光电变换元件制造技术

提供与当前相比能够提高电流强度和响应速度这两者的光电变换元件以及光电变换装置。光电变换元件(10)具有：一对电极，其由第1电极(11)和第2电极(15)构成；以及有机半导体(13)，其接收光而产生电动势，具有：第1绝缘体(12)，其具有第1静电容量(C1)且设置为与第1电极(11)接触；以及第2绝缘体(14)，其具有小于第1绝缘体(12)的第2静电容量(C2)、且设置为与第2电极(15)接触，有机半导体(13)介于第1绝缘体(12)与第2绝缘体(14)之间且与它们接触。根据该结构，第1绝缘体(12)具有较大的第1静电容量(C1)，因此能够激起有机半导体层的极化、并增大极化电流。第2绝缘体(14)具有较小的第2静电容量(C2)，响应性得到提高。因而，与当前相比能够提高电流强度和响应速度这两者。

Photoelectric conversion element

The photoelectric conversion elements and photoelectric conversion devices that can increase the current intensity and response speed are compared with the current ones. Photoelectric conversion element (10) has: a pair of electrodes, consisting of first electrodes (11) and second electrodes (15); and organic semiconductors (13), which receive light to produce electromotive force, having: first insulators (12), having first electrostatic capacity (C1) and setting to contact with first electrodes (11); and second insulator (14), which have less than refuse. The second electrostatic capacity (C2) of the edge body (12) is set up to contact with the second electrode (15), and the organic semiconductor (13) is between first insulators (12) and second insulators (14) and is in contact with them. According to the structure, the first insulator (12) has a larger first electrostatic capacity (C1), so it can arouse the polarization of the organic semiconductor layer and increase the polarization current. Second the insulator (14) has a smaller second electrostatic capacity (C2), and the responsiveness is improved. Therefore, compared with the current, the current intensity and the response speed can be improved.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电变换元件
本专利技术涉及将光能变换为电能的光电变换元件。
技术介绍
当前，公开了与以光电变换效率良好且光响应性优异为目的的光电变换元件相关的技术的一个例子(例如参照专利文献1)。该光电变换元件的光电变换层具有电荷分离层以及极化层。电荷分离层含有电子迁移率以及空穴迁移率不同的半导体材料、以及具有电子传导性的掺杂物。极化层由离子液体形成，该离子液体的主成分由阳离子和阴离子的组合构成。专利文献1：日本特开2013-218924号公报非专利文献1：JiYu,Chong-XinShan,QianQiao,Xiu-HuaXie,Shuang-PengWang,Zhen-ZhongZhangandDe-ZhenShen,EnhancedResponsivityofPhotodetectorsRealizedviaImpactIonization,Sensors,12,1280-1287(2012)非专利文献2：GhusoonMAliandPChakrabarti,ZnO-basedinterdigitatedMSMandMISIMultravioletphotodetectors,JOURNALOFPHYSICS(2010)非专利文献3：WJWang,CXShan,HZhu,FYMa,DZShen,XWFanandKLChoy,Metal-insulator-semiconductor-insulator-metalstructuredtitaniumdioxideultravioletphotodetector,JOURNALOFPHYSICS(2009)专利技术内容然而，即使应用专利文献1、非专利文献1～3所记载的技术，也存在下面的问题。第1，为了增大在系统中流动的电流，只要增大极化层的静电容量即可，但时间常数也增大，因此高速响应变得困难。第2，为了应对高速响应，只要减小极化层的静电容量即可，但随着静电容量的减小，在系统中流动的电流也减小。即，电流强度和响应速度呈相反关系。本专利技术就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供与当前相比能够提高电流强度和响应速度这两者的光电变换元件。为了解决上述问题而提出的第1专利技术是一种光电变换元件，其具备：一对电极，其由第1电极和第2电极构成；以及有机半导体，其接收光而产生电动势，所述光电变换元件的特征在于，具有：第1绝缘体，其具有第1静电容量，且设置为与所述第1电极接触；以及第2绝缘体，其具有小于所述第1绝缘体的第2静电容量，且设置为与所述第2电极接触，所述有机半导体介于所述第1绝缘体与所述第2绝缘体之间且与它们接触。根据该结构，第1绝缘体具有较大的静电容量(即第1静电容量)，因此，因有机半导体层的光激励产生的电荷分离和极化而引起第1绝缘体也大幅极化。该第1绝缘体的极化在有机半导体层形成较大的电场，因此进一步促进了有机半导体层的电荷分离。通过该叠加效应而能够增大电路整体的极化电流。第2绝缘体具有较小的静电容量(即第2静电容量)，因此响应速度加快。因此，与当前相比能够提高电流强度和响应速度这两者。第2专利技术的特征在于，所述第1绝缘体是包含以阳离子和阴离子作为主成分的离子液体、或者由规定的绝缘性材料成型的固体绝缘体。根据该结构，无论第1绝缘体是离子液体和固体绝缘体的哪一种，都具有大于第2绝缘体的静电容量，因此能够增大电流。因此，与当前相比能够更可靠地提高电流强度。第3专利技术的特征在于，所述有机半导体以规定的比例混入有微粒状的导电体。根据该结构，混入有微粒状的导电体的有机半导体的电阻减小并提高了响应性。因此，能够进一步提高响应速度。第4专利技术的特征在于，所述光是脉冲光、斩波光、调制光中的任一种光。根据该结构，相对于光强度调制后的光，电流强度增强，响应速度加快。这里，在与第1电极和第2电极之间连接的导线流动的“电流”主要是迁移电流。“有机半导体”是由接收光而能够使电荷(也称为载体)分离的有机材料成型的半导体。该有机材料可以应用任意材料。可以设为直接接收光的结构，也可以设为在电极、绝缘体由透明材料形成的情况下间接地接收光的结构。另一方面，在电极、绝缘体由不透明材料形成的情况下，只要以光能够到达有机半导体的电解质(即薄膜)形成即可。只要“第1绝缘体”和“第2绝缘体”均由电感性优于导电性的物质形成则可以是任意的。“第1绝缘体”可以是包含阳离子和阴离子作为主成分的离子液体。一对电极(即第1电极以及第2电极)如交流电源那样双方均用作极性变换的电极。“接触”包含接合，表示在接触面从一者向另一者传递极化的方式。“离子液体(IonicLiquid)”只要包含阳离子和阴离子作为主成分，则可以是液体，也可以是凝胶。“电流强度”也称为电流量。“混入”中包含掺杂。附图说明图1是示意性地表示光电变换元件的第1结构例的剖面图。图2是对光电变换元件的工作原理进行说明的示意图。图3是用于对第1结构例的特性进行测定的电路图。图4是表示第1结构例的特性的曲线图。图5是示意性地表示光电变换元件的第2结构例的剖面图。图6是表示第2结构例的特性的曲线图。图7是示意性地表示光电变换元件的第3结构例的剖面图。具体实施方式下面，基于附图对用于实施本专利技术的方式进行说明。此外，只要未特别明确地示出，在提到“连接”的情况下表示电连接。各图示出了用于对本专利技术进行说明所需的要素，不必对实际的所有要素都进行图示。在提及上下左右等方向的情况下，以附图的记载为基准。[实施方式1]参照图1～图4对实施方式1进行说明。图1所示的光电变换元件10A是光电变换元件10的一个例子。该光电变换元件10A具有第1电极11、第1绝缘体12、有机半导体13A、第2绝缘体14、第2电极15等。第1电极11以及第2电极15相当于“一对电极”。第1电极11和第2电极15只要是能够直接对有机半导体13A进行光的激励的元件构造，则无需利用具有透光性的透明性电极。但是，在透过电极而对有机半导体13A进行激励的情况下，该电极需要具有透明性。作为透明性导电材料的例子，可以是掺杂有锑、氟等的氧化锡(ATO、FTO)、氧化锡、氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)、氧化锌铟(IZO)等导电性金属氧化物。可以是金、银、铬、镍等的金属薄膜。可以是导电性金属氧化物或者金属薄膜、和导电性金属氧化物的混合物或者层叠物。可以是碘化亚铜、硫化铜等无机导电性物质。可以是碳纳米管、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚乙烯二氧噻吩等有机导电性材料。可以是金属、无机导电性物质、有机导电性材料中的大于或等于一种的材料、和氧化铟锡(ITO)层叠而成型的层叠物。根据高导电性、透明性等观点，优选为透明导电性金属氧化物。第1电极11和第2电极15可以设为功函数无差异的材料，也可以以使得功函数存在差异的方式使材料不同。功函数如理化学辞典第5版(岩波书店，1998年)中记载的那样，表示“为了从物质(金属、半导体的晶体等)表面向其外侧将1个电子取出而需要的最小能量”。为了产生快速且较大的电流，优选将第1电极11和第2电极15的功函数之差设定为规定范围(例如0.1[eV]至3[eV]的范围)。在第1电极11和第2电极15之间的功函数存在差异的情况下，有机半导体13A内的电荷分离增强。第1绝缘体12、第2绝缘体14也有助于电荷分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电变换元件，具有：一对电极，其由第1电极和第2电极构成；以及有机半导体，其接收光而产生电动势，所述光电变换元件的特征在于，具有：第1绝缘体，其具有第1静电容量，且设置为与所述第1电极接触；以及第2绝缘体，其具有小于所述第1绝缘体的第2静电容量，且设置为与所述第2电极接触，所述有机半导体介于所述第1绝缘体与所述第2绝缘体之间且与它们接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.28 JP 2015-1903621.一种光电变换元件，具有：一对电极，其由第1电极和第2电极构成；以及有机半导体，其接收光而产生电动势，所述光电变换元件的特征在于，具有：第1绝缘体，其具有第1静电容量，且设置为与所述第1电极接触；以及第2绝缘体，其具有小于所述第1绝缘体的第2静电容量，且设置为与所述第2电极接触，所述有机半导体介于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿波贺邦夫，西蒙·达格利什，路易莎·赖西格，汤山佳菜子，
申请(专利权)人：国立大学法人名古屋大学，日清纺控股株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP