JP2009302252A - Organic thin film light receiving element, organic thin film light receiving/emitting element, organic thin film light receiving/emitting element array, pulse sensor using thereof and vehicle equipped with pulse sensor - Google Patents

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Kinya Kumazawa
金也 熊沢
Masaki Hirota
正樹 廣田
Jun Okada
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic thin film light receiving element capable of controlling a dark current by forming an ion doped surface. <P>SOLUTION: The thin film light receiving element has, on a base material 1, a first electrode 2 and a second electrode 4, at least one of which possesses an optical transparency, and a photoconductive organic thin film layer 3 for generating a photo carrier by absorbing the incident light interposed between the first electrode 2 and the second electrode 4. At least one of the first electrode 2 and the photoconductive organic thin film layer 3 includes the ion doped surface 5, in which ions are doped, on the boundary between the first electrode 2 and the photoconductive organic thin film layer 3. The size of the energy of the work function of the first electrode 2 is smaller than the energy of the ionization potential of the photoconductive organic thin film layer 3, and to generate a photoinduced current, a larger positive voltage is applied to the first electrode 2 than that applied to the second electrode 4 which is capable of transporting the photo carrier. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機薄膜受光素子、その有機薄膜受光素子と有機薄膜発光素子とを設けた有機薄膜受発光素子、その有機薄膜受発光素子を複数配置した有機薄膜受発光素子アレイ、その有機薄膜受発光素子または有機薄膜受発光素子アレイを用いた脈拍センサ、その脈拍センサを設けた車両に関する。   The present invention relates to an organic thin film light receiving element, an organic thin film light emitting / receiving element provided with the organic thin film light receiving element and the organic thin film light emitting element, an organic thin film light receiving / emitting element array including a plurality of the organic thin film light receiving / emitting elements, and the organic thin film light receiving element. The present invention relates to a pulse sensor using a light emitting element or an organic thin film light emitting / receiving element array, and a vehicle provided with the pulse sensor.

外部光を取り入れる受光素子として、光電素子、光起電力素子などの光センサがある。受光素子は、たとえば脈拍計に使用されている。脈拍計は、発光素子および受光素子を備え、発光素子からの光を人体、特に動脈部や静脈部に当てて、血中のヘモグロビンによって散乱された反射光を受光素子によって受光し、その出力変化から脈拍のほかヘモグロビンの変化量を測定している。   As a light receiving element for taking in external light, there are optical sensors such as a photoelectric element and a photovoltaic element. The light receiving element is used, for example, in a pulse meter. The pulse meter is equipped with a light emitting element and a light receiving element. The light from the light emitting element is applied to the human body, particularly the arterial part and the vein part, and the reflected light scattered by hemoglobin in the blood is received by the light receiving element. In addition to the pulse, the amount of change in hemoglobin is measured.

近年、有機半導体を利用した受光素子が開発されている。特許文献1には、ペリレンやペンタセンなどの光導電性有機半導体をポリカーボネートやポリビニルカルバゾールなどの絶縁体樹脂中に分散させ、この樹脂分散有機半導体層に光照射することにより、光誘起電流が得られる受光素子が開示されている。
特開2002−76430号公報
In recent years, light receiving elements using organic semiconductors have been developed. In Patent Document 1, a photo-induced current is obtained by dispersing a photoconductive organic semiconductor such as perylene or pentacene in an insulating resin such as polycarbonate or polyvinyl carbazole and irradiating the resin-dispersed organic semiconductor layer with light. A light receiving element is disclosed.
JP 2002-76430 A

しかしながら、特許文献1では光導電性有機半導体を絶縁体中に分散させているため、高いS/N比を得ようとすると、印加電圧を大きくする必要があった。   However, in Patent Document 1, since the photoconductive organic semiconductor is dispersed in the insulator, it is necessary to increase the applied voltage in order to obtain a high S / N ratio.

そこで本発明の目的は、低い電力で高いS/N比が得られる有機薄膜受光素子を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an organic thin film light-receiving element that can obtain a high S / N ratio with low power.

上記課題を解決するための本発明に係る有機薄膜受光素子は、次のような構成を特徴としている。基材上に、少なくとも一方が光透過性を有する第1の電極と第2の電極と、第1の電極と第2の電極との間に介在され入射する光を吸収して光キャリアを生成する光導電性有機薄膜層と、を備える。第1の電極および光導電性誘起薄膜層の少なくとも一方は、第1の電極と光導電性有機薄膜層との界面にイオンをドープ処理したイオンドープ面を有し、第1の電極の仕事関数のエネルギーの大きさは、光導電性有機薄膜層のイオン化ポテンシャルのエネルギーの大きさよりも小さく、第1の電極は第2の電極よりも正に大きな電圧が印加される。   An organic thin film light receiving element according to the present invention for solving the above-described problems is characterized by the following configuration. A light carrier is generated by absorbing incident light that is interposed between the first electrode and the second electrode, and the first electrode and the second electrode, at least one of which is light transmissive on the substrate. A photoconductive organic thin film layer. At least one of the first electrode and the photoconductive inducing thin film layer has an ion-doped surface doped with ions at the interface between the first electrode and the photoconductive organic thin film layer, and the work function of the first electrode Is smaller than the ionization potential energy of the photoconductive organic thin film layer, and a positive voltage is applied to the first electrode higher than the second electrode.

本発明によれば、第1の電極および光導電性誘起薄膜層の合わせ面の少なくとも一方に、イオンをドープ処理したイオンドープ面を設けたので、両層の界面に電位障壁を形成し、暗電流を抑制することができ、光誘起電流との比(S/N比)を大きくすることができる。   According to the present invention, since at least one of the mating surfaces of the first electrode and the photoconductivity-inducing thin film layer is provided with an ion-doped surface doped with ions, a potential barrier is formed at the interface between the two layers. The current can be suppressed, and the ratio (S / N ratio) to the photoinduced current can be increased.

まず、本発明の有機薄膜受光素子の好ましい実施形態を説明する。しかし、本発明の有機薄膜受光素子は以下の実施形態のみには制限されない。なお、添付した図面では、説明の明確性のために各構成要素を誇張して表現している。また、図面では同一の要素には同一の符号を付し、明細書では同一の要素について重複する説明を省略している。   First, a preferred embodiment of the organic thin film light receiving element of the present invention will be described. However, the organic thin film light receiving element of the present invention is not limited to the following embodiments. In the accompanying drawings, each component is exaggerated for clarity of explanation. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and the description of the same elements is omitted in the specification.

以下の説明では、代表的な実施形態として本発明の有機薄膜受光素子が有機薄膜発光素子と共に脈拍センサとして用いられる場合を例に挙げて説明する。しかし、本発明の技術的範囲は下記の形態のみに制限されず他の形態をも含む。つまり、脈拍の検出装置としての使用以外にも、さまざまな検出装置としての使用が可能である。   In the following description, a case where the organic thin film light receiving element of the present invention is used as a pulse sensor together with the organic thin film light emitting element will be described as a representative embodiment. However, the technical scope of the present invention is not limited to the following forms, and includes other forms. That is, in addition to use as a pulse detection device, it can be used as various detection devices.

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る有機薄膜受光素子10を有する有機薄膜受発光素子30の説明に供する概念図である。
[First embodiment]
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining an organic thin film light emitting / receiving element 30 having the organic thin film light receiving element 10 according to the first embodiment of the present invention.

本実施形態に係る有機薄膜受光素子10は、有機薄膜発光素子20と共に一つの基材1上に形成され、有機薄膜受発光素子30を成している。有機薄膜受発光素子30は、有機薄膜受光素子10および有機薄膜発光素子20を備える面を被検体40に向けて配置し、有機薄膜発光体20から光8を被検体40に照射する。そして、被検体40で反射した光8を有機薄膜受光体10によって受光し、その光8の情報(例えば、光強度)から被検体40における脈拍のような生体情報の検出、あるいは被検体40の物性の検知に利用する。ここで、有機薄膜受発光素子30に備えられる有機薄膜発光素子20の代わりに、外部光を利用して有機薄膜受光素子10で光を受光し検知することも可能である。   The organic thin film light receiving element 10 according to the present embodiment is formed on a single substrate 1 together with the organic thin film light emitting element 20 to form an organic thin film light receiving and emitting element 30. The organic thin film light emitting / receiving element 30 is arranged with the surface including the organic thin film light receiving element 10 and the organic thin film light emitting element 20 facing the subject 40, and irradiates the subject 40 with light 8 from the organic thin film light emitting body 20. Then, the light 8 reflected by the subject 40 is received by the organic thin film photoreceptor 10, and detection of biological information such as a pulse in the subject 40 from information (for example, light intensity) of the light 8, or of the subject 40. Used to detect physical properties. Here, instead of the organic thin film light emitting element 20 provided in the organic thin film light emitting / receiving element 30, it is also possible to receive and detect light by the organic thin film light receiving element 10 using external light.

以下それぞれの部材について詳細に説明する。   Hereinafter, each member will be described in detail.

[基材1]
基材1として、リジット材または可とう性部材が使用可能であるが、有機半導体材料を光導電性有機薄膜層に利用しておりフレキシブルな効果を有するために、基材1は可とう性部材が好ましい。可とう性部材としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリスチレン(PS)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)等を挙げることができる。可とう性部材による各種樹脂基板や繊維状構造体を有機薄膜受発光素子30の基材1に適用することで、後述するように有機薄膜受光体10および有機薄膜発光体20の可とう性とあいまって、素子自体を可とう性に富むものとすることができる。したがって有機薄膜受発光素子30を任意の形状、特に曲面形状で利用することが可能となる。
[Substrate 1]
A rigid member or a flexible member can be used as the substrate 1, but since the organic semiconductor material is used for the photoconductive organic thin film layer and has a flexible effect, the substrate 1 is a flexible member. Is preferred. Examples of the flexible member include an epoxy resin, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polystyrene (PS), polycarbonate (PC), and polyimide (PI). By applying various resin substrates and fibrous structures made of a flexible member to the base material 1 of the organic thin film light emitting / receiving element 30, the flexibility of the organic thin film light receiving body 10 and the organic thin film light emitting body 20 as will be described later. In combination, the element itself can be made very flexible. Therefore, the organic thin film light emitting / receiving element 30 can be used in an arbitrary shape, particularly in a curved shape.

[有機薄膜受光素子10]
図2は、本実施形態による有機薄膜受光素子10の説明に供する概略断面図である。
[Organic thin film light receiving element 10]
FIG. 2 is a schematic sectional view for explaining the organic thin film light receiving element 10 according to the present embodiment.

図2(a)に示すように、有機薄膜受光素子10は、基材1上に形成された第1の電極2、第1の電極2上に形成された光導電性有機薄膜層3、光導電性有機薄膜層3上に形成された第2の電極4を備えている。第1の電極2は、光導電性有機薄膜層3との界面に、イオンをドープ処理したイオンドープ面5を有している。この構成において、第1の電極2と第2の電極4との間に電圧6が印加された状態で、第2の電極4面側から光8を入射させる。なお、印加電圧は第1の電極2に対して正電圧を付与するものとし、この状態で光誘起電流を微小電流計7で測定するものである。   As shown in FIG. 2A, an organic thin film light receiving element 10 includes a first electrode 2 formed on a substrate 1, a photoconductive organic thin film layer 3 formed on the first electrode 2, a light A second electrode 4 formed on the conductive organic thin film layer 3 is provided. The first electrode 2 has an ion-doped surface 5 on which ions are doped at the interface with the photoconductive organic thin film layer 3. In this configuration, the light 8 is incident from the surface of the second electrode 4 with the voltage 6 applied between the first electrode 2 and the second electrode 4. The applied voltage is a positive voltage applied to the first electrode 2, and the photoinduced current is measured with the microammeter 7 in this state.

図2(b)に示すように、誘起薄膜受光素子10は、図2(a)において示した順番に限らずに、たとえば、基材1上に形成された第2の電極4、第2の電極4上に形成された光導電性有機薄膜層3、光導電性有機薄膜層3上に形成された第1の電極2と構成しても良い。さらに、イオンドープ面5は、第1の電極2と光導電性有機薄膜層3との界面に形成されれば良く、第1の電極2または光導電性有機薄膜層3のいずれか一方が有すればよい。図2(b)では、光導電性有機薄膜層3がイオンドープ面5を有している。   As shown in FIG. 2 (b), the induced thin film light receiving element 10 is not limited to the order shown in FIG. 2 (a), for example, the second electrode 4 and the second electrode formed on the substrate 1. The photoconductive organic thin film layer 3 formed on the electrode 4 and the first electrode 2 formed on the photoconductive organic thin film layer 3 may be used. Further, the ion-doped surface 5 may be formed at the interface between the first electrode 2 and the photoconductive organic thin film layer 3, and either the first electrode 2 or the photoconductive organic thin film layer 3 is present. do it. In FIG. 2 (b), the photoconductive organic thin film layer 3 has an ion doped surface 5.

[第1の電極2および第2の電極4]
第1の電極2および第2の電極4は、両電極間の光導電性有機薄膜層3まで光を入射させ、光導電性有機薄膜層3で生成された光キャリアが輸送されるプロセスを踏むことから、電極の少なくとも一方は光透過性を有する材料から構成される必要がある。ここで、本願における光透過性は、光導電性有機薄膜3において特定波長を吸収し、光キャリアを生成し輸送するという観点から、光導電性有機薄膜3の受光感度が最良の波長範囲と同じ波長範囲の光透過性を有している方が好ましく、可視光線全域、あるいは紫外線や近赤外線の全域で必ずしも高い光透過性を有している必要はない。
[First electrode 2 and second electrode 4]
The first electrode 2 and the second electrode 4 have a process in which light is incident on the photoconductive organic thin film layer 3 between both electrodes and the photocarriers generated in the photoconductive organic thin film layer 3 are transported. For this reason, at least one of the electrodes needs to be made of a light transmissive material. Here, the light transmittance in the present application is the same as the wavelength range in which the photoconductive organic thin film 3 has the best light receiving sensitivity from the viewpoint of absorbing a specific wavelength in the photoconductive organic thin film 3 and generating and transporting photocarriers. It is preferable to have light transmittance in the wavelength range, and it is not always necessary to have high light transmittance in the entire visible light region, or the entire region of ultraviolet rays or near infrared rays.

第1の電極2および第2の電極4の材料としては、例えば、無機透明電極材であるITO(酸化インジウム錫)の他に、SnO(酸化錫)、ZnO(酸化亜鉛)、FTO(Fドープ酸化錫)などの無機系酸化物を適用しても構わない。あるいは、π共役系高分子系などの各種導電性高分子である、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)/ポリスチレンスルフォン酸(PSS)、ポリアニリン(PANI)、ポリピロール(PPy)、ポリチオフェン、カーボンナノチューブ分散体などの適用も可能である。これにより、可溶性を有しているためインクジェット等の印刷技術を適用し、基材1上に直接素子形成が可能になるというメリットが生まれる。 Examples of the material of the first electrode 2 and the second electrode 4 include SnO 2 (tin oxide), ZnO (zinc oxide), FTO (F) in addition to ITO (indium tin oxide) which is an inorganic transparent electrode material. An inorganic oxide such as doped tin oxide) may be applied. Or, various conductive polymers such as π-conjugated polymer, such as polyethylenedioxythiophene (PEDOT) / polystyrene sulfonic acid (PSS), polyaniline (PANI), polypyrrole (PPy), polythiophene, carbon nanotube dispersion, etc. Is also possible. Thereby, since it has solubility, a printing technique such as ink jet is applied, and an advantage that an element can be directly formed on the substrate 1 is born.

たとえば、光導電性有機薄膜層3にポリ銅フタロシアニン(PCuPc)を選択した場合には、吸収ピーク波長は380nm〜500nmの範囲である。入射光側となるいずれか一方の電極においても、ポリ銅フタロシアニン(PCuPc)と同じ波長範囲の高い光透過性(たとえば、光透過率60%以上)を有していれば良い。   For example, when polycopper phthalocyanine (PCuPc) is selected for the photoconductive organic thin film layer 3, the absorption peak wavelength is in the range of 380 nm to 500 nm. Any one of the electrodes on the incident light side only needs to have high light transmittance (for example, light transmittance of 60% or more) in the same wavelength range as that of polycopper phthalocyanine (PCuPc).

[光導電性有機薄膜層3]
光導電性有機薄膜層3は、有機半導体材料からなり、半導体の性質を利用して、入射した光を吸収し、その光のエネルギーがエネルギーバンドギャップEg以上のときに光キャリア(電子、正孔)を生成する。たとえば、シリコンのバンドギャップは約1.2eVであり、光のエネルギーは波長に依存するが、そのエネルギーが1.2eV以上なら光キャリア(電子、正孔)が生成される。光導電性有機薄膜層3を構成する材料によって、吸収する光の波長感度が変化するため、受光する光の波長範囲を有する最適な材料を選択するのが好ましい。生成された光キャリア(電子、正孔)は、正電圧が印加された第1の電極2(+)に電子が移動し、第2の電極4(−)に正孔が移動することにより、光誘起電流が流れることになる。ここで、光導電性有機薄膜層3は、光の量(数)に応じた電子を生成するため、光誘起電流の電流は光量により変動する。
[Photoconductive organic thin film layer 3]
The photoconductive organic thin film layer 3 is made of an organic semiconductor material and absorbs incident light by utilizing the properties of the semiconductor. When the energy of the light is equal to or greater than the energy band gap Eg, photocarriers (electrons, holes) ) Is generated. For example, the band gap of silicon is about 1.2 eV, and the energy of light depends on the wavelength. However, if the energy is 1.2 eV or more, photocarriers (electrons and holes) are generated. Since the wavelength sensitivity of light to be absorbed varies depending on the material constituting the photoconductive organic thin film layer 3, it is preferable to select an optimal material having a wavelength range of light to be received. The generated photocarriers (electrons, holes) move to the first electrode 2 (+) to which a positive voltage is applied, and the holes move to the second electrode 4 (−). A photo-induced current will flow. Here, since the photoconductive organic thin film layer 3 generates electrons according to the amount (number) of light, the current of the photoinduced current varies depending on the amount of light.

本実施形態において、光導電性有機薄膜層3の材料としては、たとえば、π共役系高分子を含むことが望ましい。これにより、生成した光キャリアの輸送を容易にする(移動度向上)と共に、可溶性を有しているためインクジェット等の印刷技術を適用し、基材1上に直接素子形成が可能になるというメリットが生まれる。   In the present embodiment, the material of the photoconductive organic thin film layer 3 desirably includes, for example, a π-conjugated polymer. This facilitates the transport of the generated optical carrier (improves mobility) and has the advantage of being capable of forming an element directly on the substrate 1 by applying a printing technique such as inkjet because it is soluble. Is born.

このようなπ共役系高分子系としては多数キャリアが正孔である正孔輸送性材料が好ましい。正孔輸送性材料としては、たとえば、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、メロシアニン誘導体、キナクリドン誘導体、トリフェニル・ジアミン誘導体やこれらの混合物、あるいはポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)/ポリスチレンスルフォン酸(PSS)、ポリチオフェン、ポリアニリン(PANI)、ポリピロール(PPy)、ポリセレノフェン等の導電性高分子等を挙げることができる。これらの中でも、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、メロシアニン誘導体、キナクリドン誘導体、トリフェニル・ジアミン誘導体などが可視光域に強い吸収感度を持ち、光キャリア生成の点からも好ましい。   As such a π-conjugated polymer system, a hole transporting material in which majority carriers are holes is preferable. Examples of the hole transporting material include phthalocyanine derivatives, porphyrin derivatives, merocyanine derivatives, quinacridone derivatives, triphenyl diamine derivatives and mixtures thereof, or polyethylenedioxythiophene (PEDOT) / polystyrene sulfonic acid (PSS), polythiophene, Examples thereof include conductive polymers such as polyaniline (PANI), polypyrrole (PPy), and polyselenophene. Among these, phthalocyanine derivatives, porphyrin derivatives, merocyanine derivatives, quinacridone derivatives, triphenyl diamine derivatives and the like have strong absorption sensitivity in the visible light region and are preferable from the viewpoint of generation of photocarriers.

[イオンドープ面5]
イオンドープ面5は、図2に示すように、第1の電極2と光導電性有機薄膜層3との界面に位置し、第1の電極2の表面または光導電性有機薄膜層3の表面に形成される。イオンドープ面5は、第1の電極2と光導電性有機薄膜層3との界面における電位障壁の積極的な形成に大きく貢献するものである。
[Ion-doped surface 5]
As shown in FIG. 2, the ion-doped surface 5 is located at the interface between the first electrode 2 and the photoconductive organic thin film layer 3, and the surface of the first electrode 2 or the surface of the photoconductive organic thin film layer 3. Formed. The ion doped surface 5 greatly contributes to the positive formation of a potential barrier at the interface between the first electrode 2 and the photoconductive organic thin film layer 3.

図3および図4は、本実施形態による有機薄膜受光素子10に備えられるイオンドープ面5の説明に供するエネルギーバンド概略図である。図3および図4に示すように、第1の電極2と光導電性有機薄膜層3との界面に位置するイオンドープ面5の有無により、エネルギーバンド構造は変化する。本願発明は、光導電性有機薄膜層3のイオン化ポテンシャルをIpとし、第1の電極2の仕事関数をΦmとしたとき、第1の電極2または光導電性有機薄膜面3の界面に位置する面に、エネルギーの大きさがΦm<Ipなる関係を満足させるイオンドープ面5を積極的に設け、任意の大きさの電位障壁を形成し、暗電流を抑制している。なお、暗電流とは受光素子に光入射がないにも関わらず、電流成分として発生するものである。   3 and 4 are schematic energy band diagrams for explaining the ion doped surface 5 provided in the organic thin film light receiving element 10 according to the present embodiment. As shown in FIGS. 3 and 4, the energy band structure changes depending on the presence or absence of the ion-doped surface 5 located at the interface between the first electrode 2 and the photoconductive organic thin film layer 3. The present invention is located at the interface of the first electrode 2 or the photoconductive organic thin film surface 3 when the ionization potential of the photoconductive organic thin film layer 3 is Ip and the work function of the first electrode 2 is Φm. The surface is positively provided with an ion-doped surface 5 that satisfies the relationship that the magnitude of energy is Φm <Ip, thereby forming a potential barrier of an arbitrary size and suppressing dark current. The dark current is generated as a current component even though no light is incident on the light receiving element.

以下それぞれのエネルギーの大きさの違いによる、エネルギーバンド構造、電位障壁の高さについて図面を用いて詳細に説明する。図3は、エネルギーの大きさがIp<Φmの場合のエネルギーバンド構造を示す。図4は、本願発明の特徴であるエネルギーの大きさがIp>Φmの場合のエネルギーバンド構造を示す。   Hereinafter, the energy band structure and the height of the potential barrier depending on the magnitude of each energy will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 shows an energy band structure when the magnitude of energy is Ip <Φm. FIG. 4 shows an energy band structure when the magnitude of energy, which is a feature of the present invention, is Ip> Φm.

[Ip<Φmの場合]
まずは、エネルギーの大きさがIp<Φmの場合のエネルギーバンド構造について図3を用いて説明する。図3(a)は、第1の電極2と光導電性有機薄膜層3とが接触する前のエネルギーバンド構造を示す図であり、図3(b)は、第1の電極2と光導電性有機薄膜層3とが接触した後のエネルギーバンド構造を示す図である。
[If Ip <Φm]
First, the energy band structure when the energy magnitude is Ip <Φm will be described with reference to FIG. 3A is a diagram showing an energy band structure before the first electrode 2 and the photoconductive organic thin film layer 3 are in contact with each other, and FIG. 3B is a diagram showing the first electrode 2 and the photoconductive structure. It is a figure which shows the energy band structure after the organic organic thin film layer 3 contacted.

今、第1の電極2の仕事関数をΦm、正孔輸送性材料からなる光導電性有機薄膜層3のイオン化ポテンシャルをIp、光導電性有機薄膜層3の最低披占有分子軌道(Lowest Unoccupied Molecular Orbital:LUMO)、及び最高披占有分子軌道(HighestOccupied Molecular Orbital:HOMO)とする。また、両者のフェルミ準位をEfと標記する。   Now, the work function of the first electrode 2 is Φm, the ionization potential of the photoconductive organic thin film layer 3 made of a hole transporting material is Ip, and the lowest occupied molecular orbital of the photoconductive organic thin film layer 3 (Lowest Unoccupied Molecular). Orbital: LUMO) and the highest occupied molecular orbital (HOMO). In addition, both Fermi levels are denoted as Ef.

また、光導電性有機薄膜層3において、イオン化ポテンシャルIpとは、真空準位(Vacuum Level:VL)と最高披占有分子軌道HOMOとのエネルギー差を示すものであり、一方、第1の電極2における仕事関数Φmとは、真空準位VLとフェルミ準位Efとのエネルギー差を示すものである(例えば、「有機薄膜仕事関数データ集」、 シーエムシー出版 頁6参照)。   In the photoconductive organic thin film layer 3, the ionization potential Ip indicates an energy difference between the vacuum level (VL) and the highest occupied molecular orbital HOMO, while the first electrode 2. Is the energy difference between the vacuum level VL and the Fermi level Ef (see, for example, “Organic Thin Film Work Function Data Collection”, page 6 of CMC Publishing).

上記のような定義を踏まえ、第1の電極2の仕事関数Φm、正孔輸送性材料からなる光導電性有機薄膜層3のイオン化ポテンシャルIpのエネルギーの大きさの大小が、Ip<Φmなる場合を考える。接触前の両者のエネルギーバンド構造は図3(a)に示す状態であるが、接触し平衡状態となると、両者のフェルミ準位が一致するようにシフトし、図3(b)に示す状態になると考えられる。この状態では、正孔輸送性材料からなる光導電性有機薄膜層3において、多数キャリアである正孔は、界面において電位障壁は存在しないことから、第1の電極2側へ容易に移動することが可能となる。半導体理論で言うところのオーム接触に近い状態になり、第1電極に正電圧が印加されると、その電圧の大きさに従い、暗電流Nも比例して増大してしまうことになる。この状態で印加電圧の大きさをアップしていくと、光誘起電流Sは増大していくが、暗電流Nも同様に増大し、結局、暗電流Nと光誘起電流Sの比(S/N比)は大きくならない。S/N比を向上させるために、暗電流Nを抑制する必要があり、そのためには、界面において電位障壁を形成する必要がある。よって、暗電流Nを減らす方法として、エネルギーの大きさがIp>Φmなる関係を満たすように、積極的に電位障壁高さを制御する方法が考えられる。   Based on the above definition, the magnitude of the energy function of the work function Φm of the first electrode 2 and the ionization potential Ip of the photoconductive organic thin film layer 3 made of a hole transporting material is Ip <Φm think of. The energy band structure of both before contact is in the state shown in FIG. 3 (a), but when in contact and in equilibrium, the two Fermi levels are shifted so as to coincide with each other to the state shown in FIG. 3 (b). It is considered to be. In this state, in the photoconductive organic thin film layer 3 made of a hole transporting material, holes that are majority carriers can easily move to the first electrode 2 side because there is no potential barrier at the interface. Is possible. When it becomes a state close to ohmic contact in the semiconductor theory and a positive voltage is applied to the first electrode, the dark current N also increases in proportion to the magnitude of the voltage. When the magnitude of the applied voltage is increased in this state, the photo-induced current S increases, but the dark current N also increases in the same manner. As a result, the ratio of the dark current N to the photo-induced current S (S / N ratio) does not increase. In order to improve the S / N ratio, it is necessary to suppress the dark current N, and for this purpose, it is necessary to form a potential barrier at the interface. Therefore, as a method of reducing the dark current N, a method of positively controlling the potential barrier height so that the magnitude of energy satisfies the relationship of Ip> Φm can be considered.

[Ip>Φmの場合]
一方、第1の電極2の仕事関数Φm、正孔輸送性材料からなる光導電性有機薄膜層3のイオン化ポテンシャルIp、エネルギーの大きさの大小がIp>Φmの場合のエネルギーバンド構造について図4を用いて説明する。図4(a)は、第1の電極2と光導電性有機薄膜層3とが接触する前のエネルギーバンド構造を示す図であり、図4(b)は、第1の電極2と光導電性有機薄膜層3とが接触した後の熱平衡状態にあるエネルギーバンド構造を示す図である。図4(c)は、図4(b)の状態時に第1の電極2に正電圧を印加した場合のエネルギーバンド構造を示す図である。
[If Ip> Φm]
On the other hand, FIG. 4 shows the energy band structure when the work function Φm of the first electrode 2, the ionization potential Ip of the photoconductive organic thin film layer 3 made of a hole transporting material, and the magnitude of the energy is Ip> Φm. Will be described. 4A is a diagram showing an energy band structure before the first electrode 2 and the photoconductive organic thin film layer 3 are in contact with each other, and FIG. 4B is a diagram showing the first electrode 2 and the photoconductive layer. It is a figure which shows the energy band structure in a thermal equilibrium state after the organic organic thin film layer 3 contacts. FIG. 4C is a diagram showing an energy band structure when a positive voltage is applied to the first electrode 2 in the state of FIG.

図4(a)に示すように、第1の電極2の仕事関数Φm、正孔輸送性材料からなる光導電性有機薄膜層3のイオン化ポテンシャルIpのエネルギーの大きさの大小は、Ip>Φmなる関係である。光導電性有機薄膜層3のフェルミ準位EfはHOMOとLUMO間のエネルギーギャップEg内に位置する。また、基本的にEfはHOMOに近いエネルギーに位置する。第1の電極2のフェルミ準位Efは、真空準位VLからΦmのところに位置するため、光導電性有機薄膜3のフェルミ準位Efよりも上のエネルギーに位置する。   As shown in FIG. 4A, the magnitude of the energy of the work function Φm of the first electrode 2 and the ionization potential Ip of the photoconductive organic thin film layer 3 made of a hole transporting material is Ip> Φm It is a relationship. The Fermi level Ef of the photoconductive organic thin film layer 3 is located in the energy gap Eg between HOMO and LUMO. Further, Ef is basically located at an energy close to HOMO. Since the Fermi level Ef of the first electrode 2 is located at Φm from the vacuum level VL, it is located at an energy higher than the Fermi level Ef of the photoconductive organic thin film 3.

そして、図4(b)に示すように、第1の電極2と光導電性有機薄膜層3とが接触すると、上記同様、フェルミ準位が一致するようにシフトする。導電性有機薄膜層3内の多数キャリアである正孔は電位障壁高Φbのため、容易に、第1の電極2側へ移動することができなくなる。また、界面にいた正孔も電位障壁ができたため、第1の電極2から離れようと移動する。   Then, as shown in FIG. 4B, when the first electrode 2 and the photoconductive organic thin film layer 3 come into contact with each other, the Fermi levels are shifted so as to coincide with each other. Holes that are majority carriers in the conductive organic thin film layer 3 cannot easily move to the first electrode 2 side because of the high potential barrier Φb. In addition, since the holes at the interface also have potential barriers, they move away from the first electrode 2.

さらに、図4(c)に示すように、第1の電極2に正電圧が印加されると、バンドは傾く。第1の電極2への印加電圧Vを+Vaとすることにより、V=0に比べ、電位障壁の高さは大となり暗電流は抑制されることになる。この状態で光導電性有機薄膜層3へ光が入射すると、電子は第1の電極2へ、正孔は第2の電極1へ移動し、光誘起電流が流れることになる。また、光導電性有機薄膜層3での多数キャリアである正孔は第1の電極2に移動できなくなる。従って、第1の電極2に正電圧を印加した状態とすることにより、正孔が移動できず、それ故、暗電流Nは抑制されるとも考えられる。   Furthermore, as shown in FIG. 4C, when a positive voltage is applied to the first electrode 2, the band is inclined. By setting the applied voltage V to the first electrode 2 to + Va, the height of the potential barrier is increased compared to V = 0, and the dark current is suppressed. When light enters the photoconductive organic thin film layer 3 in this state, electrons move to the first electrode 2 and holes move to the second electrode 1, and a photo-induced current flows. In addition, holes which are majority carriers in the photoconductive organic thin film layer 3 cannot move to the first electrode 2. Therefore, it is considered that, when a positive voltage is applied to the first electrode 2, holes cannot move, and therefore the dark current N is suppressed.

つまり、第1の電極2の仕事関数Φm、正孔輸送性材料からなる光導電性有機薄膜層3のイオン化ポテンシャルIp、の大小が、Ip>Φmなる関係を満たすように積極的に電位障壁を形成することにより、暗電流は電位障壁を乗り越えにくくなり抑制される。さらに電極間に電圧を印加することにより、ますます電位障壁を大きくすることができ、暗電流をさらに抑制することができる。よって、光誘起電流Sを増大させることで暗電流Nと光誘起電流Sの比(S/N比)を大きく向上させることができる。   That is, the potential barrier is positively set so that the work function Φm of the first electrode 2 and the ionization potential Ip of the photoconductive organic thin film layer 3 made of the hole transporting material satisfy the relationship of Ip> Φm. By forming the dark current, it becomes difficult to overcome the potential barrier and is suppressed. Furthermore, by applying a voltage between the electrodes, the potential barrier can be further increased and the dark current can be further suppressed. Therefore, the ratio (S / N ratio) between the dark current N and the photoinduced current S can be greatly improved by increasing the photoinduced current S.

[Ip>Φmの関係を満たすイオンドープ面5の形成]
次に、Ip>Φmなる関係を満足させるイオンドープ面5の形成について説明する。Ip>Φmなる関係を満足させるために、一般には、正孔輸送性材料からなる光導電性有機薄膜層3のイオン化ポテンシャルIpに比べ、第1の電極2の仕事関数Φmが小なる材料(例えば、金属材料)を適宜選択し、それを薄膜形成することにより理論的には可能である。しかし、Φmが小なる金属材料は非常に活性度が高いため、大気中では安定して存在できず、電極を含めた一連の膜形成のために、連続真空プロセスが必要で、コスト高となってしまう。
[Formation of ion-doped surface 5 satisfying the relationship of Ip> Φm]
Next, formation of the ion doped surface 5 that satisfies the relationship of Ip> Φm will be described. In order to satisfy the relationship of Ip> Φm, in general, the work function Φm of the first electrode 2 is smaller than the ionization potential Ip of the photoconductive organic thin film layer 3 made of a hole transporting material (for example, It is theoretically possible to select a metal material) and form a thin film. However, metal materials with small Φm are very active and cannot exist stably in the atmosphere, and a continuous vacuum process is required to form a series of films including electrodes, resulting in high costs. End up.

また、さらにIp>Φmなる任意の大きさでの制御が基本的に困難であり、特に、より電位障壁高さΦbを0.5eV以上とすることは不可能であった。   Furthermore, it is basically difficult to control at an arbitrary size such that Ip> Φm, and in particular, it is impossible to further increase the potential barrier height Φb to 0.5 eV or more.

本願では、第1の電極2面、あるいは光導電性有機薄膜3面に、Ip>Φmなる関係を満足させる処理面を積極的に設け、任意の大きさの電位障壁高さを形成することを鋭意検討の末、見出したものである。本願でいうIp>Φmなる関係を満足させる処理面とは、具体的には、第1の電極2面、あるいは光導電性有機薄膜3面に対し、水酸化物イオンをドープ処理したイオンドープ面とすることにより、達成可能である。   In the present application, a treatment surface that satisfies the relationship of Ip> Φm is positively provided on the first electrode 2 surface or the photoconductive organic thin film 3 surface to form a potential barrier height of an arbitrary size. It was discovered after intensive study. The treatment surface that satisfies the relationship of Ip> Φm in the present application is specifically an ion-doped surface obtained by doping hydroxide ions with respect to the first electrode 2 surface or the photoconductive organic thin film 3 surface. This can be achieved.

その具体的な水酸化物イオンとは、例えば、NaOH、KOH、NH、等を挙げることができ、そのドープ処理の方法としては、前記水酸化物イオンを含む水溶液に、任意の時間浸漬させたり、あるいは前記水溶液の蒸気を暴露させたりすることにより可能である。また、水酸化物イオンのドープ処理条件としては、濃度(pH値)、温度、処理時間を挙げることができ、例えば、NaOH水溶液を使って第1の電極2面をイオンドープする一例としては、pH=10、温度=室温、処理時間=10秒とすることで可能である。この場合、第1の電極2に、厚さ100nmのπ共役系高分子であるポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)/ポリスチレンスルフォン酸(PSS)薄膜を用いた。その際のイオン化ポテンシャルIpは0.6eV小さくなった(処理前:5.2eV、処理後:4.6eV)。 Specific examples of the hydroxide ions include NaOH, KOH, NH 3 , and the like. As a method for the doping treatment, the hydroxide ions are immersed in an aqueous solution containing the hydroxide ions for an arbitrary time. Or by exposing the vapor of the aqueous solution. Further, the doping treatment conditions of hydroxide ions can include concentration (pH value), temperature, and treatment time. For example, as an example of ion doping the surface of the first electrode 2 using an aqueous NaOH solution, This is possible by setting pH = 10, temperature = room temperature, and processing time = 10 seconds. In this case, a polyethylenedioxythiophene (PEDOT) / polystyrene sulfonic acid (PSS) thin film, which is a π-conjugated polymer having a thickness of 100 nm, was used for the first electrode 2. The ionization potential Ip at that time was reduced by 0.6 eV (before treatment: 5.2 eV, after treatment: 4.6 eV).

イオンドープ面5を形成することにより、なぜイオン化ポテンシャルIpが小さくなるのか、現時点では必ずしも明確ではないが、概ね以下のように考える。即ち、水酸化物イオン(OH−)がドープされた直後に、一般的に電気的中性を保とうと正に帯電した陽イオンが誘起されると考えられる(電気二重層の形成)。このような状況が成立すると、電子は電極表面から外部へ放出されやすくなり、結果としてイオン化ポテンシャルIpが小さくなる。なお、イオン化ポテンシャルIpをより分子論的に説明すると、中性の原子から電子を外部に取り出すのに必要なエネルギーと定義されるものである。   The reason why the ionization potential Ip is reduced by forming the ion-doped surface 5 is not necessarily clear at the present time, but is generally considered as follows. That is, it is considered that a positively charged cation is generally induced immediately after the hydroxide ion (OH-) is doped to maintain electrical neutrality (formation of an electric double layer). When such a situation is established, electrons are easily emitted from the electrode surface to the outside, and as a result, the ionization potential Ip is reduced. Note that the ionization potential Ip is defined in terms of molecular theory as energy necessary for extracting electrons from neutral atoms to the outside.

[Ip>Φmの関係において0.5eV以上の差を満たすイオンドープ面5]
図5は、IpとΦmのエネルギー差とS/N比の関係を示した図である。
[Ion doped surface 5 satisfying a difference of 0.5 eV or more in the relation of Ip> Φm]
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the energy difference between Ip and Φm and the S / N ratio.

Ip>Φmの関係を満たし、さらにIpとΦmのエネルギーの大きさの差が0.5eV以上を満たす効果について、図5を用いて説明する。なお、ここでは、第1の電極2としてπ共役系高分子であるポリジアセチレンジオキシド(PEDOT)/ポリスチレンスルフォン酸(PSS)薄膜を、光導電性有機薄膜層3としてポリ銅フタロシアニン(PCuPc)を、第2の電極4としてITO(酸化インジウムスズ)を用いており、イオンドープ処理面5は第1の電極2面に対してなされている。なお、いずれの層厚とも、100nmである。以下、説明上、この素子を(PEDOT/PSS)/PCuPc/ITOと略称する。   The effect of satisfying the relationship of Ip> Φm and satisfying the difference in energy magnitude between Ip and Φm of 0.5 eV or more will be described with reference to FIG. Here, a polydiacetylene dioxide (PEDOT) / polystyrene sulfonic acid (PSS) thin film which is a π-conjugated polymer is used as the first electrode 2, and polycopper phthalocyanine (PCuPc) is used as the photoconductive organic thin film layer 3. ITO (indium tin oxide) is used as the second electrode 4, and the ion-doped surface 5 is formed with respect to the surface of the first electrode 2. All the layer thicknesses are 100 nm. Hereinafter, for the sake of explanation, this element is abbreviated as (PEDOT / PSS) / PCuPc / ITO.

また、第1の電極2であるPEDOT/PSS薄膜、光導電性有機薄膜層3であるPCuPc層の仕事関数Φm、及びIpの値は光電子分光法(理研計器製、AC−2)により行い、PEDOT/PSS薄膜の仕事関数Φmの値は5.1eV、また、PCuPc層のイオン化ポテンシャルの値Ipは4.9eVであった。一方、第1の電極2のPEDOT/PSSと光導電性有機薄膜層3のPCuPcとの両層間の界面における電位障壁を積極的に形成するため、第1の電極2のPEDOT/PSS薄膜の仕事関数Φmの値を、NaOH水溶液に浸漬してドープ処理する時間を変化させることにより、仕事関数Φmのエネルギーの大きさを小(浸漬処理時間:大)となる方向に制御した(処理前:5.1eV、処理後:4.8eV、4.7eV、4.5eV、4.4eV、4.3eV、4.1eV)。なお、NaOH水溶液の濃度はpH=10一定とした。   In addition, the work functions Φm and Ip of the PEDOT / PSS thin film as the first electrode 2 and the PCuPc layer as the photoconductive organic thin film layer 3 are measured by photoelectron spectroscopy (manufactured by Riken Keiki Co., Ltd., AC-2). The value of work function Φm of the PEDOT / PSS thin film was 5.1 eV, and the value Ip of the ionization potential of the PCuPc layer was 4.9 eV. On the other hand, in order to actively form a potential barrier at the interface between the PEDOT / PSS of the first electrode 2 and the PCuPc of the photoconductive organic thin film layer 3, the work of the PEDOT / PSS thin film of the first electrode 2 is performed. The value of the function Φm was controlled so as to decrease the energy of the work function Φm (immersion processing time: large) by changing the time for doping by immersing in an aqueous NaOH solution (before treatment: 5 .1 eV, after treatment: 4.8 eV, 4.7 eV, 4.5 eV, 4.4 eV, 4.3 eV, 4.1 eV). The concentration of the NaOH aqueous solution was constant at pH = 10.

さて、図5において、横軸として、上述した第1の電極2(PEDOT/PSS薄膜)の仕事関数Φmと光導電性有機薄膜層3(PCuPc)のイオン化ポテンシャルIp=4.9eVとのエネルギーの大きさの差|Φm−Ip|をとり、縦軸として、(PEDOT/PSS)/PCuPc/ITO素子で発現した暗電流値Nと光誘起電流値Sの比(S/N比)をとり、両者の関係をプロットしたものである。なお、暗電流値N及び光誘起電流値Sの測定は、印加電圧6V(電界強度E=6×105V/cm)、照射光波長470nm、照射光強度10μW/cm2、真空下(10-3Torr)である。図5から明らかなように、|Φm−Ip|が0.1eVから0.4eVまではS/N比は徐々に増大する程度であるが、|Φm−Ip|が0.5eV以上では明らかにS/N比が増大し、S/N比20以上を確保可能となる。なお、S/N比が20以下の場合では、受光素子の周囲温度が上昇した際、一般に暗電流値Nも増大し、安定した実用性能を確保できなくなる。 In FIG. 5, the horizontal axis represents the energy of the work function Φm of the first electrode 2 (PEDOT / PSS thin film) and the ionization potential Ip = 4.9 eV of the photoconductive organic thin film layer 3 (PCuPc). Taking the difference of magnitude | Φm−Ip | and taking the ratio of the dark current value N expressed in the (PEDOT / PSS) / PCuPc / ITO element and the photoinduced current value S (S / N ratio) as the vertical axis, The relationship between the two is plotted. The dark current value N and the photoinduced current value S were measured by applying an applied voltage of 6 V (electric field intensity E = 6 × 10 5 V / cm), an irradiation light wavelength of 470 nm, an irradiation light intensity of 10 μW / cm 2 , and under vacuum (10 -3 Torr). As apparent from FIG. 5, the S / N ratio gradually increases when | Φm−Ip | is from 0.1 eV to 0.4 eV, but clearly when | Φm−Ip | is 0.5 eV or more. The S / N ratio increases, and an S / N ratio of 20 or more can be secured. When the S / N ratio is 20 or less, when the ambient temperature of the light receiving element rises, the dark current value N generally increases and stable practical performance cannot be secured.

それ故、一般にS/N比が20以上、より好ましくは50程度確保できれば、受光素子として十分な性能と評価されていることから、IpとΦmのエネルギーの大きさがIp>Φmを満たし、かつ、エネルギーの大きさの差が0.5eV以上を満たすように処理されたイオンドープ処理面5を有する有機薄膜受光素子10は十分実用可能なレベルである。   Therefore, in general, if the S / N ratio can be ensured to be 20 or more, more preferably about 50, it is evaluated as sufficient performance as a light receiving element. Therefore, the energy magnitudes of Ip and Φm satisfy Ip> Φm, and The organic thin film light receiving element 10 having the ion doped surface 5 processed so that the difference in energy size satisfies 0.5 eV or more is at a sufficiently practical level.

図6は、IpとΦmのエネルギー差とS/N比の関係を示した図である。   FIG. 6 is a graph showing the relationship between the energy difference between Ip and Φm and the S / N ratio.

また、イオンドープ処理面5を有する(PEDOT/PSS)/PCuPc/ITO素子に対し、イオンドープ処理を施した第1の電極2である(PEDOT/PSS)層に正電圧を印加し、その電圧を0.1Vから10Vまで変化させた際の暗電流Nと光誘起電流Sとの比(S/N比)をプロットしたデータを図6(a)に示す。図6(a)から明らかなように、低電圧印加時には電圧の増加と共に、暗電流Idは急瞬に増加するが、印加電圧が6V以上ではほぼ飽和している。これに対し、光誘起電流Iph1(PCuPc)は低電圧印加時にはそれほど大きくないが、印加電圧の増大と共に徐々に大きくなっていくことがわかる。これは前述したように電位障壁の形成により、暗電流が抑制されることで光誘起電流が増加したことによると考えられる。   Further, a positive voltage is applied to the (PEDOT / PSS) layer, which is the first electrode 2 subjected to the ion doping process, with respect to the (PEDOT / PSS) / PCuPc / ITO element having the ion doped surface 5, and the voltage FIG. 6A shows data in which the ratio (S / N ratio) between the dark current N and the photoinduced current S when V is changed from 0.1 V to 10 V is plotted. As is clear from FIG. 6A, the dark current Id increases suddenly as the voltage increases when a low voltage is applied, but is almost saturated when the applied voltage is 6 V or higher. In contrast, the photoinduced current Iph1 (PCuPc) is not so large when a low voltage is applied, but gradually increases as the applied voltage increases. As described above, this is considered to be due to the increase of the photo-induced current due to the dark current being suppressed by the formation of the potential barrier.

また、図6(a)のデータから電界強度EとS/N比との関係に書き直したのが図6(b)である。電界強度Eが106V/cmになると、S/N比は大きく増大し、80程度に向上することがわかる。 Also, FIG. 6B is a rewrite of the relationship between the electric field intensity E and the S / N ratio from the data of FIG. It can be seen that when the electric field intensity E becomes 10 6 V / cm, the S / N ratio increases greatly and improves to about 80.

このように、第1の電極2と光導電性有機薄膜層3との間の界面における電位障壁を積極的に形成させ、第1の電極2に正電圧を印加させることにより、暗電流Nを抑制し、光誘起電流Sを増大させることで、S/N比20以上を確保できることが明らかとなった。   In this way, by forming a potential barrier at the interface between the first electrode 2 and the photoconductive organic thin film layer 3 and applying a positive voltage to the first electrode 2, the dark current N is reduced. It has been clarified that an S / N ratio of 20 or more can be secured by suppressing and increasing the photoinduced current S.

[有機薄膜受発光素子30]
図1に示したように、有機薄膜受発光素子30は、有機薄膜受光素子10と有機薄膜発光素子20を同一基材1上に備えている。有機薄膜発光素子20から出射される特定波長の光8を物体40に入射させ、その反射光8を有機薄膜受光素子10で検出することによって、その検出対象の物体40からの微弱反射光をS/N比良く検出できる。
[Organic thin film light emitting / receiving element 30]
As shown in FIG. 1, the organic thin film light emitting / receiving element 30 includes the organic thin film light receiving element 10 and the organic thin film light emitting element 20 on the same substrate 1. Light 8 having a specific wavelength emitted from the organic thin film light emitting element 20 is incident on the object 40, and the reflected light 8 is detected by the organic thin film light receiving element 10, whereby weakly reflected light from the object 40 to be detected is S. / N ratio can be detected.

有機薄膜発光素子20は、たとえば、有機EL素子である。発光素子として、有機薄膜発光素子20のほかにも、無機LEDやレーザ等の無機系半導体、有機材料いずれでも構わないが、検出物体が平面体ではなく、曲面体等への適用を考えると、フレキシブル基材1上へ受光素子10及び発光素子20とも形成した受発光素子が望ましく、そのような視点から、発光素子20も有機薄膜発光素子が望ましい。   The organic thin film light emitting element 20 is, for example, an organic EL element. As the light emitting element, in addition to the organic thin film light emitting element 20, an inorganic semiconductor such as an inorganic LED or a laser, or an organic material may be used. However, when the detection object is not a flat body but applied to a curved body, A light receiving / emitting element in which both the light receiving element 10 and the light emitting element 20 are formed on the flexible substrate 1 is desirable. From such a viewpoint, the light emitting element 20 is also preferably an organic thin film light emitting element.

図7は、本実施形態による有機薄膜受発光素子30の説明に供する概略断面図である。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining the organic thin film light emitting / receiving element 30 according to the present embodiment.

図7に示すように、有機薄膜発光素子20は、基材1上に形成された第1電極21、第1の電極21上に形成された有機半導体材料から成る有機半導体発光層23、有機半導体発光層23上に形成された第2の電極24を備えている。第1の電極21と第2の電極24との間に電圧を印加することによって、有機半導体発光層23から光8を出力する。   As shown in FIG. 7, the organic thin film light emitting element 20 includes a first electrode 21 formed on the substrate 1, an organic semiconductor light emitting layer 23 made of an organic semiconductor material formed on the first electrode 21, and an organic semiconductor. A second electrode 24 formed on the light emitting layer 23 is provided. By applying a voltage between the first electrode 21 and the second electrode 24, the light 8 is output from the organic semiconductor light emitting layer 23.

第1電極21や第2電極22の材料は特に限定されないが、光を射出するという目的から、光を射出する面の電極は、光透過性を有する材料が用いられる。   Although the material of the 1st electrode 21 and the 2nd electrode 22 is not specifically limited, The material which has a light transmittance is used for the electrode of the surface which inject | emits light from the objective of injecting light.

そのような材料としては、例えば、無機透明電極材であるITO(酸化インジウム錫)の他に、SnO(酸化錫)、ZnO(酸化亜鉛)、FTO(Fドープ酸化錫)などの無機系酸化物を適用しても構わない。あるいは、各種導電性高分子である、ポリピロール(PPy)やポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)/ポリスチレンスルフォン酸(PSS)、ポリチオフェン、カーボンナノチューブ分散体などの適用も可能である。 Examples of such materials include inorganic oxides such as SnO 2 (tin oxide), ZnO (zinc oxide), and FTO (F-doped tin oxide) in addition to ITO (indium tin oxide) which is an inorganic transparent electrode material. You may apply things. Alternatively, various conductive polymers such as polypyrrole (PPy), polyethylenedioxythiophene (PEDOT) / polystyrene sulfonic acid (PSS), polythiophene, and carbon nanotube dispersion can also be applied.

有機薄膜発光素子20の有機半導体発光層23用の有機半導体材料系について説明する。有機半導体材料系としては、ポリフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、ベンジジン誘導体、ピラゾリン誘導体、スチリスアミン誘導体、あるいはオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、シロール誘導体などを例示することができる。   An organic semiconductor material system for the organic semiconductor light emitting layer 23 of the organic thin film light emitting element 20 will be described. Examples of the organic semiconductor material system include polyphenylene derivatives, polyfluorene derivatives, triphenylamine derivatives, benzidine derivatives, pyrazoline derivatives, styrisamine derivatives, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, silole derivatives, and the like.

有機薄膜受光素子10と発光素子20とを組合せた有機薄膜受発光素子30について説明する。同一基材1上に、有機薄膜受光素子10と発光素子20とを形成することにより、発光素子20から出射される特定波長の光8を物体40に入射させ、その検出対象の物体からの微弱反射光をS/N比良く検出できる受発光素子30を提供することができる。   The organic thin film light receiving / emitting element 30 in which the organic thin film light receiving element 10 and the light emitting element 20 are combined will be described. By forming the organic thin film light receiving element 10 and the light emitting element 20 on the same substrate 1, light 8 having a specific wavelength emitted from the light emitting element 20 is incident on the object 40, and the weakness from the object to be detected is weakened. The light emitting / receiving element 30 capable of detecting reflected light with a high S / N ratio can be provided.

[有機薄膜受発光素子アレイ40]
図8は、本実施形態による有機薄膜受発光素子アレイ40の説明に供する図である。図8に示すように、有機薄膜受発光素子アレイ40は、有機薄膜受発光素子30を一対とし、これを基材上に複数配置した構成としている。図8では、規則正しく配置したものであるが、これに限定されるものではなく任意の場所に配置しても良い。
[Organic thin film light emitting / receiving element array 40]
FIG. 8 is a diagram for explaining the organic thin film light emitting and receiving element array 40 according to the present embodiment. As shown in FIG. 8, the organic thin film light emitting / receiving element array 40 has a configuration in which a plurality of organic thin film light emitting / receiving elements 30 are arranged on a substrate. In FIG. 8, they are regularly arranged. However, the arrangement is not limited to this, and they may be arranged at an arbitrary place.

ここでは、いずれも光遮蔽体25を付与したものを示すが、これに限定されるものではなく光遮蔽体25を備えなくても良い。光遮蔽体25は、有機薄膜発光素子20から出力された光が直接有機薄膜受光素子10に入射しないように両素子の間に設置され、漏光による有機薄膜受光素子10の受光感度低下を防止する。光遮蔽体25は、光透過性の低い材料により構成することが望ましく、例えば、褐色を呈するポリイミド樹脂や樹脂中にカーボン等を分散し暗色を呈するようにした部材が好ましい。光遮蔽体25の形状、大きさは、有機薄膜発光素子20と有機薄膜受光素子10に適応させ、漏光を極力減らすように、任意の形状、大きさに形成することができる。   Here, although all show what provided the light shielding body 25, it is not limited to this, The light shielding body 25 does not need to be provided. The light shield 25 is installed between the two elements so that the light output from the organic thin film light emitting element 20 does not directly enter the organic thin film light receiving element 10, and prevents a decrease in light receiving sensitivity of the organic thin film light receiving element 10 due to light leakage. . The light shield 25 is preferably made of a material having low light transmissivity. For example, a polyimide resin having a brown color or a member in which carbon or the like is dispersed in a resin to exhibit a dark color is preferable. The shape and size of the light shield 25 can be formed in any shape and size so as to be adapted to the organic thin film light emitting element 20 and the organic thin film light receiving element 10 and to reduce light leakage as much as possible.

図8(a)は矩形状の有機薄膜受光素子10と有機薄膜発光素子20を有する有機薄膜受発光素子30からなる素子を複数配置したものであり、図8(b)は円形状の有機薄膜受光素子10と矩形状の有機薄膜発光素子20とからなる有機薄膜受発光素子30を複数配置したものである。図8(a)、(b)では、一対の有機薄膜受発光素子30は一つの有機薄膜受光素子10と一つの有機薄膜発光素子20とを備えているだけであるが、一対の有機薄膜受発光素子30は少なくとも一つの有機薄膜受光素子10を備えることができる。少なくとも一つの有機薄膜受光素子10を備えた有機薄膜受発光素子30を複数配置した有機薄膜受発光素子アレイ40にすることで、広範囲、高精度の検出がさらに可能となる。   FIG. 8A shows a plurality of organic thin film light emitting / receiving elements 30 each having a rectangular organic thin film light receiving element 10 and an organic thin film light emitting element 20, and FIG. 8B shows a circular organic thin film light emitting element 30. A plurality of organic thin film light emitting / receiving elements 30 each including a light receiving element 10 and a rectangular organic thin film light emitting element 20 are arranged. In FIGS. 8A and 8B, the pair of organic thin film light emitting / receiving elements 30 includes only one organic thin film light receiving element 10 and one organic thin film light emitting element 20, but The light emitting element 30 may include at least one organic thin film light receiving element 10. By using the organic thin film light emitting / receiving element array 40 in which a plurality of organic thin film light emitting / receiving elements 30 each having at least one organic thin film light receiving element 10 are arranged, a wide range and high accuracy detection is further possible.

これにより、被検体の特定の部分に限らずに任意の部分、任意の大きさからの光をどこからでも容易かつ正確に検出することが可能となる。さらに、将来のフレキシブル化、ウェラブル化、ユビキタス化の観点から、被検体が固定されておらず、動いている状態においても、有機薄膜受発光素子アレイ40が複数の有機薄膜受光素子10および有機薄膜発光素子20を有しているため、光を検出することが可能となる。   This makes it possible to easily and accurately detect light from any part and any size, not limited to a specific part of the subject. Furthermore, from the viewpoint of future flexibility, wearability, and ubiquity, the organic thin film light emitting / receiving element array 40 includes the plurality of organic thin film light receiving elements 10 and the organic thin film even when the subject is not fixed and is moving. Since the light emitting element 20 is provided, light can be detected.

このように、一対の有機薄膜受発光素子30を複数、基材上に配置した有機薄膜受発光素子アレイ40とすることにより、例えば、手の平や指と接触した任意の部位からでも、脈拍変動を安定かつ高精度に検出できる。   Thus, by using the organic thin film light emitting / receiving element array 40 in which a plurality of pairs of organic thin film light emitting / receiving elements 30 are arranged on the base material, for example, pulse fluctuations can be obtained from any part in contact with the palm or finger. It can be detected stably and with high accuracy.

[脈拍センサ50]
図9は、本実施形態による脈拍センサ50の説明に供する図である。
[Pulse sensor 50]
FIG. 9 is a diagram for explaining the pulse sensor 50 according to the present embodiment.

有機薄膜受発光素子30または有機薄膜受発光素子アレイ40は、例えば実用例の一つとして、生体の動脈血からの拍動を光電脈波として検出する脈拍センサ50の形態で用いられうる。例えば、本願有機薄膜受発光素子30を耳たぶや手の平、指等の末梢部に装着し、脈波シグナルを反射式光電脈波シグナル検知することも可能である。図9(a)、(b)に脈拍センサ50とその脈波シグナル検出の概略図を示す。   The organic thin film light emitting / receiving element 30 or the organic thin film light emitting / receiving element array 40 can be used, for example, in the form of a pulse sensor 50 that detects a pulse from arterial blood of a living body as a photoelectric pulse wave as one practical example. For example, the organic thin film light emitting / receiving element 30 of the present application can be attached to a peripheral portion such as an earlobe, a palm, a finger, etc., and a pulse wave signal can be detected by a reflection type photoelectric pulse wave signal. 9A and 9B are schematic views of the pulse sensor 50 and its pulse wave signal detection.

脈拍センサ50は、有機薄膜受発光素子30の有機薄膜発光素子20と有機薄膜受光素子10がある面を被検体である生体45(例えば指先)に当接するように配置される。有機薄膜発光素子20からの光が生体45に照射される。そして、その光が生体面および生体内で反射、吸収、透過などの相互作用を経て、有機薄膜受光素子30により受光される。図9(b)に示すように、有機薄膜受光素子30は、生体45中を流れる動脈血中のヘモグロビンで反射された光の強度に応じて脈波シグナルを出力する。動脈血中のヘモグロビンは脈動によってその量が変化するため、脈波シグナルと時間との関係から脈拍を算出することができる。   The pulse sensor 50 is disposed so that the surface of the organic thin film light emitting / receiving element 30 on which the organic thin film light emitting element 20 and the organic thin film light receiving element 10 are located is in contact with a living body 45 (for example, a fingertip) as a subject. The living body 45 is irradiated with light from the organic thin film light emitting element 20. Then, the light is received by the organic thin film light receiving element 30 through interactions such as reflection, absorption, and transmission on the living body surface and in the living body. As shown in FIG. 9B, the organic thin film light receiving element 30 outputs a pulse wave signal according to the intensity of light reflected by hemoglobin in arterial blood flowing in the living body 45. Since the amount of hemoglobin in arterial blood changes due to pulsation, the pulse can be calculated from the relationship between the pulse wave signal and time.

[車両]
有機薄膜受光素子10を有する有機薄膜受発光素子30は、例えば上述した脈拍センサ50の形態で、車両に搭載されうる。
[vehicle]
The organic thin film light emitting / receiving element 30 having the organic thin film light receiving element 10 can be mounted on a vehicle, for example, in the form of the pulse sensor 50 described above.

図10は本実施形態による車両の説明に供する図である。図10では、車両のステアリングホイール60に、脈拍センサ50を配設した車両を提供できる。   FIG. 10 is a diagram for explaining the vehicle according to the present embodiment. In FIG. 10, the vehicle which provided the pulse sensor 50 in the steering wheel 60 of a vehicle can be provided.

このような脈拍センサ50を車両のステアリングホイール60に配設することができる。これは、有機薄膜受光素子10を有する有機薄膜受発光素子30自体が可とう性に富むため、ステアリングホイール60の曲面にほぼ完全に覆うように配置することが可能となる。このため、ドライバーに対しては通常のステアリングホイール60とまったく違和感を与えることなく、脈拍センサ50を配置することができるのである。   Such a pulse sensor 50 can be disposed on the steering wheel 60 of the vehicle. This is because the organic thin-film light-emitting / receiving element 30 itself having the organic thin-film light-receiving element 10 is very flexible, so that it can be disposed so as to be almost completely covered by the curved surface of the steering wheel 60. For this reason, the pulse sensor 50 can be disposed without giving the driver a sense of incongruity with the normal steering wheel 60 at all.

有機薄膜受光素子10を有する有機薄膜受発光素子30の配置は、もっとも好ましくは、ステアリングホイール60の全体にわたり複数配設することである。これにより、ドライバーがステアリングホイール60を握ってさえいれば、どこを握っていても、また片手であっても手の平あるいは指から脈拍を連続的に検出・モニター可能である。また、全体ではなく、いわゆるドライバーの手のホームポジションに相当する部分にだけ配置するようにしてもよい。   The arrangement of the organic thin film light emitting / receiving elements 30 having the organic thin film light receiving elements 10 is most preferably a plurality of disposed throughout the steering wheel 60. As a result, as long as the driver holds the steering wheel 60, the pulse can be continuously detected and monitored from the palm of the hand or finger regardless of where the driver is holding or with one hand. Moreover, you may make it arrange | position not only in the whole but only in the part corresponded to the home position of what is called a driver | operator's hand.

このように、ステアリングホイール60に脈拍センサ50を配設することで、ドライバーの生体情報を脈拍として計測することができる。したがって、この脈拍シグナル自体、あるいは他の生理情報(呼吸、血圧等)との組合せ結果を解析することにより、ドライバーの健康度や疲労、ストレス等の検知に利用することができる。   Thus, by disposing the pulse sensor 50 on the steering wheel 60, the biological information of the driver can be measured as a pulse. Therefore, by analyzing the pulse signal itself or a combination result with other physiological information (respiration, blood pressure, etc.), it can be used for detection of the driver's health level, fatigue, stress, and the like.

なお、ドライバーを含め車両に乗り込む乗員が触れるドアノブ、アームレスト、手すり、つり革等にも脈拍センサ50を配設することにより、ドライバーだけではなく、乗員についても適用することができる。   In addition, by providing the pulse sensor 50 on door knobs, armrests, handrails, straps and the like that are touched by passengers including the driver, the present invention can be applied not only to the driver but also to the passenger.

このように、有機薄膜受光素子10を有する有機薄膜受発光素子30は、車両内でのドライバーあるいは乗員の各種生体情報(疲労、ストレス、快適度等)を非侵襲、かつリアルタイムに光学的手法で計測しようとする動きに対し、脈拍センサや自律神経活動等のモニターを提供することができる。例えば、血液中のヘモグロビンの吸光度変化や人体から放出されるバイオフォトン(生物発光)と言った微弱光を検出する生体情報検出装置や手段に有用である。特に、有機薄膜受光素子10を有する有機薄膜受発光素子30を、曲面形状を有するステアリングホイールの表皮に配置すると、ドライバーの素手からの微弱光を低電圧、かつ高精度に検出できる車両を提供することができる。   As described above, the organic thin film light emitting / receiving element 30 having the organic thin film light receiving element 10 is a non-invasive and real-time optical technique for various biological information (fatigue, stress, comfort level, etc.) of the driver or passenger in the vehicle. A monitor such as a pulse sensor and autonomic nerve activity can be provided for the movement to be measured. For example, it is useful for a biological information detection device or means for detecting weak light such as a change in absorbance of hemoglobin in blood or biophotons (bioluminescence) emitted from the human body. In particular, when an organic thin film light emitting / receiving element 30 having an organic thin film light receiving element 10 is arranged on the skin of a steering wheel having a curved surface shape, a vehicle capable of detecting faint light from a driver's bare hands with low voltage and high accuracy is provided. be able to.

以上説明してきたように、本願発明の有機薄膜受光素子10は、低電圧駆動でしかも暗電流を抑制し、光誘起電流感度を向上させているため、微弱光を高感度(S/N比20以上)で検出可能となった。しかも、有機薄膜受光素子10に適用する、電極及び光導電性有機薄膜層3に可溶性高分子を用いることで、基材1上にインクジェット等の印刷技術を用いて直接素子形成可能となるため、低コスト化も達成可能となった。   As described above, since the organic thin-film light receiving element 10 of the present invention is driven at a low voltage, suppresses dark current, and improves photoinduced current sensitivity, weak light is highly sensitive (S / N ratio 20). It became detectable in the above. In addition, by using a soluble polymer for the electrode and the photoconductive organic thin film layer 3 applied to the organic thin film light receiving element 10, it is possible to directly form the element on the substrate 1 using a printing technique such as inkjet. Cost reduction can also be achieved.

さらに、有機薄膜受光素子10と発光素子2とを組合せた有機薄膜受発光素子30とすることで、生体シグナル(例えば、脈波シグナル)をも検知可能となり、車両のステアリングホイールに配設することで、ドライバーの素手(平や指等)から脈波シグナルを高精度かつ安定してモニターすることができる。   Furthermore, by using the organic thin film light receiving / emitting element 30 in which the organic thin film light receiving element 10 and the light emitting element 2 are combined, a biological signal (for example, a pulse wave signal) can also be detected and disposed on the steering wheel of the vehicle. Thus, the pulse wave signal can be monitored with high accuracy and stability from the driver's bare hands (eg, palm or finger).

[第2実施形態]
図11は、本実施形態による光導電性ナノロッド9またはナノチューブ9の説明に供する概略断面図である。
[Second Embodiment]
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining the photoconductive nanorods 9 or nanotubes 9 according to the present embodiment.

本実施形態は、前述の光導電性有機薄膜層3内に、特定波長の光を吸収し、光キャリアを生成輸送する能力を有する光導電性ナノロッド9、またはナノチューブ9を分散させることで光誘起電流の増大を可能にしたものである。上記光導電性有機薄膜層3へナノロッド9やナノチューブ9を分散させることによって、正孔輸送性を有するものが増加するので、光誘起電流を大きくすることができる。また、ナノロッド9やナノチューブ9のアスペクト比が大きくなるに従い、光誘起電流も増大する傾向にある。この理由はまだ定かでないが、入射した光を効率良く光吸収し、光キャリア数の向上に寄与すると考えられる。また、アスペクト比大であることから、発生した光キャリアの導電パスが確保され、移動度向上に寄与している(光キャリアの失活低減)と考えられる。そのようなカーボンナノロットのアスペクト比としては、例えば、10を挙げることができる。   In the present embodiment, the photoconductive organic thin film layer 3 is dispersed in the photoconductive nanorods 9 or nanotubes 9 having the ability to absorb light of a specific wavelength and generate and transport photocarriers. It is possible to increase the current. Dispersing the nanorods 9 and the nanotubes 9 in the photoconductive organic thin film layer 3 increases the number of those having hole transportability, so that the photoinduced current can be increased. Further, as the aspect ratio of the nanorods 9 and the nanotubes 9 increases, the photoinduced current also tends to increase. Although the reason for this is not yet clear, it is considered that incident light is efficiently absorbed and contributes to an increase in the number of optical carriers. Further, since the aspect ratio is large, it is considered that a conductive path of the generated optical carrier is secured and contributes to improvement of mobility (reduction of deactivation of the optical carrier). As an aspect ratio of such a carbon nano lot, for example, 10 can be mentioned.

また、そのような光導電性ナノロッド9、またはナノチューブ9としては、上述したように、多数キャリアが正孔である正孔輸送性材料であることが望ましい。正孔輸送性材料としては、たとえば、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、メロシアニン誘導体、キナクリドン誘導体、トリフェニル・ジアミン誘導体やこれらの混合物、あるいはポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)/ポリスチレンスルフォン酸(PSS)、ポリチオフェン、ポリアニリン(PANI)、ポリピロール(PPy)、ポリセレノフェン等の導電性高分子等を挙げることができる。これらの中でも、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、メロシアニン誘導体、キナクリドン誘導体、トリフェニル・ジアミン誘導体などが可視光域に強い吸収感度を持ち、光キャリア生成の点からも好ましい。   Further, as described above, the photoconductive nanorod 9 or the nanotube 9 is preferably a hole transporting material in which majority carriers are holes. Examples of the hole transporting material include phthalocyanine derivatives, porphyrin derivatives, merocyanine derivatives, quinacridone derivatives, triphenyl diamine derivatives and mixtures thereof, or polyethylenedioxythiophene (PEDOT) / polystyrene sulfonic acid (PSS), polythiophene, Examples thereof include conductive polymers such as polyaniline (PANI), polypyrrole (PPy), and polyselenophene. Among these, phthalocyanine derivatives, porphyrin derivatives, merocyanine derivatives, quinacridone derivatives, triphenyl diamine derivatives and the like have strong absorption sensitivity in the visible light region and are preferable from the viewpoint of generation of photocarriers.

より具体的な光導電性ナノロッド9、またはナノチューブ9としては、カーボンナノロッド、酸化チタンナノロッド、カーボンナノチューブや各種化合物半導体のナノロッドあるいはナノチューブ等を挙げることができる。特に、カーボンナノロッドや酸化チタンナノロッド、カーボンナノチューブは光導電性の点、さらに光導電性有機薄膜層3とナノロッド9あるいはナノチューブ9の間のエネルギー差が小さいことがより好ましい。   More specific examples of the photoconductive nanorods 9 or nanotubes 9 include carbon nanorods, titanium oxide nanorods, carbon nanotubes, nanorods or nanotubes of various compound semiconductors, and the like. In particular, carbon nanorods, titanium oxide nanorods, and carbon nanotubes are more preferably photoconductive, and further, the energy difference between the photoconductive organic thin film layer 3 and the nanorods 9 or nanotubes 9 is small.

その効果を図6により詳細に説明する。図6(a)には、光導電性有機薄膜層3として、ポリ銅フタロシアニン(PCuPc)層内に、正孔輸送性を有するナノロッド9として、アスペクト比10のカーボンナノロッドを10wt%分散させた有機薄膜受光素子10の印加電圧と光誘起電流との関係を挿入している。   The effect will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6A shows an organic material in which carbon nanorods having an aspect ratio of 10 are dispersed as a photoconductive organic thin film layer 3 as a nanorod 9 having a hole transport property in a polycopper phthalocyanine (PCuPc) layer. The relationship between the applied voltage of the thin film light receiving element 10 and the photoinduced current is inserted.

図6からも明らかなように、第1の電極2と光導電性有機薄膜層3との間の界面における電位障壁形成の効果に加え、光導電性ナノロッド9を分散することで、光誘起電流がより増大していることが認められる。特に、印加電圧が2V以上になるとその増加は顕著になり、印加電圧10Vになると、電位障壁形成のみ時の光誘起電流に比べ、約1桁も増大させることができる。   As is apparent from FIG. 6, in addition to the effect of forming a potential barrier at the interface between the first electrode 2 and the photoconductive organic thin film layer 3, the photoconductive nanorods 9 are dispersed to thereby generate a photoinduced current. It can be seen that is increasing. In particular, the increase becomes significant when the applied voltage is 2 V or more, and when the applied voltage is 10 V, it can be increased by an order of magnitude compared to the photo-induced current when only the potential barrier is formed.

また、図6(a)の関係からデータを整理し直し、電界強度EとS/N比の関係をプロットしたのが図6(b)である。電界強度Eが103V/cmから105V/cm程度まではS/N比はゆるやかに増大していくのに対し、105V/cm以上になるとS/N比は顕著に増大していき、E=106V/cmでのS/N比は103を超えるレベルに達する。なお、ナノロッド9またはナノチューブ9の分散量は、使用する種類やサイズ等を考慮して適宜検討されなければならない。特に、光導電性有機薄膜層3のπ共役系高分子との親和性や、その層の厚さ等を踏まえ、均一分散できるようナノロッド9またはナノチューブ9の表面処理を施しても良い。 FIG. 6B is a graph in which the data is rearranged from the relationship of FIG. 6A and the relationship between the electric field strength E and the S / N ratio is plotted. The S / N ratio gradually increases when the electric field intensity E is from 10 3 V / cm to about 10 5 V / cm, whereas the S / N ratio increases remarkably when the electric field intensity E is 10 5 V / cm or more. The S / N ratio at E = 10 6 V / cm reaches a level exceeding 10 3 . Note that the dispersion amount of the nanorods 9 or the nanotubes 9 must be appropriately examined in consideration of the type and size used. In particular, the surface treatment of the nanorods 9 or the nanotubes 9 may be performed so that the photoconductive organic thin film layer 3 can be uniformly dispersed in consideration of the affinity with the π-conjugated polymer, the thickness of the layer, and the like.

以上説明してきたように、光導電性ナノロッド9、またはナノチューブ9を分散することにより、S/N比を飛躍的に大きくすることが可能となり、微弱光検知のために有機薄膜受光素子10が極めて有効である。   As described above, by dispersing the photoconductive nanorods 9 or the nanotubes 9, it becomes possible to dramatically increase the S / N ratio, and the organic thin film light receiving element 10 is extremely used for detecting weak light. It is valid.

[実施例]
以下、本実施に関わる有機薄膜受光素子10について、実施例に基づいて具体的に説明するが、例示した実施例により本発明は限定されるものではない。
[Example]
Hereinafter, the organic thin-film light receiving element 10 according to the present embodiment will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to the illustrated examples.

(評価)
(1)仕事関数及びイオン化ポテンシャルの計測
基材1上に形成した第1の電極2の仕事関数Φm、及び光導電性有機薄膜層3のイオン化ポテンシャルIpの値(イオンドープ処理前後の値)は、いずれも光電子分光装置(理研計器製、AC−2)で測定した。
(Evaluation)
(1) Measurement of work function and ionization potential
The work function Φm of the first electrode 2 formed on the substrate 1 and the value of the ionization potential Ip of the photoconductive organic thin film layer 3 (values before and after the ion doping process) are both photoelectron spectrometers (manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.). , AC-2).

(2)暗電流及び光誘起電流の計測
作製した有機薄膜受光素子10の暗電流N、及び光誘起電流Sはいずれも、温度一定の室温内のクライオスタットに設置し、真空状態(10-3Torr)で行った。なお、光誘起電流S測定時の光照射は波長470nm、光強度10μW/cm2の単色光とした。また、暗電流測定及び光誘起電流測定時の印加電圧は第1の電極2を正電圧とし、印加電圧は10V一定とした。
(2) Measurement of dark current and photo-induced current
The dark current N and the photo-induced current S of the produced organic thin film light receiving element 10 were both placed in a cryostat in a room temperature at a constant temperature and performed in a vacuum state (10 −3 Torr). The light irradiation during the measurement of the photoinduced current S was monochromatic light having a wavelength of 470 nm and a light intensity of 10 μW / cm 2 . The applied voltage at the time of dark current measurement and photoinduced current measurement was such that the first electrode 2 was a positive voltage, and the applied voltage was constant at 10V.

また、S(光誘起電流)/N(暗電流)の比は、上記暗電流N及び光誘起電流Sの差から算出した。以下の実施例及び比較例で得られた結果を表1にまとめて示す。   The ratio of S (photo-induced current) / N (dark current) was calculated from the difference between the dark current N and the photo-induced current S. The results obtained in the following examples and comparative examples are summarized in Table 1.

(実施例1)
図2A記載の有機薄膜受光素子10を形成すべく、素子の各層の材料として次のものを選択した。まず、フレキシブル基材1として、250μm厚のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを準備した。
(Example 1)
In order to form the organic thin film light receiving element 10 shown in FIG. First, a 250 μm thick polyethylene terephthalate (PET) film was prepared as the flexible substrate 1.

次に、前記PETフィルム上に、Ptを真空蒸着法により100nm厚に形成し第1の電極2とした。その後、Pt薄膜表面に水酸化物イオンドープ処理(NaOH水溶液濃度:pH=10、溶液温度:室温、浸漬時間:10秒)を施し、80℃にて乾燥を行い、イオンドープ処理面5を形成した。   Next, Pt was formed to a thickness of 100 nm on the PET film by a vacuum deposition method to form the first electrode 2. Thereafter, hydroxide ion doping treatment (NaOH aqueous solution concentration: pH = 10, solution temperature: room temperature, immersion time: 10 seconds) is performed on the surface of the Pt thin film, and drying is performed at 80 ° C. to form the ion doping treatment surface 5. did.

さらに、上記処理面5の上に、正孔輸送性を有するポリ銅フタロシアニン(PCuPc)薄膜をインクジェット装置を使って100nm厚に形成し、光導電性有機薄膜層3とした。引き続き、光導電性有機薄膜層3上に透明導電膜ITOをスパッタ法により、100nm厚に形成して第2の電極4とすることで、有機薄膜受光素子10を作製した。なお、イオンドープ処理以降のプロセスは全てAr雰囲気のグローボックス内で行った(以下の実施例においても、同様の処理を行ったので省略する)。   Further, a polycopper phthalocyanine (PCuPc) thin film having a hole transporting property was formed on the treated surface 5 to a thickness of 100 nm by using an ink jet apparatus, thereby forming a photoconductive organic thin film layer 3. Subsequently, a transparent conductive film ITO was formed on the photoconductive organic thin film layer 3 by a sputtering method to a thickness of 100 nm to form the second electrode 4, thereby manufacturing the organic thin film light receiving element 10. The processes after the ion doping process were all performed in a glow box in an Ar atmosphere (the same process was performed in the following examples, and thus omitted).

(実施例2)
図2A記載の有機薄膜受光素子10を形成すべく、素子の各層の材料として次のものを選択した。まず、フレキシブル基材1として、250μm厚のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを準備した。
(Example 2)
In order to form the organic thin film light receiving element 10 shown in FIG. First, a 250 μm thick polyethylene terephthalate (PET) film was prepared as the flexible substrate 1.

次に、前記PETフィルム上に、π共役系高分子であるポリアニリン(PANI)をインクジェット法により100nm厚に形成し第1の電極2とした。その後、PANI薄膜表面に水酸化物イオンドープ処理(NaOH水溶液濃度:pH=10、溶液温度:室温、浸漬時間:6秒)を施し、80℃にて乾燥を行い、イオンドープ処理面5を形成した。   Next, polyaniline (PANI), which is a π-conjugated polymer, was formed to a thickness of 100 nm on the PET film by an ink jet method to form the first electrode 2. Thereafter, hydroxide ion doping treatment (NaOH aqueous solution concentration: pH = 10, solution temperature: room temperature, immersion time: 6 seconds) is performed on the surface of the PANI thin film, and drying is performed at 80 ° C. to form the ion doping treatment surface 5. did.

さらに、上記処理面5の上に、正孔輸送性を有するポリ銅フタロシアニン(PCuPc)薄膜をインクジェット法により100nm厚に形成し、光導電性有機薄膜層3とした。引き続き、光導電性有機薄膜層3上に透明導電膜ITOをスパッタ法により、100nm厚に形成して第2の電極4とすることで、有機薄膜受光素子10を作製した。   Further, a polycopper phthalocyanine (PCuPc) thin film having a hole transporting property was formed on the treated surface 5 to a thickness of 100 nm by an ink jet method to obtain a photoconductive organic thin film layer 3. Subsequently, a transparent conductive film ITO was formed on the photoconductive organic thin film layer 3 by a sputtering method to a thickness of 100 nm to form the second electrode 4, thereby manufacturing the organic thin film light receiving element 10.

(実施例3)
図2A記載の有機薄膜受光素子10を形成すべく、素子の各層の材料として次のものを選択した。まず、フレキシブル基材1として、250μm厚のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを準備した。
(Example 3)
In order to form the organic thin film light receiving element 10 shown in FIG. First, a 250 μm thick polyethylene terephthalate (PET) film was prepared as the flexible substrate 1.

次に、前記PETフィルム上に、π共役系高分子であるポリアニリン(PANI)をインクジェット法により100nm厚に形成し第1の電極2とした。その後、PANI薄膜表面に水酸化物イオンドープ処理(NaOH水溶液濃度:pH=10、溶液温度:室温、浸漬時間:10秒)を施し、80℃にて乾燥を行い、イオンドープ処理面5を形成した。   Next, polyaniline (PANI), which is a π-conjugated polymer, was formed to a thickness of 100 nm on the PET film by an ink jet method to form the first electrode 2. Thereafter, hydroxide ion doping treatment (NaOH aqueous solution concentration: pH = 10, solution temperature: room temperature, immersion time: 10 seconds) is applied to the surface of the PANI thin film, and drying is performed at 80 ° C. to form an ion doping treatment surface 5. did.

さらに、上記処理面5の上に、正孔輸送性を有するポリ銅フタロシアニン(PCuPc)薄膜をインクジェット法により100nm厚に形成し、光導電性有機薄膜層3とした。引き続き、光導電性有機薄膜層3上に透明導電膜ITOをスパッタ法により、100nm厚に形成して第2の電極4とすることで、有機薄膜受光素子10を作製した。   Further, a polycopper phthalocyanine (PCuPc) thin film having a hole transporting property was formed on the treated surface 5 to a thickness of 100 nm by an ink jet method to obtain a photoconductive organic thin film layer 3. Subsequently, a transparent conductive film ITO was formed on the photoconductive organic thin film layer 3 by a sputtering method to a thickness of 100 nm to form the second electrode 4, thereby manufacturing the organic thin film light receiving element 10.

(実施例4)
図2A記載の有機薄膜受光素子10を形成すべく、素子の各層の材料として次のものを選択した。まず、フレキシブル基材1として、250μm厚のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを準備した。
(Example 4)
In order to form the organic thin film light receiving element 10 shown in FIG. First, a 250 μm thick polyethylene terephthalate (PET) film was prepared as the flexible substrate 1.

次に、前記PETフィルム上に、π共役系高分子であるポリアニリン(PANI)をインクジェット法により100nm厚に形成し第1の電極2とした。その後、PANI薄膜表面に水酸化物イオンドープ処理(NaOH水溶液濃度:pH=10、溶液温度:室温、浸漬時間:20秒)を施し、80℃にて乾燥を行い、イオンドープ処理面5を形成した。   Next, polyaniline (PANI), which is a π-conjugated polymer, was formed to a thickness of 100 nm on the PET film by an ink jet method to form the first electrode 2. Thereafter, hydroxide ion doping treatment (NaOH aqueous solution concentration: pH = 10, solution temperature: room temperature, immersion time: 20 seconds) is performed on the surface of the PANI thin film, and drying is performed at 80 ° C. to form an ion doping treatment surface 5. did.

さらに、上記処理面5の上に、正孔輸送性を有するポリ銅フタロシアニン(PCuPc)薄膜をインクジェット法により100nm厚に形成し、光導電性有機薄膜層3とした。引き続き、光導電性有機薄膜層3上に透明導電膜ITOをスパッタ法により、100nm厚に形成して第2の電極4とすることで、有機薄膜受光素子10を作製した。   Further, a polycopper phthalocyanine (PCuPc) thin film having a hole transporting property was formed on the treated surface 5 to a thickness of 100 nm by an ink jet method to obtain a photoconductive organic thin film layer 3. Subsequently, a transparent conductive film ITO was formed on the photoconductive organic thin film layer 3 by a sputtering method to a thickness of 100 nm to form the second electrode 4, thereby manufacturing the organic thin film light receiving element 10.

(実施例5)
図2A記載の有機薄膜受光素子10を形成すべく、素子の各層の材料として次のものを選択した。まず、フレキシブル基材1として、250μm厚のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを準備した。
(Example 5)
In order to form the organic thin film light receiving element 10 shown in FIG. 2A, the following materials were selected as the material of each layer of the element. First, a 250 μm thick polyethylene terephthalate (PET) film was prepared as the flexible substrate 1.

次に、前記PETフィルム上に、π共役系高分子であるポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT/PSS)をインクジェット法により100nm厚に形成し第1の電極2とした。その後、PEDOT/PSS薄膜表面に水酸化物イオンドープ処理(NaOH水溶液濃度:pH=10、溶液温度:室温、浸漬時間:10秒)を施し、80℃にて乾燥を行い、イオンドープ処理面5を形成した。   Next, polyethylene dioxythiophene (PEDOT / PSS), which is a π-conjugated polymer, was formed to a thickness of 100 nm on the PET film by an ink jet method to form the first electrode 2. Thereafter, hydroxide ion doping treatment (NaOH aqueous solution concentration: pH = 10, solution temperature: room temperature, immersion time: 10 seconds) is applied to the surface of the PEDOT / PSS thin film, and drying is performed at 80 ° C. Formed.

さらに、上記処理面5の上に、正孔輸送性を有するポリ銅フタロシアニン(PCuPc)薄膜をインクジェット法により100nm厚に形成し、光導電性有機薄膜層3とした。引き続き、光導電性有機薄膜層3上に透明導電膜PEDOT/PSSをインクジェット法により、100nm厚に形成して第2の電極4とすることで、有機薄膜受光素子10を作製した。   Further, a polycopper phthalocyanine (PCuPc) thin film having a hole transporting property was formed on the treated surface 5 to a thickness of 100 nm by an ink jet method to obtain a photoconductive organic thin film layer 3. Subsequently, a transparent conductive film PEDOT / PSS was formed to a thickness of 100 nm on the photoconductive organic thin film layer 3 by an ink jet method to form the second electrode 4, thereby manufacturing the organic thin film light receiving element 10.

(比較例1)
図2A記載の有機薄膜受光素子10を形成すべく、素子の各層の材料として次のものを選択した。まず、フレキシブル基材1として、250μm厚のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを準備した。
(Comparative Example 1)
In order to form the organic thin film light receiving element 10 shown in FIG. First, a 250 μm thick polyethylene terephthalate (PET) film was prepared as the flexible substrate 1.

次に、前記PETフィルム上に、Ptを真空蒸着法により100nm厚に形成し第1の電極2とした。その後、上記第1の電極2の上に、正孔輸送性を有するポリ銅フタロシアニン(PCuPc)薄膜をインクジェット法により100nm厚に形成し、光導電性有機薄膜層3とした。引き続き、光導電性有機薄膜層3上に透明導電膜ITOをスパッタ法により、100nm厚に形成して第2の電極4とすることで、有機薄膜受光素子10を作製した。なお、第1の電極2形成以降のプロセスは全てAr雰囲気のグローボックス内で行った(以下の比較例においても、同様の処理を行ったので省略する)。   Next, Pt was formed to a thickness of 100 nm on the PET film by a vacuum deposition method to form the first electrode 2. Thereafter, a polycopper phthalocyanine (PCuPc) thin film having a hole transporting property was formed on the first electrode 2 to a thickness of 100 nm by an ink jet method to obtain a photoconductive organic thin film layer 3. Subsequently, a transparent conductive film ITO was formed on the photoconductive organic thin film layer 3 by a sputtering method to a thickness of 100 nm to form the second electrode 4, thereby manufacturing the organic thin film light receiving element 10. Note that the processes after the formation of the first electrode 2 were all performed in a glow box in an Ar atmosphere (the same process was performed in the following comparative examples, and thus omitted).

(比較例2)
図2A記載の有機薄膜受光素子10を形成すべく、素子の各層の材料として次のものを選択した。まず、フレキシブル基材1として、250μm厚のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを準備した。
(Comparative Example 2)
In order to form the organic thin film light receiving element 10 shown in FIG. First, a 250 μm thick polyethylene terephthalate (PET) film was prepared as the flexible substrate 1.

次に、前記PETフィルム上に、π共役系高分子であるポリアニリン(PANI)をインクジェット法によりにより100nm厚に形成し第1の電極2とした。その後、上記第1の電極2の上に、正孔輸送性を有するポリ銅フタロシアニン(PCuPc)薄膜をインクジェット法により100nm厚に形成し、光導電性有機薄膜層3とした。引き続き、光導電性有機薄膜層3上に透明導電膜ITOをスパッタ法により、100nm厚に形成して第2の電極4とすることで、有機薄膜受光素子10を作製した。   Next, on the PET film, polyaniline (PANI), which is a π-conjugated polymer, was formed to a thickness of 100 nm by an inkjet method to form a first electrode 2. Thereafter, a polycopper phthalocyanine (PCuPc) thin film having a hole transporting property was formed on the first electrode 2 to a thickness of 100 nm by an ink jet method to obtain a photoconductive organic thin film layer 3. Subsequently, a transparent conductive film ITO was formed on the photoconductive organic thin film layer 3 by a sputtering method to a thickness of 100 nm to form the second electrode 4, thereby manufacturing the organic thin film light receiving element 10.

(比較例3)
図2A記載の有機薄膜受光素子10を形成すべく、素子の各層の材料として次のものを選択した。まず、フレキシブル基材1として、250μm厚のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを準備した。
(Comparative Example 3)
In order to form the organic thin film light receiving element 10 shown in FIG. First, a 250 μm thick polyethylene terephthalate (PET) film was prepared as the flexible substrate 1.

次に、前記PETフィルム上に、π共役系高分子であるポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT/PSS)をインクジェット法により100nm厚に形成し第1の電極2とした。その後、上記第1の電極2の上に、正孔輸送性を有するポリ銅フタロシアニン(PCuPc)薄膜をインクジェット法により100nm厚に形成し、光導電性有機薄膜層3とした。引き続き、光導電性有機薄膜層3上に透明導電膜PEDOT/PSSをインクジェット法により、100nm厚に形成して第2の電極4とすることで、有機薄膜受光素子10を作製した。   Next, polyethylene dioxythiophene (PEDOT / PSS), which is a π-conjugated polymer, was formed to a thickness of 100 nm on the PET film by an ink jet method to form the first electrode 2. Thereafter, a polycopper phthalocyanine (PCuPc) thin film having a hole transporting property was formed on the first electrode 2 to a thickness of 100 nm by an ink jet method to obtain a photoconductive organic thin film layer 3. Subsequently, a transparent conductive film PEDOT / PSS was formed to a thickness of 100 nm on the photoconductive organic thin film layer 3 by an ink jet method to form the second electrode 4, thereby manufacturing the organic thin film light receiving element 10.

本発明の第1実施形態に係る有機薄膜受光素子10を有する有機薄膜受発光素子30の説明に供する概念図である。It is a conceptual diagram with which it uses for description of the organic thin film light emitting / receiving element 30 which has the organic thin film light receiving element 10 which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本実施形態による有機薄膜受光素子10の説明に供する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing with which it uses for description of the organic thin film light receiving element 10 by this embodiment. 本実施形態による有機薄膜受光素子10に備えられるイオンドープ面5の説明に供するエネルギーバンド概略図である。It is an energy band schematic diagram with which it uses for description of the ion dope surface 5 with which the organic thin film light receiving element 10 by this embodiment is equipped. 本実施形態による有機薄膜受光素子10に備えられるイオンドープ面5の説明に供するエネルギーバンド概略図である。It is an energy band schematic diagram with which it uses for description of the ion dope surface 5 with which the organic thin film light receiving element 10 by this embodiment is equipped. IpとΦmのエネルギー差とS/N比の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the energy difference of Ip and (PHI) m, and S / N ratio. IpとΦmのエネルギー差とS/N比の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the energy difference of Ip and (PHI) m, and S / N ratio. 本実施形態による有機薄膜受発光素子30の説明に供する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing with which it uses for description of the organic thin film light emitting / receiving element 30 by this embodiment. 本実施形態による有機薄膜受発光素子アレイ40の説明に供する図である。It is a figure where it uses for description of the organic thin film light emitting and receiving element array 40 by this embodiment. 本実施形態による脈拍センサ50の説明に供する図である。It is a figure where it uses for description of the pulse sensor 50 by this embodiment. 本実施形態による車両の説明に供する図である。It is a figure where it uses for description of the vehicle by this embodiment. 本実施形態による光導電性ナノロッド9またはナノチューブ9の説明に供する概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a photoconductive nanorod 9 or a nanotube 9 according to the present embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 基材、
2 第1の電極、
3 光導電性有機薄膜層、
4 第2の電極、
5 イオンドープ面、
6 電圧、
7 微小電流計、
8 光、
9 光導電性ナノロッドまたはナノチューブ、
10 有機薄膜受光素子、
20 有機薄膜発光素子、
25 光遮蔽体、
30 有機薄膜受発光素子、
40 有機薄膜受発光素子アレイ、
50 脈拍センサ、
60 ステアリングホイール。
1 substrate,
2 first electrode;
3 photoconductive organic thin film layer,
4 second electrode,
5 ion-doped surface,
6 voltage,
7 Microammeter,
8 Light,
9 photoconductive nanorods or nanotubes,
10 Organic thin film light receiving element,
20 Organic thin film light emitting device,
25 light shield,
30 Organic thin film light emitting / receiving element,
40 Organic thin film light emitting / receiving element array,
50 pulse sensor,
60 Steering wheel.

Claims (14)

基材上に、少なくとも一方が光透過性を有する第1の電極および第2の電極と、当該第1の電極と当該第2の電極との間に介在され入射する光を吸収して光キャリアを生成する光導電性有機薄膜層と、を有し、
前記第1の電極および前記光導電性有機薄膜層の少なくとも一方は、当該第1の電極と当該光導電性有機薄膜層との界面にイオンをドープ処理したイオンドープ面を備え、
前記第1の電極の仕事関数のエネルギーの大きさは、前記光導電性有機薄膜層のイオン化ポテンシャルのエネルギーよりも小さく、
前記第1の電極は、前記第2の電極よりも正に大きな電圧が印加されることを特徴とする有機薄膜受光素子。
An optical carrier that absorbs incident light that is interposed between the first electrode and the second electrode, and the first electrode and the second electrode, at least one of which is light transmissive, on the substrate. A photoconductive organic thin film layer that produces
At least one of the first electrode and the photoconductive organic thin film layer includes an ion-doped surface in which ions are doped at an interface between the first electrode and the photoconductive organic thin film layer,
The magnitude of the work function energy of the first electrode is smaller than the ionization potential energy of the photoconductive organic thin film layer,
An organic thin film light receiving element, wherein a voltage that is positively greater than that of the second electrode is applied to the first electrode.
前記第1の電極にドープ処理した前記イオンドープ面は、水酸化物イオンをドープ処理したイオンドープ面であることを特徴とする請求項1に記載の有機薄膜受光素子。   2. The organic thin-film light receiving element according to claim 1, wherein the ion-doped surface doped in the first electrode is an ion-doped surface doped with hydroxide ions. 3. 前記第1の電極の仕事関数のエネルギーの大きさと前記光導電性有機薄膜層のイオン化ポテンシャルのエネルギーの大きさとは、0.5eV以上の差を有することを特徴とする請求項1に記載の有機薄膜受光素子。   2. The organic material according to claim 1, wherein the magnitude of the work function energy of the first electrode and the magnitude of the ionization potential energy of the photoconductive organic thin film layer have a difference of 0.5 eV or more. Thin film photo detector. 前記光導電性有機薄膜層は、π共役系高分子を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機薄膜受光素子。   The organic thin-film light-receiving element according to claim 1, wherein the photoconductive organic thin-film layer includes a π-conjugated polymer. 前記第1の電極および前記第2の電極の少なくとも一方は、π共役系高分子を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機薄膜受光素子。   5. The organic thin-film light-receiving element according to claim 1, wherein at least one of the first electrode and the second electrode includes a π-conjugated polymer. 前記π共役系高分子は、キャリアの多数が正孔からなる正孔輸送性材料であることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の有機薄膜受光素子。   6. The organic thin film light-receiving element according to claim 4, wherein the π-conjugated polymer is a hole transporting material in which a majority of carriers are holes. 前記正孔輸送性材料は、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、メロシアニン誘導体、キナクリドン誘導体、トリフェニル・ジアミン誘導体からなる群から選択される1以上の誘導体であることを特徴とする請求項6に記載の有機薄膜受光素子。   The organic material according to claim 6, wherein the hole transporting material is one or more derivatives selected from the group consisting of phthalocyanine derivatives, porphyrin derivatives, merocyanine derivatives, quinacridone derivatives, and triphenyl-diamine derivatives. Thin film photo detector. 前記光導電性有機薄膜層は、特定波長の光を吸収して光キャリアを生成し、当該光キャリアを輸送する能力を有する光導電性ナノロッドまたはナノチューブを、当該光導電性有機薄膜層の中に分散したことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の有機薄膜受光素子。   The photoconductive organic thin film layer absorbs light of a specific wavelength to generate a photocarrier, and a photoconductive nanorod or nanotube having an ability to transport the photocarrier is placed in the photoconductive organic thin film layer. The organic thin film light receiving element according to claim 1, wherein the organic thin film light receiving element is dispersed. 前記ナノロッドまたはナノチューブは、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、メロシアニン誘導体、キナクリドン誘導体、トリフェニル・ジアミン誘導体からなる群から選択される1以上の誘導体を含むことを特徴とする請求項8に記載の有機薄膜受光素子。   The organic thin film light receiving device according to claim 8, wherein the nanorods or nanotubes include one or more derivatives selected from the group consisting of phthalocyanine derivatives, porphyrin derivatives, merocyanine derivatives, quinacridone derivatives, and triphenyl-diamine derivatives. element. 前記ナノロッドまたはナノチューブは、カーボンナノロッド、酸化チタンナノロッド、カーボンナノチューブからなる群から選択される1以上の混合物であることを特徴とする請求項9に記載の有機薄膜受光素子。   The organic thin film light receiving element according to claim 9, wherein the nanorods or nanotubes are one or more mixtures selected from the group consisting of carbon nanorods, titanium oxide nanorods, and carbon nanotubes. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の有機薄膜受光素子と、当該有機薄膜受光素子の受光感度波長域内に発光スペクトルピークを有する有機薄膜発光素子と、を同一基材上に設けたことを特徴とする有機薄膜受発光素子。   The organic thin film light receiving element according to any one of claims 1 to 10 and the organic thin film light emitting element having an emission spectrum peak in a light receiving sensitivity wavelength region of the organic thin film light receiving element are provided on the same substrate. An organic thin-film light emitting / receiving element. 請求項11に記載の有機薄膜受発光素子2つを一対として基材上に複数対配置したことを特徴とする有機薄膜受発光素子アレイ。   An organic thin film light emitting / receiving element array, wherein two organic thin film light emitting / receiving elements according to claim 11 are arranged in pairs on a substrate. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の有機薄膜受光素子、請求項11に記載の有機薄膜受発光素子、請求項12に記載の有機薄膜受発光素子アレイの群から選択された1以上を有し、
生体から照射された光の振動を有機薄膜受光素子によって検出して生体の脈拍を測定することを特徴とする脈拍センサ。
One or more selected from the group of the organic thin film light receiving / receiving element according to claim 1, the organic thin film light receiving / emitting element according to claim 11, and the organic thin film light receiving / emitting element array according to claim 12. Have
A pulse sensor characterized in that vibration of light irradiated from a living body is detected by an organic thin film light receiving element to measure the pulse of the living body.
請求項13に記載の脈拍センサをステアリングホイールの表面形状に沿って配設したことを特徴とする車両。   A vehicle comprising the pulse sensor according to claim 13 arranged along a surface shape of a steering wheel.
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