltage. 非特許文献2 Non-Patent Document 2
で述べたような有機EL素子も、有機薄膜の厚みを100nm In even organic EL device as described, 100 nm the thickness of the organic thin film
程度の均一な超薄膜としたことが成功の要因の一つである。 It is one of the factors of success was a uniform ultra thin film of degree. 【0036】しかしながら、この厚みdを極めて薄くしなければならないということ自体が、SCLCを流す際の最大の問題点となってくる。 [0036] However, itself that it does not have to be extremely thin the thickness d is, it becomes the biggest problem when passing the SCLC. まず、100nm程度の薄膜では、ピンホールなどの欠陥が生じやすく、それを起点にショートなどの不良が発生して歩留まりが悪くなる恐れがある。 First, in the thin film of about 100 nm, defects such as is likely to occur pinholes, there is a possibility that the yield is deteriorated which was defective occurs such as a short circuit to the starting point. また、薄膜の機械的な強度も低くなる上に、超薄膜であるがゆえに作製プロセスも自ずと限られてきてしまう。 Further, the upper is also low mechanical strength of the film, but because the manufacturing process is an ultra thin films thus been limited naturally. 【0037】また、SCLCを電流として利用する場合、有機半導体自身がもともと持っていた固有の物性は失われることはなく、様々な機能が発現できることがメリットであるが、SCLCが流れることによってその有機半導体の機能の劣化は促進される。 Further, when using the SCLC as a current, the organic semiconductor itself unique had originally physical properties are not be lost, but it is advantageous to be able to express a variety of functions, its organic by flowing SCLC deterioration of the semiconductor of the function is facilitated. 例えば有機EL素子を例にとってみれば、初期輝度にほぼ反比例、言い換えれば流す電流の量に反比例する形で素子寿命(発光輝度の半減期) For example Come to taking an organic EL element as an example, approximately inversely proportional to the initial luminance, in a manner that is inversely proportional to the amount of current applied in other words the device lifetime (half-life of light emission luminance)
が悪くなることが知られている(非特許文献4参照)。 It is known that deteriorates (see Non-Patent Document 4). 【0038】 【非特許文献4】佐藤佳晴、「応用物理学会 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会会誌」、Vol.11, No.1 [0038] Non-Patent Document 4] Sato KeiHaru, "The Japan Society of Applied Physics, organic molecules and biotechnology electronics subcommittee Journal", Vol.11, No.1
(2000)、86-99 【0039】以上で述べたように、アクセプタないしはドナーをドープして導電性を発現させるデバイスは、導電性以外の機能を消失してしまう。 (2000), as described in the 86-99 [0039] above, the device for expressing conductivity by doping an acceptor or donor, disappears functions other than conducting. また、SCLCを利用して導電性を発現させるデバイスは、超薄膜に大量の電流を流すことが原因で素子の信頼性などに問題点が生じているのである。 The device of expressing the conductivity by utilizing the SCLC is the problem in such confidence that the element due to flow a large amount of current to ultra-thin films has occurred. 【0040】ところで、有機EL素子や有機太陽電池のような有機半導体を用いたフォトエレクトロニクスデバイスは、その効率にも問題を抱えている。 [0040] By the way, photo-electronics devices using organic semiconductors, such as organic EL element and an organic solar cells, have a problem in its efficiency. 【0041】例えば有機EL素子を例にとってみる。 [0041] For example, try taking an organic EL element as an example. 有機 Organic
EL素子の発光機構は先に述べた通り、注入された正孔と電子が再結合することで光に変換される。 Emission mechanism of the EL element as described above, injected holes and electrons are converted into light by recombination. 従って理論的には、一個の正孔および一個の電子の再結合から、最大で一個のフォトンを取り出すことができることになり、 Thus in theory, from the recombination of one hole and one electron, it will be able to take out one photon at maximum,
複数のフォトンを取り出すことはできない。 It is not possible to take out more than one photon. つまり、内部量子効率(注入されたキャリアの数に対して放出されるフォトンの数)は最大で1である。 That is, (the number of photons emitted with respect to the number of injected carriers) internal quantum efficiency is 1 at a maximum. 【0042】しかしながら現実的には、内部量子効率を1に近づけることさえ困難である。 [0042] In however realistically, it is difficult even to bring the internal quantum efficiency close to 1. 例えば発光体として蛍光材料を用いた有機EL素子の場合、一重項励起状態(S * )と三重項励起状態(T * )の統計的な生成比率が For example, if the emitters of the organic EL element using the fluorescent material, the statistical generation ratio of the singlet excited state (S *) and a triplet excited state (T *)
S * :T * =1:3であると考えられている(非特許文献5参照)ため、その内部量子効率の理論的限界は0.25となる。 S *: T * = 1: For believed to be 3 (see Non-Patent Document 5), the theoretical limit of the internal quantum efficiency is 0.25. さらに、その蛍光材料の蛍光量子収率φ fが1でない限り、内部量子効率は0.25よりもさらに下がる。 Further, as long as the fluorescent quantum yield phi f the fluorescent material is not 1, the internal quantum efficiency is further lowered than 0.25. 【0043】 【非特許文献5】筒井哲夫、「応用物理学会有機分子・ [0043] Non-Patent Document 5] Tetsuo Tsutsui, "The Japan Society of Applied Physics organic molecules -
バイオエレクトロニクス分科会・第3回講習会テキスト」、P.31(1993) 【0044】近年は、燐光材料を用いることで三重項励起状態からの発光を利用し、内部量子効率の理論的限界を0.75〜1に近づけようという試みがなされており、実際に蛍光材料を超える効率が達成されている。 Bioelectronics Subcommittee 3rd Seminar Text ", P.31 (1993) [0044] In recent years, utilizing the light emission from the triplet excited state by using a phosphorescent material, the theoretical limit of the internal quantum efficiency 0.75 to it have been made attempts Chikazukeyo, efficiency actually exceeds fluorescent material has been achieved. しかしながら、これも燐光材料の燐光量子収率φ pが高い材料を用いなければならないため、材料の選択幅がどうしても限られてしまう。 However, this is also because the phosphorescent quantum yield phi p phosphorescent material must use a high material, choice of materials unavoidably restricted. 室温で燐光を放出できる有機化合物が、極めてまれなためである。 Organic compounds capable of releasing phosphorescence at room temperature, because extremely rare. 【0045】つまり、有機EL素子の電流効率(流した電流に対して生じる輝度)を向上させる手段を講じることができれば、極めて大きな革新になるのである。 [0045] That is, if it is possible to take measures to improve the (luminance occurs for flowing current) current efficiency of the organic EL element, it is becoming very large innovation. 電流効率が向上すれば、より少ない電流で多くの輝度を出せる。 The better the current efficiency, it puts out a number of brightness with less current. 逆に言えば、ある輝度を達成するのに流す電流を少なくすることができるため、先に述べたような超薄膜に大量の電流を流すことで生じる劣化も小さくなる。 Conversely, it is possible to reduce the current supplied to achieve a certain luminance, the deterioration becomes small resulting by passing a large amount of current to ultra-thin films as described above. 【0046】有機EL素子とは逆の機構、すなわち有機太陽電池のような光電変換に関しても、効率が悪いのが現状である。 The organic EL device opposite mechanisms and, namely with regard photoelectric conversion such as organic solar cells, the efficiency is poor at present. 従来の有機半導体を用いた有機太陽電池の場合、先に述べたように超薄膜を用いなければ電流が流れず、従って起電力も生じない。 If organic solar cells using conventional organic semiconductor, no current flows unless a ultra-thin film as mentioned above, therefore does not occur electromotive force. しかしながら超薄膜にしてしまうと、光の吸収効率がよくない(光を吸収しきれない)という問題が生じる。 However, when results in the ultrathin film, a problem that the absorption efficiency of light is not good (not completely absorb light) occurs. このことが効率が悪い大きな要因であると思われる。 This is believed to efficiency is a bad big factor. 【0047】 【発明が解決しようとする課題】以上のことから、有機半導体を用いたエレクトロニクスデバイスにおいて、有機材料固有の物性を活かしつつ大量の電流を流そうとすると、信頼性や歩留まりに悪影響を与えてしまうという欠点がある。 [0047] From the above [SUMMARY OF THE INVENTION] In the electronic devices using organic semiconductor, the attempts to pass a large current while taking advantage of the organic material-specific properties, affect the reliability and the yield there is a disadvantage of giving. さらに、特にフォトエレクトロニクスデバイスにおいては、そのデバイスの効率もよくない。 Moreover, not particularly in the photoelectronic device may efficiency of the device. これらの問題点は基本的に、従来の有機半導体素子の「超薄膜」構造に由来するものであると言ってもよい。 These problems in principle, may be said to be derived from the "ultra thin film" structure of the conventional organic semiconductor element. 【0048】従って本発明では、従来の有機半導体素子の構成に新規な概念を導入することで、従来の超薄膜を用いることなく、より信頼性が高い上に歩留まりも高い有機半導体素子を提供することを課題とする。 [0048] Thus in the present invention, by introducing a new concept in the construction of a conventional organic semiconductor element, without using the conventional ultra thin film, to provide even higher organic semiconductor device yield on more reliable it is an object of the present invention. また、特に有機半導体を用いたフォトエレクトロニクスデバイスにおいては、その効率も向上させることを課題とする。 Further, particularly in the photoelectronic device using the organic semiconductor, it is an object to its efficiency improved. 【0049】 【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、アクセプタないしはドナーをドープして導電性を発現させる有機半導体と、SCLCを利用して導電性を発現させる有機半導体とを組み合わせることにより、 [0049] The present inventors SUMMARY OF THE INVENTION may be expressed result of intensive studies, the organic semiconductor expressing the conductivity by doping an acceptor or a donor, the conductivity by utilizing the SCLC by combining the organic semiconductor,
上記課題を解決できる手段を考案した。 It devised a means for solving the above problems. その最も基本的な構成を図1に示す。 The most basic structure thereof is shown in FIG. 【0050】図1は、SCLCを流すことにより様々な機能を発現する有機薄膜層(本明細書においては、「機能性有機薄膜層」と記す)と、アクセプタまたはドナーをドープするなどの手法で暗導電性を発現させたフローティング状の導電体薄膜層を交互に積層した有機構造体を、 [0050] Figure 1 (in this specification, referred to as a "functional organic thin film layer") the organic thin film layer that express a variety of functions by flowing SCLC and, by a technique such as doping the acceptor or donor the organic structure of the alternately laminated dark conductivity of the floating-shaped conductive thin film layer which was expressed,
陽極と陰極との間に設けた有機半導体素子である。 An organic semiconductor element provided between the anode and the cathode. 【0051】ここで重要なことは、導電体薄膜層は機能性有機薄膜層に対し、ほぼオーミックに接続できるような構成が好ましいことである(この場合の導電体薄膜層を特に、「オーミック導電体薄膜層」と記す)。 [0051] What is important here is that the conductive thin film layer to the functional organic thin film layer, in particular a substantially configured to connect to the ohmic is that is preferable (the conductive thin film layer in this case, "Ohmic conductor referred to as a body thin film layer "). 言い換えれば、導電体薄膜層と機能性有機薄膜層との間の障壁をなくすか、あるいは極めて小さくするということである。 In other words, eliminate or barrier between the conductive thin film layer and the functional organic thin film layer, or is that extremely small. 【0052】このような構成とすることにより、各オーミック導電体薄膜層から各機能性有機薄膜層に対し、正孔と電子が容易に注入される。 [0052] With such a configuration, for each functional organic thin film layer from the ohmic conductive thin film layer, holes and electrons are easily injected. 例えば、図1でn=2とした素子における、その概念図を図2に示す。 For example, in the element having the n = 2 in FIG. 1, it shows the conceptual diagram in FIG. 図2において、陽極と陰極との間に電圧を印加した場合、1番目のオーミック導電体薄膜層から1番目の機能性有機薄膜層に対しては電子が、1番目のオーミック導電体薄膜層から2番目の機能性有機薄膜層に対しては正孔が、容易に注入される。 2, when a voltage is applied between the anode and the cathode, the electrons against the first functional organic thin film layer from the first ohmic conductive thin film layer, the first ohmic conductive thin film layer for the second functional organic thin film layer holes are easily injected. 外部回路から見れば、陽極から陰極に向かって正孔が、陰極から陽極に向かって正孔が流れている(図2(a))わけだが、オーミック導電体薄膜層から電子と正孔の両方が逆方向へ向けて流れ出ているという見方もできる(図2(b))。 When viewed from an external circuit, both holes toward the cathode from the anode toward the anode from the cathode and holes flow but it not (FIG. 2 (a)), from the ohmic conductive thin film layers of electrons and holes There may also view that is flowing toward the opposite direction (Figure 2 (b)). 【0053】ここで、各機能性有機薄膜層を100nm〜200 [0053] Here, each functional organic thin film layer 100nm~200
nm、あるいはそれ以下とすることにより、各機能性有機薄膜層に注入されたキャリアはSCLCとして流れることができる。 nm, or by a lower, carriers injected into each functional organic thin film layer can flow as SCLC. すなわち、各機能性有機薄膜層においては、有機材料固有の物性に由来する機能(発光など)を発現することができる。 That is, in each functional organic thin film layer, it is possible to express functional derived from organic material-specific properties of the (emission etc.). 【0054】しかも、本発明の基本構造を適用すれば、 [0054] In addition, by applying the basic structure of the present invention,
有機構造体をいくらでも厚くすることができるため、極めて有用である。 It is possible to organic structure of any number thick, is very useful. つまり、従来の素子(陽極301と陰極3 In other words, the conventional device (anode 301 and a cathode 3
02との間に機能性有機薄膜層303を挟んだ素子)が、ある電圧Vをdの膜厚に印加することでJの電流密度を得られるとする(図3(a))。 02 elements) sandwiching the functional organic thin film layer 303 between, and obtain a current density J by applying a certain voltage V to a film thickness of d (Figure 3 (a)). ここで、同様にdの膜厚を持つ Here, likewise having the thickness of d
n個の機能性有機薄膜層303とn−1個のオーミック導電体薄膜層304とを交互に積層した本発明の場合(図3 For the present invention formed by laminating an n number of the functional organic thin film layer 303 and the n-1 ohmic conductive thin film layers 304 are alternately (Fig. 3
(b))、これまではdの膜厚(従来であれば100nm〜200n (B)), the past as long as the film thickness of d (conventional 100nm~200n
m)にしかSCLCが流せなかったものが、見かけ上は、nd What SCLC did not flow in only m) it is, apparently, nd
の膜厚に対して図3(a)と同様Jの電流密度を持つSCLCを流しているかのようになる。 Made with respect to the film thickness as if 3 (a) and is flowing the SCLC having the current density of the same J. つまり、見かけ上は図3 That is, apparently 3
(c)のようになるわけだが、これは従来の素子では不可能なことである(どんなに電圧を印加しても、SCLCは膜厚が大きくなると急激に流れなくなるため)。 (Because it is applied no matter how voltage, SCLC does not flow rapidly if the film thickness becomes larger), but it always is as (c), this is it not possible with conventional devices. 【0055】無論この場合、単純に考えて、電圧はnVだけ必要となる。 [0055] Of course, in this case, simply thinking, voltage is required only nV. しかしながら、有機半導体を用いたエレクトロニクスデバイスにおいて、有機材料固有の物性を活かしつつ大量の電流を流そうとすると信頼性や歩留まりに悪影響を与えてしまうという欠点を、容易に克服することができる。 However, the electronic devices using organic semiconductor, the disadvantage of adversely affects the reliability and yield to attempts to pass a large current while taking advantage of the organic material-specific properties, can be easily overcome. 【0056】このように、機能性有機薄膜層と導電体薄膜層とを交互に積層した有機構造体を陽極と陰極との間に設けることにより、有機半導体素子において従来よりも厚い膜厚でSCLCを流すことができるという概念は、これまで存在しなかった。 [0056] SCLC Thus, the organic structure formed by laminating a functional organic thin film layer and conductive thin film layer are alternately by providing between the anode and the cathode, with a thick film thickness than conventional in organic semiconductor devices the concept of being able to flow in, did not exist until now. この概念は、SCLCを流して発光を取り出す有機EL素子や、その逆の機構とも言える光電流を利用する有機太陽電池はもちろんのこと、その他の有機半導体素子にも広く応用することが可能である。 This concept, and an organic EL element in which light is extracted by passing the SCLC, the reverse mechanism and, of course the organic solar battery using photocurrent also say, it is also possible to widely applied to other organic semiconductor devices . 【0057】そこで本発明では、陽極と陰極との間に、 [0057] In the present invention Accordingly, between the anode and the cathode,
1番目からn番目(nは2以上の整数)までのn個の機能性有機薄膜層を順次積層してなる有機構造体が設けられた有機半導体素子において、k番目(kは、1≦k≦ n-th from the first (n is an integer of 2 or more) in the organic semiconductor device wherein an organic structure formed by sequentially laminating an n number of functional organic thin film layer between an anode and a cathode, k-th (k is, 1 ≦ k ≦
(n−1)なる整数)の機能性有機薄膜層とk+1番目の機能性有機薄膜層との間には全て、フローティング状の導電体薄膜層が設けられており、前記導電体薄膜層は、前記機能性有機薄膜層に対してオーム接触していることを特徴とする。 All floating-shaped conductive thin film layer is provided between the (n-1) becomes an integer) of the functional organic thin film layer and the (k + 1) th functional organic thin film layer, the conductive thin film layer, and characterized in that it ohmic contact with the functional organic thin film layer. 【0058】この場合、前記導電体薄膜層として、金属や導電性無機化合物を用いるのではなく、有機化合物とする方が好ましい。 [0058] In this case, as the conductive thin film layer, instead of using a metal or a conductive inorganic compound, the mutual organic compound. 特に透明性が必要となるフォトエレクトロニクスデバイスの場合は、有機化合物の方が好適である。 For photoelectronic devices, especially transparency is required, it is preferable towards organic compounds. 【0059】従って本発明では、陽極と陰極との間に、 [0059] In the present invention, therefore, between the anode and the cathode,
1番目からn番目(nは2以上の整数)までのn個の機能性有機薄膜層を順次積層してなる有機構造体が設けられた有機半導体素子において、k番目(kは、1≦k≦ n-th from the first (n is an integer of 2 or more) in the organic semiconductor device wherein an organic structure formed by sequentially laminating an n number of functional organic thin film layer between an anode and a cathode, k-th (k is, 1 ≦ k ≦
(n−1)なる整数)の機能性有機薄膜層とk+1番目の機能性有機薄膜層との間には全て、有機化合物を含むフローティング状の導電体薄膜層が設けられており、前記導電体薄膜層は、前記機能性有機薄膜層に対してオーム接触していることを特徴とする。 All between the (n-1) becomes an integer) of the functional organic thin film layer and the (k + 1) th functional organic thin film layer, a floating-like conductive thin film layer is provided which includes an organic compound, the conductor thin layer is characterized by that ohmic contact with the functional organic thin film layer. 【0060】また、前記導電体薄膜層と機能性有機薄膜層とをオーミック接触またはそれに近い接触をさせるため、先に述べたように、前記導電体薄膜層を有機化合物で形成し、アクセプタまたはドナーをドープすることが重要な手段となる。 [0060] Further, in order to ohmic contact or it contacts close and the conductive thin film layer and the functional organic thin film layer, as previously described, the conductive thin film layer formed of an organic compound, the acceptor or donor be doped is an important means. 【0061】従って本発明では、陽極と陰極との間に、 [0061] In the present invention, therefore, between the anode and the cathode,
1番目からn番目(nは2以上の整数)までのn個の機能性有機薄膜層を順次積層してなる有機構造体が設けられた有機半導体素子において、k番目(kは、1≦k≦ n-th from the first (n is an integer of 2 or more) in the organic semiconductor device wherein an organic structure formed by sequentially laminating an n number of functional organic thin film layer between an anode and a cathode, k-th (k is, 1 ≦ k ≦
(n−1)なる整数)の機能性有機薄膜層とk+1番目の機能性有機薄膜層との間には全て、有機化合物を含むフローティング状の導電体薄膜層が設けられており、前記導電体薄膜層には、前記有機化合物に対するアクセプタまたはドナーの少なくとも一方が含まれていることを特徴とする。 All between the (n-1) becomes an integer) of the functional organic thin film layer and the (k + 1) th functional organic thin film layer, a floating-like conductive thin film layer is provided which includes an organic compound, the conductor the thin film layers, characterized in that it contains at least one of an acceptor or a donor for the organic compound. 【0062】また本発明では、陽極と陰極との間に、1 [0062] In the present invention also between the anode and the cathode, 1
番目からn番目(nは2以上の整数)までのn個の機能性有機薄膜層を順次積層してなる有機構造体が設けられた有機半導体素子において、k番目(kは、1≦k≦(n n-th (n is an integer of 2 or more) in the organic semiconductor device of n functional organic thin film layer are sequentially laminated comprising organic structure is provided to, k-th from th (k is, 1 ≦ k ≦ (n
−1)なる整数)の機能性有機薄膜層とk+1番目の機能性有機薄膜層との間には全て、有機化合物を含むフローティング状の導電体薄膜層が設けられており、前記導電体薄膜層には、前記有機化合物に対するアクセプタおよびドナーの両方が含まれていることを特徴とする。 -1) becomes an integer) all between the functional organic thin film layer and the (k + 1) th functional organic thin film layer, a floating-like conductive thin film layer containing an organic compound is provided, wherein the conductive thin film layer the, characterized in that it contains both an acceptor and a donor for the organic compound. 【0063】なお、導電体薄膜層にアクセプタやドナーをドープする際、機能性有機薄膜層に用いられている有機化合物と、導電体薄膜層に用いられている有機化合物とを同一のもので接続する(つまり、機能性有機薄膜層に用いている有機化合物を導電体薄膜層に含有させ、導電体薄膜層にはアクセプタやドナーをドープする)ことにより、より簡単なプロセスで素子を作製することができる。 [0063] Incidentally, when doping the acceptor or donor in the conductive thin film layer, connected to the organic compound used in the functional organic thin film layer, an organic compound used in the conductive thin film layer of the same thing to (i.e., the organic compounds used in the functional organic thin film layer is contained in the conductive thin film layer, the conductive thin film layer is doped with the acceptor or the donor) it makes possible to manufacture the device in a more simple process can. 【0064】ところで、導電体薄膜層にアクセプタとドナーの両方が含まれる場合、前記導電体薄膜層は、有機化合物にアクセプタを添加した第一の層と、前記有機化合物と同一の有機化合物にドナーを添加した第二の層と、を積層してなる構造であり、前記第一の層が前記第二の層よりも陰極側に位置する構造が好適である。 [0064] Incidentally, if it contains both an acceptor and a donor in the conductive thin film layer, the conductive thin film layer includes a first layer formed by adding an acceptor to the organic compound, the donor to the organic compound and the same organic compound a second layer formed by adding an a structure formed by laminating, structure the first layer be positioned closer to a cathode side than the second layer is preferable. 【0065】また、そのような場合も、機能性有機薄膜層に用いられている有機化合物と、導電体薄膜層に用いられている有機化合物とを同一のもので接続することが好ましい。 [0065] Further, even if such an organic compound used in the functional organic thin film layer, it is preferable to connect the organic compounds with the same ones used in the conductive thin film layer. 【0066】ところで、導電体薄膜層にアクセプタとドナーの両方が含まれる場合、前記導電体薄膜層は、第一の有機化合物にアクセプタを添加した第一の層と、前記第一の有機化合物とは異なる第二の有機化合物にドナーを添加した第二の層と、を積層してなる構造であり、前記第一の層が前記第二の層よりも陰極側に位置する構造も好適である。 [0066] Incidentally, if it contains both an acceptor and a donor in the conductive thin film layer, the conductive thin film layer includes a first layer formed by adding an acceptor to a first organic compound, and the first organic compound is a structure formed by laminating a second layer formed by adding an donor different second organic compound, the structure in which the first layer is positioned closer to a cathode side than the second layer are also suitable . 【0067】この場合も、機能性有機薄膜層に用いられている有機化合物と、前記第一の層に用いられている有機化合物とを同一のもので接続することが好ましい。 [0067] In this case, the organic compound used in the functional organic thin film layer, it is preferable to connect the organic compound used in the first layer in the same thing. また、機能性有機薄膜層に用いられている有機化合物と、 Further, an organic compound used in the functional organic thin film layer,
前記第二の層に用いられている有機化合物とを同一のもので接続することが好ましい。 It is preferable to connect the organic compound used in the second layer in the same thing. 【0068】機能性有機薄膜層の構成としては、バイポーラ性の有機化合物を用いて作製してもよいし、正孔輸送層と電子輸送層を積層するなどモノポーラ性の有機化合物を組み合わせて用いてもよい。 [0068] As structure of the functional organic thin film layer may be manufactured using a bipolar organic compound, using by combining monopolar organic compounds by laminating a hole transport layer and the electron transport layer it may be. 【0069】以上で述べたような素子構造は、有機半導体素子の中でも特に、発光や光吸収に関連するフォトエレクトロニクスの分野において効率を高めることができるため、極めて有用である。 [0069] element structure described above is, among other organic semiconductor devices, it is possible to increase the efficiency in the field of photoelectronics relating to light emission and light absorption is extremely useful. つまり、機能性有機薄膜層を、電流を流すことで発光を呈する有機化合物で構成することで、信頼性が高く、効率のよい有機EL素子とすることができる。 In other words, the functional organic thin film layer, by constituting an organic compound which exhibits light emission by flowing the current, it is possible to provide a highly reliable, and efficient organic EL element. また、機能性有機薄膜層を、光を吸収することで光電流が生じる(起電力を生じる)有機化合物で構成することで、信頼性が高く、効率のよい有機太陽電池とすることができる。 Further, the functional organic thin film layer, (resulting electromotive force) light current is generated by the absorption of light by configuring an organic compound, it is possible to provide a highly reliable, and good organic solar cell efficiency. 【0070】従って本発明では、以上で述べた機能性有機薄膜層を、有機EL素子の機能や有機太陽電池の機能を発現できる構成とした有機半導体素子に関しても、全て含むものとする。 [0070] In the present invention, therefore, the functional organic thin film layer described above, also with respect to structure and organic semiconductor device capable of expressing functional features and organic solar cells of the organic EL device, meant to include all. 【0071】なお、特に有機EL素子において、機能性有機薄膜層をバイポーラ性の有機化合物で構成する場合、 [0071] Note that, particularly in the organic EL device, when composing the functional organic thin film layer in bipolar organic compound,
前記バイポーラ性の有機化合物はπ共役系を有する高分子化合物を含むことが好適である。 The bipolar organic compound suitably comprises a polymer compound having a π-conjugated system. またその際、導電体薄膜層に対しても前記π共役系を有する高分子化合物を用い、アクセプタやドナーをドープして暗導電率を向上させる手法が好ましい。 Also this time, even using the polymer compound having a π-conjugated system against the conductive thin film layer, a technique for improving a dark conductivity by doping an acceptor or donor is preferred. あるいは、導電体薄膜層として、アクセプタまたはドナーを添加した導電性高分子化合物を用いてもよい。 Alternatively, for the conductive thin film layer may be a conductive polymer compound with the acceptor or donor added thereto. 【0072】また、有機EL素子において、正孔輸送材料からなる正孔輸送層と電子輸送材料からなる電子輸送層を積層するなど、モノポーラ性の有機化合物を組み合わせて機能性有機薄膜層を構成する場合、導電体薄膜層に対しても、前記正孔輸送材料または前記電子輸送材料のうち少なくとも一方を用い、アクセプタやドナーをドープして暗導電率を向上させる手法が好ましい。 [0072] In the organic EL element, by laminating a hole transport layer and an electron transporting layer formed of an electron transporting material formed of a hole transporting material, to structure the functional organic thin film layer by combining monopolar organic compounds If, even for the conductive thin film layer, wherein using at least one of a hole transporting material and the electron transporting material, a method of improving the dark conductivity by doping an acceptor or donor is preferred. あるいは、前記正孔輸送材料および前記電子輸送材料の両方を用いてもよい。 Alternatively, it is also possible to use both the hole transporting material and the electron transporting material. 具体的には、機能性有機薄膜層に用いている電子輸送材料にドナーをドープした層と、機能性有機薄膜層に用いている正孔輸送材料にアクセプタをドープした層とを積層した構造を、導電体薄膜層として用いるなどの手法である。 Specifically, a functional organic thin film layer in a layer doped with a donor electron transport material is used, the hole transport material by laminating a layer with an acceptor doped structure is used in the functional organic thin film layer a technique such as use as a conductive thin film layer. 【0073】機能性有機薄膜層の構成としては、有機太陽電池においても有機EL素子と同様である。 [0073] As structure of the functional organic thin film layer is the same as the organic EL element is also in an organic solar cell. すなわち、 That is,
有機太陽電池において、機能性有機薄膜層をバイポーラ性の有機化合物で構成する場合、前記バイポーラ性の有機化合物はπ共役系を有する高分子化合物を含むことが好適である。 In organic solar cells, to structure the functional organic thin film layer in bipolar organic compound, the bipolar organic compound suitably comprises a polymer compound having a π-conjugated system. またその際、導電体薄膜層に対しても前記π共役系を有する高分子化合物を用い、アクセプタやドナーをドープして暗導電率を向上させる手法が好ましい。 Also this time, even using the polymer compound having a π-conjugated system against the conductive thin film layer, a technique for improving a dark conductivity by doping an acceptor or donor is preferred. あるいは、導電体薄膜層として、アクセプタまたはドナーを添加した導電性高分子化合物を用いてもよい。 Alternatively, for the conductive thin film layer may be a conductive polymer compound with the acceptor or donor added thereto. 【0074】また、有機太陽電池において、正孔輸送材料からなる層と電子輸送材料からなる層を積層するなど、モノポーラ性の有機化合物を組み合わせて機能性有機薄膜層を構成する場合、導電体薄膜層に対しても、前記正孔輸送材料または前記電子輸送材料のうち少なくとも一方を用い、アクセプタやドナーをドープして暗導電率を向上させる手法が好ましい。 [0074] In the organic solar battery, by laminating a layer and a layer formed of an electron transporting material formed of a hole transporting material, to structure the functional organic thin film layer by combining monopolar organic compounds, the conductive thin film even for layers, techniques for improving dark conductivity by doping at least one of the reference, the acceptor or donor of the hole transporting material and the electron transporting material are preferable. あるいは、前記正孔輸送材料および前記電子輸送材料の両方を用いてもよい。 Alternatively, it is also possible to use both the hole transporting material and the electron transporting material.
具体的には、機能性有機薄膜層に用いている電子輸送材料にドナーをドープした層と、機能性有機薄膜層に用いている正孔輸送材料にアクセプタをドープした層とを積層した構造を、導電体薄膜層として用いるなどの手法である。 Specifically, a functional organic thin film layer in a layer doped with a donor electron transport material is used, the hole transport material by laminating a layer with an acceptor doped structure is used in the functional organic thin film layer a technique such as use as a conductive thin film layer. 【0075】なお、以上で述べたような全ての導電体薄膜層(オーミック導電体薄膜層)は、キャリアを注入できればよいためシート抵抗を低くする必要はない。 [0075] Incidentally, all as described in the above conductive thin film layer (ohmic conductive thin film layer) is not required to lower the sheet resistance for it suffices injecting carriers. 従ってその導電率は、10 -10 S/m 2以上程度であれば十分である。 Therefore its conductivity is sufficient as long as 10 -10 S / m 2 or more. 【0076】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について、有機EL素子や有機太陽電池を例として詳細に説明する。 [0076] PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail as an example of organic EL element and an organic solar cell. なお、有機EL素子は、発光を取り出すために少なくとも陽極、または陰極の一方が透明であれば良いが、本実施例の形態では、基板上に透明な陽極を形成し、陽極側から光を取り出す素子構造を記述する。 The organic EL device may be any least one of an anode is a transparent cathode, in order to take out luminescence, but this exemplary embodiment, a transparent anode is formed on a substrate, light is taken out from the anode side describe the element structure. 実際は陰極を基板上に形成して陰極から光を取りだす構造や、基板とは逆側から光を取り出す構造、電極の両側から光を取り出す構造にも適用可能である。 In fact taken out structure and the light from the cathode to form a cathode on the substrate, the substrate can also be applied to the structure to take out structure extracting light from the opposite side, the light from both sides of the electrode. 有機太陽電池についても、光を吸収させるため、素子の両面のうちどちらか一方が透明であればよい。 For even organic solar cell, in order to absorb light as long either of the two sides of the element it is transparent. 【0077】まず、有機EL素子において、超薄膜に由来する信頼性の悪さを克服し、さらには流れる電流に対して放出される光の割合(すなわち電流効率)を向上させる手段として、単純なデバイス構造の観点からは、例えば有機EL素子を直列に接続すればよい。 [0077] First, in the organic EL element, as it means for overcoming the poor reliability, thereby further improving the ratio of the emitted light (i.e. current efficiency) for currents flowing derived from ultra-thin, simple device from the viewpoint of structure, for example, it may be connected to the organic EL element in series. このことは以下のように説明される。 This can be explained as follows. 【0078】図4(a)に示すように、ある電圧V 1を印加することによってJ 1の電流密度を有する電流が流れ、単位面積当たりL 1の光エネルギー(あるエネルギーをもったフォトンが放出されたとして、そのエネルギーとフォトン数との積に相当する)で発光する有機EL素子D 1があるとする。 [0078] As shown in FIG. 4 (a), current flows having a current density of J 1 by applying a certain voltage V 1, photons having an optical energy (some energy per unit area L 1 is released as is, it is assumed that there is a organic EL element D 1 that emit light in corresponding) to the product of the energy and the number of photons. この時のパワー効率φe 1 (与えられた電気エネルギー(電力)に対する発光のエネルギーのことであり、エネルギー変換効率と同義である)は、以下の式で与えられる。 (And that of the emission energy for a given electrical energy (power), the energy conversion efficiency is as defined above) In this case power efficiency .phi.e 1 of is given by the following equation. 【0079】 【数3】 φe 1 = L 1 /(J 1・V 1 ) (3) 【0080】次に、このD 1と全く等価な有機EL素子D 2 [0079] Equation 3] φe 1 = L 1 / (J 1 · V 1) (3) [0080] Next, the D 1 exactly equivalent to the organic EL element D 2
を、D 1と直列に繋いだ場合を考える(図4(b))。 And consider the case by connecting the D 1 in series (Figure 4 (b)). なお、この時の接点C 1は、D 1とD 2とをオーミックに接続しているものとする。 Incidentally, the contact C 1 at this time, it is assumed that connects the D 1 and D 2 in ohmic. 【0081】ここで、素子全体(すなわちD 1とD 2とを接続した構造を有する素子D all )に、図4(a)で印加した電圧に比べて2倍の電圧V 2 (=2V 1 )を印加したとする。 [0081] Here, element whole (i.e. D 1 and D elements D all having 2 and the connecting structure), FIG. 4 as compared to the voltage applied at (a) 2 times the voltage V 2 (= 2V 1 ) and was applied. すると、D 1とD 2とが等価であるため、図4(b)に示したようにD 1およびD 2にはそれぞれV 1ずつの電圧が印加され、共通の電流密度J 1の電流が流れる。 Then, since the D 1 and D 2 are equivalent, the voltage of each V 1 is respectively applied to the D 1 and D 2 as shown in FIG. 4 (b), the current common current density J 1 It flows. 従って、D 1およびD 2はそれぞれL 1ずつの光エネルギーで発光するため、素子全体D allからは2倍の光エネルギー2L 1を得ることができるのである。 Thus, for emitting light by the light energy of each D 1 and D 2 are each L 1, from the whole element D all it is possible to obtain double the light energy 2L 1. 【0082】この時のパワー効率φe 2は、以下の式で与えられる。 [0082] power efficiency φe 2 at this time is given by the following equation. 【数4】 φe 2 = 2L 1 /(J 1・2V 1 ) = L1/(J 1・V 1 ) (4) 【0083】上記式(3)と上記式(4)を比較してわかるとおり、パワー効率で考えれば図4(a)と図4(b)では変化はなく、V 1とJ 1からL 1に変換されるというエネルギー保存則は守られている。 Equation 4] φe 2 = 2L 1 / (J 1 · 2V 1) = L1 / (J 1 · V 1) (4) [0083] As understood by comparing the above equation (3) above formula (4) , FIGS. 4 (a) and FIG. 4 (b) the change is not considering a power efficiency, the energy conservation law that is converted from V 1 and J 1 to L 1 are protected. しかしながら電流効率は、 However, current efficiency,
見かけ上2倍、すなわちL 1 /J 1から2 L 1 /J 1に増加する。 Apparently doubled, i.e. increased from L 1 / J 1 to 2 L 1 / J 1. これは有機EL素子にとって重要な意味を持つ。 This has important implications for the organic EL element. つまり、直列に接続する有機EL素子を増やし、その数を増やした分だけ電圧をより多く印加し、電流密度は一定に保っておくことで、電流効率は高めることができるのである。 In other words, increasing the organic EL elements connected in series, the voltage and more apply the amount corresponding to increase in number, the current density by leaving kept constant, it is possible to current efficiency increase. 【0084】この概念をより一般化すると、全く等価な有機EL素子をn個直列にオーミック接続した場合、電流密度を一定に保ったまま、電圧をn倍にすることでn倍の輝度を得ることができる。 [0084] obtain and more generalize this concept, when the ohmic contact entirely equivalent organic EL elements into n series, while maintaining the current density constant, the luminance of the n-fold by a voltage n times be able to. この性質は、有機EL素子において輝度と電流密度が比例関係にあることに起因している。 This property is the brightness and the current density is due to the fact that a proportional relationship in the organic EL device. 【0085】もちろん、異なる有機EL素子を直列に接続した場合でも、各々の有機EL素子から放出される輝度は異なるが、電圧を多く印加することで一つの有機E [0085] Naturally, different organic EL elements even when connected in series, the brightness is different emitted from each organic EL element, an organic E by applying more voltage
L素子よりは多くの輝度を取り出すことができる。 Than L element can retrieve the number of luminance. その概念図を図5に示す。 The conceptual diagram is shown in FIG. 【0086】図5で示したとおり、異なる有機EL素子 [0086] As shown in FIG. 5, different organic EL devices
D 1とD 2を直列に接続し、一つの有機EL素子(D 1ないしはD 2 )にJ 1の電流を流すのに必要な電圧(V 1ないしは Connect the D 1 and D 2 in series, one organic EL element (D 1 or D 2) to the required voltage to flow a current of J 1 (V 1 or
V 2 )よりも高い電圧V 1 +V 2を印加すると、J 1の電流でL 1 + When V 2) to apply a high voltage V 1 + V 2 than, L 1 in J 1 current +
L 2 (>L 1 , L 2 )の輝度を取り出すことができる。 L 2 can be taken out brightness (> L 1, L 2) . 【0087】このとき、例えばD 1を青色発光素子、D 2を黄色発光素子とすることで、混色できれば白色発光となるので、従来よりも電流効率の高い、ひいては素子の寿命も長い白色発光素子も可能となる。 [0087] In this case, for example, D 1 a by a blue light emitting element, the D 2 and yellow light emitting element, since the white light emitting if mixed, higher current efficiency than conventional, even long white light emitting device thus elements of life it is possible. 【0088】このように、素子を直列にオーミック接続させることで、見かけの電流効率を向上させ、より少ない電流で大きな輝度を得ることができる。 [0088] In this manner, by ohmic connection elements in series, to improve the apparent current efficiency, it is possible to obtain a large intensity in less current. このことはすなわち、同じ輝度の光を放出させるのに必要な電流を、 This is namely, the current required to emit light of the same luminance,
従来よりも小さくすることができることを意味する。 Means that can be made smaller than conventional. しかも、電圧さえ多く印加してもよいのであればいくらでも有機EL素子を接続することができ、全体の膜厚は厚くすることができる。 Moreover, the voltage even many application and can be connected to any number organic EL element as long as may be, it may be the total thickness thicker. 【0089】しかしながら、上記のように、単純に有機EL素子を直列に接続する場合にも、問題点が存在する。 [0089] However, as mentioned above, simply to connect the organic EL element in series is also present problems. これは有機EL素子の電極および素子構造に由来する問題であるが、図6を用いて説明する。 This is a problem derived from the electrodes and the element structure of the organic EL element will be described with reference to FIG. 図6(a)は図4(a)の有機EL素子D 1の断面図、図6(b)は図4(b)の素子全体D allの断面図を模式的に表したものである。 Sectional view of an organic EL element D 1 of the FIG. 6 (a) FIG. 4 (a), the FIG. 6 (b) is a cross-sectional view of the entire element D all shown in FIG. 4 (b) which schematically shows. 【0090】通常の有機EL素子の基本構造(図6 [0090] The basic structure of a conventional organic EL element (Fig. 6
(a))は、基板601上に透明電極602(ここでは陽極であり、一般にはITOなどが用いられる)を設け、電流を流すことで発光を呈する機能性有機薄膜層(以下、「有機 (A)), a transparent electrode 602 on the substrate 601 (an anode in this case, generally provided like is used) ITO, functional organic thin film layer which exhibits light emission by flowing an electric current (hereinafter, "organic
EL層」と記す)604を成膜し、陰極603を形成することで作製されている。 Referred to as EL layer ") 604 was deposited, and is fabricated by forming the cathode 603. この場合、光は透明電極(陽極)602 In this case, the light transparent electrode (anode) 602
から取り出される。 It is taken out from. 陰極603は、通常仕事関数の低い金属電極、あるいは電子注入を補助する陰極バッファ層と金属導電膜(アルミニウムなど)を併用したものを用いる。 Cathode 603, usually used that combination of low metal electrode work function or cathode buffer layer and the metal conductive film to assist electron injection, (such as aluminum). 【0091】このような有機EL素子を単純に二つ直列に接続する場合(図6(b))、一番目の透明電極(陽極)6 [0091] When connecting such an organic EL device simply into two series (FIG. 6 (b)), one-th transparent electrode (anode) 6
02a上に一番目の有機EL層604a、一番目の陰極603a、二番目の透明電極(陽極)602b、二番目の有機EL層604b、 One th organic EL layer 604a on 02a, one second cathode 603a, the second transparent electrode (anode) 602b, the second organic EL layer 604b,
二番目の陰極603bが順次積層される構造になる。 Resulting in the structure second cathode 603b are sequentially stacked. すると、二番目の有機EL層604bで放出される光は、一番目の陰極603aが金属であるために透過できず、素子の外に取り出すことができない。 Then, the light emitted by the second organic EL layer 604b can not be transmitted through because one th cathode 603a is a metal, can not be taken out to the outside of the device. したがって、上下の有機EL素子の発光を混色し、白色光にするなどの工夫もできなくなる。 Thus, by mixing the emission of the upper and lower organic EL element, it can not be also devised, such as the white light. 【0092】例えば、陽極、陰極両方に透明電極である [0092] For example, the anode is the transparent electrode on both cathode
ITOを用いる技術も報告されている(非特許文献6:G. Techniques using ITO has also been reported (Non-Patent Document 6: G.
Parthasarathy, PE Burrows, V. Khalfin, VG Ko Parthasarathy, PE Burrows, V. Khalfin, VG Ko
zlov, and SR Forrest, "A metal-free cathode for zlov, and SR Forrest, "A metal-free cathode for
organic semiconductor devices", J. Appl. Phys., 7 organic semiconductor devices ", J. Appl. Phys., 7
2, 2138-2140 (1998))。 2, 2138-2140 (1998)). これを用いれば第一の陰極603 The first cathode 603 By using this
aを透明にできるため、第二の有機EL層604bから放出される光を取り出すこともできる。 Since possible a transparent, it is also possible to take out the light emitted from the second organic EL layer 604b. しかしながら、ITOは主としてスパッタリングによって形成されるため、有機 However, since the ITO are formed primarily by sputtering, the organic
EL層604aに対するダメージが懸念される。 Damage to the EL layer 604a is a concern. また、プロセス的にも、蒸着による有機EL層の成膜とスパッタリングによるITOの成膜を繰り返さなければならず、煩雑になってしまう。 Moreover, even the process, the must repeat the formation of the ITO by deposition and sputtering of the organic EL layer by deposition, it becomes complicated. 【0093】そこで、直列に素子を接続することで電流効率を向上できるという概念と同様に電流効率を向上できる上に、素子の透明性も問題なくクリアできるより好ましい形態は、例えば図7のような構成である。 [0093] Therefore, on can be improved similarly to the current efficiency and the concept can be improved current efficiency by connecting the elements in series, a preferred form than can be cleared without a problem even transparency of the device, for example, as shown in FIG. 7 a Do configuration. 【0094】図7は、基板701に設けた透明電極(陽極)702上に、一番目の有機EL層704a、一番目の導電体薄膜層705a、二番目の有機EL層704b、陰極703が順次積層された構造である。 [0094] Figure 7, on the transparent electrode (anode) 702 provided on the substrate 701, one th organic EL layer 704a, one second conductive thin film layer 705a, the second organic EL layer 704b, a cathode 703 sequentially a laminated structure. この場合、一番目の導電体薄膜層 In this case, one-th conductive thin film layer
705aは、有機半導体にアクセプタやドナーをドープしたものを適用することにより、有機EL層とほぼオーミックに接続できる(正孔・電子両キャリアを注入できる)上に、透明性もほぼ維持できる。 705a, by applying a material obtained by doping an acceptor or donor in an organic semiconductor, on can be connected to a substantially ohmic organic EL layer (it injecting holes and electronic both carriers), transparency can be substantially maintained. したがって、二番目の有機EL層703bで生じる発光も取り出すことができ、単純には電圧を二倍にすることで電流効率を二倍にすることができる。 Therefore, light emission can also be removed occur in the second organic EL layer 703b, simply can double the current efficiency by a voltage doubling. 【0095】しかも、プロセスは全て一貫(例えば、低分子を用いるのであれば真空蒸着のようなドライプロセス、高分子を用いるのであればスピンコートのような湿式プロセス)で作製できるため、煩雑さは存在しない。 [0095] Moreover, all processes are consistent (for example, dry processes such as vacuum evaporation as long as using a low molecular, wet processes such as spin coating if the use of the polymer) since it produced in, the complexity not exist. 【0096】なお、図7では二つの有機EL層を設けた構造であるが、先に述べたとおり、電圧さえ多く印加してもよいのであれば、多層とすることができる(無論、各有機EL層と有機EL層との間は、導電体薄膜層が挿入されている)。 [0096] Note that a structure in which the two organic EL layer 7, as described above, if may be voltage even many application may be a multi-layered (of course, the organic between the EL layer and the organic EL layer, the conductive thin film layer is inserted). したがって、超薄膜に由来する有機半導体素子の信頼性の悪さを克服できる。 Thus, it overcomes the reliability of poor organic semiconductor device from ultra-thin film. 【0097】この思想は、有機EL素子と逆の機構とも言える有機太陽電池にも、当然当てはまる。 [0097] This idea, also in organic solar cells, which can be called organic EL element and the reverse of the mechanism, of course apply. このことは以下のように説明される。 This can be explained as follows. 【0098】ある光エネルギーL 1により電流密度J 1の光電流が生じ、V 1の起電力が生じる有機太陽電池S 1があったとする。 [0098] There photocurrent current density J 1 by the light energy L 1 occurs, and there is an organic solar cell S 1 of the electromotive force of the V 1 is generated. このS 1をn個直列にオーミック接続し、そこにnL 1の光エネルギーを照射した時、もし仮に、n個全ての太陽電池S 1に対して等価な光エネルギー(=nL 1 /n= The ohmic connection of S 1 to n series, there when irradiated with light energy nL 1, if if the equivalent optical energy to all n solar cell S 1 (= nL 1 / n =
L 1 )を供給することができれば、n倍の起電力(=nV 1 If it is possible to supply the L 1), n times the electromotive force (= nV 1)
を得ることができる。 It is possible to obtain. 要は、直列に繋いだ複数の有機太陽電池がどれも光吸収できるのであれば、その分起電力は増えるのである。 In short, if a plurality of organic solar cells were connected in series can be none light absorbing, correspondingly electromotive force is to increase. 【0099】例えば、二つの有機太陽電池を直列に繋ぐことで、起電力が向上する報告がある(非特許文献7: [0099] For example, by connecting two organic solar cells in series, there is a report to be improved electromotive force (Non-Patent Document 7:
Masahiro HIRAMOTO, Minoru SUEZAKI, and Masaaki YOK Masahiro HIRAMOTO, Minoru SUEZAKI, and Masaaki YOK
OYAMA, "Effect of Thin Gold Interstitial-layer on OYAMA, "Effect of Thin Gold Interstitial-layer on
the Photovoltaic Properties of Tandem Organic Sola the Photovoltaic Properties of Tandem Organic Sola
r Cell", Chemistry Letters, pp.327-330, 1990)。非特許文献7では、二つの有機太陽電池(front cellおよびback cell)の間に金の薄膜を挿入することにより、 r Cell ", Chemistry Letters, pp.327-330, 1990). Non-Patent Document 7, by inserting a gold thin film between the two organic solar cell (front cell and back cell),
光照射による起電力が向上する結果を得ている。 Electromotive force by light irradiation to obtain the results improved. 【0100】しかしながら、非特許文献7においても、 [0100] However, even in the non-patent document 7,
光の透過性の観点から金の薄膜の厚みは3nm以下としている。 Thin film of thickness of the gold from the permeability standpoint of light is set to 3nm or less. すなわち、金を光が透過できるほどの超薄膜とし、back cellまで光が到達できるよう設計しなければならないのである。 That is, gold ultra thin enough light can be transmitted through, is the light to back cell must be designed so that can be reached. しかも、数nmオーダーの超薄膜では、その再現性にも問題がある。 Moreover, the ultra-thin film of several nm order, there is a problem in the reproducibility. 【0101】このような問題点も、本発明を適用することにより解決することができる。 [0102] Also this problem can be solved by applying the present invention. すなわち、非特許文献7のような有機太陽電池の構造において、金の薄膜の部分に、本発明を適用すればよいのである。 That is, in the structure of the organic solar cell, such as Non-Patent Document 7, a portion of a thin film of gold, than the present invention may be applied. そうすることにより、二つの素子を直列に繋ぐのではなく、従来よりも膜厚の厚い上に効率の高い、一つの有機太陽電池として利用することができる。 By doing so, instead of connecting two elements serially, efficient on the larger thickness than the conventional, it can be used as a single organic solar cell. 【0102】以上では、有機EL素子および有機太陽電池を例に、本発明の基本的な概念および構成を述べた。 [0102] In the above, the example of the organic EL element and the organic solar cell, said the basic concept and structure of the present invention. 以下では、本発明に用いる導電体薄膜層の構成として好ましいものを列挙する。 Hereinafter lists preferred as a constituent of the conductive thin film layer used in the present invention. ただし、本発明はこれらに限定されない。 However, the present invention is not limited thereto. 【0103】まず、導電性を有する、すなわち多数のキャリアを有するという観点から、種々の金属薄膜を用いることができる。 [0103] First, a conductive, that is, from the viewpoint of having a large number of carriers, it is possible to use various metal thin film. 具体的には、Au、Al、Pt、Cu、Niなどが挙げられる。 Specifically, Au, Al, Pt, Cu, Ni or the like can be mentioned. なお、これらの金属を導電体薄膜層として適用する場合には、可視光を透過できる程度の超薄膜(数nm〜数十nm程度)であることが好ましい。 As in the case of applying the conductive thin film layer of these metals is preferably an ultra thin enough to transmit visible light (several nm~ several tens of nm). 【0104】また、特に可視光透過性の観点からは、種々の金属酸化物薄膜を用いることができる。 [0104] Also, particularly in view of visible light transparency, it is possible to use various metal oxide thin films. 具体的には、ITO、ZnO、CuO、SnO 2 、BeO、酸化コバルト、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ニッケル、 Specifically, ITO, ZnO, CuO, SnO 2, BeO, cobalt oxide, zirconium oxide, titanium oxide, niobium oxide, nickel oxide,
酸化ネオジウム、酸化バナジウム、酸化ビスマス、酸化ベルリウムアルミニウム、酸化ホウ素、酸化マグネシウム、酸化モリブデン、酸化ランタン、酸化リチウム、酸化ルテニウム、などが挙げられる。 Neodymium oxide, vanadium oxide, bismuth oxide, Bell potassium aluminum, boron oxide, magnesium oxide, molybdenum oxide, lanthanum oxide, lithium oxide, ruthenium oxide, and the like. また、化合物半導体薄膜を用いることも可能であり、ZnS、ZnSe、GaN、AlGa It is also possible to use a compound semiconductor thin film, ZnS, ZnSe, GaN, AlGa
N、CdSなどがある。 N, there is such as CdS. 【0105】本発明では特に、導電体薄膜層を有機化合物で構成できることが特徴的である。 [0105] Particularly in this invention, it is characteristic that the conductive thin film layer can be composed of an organic compound. 例えば、p型有機半導体とn型有機半導体を混合し、導電体薄膜層を形成する手法がある。 For example, a mixture of p-type organic semiconductor and the n-type organic semiconductor, there is a method of forming a conductive thin film layer. 【0106】p型有機半導体の代表例としては、下記式(1)で表されるCuPcの他、他の金属フタロシアニンや無金属フタロシアニン(下記式(2))が挙げられる。 [0106] Typical examples of the p-type organic semiconductors, other CuPc represented by the following formula (1), other metal phthalocyanine and metal-free phthalocyanine (the following formula (2)) and the like.
また、TTF(下記式(3))、TTT(下記式(4))、メチルフェノチアジン(下記式(5))、N−イソプロピルカルバゾール(下記式(6))などもp型有機半導体として利用可能である。 Further, TTF (formula (3)), TTT (the following formula (4)), methyl phenothiazine (formula (5)), N-isopropyl carbazole (formula (6)) and the like can be used as a p-type organic semiconductor it is. さらに、TPD(下記式(7))、α−NPD(下記式(8))、CBP(下記式(9))といったような、有機EL等で用いられる正孔輸送材料を適用してもよい。 Further, TPD (formula (7)), alpha-NPD (the following formula (8)), such as CBP (formula (9)), may be applied to the hole transporting materials used in organic EL, etc. . 【0107】 【化1】 [0107] [Formula 1] 【化2】 ## STR2 ## 【化3】 [Formula 3] 【化4】 [Of 4] 【化5】 [Of 5] 【化6】 [Omitted] 【化7】 [Omitted] 【化8】 [Of 8] 【化9】 [Omitted] 【0108】n型有機半導体の代表例としては、下記式(10)で表されるF 16 -CuPcの他、PV(下記式(1 [0108] Typical examples of n-type organic semiconductors, other F 16-CuPc represented by the following formula (10), PV (formula (1
1))、Me−PTC(下記式(12))、PTCDA(下記式(13))のような3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸誘導体や、ナフタレンカルボン酸無水物(下記式(14))、ナフタレンカルボン酸時イミド(下記式(15))などが挙げられる。 1)), Me-PTC (following formula (12)), PTCDA (3,4,9,10 perylenetetracarboxylic or tetracarboxylic acid derivatives, naphthalene carboxylic acid anhydrides such as the following equation (13)) (the following formula ( 14)), naphthalene carboxylic acid during imide (formula (15)), and the like. また、TCNQ(下記式(16)、TCE(下記式(17))、ベンゾキノン(下記式(18))、2,6−ナフトキノン(下記式(1 Further, TCNQ (formula (16), TCE (formula (17)), benzoquinone (following formula (18)), 2,6-naphthoquinone (formula (1
9))、DDQ(下記式(20))、p−フルオラニル(下記式(21))、テトラクロロジフェノキノン(下記式(22))、ニッケルビスジフェニルグルオキシム(下記式(23))などもn型有機半導体として利用可能である。 9)), DDQ (following formula (20)), p-fluoranil (following formula (21)), tetrachloro-diphenoquinone (following formula (22)), nickel bis diphenyl Guru oxime (formula (23)), etc. it is also available as an n-type organic semiconductor. さらに、Alq 3 (下記式(24))、BCP(下記式(25))、PBD(下記式(26))といったような、有機EL等で用いられる電子輸送材料を適用してもよい。 Further, Alq 3 (formula (24)), BCP (following formula (25)), such as PBD (following formula (26)), it may be applied to an electron-transporting material used in an organic EL or the like. 【0109】 【化10】 [0109] [of 10] 【化11】 [Of 11] 【化12】 [Of 12] 【化13】 [Of 13] 【化14】 [Of 14] 【化15】 [Of 15] 【化16】 [Of 16] 【化17】 [Of 17] 【化18】 [Of 18] 【化19】 [Of 19] 【化20】 [Of 20] 【化21】 [Of 21] 【化22】 [Of 22] 【化23】 [Of 23] 【化24】 [Of 24] 【化25】 [Of 25] 【化26】 [Of 26] 【0110】また特に、有機化合物のアクセプタ(電子受容体)と有機化合物のドナー(電子供与体)を混合し、電荷移動錯体を形成することにより導電性を持たせ、導電体薄膜層とする手法が好ましい。 [0110] In particular, techniques acceptor organic compound (electron acceptor) and an organic compound donor (electron donor) are mixed, has conductivity by forming a charge transfer complex, and the conductive thin film layer It is preferred. 電荷移動錯体は、結晶化しやすく成膜性の悪いものもあるが、本発明の導電体薄膜層は薄層ないしはクラスター状に形成されてもよい(キャリアが注入できればよい)ので、大きな問題は生じない。 Charge transfer complex, there is a bad of easy film formability crystallization, since the conductive thin film layer of the present invention may be formed into a thin layer or clustered (carrier may hopefully injection), significant problems arise Absent. 【0111】電荷移動錯体の組み合わせとしては、下記式(27)で表されるTTF−TCNQを始め、K−TCNQやCu− [0111] As a combination of a charge transfer complex, including the TTF-TCNQ represented by the following formula (27), and K-TCNQ Cu-
TCNQなどの金属−有機アクセプタ系が代表的である。 Metal, such as TCNQ - organic acceptor system is typical. その他、[BEDT-TTF]−TCNQ(下記式(28))、(Me) 2 P− Others, [BEDT-TTF] -TCNQ (the following formula (28)), (Me) 2 P-
C 18 TCNQ(下記式(29))、BIPA−TCNQ(下記式(3 C 18 TCNQ (formula (29)), BIPA-TCNQ ( formula (3
0))、Q−TCNQ(下記式(31))などがある。 0)), Q-TCNQ (the following formula (31)), and the like. なお、これらの電荷移動錯体薄膜は、蒸着膜、スピンコート膜、LB膜、ポリマーバインダーに分散させた膜など、 Incidentally, these charge-transfer complex thin film is deposited film, spin-coated film, LB film, such as a membrane dispersed in a polymeric binder,
いずれも用いることができる。 All of which can be used. 【0112】 【化27】 [0112] [of 27] 【化28】 [Of 28] 【化29】 [Of 29] 【化30】 [Of 30] 【化31】 [Of 31] 【0113】さらに導電体薄膜層の構成例として、有機半導体にアクセプタやドナーをドープして暗導電性を持たせる手法が好適である。 [0113] As a configuration example of a further conductive thin film layer, a technique to provide a dark conductivity by doping an acceptor or donor in an organic semiconductor is preferable. 有機半導体としては導電性高分子などに代表されるような、π共役系を有する有機化合物を用いればよい。 As the organic semiconductor as typified by a conductive polymer, it may be used an organic compound having a π-conjugated system. 導電性高分子の例としては、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)(略称:PEDOT)、ポリアニリン、ポリピロールのように実用化されている材料の他、ポリフェニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリ(パラフェニレンビニレン)誘導体などがある。 Examples of the conductive polymer, poly (ethylene dioxythiophene) (abbreviation: PEDOT), polyaniline, other practically used in which material such as polypyrrole, polyphenylene derivatives, polythiophene derivatives, poly (paraphenylene vinylene) derivatives and so on. 【0114】また、アクセプタをドープする場合、有機半導体としてはp型の材料を用いることが好ましい。 [0114] In the case of doping the acceptor, it is preferable to use a p-type material as an organic semiconductor. p型有機半導体の例は、上述の化学式(1)〜(9)などが挙げられる。 Examples of p-type organic semiconductor, and the like described above chemical formula (1) to (9). この時、アクセプタとしては、FeCl 3 (II At this time, as the acceptor, FeCl 3 (II
I)、AlCl 3 、AlBr 3 、AsF 6やハロゲン化合物のようなルイス酸(強酸性のドーパント)を用いればよい(ルイス酸はアクセプタとして作用できる)。 I), AlCl 3, AlBr 3 , AsF 6 or Lewis acid (may be used strongly acidic dopant) (Lewis acid such as halogen compounds can act as an acceptor). 【0115】また、ドナーをドープする場合、有機半導体としてはn型の材料を用いることが好ましい。 [0115] In the case of donor-doped, it is preferable to use an n-type material as an organic semiconductor. n型有機半導体の例は、上述の化学式(10)〜(26)などが挙げられる。 Examples of n-type organic semiconductors, and the like described above chemical formula (10) to (26). この時、ドナーとしては、Li、K、Ca、Cs At this time, as the donor, Li, K, Ca, Cs
などに代表されるアルカリ金属やアルカリ土類金属のようなルイス塩基を用いればよい(ルイス塩基はドナーとして作用できる)。 May be used a Lewis base such as an alkali metal or an alkaline earth metal typified by (Lewis base can serve as a donor). 【0116】さらに好ましい形態としては、以上で述べたいくつかの構成を組み合わせて導電体薄膜層とすることもできる。 [0116] In yet a preferred form, it may be a conductive thin film layer by combining a number of the aforementioned arrangement. すなわち、例えば、上述の金属薄膜・金属酸化物薄膜・化合物半導体薄膜のような無機薄膜の片側あるいは両側に、p型有機半導体とn型有機半導体を混合した薄膜、あるいは電荷移動錯体薄膜、あるいはドープされた導電性高分子薄膜、あるいはアクセプタがドープされたp型有機半導体薄膜、あるいはドナーがドープされたn型有機半導体薄膜を形成した構造が好適である。 That is, for example, a thin film on one or both sides of an inorganic thin film such as the above-described metal thin film, metallic oxide thin film, compound semiconductor thin film, a mixture of p-type organic semiconductor and the n-type organic semiconductor or charge transfer complex thin film, or doped, conductive polymer film, or the acceptor p-type organic semiconductor thin film is doped or donor to form an n-type organic semiconductor thin film doped structure, it is suitable.
この時、無機薄膜の替わりに、電荷移動錯体薄膜を用いることも有効である。 In this case, instead of the inorganic thin film, it is effective to use a charge transfer complex thin films. 【0117】また特に、ドナーがドープされたn型有機半導体薄膜と、アクセプタがドープされたp型有機半導体薄膜とを積層させて導電体薄膜層とすることにより、 [0117] In particular, by the n-type organic semiconductor thin film donor is doped, the acceptor by stacking a p-type organic semiconductor thin film doped conductive thin film layer,
正孔および電子両方を効率よく機能性有機薄膜層に注入できる構成になるため、非常に有効である。 To become holes and electrons both to the structure can be efficiently injected into the functional organic thin film layer, it is very effective. さらには、 Furthermore,
p型有機半導体とn型有機半導体を混合した薄膜の片側あるいは両側に、ドナーがドープされたn型有機半導体薄膜、あるいはアクセプタがドープされたp型有機半導体薄膜を積層させて導電体薄膜層とする手法も考えられる。 On one or both sides of the thin film obtained by mixing a p-type organic semiconductor and the n-type organic semiconductor, an n-type organic semiconductor thin film donor is doped or not acceptor laminating a p-type organic semiconductor thin film doped and conductive thin film layer approach to also be considered. 【0118】なお、上述の導電体薄膜層の構成として挙げている各種薄膜は全て、膜状に形成する必要はなく、 [0118] Note that all the various thin films are exemplified as the above-mentioned arrangement of the conductive thin film layer need not be formed in a film form,
島状(アイランド状)に形成されたものでもよい。 Island may be one formed in a (island shape). 【0119】上記のような導電体薄膜層を本発明に適用することで、信頼性が高い上に歩留まりもよい有機半導体素子を作製することができる。 [0119] By applying the present invention the conductive thin film layer as described above, it can yield also produce good organic semiconductor element over reliable. 【0120】例えば、本発明における有機薄膜層を、電流を流すことで発光が得られる構成とすることで有機EL [0120] For example, the organic EL by the organic thin film layer in the present invention, a structure in which light emission can be obtained by passing a current
素子が得られるが、本発明の有機EL素子は効率も向上させることができるため有効である。 Device can be obtained, but the organic EL device of the present invention efficiency is effective because it can be improved. 【0121】その際の有機薄膜層(すなわち有機EL層) [0121] The organic thin film layer when the (i.e. organic EL layer)
の構造としては、一般的に利用されている有機EL素子の有機EL層の構造および構成材料を利用すればよい。 The structure of, may be utilized generally construction and constituent material of the organic EL layer of the organic EL elements are used. 具体的には、非特許文献2で述べられているような正孔輸送層と電子輸送層の積層構造や、高分子化合物を用いた単層構造、三重項励起状態からの発光を利用した高効率素子など、バリエーションは多岐にわたる。 Specifically, the laminated structure of and a hole transport layer and an electron transporting layer, such as described in Non-Patent Document 2, high using a single layer structure using the polymer compound, the light emission from the triplet excited state such efficiency element, there are wide variations. また、先に述べたように、各有機EL層を異なる発光色として混色することにより、高効率で素子寿命の長い白色発光素子とする、といったような応用も可能である。 Further, as described above, by mixing the respective organic EL layers as different emission colors, and a long white light-emitting element device life at high efficiency, it is also possible applications, such as. 【0122】有機EL素子の陽極に関しては,陽極から光を取り出すのであれば、ITO(インジウム錫酸化物)やI [0122] For the anode of the organic EL element, if the light is extracted from the anode, ITO (indium tin oxide) and I
ZO(インジウム亜鉛酸化物)などの透明導電性無機化合物がよく用いられる。 ZO (indium zinc oxide) transparent conductive inorganic compound such as is often used. 金などの超薄膜も可能である。 Ultra-thin films, such as gold is also possible. 非透明でよい場合(陰極側から光を取り出す場合)は、光を透過しないものの仕事関数がある程度大きい金属・合金や導電体を用いてもよく、W、Ti、TiNなどが挙げられる。 If it is non-transparent (case of taking out light from the cathode side) may be used work function relatively large metal-alloy or conductor of which does not transmit light, W, Ti, or TiN, and the like. 【0123】有機EL素子の陰極は、通常仕事関数の小さい金属あるいは合金が用いられ、アルカリ金属やアルカリ土類金属、あるいは希土類金属が用いられ、それら金属元素を含む合金なども利用される。 [0123] The cathode of the organic EL element is used is usually small metal or alloy having a work function, an alkali metal or an alkaline earth metal, or rare earth metal is used, it is also used an alloy containing these metal elements. 例としては、Mg:A As an example, Mg: A
g合金、Al:Li合金、Ba、Ca、Yb、Erなどが利用できる。 g alloy, Al: Li alloy, Ba, Ca, Yb, etc. Er can be used.
また、陰極から光を取り出す場合は、これら金属・合金の超薄膜を適用すればよい。 In the case of extracting light from the cathode, it may be applied to ultra-thin films of these metals and alloys. 【0124】また、例えば、本発明における有機薄膜層を、光を吸収することで起電力を生じる構成とすることで有機太陽電池が得られるが、本発明の有機太陽電池は効率も向上させることができるため有効である。 [0124] Also, for example, an organic thin film layer in the present invention, although the organic solar cell can be obtained by a structure resulting electromotive force by absorbing light, the organic solar cell of the present invention to also improve efficiency it is effective because it is. 【0125】その際の機能性有機薄膜層の構造としては、一般的に利用されている有機太陽電池の機能性有機薄膜層の構造および構成材料を利用すればよい。 [0125] The structure of the functional organic thin film layer in that, the structure and constituent material of the functional organic thin film layer of the organic solar cells are generally used may be utilized. 具体的には、非特許文献3で述べられているようなp型有機半導体とn型有機半導体の積層構造などが挙げられる。 Specific examples include p-type organic semiconductor and the n-type organic semiconductor laminated structure such as that described in Non-Patent Document 3 and the like. 【0126】 【実施例】[実施例1]本実施例では、導電体薄膜層として電荷移動錯体を用いた本発明の有機EL素子を、具体的に例示する。 [0126] EXAMPLES Example 1 In this Example, the organic EL device of the present invention using the charge-transfer complex as the conductive thin film layer, specifically exemplified. その素子構造を図8に示す。 The device structure shown in FIG. 【0127】まず、陽極802であるITOを100 nm程度成膜したガラス基板801に、正孔輸送材料であるN, N'−ビス(3−メチルフェニル)−N, N'−ジフェニル−ベンジジン(略称:TPD)を50 nm蒸着し、正孔輸送層804aとする。 [0127] First, a glass substrate 801, ITO was deposited about 100 nm as an anode 802, a hole transporting material N, N'-bis (3-methylphenyl) -N, N'- diphenyl - benzidine ( abbreviation: TPD) was deposited 50 nm, and a hole transport layer 804a. 次に、電子輸送性発光材料であるトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)を50nm蒸着し、 Then, tris electron transporting light-emitting material (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq) was 50nm deposition,
電子輸送層兼発光層805aとする。 And electron transport and light emitting layer 805a. 【0128】このようにして、1番目の有機EL層810aを形成したあと、導電体薄膜層806としてTTFとTCNQとを1: [0128] Thus, the first after the formation of the organic EL layer 810a, a conductive thin film layer 806 and a TTF and TCNQ 1:
1の比率になるよう共蒸着し、この層を10 nmとする。 It was co-deposited so as to be 1 ratio, this layer to 10 nm. 【0129】その後、また正孔輸送層804bとしてTPDを5 [0129] Then, also the TPD as a hole transporting layer 804b 5
0 nm蒸着し、その上に電子輸送層兼発光層805bとしてAl And 0 nm deposition, Al as an electron transporting and light emitting layer 805b thereon
qを50 nm蒸着する。 The q is deposited 50 nm. こうして、2番目の有機EL層810bが形成される。 Thus, a second organic EL layer 810b is formed. 【0130】最後に、陰極803としてMgとAgを原子比が1 [0130] Finally, the atomic ratio of Mg and Ag as a cathode 803 1
0:1になるように共蒸着を行い、陰極803を150 nm成膜することで、本発明の有機EL素子が得られる。 0: perform as codeposited at 1, and the cathode 803 to 0.99 nm deposition, the organic EL device of the present invention is obtained. 【0131】[実施例2]本実施例では、有機EL層で用いる有機半導体と同じものを導電体薄膜層に含有させ、アクセプタおよびドナーをドープすることで導電性を持たせた本発明の有機EL素子を、具体的に例示する。 [0131] In EXAMPLE 2 This Example, the same as the organic semiconductor used in the organic EL layer is contained in the conductive thin film layer, an organic of the invention has conductivity by doping an acceptor and donor the EL element, specifically exemplified. その素子構造を図9に示す。 The device structure shown in FIG. 【0132】まず、陽極902であるITOを100 nm程度成膜したガラス基板901に、正孔輸送材料であるTPDを50 nm [0132] First, a glass substrate 901 which ITO was deposited about 100 nm as an anode 902, 50 nm of TPD being a hole transporting material
蒸着し、正孔輸送層904aとする。 Deposited, the hole transport layer 904a. 次に、電子輸送性発光材料であるAlqを50nm蒸着し、電子輸送層兼発光層905a Then, Alq which is an electron transporting light-emitting material and 50nm evaporation, electron transporting and light emitting layer 905a
とする。 To. 【0133】このようにして、1番目の有機EL層910aを形成したあと、ドナーであるTTFが2mol %の比率になるようにAlqと共蒸着した層906を5 nm蒸着する。 [0133] Thus, after forming the first organic EL layer 910a, a layer 906 by co-evaporation of Alq so that the donor TTF is the ratio of 2 mol% is deposited 5 nm. その後、 after that,
アクセプタであるTCNQが2 mol %の比率になるようにTPD TPD as a acceptor TCNQ is constitutes 2 mol%
と共蒸着した層907を5nm蒸着することにより、導電体薄膜層911とする。 By 5nm depositing a layer 907 by co-evaporation with, the conductive thin film layer 911. 【0134】その後、また正孔輸送層904bとしてTPDを5 [0134] Then, also the TPD as a hole transporting layer 904b 5
0 nm蒸着し、その上に電子輸送層兼発光層905bとしてAl And 0 nm deposition, Al as an electron transporting and light emitting layer 905b thereon
qを50 nm蒸着する。 The q is deposited 50 nm. こうして、2番目の有機EL層910bが形成される。 Thus, a second organic EL layer 910b is formed. 【0135】最後に、陰極903としてMgとAgを原子比が1 [0135] Finally, the atomic ratio of Mg and Ag as a cathode 903 1
0:1になるように共蒸着を行い、陰極903を150 nm成膜することで、本発明の有機EL素子が得られる。 0: perform as codeposited at 1, and the cathode 903 to 0.99 nm deposition, the organic EL device of the present invention is obtained. この素子は、導電体薄膜層の構成材料として、有機EL層に用いている有機半導体をそのまま適用し、ドナーやアクセプタを混合するだけで作製できるため、非常に簡便で有効である。 This element, as the constituent material of the conductive thin film layer, an organic semiconductor that is used in the organic EL layer is directly applied, it is possible to produce by simply mixing the donor and acceptor, it is very simple and effective. 【0136】[実施例3]本実施例では、有機EL層に電気発光性のポリマーを用い、導電体薄膜層を導電性ポリマーで形成するような、湿式法の有機EL素子を具体的に例示する。 [0136] In Example 3 This example, using the electroluminescent polymer to the organic EL layer, so as to form a conductive thin film layer of a conductive polymer, specific examples of the organic EL element of the wet method to. 素子構造を図10に示す。 The device structure shown in FIG. 10. 【0137】まず、陽極1002であるITOを100 nm程度成膜したガラス基板1001に、スピンコートによりポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(略称:PEDOT/PSS)の混合水溶液を塗布し、水分を蒸発させることで、正孔注入層1004を30 nm成膜する。 [0137] First, ITO is an anode 1002 on the glass substrate 1001 was deposited about 100 nm, polyethylene dioxythiophene / polystyrenesulfonic acid by spin coating (abbreviation: PEDOT / PSS) is applied a mixed aqueous solution of, evaporate water It is to, the hole injection layer 1004 to 30 nm deposited. 次に、 next,
ポリ(2−メトキシ−5−(2'−エチル−ヘキソキシ)−1,4−フェニレンビニレン)(略称:MEH-PP Poly (2-methoxy-5- (2'-ethyl - hexoxy) -1,4-phenylenevinylene) (abbreviation: MEH-PP
V)をスピンコートで100 nm成膜し、発光層1005aとする。 The V) and 100 nm formed by spin coating, and the light-emitting layer 1005a. 【0138】このようにして1番目の有機EL層1010aを形成したあと、導電体薄膜層1006として、PEDOT/PSSをスピンコートで30 nm成膜する。 [0138] After forming the first organic EL layer 1010a in this manner, as the conductive thin film layer 1006, to 30 nm film of PEDOT / PSS by spin coating. 【0139】その後また、発光層1005bとして、MEH-PPV [0139] Then also, as a light-emitting layer 1005b, MEH-PPV
をスピンコートで100 nm成膜する。 The to 100 nm formed by spin coating. なお、導電体薄膜層が正孔注入層と同じ材料であるため、この2番目の有機 Since the conductive thin film layer is the same material as the hole injection layer, the second organic
EL層1010bは正孔注入層を形成する必要がない。 EL layer 1010b does not need to form a hole injection layer. したがって、もし3番目、4番目と有機EL層を積層していく場合も、非常に簡単な操作で、導電体薄膜層のPEDOT/PSS Therefore, if the third, fourth and even if the organic EL layer will be laminated, with a very simple operation, the conductive thin film layer PEDOT / PSS
と発光層のMEH-PPVとを交互に重ねていくだけである。 Only to superimpose the alternating MEH-PPV in light emitting layer and. 【0140】最後に陰極としてCaを150 nm蒸着を行い、 [0140] Finally, Ca was subjected to 150 nm vapor-deposited as a cathode,
その上にCaの酸化を防ぐためキャップとしてAlを150 nm 0.99 nm of Al as a cap to prevent oxidation of the Ca thereon
蒸着する。 It is deposited. 【0141】[実施例4]本実施例では、導電体薄膜層として、p型有機半導体とn型有機半導体を混合したものを適用した、本発明の有機太陽電池を具体的に例示する。 [0141] Example 4 In this example, as the conductive thin film layer was applied a mixture of a p-type organic semiconductor and the n-type organic semiconductor, Specific examples of the organic solar cell of the present invention. 【0142】まず、透明電極であるITOを100 nm程度成膜したガラス基板に、p型の有機半導体であるCuPcを30 [0142] First, ITO on the glass substrate was deposited about 100 nm which is a transparent electrode, 30 a CuPc is a p-type organic semiconductor
nm蒸着する。 nm is deposited. 次に、n型の有機半導体であるPVを50 nm蒸着し、CuPcとPVを用いて有機半導体におけるpn接合をつくる。 Next, the PV is an n-type organic semiconductor is deposited 50 nm, making a pn junction in the organic semiconductor with CuPc and PV. これが1番目の機能性有機薄膜層となる。 This is the first functional organic thin film layer. 【0143】その後、導電体薄膜層として、CuPcとPVが [0143] Then, as the conductive thin film layer, CuPc and PV are
1:1の比率になるよう共蒸着し、10nm形成する。 1: codeposited so as to be 1 ratio to 10nm formed. さらに、CuPcを30 nm蒸着し、その上にPVを50 nm蒸着することで、2番目の機能性有機薄膜層とする。 Furthermore, CuPc was deposited 30 nm, the PV thereon by depositing 50 nm, a second functional organic thin film layer. 【0144】最後に電極としてAuを150 nm成膜する。 [0144] Finally, the Au as an electrode to 150 nm film formation. このようにして構成された有機太陽電池は、有機化合物として最終的に二種類を用いるだけで本発明を実現できるため、非常に有効である。 In this manner, configured organic solar cells, it is possible to implement the present invention simply using a final two organic compounds, is very effective. 【0145】 【発明の効果】本発明を実施することで、従来の超薄膜を用いることなく、より信頼性が高い上に歩留まりも高い有機半導体素子を提供することができる。 [0145] [Effect of the Invention By implementing the present invention, without using a conventional ultra thin film, it is possible to provide even higher organic semiconductor device yield on more reliable. また、特に有機半導体を用いたフォトエレクトロニクスデバイスにおいては、その効率も向上させることができる。 Further, particularly in the photoelectronic device using the organic semiconductor, it is possible to its efficiency also improves.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の基本的構成を示す図。 It shows a basic configuration of BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [Figure 1] present invention. 【図2】本発明の概念を示す図。 Diagram showing the concept of the present invention; FIG. 【図3】本発明の効果を示す図。 It shows the effect of the present invention; FIG. 【図4】電流効率が向上する理論を示す図。 Figure 4 illustrates a theoretical current efficiency is improved. 【図5】電流効率が向上する理論を示す図。 5 is a diagram showing the theoretical current efficiency is improved. 【図6】従来の有機EL素子を示す図。 6 is a diagram showing a conventional organic EL element. 【図7】本発明の有機EL素子を示す図。 7 is a diagram showing an organic EL device of the present invention. 【図8】本発明の有機EL素子の具体例を示す図。 8 is a diagram showing a specific example of the organic EL device of the present invention. 【図9】本発明の有機EL素子の具体例を示す図。 9 is a diagram showing a specific example of the organic EL device of the present invention. 【図10】本発明の有機EL素子の具体例を示す図。 It shows a specific example of the organic EL element of the present invention; FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. 7識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05B 33/22 H01L 29/28 33/26 31/04 D Fターム(参考) 3K007 AB03 AB04 AB11 DA06 DB03 FA01 5F051 AA11 BA17 CB13 CB18 DA03 DA17 FA04 FA06 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (51) Int.Cl. 7 identification mark FI theme Court Bu (reference) H05B 33/22 H01L 29/28 33/26 31/04 D F term (reference) 3K007 AB03 AB04 AB11 DA06 DB03 FA01 5F051 AA11 BA17 CB13 CB18 DA03 DA17 FA04 FA06

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】二つの電極の間に、1番目からn番目(nは2以上の整数)までのn個の機能性有機薄膜層を順次積層してなる有機構造体が設けられた有機半導体素子において、k番目(kは、1≦k≦(n−1)なる整数)の機能性有機薄膜層とk+1番目の機能性有機薄膜層との間には全て、フローティング状の導電体薄膜層が設けられており、前記導電体薄膜層は、前記機能性有機薄膜層に対してオーム接触していることを特徴とする有機半導体素子。 During the Patent Claims 1. A two electrodes, n-th from the first (n is an integer of 2 or more) up to n of the functional organic thin film layer successively stacked comprising organic structures in the organic semiconductor element is provided, k-th (k is, 1 ≦ k ≦ (n-1) becomes an integer) all, between the functional organic thin film layer and the (k + 1) th functional organic thin film layer floating Jo of the conductive thin film layer is provided, wherein the conductive thin film layer, an organic semiconductor element characterized in that it is ohmic contact with the functional organic thin film layer. 【請求項2】二つの電極の間に、1番目からn番目(nは2以上の整数)までのn個の機能性有機薄膜層を順次積層してなる有機構造体が設けられた有機半導体素子において、k番目(kは、1≦k≦(n−1)なる整数)の機能性有機薄膜層とk+1番目の機能性有機薄膜層との間には全て、有機化合物を含むフローティング状の導電体薄膜層が設けられており、前記導電体薄膜層は、前記機能性有機薄膜層に対してオーム接触していることを特徴とする有機半導体素子。 Between wherein two electrodes, n-th (n is an integer of 2 or more) up to n of the functional organic thin film layer sequentially stacked organic structure organic semiconductor which is provided comprising a from first in the device, k-th (k is, 1 ≦ k ≦ (n-1) becomes an integer) all between the functional organic thin film layer and the (k + 1) th functional organic thin film layer, a floating-like containing an organic compound the conductive thin film layer is provided, wherein the conductive thin film layer, an organic semiconductor element characterized in that it is ohmic contact with the functional organic thin film layer. 【請求項3】二つの電極の間に、1番目からn番目(nは2以上の整数)までのn個の機能性有機薄膜層を順次積層してなる有機構造体が設けられた有機半導体素子において、k番目(kは、1≦k≦(n−1)なる整数)の機能性有機薄膜層とk+1番目の機能性有機薄膜層との間には全て、有機化合物を含むフローティング状の導電体薄膜層が設けられており、前記導電体薄膜層には、前記有機化合物に対するアクセプタまたはドナーの少なくとも一方が含まれていることを特徴とする有機半導体素子。 Between 3. A two electrodes, n-th (n is an integer of 2 or more) up to n of the functional organic thin film layer sequentially stacked organic structure organic semiconductor which is provided comprising a from first in the device, k-th (k is, 1 ≦ k ≦ (n-1) becomes an integer) all between the functional organic thin film layer and the (k + 1) th functional organic thin film layer, a floating-like containing an organic compound conductor and thin layer is provided, the said conductive thin film layer, an organic semiconductor element characterized in that it contains at least one of an acceptor or a donor for the organic compound. 【請求項4】二つ電極の間に、1番目からn番目(nは2 Between 4. A two electrodes, n-th from the first (n is 2
    以上の整数)までのn個の機能性有機薄膜層を順次積層してなる有機構造体が設けられた有機半導体素子において、k番目(kは、1≦k≦(n−1)なる整数)の機能性有機薄膜層とk+1番目の機能性有機薄膜層との間には全て、有機化合物を含むフローティング状の導電体薄膜層が設けられており、前記導電体薄膜層には、前記有機化合物に対するアクセプタまたはドナーの両方が含まれていることを特徴とする有機半導体素子。 In the above integer) n number of functional organic thin film layer sequentially stacked organic semiconductor device wherein an organic structure is provided comprising the up, k-th (k is, 1 ≦ k ≦ (n-1) becomes an integer) all between the functional organic thin film layer and the (k + 1) th functional organic thin film layer has a floating-like conductive thin film layer containing an organic compound is provided, on the conductive thin film layer, the organic compound the organic semiconductor element characterized in that it contains both an acceptor or donor for. 【請求項5】請求項3または請求項4に記載の有機半導体素子において、前記機能性有機薄膜層の前記導電体薄膜層に接している領域は、前記有機化合物と同一の有機化合物を含むことを特徴とする有機半導体素子。 5. The organic semiconductor device according to claim 3 or claim 4, areas in contact with the conductive thin film layer of the functional organic thin film layer may comprise an organic compound and the same organic compound the organic semiconductor device characterized. 【請求項6】請求項4に記載の有機半導体素子において、前記導電体薄膜層は、前記有機化合物にアクセプタを添加した第一の層と、前記有機化合物と同一の有機化合物にドナーを添加した第二の層と、を積層してなる構造であり、前記第一の層が前記第二の層よりも陰極側に位置することを特徴とする有機半導体素子。 6. The organic semiconductor device according to claim 4, wherein the conductive thin film layer includes a first layer formed by adding an acceptor to the organic compound was added to the donor to the organic compound and the same organic compound second and layer, a structure formed by laminating a, organic semiconductor device, wherein the first layer is positioned closer to a cathode side than the second layer. 【請求項7】請求項6に記載の有機半導体素子において、前記機能性有機薄膜層の前記導電体薄膜層に接している領域は、前記有機化合物と同一の有機化合物を含むことを特徴とする有機半導体素子。 7. The organic semiconductor device according to claim 6, areas in contact with the conductive thin film layer of the functional organic thin film layer is characterized by containing an organic compound and the same organic compound organic semiconductor element. 【請求項8】請求項4に記載の有機半導体素子において、前記導電体薄膜層は、第一の有機化合物にアクセプタを添加した第一の層と、前記第一の有機化合物とは異なる第二の有機化合物にドナーを添加した第二の層と、 8. The organic semiconductor device according to claim 4, wherein the conductive thin film layer is different from the second is the first layer formed by adding an acceptor to a first organic compound, and the first organic compound a second layer formed by adding an donor organic compound,
    を積層してなる構造であり、前記第一の層が前記第二の層よりも陰極側に位置することを特徴とする有機半導体素子。 The a structure formed by laminating an organic semiconductor element characterized in that said first layer is positioned closer to a cathode side than the second layer. 【請求項9】請求項8に記載の有機半導体素子において、前記機能性有機薄膜層の前記第一の層に接している領域は、前記第一の有機化合物と同一の有機化合物を含むことを特徴とする有機半導体素子。 9. The organic semiconductor device according to claim 8, areas in contact with the first layer of the functional organic thin film layer that includes the first organic compound and the same organic compound the organic semiconductor element characterized. 【請求項10】請求項8に記載の有機半導体素子において、前記機能性有機薄膜層の前記第二の層に接している領域は、前記第二の有機化合物と同一の有機化合物を含むことを特徴とする有機半導体素子。 10. The organic semiconductor device according to claim 8, areas in contact with the second layer of the functional organic thin film layer that includes the second organic compound and the same organic compound the organic semiconductor element characterized. 【請求項11】請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載の有機半導体素子において、前記機能性有機薄膜層はバイポーラ性の有機化合物からなることを特徴とする有機半導体素子。 11. The organic semiconductor device according to any one of claims 1 to 10, the organic semiconductor element and the functional organic thin film layer is characterized by comprising a bipolar organic compound. 【請求項12】請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載の有機半導体素子において、前記機能性有機薄膜層は、正孔輸送材料からなる少なくとも一つの正孔輸送層と電子輸送材料からなる少なくとも一つの電子輸送層を有し、前記正孔輸送層は前記電子輸送層よりも陽極側に位置していることを特徴とする有機半導体素子。 12. The organic semiconductor device according to any one of claims 1 to 10, wherein the functional organic thin film layer includes at least one hole transport layer and an electron transporting material formed of a hole transporting material at least one electron transporting layer made of the organic semiconductor device is the hole transport layer and being located on the anode side than the electron transporting layer. 【請求項13】陽極と陰極との間に、電流を流すことで発光を呈する1番目からn番目(nは2以上の整数)までのn個の機能性有機薄膜層を順次積層してなる有機構造体が設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子において、k番目(kは、1≦k≦(n−1)なる整数)の機能性有機薄膜層とk+1番目の機能性有機薄膜層との間には全て、フローティング状の導電体薄膜層が設けられており、前記導電体薄膜層は、前記機能性有機薄膜層に対してオーム接触していることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 Between 13. anode and a cathode, formed by laminating n pieces of functional organic thin film layer from the first emit light by supplying a current to the n-th (n is an integer of 2 or more) sequential in the organic electroluminescent device wherein an organic structure is provided, k-th (k is, 1 ≦ k ≦ (n-1) becomes an integer) between the functional organic thin film layer and the (k + 1) th functional organic thin film layer all have a floating-like conductive thin film layer is provided, wherein the conductive thin film layer is an organic electroluminescent element characterized in that it is ohmic contact with the functional organic thin film layer. 【請求項14】陽極と陰極との間に、電流を流すことで発光を呈する1番目からn番目(nは2以上の整数)までのn個の機能性有機薄膜層を順次積層してなる有機構造体が設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子において、k番目(kは、1≦k≦(n−1)なる整数)の機能性有機薄膜層とk+1番目の機能性有機薄膜層との間には全て、有機化合物を含むフローティング状の導電体薄膜層が設けられており、前記導電体薄膜層は、前記機能性有機薄膜層に対してオーム接触していることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 Between 14. anode and a cathode, formed by laminating n pieces of functional organic thin film layer from the first emit light by supplying a current to the n-th (n is an integer of 2 or more) sequential in the organic electroluminescent device wherein an organic structure is provided, k-th (k is, 1 ≦ k ≦ (n-1) becomes an integer) between the functional organic thin film layer and the (k + 1) th functional organic thin film layer all floating-shaped conductive thin film layer containing an organic compound is provided, wherein the conductive thin film layer is an organic electroluminescent element characterized in that it is ohmic contact with the functional organic thin film layer . 【請求項15】陽極と陰極との間に、電流を流すことで発光を呈する1番目からn番目(nは2以上の整数)までのn個の機能性有機薄膜層を順次積層してなる有機構造体が設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子において、k番目(kは、1≦k≦(n−1)なる整数)の機能性有機薄膜層とk+1番目の有機薄膜層との間には全て、有機化合物を含むフローティング状の導電体薄膜層が設けられており、前記導電体薄膜層には、前記有機化合物に対するアクセプタまたはドナーの少なくとも一方が含まれていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 Between 15. anode and a cathode, formed by laminating n pieces of functional organic thin film layer from the first emit light by supplying a current to the n-th (n is an integer of 2 or more) sequential in the organic electroluminescent device wherein an organic structure is provided, k-th (k is, 1 ≦ k ≦ (n-1) becomes an integer) all between the functional organic thin film layer and the (k + 1) th organic thin film layer has floating-shaped conductive thin film layer is provided which includes an organic compound, the said conductive thin film layer, an organic electroluminescent element characterized in that it contains at least one of an acceptor or a donor for the organic compound . 【請求項16】陽極と陰極との間に、電流を流すことで発光を呈する1番目からn番目(nは2以上の整数)までのn個の機能性有機薄膜層を順次積層してなる有機構造体が設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子において、k番目(kは、1≦k≦(n−1)なる整数)の機能性有機薄膜層とk+1番目の機能性有機薄膜層との間には全て、有機化合物を含むフローティング状の導電体薄膜層が設けられており、前記導電体薄膜層には、前記有機化合物に対するアクセプタまたはドナーの両方が含まれていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 Between 16. anode and a cathode, formed by laminating n pieces of functional organic thin film layer from the first emit light by supplying a current to the n-th (n is an integer of 2 or more) sequential in the organic electroluminescent device wherein an organic structure is provided, k-th (k is, 1 ≦ k ≦ (n-1) becomes an integer) between the functional organic thin film layer and the (k + 1) th functional organic thin film layer all floating-shaped conductive thin film layer containing an organic compound is provided, the said conductive thin film layer, an organic electroluminescence, characterized in that it contains both an acceptor or a donor for the organic compound element. 【請求項17】請求項15または請求項16に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記機能性有機薄膜層の前記導電体薄膜層に接している領域は、前記有機化合物と同一の有機化合物を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 17. The organic electroluminescent device according to claim 15 or claim 16, the area in contact with the conductive thin film layer of the functional organic thin film layer includes an organic compound and the same organic compound the organic electroluminescent device characterized by. 【請求項18】請求項16に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記導電体薄膜層は、前記有機化合物にアクセプタを添加した第一の層と、前記有機化合物と同一の有機化合物にドナーを添加した第二の層と、を積層してなる構造であり、前記第一の層が前記第二の層よりも陰極側に位置することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 In the organic electroluminescent device according to claim 18 claim 16, wherein the conductive thin film layer is added a first layer formed by adding an acceptor to the organic compound, the donor to the organic compound and the same organic compound It was a second layer, a structure formed by laminating the organic electroluminescent element, wherein the first layer is positioned closer to a cathode side than the second layer. 【請求項19】請求項18に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記機能性有機薄膜層の前記導電体薄膜層に接している領域は、前記有機化合物と同一の有機化合物を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 19. The organic electroluminescent device according to claim 18, the area in contact with the conductive thin film layer of the functional organic thin film layer, and characterized by including the organic compound and the same organic compound the organic electroluminescent device to be. 【請求項20】請求項16に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記導電体薄膜層は、第一の有機化合物にアクセプタを添加した第一の層と、前記第一の有機化合物とは異なる第二の有機化合物にドナーを添加した第二の層と、を積層してなる構造であり、前記第一の層が前記第二の層よりも陰極側に位置することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 In the organic electroluminescent device according to 20. The method of claim 16, wherein the conductive thin film layer includes a first layer formed by adding an acceptor to a first organic compound, different from the first organic compound No. a second layer formed by adding an donor second organic compound has a structure formed by laminating the organic electroluminescent characterized in that the first layer be positioned closer to a cathode side than the second layer element. 【請求項21】請求項20に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記機能性有機薄膜層の前記第一の層に接している領域は、前記第一の有機化合物と同一の有機化合物を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 21. The organic electroluminescent device according to claim 20, the area in contact with the first layer of the functional organic thin film layer may include the first organic compound and the same organic compound the organic electroluminescent device characterized. 【請求項22】請求項20に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記機能性有機薄膜層の前記第二の層に接している領域は、前記第二の有機化合物と同一の有機化合物を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 22. The organic electroluminescent device according to claim 20, the area in contact with the second layer of the functional organic thin film layer may include the second organic compound and the same organic compound the organic electroluminescent device characterized. 【請求項23】請求項13乃至請求項22のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記機能性有機薄膜層はバイポーラ性の有機化合物から成ることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 23. The organic electroluminescent device according to any one of claims 13 to claim 22, wherein the functional organic thin film layer is an organic electroluminescent device characterized by comprising a bipolar organic compound. 【請求項24】請求項13乃至請求項22のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記機能性有機薄膜層は、正孔輸送材料からなる少なくとも一つの正孔輸送層と電子輸送材料からなる少なくとも一つの電子輸送層を有し、前記正孔輸送層は前記電子輸送層よりも陽極側に位置していることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 24. The organic electroluminescent device according to any one of claims 13 to claim 22, wherein the functional organic thin film layer includes at least one hole transporting layer comprising a hole transporting material and an electron transporting at least one electron transporting layer made of a material, the hole transport layer is an organic electroluminescent device characterized by being located on the anode side than the electron transporting layer. 【請求項25】請求項23に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記バイポーラ性の有機化合物はπ共役系を有する高分子化合物を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 25. The organic electroluminescent device according to claim 23, the organic electroluminescence element and the bipolar organic compound which comprises a polymer compound having a π-conjugated system. 【請求項26】請求項23に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記バイポーラ性の有機化合物はπ共役系を有する高分子化合物を含み、かつ、前記導電体薄膜層は前記π共役系を有する高分子化合物を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 In the organic electroluminescent device according to 26. Claim 23, wherein the bipolar organic compound includes a high molecular compound having a π-conjugated system, and the conductive thin film layer is high with the π conjugated system the organic electroluminescence device which comprises a molecular compound. 【請求項27】請求項23に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記バイポーラ性の有機化合物はπ共役系を有する高分子化合物を含み、かつ、前記導電体薄膜層は、アクセプタまたはドナーを添加した導電性高分子化合物を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 In the organic electroluminescent device according to claim 27 claim 23, wherein the bipolar organic compound includes a high molecular compound having a π-conjugated system, and the conductive thin film layer was added with an acceptor or donor the organic electroluminescence device which comprises a conductive polymer compound. 【請求項28】請求項24に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記導電体薄膜層は、前記正孔輸送材料または前記電子輸送材料のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 In the organic electroluminescent device according to claim 28 claim 24, wherein the conductive thin film layer, the hole transport material or an organic electroluminescence device which comprises at least one of the electron transporting material. 【請求項29】請求項24に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記導電体薄膜層は、前記正孔輸送材料および前記電子輸送材料の両方を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 In the organic electroluminescent device according to claim 29 claim 24, wherein the conductive thin film layer, the hole transport material and an organic electroluminescence device which comprises both the electron transporting material. 【請求項30】二つの電極の間に、光を吸収することで起電力を生じる1番目からn番目(nは2以上の整数)までのn個の機能性有機薄膜層を順次積層してなる有機構造体が設けられた有機太陽電池において、k番目(k Between 30. The two electrodes, n-th from the first to produce electromotive force by absorbing light (n is an integer of 2 or more) are sequentially stacked an n-number of functional organic thin film layer to in organic solar cells, which organic structure is provided comprising, k-th (k
    は、1≦k≦(n−1)なる整数)の機能性有機薄膜層とk+1番目の機能性有機薄膜層との間には全て、フローティング状の導電体薄膜層が設けられており、前記導電体薄膜層は、前記機能性有機薄膜層に対してオーム接触していることを特徴とする有機太陽電池。 Are all floating-shaped conductive thin film layer is provided between the 1 ≦ k ≦ (n-1) becomes an integer) of the functional organic thin film layer and the (k + 1) th functional organic thin film layer, wherein the conductive thin film layer, the organic solar cell is characterized in that in ohmic contact with the functional organic thin film layer. 【請求項31】二つの電極の間に、光を吸収することで起電力を生じる1番目からn番目(nは2以上の整数)までのn個の機能性有機薄膜層を順次積層してなる有機構造体が設けられた有機太陽電池において、k番目(k Between 31. The two electrodes, n-th from the first to produce electromotive force by absorbing light (n is an integer of 2 or more) are sequentially stacked an n-number of functional organic thin film layer to in organic solar cells, which organic structure is provided comprising, k-th (k
    は、1≦k≦(n−1)なる整数)の機能性有機薄膜層とk+1番目の機能性有機薄膜層との間には全て、有機化合物を含むフローティング状の導電体薄膜層が設けられており、前記導電体薄膜層は、前記機能性有機薄膜層に対してオーム接触していることを特徴とする有機太陽電池。 Is, 1 ≦ k ≦ (n-1) becomes an integer) functional organic thin film layer and the floating-shaped conductive thin film layer containing all, organic compound between the (k + 1) th functional organic thin film layer is provided and, the conductive thin film layer, an organic solar cell, characterized in that it is ohmic contact with the functional organic thin film layer. 【請求項32】二つの電極の間に、光を吸収することで起電力を生じる1番目からn番目(nは2以上の整数)までのn個の機能性有機薄膜層を順次積層してなる有機構造体が設けられた有機太陽電池において、k番目(k Between 32. The two electrodes, n-th from the first to produce electromotive force by absorbing light (n is an integer of 2 or more) are sequentially stacked an n-number of functional organic thin film layer to in organic solar cells, which organic structure is provided comprising, k-th (k
    は、1≦k≦(n−1)なる整数)の機能性有機薄膜層とk+1番目の機能性有機薄膜層との間には全て、有機化合物を含むフローティング状の導電体薄膜層が設けられており、前記導電体薄膜層には、前記有機化合物に対するアクセプタまたはドナーの少なくとも一方が含まれていることを特徴とする有機太陽電池。 Is, 1 ≦ k ≦ (n-1) becomes an integer) functional organic thin film layer and the floating-shaped conductive thin film layer containing all, organic compound between the (k + 1) th functional organic thin film layer is provided in which, in the conductive thin film layer, an organic solar cell, characterized in that it contains at least one of an acceptor or a donor for the organic compound. 【請求項33】二つの電極の間に、光を吸収することで起電力を生じる1番目からn番目(nは2以上の整数)までのn個の機能性有機薄膜層を順次積層してなる有機構造体が設けられた有機太陽電池において、k番目(k Between 33. Two electrodes, n-th from the first to produce electromotive force by absorbing light (n is an integer of 2 or more) are sequentially stacked an n-number of functional organic thin film layer to in organic solar cells, which organic structure is provided comprising, k-th (k
    は、1≦k≦(n−1)なる整数)の機能性有機薄膜層とk+1番目の機能性有機薄膜層との間には全て、有機化合物を含むフローティング状の導電体薄膜層が設けられており、前記導電体薄膜層には、前記有機化合物に対するアクセプタまたはドナーの両方が含まれていることを特徴とする有機太陽電池。 Is, 1 ≦ k ≦ (n-1) becomes an integer) functional organic thin film layer and the floating-shaped conductive thin film layer containing all, organic compound between the (k + 1) th functional organic thin film layer is provided and has, wherein the conductive thin film layer, an organic solar cell characterized in that it contains both an acceptor or a donor for the organic compound. 【請求項34】請求項32または請求項33に記載の有機太陽電池において、前記機能性有機薄膜層の前記導電体薄膜層に接している領域は、前記有機化合物と同一の有機化合物を含むことを特徴とする有機太陽電池。 In 34. The organic solar cell according to claim 32 or claim 33, the area in contact with the conductive thin film layer of the functional organic thin film layer may comprise an organic compound and the same organic compound organic solar cells, which is characterized in. 【請求項35】請求項33に記載の有機太陽電池において、前記導電体薄膜層は、前記有機化合物にアクセプタを添加した第一の層と、前記有機化合物と同一の有機化合物にドナーを添加した第二の層と、を積層してなる構造であり、前記第一の層が前記第二の層よりも陰極側に位置することを特徴とする有機太陽電池。 In the organic solar cell according to claim 35] of claim 33, wherein the conductive thin film layer includes a first layer formed by adding an acceptor to the organic compound was added to the donor to the organic compound and the same organic compound a second layer, a structure formed by laminating, organic solar cells, wherein the first layer is positioned closer to a cathode side than the second layer. 【請求項36】請求項35に記載の有機太陽電池において、前記機能性有機薄膜層の前記導電体薄膜層に接している領域は、前記有機化合物と同一の有機化合物を含むことを特徴とする有機太陽電池。 36. In the organic solar cell according to claim 35, the area in contact with the conductive thin film layer of the functional organic thin film layer is characterized by containing an organic compound and the same organic compound organic solar cells. 【請求項37】請求項33に記載の有機太陽電池において、前記導電体薄膜層は、第一の有機化合物にアクセプタを添加した第一の層と、前記第一の有機化合物とは異なる第二の有機化合物にドナーを添加した第二の層と、 In the organic solar cell according to claim 37] of claim 33, wherein the conductive thin film layer is different from the second is the first layer formed by adding an acceptor to a first organic compound, and the first organic compound a second layer formed by adding an donor organic compound,
    を積層してなる構造であり、前記第一の層が前記第二の層よりも陰極側に位置することを特徴とする有機太陽電池。 The a structure formed by laminating an organic solar cell, wherein the first layer is positioned closer to a cathode side than the second layer. 【請求項38】請求項37に記載の有機太陽電池において、前記機能性有機薄膜層の前記第一の層に接している領域は、前記第一の有機化合物と同一の有機化合物を含むことを特徴とする有機太陽電池。 38. In the organic solar cell according to claim 37, the area in contact with the first layer of the functional organic thin film layer that includes the first organic compound and the same organic compound organic solar cells, which is characterized. 【請求項39】請求項37に記載の有機太陽電池において、前記機能性有機薄膜層の前記第二の層に接している領域は、前記第二の有機化合物と同一の有機化合物を含むことを特徴とする有機太陽電池。 39. The organic solar cell according to claim 37, the area in contact with the second layer of the functional organic thin film layer that includes the second organic compound and the same organic compound organic solar cells, which is characterized. 【請求項40】請求項30乃至請求項39のいずれか一項に記載の有機太陽電池において、前記機能性有機薄膜層はバイポーラ性の有機化合物から成ることを特徴とする有機太陽電池。 40. In the organic solar cell according to any one of claims 30 to claim 39, wherein the functional organic thin film layer is an organic solar cell, comprising the bipolar organic compound. 【請求項41】請求項30乃至請求項39のいずれか一項に記載の有機太陽電池において、前記機能性有機薄膜層は、少なくとも一つの正孔輸送層と少なくとも一つの電子輸送層を有し、前記正孔輸送層は前記電子輸送層よりも陽極側に位置していることを特徴とする有機太陽電池。 41. In the organic solar cell according to any one of claims 30 to claim 39, wherein the functional organic thin film layer comprises at least one electron transporting layer and at least one hole transporting layer , the hole transport layer of the organic solar cell, characterized by being located on the anode side than the electron transporting layer. 【請求項42】請求項40に記載の有機太陽電池において、前記バイポーラ性の有機化合物はπ共役系を有する高分子化合物を含むことを特徴とする有機太陽電池。 In 42. 40. The organic solar cell according to an organic solar cell, wherein the bipolar organic compound containing a polymer compound having a π-conjugated system. 【請求項43】請求項40に記載の有機太陽電池において、前記バイポーラ性の有機化合物はπ共役系を有する高分子化合物を含み、かつ、前記導電体薄膜層は前記π In 43. The organic solar cell according to claim 40, wherein the bipolar organic compound includes a high molecular compound having a π-conjugated system, and the conductive thin film layer is the π
    共役系を有する高分子化合物を含むことを特徴とする有機太陽電池。 Organic solar cell which comprises a polymer compound having a conjugated system. 【請求項44】請求項40に記載の有機太陽電池において、前記バイポーラ性の有機化合物はπ共役系を有する高分子化合物を含み、かつ、前記導電体薄膜層は、アクセプタまたはドナーを添加した導電性高分子化合物を含むことを特徴とする有機太陽電池。 In 44. The organic solar cell according to claim 40, wherein the bipolar organic compound includes a high molecular compound having a π-conjugated system, and the conductive thin film layer, a conductive with the acceptor or donor added thereto organic solar cell which comprises a sex polymeric compound. 【請求項45】請求項41に記載の有機太陽電池において、前記導電体薄膜層は、前記正孔輸送材料または前記電子輸送材料のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする有機太陽電池。 In 45. The organic solar cell according to claim 41, wherein the conductive thin film layer, an organic solar cell which comprises at least one of the hole transporting material and the electron transporting material. 【請求項46】請求項41に記載の有機太陽電池において、前記導電体薄膜層は、前記正孔輸送材料および前記電子輸送材料の両方を含むことを特徴とする有機太陽電池。 In 46. The organic solar cell according to claim 41, wherein the conductive thin film layer, an organic solar cell which comprises both the hole transporting material and the electron transporting material. 【請求項47】請求項1乃至請求項37のいずれか一項に記載の有機半導体素子または有機エレクトロルミネッセンス素子または有機太陽電池において、前記導電体薄膜層の導電率は、10 -10 S/m 2以上であることを特徴とする有機半導体素子または有機エレクトロルミネッセンス素子または有機太陽電池。 In 47. Claim 1 having an organic semiconductor device or an organic electroluminescence device or an organic solar cell according to any one of claims 37, the conductivity of the conductive thin film layer, 10 -10 S / m the organic semiconductor device or an organic electroluminescence device or an organic solar cell is characterized in that two or more.
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