JP2010040783A - 光電変換装置及び光電変換素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光電変換装置は、(a−1)離間して設けられた第1電極21及び第2電極22、及び、(a−2)第1電極21と第2電極22との間に設けられた光電変換材料層30を備え、第1電極21と第2電極22との間に電圧を印加した状態で、光電変換材料層30に一定の光量の光を照射したとき、光電変換材料層30にて生成する電流が照射時間の経過に従って変化する光電変換素子11、並びに、(b)該電流変化を検出する電流検出回路40を備えている。
【選択図】 図1
Description
(a−1)離間して設けられた第1電極及び第2電極、及び、
(a−2)第1電極と第2電極との間に設けられた光電変換材料層、
を備え、
第1電極と第2電極との間に電圧を印加した状態で、光電変換材料層に一定の光量の光を照射したとき、光電変換材料層にて生成する電流が照射時間の経過に従って変化する光電変換素子、
並びに、
(b)該電流変化を検出する電流検出回路、
を備えている。
(A)離間して設けられた第1電極及び第2電極、及び、
(B)第1電極と第2電極との間に設けられた光電変換材料層、
を備え、
第1電極と第2電極との間に電圧を印加した状態で、光電変換材料層に一定の光量の光を照射したとき、光電変換材料層にて生成する電流が照射時間の経過に従って変化する。
Idec=C1・I0(P)・exp[−t/τ(P)]+C2 (1)
で表される構成とすることができ、本発明の光電変換装置にあっては、更に、電流検出回路はIdecを求める構成とすることができる。但し、
t :前記電流変化における電流増加期間から電流減少期間に遷移するときをt=
0としたとき、電流減少期間開始時刻(t=0)からの経過時間
I0(P):t=0において一定の光量の光が光電変換材料層に照射されているときの光
電変換材料層にて生成した電流
C1,C2 :定数
である。そして、この場合、本発明の光電変換装置にあっては、電流検出回路は、t=0から、最長t=100ミリ秒まで、前記式(1)を積分して得られた電流積分値を求める構成とすることが好ましい。また、本発明の光電変換素子にあっては、t=0から、最長t=100ミリ秒まで、前記式(1)を積分して得られた電流積分値(電流積分値に基づき算出される物理量を含む)は光量依存性を示す構成とすることが好ましい。
透明導電材料から成る第1電極は、透明な基板上に形成されており、
光電変換材料層は、第1電極上に形成されており、
第2電極は、光電変換材料層上に形成されている構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第1の構成の光電変換素子』と呼ぶ。あるいは又、
第1電極は、基板上に形成されており、
光電変換材料層は、第1電極上に形成されており、
透明導電材料から成る第2電極は、光電変換材料層上に形成されている構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第2の構成の光電変換素子』と呼ぶ。あるいは又、
第1電極及び第2電極は基板上に形成されており、
光電変換材料層は、第1電極から第2電極に亙り、基板上に形成されている構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第3の構成の光電変換素子』と呼ぶ。
(a)支持体上に形成された制御電極(ゲート電極に相当する)、
(b)制御電極及び支持体上に形成された絶縁層(ゲート絶縁層に相当する)、
(c)絶縁層上に形成された第1電極/第2電極(ソース/ドレイン電極に相当する)、並びに、
(d)第1電極/第2電極の間であって絶縁層上に形成された光電変換材料層(チャネル形成領域に相当する)、
を備えている。
(a)支持体上に形成された制御電極(ゲート電極に相当する)、
(b)制御電極及び支持体上に形成された絶縁層(ゲート絶縁層に相当する)、
(c)絶縁層上に形成された光電変換材料層(チャネル形成領域に相当する)及び光電変換材料層延在部、並びに、
(d)光電変換材料層延在部上に形成された第1電極/第2電極(ソース/ドレイン電極に相当する)、
を備えている。
(a)支持体上に形成された第1電極/第2電極(ソース/ドレイン電極に相当する)、
(b)第1電極/第2電極の間の支持体上に形成された光電変換材料層(チャネル形成領域に相当する)、
(c)第1電極/第2電極及び光電変換材料層上に形成された絶縁層(ゲート絶縁層に相当する)、並びに、
(d)絶縁層上に形成された制御電極(ゲート電極に相当する)、
を備えている。
(a)支持体上に形成された光電変換材料層(チャネル形成領域に相当する)及び光電変換材料層延在部、
(b)光電変換材料層延在部上に形成された第1電極/第2電極(ソース/ドレイン電極に相当する)、
(c)第1電極/第2電極及び光電変換材料層上に形成された絶縁層(ゲート絶縁層に相当する)、並びに、
(d)絶縁層上に形成された制御電極(ゲート電極に相当する)、
を備えている。
(A)離間して設けられた第1電極21及び第2電極22、及び、
(B)第1電極21と第2電極22との間に設けられた光電変換材料層30、
を備えている。また、実施例1の光電変換装置は、光電変換素子11を備えており、更に、電流検出回路40を備えている。
Idec=C1・I0(P)・exp[−t/τ(P)]+C2 (1)
で表される。尚、「t」は、電流変化における電流増加期間から電流減少期間に遷移するときをt= 0としたとき、電流減少期間開始時刻(t=0)からの経過時間を示し、「I0(P)」は、t=0において一定の光量の光が光電変換材料層30に照射されているときの光電変換材料層にて生成した電流を示し、C1及びC2は定数である。そして、電流検出回路40においてIdecを求めた。即ち、過渡充放電電流量を、第1電極21及び第2電極22に接続された周知の電流検出回路40によって検出した。尚、光電変換装置にあっては、電流検出回路40は、t=0から、例えば、最長t=100ミリ秒まで、式(1)を積分して得られた電流積分値(実施例1にあっては、電流積分値に基づき算出される物理量である電荷量)を求める。また、光電変換素子11にあっては、t=0から、例えば、最長t=100ミリ秒まで、式(1)を積分して得られた電流積分値(実施例1にあっては、電流積分値に基づき算出される物理量である電荷量)は光量依存性を示す。また、電流検出回路40においてτ(P)を算出する。
CHG1+2(P) =−2.414×10-9・P+1.642×10-8
CHG1(P) =−9.444×10-10・P+7.013×10-9
(a)支持体113上に形成された制御電極(ゲート電極114に相当する)、
(b)制御電極(ゲート電極114)及び支持体113上に形成された絶縁層(ゲート絶縁層115に相当する)、
(c)絶縁層(ゲート絶縁層115)上に形成された第1電極/第2電極(ソース/ドレイン電極116に相当する)、並びに、
(d)第1電極/第2電極(ソース/ドレイン電極116)の間であって絶縁層(ゲート絶縁層115)上に形成された光電変換材料層(チャネル形成領域117に相当する)、
を備えている。
先ず、支持体113上にゲート電極114を形成する。具体的には、絶縁膜112上に、ゲート電極114を形成すべき部分が除去されたレジスト層(図示せず)を、リソグラフィ技術に基づき形成する。その後、密着層としてのクロム(Cr)層(図示せず)、及び、ゲート電極114としての金(Au)層を、順次、真空蒸着法にて全面に成膜し、その後、レジスト層を除去する。こうして、所謂リフトオフ法に基づき、ゲート電極114を得ることができる。
次に、ゲート電極114を含む支持体113上にゲート絶縁層115を形成する。具体的には、SiO2から成るゲート絶縁層115を、スパッタリング法に基づきゲート電極114及び絶縁膜112上に形成する。ゲート絶縁層115の成膜を行う際、ゲート電極114の一部をハードマスクで覆うことによって、ゲート電極114の取出部(図示せず)をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。
次に、ゲート絶縁層115の上にソース/ドレイン電極116を形成する。具体的には、ゲート絶縁層115上に、ソース/ドレイン電極116を形成すべき部分が除去されたレジスト層をリソグラフィ技術に基づき形成する。そして、ソース/ドレイン電極116を、順次、真空蒸着法にて成膜し、その後、レジスト層を除去する。こうして、所謂リフトオフ法に基づき、ソース/ドレイン電極116を得ることができる。
次に、ゲート絶縁層115上に、チャネル形成領域117を、実施例1にて説明したと同様にして形成する。
最後に、全面にパッシベーション膜である絶縁材料層(図示せず)を形成し、ソース/ドレイン電極116の上方の絶縁材料層に開口部を形成し、開口部内を含む全面に配線材料層を形成した後、配線材料層をパターニングすることによって、ソース/ドレイン電極116に接続された配線(図示せず)が絶縁材料層上に形成された、ボトムゲート/ボトムコンタクト型のFET(TFT)構造を有する光電変換素子14を得ることができる。
(a)支持体113上に形成された制御電極(ゲート電極114に相当する)、
(b)制御電極(ゲート電極114)及び支持体113上に形成された絶縁層(ゲート絶縁層115に相当する)、
(c)絶縁層(ゲート絶縁層115)上に形成された光電変換材料層(チャネル形成領域117に相当する)及び光電変換材料層延在部118、並びに、
(d)光電変換材料層延在部118上に形成された第1電極/第2電極(ソース/ドレイン電極116に相当する)、
を備えている。
先ず、実施例4の[工程−400]と同様にして、支持体113(絶縁膜112)上にゲート電極114を形成した後、[工程−410]と同様にして、ゲート電極114及び絶縁膜112上にゲート絶縁層115を形成する。
その後、[工程−430]と同様の方法に基づき、ゲート絶縁層115の上にチャネル形成領域117及びチャネル形成領域延在部118を形成する。
その後、チャネル形成領域延在部118の上に、チャネル形成領域117を挟むようにソース/ドレイン電極116を、実施例4の[工程−420]と同様にして形成する。但し、ソース/ドレイン電極116の成膜を行う際、チャネル形成領域117をハードマスクで覆うことによって、ソース/ドレイン電極116をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。
最後に、[工程−440]と同様の工程を実行することで、ボトムゲート/トップコンタクト型のFET(TFT)構造を有する光電変換素子15を得ることができる。
(a)支持体113上に形成された第1電極/第2電極(ソース/ドレイン電極116に相当する)、
(b)第1電極/第2電極(ソース/ドレイン電極116)の間の支持体113上に形成された光電変換材料層(チャネル形成領域117に相当する)、
(c)第1電極/第2電極(ソース/ドレイン電極116)及び光電変換材料層(チャネル形成領域117)上に形成された絶縁層(ゲート絶縁層115に相当する)、並びに、
(d)絶縁層(ゲート絶縁層115)上に形成された制御電極(ゲート電極114に相当する)、
を備えている。
先ず、支持体113上に、ソース/ドレイン電極116を、実施例4の[工程−420]と同様にして形成する。
その後、ソース/ドレイン電極116の間の支持体113(絶縁膜112)上に、[工程−430]と同様の方法に基づき、チャネル形成領域117を形成する。実際には、ソース/ドレイン電極116の上にチャネル形成領域延在部118が形成される。
次に、ソース/ドレイン電極116及びチャネル形成領域117上に(実際には、チャネル形成領域117及びチャネル形成領域延在部118上に)、ゲート絶縁層115を形成する。具体的には、PVAをスピンコーティング法にて全面に成膜することで、ゲート絶縁層115を得ることができる。
その後、ゲート絶縁層115上にゲート電極114を形成する。具体的には、密着層としてのクロム(Cr)層(図示せず)、及び、ゲート電極114としての金(Au)層を、順次、真空蒸着法にて全面に成膜する。ゲート電極114の成膜を行う際、ゲート絶縁層115の一部をハードマスクで覆うことによって、ゲート電極114をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。最後に、[工程−440]と同様の工程を実行することで、トップゲート/ボトムコンタクト型のFET(TFT)構造を有する光電変換素子16を得ることができる。
(a)支持体113上に形成された光電変換材料層(チャネル形成領域117に相当する)及び光電変換材料層延在部118、
(b)光電変換材料層延在部118上に形成された第1電極/第2電極(ソース/ドレイン電極116に相当する)、
(c)第1電極/第2電極(ソース/ドレイン電極116)及び光電変換材料層(チャネル形成領域117)上に形成された絶縁層(ゲート絶縁層115に相当する)、並びに、
(d)絶縁層(ゲート絶縁層115)上に形成された制御電極(ゲート電極114に相当する)、
を備えている。
先ず、支持体113上に、[工程−430]と同様の方法に基づき、チャネル形成領域117及びチャネル形成領域延在部118を形成する。
次いで、チャネル形成領域延在部118上に、チャネル形成領域117を挟むように、ソース/ドレイン電極116を、実施例4の[工程−420]と同様にして形成する。但し、ソース/ドレイン電極116の成膜を行う際、チャネル形成領域117をハードマスクで覆うことによって、ソース/ドレイン電極116をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。
次いで、ソース/ドレイン電極116及びチャネル形成領域117上に、ゲート絶縁層115を形成する。具体的には、PVAをスピンコーティング法にて全面に成膜することで、ゲート絶縁層115を得ることができる。
その後、実施例6の[工程−630]と同様にして、ゲート絶縁層115上にゲート電極114を形成する。最後に、[工程−440]と同様の工程を実行することで、トップゲート/トップコンタクト型のFET(TFT)構造を有する光電変換素子17を得ることができる。
Claims (17)
- (a−1)離間して設けられた第1電極及び第2電極、及び、
(a−2)第1電極と第2電極との間に設けられた光電変換材料層、
を備え、
第1電極と第2電極との間に電圧を印加した状態で、光電変換材料層に一定の光量の光を照射したとき、光電変換材料層にて生成する電流が照射時間の経過に従って変化する光電変換素子、
並びに、
(b)該電流変化を検出する電流検出回路、
を備えている光電変換装置。 - 照射時間の経過に従った光電変換材料層における前記電流変化は、第1電極、光電変換材料層及び第2電極によってコンデンサが構成されているとみなすときの該コンデンサを流れる過渡電流が示す変化に相当する請求項1に記載の光電変換装置。
- 前記電流変化の電流減少期間における時定数をτ(P)としたとき、τ(P)は光電変換材料層に照射される光の単位時間当たりの光量の関数で表され、
電流検出回路は、τ(P)を算出する請求項2に記載の光電変換装置。 - 前記電流変化の電流減少期間における時定数をτ(P)としたとき、電流減少期間における電流Idecは、
Idec=C1・I0(P)・exp[−t/τ(P)]+C2 (1)
で表され、
電流検出回路は、Idecを求める請求項2に記載の光電変換装置。
但し、
t :前記電流変化における電流増加期間から電流減少期間に遷移するときをt=
0としたとき、電流減少期間開始時刻(t=0)からの経過時間
I0(P):t=0において一定の光量の光が光電変換材料層に照射されているときの光
電変換材料層にて生成した電流
C1,C2 :定数 - 電流検出回路は、t=0から、最長t=100ミリ秒まで、前記式(1)を積分して得られた電流積分値を求める請求項4に記載の光電変換装置。
- 光電変換材料層は有機材料から成る請求項1に記載の光電変換装置。
- 光電変換材料層は10cm2/V・秒以下のキャリア移動度を有する請求項6に記載の光電変換装置。
- (A)離間して設けられた第1電極及び第2電極、及び、
(B)第1電極と第2電極との間に設けられた光電変換材料層、
を備え、
第1電極と第2電極との間に電圧を印加した状態で、光電変換材料層に一定の光量の光を照射したとき、光電変換材料層にて生成する電流が照射時間の経過に従って変化する光電変換素子。 - 照射時間の経過に従った光電変換材料層における前記電流変化は、第1電極、光電変換材料層及び第2電極によってコンデンサが構成されているとみなすときの該コンデンサを流れる過渡電流が示す変化に相当する請求項8に記載の光電変換素子。
- 前記電流変化の電流減少期間における時定数をτ(P)としたとき、τ(P)は光電変換材料層に照射される光の単位時間当たりの光量の関数で表される請求項9に記載の光電変換素子。
- 前記電流変化の電流減少期間における時定数をτ(P)としたとき、電流減少期間における電流Idecは、
Idec=C1・I0(P)・exp[−t/τ(P)]+C2 (1)
で表される請求項9に記載の光電変換素子。
但し、
t :前記電流変化における電流増加期間から電流減少期間に遷移するときをt=
0としたとき、電流減少期間開始時刻(t=0)からの経過時間
I0(P):t=0において一定の光量の光が光電変換材料層に照射されているときの光
電変換材料層にて生成した電流
C1,C2 :定数 - t=0から、最長t=100ミリ秒まで、前記式(1)を積分して得られた電流積分値は光量依存性を示す請求項11に記載の光電変換素子。
- 光電変換材料層は有機材料から成る請求項8に記載の光電変換素子。
- 光電変換材料層は10cm2/V・秒以下のキャリア移動度を有する請求項13に記載の光電変換素子。
- 透明導電材料から成る第1電極は、透明な基板上に形成されており、
光電変換材料層は、第1電極上に形成されており、
第2電極は、光電変換材料層上に形成されている請求項8に記載の光電変換素子。 - 第1電極は、基板上に形成されており、
光電変換材料層は、第1電極上に形成されており、
透明導電材料から成る第2電極は、光電変換材料層上に形成されている請求項8に記載の光電変換素子。 - 第1電極及び第2電極は基板上に形成されており、
光電変換材料層は、第1電極から第2電極に亙り、基板上に形成されている請求項8に記載の光電変換素子。
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