JP2021163844A - 光検出素子、それを含むセンサ及び生体認証装置、並びに組成物及びインク - Google Patents

Abstract

【課題】暗電流比の小さい光検出素子を提供する。
【解決手段】第一の電極１２と、第二の電極１６と、第一の電極１２及び第二の電極１６の間に設けられた活性層１４とを含み、活性層１４は、ｐ型半導体材料及びｎ型半導体材料を含み、前記ｐ型半導体材料は、−５．４５ｅＶ以下のＨＯＭＯを有する重合体を含み、前記ｎ型半導体材料は、非フラーレン化合物を含む、光検出素子１０。
【選択図】図１

Description

本発明は、光検出素子、それを含むセンサ及び生体認証装置、並びに組成物及びインクに関する。

光電変換素子は、例えば、省エネルギー、二酸化炭素の排出量の低減の観点から極めて有用なデバイスであり、注目されている。

光電変換素子の一種である、光検出素子は、光の照射によって、ある方向への起電力が生じ、外部に電気信号を取り出すことができる。光検出素子は、光を照射していない暗状態では、電流が流れないことが理想的である。しかし、光検出素子に、光の照射によって生じる起電力とは逆方向の電圧（逆バイアス）を印加して使用する場合、光を照射していない暗状態で電流（いわゆる暗電流）が流れることがある。
この暗電流を低減するため、光検出素子の電極と活性層との間に配置された中間層の材料が検討されている（非特許文献１、２）。

Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１１０，０８３３０１（２０１７） ＲＳＣ Ａｄｖ．２０１７，７，１７４３−１７４８

さて、光検出素子に印加される電圧の大きさは、当該素子が搭載される装置の種類に応じて変更されうる。通常、光検出素子に印加される電圧を増加させると、暗電流も増加する。光検出素子を、各種装置への汎用性を備えた素子とする観点から、光検出素子に印加される電圧が異なっても、暗電流の変化が小さいことが好ましい。具体的には、暗電流比が小さいことが好ましい。ここで、暗電流比とは、−３Ｖの電圧印加時に得られた暗電流の、−０．５Ｖの電圧印加時に得られた暗電流に対する比（暗電流（−３Ｖ）／暗電流（−０．５Ｖ））をいう。ただし、光照射により光検出素子に発生する起電力の方向を正とする。以下、「暗電流（−３Ｖ）／暗電流（−０．５Ｖ）」を単に暗電流比ともいう。

したがって、暗電流比の小さい光検出素子；当該光検出素子を含むセンサ；当該光検出素子を含む生体認証装置；当該光検出素子を含むＸ線センサ；当該光検出素子を含む、近赤外線センサ；暗電流比の小さい光検出素子を製造しうる、組成物；及び、暗電流比の小さい光検出素子を製造しうる、インクが求められる。

本発明者は、前記課題を解決するべく、鋭意検討した結果、特定のｐ型半導体材料及び特定のｎ型半導体材料を含む活性層を含む光検出素子により、暗電流比を小さくできることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下を提供する。

［１］ 第一の電極と、第二の電極と、前記第一の電極及び前記第二の電極の間に設けられた活性層とを含み、
前記活性層は、ｐ型半導体材料及びｎ型半導体材料を含み、
前記ｐ型半導体材料は、−５．４５ｅＶ以下のＨＯＭＯを有する重合体を含み、
前記ｎ型半導体材料は、非フラーレン化合物を含む、
光検出素子。
［２］ 第一の電極と、第二の電極と、前記第一の電極及び前記第二の電極の間に設けられた活性層とを含み、
前記活性層は、ｐ型半導体材料及びｎ型半導体材料を含み、
前記ｐ型半導体材料は、電子供与性を有する構成単位ＤＵと、電子受容性を有する構成単位ＡＵとを含む重合体を含み、
前記ｎ型半導体材料は、非フラーレン化合物を含み、
前記構成単位ＤＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＤＵＤ_ｍａｘで表され、
前記構成単位ＡＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＡＵＤ_ｍａｘで表され、
前記非フラーレン化合物は、電子供与性を有する部分ＤＰと、電子受容性を有する部分ＡＰとを含み、
前記部分ＤＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＤＰＤ_ｍａｘで表され、
前記部分ＡＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＡＰＤ_ｍａｘで表され、
下記式（ａ）及び式（ｂ）：
ＤＵＤ_ｍａｘ−ＡＵＤ_ｍａｘ＞０ （ａ）
ＡＰＤ_ｍａｘ−ＤＰＤ_ｍａｘ＞０ （ｂ）
を満たす、
光検出素子。
［３］ 前記ｐ型半導体材料に含まれる前記重合体が、電子供与性を有する構成単位ＤＵと、電子受容性を有する構成単位ＡＵとを含み、前記非フラーレン化合物は、電子供与性を有する部分ＤＰと、電子受容性を有する部分ＡＰとを含む、［１］に記載の光検出素子。
［４］ 前記構成単位ＤＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＤＵＤ_ｍａｘで表され、
前記構成単位ＡＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＡＵＤ_ｍａｘで表され、
前記部分ＤＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＤＰＤ_ｍａｘで表され、
前記部分ＡＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＡＰＤ_ｍａｘで表され、
下記式（ａ）及び式（ｂ）：
ＤＵＤ_ｍａｘ−ＡＵＤ_ｍａｘ＞０ （ａ）
ＡＰＤ_ｍａｘ−ＤＰＤ_ｍａｘ＞０ （ｂ）
を満たす、［３］に記載の光検出素子。
［５］ 前記構成単位ＤＵが、ケトン構造、イミン構造、スルホキシド構造、又はスルホン構造を含む、［２］〜［４］のいずれか一項に記載の光検出素子。
［６］ 前記部分ＡＰが、ケトン構造、イミン構造、スルホキシド構造、又はスルホン構造を含む、［２］〜［５］のいずれか一項に記載の光検出素子。
［７］ 前記ｐ型半導体材料に含まれる前記重合体が、下記式（Ｉ）で表される構成単位を含む、［１］〜［６］のいずれか一項に記載の光検出素子。

（式中、
Ａｒ^１及びＡｒ^２は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香族炭素環又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を表し、
Ｚは、下記式（Ｚ−１）〜（Ｚ−４）のいずれかで表される基を表す。

（Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３は、それぞれ独立して、
水素原子、
ハロゲン原子、
置換基を有していてもよいアルキル基、
置換基を有していてもよいシクロアルキル基、
置換基を有していてもよいアルケニル基、
置換基を有していてもよいシクロアルケニル基、
置換基を有していてもよいアルキニル基、
置換基を有していてもよいシクロアルキニル基、
置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、
置換基を有していてもよいアルキルチオ基、
置換基を有していてもよいアリール基、
置換基を有していてもよいアリールオキシ基、
置換基を有していてもよいアリールチオ基、
置換基を有していてもよい１価の複素環基
−Ｃ（＝Ｏ）−Ｒ^ａで表される基、又は
−ＳＯ_２−Ｒ^ｂで表される基を表し、
Ｒ^ａ及びＲ^ｂは、それぞれ独立して、
水素原子、
置換基を有していてもよいアルキル基、
置換基を有していてもよいアリール基、
置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、
置換基を有していてもよいアリールオキシ基、又は
置換基を有していてもよい１価の複素環基を表す。））
［８］ 前記ｐ型半導体材料に含まれる前記重合体が、下記式（ＩＩ）で表される構成単位を含む、［７］に記載の光検出素子。

（式中、
Ｘ^１及びＸ^２は、それぞれ独立して、硫黄原子又は酸素原子を表し、
Ｚ^１及びＺ^２は、それぞれ独立して、＝Ｃ（−Ｒ^４）−で表される基、又は窒素原子を表し、
Ｒ^１及びＲ^２は、前記と同義を表し、
Ｒ^４は、
水素原子、
ハロゲン原子、
置換基を有していてもよいアルキル基、
置換基を有していてもよいシクロアルキル基、
置換基を有していてもよいアルケニル基、
置換基を有していてもよいシクロアルケニル基、
置換基を有していてもよいアルキニル基、
置換基を有していてもよいシクロアルキニル基、
置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、
置換基を有していてもよいアルキルチオ基、
置換基を有していてもよいアリール基、
置換基を有していてもよいアリールオキシ基、
置換基を有していてもよいアリールチオ基、
置換基を有していてもよい１価の複素環基
−Ｃ（＝Ｏ）−Ｒ^ａで表される基、又は
−ＳＯ_２−Ｒ^ｂで表される基を表し、
Ｒ^ａ及びＲ^ｂは、それぞれ独立して、
水素原子、
置換基を有していてもよいアルキル基、
置換基を有していてもよいアリール基、
置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、
置換基を有していてもよいアリールオキシ基、又は
置換基を有していてもよい１価の複素環基を表す。）
［９］ 前記ｎ型半導体材料に含まれる前記非フラーレン化合物が、下記式（ＩＩＩ）で表される化合物である、［１］〜［８］のいずれか一項に記載の光検出素子。

Ａ^１−Ｂ^１０−Ａ^２ （ＩＩＩ）
（式中、
Ａ^１及びＡ^２は、それぞれ独立して、電子求引性の基を表し、
Ｂ^１０は、π共役系を含む基を表す。）
［１０］ 前記ｎ型半導体材料に含まれる前記非フラーレン化合物が、下記式（ＩＶ）で表される化合物である、［１］〜［９］のいずれか一項に記載の光検出素子。

Ａ^１−（Ｓ^１）_ｎ１−Ｂ^１１−（Ｓ^２）_ｎ２−Ａ^２ （ＩＶ）
（式（ＩＶ）中、
Ａ^１及びＡ^２は、それぞれ独立して、電子求引性の基を表し、
Ｓ^１及びＳ^２は、それぞれ独立して、
置換基を有していてもよい２価の炭素環基、
置換基を有していてもよい２価の複素環基、
−Ｃ（Ｒ^ｓ１）＝Ｃ（Ｒ^ｓ２）−で表される基
（ここで、Ｒ^ｓ１及びＲ^ｓ２は、それぞれ独立して、水素原子、又は置換基を表す。）、又は
−Ｃ≡Ｃ−で表される基を表し、
Ｂ^１１は、炭素環構造及び複素環構造からなる群から選択された２以上の構造の縮合環基であり、かつオルト−ペリ縮合構造を含まない縮合環基であり、かつ置換基を有していてもよい縮合環基を表し、
ｎ１及びｎ２は、それぞれ独立して、０以上の整数を表す。）
［１１］ Ｂ^１１が、下記式（Ｃｙ１）〜（Ｃｙ９）で表される構造からなる群から選択された２以上の構造の縮合環基であって、かつ置換基を有していてもよい縮合環基である、［１０］に記載の光検出素子。

［１２］ Ｓ^１及びＳ^２が、それぞれ独立して、下記式（ｓ−１）及び（ｓ−２）のいずれかで表される基を表す、［１０］又は［１１］に記載の光検出素子。

（前記式（ｓ−１）及び式（ｓ−２）中、
Ｘ^３は、酸素原子又は硫黄原子を表す。
複数あるＲは、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を表す。）
［１３］ Ａ^１及びＡ^２が、それぞれ独立して、−ＣＨ＝Ｃ（−ＣＮ）_２、及び下記式（ａ−１）〜式（ａ−９）の、いずれかで表される基である、［９］〜［１２］のいずれか一項に記載の光検出素子。

（式（ａ−１）〜（ａ−７）中、
Ｔは、置換基を有していてもよい炭素環又は置換基を有していてもよい複素環を表し、
Ｘ^４、Ｘ^５、及びＸ^６は、それぞれ独立して、酸素原子、硫黄原子、アルキリデン基、又は＝Ｃ（−ＣＮ）_２で表される基を表し、
Ｘ^７は、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を表し、
Ｒ^ａ１、Ｒ^ａ２、Ｒ^ａ３、Ｒ^ａ４、及びＲ^ａ５は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を表す。）

（式（ａ−８）及び式（ａ−９）中、
Ｒ^ａ６及びＲ^ａ７は、それぞれ独立して、
水素原子、
ハロゲン原子、
置換基を有していてもよいアルキル基、
置換基を有していてもよいシクロアルキル基、
置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、
置換基を有していてもよいシクロアルキルオキシ基、
置換基を有していてもよい１価の芳香族炭素環基、又は
置換基を有していてもよい１価の芳香族複素環基を表し、
複数あるＲ^ａ６及びＲ^ａ７は互いに同一であっても異なっていてもよい。）
［１４］ 前記非フラーレン化合物が、下記式（Ｖ）又は（ＶＩ）で表される化合物である、［１］〜［８］のいずれか一項に記載の光検出素子。

（式中、
Ｒ^ａ８及びＲ^ａ９は、それぞれ独立して、
水素原子、
ハロゲン原子、
置換基を有していてもよいアルキル基、
置換基を有していてもよいシクロアルキル基、
置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、
置換基を有していてもよいシクロアルキルオキシ基、
置換基を有していてもよい１価の芳香族炭素環基、又は
置換基を有していてもよい１価の芳香族複素環基を表し、
複数あるＲ^ａ８及びＲ^ａ９は互いに同一であっても異なっていてもよい。）
［１５］ ［１］〜［１４］のいずれか一項に記載の光検出素子を含む、センサ。
［１６］ ［１］〜［１４］のいずれか一項に記載の光検出素子を含む、生体認証装置。
［１７］ ［１］〜［１４］のいずれか一項に記載の光検出素子を含む、Ｘ線センサ。
［１８］ ［１］〜［１４］のいずれか一項に記載の光検出素子を含む、近赤外線センサ。
［１９］ ｐ型半導体材料及びｎ型半導体材料を含み、
前記ｐ型半導体材料は、−５．４５ｅＶ以下のＨＯＭＯを有する重合体を含み、
前記ｎ型半導体材料は、非フラーレン化合物を含む、組成物。
［２０］ ｐ型半導体材料及びｎ型半導体材料を含み、
前記ｐ型半導体材料は、電子供与性を有する構成単位ＤＵと、電子受容性を有する構成単位ＡＵとを含む重合体を含み、
前記ｎ型半導体材料は、非フラーレン化合物を含み、
前記構成単位ＤＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＤＵＤ_ｍａｘで表され、
前記構成単位ＡＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＡＵＤ_ｍａｘで表され
前記非フラーレン化合物は、電子供与性を有する部分ＤＰと、電子受容性を有する部分ＡＰとを含み、
前記部分ＤＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＤＰＤ_ｍａｘで表され、
前記部分ＡＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＡＰＤ_ｍａｘで表され、下記式（ａ）及び式（ｂ）：
ＤＵＤ_ｍａｘ−ＡＵＤ_ｍａｘ＞０ （ａ）
ＡＰＤ_ｍａｘ−ＤＰＤ_ｍａｘ＞０ （ｂ）
を満たす、組成物。
［２１］ ［１９］又は［２０］に記載の組成物を含むインク。

本発明に係る組成物は、下記の態様を含む。
［２−１］ 前記ｐ型半導体材料は、電子供与性を有する構成単位ＤＵと、電子受容性を有する構成単位ＡＵとを含む重合体を含み、
前記構成単位ＤＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＤＵＤ_ｍａｘで表され、
前記構成単位ＡＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＡＵＤ_ｍａｘで表され
前記非フラーレン化合物は、電子供与性を有する部分ＤＰと、電子受容性を有する部分ＡＰとを含み、
前記部分ＤＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＤＰＤ_ｍａｘで表され、
前記部分ＡＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＡＰＤ_ｍａｘで表され、下記式（ａ）及び式（ｂ）：
ＤＵＤ_ｍａｘ−ＡＵＤ_ｍａｘ＞０ （ａ）
ＡＰＤ_ｍａｘ−ＤＰＤ_ｍａｘ＞０ （ｂ）
を満たす、［１９］に記載の組成物。
［２−２］ ［２−１］に記載の組成物を含む、インク。

本発明によれば、暗電流比の小さい光検出素子；当該光検出素子を含むセンサ；当該光検出素子を含む生体認証装置；当該光検出素子を含むＸ線センサ；当該光検出素子を含む、近赤外線センサ；暗電流比の小さい光検出素子を製造しうる、組成物；及び、暗電流比の小さい光検出素子を製造しうる、インクを提供できる。

図１は、光検出素子の構成例を模式的に示す図である。 図２は、イメージ検出部の構成例を模式的に示す図である。 図３は、指紋検出部の構成例を模式的に示す図である。

［用語の説明］
以下の説明において共通して用いられる用語等についてまず説明する。
「高分子化合物」とは、分子量分布を有し、ポリスチレン換算の数平均分子量が、１×１０^３以上１×１０^８以下である重合体を意味する。なお、高分子化合物に含まれる構成単位は、合計１００モル％である。

「構成単位」とは、高分子化合物が有する構造の単位を意味する。

「非フラーレン化合物」とは、フラーレン及びフラーレン誘導体のいずれでもない化合物を意味する。

「水素原子」は、軽水素原子であっても、重水素原子であってもよい。

「ハロゲン原子」の例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられる。

「置換基を有していてもよい」態様には、化合物又は基を構成するすべての水素原子が無置換の場合、及び１個以上の水素原子の一部又は全部が置換基によって置換されている場合の両方の態様が含まれる。

置換基の例としては、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、シクロアルキニル基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、１価の複素環基、置換アミノ基、アシル基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、置換オキシカルボニル基、シアノ基、アルキルスルホニル基、及びニトロ基が挙げられる。

「アルキル基」は、直鎖状でもあってもよく、分岐状であってもよい。アルキル基は、置換基を有していてもよい。アルキル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常１〜３０、好ましくは３〜３０、より好ましくは１２〜１９である。

アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、３−メチルブチル基、２−エチルブチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基、３−プロピルヘプチル基、デシル基、３，７−ジメチルオクチル基、３−ヘプチルドデシル基、２−エチルオクチル基、２−ヘキシルデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル墓、オクタデシル基、イコシル基などの、置換基を有さないアルキル基、及びこれらの基における水素原子が、アルキルオキシ基、アリール基、フッ素原子などの置換基で置換された基が挙げられる。

置換基を有するアルキルの具体例としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基、３−フェニルプロピル基、３−（４−メチルフェニル）プロピル基、３−（３，５−ジヘキシルフェニル）プロピル基、６−エチルオキシヘキシル基が挙げられる。

「シクロアルキル基」は、単環の基であってもよく、多環の基であってもよい。シクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。シクロアルキル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常３〜３０であり、好ましくは１２〜１９である。

シクロアルキル基の例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、アダマンチル基などの、置換基を有さないアルキル基、及びこれらの基における水素原子が、アルキル基、アルキルオキシ基、アリール基、フッ素原子などの置換基で置換された基が挙げられる。

置換基を有するシクロアルキル基の具体例としては、メチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基が挙げられる。

「アルケニル基」は、直鎖状でもあってもよく、分岐状であってもよい。アルケニル基は、置換基を有していてもよい。アルケニル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常２〜３０であり、好ましくは１２〜１９である。

アルケニル基の例としては、ビニル基、１−プロペニル基、２−プロペニル基、２−ブテニル基、３−ブテニル基、３−ペンテニル基、４−ペンテニル基、１−ヘキセニル基、５−ヘキセニル基、７−オクテニル基などの、置換基を有さないアルケニル基、及びこれらの基における水素原子が、アルキルオキシ基、アリール基、フッ素原子などの置換基で置換された基が挙げられる。

「シクロアルケニル基」は、単環の基であってもよく、多環の基であってもよい。シクロアルケニル基は、置換基を有していてもよい。シクロアルケニル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常３〜３０であり、好ましくは１２〜１９である。

シクロアルケニル基の例としては、シクロヘキセニル基などの、置換基を有さないシクロアルケニル基、及びこれらの基における水素原子が、アルキル基、アルキルオキシ基、アリール基、フッ素原子などの置換基で置換された基が挙げられる。

置換基を有するシクロアルケニル基の例としては、メチルシクロヘキセニル基、及びエチルシクロヘキセニル基が挙げられる。

「アルキニル基」は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。アルキニル基は、置換基を有していてもよい。アルキニル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常２〜３０であり、好ましくは１２〜１９である。

アルキニル基の例としては、エチニル基、１−プロピニル基、２−プロピニル基、２−ブチニル基、３−ブチニル基、３−ペンチニル基、４−ペンチニル基、１−ヘキシニル基、５−ヘキシニル基などの、置換基を有さないアルキニル基、及びこれらの基における水素原子が、アルキルオキシ基、アリール基、フッ素原子などの置換基で置換された基が挙げられる。

「シクロアルキニル基」は、単環の基であってもよく、多環の基であってもよい。シクロアルキニル基は、置換基を有していてもよい。シクロアルキニル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常４〜３０であり、好ましくは１２〜１９である。

シクロアルキニル基の例としては、シクロヘキシニル基などの置換基を有さないシクロアルキニル基、及びこれらの基における水素原子が、アルキル基、アルキルオキシ基、アリール基、フッ素原子などの置換基で置換された基が挙げられる。

置換基を有するシクロアルキニル基の例としては、メチルシクロヘキシニル基、及びエチルシクロヘキシニル基が挙げられる。

「アルキルオキシ基」は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。アルキルオキシ基は、置換基を有していてもよい。アルキルオキシ基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常１〜３０であり、好ましくは１２〜１９である。

アルキルオキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブチルオキシ基、イソブチルオキシ基、ｔｅｒｔ−ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、２−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、３，７−ジメチルオクチルオキシ基、３−ヘプチルドデシルオキシ基、ラウリルオキシ基などの、置換基を有さないアルキルオキシ基、及びこれらの基における水素原子が、アルキルオキシ基、アリール基、フッ素原子等の置換基で置換された基が挙げられる。

「シクロアルキルオキシ基」が有するシクロアルキル基は、単環の基であってもよく、多環の基であってもよい。シクロアルキルオキシ基は、置換基を有していてもよい。シクロアルキルオキシ基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常３〜３０であり、好ましくは１２〜１９である。

シクロアルキルオキシ基の例としては、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロヘプチルオキシ基などの、置換基を有さないシクロアルキルオキシ基、及びこれらの基における水素原子が、フッ素原子、アルキル基などの置換基で置換された基が挙げられる。

「アルキルチオ基」は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。アルキルチオ基は、置換基を有していてもよい。アルキルチオ基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常１〜３０であり、好ましくは１２〜１９である。

置換基を有していてもよいアルキルチオ基の例としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、ブチルチオ基、イソブチルチオ基、ｔｅｒｔ−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、２−エチルヘキシルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、３，７−ジメチルオクチルチオ基、３−ヘプチルドデシルチオ基、ラウリルチオ基、及びトリフルオロメチルチオ基が挙げられる。

「シクロアルキルチオ基」が有するシクロアルキル基は、単環の基であってもよく、多環の基であってもよい。シクロアルキルチオ基は、置換基を有していてもよい。シクロアルキルチオ基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常３〜３０であり、好ましくは１２〜１９である。

置換基を有していてもよいシクロアルキルチオ基の例としては、シクロヘキシルチオ基が挙げられる。

「ｐ価の芳香族炭素環基」とは、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素から環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子ｐ個を除いた残りの原子団を意味する。ｐ価の芳香族炭素環基は、置換基を有していてもよい。

「アリール基」は、１価の芳香族炭素環基を意味する。アリール基は置換基を有していてもよい。アリール基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常６〜３０であり、好ましくは６〜１０である。

アリール基の例としては、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントラセニル基、２−アントラセニル基、９−アントラセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、２−フルオレニル基、３−フルオレニル基、４−フルオレニル基、２−フェニルフェニル基、３−フェニルフェニル基、４−フェニルフェニル基などの、置換基を有さないアリール基、及びこれらの基における水素原子が、アルキル基、アルキルオキシ基、アリール基、フッ素原子などの置換基で置換された基が挙げられる。

「アリールオキシ基」は、置換基を有していてもよい。アリールオキシ基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常６〜３０であり、好ましくは６〜１０である。

アリールオキシ基の例としては、フェノキシ基、１−ナフチルオキシ基、２−ナフチルオキシ基、１−アントラセニルオキシ基、９−アントラセニルオキシ基、１−ピレニルオキシ基などの、置換基を有さないアリールオキシ基、及びこれらの基における水素原子が、アルキル基、アルキルオキシ基、フッ素原子などの置換基で置換された基が挙げられる。

「アリールチオ基」は、置換基を有していてもよい。アリールチオ基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常６〜３０であり、好ましくは６〜１０である。

置換基を有していてもよいアリールチオ基の例としては、フェニルチオ基、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルオキシフェニルチオ基、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルフェニルチオ基、１−ナフチルチオ基、２−ナフチルチオ基、及びペンタフルオロフェニルチオ基が挙げられる。「Ｃ１〜Ｃ１２アルキル」は、その炭素原子数が１〜１２であることを示す。さらに、「Ｃｍ〜Ｃｎアルキル」は、その炭素原子数がｍ〜ｎであることを示す。以下も同様である。

「ｐ価の複素環基」（ｐは、１以上の整数を表す。）は、置換基を有していてもよい複素環式化合物から環を構成する炭素原子又はヘテロ原子に直接結合する水素原子のうちのｐ個の水素原子を除いた残りの原子団を意味する。「ｐ価の複素環基」には、「ｐ価の芳香族複素環基」が含まれる。「ｐ価の芳香族複素環基」は、置換基を有していてもよい芳香族複素環式化合物から、環を構成する炭素原子又はヘテロ原子に直接結合している水素原子のうちのｐ個の水素原子を除いた残りの原子団を意味する。

芳香族複素環式化合物には、複素環自体が芳香族性を示す化合物に加えて、複素環自体は芳香族性を示さなくとも、複素環に芳香環が縮環している化合物が包含される。

芳香族複素環式化合物のうち、複素環自体が芳香族性を示す化合物の具体例としては、オキサジアゾール、チアジアゾール、チアゾール、オキサゾール、チオフェン、ピロール、ホスホール、フラン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、トリアジン、ピリダジン、キノリン、イソキノリン、カルバゾール、及びジベンゾホスホールが挙げられる。

芳香族複素環式化合物のうち、芳香族複素環自体が芳香族性を示さず、複素環に芳香環が縮環している化合物の具体例としては、フェノキサジン、フェノチアジン、ジベンゾボロール、ジベンゾシロール、及びベンゾピランが挙げられる。

ｐ価の複素環基は、置換基を有していてもよい。ｐ価の複素環基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常２〜３０であり、好ましくは２〜６である。

１価の複素環基の例としては、１価の芳香族複素環基（例、チエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基、ピリミジニル基、トリアジニル基）、１価の非芳香族複素環基（例、ピペリジル基、ピペラジル基）、及びこれらの基における水素原子が、アルキル基、アルキルオキシ基、フッ素原子などの置換基で置換された基が挙げられる。

「置換アミノ基」は、置換基を有するアミノ基を意味する。アミノ基が有する置換基としては、アルキル基、アリール基、１価の複素環基が好ましい。置換アミノ基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常１〜３０である。

置換アミノ基の例としては、ジアルキルアミノ基（例、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基）、ジアリールアミノ基（例、ジフェニルアミノ基、ビス（４−メチルフェニル）アミノ基、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）アミノ基、ビス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）アミノ基）が挙げられる。

「アシル基」は、置換基を有していてもよい。アシル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常２〜２０であり、好ましくは２〜１８である。アシル基の具体例としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、トリフルオロアセチル基、及びペンタフルオロベンゾイル基が挙げられる。

「イミン残基」とは、イミン化合物から、炭素原子−窒素原子二重結合を構成する炭素原子又は窒素原子に直接結合する水素原子を１個除いた残りの原子団を意味する。「イミン化合物」とは、分子内に、炭素原子−窒素原子二重結合を有する有機化合物を意味する。イミン化合物の例としては、アルジミン、ケチミン、及びアルジミン中の炭素原子−窒素原子二重結合を構成する窒素原子に結合している水素原子が、アルキル基などで置換された化合物が挙げられる。

イミン残基の炭素原子数は、通常２〜２０であり、好ましくは２〜１８である。イミン残基の例としては、下記の構造式で表される基が挙げられる。

「アミド基」とは、アミドから窒素原子に結合した水素原子を１個除いた残りの原子団を意味する。アミド基の炭素原子数は、通常１〜２０であり、好ましくは１〜１８である。アミド基の具体例としては、ホルムアミド基、アセトアミド基、プロピオアミド基、ブチロアミド基、ベンズアミド基、トリフルオロアセトアミド基、ペンタフルオロベンズアミド基、ジホルムアミド基、ジアセトアミド基、ジプロピオアミド基、ジブチロアミド基、ジベンズアミド基、ジトリフルオロアセトアミド基、及びジペンタフルオロベンズアミド基が挙げられる。

「酸イミド基」とは、酸イミドから窒素原子に結合した水素原子を１個除いた残りの原子団を意味する。酸イミド基の炭素原子数は、通常４〜２０である。酸イミド基の具体例としては、下記の構造式で表される基が挙げられる。

「置換オキシカルボニル基」とは、Ｒ’−Ｏ−（Ｃ＝Ｏ）−で表される基を意味する。ここで、Ｒ’は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アリールアルキル基、又は１価の複素環基を表し、これらは置換基を有していてもよい。

置換オキシカルボニル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常２〜６０であり、好ましくは２〜４８である。

置換オキシカルボニル基の具体例としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、ヘキシルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基、ヘプチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、２−エチルヘキシルオキシカルボニル基、ノニルオキシカルボニル基、デシルオキシカルボニル基、３，７−ジメチルオクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基、トリフルオロメトキシカルボニル基、ペンタフルオロエトキシカルボニル基、パーフルオロブトキシカルボニル基、パーフルオロヘキシルオキシカルボニル基、パーフルオロオクチルオキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、ナフトキシカルボニル基、及びピリジルオキシカルボニル基が挙げられる。

「アルキルスルホニル基」は、直鎖状でもあってもよく、分岐状であってもよい。アルキルスルホニル基は、置換基を有していてもよい。アルキルスルホニル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常１〜３０である。アルキルスルホニル基の具体例としては、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、及びドデシルスルホニル基が挙げられる。

「＊」は、結合手を表す。結合手を表す「＊」は、省略されている場合もある。

［１．光検出素子］
本発明の一実施形態に係る光検出素子は、第一の電極と、第二の電極と、前記第一の電極及び前記第二の電極の間に設けられた活性層とを含み、前記活性層は、ｐ型半導体材料（電子供与性化合物）及びｎ型半導体材料（電子受容性化合物）を含む。活性層は、ｐ型半導体材料を、一種単独で含んでいても、二種以上の組み合わせで含んでいてもよい。また活性層は、ｎ型半導体材料を、一種単独で含んでいても、二種以上の組み合わせで含んでいてもよい。

［１．１．第一実施形態］
第一実施形態に係る光検出素子は、前記ｐ型半導体材料が、−５．４５ｅＶ以下のＨＯＭＯ（最高被占軌道）を有する重合体を含み、前記ｎ型半導体材料が、非フラーレン化合物を含む。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態にかかる光検出素子について説明する。なお、図面は、発明が理解できる程度に、構成要素の形状、大きさ及び配置が概略的に示されているに過ぎない。本発明は以下の記述によって限定されるものではなく、各構成要素は本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、本発明の実施形態にかかる構成は、必ずしも図面に示された配置で、製造されたり、使用されたりするとは限らない。

ここで、本実施形態の光検出素子が取り得る構成例について説明する。図１は、本実施形態の光検出素子の構成を模式的に示す図である。

図１に示されるように、光検出素子１０は、支持基板１１に設けられている。光検出素子１０は、支持基板１１に接するように設けられている第一の電極１２と、第一の電極１２に接するように設けられている正孔輸送層１３と、正孔輸送層１３に接するように設けられている活性層１４と、活性層１４に接するように設けられている電子輸送層１５と、電子輸送層１５に接するように設けられている第二の電極１６とを備えている。この構成例では、第二の電極１６に接するように封止部材１７がさらに設けられている。

［１．１．１．活性層］
まず、活性層について説明する。

（ｐ型半導体材料）
ｐ型半導体材料は、エネルギーレベルの値が−５．４５ｅＶ以下であるＨＯＭＯを有する重合体を含む。重合体におけるＨＯＭＯのエネルギーレベルの値として、紫外線光電子分光法（ＵＰＳ法）により測定された値を用いうる。ここで、ＵＰＳ法とは、測定対象の固体表面に紫外線を照射し、照射される紫外線のエネルギーに対し放出される光電子数を測定し、光電子が発生する最小エネルギーを算出し、この最少エネルギーから、金属の場合は仕事関数を、半導体の場合はＨＯＭＯのエネルギーレベルの値を見積もる方法をいう。紫外線光電子分光法は、大気中、光電子分光装置を用いて実施しうる。

ｐ型半導体材料として、種々の材料が公知であり入手可能であるので、これら材料の中から、エネルギーレベルの値が−５．４５ｅＶ以下であるＨＯＭＯを有する重合体を選択しうる。

ｐ型半導体材料に含まれる前記重合体が有するＨＯＭＯのエネルギーレベルの値は、好ましくは−５．５０ｅＶ以下、より好ましくは−５．５８ｅＶ以下である。

重合体としては、電子供与性を有する構成単位ＤＵと、電子受容性を有する構成単位ＡＵとを含む重合体が好ましい。重合体に含まれる構成単位の中で、いずれが構成単位ＤＵであり、いずれが構成単位ＡＵであるかは、構成単位のＨＯＭＯ又は最低空軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギーレベルから相対的に決定しうる。具体的には、重合体に含まれる構成単位のＨＯＭＯのエネルギーレベルを比較し、ＨＯＭＯのエネルギーレベルが高い構成単位が電子供与性を有する構成単位ＤＵであり、ＨＯＭＯのエネルギーレベルが低い構成単位が電子受容性を有する構成単位ＡＵであると決定されうる。又は、重合体に含まれる構成単位のＬＵＭＯのエネルギーレベルを比較し、ＬＵＭＯのエネルギーレベルが高い構成単位が電子供与性を有する構成単位ＤＵであり、ＬＵＭＯのエネルギーレベルが低い構成単位が電子受容性を有する構成単位ＡＵであると決定されうる。
また、重合体は、より好ましくは、電子供与性を有する構成単位ＤＵと、電子受容性を有する構成単位ＡＵとを含む、π共役高分子化合物である。π共役高分子化合物において、通常、構成単位ＤＵは、π電子が過剰である構成単位であり、構成単位ＡＵはπ電子が欠乏している構成単位である。

重合体は、構成単位ＤＵ及び構成単位ＡＵが、直接的に結合した構成単位を含んでいてもよく、構成単位ＤＵと構成単位ＡＵとが、任意好適な他の構成単位を介して結合した構成単位を含んでいてもよい。

構成単位ＤＵは、好ましくは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含む。構成単位ＤＵに含まれる、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値をＤＵＤ_ｍａｘとすると、ＤＵＤ_ｍａｘは、式（ａ）：ＤＵＤ_ｍａｘ−ＡＵＤ_ｍａｘ＞０を満たす条件で、好ましくは０．０５以上であり、より好ましくは０．４以上であり、更に好ましくは０．５以上であり、更に好ましくは０．８以上である。ＡＵＤ_ｍａｘの定義については、後述する。

なお、本明細書において、電気陰性度とは、ポーリングの定義による電気陰性度を意味する。

かかる一対以上の原子を含む構成単位ＤＵの例としては、ケトン構造を含む単位、イミン構造（炭素−窒素二重結合）を含む単位、スルホキシド構造を含む単位、及びスルホン構造を含む単位が挙げられる。

ケトン構造を含む単位、イミン構造を含む単位、スルホキシド構造を含む単位、又はスルホン構造を含む単位の例としては、下記式（Ｉ）で表される構成単位が挙げられる。構成単位ＤＵとしては、下記式（Ｉ）で表される構成単位が好ましい。

式（Ｉ）中、Ａｒ^１及びＡｒ^２は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香族炭素環又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を表す。芳香族炭素環及び芳香族複素環は、それぞれ単環であってもよく、縮合環であってもよい。芳香族炭素環又は芳香族複素環が縮合環である場合、縮合環を構成する環の全部が芳香族性を有する縮合環であってもよく、一部のみが芳香族性を有する縮合環であってもよい。これらの基が置換基を複数有する場合、それらの置換基は、互いに同一であっても異なっていてもよい。

Ａｒ^１及びＡｒ^２としての置換基を有していてもよい芳香族炭素環の具体例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ピレン環、及びフェナントレン環が挙げられ、好ましくはベンゼン環及びナフタレン環であり、より好ましくはベンゼン環である。これらの環は、置換基を有していてもよい。

Ａｒ^１及びＡｒ^２としての置換基を有していてもよい芳香族複素環には、複素環自体が芳香族性を示す単環及び縮合環に加えて、環を構成する複素環自体は芳香族性を示さなくとも、複素環に芳香環が縮合している環が包含される。

芳香族複素環の具体例としては、芳香族複素環式化合物として前記した化合物が有する環構造が挙げられ、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、チアゾール環、オキサゾール環、チオフェン環、ピロール環、ホスホール環、フラン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、トリアジン環、ピリダジン環、キノリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、及びジベンゾホスホール環、並びに、フェノキサジン環、フェノチアジン環、ジベンゾボロール環、ジベンゾシロール環、及びベンゾピラン環が挙げられる。これらの環は、置換基を有していてもよい。

Ａｒ^１及びＡｒ^２の組み合わせとしては、好ましくは、Ａｒ^１及びＡｒ^２の両方が、置換基を有していてもよい芳香族炭素環であるか（例、ベンゼン環）、又は置換基を有していてもよい芳香族複素環（例、チオフェン環）である。

Ａｒ^１及びＡｒ^２は、好ましくは、両方が、同一又は相異なり、置換基を有していてもよい芳香族複素環である。

Ｚは、下記式（Ｚ−１）〜（Ｚ−４）のいずれかで表される基を表す。

Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいシクロアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、置換基を有していてもよいシクロアルキニル基、置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアリールチオ基、置換基を有していてもよい１価の複素環基、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｒ^ａで表される基、又は−ＳＯ_２−Ｒ^ｂで表される基を表し、
Ｒ^ａ及びＲ^ｂは、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を表す。これらの基が置換基を複数有する場合、それらの置換基は、互いに同一であっても異なっていてもよい。

Ｒ^１〜Ｒ^３により表される各基の例及び具体例は、前記「用語の説明」における例及び具体例と同様である。

Ｒ^１及びＲ^２は、好ましくは、両方が、同一又は相異なり、置換基を有していてもよいアルキル基、又は置換基を有していてもよいアリール基であり、より好ましくは、両方が、同一又は相異なり、置換基を有していてもよい、炭素原子数１〜３０のアルキル基である。ここで、アルキル基の炭素原子数には、置換基の炭素原子数は含まれない。

Ｒ^１及びＲ^２は、更に好ましくは、それぞれ独立して、エチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基、３−メチルブチル基、２−エチルヘキシル基、３，７−ジメチルオクチル基、３，７，１１−トリメチルドデシル基、又は３−ヘプチルドデシル基である。

Ｒ^３は、好ましくは置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいアリール基であり、より好ましくは置換基を有していてもよいアリール基である。

構成単位ＤＵは、好ましくはケトン構造を含む単位であり、より好ましくは式（Ｉ）により表される構成単位であって、且つＺが式（Ｚ−１）で表される基である構成単位である。

式（Ｉ）で表されＺが式（Ｚ−１）で表される基である構成単位の具体例としては、下記式（１）〜（５）で表される基、及び、後述する式（１０１）〜（１１６）で表される基が挙げられる。

式（１）〜（５）中、Ｒ^１及びＲ^２は前記と同義である。

構成単位ＤＵとしては、ケトン構造を含む、下記式（ＩＩ）で表される構成単位がより好ましい。

式（ＩＩ）中、Ｘ^１及びＸ^２は、それぞれ独立して、硫黄原子又は酸素原子を表す。
Ｚ^１及びＺ^２は、それぞれ独立して、＝Ｃ（−Ｒ^４）−で表される基、又は窒素原子を表す。
Ｒ^１及びＲ^２は、式（Ｉ）における前記定義と同様である。Ｒ^１及びＲ^２の例及び好ましい例は、式（Ｉ）におけるＲ^１及びＲ^２の例及び好ましい例と同様である。

Ｒ^４は、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいシクロアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、置換基を有していてもよいシクロアルキニル基、置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアリールチオ基、置換基を有していてもよい１価の複素環基、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｒ^ａで表される基、又は−ＳＯ_２−Ｒ^ｂで表される基を表し、Ｒ^ａ及びＲ^ｂは、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を表す。これらの基が置換基を複数有する場合、それらの置換基は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
Ｒ^４により表される各基の例及び具体例は、前記「用語の説明」における例及び具体例と同様である。
Ｒ^４は、好ましくは水素原子、又はアルキル基であり、より好ましくは水素原子である。

式（ＩＩ）で表される構成単位の例としては、下記式（１０１）〜（１１６）で表される基が挙げられる。式（１０１）〜（１１６）中、Ｒ^１及びＲ^２は前記と同義である。

前記式（ＩＩ）において、Ｘ^１及びＸ^２は、好ましくは両方が硫黄原子である。Ｚ^１及びＺ^２は、好ましくは両方が＝ＣＨ−で表される基である。より好ましくは、Ｘ^１及びＸ^２は、両方が硫黄原子であり、且つＺ^１及びＺ^２は、両方が＝ＣＨ−で表される基である。

式（ＩＩ）で表される構成単位としては、式（１０１）、式（１０２）、式（１０５）又は式（１０６）で表される基であることが好ましく、式（１０１）又は式（１０２）で表される基がより好ましく、式（１０１）で表される基が更に好ましい。

構成単位ＡＵは、好ましくは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含む。構成単位ＡＵに含まれる、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値をＡＵＤ_ｍａｘとすると、ＡＵＤ_ｍａｘは、式（ａ）：ＤＵＤ_ｍａｘ−ＡＵＤ_ｍａｘ＞０を満たす条件で、好ましくは０．７未満であり、より好ましくは０．３未満であり、更に好ましくは０．１未満であり、更に好ましくは０．０４未満である。ＤＵＤ_ｍａｘの定義については、前記のとおりである。

構成単位ＡＵは、ケトン構造、スルホキシド構造（−Ｓ（＝Ｏ）−）、及びスルホン構造（−ＳＯ_２−）のいずれも含まないことが好ましい。構成単位ＡＵの例としては、下記の式（ＡＵ１０１）〜（ＡＵ１７２）、（ＡＵ１７８）〜（ＡＵ１８５）のいずれかで表される基、及びこれらの基における水素原子が、置換基で置換された基が挙げられる。式（ＡＵ１０１）〜（ＡＵ１７２）、（ＡＵ１７８）〜（ＡＵ１８５）中、Ｒは水素原子又は置換基を表す。

構成単位ＡＵとしては、前記式（ＡＵ１１５）、式（ＡＵ１３６）、式（ＡＵ１４０）、式（ＡＵ１４２）〜式（ＡＵ１６０）、又は式（ＡＵ１６３）〜式（ＡＵ１７２）で表される基が好ましく、前記式（ＡＵ１４２）又は式（ＡＵ１６０）で表される構成単位がより好ましい。

ｐ型半導体材料に含まれうる重合体が、前記構成単位ＤＵ及び前記構成単位ＡＵを含む場合、重合体が含むすべての構成単位の量を１００モル％とすると、前記構成単位ＤＵ及び前記構成単位ＡＵの合計量は、ｐ型半導体材料としての電荷輸送性を向上させることができるので、好ましくは２０モル％以上、より好ましくは４０モル％以上、更に好ましくは５０モル％であり、通常１００モル％以下であり、１００モル％であってもよい。

ｐ型半導体材料に含まれうる重合体は、一実施形態において、好ましくは、前記式（１０１）で表される基と、前記式（ＡＵ１１５）で表される基、（ＡＵ１３６）で表される基、（ＡＵ１４０）で表される基、（ＡＵ１４２）で表される基、（ＡＵ１４８）で表される基、（ＡＵ１５２）で表される基、（ＡＵ１５４）で表される基、又は（ＡＵ１６０）で表される基とを含む。

ｐ型半導体材料に含まれうる重合体は、別の実施形態において、好ましくは、前記式（１０２）で表される基と、前記式（ＡＵ１１５）で表される基、（ＡＵ１３６）で表される基、（ＡＵ１４０）で表される基、（ＡＵ１４２）で表される基、（ＡＵ１４８）で表される基、（ＡＵ１５２）で表される基、（ＡＵ１５４）で表される基、又は（ＡＵ１６０）で表される基とを含む。

ｐ型半導体材料に含まれうる重合体は、別の実施形態において、好ましくは、前記式（１０３）で表される基と、前記式（ＡＵ１１５）で表される基、（ＡＵ１３６）で表される基、（ＡＵ１４０）で表される基、（ＡＵ１４２）で表される基、（ＡＵ１４８）で表される基、（ＡＵ１５２）で表される基、（ＡＵ１５４）で表される基、又は（ＡＵ１６０）で表される基とを含む。

ｐ型半導体材料に含まれうる重合体は、別の実施形態において、好ましくは、前記式（１０４）で表される基と、前記式（ＡＵ１１５）で表される基、（ＡＵ１３６）で表される基、（ＡＵ１４０）で表される基、（ＡＵ１４２）で表される基、（ＡＵ１４８）で表される基、（ＡＵ１５２）で表される基、（ＡＵ１５４）で表される基、又は（ＡＵ１６０）で表される基とを含む。

ｐ型半導体材料に含まれうる重合体は、特に好ましくは下記式で表される重合体である。

活性層に含まれうるｐ型半導体材料における、前記重合体の重量割合は、好ましくは９０重量％以上、より好ましくは９５重量％以上、更に好ましくは９８重量％以上であり、通常１００重量％以下であり、１００重量％であってもよい。

（ｎ型半導体材料）
本実施形態の活性層に含まれうるｎ型半導体材料は、非フラーレン化合物を含む。ｎ型半導体材料に適用しうる非フラーレン化合物としては、多数の化合物が公知であり、市販もされているので、これら化合物から適宜選択して、本実施形態のｎ型半導体材料として適用しうる。

ｎ型半導体材料に含まれうる非フラーレン化合物は、好ましくは電子供与性を有する部分ＤＰと、電子受容性を有する部分ＡＰとを含む。

ｎ型半導体材料に含まれうる非フラーレン化合物は、より好ましくは、前記部分ＤＰが、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＤＰＤ_ｍａｘで表され、前記部分ＡＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＡＰＤ_ｍａｘで表され、下記式（ｂ）：
ＡＰＤ_ｍａｘ−ＤＰＤ_ｍａｘ＞０ （ｂ）
を満たす。

ＡＰＤ_ｍａｘは、前記式（ｂ）を満たす条件で、好ましくは０．０５以上であり、より好ましくは０．４以上であり、更に好ましくは０．５以上であり、更に好ましくは０．８以上である。

ＤＰＤ_ｍａｘは、前記式（ｂ）を満たす条件で、好ましくは０．７未満であり、より好ましくは０．３未満であり、更に好ましくは０．１未満であり、更に好ましくは０．０４未満である。

部分ＤＰは、ケトン構造、スルホキシド構造、及びスルホン構造のいずれも含まないことが好ましい。部分ＡＰの例としては、ケトン構造、イミン構造、スルホキシド構造、又はスルホン構造を含む部分が挙げられる。

ｎ型半導体材料に含まれうる非フラーレン化合物は、好ましくは下記式（ＩＩＩ）で表される化合物である。
Ａ^１−Ｂ^１０−Ａ^２ （ＩＩＩ）

前記式（ＩＩＩ）中、Ａ^１及びＡ^２は、それぞれ独立して、電子求引性の基を表し、Ｂ^１０は、π共役系を含む基を表す。
π共役系とは、π電子が複数の結合に非局在化している系を意味する。

Ａ^１及びＡ^２により表される電子求引性の基の例としては、−ＣＨ＝Ｃ（−ＣＮ）_２、及び下記式（ａ−１）〜式（ａ−９）のいずれかで表される基が挙げられる。

式（ａ−１）〜式（ａ−７）中、
Ｔは、置換基を有していてもよい炭素環、又は置換基を有していてもよい複素環を表す。炭素環及び複素環は、単環であってもよく、縮合環であってもよい。これらの環が置換基を複数有する場合、それらの置換基は、互いに同一であっても異なっていてもよい。

Ｔにより表される、置換基を有していてもよい炭素環の例としては、芳香族炭素環が挙げられ、好ましくは芳香族炭素環である。Ｔにより表される、置換基を有していてもよい炭素環の具体例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ピレン環、及びフェナントレン環が挙げられ、好ましくはベンゼン環、ナフタレン環、及びフェナントレン環であり、より好ましくはベンゼン環及びナフタレン環であり、更に好ましくはベンゼン環である。これらの環は、置換基を有していてもよい。

Ｔにより表される、置換基を有していてもよい複素環の例としては、芳香族複素環が挙げられ、好ましくは芳香族炭素環である。Ｔにより表される、置換基を有していてもよい複素環の具体例としては、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、及びチエノチオフェン環が挙げられ、好ましくはピリジン環、ピラジン環、チアゾール環、及びチオフェン環であり、より好ましくはチオフェン環である。これらの環は、置換基を有していてもよい。

Ｔにより表される炭素環又は複素環が有しうる置換基の例としては、ハロゲン原子、シアノ基、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、置換基を有していてもよいアリール基、及び置換基を有していてもよい１価の複素環基が挙げられ、好ましくはフッ素原子、及び／又は炭素原子数１〜６のアルキル基である。

Ｘ^４、Ｘ^５、及びＸ^６は、それぞれ独立して、酸素原子、硫黄原子、アルキリデン基、又は＝Ｃ（−ＣＮ）_２で表される基を表し、好ましくは、酸素原子、硫黄原子、又は＝Ｃ（−ＣＮ）_２で表される基である。

Ｘ^７は、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を表す。

Ｒ^ａ１、Ｒ^ａ２、Ｒ^ａ３、Ｒ^ａ４、及びＲ^ａ５は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を表し、好ましくは、置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいアリール基である。Ｒ^ａ１〜Ｒ^ａ５により表される各基の例及び具体例は、前記「用語の説明」における例及び具体例と同様である。

式（ａ−８）及び式（ａ−９）中、
Ｒ^ａ６及びＲ^ａ７は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、置換基を有していてもよいシクロアルキルオキシ基、置換基を有していてもよい１価の芳香族炭素環基、又は置換基を有していてもよい１価の芳香族複素環基を表し、複数あるＲ^ａ６及びＲ^ａ７は互いに同一であっても異なっていてもよい。
Ｒ^ａ６及びＲ^ａ７により表される各基の例及び具体例は、前記「用語の説明」における例及び具体例と同様である。

式（ａ−８）又は式（ａ−９）で表される基は、電子受容性を有する部分ＡＰ及び電子供与性を有する部分ＤＰを有する。
式（ａ−８）及び式（ａ−９）における部分ＡＰ及び部分ＤＰを、下記式に示す。

Ａ^１及びＡ^２により表される電子求引性の基として、下記の基が好ましい。ここで、複数あるＲは、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を表し、好ましくは水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル基を表す。Ｒ^ａ３、Ｒ^ａ４、及びＲ^ａ５は、それぞれ独立して、前記と同義を表し、好ましくは置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいアリール基を表す。

Ｂ^１０により表される、π共役系を含む基の例としては、後述する式（ＩＶ）で表される化合物における、−（Ｓ^１）_ｎ１−Ｂ^１１−（Ｓ^２）_ｎ２−で表される基が挙げられる。Ｓ^１、Ｂ^１１、Ｓ^２、ｎ１、及びｎ２の定義については、後述する。

ｎ型半導体材料に含まれうる非フラーレン化合物は、好ましくは、下記式（ＩＶ）で表される化合物である。
Ａ^１−（Ｓ^１）_ｎ１−Ｂ^１１−（Ｓ^２）_ｎ２−Ａ^２ （ＩＶ）

式（ＩＶ）中、
Ａ^１及びＡ^２は、それぞれ独立して、電子求引性の基を表す。Ａ^１及びＡ^２の例及び好ましい例は、前記式（ＩＩＩ）におけるＡ^１及びＡ^２について説明した例及び好ましい例と同様である。

Ｓ^１及びＳ^２は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい２価の炭素環基、置換基を有していてもよい２価の複素環基、−Ｃ（Ｒ^ｓ１）＝Ｃ（Ｒ^ｓ２）−で表される基（ここで、Ｒ^ｓ１及びＲ^ｓ２は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基（好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、シアノ基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基）を表す。）、又は−Ｃ≡Ｃ−で表される基を表す。

Ｓ^１及びＳ^２により表される、置換基を有していてもよい２価の炭素環基及び置換基を有していてもよい２価の複素環基は、縮合環であってもよい。２価の炭素環基又は２価の複素環基が、置換基を複数有する場合、それらの置換基は、互いに同一であっても異なっていてもよい。

２価の炭素環基の例としては、２価の芳香族炭素環基が挙げられる。
２価の複素環基の例としては、２価の芳香族複素環基が挙げられる。
２価の芳香族炭素環基又は２価の芳香族複素環基が縮合環である場合、縮合環を構成する環の全部が芳香族性を有する縮合環であってもよく、一部のみが芳香族性を有する縮合環であってもよい。

Ｓ^１及びＳ^２の例としては、前記構成単位ＡＵの例として挙げられた、式（ＡＵ１０１）〜（ＡＵ１７２）、（ＡＵ１７８）〜（ＡＵ１８５）のいずれかで表される基、及びこれらの基における水素原子が置換基で置換された基が挙げられる。

Ｓ^１及びＳ^２は、好ましくは、それぞれ独立して、下記式（ｓ−１）及び（ｓ−２）のいずれかで表される基を表す。

式（ｓ−１）及び（ｓ−２）中、
Ｘ^３は、酸素原子又は硫黄原子を表す。
複数あるＲは、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を表す。

Ｓ^１及びＳ^２は、好ましくは、それぞれ独立して、式（ＡＵ１４２）、式（ＡＵ１８４）、若しくは式（ＡＵ１４８）で表される基、又はこれらの基における水素原子が置換基で置換された基であり、より好ましくは、式（ＡＵ１４２）若しくは式（ＡＵ１８４）で表される基、又は式（ＡＵ１８４）で表される基における一つの水素原子が、アルキルオキシ基で置換された基である。

Ｂ^１１は、炭素環構造及び複素環構造からなる群から選択された２以上の構造の縮合環基であり、かつオルト−ペリ縮合構造を含まない縮合環基であり、かつ置換基を有していてもよい縮合環基を表す。

Ｂ^１１により表される縮合環基は、互いに同一である２以上の構造を縮合した構造を含んでいてもよい。

Ｂ^１１により表される縮合環基が置換基を複数有する場合、それら置換基は、互いに同一であっても異なっていてもよい。

Ｂ^１１により表される縮合環基を構成しうる炭素環構造の例としては、下記式（Ｃｙ１）〜（Ｃｙ２）のいずれかで表される環構造が挙げられる。

Ｂ^１１により表される縮合環基を構成しうる複素環構造の例としては、下記式（Ｃｙ３）〜（Ｃｙ９）のいずれかで表される環構造が挙げられる。

Ｂ^１１は、好ましくは、前記式（Ｃｙ１）〜（Ｃｙ９）のいずれかで表される構造からなる群から選択された２以上の構造の縮合環基であり、かつオルト−ペリ縮合構造を含まない縮合環基であり、かつ置換基を有していてもよい縮合環基である。Ｂ^１１は、前記式（Ｃｙ１）〜（Ｃｙ９）のいずれかで表される構造のうち、２つ以上の同一の構造を縮合した構造を含んでいてもよい。

Ｂ^１１は、より好ましくは、（Ｃｙ１）〜（Ｃｙ６）、（Ｃｙ８）のいずれかで表される構造からなる群から選択された２以上の構造の縮合環基であり、かつオルト−ペリ縮合構造を含まない縮合環基であり、かつ置換基を有していてもよい縮合環基である。

Ｂ^１１により表される縮合環基が有していてもよい置換基は、好ましくは置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、及び置換基を有していてもよい１価の複素環基である。Ｂ^１１により表される縮合環基が有していてもよいアリール基は、例えば、アルキル基により置換されていてもよい。

Ｂ^１１により表される縮合環基の例としては、下記の式（ｂ−１）〜（ｂ−１４）のいずれかで表される基、及びこれらの基における水素原子が、置換基（好ましくは、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基）により置換された基が挙げられる。式中、複数のＲは、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を表し、好ましくは置換基を有していてもよいアルキル基、又は置換基を有していてもよいアリール基を表す。

ｎ１及びｎ２は、それぞれ独立して、０以上の整数を表し、好ましくはそれぞれ独立して、０又は１を表し、より好ましくは、同時に０又は１を表す。

式（ＩＩＩ）又は式（ＩＶ）で表される化合物の例としては、下記式で表される化合物が挙げられる。式中、複数あるＸはそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基又は置換基を有していてもよいアルキル基を表し、複数あるＲはそれぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよいアルキルオキシ基を表す。

式（ＩＩＩ）又は式（ＩＶ）で表される化合物の例としては、下記式（ｎ５９）〜（ｎ６１）のいずれかで表される基も挙げられる。式中、複数あるＲはそれぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよいアルキルオキシ基を表す。

ｎ型半導体材料に含まれる非フラーレン化合物は、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド構造を含む化合物であってもよい。ｎ型半導体材料に含まれる非フラーレン化合物としての、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド構造を含む化合物の例としては、前記式（ｎ５９）〜（ｎ６１）のいずれかで表される化合物及び下記式（ｎ６２）〜（ｎ１０６）のいずれかで表される化合物が挙げられる。式（ｎ５９）〜（ｎ１０６）中、複数あるＲはそれぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよいアルキルオキシ基を表す。

ｎ型半導体材料に含まれる非フラーレン化合物は、好ましくは、下記式（Ｖ）又は（ＶＩ）で表される化合物であり、より好ましくは下記式（Ｖ）で表される化合物である。下記式（Ｖ）又は（ＶＩ）で表される化合物は、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド構造を含む化合物である。

式（Ｖ）及び（ＶＩ）中、Ｒ^ａ８及びＲ^ａ９は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、置換基を有していてもよいシクロアルキルオキシ基、置換基を有していてもよい１価の芳香族炭素環基、又は置換基を有していてもよい１価の芳香族複素環基を表し、複数あるＲ^ａ８及びＲ^ａ９は互いに同一であっても異なっていてもよい。

Ｒ^ａ８及びＲ^ａ９により表される各基の例及び具体例は、前記「用語の説明」における例及び具体例と同様である。

Ｒ^ａ８は、互いに同一又は異なって、好ましくは置換基を有していてもよいアルキル基、又は置換基を有していてもよいアリール基であり、より好ましくは置換基を有していてもよいアルキル基であり、更に好ましくは置換基を有していてもよい炭素原子数６〜２０のアルキル基である。前記炭素原子数に、置換基の炭素原子数は含まれない。

Ｒ^ａ９は、互いに同一又は異なって、好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基であり、より好ましくは、水素原子である。

式（Ｖ）又は（ＶＩ）で表される化合物の例としては、下記式で表される化合物が挙げられる。

活性層に含まれうるｎ型半導体材料における、前記非フラーレン化合物の重量割合は、好ましくは９０重量％以上、より好ましくは９５重量％以上、更に好ましくは９８重量％以上であり、通常１００重量％以下であり、１００重量％であってもよい。

（ｐ型半導体材料とｎ型半導体材料との関係）
活性層に含まれる、ｐ型半導体材料としての重合体が有するＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのエネルギーレベルの値と、ｎ型半導体材料としての非フラーレン化合物が有するＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのエネルギーレベルの値との関係は、光検出素子が動作する範囲に適宜設定されうる。

ｐ型半導体材料としての重合体が有するＨＯＭＯのエネルギーレベルの絶対値を｜ＨＯｐ｜、ＬＵＭＯのエネルギーレベルの絶対値を｜ＬＵｐ｜とし、ｎ型半導体材料としての非フラーレン化合物が有するＨＯＭＯのエネルギーレベルの絶対値を｜ＨＯｎ｜、ＬＵＭＯのエネルギーレベルの絶対値を｜ＬＵｎ｜とすると、ΔＨＯ＝｜ＨＯｎ｜−｜ＨＯｐ｜の値は、好ましくは−０．５ｅＶより大きく、より好ましくは−０．１０ｅＶより大きく、好ましくは３ｅＶ未満、より好ましくは２ｅＶ未満であり、更に好ましくは−０．５ｅＶより大きく３ｅＶ未満であり、更に好ましくは−０．１０ｅＶより大きく２ｅＶ未満である。

また、ΔＬＵ＝｜ＬＵｎ｜−｜ＬＵｐ｜の値は、好ましくは−０．５ｅＶより大きく、より好ましくは０．０１ｅＶより大きく、好ましくは２ｅＶ未満であり、更に好ましくは−０．５ｅＶより大きく２ｅＶ未満であり、更に好ましくは０．０１ｅＶより大きく２ｅＶ未満である。

（活性層の構造、厚みなど）
本実施形態においては、好ましくはｐ型半導体材料とｎ型半導体材料とがバルクヘテロ接合を有する形態で活性層に含まれていることが好ましい。

本実施形態においては、活性層の厚さは、特に限定されない。暗電流の抑制と生じた光電流の取り出しとのバランスを考慮して、任意好適な厚さとしうる。
活性層の厚さは、特に暗電流をより低減する観点から、好ましくは２００ｎｍ以上であり、より好ましくは２５０ｎｍ以上である。また、活性層の厚さは、好ましくは１０μｍ以下であり、より好ましくは５μｍ以下であり、更に好ましくは１μｍ以下である。

活性層は、任意好適な従来公知の形成工程により形成することができる。本実施形態において、活性層は、インク（塗布液）を用いる塗布法により製造することが好ましい。
インクを塗布対象に塗布する方法としては、任意好適な塗布法を用いることができる。塗布法としては、スロットダイコート法、スリットコート法、ナイフコート法、スピンコート法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、インクジェット印刷法、ノズルコート法、又はキャピラリーコート法が好ましく、スロットダイコート法、スリットコート法、スピンコート法、キャピラリーコート法、又はバーコート法がより好ましく、スロットダイコート法、スリットコート法、又はスピンコート法が更に好ましい。

活性層を形成するためのインクについては、後で詳述する。

［１．１．２．基板］
光検出素子は、通常、基板（支持基板）上に形成される。また、更に基板（封止基板）により封止される場合もある。基板には、通常、一対の電極のうちの一方が形成される。基板の材料は、特に有機化合物を含む層を形成する際に化学的に変化しない材料であれば特に限定されない。

基板の材料としては、例えば、ガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコンが挙げられる。不透明な基板が用いられる場合には、不透明な基板側に設けられる電極とは反対側の電極（換言すると、不透明な基板から遠い側の電極）が透明又は半透明の電極とされることが好ましい。

［１．１．３．電極］
光検出素子は、一対の電極である第一の電極及び第二の電極を含んでいる。一対の電極のうち、少なくとも一方の電極は、光を入射させるために、透明又は半透明の電極とすることが好ましい。

透明又は半透明の電極の材料の例としては、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜が挙げられる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、及びそれらの複合体であるインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、ＮＥＳＡ等の導電性材料、金、白金、銀、銅が挙げられる。透明又は半透明である電極の材料としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、酸化スズが好ましい。また、電極として、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体などの有機化合物が材料として用いられる透明導電膜を用いてもよい。透明又は半透明の電極は、第一の電極であっても第二の電極であってもよい。

一対の電極のうちの一方の電極が透明又は半透明であれば、他方の電極は光透過性の低い電極であってもよい。光透過性の低い電極の材料の例としては、金属、及び導電性高分子が挙げられる。光透過性の低い電極の材料の具体例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム等の金属、及びこれらのうちの２種以上の合金、又は、これらのうちの１種以上の金属と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン及び錫からなる群から選ばれる１種以上の金属との合金、グラファイト、グラファイト層間化合物、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体が挙げられる。合金としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、及びカルシウム−アルミニウム合金が挙げられる。

［１．１．４．中間層］
図１に示されるとおり、本実施形態の光検出素子は、光電変換効率などの特性を向上させるための構成要素として、例えば、電荷輸送層（電子輸送層、正孔輸送層、電子注入層、正孔注入層）などの中間層（バッファー層）を備えていることが好ましい。

また、中間層に用いられる材料の例としては、カルシウムなどの金属、酸化モリブデン、酸化亜鉛などの無機酸化物半導体、及びＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン））とＰＳＳ（ポリ（４−スチレンスルホネート））との混合物（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）が挙げられる。

図１に示されるように、光検出素子は、第一の電極と活性層との間に、正孔輸送層を備えることが好ましい。正孔輸送層は、活性層から第一の電極へと正孔を輸送する機能を有する。

第一の電極に接して設けられる正孔輸送層を、特に正孔注入層という場合がある。第一の電極に接して設けられる正孔輸送層（正孔注入層）は、第一の電極への正孔の注入を促進する機能を有する。正孔輸送層（正孔注入層）は、活性層に接していてもよい。

正孔輸送層は、正孔輸送性材料を含む。正孔輸送性材料の例としては、ポリチオフェン及びその誘導体、芳香族アミン化合物、芳香族アミン残基を有する構成単位を含む高分子化合物、ＣｕＳＣＮ、ＣｕＩ、ＮｉＯ、酸化タングステン（ＷＯ_３）及び酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）が挙げられる。

中間層は、従来公知の任意好適な形成方法により形成することができる。中間層は、例えば、真空蒸着法又は活性層の形成方法と同様の塗布法により形成することができる。

図１に示されるように、本実施形態の光検出素子は、第二の電極と活性層との間に、中間層として電子輸送層を備えていることが好ましい。電子輸送層は、活性層から第二の電極へと電子を輸送する機能を有する。電子輸送層は、第二の電極に接していてもよい。電子輸送層は活性層に接していてもよい。

第二の電極に接して設けられる電子輸送層を、特に電子注入層という場合がある。第二の電極に接して設けられる電子輸送層（電子注入層）は、活性層で発生した電子の第二の電極への注入を促進する機能を有する。

電子輸送層は、電子輸送性材料を含む。電子輸送性材料の例としては、エトキシ化ポリエチレンイミン（ＰＥＩＥ）、フルオレン構造を含む高分子化合物、カルシウムなどの金属、金属酸化物が挙げられる。

フルオレン構造を含む高分子化合物の例としては、ポリ［（９，９−ビス（３’−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）プロピル）−２，７−フルオレン）−オルト−２，７−（９，９’−ジオクチルフルオレン）］（ＰＦＮ）及びＰＦＮ−Ｐ２が挙げられる。

金属酸化物の例としては、酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛、アルミニウムドープ酸化亜鉛、酸化チタン及び酸化ニオブが挙げられる。金属酸化物としては、亜鉛を含む金属酸化物が好ましく、中でも酸化亜鉛が好ましい。

その他の電子輸送性材料の例としては、ポリ（４−ビニルフェノール）、ペリレンジイミドが挙げられる。

本実施形態にかかる光検出素子は、中間層が正孔輸送層及び電子輸送層であって、基板（支持基板）、第一の電極、正孔輸送層、活性層、電子輸送層、第二の電極がこの順に互いに接するように積層された構成を有することが好ましい。

［１．１．５．封止部材］
本実施形態の光検出素子は、封止部材をさらに含み、かかる封止部材により封止された封止体とすることが好ましい。
封止部材は任意好適な従来公知の部材を用いることができる。封止部材の例としては、基板（封止基板）であるガラス基板とＵＶ硬化性樹脂などの封止材（接着剤）との組み合わせが挙げられる。

封止部材は、１層以上の層構造である封止層であってもよい。封止層を構成する層の例としては、ガスバリア層、ガスバリア性フィルムが挙げられる。

封止層は、水分を遮断する性質（水蒸気バリア性）又は酸素を遮断する性質（酸素バリア性）を有する材料により形成することが好ましい。封止層の材料として好適な材料の例としては、三フッ化ポリエチレン、ポリ三フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、脂環式ポリオレフィン、エチレン−ビニルアルコール共重合体などの有機材料、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、ダイヤモンドライクカーボンなどの無機材料などが挙げられる。

封止部材は、通常、光検出素子が適用される、例えば下記適用例のデバイスに組み込まれる際において実施される加熱処理に耐え得る材料により構成される。

［１．２．第二実施形態］
第二実施形態に係る光検出素子は、活性層に含まれるｐ型半導体材料が、電子供与性を有する構成単位ＤＵと、電子受容性を有する構成単位ＡＵとを含む重合体を含む。前記構成単位ＤＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含む。前記構成単位ＡＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含む。
また、本実施形態において、活性層に含まれるｎ型半導体材料は、非フラーレン化合物を含む。
前記非フラーレン化合物は、電子供与性を有する部分ＤＰと、電子受容性を有する部分ＡＰとを含む。前記部分ＤＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含む。前記部分ＡＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含む。

前記構成単位ＤＵが有する、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値をＤＵＤ_ｍａｘで表し、
前記構成単位ＡＵが有する、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値をＡＵＤ_ｍａｘで表し、
前記部分ＤＰが有する、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値をＤＰＤ_ｍａｘで表し、
前記部分ＡＰが有する、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値をＡＰＤ_ｍａｘで表すと、ＤＵＤ_ｍａｘ、ＡＵＤ_ｍａｘ、ＤＰＤ_ｍａｘ、及びＡＰＤ_ｍａｘは、前記式（ａ）及び式（ｂ）を満たす。

本実施形態の光検出素子は、活性層に含まれうるｐ型半導体材料及びｎ型半導体材料が、前記材料である以外は、前記第一実施形態に係る光検出素子と同様の構成を有する。以下、本実施形態の光検出素子における活性層に含まれうるｐ型半導体材料及びｎ型半導体材料について説明する。

（ｐ型半導体材料）
ｐ型半導体材料は、電子供与性を有する構成単位ＤＵと、電子受容性を有する構成単位ＡＵとを含む重合体を含む。前記構成単位ＤＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含む。ＤＵＤ_ｍａｘは、式（ａ）：ＤＵＤ_ｍａｘ−ＡＵＤ_ｍａｘ＞０を満たす条件で、好ましくは０．０５以上であり、より好ましくは０．４以上であり、更に好ましくは０．５以上であり、更に好ましくは０．８以上である。
前記構成単位ＡＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含む。ＡＵＤ_ｍａｘは、式（ａ）：ＤＵＤ_ｍａｘ−ＡＵＤ_ｍａｘ＞０を満たす条件で、好ましくは０．７未満であり、より好ましくは０．３未満であり、更に好ましくは０．１未満であり、更に好ましくは０．０４未満である。

構成単位ＤＵの例としては、ケトン構造、イミン構造、スルホキシド構造、又はスルホン構造を含む単位が挙げられる。
構成単位ＡＵは、ケトン構造、スルホキシド構造、及びスルホン構造のいずれも含まないことが好ましい。

構成単位ＤＵ及び構成単位ＡＵの例及び好ましい例は、第一実施形態のｐ型半導体材料に含まれうる重合体において説明した構成単位ＤＵ及び構成単位ＡＵの例及び好ましい例と同様である。

ｐ型半導体材料に含まれうる重合体が含むすべての構成単位の量を１００モル％とすると、前記構成単位ＤＵ及び前記構成単位ＡＵの合計量は、ｐ型半導体材料としての電荷輸送性を向上させることができるので、好ましくは２０モル％以上、より好ましくは４０モル％以上、更に好ましくは５０モル％であり、通常１００モル％以下であり、１００モル％であってもよい。

活性層に含まれうるｐ型半導体材料における、前記重合体の重量割合は、好ましくは９０重量％以上、より好ましくは９５重量％以上、更に好ましくは９８重量％以上であり、通常１００重量％以下であり、１００重量％であってもよい。

（ｎ型半導体材料）
ｎ型半導体材料は、非フラーレン化合物を含む。前記非フラーレン化合物は、電子供与性を有する部分ＤＰと、電子受容性を有する部分ＡＰとを含む。前記部分ＡＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含む。

ＡＰＤ_ｍａｘは、前記式（ｂ）を満たす条件で、好ましくは０．０５以上であり、より好ましくは０．４以上であり、更に好ましくは０．５以上であり、更に好ましくは０．８以上である。

ＤＰＤ_ｍａｘは、前記式（ｂ）を満たす条件で、好ましくは０．７未満であり、より好ましくは０．３未満であり、更に好ましくは０．１未満であり、更に好ましくは０．０４未満である。

非フラーレン化合物中に、部分ＤＰは複数存在していてもよく、部分ＡＰは複数存在していてもよい。

部分ＤＰは、ケトン構造、スルホキシド構造、及びスルホン構造のいずれも含まないことが好ましい。
部分ＡＰの例としては、ケトン構造を含む部分、イミン構造を含む部分、スルホキシド構造を含む部分、及びスルホン構造を含む部分が挙げられる。

本実施形態における非フラーレン化合物の例としては、前記式（ＩＩＩ）で表される化合物及びペリレンテトラカルボン酸ジイミド構造を含む化合物が挙げられる。式（ＩＩＩ）で表される化合物の例及び好ましい例、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド構造を含む化合物の例及び好ましい例は、第一実施形態において説明した例及び好ましい例と同様である。

活性層に含まれうるｎ型半導体材料における、前記非フラーレン化合物の重量割合は、好ましくは９０重量％以上、より好ましくは９５重量％以上、更に好ましくは９８重量％以上であり、通常１００重量％以下であり、１００重量％であってもよい。

本実施形態においても、第一実施形態と同様に、ｐ型半導体材料としての重合体が有するＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのエネルギーレベルの値と、ｎ型半導体材料としての非フラーレン化合物が有するＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのエネルギーレベルの値との関係は、光検出素子が動作する範囲に適宜設定されうる。また、ΔＨＯ＝｜ＨＯｎ｜−｜ＨＯｐ｜の値の範囲及びΔＬＵ＝｜ＬＵｎ｜−｜ＬＵｐ｜の値の範囲は、第一実施形態において説明した範囲と同様の範囲としうる。

［１．３．光検出素子の特性］
以上の実施形態の光検出素子は、暗電流比（暗電流（−３Ｖ）／暗電流（−０．５Ｖ））が、好ましくは２０以下、より好ましくは１０以下、更に好ましくは８以下であり、値が小さいほど好ましいが、例えば１以上であってもよい。
暗電流比が大きいと、光検出素子を、異なった逆バイアスを印加して使用される各種装置に搭載する際に、暗電流値に応じて装置の設計を大きく変更する必要性が生じる場合がある。以上の実施形態の光検出素子は、暗電流比が小さいので、各種装置に搭載しても、暗電流値に応じて装置の設計を大きく変更する必要がない。

［１．４．光検出素子の製造方法］
以上の実施形態の光検出素子は、公知の方法により製造されうる。例えば、基板上に、電極、中間層、活性層などの各層を、蒸着法、塗布法などの方法により積層することにより製造されうる。

［１．５．光検出素子の用途］
以上の実施形態の光検出素子は、電極間に電圧（逆バイアス電圧）を印加した状態で、透明又は半透明の電極側から光を照射することにより、光電流を流すことができ、光検出素子（光センサ）として動作させることができる。また、光検出素子を複数集積することによりイメージセンサとして用いることもできる。

本実施形態に係る光検出素子は、ワークステーション、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末、入退室管理システム、デジタルカメラ、及び医療機器などの種々の電子装置が備える検出部（センサ）に適用することができる。
特に、本実施形態に係る光検出素子は、イメージセンサ及び生体認証装置に適用されうる。

本実施形態の光検出素子は、上記例示の電子装置が備える、例えば、Ｘ線撮像装置及びＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像装置用のイメージ検出部（例えば、Ｘ線センサなどのイメージセンサ）、指紋検出部、顔検出部、静脈検出部及び虹彩検出部などの生体の一部分の所定の特徴を検出する検出部（例えば、近赤外線センサ）、パルスオキシメータなどの光学バイオセンサの検出部などに好適に適用することができる。

以下、本実施形態に係る光検出素子が好適に適用され得る検出部のうち、固体撮像装置用のイメージ検出部、生体認証装置（例えば指紋認証装置など）のための指紋検出部の構成例について、図面を参照して説明する。

（イメージ検出部）
図２は、固体撮像装置用のイメージ検出部の構成例を模式的に示す図である。

イメージ検出部１は、ＣＭＯＳトランジスタ基板２０と、ＣＭＯＳトランジスタ基板２０を覆うように設けられている層間絶縁膜３０と、層間絶縁膜３０上に設けられている、本発明の実施形態に係る光検出素子１０と、層間絶縁膜３０を貫通するように設けられており、ＣＭＯＳトランジスタ基板２０と光検出素子１０とを電気的に接続する層間配線部３２と、光検出素子１０を覆うように設けられている封止層４０と、封止層４０上に設けられているカラーフィルター５０とを備えている。

ＣＭＯＳトランジスタ基板２０は、従来公知の任意好適な構成を設計に応じた態様で備えている。

ＣＭＯＳトランジスタ基板２０は、基板の厚さ内に形成されたトランジスタ、コンデンサなどを含み、種々の機能を実現するためのＣＭＯＳトランジスタ回路（ＭＯＳトランジスタ回路）などの機能素子を備えている。

機能素子としては、例えば、フローティングディフュージョン、リセットトランジスタ、出力トランジスタ、選択トランジスタが挙げられる。

このような機能素子、配線などにより、ＣＭＯＳトランジスタ基板２０には、信号読み出し回路などが作り込まれている。

層間絶縁膜３０は、例えば酸化シリコン、絶縁性樹脂などの従来公知の任意好適な絶縁性材料により構成することができる。層間配線部３２は、例えば、銅、タングステンなどの従来公知の任意好適な導電性材料（配線材料）により構成することができる。層間配線部３２は、例えば、配線層の形成と同時に形成されるホール内配線であっても、配線層とは別途形成される埋込みプラグであってもよい。

封止層４０は、光検出素子１０を機能的に劣化させるおそれのある酸素、水などの有害物質の浸透を防止又は抑制できることを条件として、従来公知の任意好適な材料により構成することができる。封止層４０は、既に説明した封止部材１７と同様の構成とすることができる。

カラーフィルター５０としては、従来公知の任意好適な材料により構成され、かつイメージ検出部１の設計に対応した例えば原色カラーフィルターを用いることができる。また、カラーフィルター５０としては、原色カラーフィルターと比較して、厚さを薄くすることができる補色カラーフィルターを用いることもできる。補色カラーフィルターとしては、例えば（イエロー、シアン、マゼンタ）の３種類、（イエロー、シアン、透明）の３種類、（イエロー、透明、マゼンタ）の３種類、及び（透明、シアン、マゼンタ）の３種類が組み合わされたカラーフィルターを用いることができる。これらは、カラー画像データを生成できることを条件として、光検出素子１０及びＣＭＯＳトランジスタ基板２０の設計に対応した任意好適な配置とすることができる。

カラーフィルター５０を介して光検出素子１０が受光した光は、光検出素子１０によって、受光量に応じた電気信号に変換され、電極を介して、光検出素子１０外に受光信号、すなわち撮像対象に対応する電気信号として出力される。

次いで、光検出素子１０から出力された受光信号は、層間配線部３２を介して、ＣＭＯＳトランジスタ基板２０に入力され、ＣＭＯＳトランジスタ基板２０に作り込まれた信号読み出し回路により読み出され、図示しないさらなる任意好適な従来公知の機能部によって信号処理されることにより、撮像対象に基づく画像情報が生成される。

（指紋検出部）
図３は、表示装置に一体的に構成される指紋検出部の構成例を模式的に示す図である。

携帯情報端末の表示装置２は、本発明の実施形態に係る光検出素子１０を主たる構成要素として含む指紋検出部１００と、当該指紋検出部１００上に設けられ、所定の画像を表示する表示パネル部２００とを備えている。

この構成例では、表示パネル部２００の表示領域２００ａと略一致する領域に指紋検出部１００が設けられている。換言すると、指紋検出部１００の上方に、表示パネル部２００が一体的に積層されている。

表示領域２００ａのうちの一部の領域においてのみ指紋検出を行う場合には、当該一部の領域のみに対応させて指紋検出部１００を設ければよい。

指紋検出部１００は、本発明の実施形態に係る光検出素子１０を本質的な機能を奏する機能部として含む。指紋検出部１００は、図示されていない保護フィルム（ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｆｉｌｍ）、支持基板、封止基板、封止部材、バリアフィルム、バンドパスフィルター、赤外線カットフィルムなどの任意好適な従来公知の部材を所望の特性が得られるような設計に対応した態様で備え得る。指紋検出部１００には、既に説明したイメージ検出部の構成を採用することもできる。

光検出素子１０は、表示領域２００ａ内において、任意の態様で含まれ得る。例えば、複数の光検出素子１０が、マトリクス状に配置されていてもよい。

光検出素子１０は、既に説明したとおり、支持基板１１に設けられており、支持基板１１には、例えばマトリクス状に電極（陽極又は陰極）が設けられている。

光検出素子１０が受光した光は、光検出素子１０によって、受光量に応じた電気信号に変換され、電極を介して、光検出素子１０外に受光信号、すなわち撮像された指紋に対応する電気信号として出力される。

表示パネル部２００は、この構成例では、タッチセンサーパネルを含む有機エレクトロルミネッセンス表示パネル（有機ＥＬ表示パネル）として構成されている。表示パネル部２００は、例えば有機ＥＬ表示パネルの代わりに、バックライトなどの光源を含む液晶表示パネルなどの任意好適な従来公知の構成を有する表示パネルにより構成されていてもよい。

表示パネル部２００は、既に説明した指紋検出部１００上に設けられている。表示パネル部２００は、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）２２０を本質的な機能を奏する機能部として含む。表示パネル部２００は、さらに任意好適な従来公知のガラス基板といった基板（支持基板２１０又は封止基板２４０）、封止部材、バリアフィルム、円偏光板などの偏光板、タッチセンサーパネル２３０などの任意好適な従来公知の部材を所望の特性に対応した態様で備え得る。

以上説明した構成例において、有機ＥＬ素子２２０は、表示領域２００ａにおける画素の光源として用いられるとともに、指紋検出部１００における指紋の撮像のための光源としても用いられる。

ここで、指紋検出部１００の動作について簡単に説明する。
指紋認証の実行時には、表示パネル部２００の有機ＥＬ素子２２０から放射される光を用いて指紋検出部１００が指紋を検出する。具体的には、有機ＥＬ素子２２０から放射された光は、有機ＥＬ素子２２０と指紋検出部１００の光検出素子１０との間に存在する構成要素を透過して、表示領域２００ａ内である表示パネル部２００の表面に接するように載置された手指の指先の皮膚（指表面）によって反射される。指表面によって反射された光のうちの少なくとも一部は、間に存在する構成要素を透過して光検出素子１０によって受光され、光検出素子１０の受光量に応じた電気信号に変換される。そして、変換された電気信号から、指表面の指紋についての画像情報が構成される。

表示装置２を備える携帯情報端末は、従来公知の任意好適なステップにより、得られた画像情報と、予め記録されていた指紋認証用の指紋データとを比較して、指紋認証を行う。

［２．組成物］
本発明の一実施形態に係る組成物は、ｐ型半導体材料及びｎ型半導体材料を含む。組成物は、ｐ型半導体材料を、一種単独で含んでいても、二種以上の組み合わせで含んでいてもよい。また組成物は、ｎ型半導体材料を、一種単独で含んでいても、二種以上の組み合わせで含んでいてもよい。ｐ型半導体材料は、重合体を含む。ｎ型半導体材料は、非フラーレン化合物を含む。組成物に含まれうる重合体及び非フラーレン材料については、後述する。

前記組成物は、光検出素子の活性層形成のために用いうる。組成物は、溶媒を含むインクの形態として、塗布法により光検出素子の活性層を形成するために好適に用いうる。

組成物は、前記の重合体及び非フラーレン化合物の他に、本発明の効果を阻害しない限度において、任意の成分を含みうる。
任意の成分の例としては、前記重合体以外のｐ型半導体材料、前記非フラーレン化合物以外のｎ型半導体材料、溶媒、界面活性剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、吸収した光により電荷を発生させる機能を増感するための増感剤、紫外線からの安定性を増すための光安定剤が挙げられる。

組成物における、ｐ型半導体材料としての前記重合体の、ｎ型半導体材料としての前記非フラーレン化合物に対する重量比（重合体／非フラーレン化合物）は、好ましくは１／０．１以下、より好ましくは１／０．５以下であり、好ましくは１／１００以上、より好ましくは１／５以上である。

組成物は、ｎ型半導体材料及びｐ型半導体材料の他に、溶媒を含む、インクの形態としうる。インクにおけるｎ型半導体材料及びｐ型半導体材料の濃度は、溶媒に対する各材料の溶解度などに応じて、任意の濃度としてよい。
例えば、インクにおける前記重合体の濃度は、好ましくは０．１重量％以上、より好ましくは０．５重量％以上であり、好ましくは１０重量％以下、より好ましくは５重量％以下である。
また、例えば、インクにおける前記非フラーレン化合物の濃度は、好ましくは０．１重量％以上、より好ましくは１．０重量％以上であり、好ましくは２０重量％以下、より好ましくは１０重量％以下である。

組成物に含まれうる溶媒の例としては、芳香族炭化水素溶媒、ハロゲン化炭化水素溶媒、ケトン溶媒、及びエステル溶媒、並びにこれらの混合溶媒が挙げられる。芳香族炭化水素溶媒の具体例としては、トルエン、キシレン（例、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン）、トリメチルベンゼン（例、メシチレン、１，２，４−トリメチルベンゼン（プソイドクメン））、ブチルベンゼン（例、ｎ−ブチルベンゼン、ｓｅｃ−ブチルベンゼン、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン）、メチルナフタレン（例、１−メチルナフタレン）、テトラリン及びインダンが挙げられる。

ハロゲン化炭化水素溶媒の例としては、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン（例、１，２−ジクロロベンゼン）が挙げられる。

ケトン溶媒の例としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、アセトフェノン、及びプロピオフェノンが挙げられる。

エステル溶媒の例としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸フェニル、エチルセルソルブアセテート、安息香酸メチル、安息香酸ブチル、及び安息香酸ベンジルが挙げられる。

インクは、公知の方法により調製することができる。例えば、選択された溶媒（複数種類の溶媒を用いる場合には、混合溶媒）に、既に説明した材料を添加して混合し、材料を溶解または分散させることにより、調製することができる。溶媒と材料とを、溶媒の沸点以下の温度で加温して混合してもよい。

溶媒および材料を混合した後、得られた混合物をフィルターを用いてろ過し、得られたろ液をインクとして用いてもよい。フィルターとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂で形成されたフィルターを用いることができる。

以下、組成物に含まれうる、重合体及び非フラーレン材料について説明する。

［２．１．実施形態Ｃ１］
実施形態Ｃ１に係る組成物は、ｐ型半導体材料及びｎ型半導体材料を含む。前記ｐ型半導体材料は、エネルギーレベルが−５．４５ｅＶ以下のＨＯＭＯを有する重合体を含み、前記ｎ型半導体材料は、非フラーレン化合物を含む。

本実施形態に係る組成物に含まれうる、−５．４５ｅＶ以下のＨＯＭＯを有する重合体の例及び好ましい例は、［１．光検出素子］の説明において示した例及び好ましい例と同様である。また、本実施形態に係る組成物に含まれうる、非フラーレン化合物の例及び好ましい例は、［１．光検出素子］の説明において示した例及び好ましい例と同様である。

［２．２．実施形態Ｃ２］
実施形態Ｃ２に係る組成物は、ｐ型半導体材料及びｎ型半導体材料を含む。前記ｐ型半導体材料は、電子供与性を有する構成単位ＤＵと、電子受容性を有する構成単位ＡＵとを含む重合体を含み、前記構成単位ＤＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含む。前記構成単位ＡＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含む。

前記ｎ型半導体材料は、非フラーレン化合物を含む。
前記非フラーレン化合物は、電子供与性を有する部分ＤＰと、電子受容性を有する部分ＡＰとを含む。前記部分ＤＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含む。前記部分ＡＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含む。

前記構成単位ＤＵが有する、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値をＤＵＤ_ｍａｘで表し、
前記構成単位ＡＵが有する、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値をＡＵＤ_ｍａｘで表し、
前記部分ＤＰが有する、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値をＤＰＤ_ｍａｘで表し、
前記部分ＡＰが有する、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値をＡＰＤ_ｍａｘで表すと、ＤＵＤ_ｍａｘ、ＡＵＤ_ｍａｘ、ＤＰＤ_ｍａｘ、及びＡＰＤ_ｍａｘは、前記式（ａ）及び式（ｂ）を満たす。

本実施形態に係る組成物に含まれうる重合体の例及び好ましい例は、［１．光検出素子］の説明において示した例及び好ましい例と同様である。また、本実施形態に係る組成物に含まれうる、非フラーレン化合物の例及び好ましい例は、［１．光検出素子］の説明において示した例及び好ましい例と同様である。

以下、本発明を更に詳細に説明するために実施例を示す。本発明は以下に説明する実施例に限定されるものではない。以下に説明する操作は、別に断らない限り、常温及び常圧の条件において行った。

［使用した化合物］
（ｐ型半導体材料）
実施例及び比較例で使用したｐ型半導体材料としての化合物は、下記のとおりである。下記の式中、「２−ＥＨ」とは、２−エチルヘキシル基を表す。

重合体Ｐ−１は、特開第２０１４−３１３６４号に記載の方法を参考にして合成し、使用した。
重合体Ｐ−２は、特開第２０１４−３１３６４号に記載の方法を参考にして合成し、使用した。
重合体Ｐ−３は、特開第２０１４−３１３６４号に記載の方法を参考にして合成し、使用した。
重合体Ｐ−４は、国際公開第２０１１／０５２７０９号に記載の方法を参考にして合成し、使用した。
重合体Ｐ−５は、国際公開第２０１３／０５１６７６号に記載の方法を参考にして合成し、使用した。
重合体Ｐ−６は、ＰＭ６（商品名、１−ｍａｔｅｒｉａｌ社製）を市場より入手して使用した。
重合体Ｐ−７は、ＰＴＢ７（商品名、１−ｍａｔｅｒｉａｌ社製）を市場より入手して使用した。
重合体Ｐ−８は、ＰＣＥ１０／ＰＴＢ７−Ｔｈ（商品名、１−ｍａｔｅｒｉａｌ社製）を市場より入手して使用した。

（ｎ型半導体材料）
実施例及び比較例で用いたｎ型半導体材料としての化合物は下記のとおりである。

化合物Ｎ−１は、ＩＴＩＣ−４Ｆ（商品名、１−ｍａｔｅｒｉａｌ社製）を市場より入手して使用した。
化合物Ｎ−２は、Ｙ６（商品名、１−ｍａｔｅｒｉａｌ社製）を市場より入手して使用した。
化合物Ｎ−３は、ＩＴＩＣ（商品名、１−ｍａｔｅｒｉａｌ社製）を市場より入手して使用した。
化合物Ｎ−４は、ＣＯｉ８ＤＦＩＣ（商品名、１−ｍａｔｅｒｉａｌ社製）を市場より入手して使用した。
化合物Ｎ−５は、ＩＥＩＣＯ−４Ｆ（商品名、１−ｍａｔｅｒｉａｌ社製）を市場より入手して使用した。
化合物Ｎ−６は、ＥＨ−ＩＤＴＢＲ（商品名、１−ｍａｔｅｒｉａｌ社製）を市場より入手して使用した。
化合物Ｎ−７は、Ｄｉ−ＰＤＩ（商品名、１−ｍａｔｅｒｉａｌ社製）を市場より入手して使用した。
化合物Ｎ−８は、Ｅ１００（商品名、フロンティアカーボン社製、［６０］ＰＣＢＭ、）を市場より入手して使用した。
化合物Ｎ−９は、ＡＤＳ７１ＢＦＡ（商品名、アメリカンダイソース社製、［７０］ＰＣＢＭ）を市場より入手して使用した。

（化合物の、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ、及び吸収端波長）
化合物Ｎ−８及びＮ−９を除く、各例で使用した化合物のＨＯＭＯエネルギーレベルの値（以下、単にＨＯＭＯともいう。）を、紫外線光電子分光法（ＵＰＳ法）により、大気中、光電子分光装置（理研計器株式会社製、モデルＡＣ−２）を用い測定した。測定用のサンプルは、下記のとおりにして作製した。

各例で使用した化合物を、オルトジクロロベンゼンに溶解させた溶液を得た。次に、得られた溶液を、ガラス基板上にスピンコート法により塗布して、塗布膜を形成し、７０℃のホットプレートで乾燥して、厚さ１００ｎｍの層を形成してサンプルとした。

また化合物Ｎ−８及びＮ−９を除く、各例で使用した化合物のＬＵＭＯエネルギーレベルの値（以下、単にＬＵＭＯともいう。）は、バンドギャップ（Ｅｇ）及びＨＯＭＯエネルギーレベルの値から、下式より算出した。
ＬＵＭＯ＝ＨＯＭＯ＋Ｅｇ

バンドギャップは、化合物の吸収端波長を用いて下記式により算出した。
Ｅｇ＝ｈｃ／吸収端波長
ここで、ｈはプランク定数を表し、ｃは光速を表す。ｈ＝６．６２６×１０^−３４Ｊｓとし、ｃ＝３×１０^８ｍ／ｓとした。

吸収端波長は、下記方法により求めた。
紫外可視近赤外分光光度計「ＪＡＳＣＯ−Ｖ６７０」（日本分光社製）により、化合物から形成した薄膜について、吸光度を縦軸とし、波長を横軸とした吸収スペクトルを測定した。
吸収スペクトルにおいて、ベースラインと、吸収ピーク曲線における長波長側の下降曲線にフィッティングする直線との交点の波長を、吸収端波長とした。

化合物Ｎ−８及びＮ−９のＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの値としては、サイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）から見積もった値を用いた。ＣＶ測定は、Ｎａｎｏｓｃａｌｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌｅｔｔｅｒｓ ２０１１，６：５４５頁に記載の方法と同様の、下記条件で行った。
・作用電極として、グラッシーカーボン電極を、カウンター電極として白金ワイヤを、参照電極としてＡｇ／Ａｇ^＋電極を備える、三電極系で行った。
・測定は、０．１ＭのＢｕ_４ＮＰＦ_６（「Ｂｕ」はブチルを表す。）アセトニトリル溶液中で行い、ポテンシャルを、同じ電解液で測定された内部フェロセン基準（Ｅ１／２＝０．１２０Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ^＋）を参照として見積もった。
・スキャンレートは１００ｍＶ／ｓｅｃとした。

各例で用いた化合物のＨＯＭＯのエネルギーレベル、ＬＵＭＯのエネルギーレベル、及び吸収端波長を、下表に示す。

下表２にＤＵＤ_ｍａｘ及びＡＵＤ_ｍａｘ並びにそれらに対応する原子の対を示す。

下表３にＤＰＤ_ｍａｘ及びＡＰＤ_ｍａｘ並びにそれらに対応する原子の対を示す。

［調製例１］
１，２−ジクロロベンゼン溶媒に、ｎ型半導体材料である化合物Ｎ−１及びｐ型半導体材料である重合体Ｐ−１を混合した。その際、ｎ型半導体材料である化合物Ｎ−１がをインクの全重量に対して２重量％の濃度となるように、また、ｐ型半導体材料である重合体Ｐ−１がインクの全重量に対し２重量％の濃度となるように（ｎ型半導体材料／ｐ型半導体材料＝１／１）混合した。混合液を、７５℃で３時間撹拌し、次いで攪拌後の混合液をフィルターを用いてろ過し、インク（Ｉ−１）を得た。

［調製例２〜１２及び比較調製例１〜２８］
ｎ型半導体材料及びｐ型半導体材料を下表に示す組み合わせで使用した。それ以外は、調製例１と同様の方法でインク（Ｉ−２）〜（Ｉ−１２）及びインク（Ｃ−１）〜（Ｃ−２８）の調製を行った。

表４に、ΔＨＯ＝｜ＨＯｎ｜−｜ＨＯｐ｜（ｅＶ）の値及びΔＬＵ＝｜ＬＵｎ｜−｜ＬＵｐ｜（ｅＶ）の値を示した。ここで、｜ＨＯｐ｜及び｜ＬＵｐ｜はそれぞれ、ｐ型半導体材料としての重合体が有する、ＨＯＭＯのエネルギーレベルの絶対値及びＬＵＭＯのエネルギーレベルの絶対値であり、｜ＨＯｎ｜及び｜ＬＵｎ｜はそれぞれ、ｎ型半導体材料としての化合物が有する、ＨＯＭＯのエネルギーレベルの絶対値及びＬＵＭＯのエネルギーレベルの絶対値である。

［実施例１］
（光検出素子としての光電変換素子の製造及び評価）
（１）光電変換素子及びその封止体の製造
以下の手順で、光電変換素子及びその封止体を製造した。
スパッタ法により５０ｎｍの厚さでＩＴＯの薄膜（第一の電極）が形成されたガラス基板を用意し、このガラス基板の表面に対し、オゾンＵＶ処理を行った。
次に、インク（Ｉ−１）を、ＩＴＯの薄膜上にスピンコート法により塗布して塗膜を形成した。次いで、窒素ガス雰囲気下で１００℃に加熱したホットプレートを用いて１０分間加熱処理して塗膜を乾燥させ、活性層を形成した。形成された活性層の厚さは約２５０ｎｍであった。
次に、形成された活性層上に、抵抗加熱蒸着装置内にて、カルシウム（Ｃａ）層を約５ｎｍの厚さで形成し、電子輸送層とした。
次いで、形成された電子輸送層上に、銀（Ａｇ）層を約６０ｎｍの厚さで形成し、第二の電極とした。
以上の工程により光検出素子としての光電変換素子が、ガラス基板上に製造された。
次に、製造された光電変換素子の周辺を囲むように、支持基板であるガラス基板上に封止材であるＵＶ硬化性封止剤を塗布し、封止基板であるガラス基板を貼り合わせ、次いでＵＶ光を照射することにより、光電変換素子を支持基板と封止基板との間隙に封止した。これにより、光検出素子としての光電変換素子の封止体を得た。支持基板と封止基板との間隙に封止された光電変換素子を、その厚み方向から見たときの平面的な形状は２ｍｍ×２ｍｍの正方形であった。

（２）光電変換素子の評価
製造された光電変換素子の封止体について、光が照射されない暗状態において２Ｖから−１０Ｖまでの電圧を印加したときの暗電流を、ソースメータ（ＫＥＩＴＨＬＥＹ ２４５０ Ｓｏｕｒｃｅ Ｍｅｔｅｒ、ケースレーインスツルメンツ社製）を用いて測定した。

−３Ｖの電圧を印加したときの暗電流を、下記の基準により評価した。
良：暗電流が、１００ｎＡ／ｃｍ^２未満である。
不良：暗電流が、１００ｎＡ／ｃｍ^２以上である。

また、測定結果から、−３Ｖの電圧印加時に得られた暗電流の、−０．５Ｖの電圧印加時に得られた暗電流に対する比（暗電流（−３Ｖ）／暗電流（−０．５Ｖ））を求めた。暗電流比が小さいほど、光検出素子として優れていることを示す。

評価結果を下表に示す。

［実施例２〜１２、比較例１〜２８］
インク（Ｉ−１）の代わりに、インク（Ｉ−２）〜（Ｉ−１２）、又はインク（Ｃ−１）〜（Ｃ−２８）を用いた。以上の事項以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜１２、比較例１〜２８に係る光電変換素子及びその封止体を製造し、評価した。結果を下表に示す。

以上の結果より、実施例に係る光検出素子は、比較例に係る光検出素子と比較して、暗電流比が顕著に小さく、また−３Ｖの電圧印加時の暗電流も小さい。

１ イメージ検出部
２ 表示装置
１０ 光検出素子
１１、２１０ 支持基板
１２ 第一の電極
１３ 正孔輸送層
１４ 活性層
１５ 電子輸送層
１６ 第二の電極
１７ 封止部材
２０ ＣＭＯＳトランジスタ基板
３０ 層間絶縁膜
３２ 層間配線部
４０ 封止層
５０ カラーフィルター
１００ 指紋検出部
２００ 表示パネル部
２００ａ 表示領域
２２０ 有機ＥＬ素子
２３０ タッチセンサーパネル
２４０ 封止基板

Claims (21)

1. 第一の電極と、第二の電極と、前記第一の電極及び前記第二の電極の間に設けられた活性層とを含み、
   前記活性層は、ｐ型半導体材料及びｎ型半導体材料を含み、
   前記ｐ型半導体材料は、−５．４５ｅＶ以下のＨＯＭＯを有する重合体を含み、
   前記ｎ型半導体材料は、非フラーレン化合物を含む、
   光検出素子。
2. 第一の電極と、第二の電極と、前記第一の電極及び前記第二の電極の間に設けられた活性層とを含み、
   前記活性層は、ｐ型半導体材料及びｎ型半導体材料を含み、
   前記ｐ型半導体材料は、電子供与性を有する構成単位ＤＵと、電子受容性を有する構成単位ＡＵとを含む重合体を含み、
   前記ｎ型半導体材料は、非フラーレン化合物を含み、
   前記構成単位ＤＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＤＵＤ_ｍａｘで表され、
   前記構成単位ＡＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＡＵＤ_ｍａｘで表され、
   前記非フラーレン化合物は、電子供与性を有する部分ＤＰと、電子受容性を有する部分ＡＰとを含み、
   前記部分ＤＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＤＰＤ_ｍａｘで表され、
   前記部分ＡＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＡＰＤ_ｍａｘで表され、
   下記式（ａ）及び式（ｂ）：
   ＤＵＤ_ｍａｘ−ＡＵＤ_ｍａｘ＞０ （ａ）
   ＡＰＤ_ｍａｘ−ＤＰＤ_ｍａｘ＞０ （ｂ）
   を満たす、
   光検出素子。
3. 前記ｐ型半導体材料に含まれる前記重合体が、電子供与性を有する構成単位ＤＵと、電子受容性を有する構成単位ＡＵとを含み、前記非フラーレン化合物は、電子供与性を有する部分ＤＰと、電子受容性を有する部分ＡＰとを含む、請求項１に記載の光検出素子。
4. 前記構成単位ＤＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＤＵＤ_ｍａｘで表され、
   前記構成単位ＡＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＡＵＤ_ｍａｘで表され、
   前記部分ＤＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＤＰＤ_ｍａｘで表され、
   前記部分ＡＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＡＰＤ_ｍａｘで表され、
   下記式（ａ）及び式（ｂ）：
   ＤＵＤ_ｍａｘ−ＡＵＤ_ｍａｘ＞０ （ａ）
   ＡＰＤ_ｍａｘ−ＤＰＤ_ｍａｘ＞０ （ｂ）
   を満たす、請求項３に記載の光検出素子。
5. 前記構成単位ＤＵが、ケトン構造、イミン構造、スルホキシド構造、又はスルホン構造を含む、請求項２〜４のいずれか一項に記載の光検出素子。
6. 前記部分ＡＰが、ケトン構造、イミン構造、スルホキシド構造、又はスルホン構造を含む、請求項２〜５のいずれか一項に記載の光検出素子。
7. 前記ｐ型半導体材料に含まれる前記重合体が、下記式（Ｉ）で表される構成単位を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光検出素子。
   

   

   （式中、
   Ａｒ^１及びＡｒ^２は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香族炭素環又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を表し、
   Ｚは、下記式（Ｚ−１）〜（Ｚ−４）のいずれかで表される基を表す。
   

   

   （Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３は、それぞれ独立して、
   水素原子、
   ハロゲン原子、
   置換基を有していてもよいアルキル基、
   置換基を有していてもよいシクロアルキル基、
   置換基を有していてもよいアルケニル基、
   置換基を有していてもよいシクロアルケニル基、
   置換基を有していてもよいアルキニル基、
   置換基を有していてもよいシクロアルキニル基、
   置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、
   置換基を有していてもよいアルキルチオ基、
   置換基を有していてもよいアリール基、
   置換基を有していてもよいアリールオキシ基、
   置換基を有していてもよいアリールチオ基、
   置換基を有していてもよい１価の複素環基
   −Ｃ（＝Ｏ）−Ｒ^ａで表される基、又は
   −ＳＯ_２−Ｒ^ｂで表される基を表し、
   Ｒ^ａ及びＲ^ｂは、それぞれ独立して、
   水素原子、
   置換基を有していてもよいアルキル基、
   置換基を有していてもよいアリール基、
   置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、
   置換基を有していてもよいアリールオキシ基、又は
   置換基を有していてもよい１価の複素環基を表す。））
8. 前記ｐ型半導体材料に含まれる前記重合体が、下記式（ＩＩ）で表される構成単位を含む、請求項７に記載の光検出素子。
   

   

   （式中、
   Ｘ^１及びＸ^２は、それぞれ独立して、硫黄原子又は酸素原子を表し、
   Ｚ^１及びＺ^２は、それぞれ独立して、＝Ｃ（−Ｒ^４）−で表される基、又は窒素原子を表し、
   Ｒ^１及びＲ^２は、前記と同義を表し、
   Ｒ^４は、
   水素原子、
   ハロゲン原子、
   置換基を有していてもよいアルキル基、
   置換基を有していてもよいシクロアルキル基、
   置換基を有していてもよいアルケニル基、
   置換基を有していてもよいシクロアルケニル基、
   置換基を有していてもよいアルキニル基、
   置換基を有していてもよいシクロアルキニル基、
   置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、
   置換基を有していてもよいアルキルチオ基、
   置換基を有していてもよいアリール基、
   置換基を有していてもよいアリールオキシ基、
   置換基を有していてもよいアリールチオ基、
   置換基を有していてもよい１価の複素環基
   −Ｃ（＝Ｏ）−Ｒ^ａで表される基、又は
   −ＳＯ_２−Ｒ^ｂで表される基を表し、
   Ｒ^ａ及びＲ^ｂは、それぞれ独立して、
   水素原子、
   置換基を有していてもよいアルキル基、
   置換基を有していてもよいアリール基、
   置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、
   置換基を有していてもよいアリールオキシ基、又は
   置換基を有していてもよい１価の複素環基を表す。）
9. 前記ｎ型半導体材料に含まれる前記非フラーレン化合物が、下記式（ＩＩＩ）で表される化合物である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光検出素子。
   
   Ａ^１−Ｂ^１０−Ａ^２ （ＩＩＩ）
   （式中、
   Ａ^１及びＡ^２は、それぞれ独立して、電子求引性の基を表し、
   Ｂ^１０は、π共役系を含む基を表す。）
10. 前記ｎ型半導体材料に含まれる前記非フラーレン化合物が、下記式（ＩＶ）で表される化合物である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光検出素子。
    
    Ａ^１−（Ｓ^１）_ｎ１−Ｂ^１１−（Ｓ^２）_ｎ２−Ａ^２ （ＩＶ）
    （式（ＩＶ）中、
    Ａ^１及びＡ^２は、それぞれ独立して、電子求引性の基を表し、
    Ｓ^１及びＳ^２は、それぞれ独立して、
    置換基を有していてもよい２価の炭素環基、
    置換基を有していてもよい２価の複素環基、
    −Ｃ（Ｒ^ｓ１）＝Ｃ（Ｒ^ｓ２）−で表される基
    （ここで、Ｒ^ｓ１及びＲ^ｓ２は、それぞれ独立して、水素原子、又は置換基を表す。）、又は
    −Ｃ≡Ｃ−で表される基を表し、
    Ｂ^１１は、炭素環構造及び複素環構造からなる群から選択された２以上の構造の縮合環基であり、かつオルト−ペリ縮合構造を含まない縮合環基であり、かつ置換基を有していてもよい縮合環基を表し、
    ｎ１及びｎ２は、それぞれ独立して、０以上の整数を表す。）
11. Ｂ^１１が、下記式（Ｃｙ１）〜（Ｃｙ９）で表される構造からなる群から選択された２以上の構造の縮合環基であって、かつ置換基を有していてもよい縮合環基である、請求項１０に記載の光検出素子。
    

    
12. Ｓ^１及びＳ^２が、それぞれ独立して、下記式（ｓ−１）及び（ｓ−２）のいずれかで表される基を表す、請求項１０又は１１に記載の光検出素子。
    

    

    （前記式（ｓ−１）及び式（ｓ−２）中、
    Ｘ^３は、酸素原子又は硫黄原子を表す。
    複数あるＲは、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を表す。）
13. Ａ^１及びＡ^２が、それぞれ独立して、−ＣＨ＝Ｃ（−ＣＮ）_２、及び下記式（ａ−１）〜式（ａ−９）の、いずれかで表される基である、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の光検出素子。
    

    

    （式（ａ−１）〜（ａ−７）中、
    Ｔは、置換基を有していてもよい炭素環又は置換基を有していてもよい複素環を表し、
    Ｘ^４、Ｘ^５、及びＸ^６は、それぞれ独立して、酸素原子、硫黄原子、アルキリデン基、又は＝Ｃ（−ＣＮ）_２で表される基を表し、
    Ｘ^７は、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を表し、
    Ｒ^ａ１、Ｒ^ａ２、Ｒ^ａ３、Ｒ^ａ４、及びＲ^ａ５は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を表す。）
    

    

    （式（ａ−８）及び式（ａ−９）中、
    Ｒ^ａ６及びＲ^ａ７は、それぞれ独立して、
    水素原子、
    ハロゲン原子、
    置換基を有していてもよいアルキル基、
    置換基を有していてもよいシクロアルキル基、
    置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、
    置換基を有していてもよいシクロアルキルオキシ基、
    置換基を有していてもよい１価の芳香族炭素環基、又は
    置換基を有していてもよい１価の芳香族複素環基を表し、
    複数あるＲ^ａ６及びＲ^ａ７は互いに同一であっても異なっていてもよい。）
14. 前記非フラーレン化合物が、下記式（Ｖ）又は（ＶＩ）で表される化合物である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光検出素子。
    

    

    （式中、
    Ｒ^ａ８及びＲ^ａ９は、それぞれ独立して、
    水素原子、
    ハロゲン原子、
    置換基を有していてもよいアルキル基、
    置換基を有していてもよいシクロアルキル基、
    置換基を有していてもよいアルキルオキシ基、
    置換基を有していてもよいシクロアルキルオキシ基、
    置換基を有していてもよい１価の芳香族炭素環基、又は
    置換基を有していてもよい１価の芳香族複素環基を表し、
    複数あるＲ^ａ８及びＲ^ａ９は互いに同一であっても異なっていてもよい。）
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光検出素子を含む、センサ。
16. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光検出素子を含む、生体認証装置。
17. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光検出素子を含む、Ｘ線センサ。
18. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光検出素子を含む、近赤外線センサ。
19. ｐ型半導体材料及びｎ型半導体材料を含み、
    前記ｐ型半導体材料は、−５．４５ｅＶ以下のＨＯＭＯを有する重合体を含み、
    前記ｎ型半導体材料は、非フラーレン化合物を含む、組成物。
20. ｐ型半導体材料及びｎ型半導体材料を含み、
    前記ｐ型半導体材料は、電子供与性を有する構成単位ＤＵと、電子受容性を有する構成単位ＡＵとを含む重合体を含み、
    前記ｎ型半導体材料は、非フラーレン化合物を含み、
    前記構成単位ＤＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＤＵＤ_ｍａｘで表され、
    前記構成単位ＡＵは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＡＵＤ_ｍａｘで表され
    前記非フラーレン化合物は、電子供与性を有する部分ＤＰと、電子受容性を有する部分ＡＰとを含み、
    前記部分ＤＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＤＰＤ_ｍａｘで表され、
    前記部分ＡＰは、互いにπ結合している、一対以上の原子を含み、互いにπ結合している前記原子の対が有する電気陰性度の差の絶対値のうち、最大値がＡＰＤ_ｍａｘで表され、下記式（ａ）及び式（ｂ）：
    ＤＵＤ_ｍａｘ−ＡＵＤ_ｍａｘ＞０ （ａ）
    ＡＰＤ_ｍａｘ−ＤＰＤ_ｍａｘ＞０ （ｂ）
    を満たす、組成物。
21. 請求項１９又は２０に記載の組成物を含むインク。

Images