WO2024043142A1 - 量子ドット集合体および光検出装置ならびに電子機器 - Google Patents

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WO2024043142A1
WO2024043142A1 PCT/JP2023/029491 JP2023029491W WO2024043142A1 WO 2024043142 A1 WO2024043142 A1 WO 2024043142A1 JP 2023029491 W JP2023029491 W JP 2023029491W WO 2024043142 A1 WO2024043142 A1 WO 2024043142A1
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quantum dot
organic ligands
group
electrode
oxide film
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PCT/JP2023/029491
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English (en)
French (fr)
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啓貴 水島
守 田邊
修一 瀧澤
伸史 田中
正弘 吉川
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
ソニーグループ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/60—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation in which radiation controls flow of current through the devices, e.g. photoresistors

Definitions

  • the present disclosure relates to a quantum dot assembly, a photodetection device, and an electronic device.
  • Patent Document 1 discloses a solar cell having a quantum dot layer formed of quantum dots and a matrix containing the quantum dots on the main surface of a semiconductor substrate.
  • a quantum dot assembly includes a core made of a compound semiconductor, one or more organic ligands coordinated to the surface of the core, and one or more organic ligands in the core. It includes a plurality of quantum dots consisting of a shell layer consisting of an oxide film covering the surface where no Adjacent.
  • a photodetection device includes a second electrode disposed opposite to a first electrode, a photoelectric conversion layer comprising a quantum dot aggregate, and a photoelectric conversion layer provided between the first electrode and the second electrode.
  • the quantum dot assembly has the quantum dot assembly according to the embodiment of the present disclosure as the quantum dot assembly.
  • An electronic device includes the photodetection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • a photodetection device according to an embodiment, and an electronic device according to an embodiment, one or more organic ligands are coordinated on the surface of a core portion made of a compound semiconductor, and , the surface of the core where no organic ligands are coordinated is covered with an oxide film. This suppresses surface defects of the quantum dots.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of quantum dots according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an aspect of a plurality of quantum dots in an aggregate composed of quantum dots shown in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a photodetection device according to an embodiment of the present disclosure.
  • 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of each unit pixel of the photodetector shown in FIG. 3.
  • FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of each unit pixel of the photodetector shown in FIG. 3.
  • FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of each unit pixel of a photodetection device according to a modification of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of an electronic device using the photodetector shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of a photodetection system using the photodetection device shown in FIG. 1.
  • FIG. 8A is a diagram showing an example of a circuit configuration of the photodetection system shown in FIG. 8A.
  • FIG. FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the functional configuration of a camera head and a CCU.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of installation positions of an outside-vehicle information detection section and an imaging section.
  • Embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings.
  • the following description is a specific example of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the following embodiments. Further, the present disclosure is not limited to the arrangement, dimensions, dimensional ratio, etc. of each component shown in each figure.
  • the order of explanation is as follows. 1.
  • Embodiment (Example of photodetection device having a photoelectric conversion layer using quantum dots) 1-1.
  • Modification example 3.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a quantum dot (quantum dot 120) according to an embodiment of the present disclosure.
  • the quantum dots 120 are used, for example, as a material for the photoelectric conversion layer 12 of the photodetector 1 described later (see, for example, FIG. 4).
  • the quantum dot 120 of this embodiment is a core-shell type quantum dot composed of a core part 121 and a shell layer 122, and the shell layer 122 consists of one or more It consists of an organic ligand 122A and an oxide film 122B formed on the surface of the core portion 121 to which one or more organic ligands 122A are not coordinated.
  • the plurality of quantum dots 120 in the layer are adjacent to each other via an organic ligand 122A or an oxide film 122B. (See Figure 2).
  • the quantum dot 120 is composed of the core portion 121 and the shell layer 122 covering the surface of the core portion 121.
  • the core portion 121 is a semiconductor nanoparticle made of a compound semiconductor.
  • the core part 121 is, for example, a compound semiconductor consisting of a group IV-VI, a group III-V, a group II-VI, a group I-VI, or a group I-III-VI, or a compound semiconductor of a group I or a group III. , a compound semiconductor consisting of a combination of three or more of group IV, group V, and group VI elements.
  • examples of group IV-VI compound semiconductors include PbO, PbS, PbSe, and PbTe.
  • III-V compound semiconductors include GaAs, InAs, InP, AlGaAs, InGaP, AlGaInP, and the like.
  • examples of the II-VI group compound semiconductor include CdS, CdSe, CdTe, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, and HgTe.
  • I -III-VI group compound semiconductors include CuInGaSe, CuInSe 2 , CuInS 2 , CuAlS 2 , CuAlSe 2 , CuGaS 2 , CuGaSe 2 , CuZnSnSSe, ZnCuInSe, AgAlS 2 , AgAlSe 2 , AgInS 2 , AgInSe 2 etc.
  • Examples include chalcopalite semiconductors.
  • the compound semiconductors forming the core part 121 include GaP, InN, InSb, InGaAs, InGaAsP, GaN, CdSeS, In 2 Se 3 , In 2 S 3 , Bi 2 Se 3 , Bi 2 S 3 , HgS, Examples include TiO 2 , AgS, AgSe, AgTe, and the like.
  • the shell layer 122 is composed of one or more organic ligands 122A and an oxide film 122B, and has, for example, an amorphous structure.
  • the shell layer 122 contains, for example, the same element as the core part 121.
  • the one or more organic ligands 122A are organic compounds that form coordination bonds with metal ions.
  • One or more organic ligands 122A inactivate highly reactive defects (dangling bonds) present on the surface of the core portion 121 by coordinately bonding to the core portion 121 made of a compound semiconductor.
  • One or more organic ligands 122A have one or both of a basic group and a weakly acidic group.
  • one or more organic ligands 122A have one or both of a thiol group and a carboxyl group having 5 or less carbon atoms.
  • the length of one or more organic ligands 122A is, for example, 0.6 nm or less.
  • the oxide film 122B covers the surface of the core portion 121 to which one or more organic ligands 122A are not coordinated.
  • the oxide film 122B is a surface oxide film obtained by oxidizing the surface of the core portion 121, and thereby suppresses defects on the surface of the core portion 121.
  • the thickness of the oxide film 122B is preferably, for example, 0.6 nm or less, similar to the length of the one or more organic ligands 122A.
  • the thickness of the shell layer 122 is preferably 0.6 nm or less.
  • the bonding state between each element constituting the core portion 121 and oxygen is detected by X-ray photoelectron spectroscopy. Furthermore, in the element with the smallest atomic number among the elements constituting the core part 121, the area intensity of the peak (first peak) derived from the bond with oxygen is determined by the area intensity between the core part 121 and one or more organic coordination The area intensity of the peak (second peak) derived from the bond with the child 122A is 0.1 or more and 0.3 or less.
  • the ratio of one or more organic ligands 122A components to the oxide film 122B component on the surface of the core portion 121 is 0. It is 1 or more and 0.3 or less. This is because if the intensity ratio is smaller than 0.1, the oxide film 122B may be too thin and may not be sufficiently effective in suppressing defects. Further, if the intensity ratio is greater than 0.3, the oxide film 122B may be too thick, which may adversely affect the mobility of charge carriers.
  • the reason why the core portion 121 component is included in the above component ratio equation is because it depends on the detection depth of the measurement.
  • the measurement results include not only the organic ligands 122A and the oxide film 122B formed on the surface of the quantum dots 120, but also the contribution of the core portion 121 slightly inside the quantum dots 120.
  • the plurality of quantum dots 120 in a layer are adjacent to each other via an organic ligand 122A or an oxide film 122B, as shown in FIG. ing.
  • the quantum dots 120 can be formed using the following two methods.
  • Quantum dot manufacturing method 1 First, a quantum dot ink containing a core portion 121 in which a long ligand is coordinated is applied onto a substrate to form a film. Subsequently, a dispersion of a short ligand corresponding to the organic ligand 122A is applied onto the membrane. As a result, the long ligands on the surface of the core portion 121 are exchanged with short ligands. Thereafter, it is heated in a range of 40° C. to 150° C. in an atmosphere with an oxygen partial pressure of 20% to 100%. As a result, a shell layer 122 consisting of one or more organic ligands 122A and an oxide film 122B is formed on the surface of the core portion 121.
  • Quantum dot manufacturing method 2 First, salt is added to the quantum dot ink containing the core portion 121 to which the long ligand is coordinated to remove the long ligand. Subsequently, a dispersion of a short ligand corresponding to the organic ligand 122A is added to the ionized quantum dot ink to coordinate the short ligand to the core portion 121, and then this quantum dot ink is applied to the substrate. Thereafter, it is heated in a range of 40° C. to 150° C. in an atmosphere with an oxygen partial pressure of 20% to 100%. As a result, a shell layer 122 consisting of one or more organic ligands 122A and an oxide film 122B is formed on the surface of the core portion 121.
  • the ratio of one or more organic ligands 122A component to the oxide film 122B component before and after forming the shell layer 122 of the quantum dot 120 formed using the above method (oxide film 122B component/core part 121 component + 1 or more
  • the dark current before and after the formation of the shell layer 122 of the aggregate of the organic ligand 122A component) and the layered quantum dots 120 changes as shown in Table 1. Note that the dark current is expressed as a relative value when the value before formation is set to 1.0.
  • FIG. 3 shows an example of the overall configuration of a photodetection device (photodetection device 1) according to an embodiment of the present disclosure.
  • the photodetecting device 1 is used, for example, in an electronic device (electronic device 1000, see FIG. 7) such as a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor used in electronic devices such as a digital still camera and a video camera.
  • an electronic device electronic device 1000, see FIG. 7
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the photodetecting device 1 takes in incident light (image light) from a subject through an optical lens system (not shown), and converts the amount of the incident light imaged onto the imaging surface into an electrical signal for each pixel.
  • the pixel signal is converted into a pixel signal and output as a pixel signal.
  • the photodetector 1 has a pixel section 100A as an imaging area on a semiconductor substrate 20, and includes, for example, a vertical drive circuit 111, a column signal processing circuit 112, a horizontal drive circuit 113, in a peripheral area of this pixel section 100A. It has an output circuit 114, a control circuit 115, and an input/output terminal 116.
  • the pixel section 100A includes, for example, a plurality of unit pixels P arranged two-dimensionally in a matrix.
  • a pixel drive line Lread (specifically, a row selection line and a reset control line) is wired for each pixel row, and a vertical signal line Lsig is wired for each pixel column.
  • the pixel drive line Lread is for transmitting a drive signal for reading signals from the unit pixel P.
  • One end of the pixel drive line Lread is connected to an output end corresponding to each row of the vertical drive circuit 111.
  • the vertical drive circuit 111 is composed of a shift register, an address decoder, etc., and is a pixel drive section that drives each unit pixel P of the pixel section 100A, for example, row by row. Signals output from each unit pixel P in the pixel row selectively scanned by the vertical drive circuit 111 are supplied to the column signal processing circuit 112 through each vertical signal line Lsig.
  • the column signal processing circuit 112 includes an amplifier, a horizontal selection switch, and the like provided for each vertical signal line Lsig.
  • the horizontal drive circuit 113 is composed of a shift register, an address decoder, etc., and sequentially drives each horizontal selection switch of the column signal processing circuit 112 while scanning them. By this selective scanning by the horizontal drive circuit 113, the signals of each pixel transmitted through each of the vertical signal lines Lsig are sequentially outputted to the horizontal signal line 117, and transmitted to the outside of the semiconductor substrate 20 through the horizontal signal line 117. .
  • the output circuit 114 performs signal processing on the signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 112 via the horizontal signal line 117 and outputs the processed signals.
  • the output circuit 114 may perform only buffering, or may perform black level adjustment, column variation correction, various digital signal processing, and the like.
  • the circuit portion consisting of the vertical drive circuit 111, column signal processing circuit 112, horizontal drive circuit 113, horizontal signal line 117, and output circuit 114 may be formed directly on the semiconductor substrate 20, or may be formed on an external control IC. It may be arranged. Moreover, those circuit parts may be formed on another board connected by a cable or the like.
  • the control circuit 115 receives a clock applied from outside the semiconductor substrate 20, data instructing an operation mode, etc., and outputs data such as internal information of the photodetector 1.
  • the control circuit 115 further includes a timing generator that generates various timing signals, and controls the vertical drive circuit 111, column signal processing circuit 112, horizontal drive circuit 113, etc. based on the various timing signals generated by the timing generator. Performs drive control of peripheral circuits.
  • the input/output terminal 116 is for exchanging signals with the outside.
  • FIG. 4 schematically represents an example of the cross-sectional configuration of each unit pixel P of the photodetector 1 shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of each unit pixel P of the photodetecting device 1 shown in FIG. 4.
  • the photodetecting device 1 has a selective wavelength range (for example, 400 nm or more and less than 1600 nm) on the surface 20S1 side, which is the light incident side S1, of the semiconductor substrate 20, which has a pair of opposing surfaces (surfaces 20S1 and 20S2).
  • a photoelectric conversion unit 10 is provided that absorbs light corresponding to part or all of wavelengths in the visible light region and near-infrared region to generate excitons (electron-hole pairs).
  • the photoelectric conversion unit 10 has a photoelectric conversion layer 12 between a lower electrode 11 (for example, a first electrode) and an upper electrode 13 (for example, a second electrode) that are arranged to face each other.
  • the photoelectric conversion unit 10 among the electron-hole pairs generated by photoelectric conversion, for example, electrons are read out from the lower electrode 11 side as signal charges.
  • the configuration and materials of each part will be described using as an example a case where electrons are read out from the lower electrode 11 side as signal charges.
  • the lower electrode 11 is made of, for example, a light-transmitting conductive film.
  • a constituent material of the lower electrode 11 for example, indium tin oxide (ITO), which is In 2 O 3 to which tin (Sn) is added as a dopant, can be mentioned.
  • ITO indium tin oxide
  • examples of the constituent material of the lower electrode 11 include tin oxide (SnO 2 )-based materials to which a dopant is added, such as ATO to which Sb is added as a dopant, and FTO to which fluorine is added as a dopant.
  • zinc oxide (ZnO) or a zinc oxide-based material added with a dopant may be used.
  • ZnO-based materials include aluminum zinc oxide (AZO) to which aluminum (Al) is added as a dopant, gallium zinc oxide (GZO) to which gallium (Ga) is added, and boron zinc oxide to which boron (B) is added.
  • Examples include indium zinc oxide (IZO) and indium (In)-doped indium zinc oxide (IZO).
  • zinc oxide (IGZO, In--GaZnO 4 ) to which indium and gallium are added may be used as a dopant.
  • the constituent material of the lower electrode 11 may be CuI, InSbO 4 , ZnMgO, CuInO 2 , MgIN 2 O 4 , CdO, ZnSnO 3 or TiO 2 , or spinel oxide or YbFe 2 O.
  • An oxide having a 4- structure may also be used.
  • alkali metals e.g., lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), etc.
  • alkaline earth metals e.g., magnesium (Mg), calcium (Ca), etc.
  • Al aluminum
  • Al-Si-Cu alloy zinc (Zn), tin (Sn), thallium (Tl), Na-K alloy, Al-Li alloy, Mg-Ag alloy, In, and ytterbium (Yb ), or alloys thereof.
  • the materials constituting the lower electrode 11 include platinum (Pt), gold (Au), palladium (Pd), chromium (Cr), nickel (Ni), aluminum (Al), silver (Ag), and tantalum (Ta). ), metals such as tungsten (W), copper (Cu), titanium (Ti), indium (In), tin (Sn), iron (Fe), cobalt (Co), and molybdenum (Mo), or those metals Alloys containing elements or conductive particles made of these metals, conductive particles of alloys containing these metals, polysilicon containing impurities, carbon-based materials, oxide semiconductors, carbon nanotubes, graphene, etc. Examples include conductive substances.
  • examples of materials constituting the lower electrode 11 include organic materials (conductive polymers) such as poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/polystyrene sulfonic acid [PEDOT/PSS].
  • organic materials such as poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/polystyrene sulfonic acid [PEDOT/PSS].
  • the above material may be mixed with a binder (polymer) to form a paste or ink, which is then cured and used as an electrode.
  • the lower electrode 11 can be formed as a single layer film or a laminated film made of the above materials.
  • the film thickness of the lower electrode 11 in the stacking direction (hereinafter simply referred to as thickness) is, for example, 20 nm or more and 200 nm or less, preferably 30 nm or more and 150 nm or less.
  • the photoelectric conversion layer 12 converts light energy into electrical energy, and absorbs, for example, 60% or more of a predetermined wavelength included in at least the visible light region to the near-infrared region, and performs charge separation.
  • the photoelectric conversion layer 12 absorbs, for example, light having a wavelength of 400 nm or more and less than 1600 nm in the visible light region and a part or all of the near-infrared light region.
  • the photoelectric conversion layer 12 corresponds to a specific example of the "quantum dot aggregate" of the present disclosure, and the photoelectric conversion layer 12 is composed of the plurality of quantum dots described above.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer 12 is, for example, 10 nm or more and 300 nm or less, preferably 30 nm or more and 150 nm or less.
  • the upper electrode 13 is made of, for example, a light-transmitting conductive film.
  • ITO indium tin oxide
  • Sn tin
  • the crystallinity of the ITO thin film may be high or low (close to amorphous).
  • the upper electrode 13 may be made of a tin oxide (SnO 2 )-based material added with a dopant, such as ATO added with Sb as a dopant, or FTO added with fluorine added as a dopant.
  • ZnO zinc oxide
  • ZnO-based materials include aluminum zinc oxide (AZO) to which aluminum (Al) is added as a dopant, gallium zinc oxide (GZO) to which gallium (Ga) is added, and boron zinc oxide to which boron (B) is added.
  • AZO aluminum zinc oxide
  • GZO gallium zinc oxide
  • boron zinc oxide to which boron (B) is added.
  • examples include indium zinc oxide (IZO) and indium (In)-doped indium zinc oxide (IZO).
  • zinc oxide (IGZO, In--GaZnO 4 ) to which indium and gallium are added may be used as a dopant.
  • CuI, InSbO 4 , ZnMgO, CuInO 2 , MgIN 2 O 4 , CdO, ZnSnO 3 or TiO 2 or the like may be used, or spinel oxide or YbFe 2 O may be used.
  • An oxide having a 4- structure may also be used.
  • the material constituting the upper electrode 13 metals such as Pt, Au, Pd, Cr, Ni, Al, Ag, Ta, W, Cu, Ti, In, Sn, Fe, Co, and Mo, or metals such as those alloys containing metal elements, or conductive particles made of these metals, conductive particles of alloys containing these metals, polysilicon containing impurities, carbon-based materials, oxide semiconductors, carbon nanotubes, Examples include conductive substances such as graphene.
  • examples of the material constituting the upper electrode 13 include organic materials (conductive polymers) such as PEDOT/PSS.
  • the above material may be mixed with a binder (polymer) to form a paste or ink, which is then cured and used as an electrode.
  • the upper electrode 13 can be formed as a single layer film or a laminated film made of the above materials.
  • the thickness of the upper electrode 13 is, for example, 20 nm or more and 200 nm or less, preferably 30 nm or more and 150 nm or less.
  • a hole blocking layer or an undercoat layer may be provided between the lower electrode 11 and the photoelectric conversion layer 12.
  • An electron blocking layer or a work function adjustment layer may be provided between the photoelectric conversion layer 12 and the upper electrode 13.
  • the hole blocking layer selectively transports electrons among charge carriers generated in the photoelectric conversion layer 12 to the lower electrode 11 and inhibits injection of holes from the lower electrode 11 side.
  • the electron blocking layer selectively transports holes among charge carriers generated in the photoelectric conversion layer 12 to the upper electrode 13 and inhibits injection of electrons from the upper electrode 13 side.
  • the work function adjustment layer has a larger electron affinity or work function than the work function of the upper electrode 13.
  • the photoelectric conversion unit 10 In the photoelectric conversion unit 10 , light that enters the photoelectric conversion unit 10 from the upper electrode 13 side is absorbed in the photoelectric conversion layer 12 .
  • the excitons generated thereby are separated into excitons and dissociated into electrons and holes.
  • the charge carriers (electrons and holes) generated here are diffused due to the difference in the concentration of charge carriers, and due to the internal electric field due to the difference in work function between the anode (for example, the upper electrode 13) and the cathode (for example, the lower electrode 11). Each is carried to a different electrode and detected as a photocurrent.
  • the transport direction of electrons and holes is controlled by applying a potential between the lower electrode 11 and the upper electrode 13.
  • the semiconductor substrate 20 is composed of, for example, an n-type silicon (Si) substrate.
  • a floating diffusion (floating diffusion layer) FD region 21C in the semiconductor substrate 20
  • an amplifier transistor (modulation element) AMP amplifier transistor
  • RST reset transistor
  • SEL selection transistor
  • an insulating layer 25 and interlayer insulating layers 26, 27, and 28 are provided in this order on the surface 20S1 side.
  • a planarization layer 14 is provided on the upper electrode 13 of the photoelectric conversion unit 10, and optical members such as an on-chip lens 15 are provided on the planarization layer 14.
  • the reset gate 21 of the reset transistor RST is arranged next to the floating diffusion FD (region 21B). This allows the charge carriers accumulated in the floating diffusion FD to be reset by the reset transistor RST.
  • the reset transistor RST resets the charge carriers transferred from the photoelectric conversion unit 10 to the floating diffusion FD, and is formed of, for example, a MOS transistor.
  • the reset transistor RST includes a reset gate 21, a channel formation region 21A, and source/drain regions 21B and 21C.
  • the reset gate 21 is connected to a reset line, and one source/drain region 21C of the reset transistor RST also serves as a floating diffusion FD.
  • the other source/drain region 21B forming the reset transistor RST is connected to the power supply VDD.
  • the amplifier transistor AMP is a modulation element that modulates the amount of charge generated in the photoelectric conversion unit 10 into a voltage, and is formed of, for example, a MOS transistor.
  • the amplifier transistor AMP includes an amplifier gate 22, a channel formation region 22A, and source/drain regions 22B and 22C.
  • the amplifier gate 22 includes vias and through wiring 31 provided in the interlayer insulating layer 26, wiring 32 and through wiring 33 provided in the interlayer insulating layer 27, wiring 34 and contacts 35 provided in the interlayer insulating layer 28, etc. It is connected to the lower electrode 11 and one source/drain region 21C (floating diffusion FD) of the reset transistor RST via. Further, one source/drain region 22C shares a region with the other source/drain region 21B forming the reset transistor RST, and is connected to the power supply VDD.
  • the selection transistor SEL is composed of a selection gate 23, a channel formation region 23A, and source/drain regions 23B and 23C.
  • the selection gate 23 is connected to a selection line. Further, one source/drain region 23V shares a region with the other source/drain region 22B forming the amplifier transistor AMP, and the other source/drain region 23B is connected to the signal line (data output line) VSL. It is connected.
  • the reset line and the selection line are each connected to a row scanning section 131 that constitutes a drive circuit.
  • the signal line (data output line) VSL is connected to a horizontal selection section 133 that constitutes a drive circuit.
  • the element isolation region 24 has an STI (Shallow Trench Isolation) structure and is made of silicon oxide, for example.
  • STI Shallow Trench Isolation
  • the insulating layer 25 may be a film with positive fixed charges or a film with negative fixed charges.
  • the film material having a negative fixed charge include hafnium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, titanium oxide, and the like. Materials other than the above include lanthanum oxide, praseodymium oxide, cerium oxide, neodymium oxide, promethium oxide, samarium oxide, europium oxide, gadolinium oxide, terbium oxide, dysprosium oxide, holemium oxide, thulium oxide, ytterbium oxide, and lutetium oxide. , yttrium oxide, an aluminum nitride film, a hafnium oxynitride film, an aluminum oxynitride film, or the like may be used.
  • the interlayer insulating layers 26, 27, and 28 are composed of, for example, a single layer film made of one of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride (SiON), etc., or a laminated film made of two or more of these. ing.
  • the reset gate 21, the amplifier gate 22, the selection gate 23, the through wirings 31, 33, the wirings 32, 34, and the contacts 35 are made of, for example, a doped silicon material such as PDAS (Phosphorus Doped Amorphous Silicon), aluminum (Al), or tungsten. It is made of metal materials such as (W), titanium (Ti), cobalt (Co), hafnium (Hf), and tantalum (Ta).
  • a doped silicon material such as PDAS (Phosphorus Doped Amorphous Silicon), aluminum (Al), or tungsten. It is made of metal materials such as (W), titanium (Ti), cobalt (Co), hafnium (Hf), and tantalum (Ta).
  • the planarization layer 14 is made of a material having optical transparency, and is, for example, a single layer film made of any one of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, etc., or a laminated film made of two or more of these. It is made up of.
  • the thickness of the planarization layer 14 is, for example, 100 nm to 30,000 nm.
  • the on-chip lens 15, like the planarization layer 14, is made of a light-transmitting material.
  • the shell layer 122 covering the surface of the core portion 121 includes one or more organic ligands 122A coordinated to the surface of the core portion 121, and one or more organic ligands 122A coordinated to the surface of the core portion 121.
  • the oxide film 122B is formed on the surface of the core portion 121 to which 122A is not coordinated. This suppresses surface defects of the quantum dots 120. This will be explained below.
  • a core-shell type quantum dot 120 composed of a core part 121 and a shell layer 122
  • the shell layer 122 covering the surface of the core part 121 is
  • the oxide film 122B is formed on the surface of the core portion 121 to which the one or more organic ligands 122A are not coordinated.
  • the photodetector 1 including the quantum dots 120 of this embodiment and the photoelectric conversion layer 12 made of an aggregate of the quantum dots 120 it is possible to reduce dark current.
  • FIG. 6 schematically represents an example of a cross-sectional configuration of a photodetector (photodetector 1A) according to a modification of the present disclosure.
  • the photodetecting device 1A like the photodetecting device 1 described above, is used, for example, in electronic devices such as CMOS image sensors used in electronic devices such as digital still cameras and video cameras (electronic device 1000, see FIG. 7). It is something.
  • the lower electrode 11 is composed of a plurality of electrodes (for example, two electrodes, a readout electrode 11A and a storage electrode 11B), and between the lower electrode 11 and the photoelectric conversion layer 12, for example, an insulating film is formed. It differs from the photodetector 1 in that 16 is provided.
  • the readout electrode 11A is for transferring charges generated within the photoelectric conversion layer 12 to the floating diffusion FD (region 21C).
  • the readout electrode 11A is connected to the floating diffusion FD via the through wirings 31 and 33, the wirings 32 and 34, and the contact 35, for example.
  • the storage electrode 11B is for storing electrons from among the charge carriers generated within the photoelectric conversion layer 12 as signal charges above it.
  • the storage electrode 11B is preferably larger than the readout electrode 11A, so that a large amount of charge can be stored.
  • the storage electrode 11B is connected to a voltage applying section (not shown) via wiring such as a wiring 36 and a contact 37, for example.
  • the insulating film 16 is for electrically separating the storage electrode 11B and the photoelectric conversion layer 12.
  • the insulating film 16 is provided, for example, on the interlayer insulating layer 28 so as to cover the lower electrode 11. An opening is provided in the insulating film 16 above the readout electrode 11A, so that the readout electrode 11A and the photoelectric conversion layer 12 are electrically connected.
  • the insulating film 16 is composed of, for example, a single layer film made of one of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, etc., or a laminated film made of two or more of these.
  • the thickness of the insulating film 16 is, for example, 20 nm or more and 500 nm or less.
  • a semiconductor layer having higher charge mobility and a larger band gap than the photoelectric conversion layer 12 may be provided between the insulating film 16 and the photoelectric conversion layer 12.
  • the material for the semiconductor layer include oxide semiconductors such as IGZO, organic semiconductors, and the like.
  • organic semiconductors include transition metal dichalcogenides, silicon carbide, diamond, graphene, carbon nanotubes, fused polycyclic hydrocarbon compounds, and fused heterocyclic compounds.
  • the configuration of the photodetection device is not limited to the photodetection device 1 of the above embodiment, and the same effects as the above embodiment can be obtained also in the photodetection device 1A of this modification.
  • the photodetection device 1 described above is applied to various electronic devices such as an imaging system such as a digital still camera or a digital video camera, a mobile phone with an imaging function, or other equipment with an imaging function. be able to.
  • an imaging system such as a digital still camera or a digital video camera
  • a mobile phone with an imaging function or other equipment with an imaging function. be able to.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of the electronic device 1000.
  • the electronic device 1000 includes an optical system 1001, a photodetector 1, and a DSP (Digital Signal Processor) 1002. 1005, an operation system 1006, and a power supply system 1007 are connected to each other, and can capture still images and moving images.
  • DSP Digital Signal Processor
  • the optical system 1001 is configured with one or more lenses, and captures incident light (image light) from a subject and forms an image on the imaging surface of the photodetector 1.
  • the photodetector 1 converts the amount of incident light imaged on the imaging surface by the optical system 1001 into an electric signal for each pixel, and supplies the electrical signal to the DSP 1002 as a pixel signal.
  • the DSP 1002 performs various signal processing on the signal from the photodetector 1 to obtain an image, and temporarily stores the data of the image in the memory 1003.
  • the image data stored in the memory 1003 is recorded on a recording device 1005 or supplied to a display device 1004 to display the image.
  • the operation system 1006 receives various operations by the user and supplies operation signals to each block of the electronic device 1000, and the power supply system 1007 supplies power necessary for driving each block of the electronic device 1000.
  • FIG. 8A schematically represents an example of the overall configuration of a photodetection system 2000 including a photodetection device (for example, photodetection device 1).
  • FIG. 8B shows an example of the circuit configuration of the photodetection system 2000.
  • the photodetection system 2000 includes a light emitting device 2001 as a light source section that emits infrared light L2, and a photodetection device 2002 as a light receiving section.
  • the photodetection device 2002 for example, the photodetection device 1 described above can be used.
  • the light detection system 2000 may further include a system control section 2003, a light source drive section 2004, a sensor control section 2005, a light source side optical system 2006, and a camera side optical system 2007.
  • the light detection device 2002 can detect light L1 and light L2.
  • the light L1 is the light that is the ambient light from the outside reflected on the subject (measurement object) 2100 (FIG. 8A).
  • Light L2 is light that is emitted by the light emitting device 2001 and then reflected by the subject 2100.
  • the light L1 is, for example, visible light
  • the light L2 is, for example, infrared light.
  • Light L1 can be detected in a photoelectric conversion section in photodetection device 2002, and light L2 can be detected in a photoelectric conversion region in photodetection device 2002.
  • Image information of the subject 2100 can be obtained from the light L1, and distance information between the subject 2100 and the light detection system 2000 can be obtained from the light L2.
  • the photodetection system 2000 can be installed in, for example, an electronic device such as a smartphone or a mobile object such as a car.
  • the light emitting device 2001 can be configured with, for example, a semiconductor laser, a surface emitting semiconductor laser, or a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL).
  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • an iTOF method can be adopted, but the method is not limited thereto.
  • the photoelectric conversion unit can measure the distance to the subject 2100 using, for example, time-of-flight (TOF).
  • a structured light method or a stereo vision method can be adopted as a method for detecting the light L2 emitted from the light emitting device 2001 by the photodetecting device 2002.
  • the distance between the light detection system 2000 and the subject 2100 can be measured by projecting a predetermined pattern of light onto the subject 2100 and analyzing the degree of distortion of the pattern.
  • the stereo vision method the distance between the light detection system 2000 and the subject can be measured by, for example, using two or more cameras and acquiring two or more images of the subject 2100 viewed from two or more different viewpoints. can.
  • the light emitting device 2001 and the photodetecting device 2002 can be synchronously controlled by the system control unit 2003.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology according to the present disclosure (present technology) can be applied.
  • FIG. 9 shows an operator (doctor) 11131 performing surgery on a patient 11132 on a patient bed 11133 using the endoscopic surgery system 11000.
  • the endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical instruments 11110 such as a pneumoperitoneum tube 11111 and an energy treatment instrument 11112, and a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100. , and a cart 11200 loaded with various devices for endoscopic surgery.
  • the endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101 whose distal end is inserted into a body cavity of a patient 11132 over a predetermined length, and a camera head 11102 connected to the proximal end of the lens barrel 11101.
  • an endoscope 11100 configured as a so-called rigid scope having a rigid tube 11101 is shown, but the endoscope 11100 may also be configured as a so-called flexible scope having a flexible tube. good.
  • An opening into which an objective lens is fitted is provided at the tip of the lens barrel 11101.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and the light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the lens barrel by a light guide extending inside the lens barrel 11101, and the light is guided to the tip of the lens barrel. Irradiation is directed toward an observation target within the body cavity of the patient 11132 through the lens.
  • the endoscope 11100 may be a direct-viewing mirror, a diagonal-viewing mirror, or a side-viewing mirror.
  • An optical system and an image sensor are provided inside the camera head 11102, and reflected light (observation light) from an observation target is focused on the image sensor by the optical system.
  • the observation light is photoelectrically converted by the image sensor, and an electric signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image is generated.
  • the image signal is transmitted as RAW data to a camera control unit (CCU) 11201.
  • CCU camera control unit
  • the CCU 11201 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and the like, and centrally controls the operations of the endoscope 11100 and the display device 11202. Further, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102, and performs various image processing on the image signal, such as development processing (demosaic processing), for displaying an image based on the image signal.
  • CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the display device 11202 displays an image based on an image signal subjected to image processing by the CCU 11201 under control from the CCU 11201.
  • the light source device 11203 is composed of a light source such as an LED (light emitting diode), and supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing the surgical site or the like.
  • a light source such as an LED (light emitting diode)
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • the user can input various information and instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204.
  • the user inputs an instruction to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 11100.
  • a treatment tool control device 11205 controls driving of an energy treatment tool 11112 for cauterizing tissue, incising, sealing blood vessels, or the like.
  • the pneumoperitoneum device 11206 injects gas into the body cavity of the patient 11132 via the pneumoperitoneum tube 11111 in order to inflate the body cavity of the patient 11132 for the purpose of ensuring a field of view with the endoscope 11100 and a working space for the operator. send in.
  • the recorder 11207 is a device that can record various information regarding surgery.
  • the printer 11208 is a device that can print various types of information regarding surgery in various formats such as text, images, or graphs.
  • the light source device 11203 that supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing the surgical site can be configured, for example, from a white light source configured by an LED, a laser light source, or a combination thereof.
  • a white light source configured by a combination of RGB laser light sources
  • the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high precision, so the white balance of the captured image is adjusted in the light source device 11203. It can be carried out.
  • the laser light from each RGB laser light source is irradiated onto the observation target in a time-sharing manner, and the drive of the image sensor of the camera head 11102 is controlled in synchronization with the irradiation timing, thereby supporting each of RGB. It is also possible to capture images in a time-division manner. According to this method, a color image can be obtained without providing a color filter in the image sensor.
  • the driving of the light source device 11203 may be controlled so that the intensity of the light it outputs is changed at predetermined time intervals.
  • the drive of the image sensor of the camera head 11102 in synchronization with the timing of changes in the light intensity to acquire images in a time-division manner and compositing the images, a high dynamic It is possible to generate an image of a range.
  • the light source device 11203 may be configured to be able to supply light in a predetermined wavelength range compatible with special light observation.
  • Special light observation uses, for example, the wavelength dependence of light absorption in body tissues to illuminate the mucosal surface layer by irradiating a narrower band of light than the light used for normal observation (i.e., white light). So-called narrow band imaging is performed to photograph predetermined tissues such as blood vessels with high contrast.
  • fluorescence observation may be performed in which an image is obtained using fluorescence generated by irradiating excitation light.
  • Fluorescence observation involves irradiating body tissues with excitation light and observing the fluorescence from the body tissues (autofluorescence observation), or locally injecting reagents such as indocyanine green (ICG) into the body tissues and It is possible to obtain a fluorescence image by irradiating excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent.
  • the light source device 11203 may be configured to be able to supply narrowband light and/or excitation light compatible with such special light observation.
  • FIG. 10 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 11102 and CCU 11201 shown in FIG. 9.
  • the camera head 11102 includes a lens unit 11401, an imaging section 11402, a driving section 11403, a communication section 11404, and a camera head control section 11405.
  • the CCU 11201 includes a communication section 11411, an image processing section 11412, and a control section 11413. Camera head 11102 and CCU 11201 are communicably connected to each other by transmission cable 11400.
  • the lens unit 11401 is an optical system provided at the connection part with the lens barrel 11101. Observation light taken in from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401.
  • the lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the imaging unit 11402 may include one image sensor (so-called single-plate type) or a plurality of image sensors (so-called multi-plate type).
  • image signals corresponding to RGB are generated by each imaging element, and a color image may be obtained by combining them.
  • the imaging unit 11402 may be configured to include a pair of imaging elements for respectively acquiring right-eye and left-eye image signals corresponding to 3D (dimensional) display. By performing 3D display, the operator 11131 can more accurately grasp the depth of the living tissue at the surgical site.
  • a plurality of lens units 11401 may be provided corresponding to each imaging element.
  • the imaging unit 11402 does not necessarily have to be provided in the camera head 11102.
  • the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101 immediately after the objective lens.
  • the drive unit 11403 is constituted by an actuator, and moves the zoom lens and focus lens of the lens unit 11401 by a predetermined distance along the optical axis under control from the camera head control unit 11405. Thereby, the magnification and focus of the image captured by the imaging unit 11402 can be adjusted as appropriate.
  • the communication unit 11404 is configured by a communication device for transmitting and receiving various information to and from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the imaging unit 11402 to the CCU 11201 via the transmission cable 11400 as RAW data.
  • the communication unit 11404 receives a control signal for controlling the drive of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies it to the camera head control unit 11405.
  • the control signal may include, for example, information specifying the frame rate of the captured image, information specifying the exposure value at the time of capturing, and/or information specifying the magnification and focus of the captured image. Contains information about conditions.
  • the above imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, focus, etc. may be appropriately specified by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal. good.
  • the endoscope 11100 is equipped with so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function.
  • the camera head control unit 11405 controls the drive of the camera head 11102 based on the control signal from the CCU 11201 received via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is configured by a communication device for transmitting and receiving various information to and from the camera head 11102.
  • the communication unit 11411 receives an image signal transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling the drive of the camera head 11102 to the camera head 11102.
  • the image signal and control signal can be transmitted by electrical communication, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various image processing on the image signal, which is RAW data, transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various controls related to the imaging of the surgical site etc. by the endoscope 11100 and the display of the captured image obtained by imaging the surgical site etc. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling the drive of the camera head 11102.
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display a captured image showing the surgical site, etc., based on the image signal subjected to image processing by the image processing unit 11412.
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image using various image recognition techniques. For example, the control unit 11413 detects the shape and color of the edge of an object included in the captured image to detect surgical tools such as forceps, specific body parts, bleeding, mist when using the energy treatment tool 11112, etc. can be recognized.
  • the control unit 11413 may use the recognition result to superimpose and display various types of surgical support information on the image of the surgical site. By displaying the surgical support information in a superimposed manner and presenting it to the surgeon 11131, it becomes possible to reduce the burden on the surgeon 11131 and allow the surgeon 11131 to proceed with the surgery reliably.
  • the transmission cable 11400 connecting the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electrical signal cable compatible with electrical signal communication, an optical fiber compatible with optical communication, or a composite cable thereof.
  • communication is performed by wire using the transmission cable 11400, but communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may be performed wirelessly.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 11402 among the configurations described above. By applying the technology according to the present disclosure to the imaging unit 11402, detection accuracy is improved.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to any type of transportation such as a car, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility vehicle, an airplane, a drone, a ship, a robot, a construction machine, an agricultural machine (tractor), etc. It may also be realized as a device mounted on the body.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile body control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside vehicle information detection unit 12030, an inside vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio/image output section 12052, and an in-vehicle network I/F (interface) 12053 are illustrated.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 includes a drive force generation device such as an internal combustion engine or a drive motor that generates drive force for the vehicle, a drive force transmission mechanism that transmits the drive force to wheels, and a drive force transmission mechanism that controls the steering angle of the vehicle. It functions as a control device for a steering mechanism to adjust and a braking device to generate braking force for the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operations of various devices installed in the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as a headlamp, a back lamp, a brake lamp, a turn signal, or a fog lamp.
  • radio waves transmitted from a portable device that replaces a key or signals from various switches may be input to the body control unit 12020.
  • the body system control unit 12020 receives input of these radio waves or signals, and controls the door lock device, power window device, lamp, etc. of the vehicle.
  • the external information detection unit 12030 detects information external to the vehicle in which the vehicle control system 12000 is mounted.
  • an imaging section 12031 is connected to the outside-vehicle information detection unit 12030.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture an image of the exterior of the vehicle, and receives the captured image.
  • the external information detection unit 12030 may perform object detection processing such as a person, car, obstacle, sign, or text on the road surface or distance detection processing based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal according to the amount of received light.
  • the imaging unit 12031 can output the electrical signal as an image or as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or non-visible light such as infrared rays.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information.
  • a driver condition detection section 12041 that detects the condition of the driver is connected to the in-vehicle information detection unit 12040.
  • the driver condition detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 detects the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver condition detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether the driver is falling asleep.
  • the microcomputer 12051 calculates control target values for the driving force generation device, steering mechanism, or braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, Control commands can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 realizes ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions, including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following distance based on vehicle distance, vehicle speed maintenance, vehicle collision warning, vehicle lane departure warning, etc. It is possible to perform cooperative control for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions, including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following distance based on vehicle distance, vehicle speed maintenance, vehicle collision warning, vehicle lane departure warning, etc. It is possible to perform cooperative control for the purpose of
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generating device, steering mechanism, braking device, etc. based on information about the surroundings of the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040. It is possible to perform cooperative control for the purpose of autonomous driving, etc., which does not rely on operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the outside information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and performs cooperative control for the purpose of preventing glare, such as switching from high beam to low beam. It can be carried out.
  • the audio and image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of audio and images to an output device that can visually or audibly notify information to the occupants of the vehicle or to the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 12061, a display section 12062, and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an on-board display and a head-up display.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging section 12031.
  • the imaging unit 12031 includes imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided, for example, at positions such as the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and the top of the windshield inside the vehicle 12100.
  • An imaging unit 12101 provided in the front nose and an imaging unit 12105 provided above the windshield inside the vehicle mainly acquire images in front of the vehicle 12100.
  • Imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly capture images of the sides of the vehicle 12100.
  • An imaging unit 12104 provided in the rear bumper or back door mainly captures images of the rear of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12105 provided above the windshield inside the vehicle is mainly used to detect preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, and the like.
  • FIG. 12 shows an example of the imaging range of the imaging units 12101 to 12104.
  • An imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided on the front nose
  • imaging ranges 12112 and 12113 indicate imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively
  • an imaging range 12114 shows the imaging range of the imaging unit 12101 provided on the front nose.
  • the imaging range of the imaging unit 12104 provided in the rear bumper or back door is shown. For example, by overlapping the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, an overhead image of the vehicle 12100 viewed from above can be obtained.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the imaging units 12101 to 12104 may be a stereo camera including a plurality of image sensors, or may be an image sensor having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 determines the distance to each three-dimensional object within the imaging ranges 12111 to 12114 and the temporal change in this distance (relative speed with respect to the vehicle 12100) based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. In particular, by determining the three-dimensional object that is closest to the vehicle 12100 on its path and that is traveling at a predetermined speed (for example, 0 km/h or more) in approximately the same direction as the vehicle 12100, it is possible to extract the three-dimensional object as the preceding vehicle. can.
  • a predetermined speed for example, 0 km/h or more
  • the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic brake control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like. In this way, it is possible to perform cooperative control for the purpose of autonomous driving, etc., in which the vehicle travels autonomously without depending on the driver's operation.
  • the microcomputer 12051 transfers three-dimensional object data to other three-dimensional objects such as two-wheeled vehicles, regular vehicles, large vehicles, pedestrians, and utility poles based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic obstacle avoidance. For example, the microcomputer 12051 identifies obstacles around the vehicle 12100 into obstacles that are visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 determines a collision risk indicating the degree of risk of collision with each obstacle, and when the collision risk exceeds a set value and there is a possibility of a collision, the microcomputer 12051 transmits information via the audio speaker 12061 and the display unit 12062. By outputting a warning to the driver via the vehicle control unit 12010 and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be provided.
  • the microcomputer 12051 determines a collision risk indicating the degree of risk of collision with each obstacle, and when the collision risk exceed
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether the pedestrian is present in the images captured by the imaging units 12101 to 12104.
  • pedestrian recognition involves, for example, a procedure for extracting feature points in images captured by the imaging units 12101 to 12104 as infrared cameras, and a pattern matching process is performed on a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether it is a pedestrian or not.
  • the audio image output unit 12052 creates a rectangular outline for emphasis on the recognized pedestrian.
  • the display unit 12062 is controlled to display the .
  • the audio image output unit 12052 may control the display unit 12062 to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 12031 among the configurations described above.
  • the photodetection device for example, photodetection device 1
  • its modification can be applied to the imaging section 12031.
  • the semiconductor substrate 20 includes one or more photoelectric conversion units (inorganic photodiodes) that detect light in a wavelength range different from that of the photoelectric conversion unit 10. It may also be provided.
  • the photodetection device 1 and the electronic device 1000 of the present disclosure do not need to include all of the components described in the above embodiments, and may conversely include other components.
  • the electronic device 1000 may be provided with a shutter for controlling the incidence of light into the photodetecting device 1, or may be provided with an optical cut filter depending on the purpose of the electronic device 1000.
  • the quantum dots 120 were applied to the photodetector 1, but the quantum dots 120 of the present disclosure may be applied to a solar cell.
  • the photoelectric conversion layer 12 made of an aggregate of quantum dots 120 is preferably designed to broadly absorb wavelengths of 400 nm to 800 nm, for example.
  • the present technology can also have the following configuration.
  • one or more organic ligands are coordinated to the surface of a core part made of a compound semiconductor, and the surface of the core part to which no organic ligands are coordinated is covered with an oxide film. I tried to cover it with This suppresses surface defects of the quantum dots, making it possible to reduce dark current.
  • a core part made of a compound semiconductor It consists of one or more organic ligands coordinated to the surface of the core part and a shell layer made of an oxide film covering the surface of the core part to which the one or more organic ligands are not coordinated. Contains multiple quantum dots, The plurality of adjacent quantum dots are adjacent to each other via the one or more organic ligands or the oxide film.
  • Quantum dot aggregate (2)
  • the core portion is a compound semiconductor consisting of a group IV-VI, a group III-V, a group II-VI, a group I-VI, or a group I-III-VI, or a compound semiconductor of a group I, a group III, a group IV, a group V, and
  • the quantum dot assembly according to (1) above which is made of a compound semiconductor consisting of a combination of three or more types of group VI elements.
  • (3) The quantum dot assembly according to (1) or (2), wherein the one or more organic ligands have one or both of a basic group and a weakly acidic group.
  • the one or more organic ligands have one or both of a thiol group and a carboxyl group having 5 or less carbon atoms.
  • quantum dot aggregate (5) The quantum dot assembly according to any one of (1) to (4) above, wherein the one or more organic ligands have a length of 0.6 nm or less.
  • the areal intensity of the first peak derived from the bond between oxygen and the element with the lowest atomic number among the elements constituting the core, determined by X-ray photoelectron spectroscopy, is the area intensity of the first peak derived from the bond between the core and the one or more organic
  • the quantum dot aggregate is A core part made of a compound semiconductor, It consists of one or more organic ligands coordinated to the surface of the core part and a shell layer made of an oxide film covering the surface of the core part to which the one or more organic ligands are not coordinated. Contains multiple quantum dots, The plurality of adjacent quantum dots are adjacent to each other via the one or more organic ligands or the oxide film. The photodetector.
  • the quantum dot aggregate is A core part made of a compound semiconductor, It consists of one or more organic ligands coordinated to the surface of the core part and a shell layer made of an oxide film covering the surface of the core part to which the one or more organic ligands are not coordinated. Contains multiple quantum dots, The plurality of adjacent quantum dots are adjacent to each other via the one or more organic ligands or the oxide film.
  • An electronic device including a photodetection device.

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Abstract

本開示の一実施形態の量子ドット集合体は、化合物半導体からなるコア部(121)と、コア部(121)の表面に配位した１または複数の有機配位子(122A)およびコア部(121)の、１または複数の有機配位子(122A)が配位していない表面を覆う酸化膜(122B)からなるシェル層(122)とからなる複数の量子ドット(120)を含み、隣り合う複数の量子ドット(120)は、１または複数の有機配位子(122A)または酸化膜(122B)を介して隣接している。

Description

量子ドット集合体および光検出装置ならびに電子機器
　本開示は、量子ドット集合体および光検出装置ならびに電子機器に関する。
　例えば、特許文献１では、半導体基板の主面に量子ドットおよび量子ドットを内包しているマトリックスにより構成されてなる量子ドット層を有する太陽電池が開示されている。
特開２０１３－２１１４１８号公報
　ところで、光検出装置では、暗電流の低減が求められている。
　暗電流を低減させること可能な量子ドット集合体および光検出装置ならびに電子機器を提供することが望ましい。
　本開示の一実施形態の量子ドット集合体は、化合物半導体からなるコア部と、コア部の表面に配位した１または複数の有機配位子およびコア部の、１または複数の有機配位子が配位していない表面を覆う酸化膜からなるシェル層とからなる複数の量子ドットを含むものであり、隣り合う複数の量子ドットは、１または複数の有機配位子または酸化膜を介して隣接している。
　本開示の一実施形態の光検出装置は、第１電極と対向配置された第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられると共に、量子ドット集合体からなる光電変換層とを備えたものであり、量子ドット集合体として、上記本開示の一実施形態の量子ドット集合体を有するものである。
　本開示の一実施形態の電子機器は、上記本開示の一実施形態の光検出装置を備えたものである。
　本開示の一実施形態の量子ドット集合体および一実施形態の光検出装置ならびに一実施形態の電子機器では、化合物半導体からなるコア部の表面に１または複数の有機配位子を配位させると共に、有機配位子が配位していないコア部の表面を酸化膜で覆うようにした。これにより、量子ドットの表面欠陥を抑制する。
本開示の一実施の形態に係る量子ドットの構成を表す断面模式図である。 図１に示した量子ドットからなる集合体内における複数の量子ドットの態様を説明する図である。 本開示の一実施の形態に係る光検出装置の全体構成を表すブロック図である。 図３に示した光検出装置の各単位画素の構成を表す断面模式図である。 図３に示した光検出装置の各単位画素の等価回路図である。 本開示の変形例に係る光検出装置の各単位画素の構成を表す断面模式図である。 図１に示した光検出装置を用いた電子機器の構成の一例を表すブロック図である。 図１に示した光検出装置を用いた光検出システムの全体構成の一例を表す模式図である。 図８Ａに示した光検出システムの回路構成の一例を表す図である。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
　以下、本開示における実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
　１．実施の形態（量子ドットを用いた光電変換層を有する光検出装置の例）
　　　１－１．量子ドットの構成
　　　１－２．量子ドットの製造方法
　　　１－３．光検出装置の構成
　　　１－４．作用・効果
　２．変形例
　３．適用例
　４．応用例
＜１．実施の形態＞
　図１は、本開示の一実施の形態に係る量子ドット（量子ドット１２０）の構成を表す断面模式図である。量子ドット１２０は、例えば、後述する光検出装置１の光電変換層１２の材料として用いられるものである（例えば、図４参照）。本実施の形態の量子ドット１２０は、コア部１２１とシェル層１２２とから構成されたコア・シェル型の量子ドットであり、シェル層１２２は、コア部１２１の表面に配位した１または複数の有機配位子１２２Ａと、１または複数の有機配位子１２２Ａが配位していないコア部１２１の表面に形成された酸化膜１２２Ｂとからなる。量子ドット１２０を複数用いて層状に形成された光電変換層１２（量子ドット集合体）では、層内の複数の量子ドット１２０は、有機配位子１２２Ａまたは酸化膜１２２Ｂを介して隣接している（図２参照）。
（１－１．量子ドットの構成）
　量子ドット１２０は、上記のように、コア部１２１とコア部１２１の表面を覆うシェル層１２２とから構成されている。
　コア部１２１は、化合物半導体により形成された半導体ナノ粒子である。具体的には、コア部１２１は、例えば、ＩＶ－ＶＩ族、ＩＩＩ－Ｖ族、ＩＩ－ＶＩ族、Ｉ－ＶＩ族もしくはＩ－ＩＩＩ－ＶＩ族からなる化合物半導体、または、Ｉ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族、Ｖ族およびＶＩ族元素のうちの３種以上の組み合わせからなる化合物半導体により形成されている。
　例えば、ＩＶ－ＶＩ族化合物半導体としては、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ等が挙げられる。例えば、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体としては、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ等が挙げられる。例えば、ＩＩ－ＶＩ族化合物半導体としては、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＴｅ等が挙げられる。例えば、Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ族化合物半導体としては、ＣｕＩｎＧａＳｅ、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＡｌＳ２、ＣｕＡｌＳｅ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＺｎＳｎＳＳｅ、ＺｎＣｕＩｎＳｅ、ＡｇＡｌＳ２、ＡｇＡｌＳｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２等のカルコパライト系半導体が挙げられる。この他、コア部１２１を構成する化合物半導体としては、ＧａＰ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＮ、ＣｄＳｅＳ、Ｉｎ２Ｓｅ３、Ｉｎ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｓｅ３、Ｂｉ２Ｓ３、ＨｇＳ、ＴｉＯ２、ＡｇＳ、ＡｇＳｅ、ＡｇＴｅ等が挙げられる。
　シェル層１２２は、１または複数の有機配位子１２２Ａと酸化膜１２２Ｂとからなり、例えば、非晶質構造を有している。シェル層１２２は、例えば、コア部１２１と同じ元素を含んでいる。
　１または複数の有機配位子１２２Ａは、金属イオンと配位結合を形成する有機化合物である。１または複数の有機配位子１２２Ａは、化合物半導体からなるコア部１２１に配位結合することにより、コア部１２１の表面に存在する反応性が高い欠陥（ダングリングボンド）を不活性化している。１または複数の有機配位子１２２Ａは、塩基性基および弱酸性基の一方または両方を有している。具体的には、１または複数の有機配位子１２２Ａは、炭素数５以下のチオール基およびカルボキシル基のうちの一方または両方を有している。
　なお、１または複数の有機配位子１２２Ａの長さが長くなると、量子ドット１２０間の電荷キャリアの移動度が低下する虞がある。そのため、１または複数の有機配位子１２２Ａの長さは、例えば０．６ｎｍ以下であることが好ましい。
　酸化膜１２２Ｂは、１または複数の有機配位子１２２Ａが配位してないコア部１２１の表面を覆うものである。酸化膜１２２Ｂは、コア部１２１の表面を酸化した表面酸化膜であり、これにより、コア部１２１の表面の欠陥が抑制される。酸化膜１２２Ｂの厚みは、１または複数の有機配位子１２２Ａの長さと同様に、例えば０．６ｎｍ以下であることが好ましい。
　即ち、シェル層１２２の厚みは、０．６ｎｍ以下であることが好ましい。
　本実施の形態の量子ドット１２０は、Ｘ線光電子分光分析によってコア部１２１を構成する各元素と酸素との結合状態が検出される。更に、コア部１２１を構成する元素の中で最も原子番号が小さい元素において、酸素との結合に由来するピーク（第１のピーク）の面積強度は、コア部１２１と１または複数の有機配位子１２２Ａとの結合に由来するピーク（第２のピーク）の面積強度に対して０．１以上０．３以下となっている。即ち、コア部１２１の表面における酸化膜１２２Ｂ成分に対する１または複数の有機配位子１２２Ａ成分の比（酸化膜１２２Ｂ成分／コア部１２１成分＋１または複数の有機配位子１２２Ａ成分）は、０．１以上０．３以下となっている。これは、強度比が０．１よりも小さくなると、酸化膜１２２Ｂが薄すぎて欠陥抑制の効果が十分に発揮されないことがあるためである。また、強度比が０．３よりも大きくなると、酸化膜１２２Ｂが厚すぎて電荷キャリアの移動度に悪影響を及ぼすことがあるためである。
　なお、上記成分比の式にコア部１２１成分が含まれるのは、測定の検出深さによるためである。測定結果には、量子ドット１２０の表面に形成される有機配位子１２２Ａおよび酸化膜１２２Ｂに加えて、その少し内側のコア部１２１の寄与も含まれる。
　複数の量子ドット１２０を、例えば層状に形成した量子ドット集合体では、層内の複数の量子ドット１２０は、図２に示したように、有機配位子１２２Ａまたは酸化膜１２２Ｂを介して隣接している。
（１－２．量子ドットの製造方法）
　量子ドット１２０は、例えば、以下の２つの方法を用いて形成することができる。
［量子ドットの製造方法１］
　まず、長リガンドが配位したコア部１２１を含む量子ドットインクを基板上に塗布して膜を形成する。続いて、膜上に有機配位子１２２Ａに相当する短リガンドの分散液を塗布する。これにより、コア部１２１表面のリガンドは、長リガンドから短リガンドへ交換される。その後、酸素分圧２０％～１００％の雰囲気下で４０℃～１５０℃の範囲で加熱する。これにより、コア部１２１の表面に、１または複数の有機配位子１２２Ａと酸化膜１２２Ｂとからなるシェル層１２２が形成される。
［量子ドットの製造方法２］
　まず、長リガンドが配位したコア部１２１を含む量子ドットインクに塩を加えて長リガンドを除去する。続いて、イオン化した量子ドットインクに有機配位子１２２Ａに相当する短リガンドの分散液を追加し、コア部１２１に短リガンドを配位させた後、この量子ドットインクを基板に塗布する。その後、酸素分圧２０％～１００％の雰囲気下で４０℃～１５０℃の範囲で加熱する。これにより、コア部１２１の表面に、１または複数の有機配位子１２２Ａと酸化膜１２２Ｂとからなるシェル層１２２が形成される。
　上記の方法を用いて形成された量子ドット１２０のシェル層１２２の形成前後の酸化膜１２２Ｂ成分に対する１または複数の有機配位子１２２Ａ成分の比（酸化膜１２２Ｂ成分／コア部１２１成分＋１または複数の有機配位子１２２Ａ成分）および層状に形成した量子ドット１２０の集合体のシェル層１２２の形成前後の暗電流は、表１に示したように変化する。なお、暗電流については、形成前の値を１．０とした場合の相対値として記している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
（１－３．光検出装置の構成）
　図３は、本開示の一実施の形態に係る光検出装置（光検出装置１）の全体構成の一例を表したものである。光検出装置１は、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の電子機器（電子機器１０００、図７参照）に用いられるものである。
　光検出装置１は、例えば、光学レンズ系（図示せず）を介して被写体からの入射光（像光）を取り込んで、撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力するものである。光検出装置１は、半導体基板２０上に、撮像エリアとしての画素部１００Ａを有すると共に、この画素部１００Ａの周辺領域に、例えば、垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、出力回路１１４、制御回路１１５および入出力端子１１６を有している。
　画素部１００Ａは、例えば、行列状に２次元配置された複数の単位画素Ｐを有している。この単位画素Ｐには、例えば、画素行ごとに画素駆動線Ｌｒｅａｄ（具体的には行選択線およびリセット制御線）が配線され、画素列ごとに垂直信号線Ｌｓｉｇが配線されている。画素駆動線Ｌｒｅａｄは、単位画素Ｐからの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。画素駆動線Ｌｒｅａｄの一端は、垂直駆動回路１１１の各行に対応した出力端に接続されている。
　垂直駆動回路１１１は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、画素部１００Ａの各単位画素Ｐを、例えば、行単位で駆動する画素駆動部である。垂直駆動回路１１１によって選択走査された画素行の各単位画素Ｐから出力される信号は、垂直信号線Ｌｓｉｇの各々を通してカラム信号処理回路１１２に供給される。カラム信号処理回路１１２は、垂直信号線Ｌｓｉｇごとに設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
　水平駆動回路１１３は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、カラム信号処理回路１１２の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。この水平駆動回路１１３による選択走査により、垂直信号線Ｌｓｉｇの各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線１１７に出力され、当該水平信号線１１７を通して半導体基板２０の外部へ伝送される。
　出力回路１１４は、カラム信号処理回路１１２の各々から水平信号線１１７を介して順次供給される信号に対して信号処理を行って出力するものである。出力回路１１４は、例えば、バッファリングのみを行う場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正および各種デジタル信号処理等が行われる場合もある。
　垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、水平信号線１１７および出力回路１１４からなる回路部分は、半導体基板２０上に直に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ＩＣに配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
　制御回路１１５は、半導体基板２０の外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータ等を受け取り、また、光検出装置１の内部情報等のデータを出力するものである。制御回路１１５はさらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２および水平駆動回路１１３等の周辺回路の駆動制御を行う。
　入出力端子１１６は、外部との信号のやり取りを行うものである。
　図４は、図３に示した光検出装置１の各単位画素Ｐの断面構成の一例を模式的に表したものである。図５は、図４に示した光検出装置１の各単位画素Ｐの等価回路図である。
　光検出装置１は、例えば、対向する一対の面（面２０Ｓ１および面２０Ｓ２）を有する半導体基板２０の光入射側Ｓ１となる面２０Ｓ１側に、選択的な波長域（例えば、４００ｎｍ以上１６００ｎｍ未満の可視光領域および近赤外領域）の波長の一部または全部に対応する光を吸収して励起子（電子－正孔対）を発生させる光電変換部１０が設けられたものである。光電変換部１０は、対向配置された下部電極１１（例えば、第１電極）と上部電極１３（例えば、第２電極）との間に光電変換層１２を有している。光電変換部１０では、光電変換によって生じた電子正孔対のうち、例えば、電子が信号電荷として下部電極１１側から読み出される。以下では、信号電荷として電子を下部電極１１側から読み出す場合を例に、各部の構成や材料等について説明する。
　下部電極１１は、例えば、光透過性を有する導電膜により構成されている。下部電極１１の構成材料としては、例えば、ドーパントとしてスズ（Ｓｎ）を添加したＩｎ２Ｏ３であるインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）が挙げられる。下部電極１１の構成材料としては、上記以外にも、ドーパントを添加した酸化スズ（ＳｎＯ２）系材料、例えば、ドーパントとしてＳｂを添加したＡＴＯ、ドーパントとしてフッ素を添加したＦＴＯが挙げられる。また、酸化亜鉛（ＺｎＯ）あるいはドーパントを添加してなる酸化亜鉛系材料を用いてもよい。ＺｎＯ系材料としては、例えば、ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）を添加したアルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム（Ｇａ）を添加したガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、ホウ素（Ｂ）を添加したホウ素亜鉛酸化物およびインジウム（Ｉｎ）を添加したインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）が挙げられる。更に、ドーパントとしてインジウムとガリウムを添加した亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ，Ｉｎ－ＧａＺｎＯ4）を用いてもよい。加えて、下部電極１１の構成材料としては、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ４、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ２、ＭｇＩＮ２Ｏ４、ＣｄＯ、ＺｎＳｎＯ３またはＴｉＯ２等を用いてもよいし、スピネル形酸化物やＹｂＦｅ２Ｏ４構造を有する酸化物を用いてもよい。
　また、下部電極１１に光透過性が不要である場合には、低い仕事関数（例えば、φ＝３．５ｅＶ～４．５ｅＶ）を有する単金属または合金を用いることができる。具体的には、アルカリ金属（例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）およびカリウム（Ｋ）等）およびそのフッ化物または酸化物、アルカリ土類金属（例えば、マグネシウム（Ｍｇ）およびカルシウム（Ｃａ）等）およびそのフッ化物または酸化物が挙げられる。この他、アルミニウム（Ａｌ）、Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ合金、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、タリウム（Ｔｌ）、Ｎａ－Ｋ合金、Ａｌ－Ｌｉ合金、Ｍｇ－Ａｇ合金、Ｉｎおよびイッテリビウム（Ｙｂ）等の希土類金属、または、それらの合金が挙げられる。
　更に、下部電極１１を構成する材料としては、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）およびモリブデン（Ｍｏ）等の金属、または、それらの金属元素を含む合金、あるいは、それらの金属からなる導電性粒子、それらの金属を含む合金の導電性粒子、不純物を含有したポリシリコン、炭素系材料、酸化物半導体、カーボン・ナノ・チューブ、グラフェン等の導電性物質が挙げられる。この他、下部電極１１を構成する材料としては、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸［ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ］といった有機材料（導電性高分子）が挙げられる。また、上記材料をバインダー（高分子）に混合してペーストまたはインクとしたものを硬化させ、電極として用いてもよい。
　下部電極１１は、上記材料からなる単層膜あるいは積層膜として形成することができる。下部電極１１の積層方向の膜厚（以下、単に厚みとする）は、例えば２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、好ましくは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。
　光電変換層１２は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、少なくとも可視光領域から近赤外領域に含まれる所定の波長を、例えば６０％以上吸収して電荷分離するものである。光電変換層１２は、例えば、４００ｎｍ以上１６００ｎｍ未満の可視光領域および近赤外光領域の一部または全ての波長の光を吸収する。光電変換層１２は、本開示の「量子ドット集合体」の一具体例に相当するものであり、光電変換層１２は、上述した複数の量子ドットからなる。
　光電変換層１２の厚みは、例えば、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、好ましくは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。
　上部電極１３は、下部電極１１と同様に、例えば、光透過性を有する導電膜により構成されている。上部電極１３の構成材料としては、例えば、ドーパントとしてスズ（Ｓｎ）を添加したＩｎ２Ｏ３であるインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）が挙げられる。そのＩＴＯ薄膜の結晶性は、結晶性が高くても、低く（アモルファスに近づく）てもよい。上部電極１３の構成材料としては、上記以外にも、ドーパントを添加した酸化スズ（ＳｎＯ２）系材料例えば、ドーパントとしてＳｂを添加したＡＴＯ、ドーパントとしてフッ素を添加したＦＴＯが挙げられる。また、酸化亜鉛（ＺｎＯ）あるいはドーパントを添加してなる酸化亜鉛系材料を用いてもよい。ＺｎＯ系材料としては、例えば、ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）を添加したアルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム（Ｇａ）を添加したガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、ホウ素（Ｂ）を添加したホウ素亜鉛酸化物およびインジウム（Ｉｎ）を添加したインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）が挙げられる。さらにドーパントとしてインジウムとガリウムを添加した亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ，Ｉｎ－ＧａＺｎＯ4）を用いてもよい。加えて、上部電極１３の構成材料としては、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ４、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ２、ＭｇＩＮ２Ｏ４、ＣｄＯ、ＺｎＳｎＯ３またはＴｉＯ２等を用いてもよいし、スピネル形酸化物やＹｂＦｅ２Ｏ４構造を有する酸化物を用いてもよい。
　また、上部電極１３に光透過性が不要である場合には、高い仕事関数（例えば、φ＝４．５ｅＶ～５．５ｅＶ）を有する単金属または合金を用いることができる。具体的には、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｆｅ、イリジウム（Ｉｒ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、レニウム（Ｒｅ）、テルル（Ｔｅ）およびそれらの合金が挙げられる。
　更に、上部電極１３を構成する材料としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＭｏ等の金属、または、それらの金属元素を含む合金、あるいは、それらの金属からなる導電性粒子、それらの金属を含む合金の導電性粒子、不純物を含有したポリシリコン、炭素系材料、酸化物半導体、カーボン・ナノ・チューブ、グラフェン等の導電性物質が挙げられる。この他、上部電極１３を構成する材料としては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳといった有機材料（導電性高分子）が挙げられる。また、上記材料をバインダー（高分子）に混合してペーストまたはインクとしたものを硬化させ、電極として用いてもよい。
　上部電極１３は、上記材料からなる単層膜あるいは積層膜として形成することができる。上部電極１３の厚みは、例えば２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、好ましくは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。
　なお、下部電極１１と上部電極１３との間には、他の層が設けられていてもよい。例えば、下部電極１１と光電変換層１２との間には、正孔ブロック層や下引き層を設けるようにしてもよい。光電変換層１２と上部電極１３との間には、電子ブロック層や仕事関数調整層を設けるようにしてもよい。正孔ブロック層は、光電変換層１２において発生した電荷キャリアのうち、電子を選択的に下部電極１１へ輸送すると共に、下部電極１１側からの正孔の注入を阻害するものである。電子ブロック層は、光電変換層１２において発生した電荷キャリアのうち、正孔を選択的に上部電極１３へ輸送すると共に、上部電極１３側からの電子の注入を阻害するものである。仕事関数調整層は、上部電極１３の仕事関数よりも大きな電子親和力または仕事関数を有するものである。
　光電変換部１０では、上部電極１３側から光電変換部１０に入射した光は光電変換層１２において吸収される。これによって生じた励起子は励起子分離して電子と正孔とに解離する。ここで発生した電荷キャリア（電子および正孔）は、電荷キャリアの濃度差による拡散や、陽極（例えば、上部電極１３）と陰極（例えば、下部電極１１）との仕事関数の差による内部電界によってそれぞれ異なる電極へ運ばれ、光電流として検出される。電子および正孔の輸送方向は、下部電極１１と上部電極１３との間に電位を印加することによって制御される。
　半導体基板２０は、例えば、ｎ型のシリコン（Ｓｉ）基板により構成されている。半導体基板２０の面２０Ｓ１には、例えば、フローティングディフュージョン（浮遊拡散層）ＦＤ（半導体基板２０内の領域２１Ｃ）と、アンプトランジスタ（変調素子）ＡＭＰと、リセットトランジスタＲＳＴと、選択トランジスタＳＥＬと、素子分離領域２４とが設けられている。また、半導体基板２０の周辺部には、ロジック回路等からなる周辺回路（図示せず）が設けられている。
　半導体基板２０の面２０Ｓ１と光電変換部１０の下部電極１１との間には、例えば、絶縁層２５、層間絶縁層２６，２７，２８が面２０Ｓ１側この順に設けられている。光電変換部１０の上部電極１３上には平坦化層１４が設けられており、平坦化層１４上には、オンチップレンズ１５等の光学部材が配設されている。
　フローティングディフュージョンＦＤ（領域２１Ｂ）の隣にはリセットトランジスタＲＳＴのリセットゲート２１が配置されている。これにより、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された電荷キャリアを、リセットトランジスタＲＳＴによりリセットすることが可能となる。
　リセットトランジスタＲＳＴは、光電変換部１０からフローティングディフュージョンＦＤに転送された電荷キャリアをリセットするものであり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成されている。具体的には、リセットトランジスタＲＳＴは、リセットゲート２１と、チャネル形成領域２１Ａと、ソース／ドレイン領域２１Ｂ，２１Ｃとから構成されている。リセットゲート２１は、リセット線に接続され、リセットトランジスタＲＳＴの一方のソース／ドレイン領域２１Ｃは、フローティングディフュージョンＦＤを兼ねている。リセットトランジスタＲＳＴを構成する他方のソース／ドレイン領域２１Ｂは、電源ＶＤＤに接続されている。
　アンプトランジスタＡＭＰは、光電変換部１０で生じた電荷量を電圧に変調する変調素子であり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成されている。具体的には、アンプトランジスタＡＭＰは、アンプゲート２２と、チャネル形成領域２２Ａと、ソース／ドレイン領域２２Ｂ，２２Ｃとから構成されている。アンプゲート２２は、層間絶縁層２６に設けられたビアおよび貫通配線３１と、層間絶縁層２７に設けられた配線３２および貫通配線３３と、層間絶縁層２８に設けられた配線３４およびコンタクト３５等を介して下部電極１１およびリセットトランジスタＲＳＴの一方のソース／ドレイン領域２１Ｃ（フローティングディフュージョンＦＤ）に接続されている。また、一方のソース／ドレイン領域２２Ｃは、リセットトランジスタＲＳＴを構成する他方のソース／ドレイン領域２１Ｂと領域を共有しており、電源ＶＤＤに接続されている。
　選択トランジスタＳＥＬは、選択ゲート２３と、チャネル形成領域２３Ａと、ソース／ドレイン領域２３Ｂ，２３Ｃとから構成されている。選択ゲート２３は、選択線に接続されている。また、一方のソース／ドレイン領域２３Ｖは、アンプトランジスタＡＭＰを構成する他方のソース／ドレイン領域２２Ｂと領域を共有しており、他方のソース／ドレイン領域２３Ｂは、信号線（データ出力線）ＶＳＬに接続されている。
　リセット線および選択線は、それぞれ、駆動回路を構成する行走査部１３１に接続されている。信号線（データ出力線）ＶＳＬは、駆動回路を構成する水平選択部１３３に接続されている。
　素子分離領域２４は、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）構造を有しており、例えば、酸化シリコンにより構成されている。
　絶縁層２５は、正の固定電荷を有する膜でもよいし、負の固定電荷を有する膜でもよい。負の固定電荷を有する膜の材料としては、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化チタン等が挙げられる。また上記以外の材料としては酸化ランタン、酸化プラセオジム、酸化セリウム、酸化ネオジム、酸化プロメチウム、酸化サマリウム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化正孔ミウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ルテチウム、酸化イットリウム、窒化アルミニウム膜、酸窒化ハフニウム膜または酸窒化アルミニウム膜等を用いてもよい。
　層間絶縁層２６，２７，２８は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等のうちの１種よりなる単層膜あるいはこれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。
　リセットゲート２１、アンプゲート２２、選択ゲート２３、貫通配線３１，３３、配線３２，３４およびコンタクト３５は、例えば、ＰＤＡＳ（Phosphorus Doped Amorphous Silicon）等のドープされたシリコン材料またはアルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属材料により構成されている。
　平坦化層１４は、光透過性を有する材料により構成され、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン等のうちのいずれかよりなる単層膜あるいはそれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。平坦化層１４の厚みは、例えば、１００ｎｍ～３００００ｎｍである。オンチップレンズ１５は、平坦化層１４と同様に、光透過性を有する材料により構成されている。
（１－４．作用・効果）
　本実施の形態の量子ドット１２０では、コア部１２１の表面を覆うシェル層１２２を、コア部１２１の表面に配位する１または複数の有機配位子１２２Ａと、１または複数の有機配位子１２２Ａが配位していないコア部１２１の表面に形成された酸化膜１２２Ｂとから構成するようにした。これにより、量子ドット１２０の表面欠陥を抑制する。以下、これについて説明する。
　コロイド状量子ドットを光センサに応用する場合、移動度を向上させるために、量子ドットのみで構成される集合体において量子ドット間の距離の短縮が求められる。そのためのプロセスとして、量子ドットの表面に配位するリガンドをより短いものへと交換する必要がある。しかしながら、リガンド交換の際に量子ドットの表面に欠陥が発生しやすく、その量子ドットの集合体を用いたセンサ素子では暗電流が増加するという課題があった。
　これに対して本実施の形態では、コア部１２１と、シェル層１２２とから構成されたコア・シェル型の量子ドット１２０において、コア部１２１の表面を覆うシェル層１２２を、コア部１２１の表面に配位する１または複数の有機配位子１２２Ａと、１または複数の有機配位子１２２Ａが配位していないコア部１２１の表面に形成された酸化膜１２２Ｂとから構成するようにした。これにより、この量子ドット１２０を例えば層状に形成した量子ドット集合体の層内における電荷キャリアの移動度を低減させることなく、量子ドット１２０の表面欠陥が抑制される。
　以上により、本実施の形態の量子ドット１２０およびこの量子ドット１２０の集合体からなる光電変換層１２を備えた光検出装置１では、暗電流を低減することが可能となる。
　次に、本開示の変形例および適用例ならびに応用例について説明する。なお、上記実施の形態の光検出装置１に対応する構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
＜２．変形例＞
　図６は、本開示の変形例に係る光検出装置（光検出装置１Ａ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。光検出装置１Ａは、上述した光検出装置１と同様に、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等の電子機器（電子機器１０００、図７参照）に用いられるものである。本変形例の光検出装置１Ａは、下部電極１１が複数の電極（例えば、読み出し電極１１Ａおよび蓄積電極１１Ｂの２つ）からなり、下部電極１１と光電変換層１２との間に、例えば絶縁膜１６を設けた点が光検出装置１とは異なる。
　読み出し電極１１Ａは、光電変換層１２内で発生した電荷をフローティングディフュージョンＦＤ（領域２１Ｃ）に転送するためのものである。読み出し電極１１Ａは、例えば、貫通配線３１，３３、配線３２，３４およびコンタクト３５を介してフローティングディフュージョンＦＤに接続されている。
　蓄積電極１１Ｂは、光電変換層１２内で発生した電荷キャリアのうち、電子を信号電荷としてその上方に蓄積するためのものである。蓄積電極１１Ｂは、読み出し電極１１Ａよりも大きいことが好ましく、これにより、多くの電荷を蓄積することができる。蓄積電極１１Ｂは、例えば、配線３６およびコンタクト３７等の配線を介して電圧印加部（図示せず）に接続されている。
　絶縁膜１６は、蓄積電極１１Ｂと光電変換層１２とを電気的に分離するためのものである。絶縁膜１６は、下部電極１１を覆うように、例えば、層間絶縁層２８上に設けられている。絶縁膜１６には、読み出し電極１１Ａ上に開口が設けられており、これにより、読み出し電極１１Ａと光電変換層１２とは電気的に接続されている。
　絶縁膜１６は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン等のうちの１種よりなる単層膜か、あるいはこれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。絶縁膜１６の厚みは、例えば、２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。
　なお、絶縁膜１６と光電変換層１２との間には、他の層が設けられていてもよい。例えば、絶縁膜１６と光電変換層１２との間には、光電変換層１２よりも電荷の移動度が高く、且つ、バンドギャップの大きな半導体層を設けるようにしてもよい。半導体層の材料としては、例えば、ＩＧＺＯ等の酸化物半導体および有機半導体等が挙げられる。有機半導体としては、例えば、遷移金属ダイカルコゲナイド、シリコンカーバイド、ダイヤモンド、グラフェン、カーボン・ナノ・チューブ、縮合多環炭化水素化合物および縮合複素環化合物等が挙げられる。上記材料によって構成された半導体層を設けることにより、光電変換層１２内で発生した信号電荷は、半導体層内に蓄積されるようになり、電荷蓄積時における電荷の再結合が低減され、転送効率を向上させることが可能となる。
　このように、光検出装置の構成は上記実施の形態の光検出装置１に限定されず、本変形例の光検出装置１Ａにおいても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
＜３．適用例＞
（適用例１）
　上述した、例えば光検出装置１は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
　図７は、電子機器１０００の構成の一例を表したブロック図である。
　図７に示すように、電子機器１０００は、光学系１００１、光検出装置１、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１００２を備えており、バス１００８を介して、ＤＳＰ１００２、メモリ１００３、表示装置１００４、記録装置１００５、操作系１００６および電源系１００７が接続されて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。
　光学系１００１は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの入射光（像光）を取り込んで光検出装置１の撮像面上に結像するものである。
　光検出装置１としては、上述した光検出装置１や光検出装置１Ａが適用される。光検出装置１は、光学系１００１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号としてＤＳＰ１００２に供給する。
　ＤＳＰ１００２は、光検出装置１からの信号に対して各種の信号処理を施して画像を取得し、その画像のデータを、メモリ１００３に一時的に記憶させる。メモリ１００３に記憶された画像のデータは、記録装置１００５に記録されたり、表示装置１００４に供給されて画像が表示されたりする。また、操作系１００６は、ユーザによる各種の操作を受け付けて電子機器１０００の各ブロックに操作信号を供給し、電源系１００７は、電子機器１０００の各ブロックの駆動に必要な電力を供給する。
（適用例２）
　図８Ａは、光検出装置（例えば、光検出装置１）を備えた光検出システム２０００の全体構成の一例を模式的に表したものである。図８Ｂは、光検出システム２０００の回路構成の一例を表したものである。光検出システム２０００は、赤外光Ｌ２を発する光源部としての発光装置２００１と、受光部としての光検出装置２００２とを備えている。光検出装置２００２としては、上述した、例えば光検出装置１を用いることができる。光検出システム２０００は、さらに、システム制御部２００３、光源駆動部２００４、センサ制御部２００５、光源側光学系２００６およびカメラ側光学系２００７を備えていてもよい。
　光検出装置２００２は光Ｌ１と光Ｌ２とを検出することができる。光Ｌ１は、外部からの環境光が被写体（測定対象物）２１００（図８Ａ）において反射された光である。光Ｌ２は発光装置２００１において発光されたのち、被写体２１００に反射された光である。光Ｌ１は例えば可視光であり、光Ｌ２は例えば赤外光である。光Ｌ１は、光検出装置２００２における光電変換部において検出可能であり、光Ｌ２は、光検出装置２００２における光電変換領域において検出可能である。光Ｌ１から被写体２１００の画像情報を獲得し、光Ｌ２から被写体２１００と光検出システム２０００との間の距離情報を獲得することができる。光検出システム２０００は、例えば、スマートフォン等の電子機器や車等の移動体に搭載することができる。発光装置２００１は例えば、半導体レーザ、面発光半導体レーザ、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）で構成することができる。発光装置２００１から発光された光Ｌ２の光検出装置２００２による検出方法としては、例えばｉＴＯＦ方式を採用することができるが、これに限定されることはない。ｉＴＯＦ方式では、光電変換部は、例えば光飛行時間（Time-of-Flight；ＴＯＦ）により被写体２１００との距離を測定することができる。発光装置２００１から発光された光Ｌ２の光検出装置２００２による検出方法としては、例えば、ストラクチャード・ライト方式やステレオビジョン方式を採用することもできる。例えばストラクチャード・ライト方式では、あらかじめ定められたパターンの光を被写体２１００に投影し、そのパターンのひずみ具合を解析することによって光検出システム２０００と被写体２１００との距離を測定することができる。また、ステレオビジョン方式においては、例えば２以上のカメラを用い、被写体２１００を２以上の異なる視点から見た２以上の画像を取得することで光検出システム２０００と被写体との距離を測定することができる。なお、発光装置２００１と光検出装置２００２とは、システム制御部２００３によって同期制御することができる。
＜４．応用例＞
（内視鏡手術システムへの応用例）
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
　図９は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
　図９では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
　内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
　鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
　カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ: Camera Control Unit）１１２０１に送信される。
　ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統
括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
　表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
　光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
　入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
　処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
　なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
　また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
　また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow Band Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を
照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織に
その試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
　図１０は、図９に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
　カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
　レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
　撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（dimensional）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するため
の１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
　また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
　駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
　通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
　また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
　なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Auto Exposure）機能、ＡＦ（Auto Focus）機能及びＡＷＢ（Auto White Balance）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
　カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
　通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
　また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
　画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
　制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
　また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
　カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
　ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１１４０２に適用され得る。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、検出精度が向上する。
　なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
（移動体への応用例）
　本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図１１は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
　車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１１に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（interface）１２０５３が図示されている。
　駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
　ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
　車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
　撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
　車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
　マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
　音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１１の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
　図１２は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図１２では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
　撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
　なお、図１２には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、上記実施の形態およびその変形例に係る光検出装置（例えば、光検出装置１）は、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、ノイズの少ない高精細な撮影画像を得ることができるので、移動体制御システムにおいて撮影画像を利用した高精度な制御を行うことができる。
　以上、実施の形態、変形例および適用例ならびに応用例を挙げて本技術を説明したが、本開示内容は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、信号電荷として電子が下部電極１１側から読み出される例を示したがこれに限らず、正孔を信号電荷として下部電極１１側から読み出すようにしてもよい。
　また、本開示の光検出装置として挙げた光検出装置１等では、半導体基板２０に、光電変換部１０とは異なる波長域の光を検出する１または複数の光電変換部（無機フォトダイオード）を設けるようにしてもよい。
　更に、上記実施の形態等では、表面照射型の撮像素子の構成を例示したが、本開示内容は裏面照射型の撮像素子にも適用可能である。
　更にまた、本開示の光検出装置１および電子機器１０００では、上記実施の形態等で説明した各構成要素を全て備えている必要はなく、また逆に他の構成要素を備えていてもよい。例えば、電子機器１０００には、光検出装置１への光の入射を制御するためのシャッターを配設してもよいし、電子機器１０００の目的に応じて光学カットフィルターを具備してもよい。
　また、上記実施の形態等では、量子ドット１２０を光検出装置１に応用した例を示したが、本開示の量子ドット１２０は、太陽電池に適用してもよい。太陽電池に適用する場合には、量子ドット１２０の集合体からなる光電変換層１２は、例えば、４００ｎｍ～８００ｎｍの波長をブロードに吸収するように設計することが好ましい。
　なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
　なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。以下の構成の本技術によれば、化合物半導体からなるコア部の表面に１または複数の有機配位子を配位させると共に、有機配位子が配位していないコア部の表面を酸化膜で覆うようにした。これにより、量子ドットの表面欠陥が抑制され、暗電流を低減させること可能となる。
（１）
　化合物半導体からなるコア部と、
　前記コア部の表面に配位した１または複数の有機配位子および前記コア部の、前記１または複数の有機配位子が配位していない表面を覆う酸化膜からなるシェル層とからなる複数の量子ドットを含み、
　隣り合う前記複数の量子ドットは、前記１または複数の有機配位子または前記酸化膜を介して隣接している
　量子ドット集合体。
（２）
　前記コア部は、ＩＶ－ＶＩ族、ＩＩＩ－Ｖ族、ＩＩ－ＶＩ族、Ｉ－ＶＩ族もしくはＩ－ＩＩＩ－ＶＩ族からなる化合物半導体、または、Ｉ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族、Ｖ族およびＶＩ族元素のうちの３種以上の組み合わせからなる化合物半導体からなる、前記（１）に記載の量子ドット集合体。
（３）
　前記１または複数の有機配位子は、塩基性基および弱酸性基の一方または両方を有している、前記（１）または（２）に記載の量子ドット集合体。
（４）
　前記１または複数の有機配位子は、炭素数５以下のチオール基およびカルボキシル基のうちの一方または両方を有している、前記（１）乃至（３）のうちのいずれか１つに記載の量子ドット集合体。
（５）
　前記１または複数の有機配位子の長さは０．６ｎｍ以下である、前記（１）乃至（４）のうちのいずれか１つに記載の量子ドット集合体。
（６）
　前記コア部と前記シェル層とは同じ元素を含む、前記（１）乃至（５）のうちのいずれか１つに記載の量子ドット集合体。
（７）
　前記酸化膜は前記コア部の表面酸化膜である、前記（６）に記載の量子ドット集合体。
（８）
　Ｘ線光電子分光分析による、前記コア部を構成する元素の中で最も原子番号が小さい元素と酸素との結合に由来する第１のピークの面積強度は、前記コア部と前記１または複数の有機配位子との結合に由来する第２のピークの面積強度に対して０．１以上０．３以下である、前記（６）または（７）に記載の量子ドット集合体。
（９）
　前記シェル層の膜厚は０．６ｎｍ以下である、前記（１）乃至（８）のうちのいずれか１つに記載の量子ドット集合体。
（１０）
　前記シェル層は非晶質構造を含む、前記（１）乃至（９）のうちのいずれか１つに記載の量子ドット集合体。
（１１）
　第１電極と、
　前記第１電極と対向配置された第２電極と、
　前記第１電極と前記第２電極との間に設けられると共に、量子ドット集合体からなる光電変換層とを備え、
　前記量子ドット集合体は、
　化合物半導体からなるコア部と、
　前記コア部の表面に配位した１または複数の有機配位子および前記コア部の、前記１または複数の有機配位子が配位していない表面を覆う酸化膜からなるシェル層とからなる複数の量子ドットを含み、
　隣り合う前記複数の量子ドットは、前記１または複数の有機配位子または前記酸化膜を介して隣接している
　光検出装置。
（１２）
　第１電極と、
　前記第１電極と対向配置された第２電極と、
　前記第１電極と前記第２電極との間に設けられると共に、量子ドット集合体からなる光電変換層とを有し、
　前記量子ドット集合体は、
　化合物半導体からなるコア部と、
　前記コア部の表面に配位した１または複数の有機配位子および前記コア部の、前記１または複数の有機配位子が配位していない表面を覆う酸化膜からなるシェル層とからなる複数の量子ドットを含み、
　隣り合う前記複数の量子ドットは、前記１または複数の有機配位子または前記酸化膜を介して隣接している
　光検出装置を備えた電子機器。
　本出願は、日本国特許庁において２０２２年８月２６日に出願された日本特許出願番号２０２２－１３５０１４号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (12)

  1. 　化合物半導体からなるコア部と、
    　前記コア部の表面に配位した１または複数の有機配位子および前記コア部の、前記１または複数の有機配位子が配位していない表面を覆う酸化膜からなるシェル層とからなる複数の量子ドットを含み、
    　隣り合う前記複数の量子ドットは、前記１または複数の有機配位子または前記酸化膜を介して隣接している
    　量子ドット集合体。
  2. 　前記コア部は、ＩＶ－ＶＩ族、ＩＩＩ－Ｖ族、ＩＩ－ＶＩ族、Ｉ－ＶＩ族もしくはＩ－ＩＩＩ－ＶＩ族からなる化合物半導体、または、Ｉ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族、Ｖ族およびＶＩ族元素のうちの３種以上の組み合わせからなる化合物半導体からなる、請求項１に記載の量子ドット集合体。
  3. 　前記１または複数の有機配位子は、塩基性基および弱酸性基の一方または両方を有している、請求項１に記載の量子ドット集合体。
  4. 　前記１または複数の有機配位子は、炭素数５以下のチオール基およびカルボキシル基のうちの一方または両方を有している、請求項１に記載の量子ドット集合体。
  5. 　前記１または複数の有機配位子の長さは０．６ｎｍ以下である、請求項１に記載の量子ドット集合体。
  6. 　前記コア部と前記シェル層とは同じ元素を含む、請求項１に記載の量子ドット集合体。
  7. 　前記酸化膜は前記コア部の表面酸化膜である、請求項６に記載の量子ドット集合体。
  8. 　Ｘ線光電子分光分析による、前記コア部を構成する元素の中で最も原子番号が小さい元素と酸素との結合に由来する第１のピークの面積強度は、前記コア部と前記１または複数の有機配位子との結合に由来する第２のピークの面積強度に対して０．１以上０．３以下である、請求項６に記載の量子ドット集合体。
  9. 　前記シェル層の膜厚は０．６ｎｍ以下である、請求項１に記載の量子ドット集合体。
  10. 　前記シェル層は非晶質構造を含む、請求項１に記載の量子ドット集合体。
  11. 　第１電極と、
    　前記第１電極と対向配置された第２電極と、
    　前記第１電極と前記第２電極との間に設けられると共に、量子ドット集合体からなる光電変換層とを備え、
    　前記量子ドット集合体は、
    　化合物半導体からなるコア部と、
    　前記コア部の表面に配位した１または複数の有機配位子および前記コア部の、前記１または複数の有機配位子が配位していない表面を覆う酸化膜からなるシェル層とからなる複数の量子ドットを含み、
    　隣り合う前記複数の量子ドットは、前記１または複数の有機配位子または前記酸化膜を介して隣接している
    　光検出装置。
  12. 　第１電極と、
    　前記第１電極と対向配置された第２電極と、
    　前記第１電極と前記第２電極との間に設けられると共に、量子ドット集合体からなる光電変換層とを有し、
    　前記量子ドット集合体は、
    　化合物半導体からなるコア部と、
    　前記コア部の表面に配位した１または複数の有機配位子および前記コア部の、前記１または複数の有機配位子が配位していない表面を覆う酸化膜からなるシェル層とからなる複数の量子ドットを含み、
    　隣り合う前記複数の量子ドットは、前記１または複数の有機配位子または前記酸化膜を介して隣接している
    　光検出装置を備えた電子機器。 
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