光电转换器件的制造方法技术

本申请的光电转换器件的制造方法包括下述步骤：在包含相互具有不同手性的多个半导体型碳纳米管和多个金属型碳纳米管的多个碳纳米管中使所述多个半导体型碳纳米管中的手性的分布变化的步骤；在所述使手性的分布变化的步骤之后将所述多个碳纳米管分离成所述多个半导体型碳纳米管和所述多个金属型碳纳米管的步骤；在所述分离的步骤之后对所述多个半导体型碳纳米管包覆聚合物的步骤；以及在所述包覆聚合物的步骤之后在一对电极之间形成包含所述多个半导体型碳纳米管的光电转换膜的步骤。

Manufacturing Method of Photoelectric Converter Device

The manufacturing method of the photoelectric converter device of the present application comprises the following steps: changing the chiral distribution in the plurality of semiconductor carbon nanotubes and the plurality of metal carbon nanotubes containing different chirality each other; and changing the chirality distribution in the plurality of semiconductor carbon nanotubes. After the steps, the plurality of carbon nanotubes are separated into the plurality of semiconductor carbon nanotubes and the plurality of metal carbon nanotubes; after the steps of separation, the steps of coating the plurality of semiconductor carbon nanotubes with polymers; and between a pair of electrodes after the steps of coating the polymer. A step for forming a photoelectric conversion film comprising the plurality of semiconductor carbon nanotubes.

【技术实现步骤摘要】
光电转换器件的制造方法
本申请涉及光电转换器件的制造方法以及光电转换器件。
技术介绍
单壁碳纳米管(以下记为SWCNT：Single-WalledCarbonNanotube)根据直径和碳原子排列的不同即手性的不同而光学特性和电气特性会发生大幅地变化。例如，SWCNT根据各自所具有的手性而具有奇异性的吸收波长。另外，SWCNT根据电气特性的不同被分类为半导体型和金属型。境恵二郎等的“GrowthPositionandChiralityControlofSingle-WalledCarbonNanotubes(单壁碳纳米管的生长位置和手性控制)”、IEICETRANS.ELECTRON.、TheInstituteofElectronics、InformationandCommunicationEngineers、Vol.E94-C、No.12、2011年的第1861～1866页(以下记为非专利文献1)报道了：在基于化学气相生长(CVD：ChemicalVaporDeposition)法来生长SWCNT时，通过照射自由电子激光而能够仅选择性地生长具有特定手性的SWCNT。另外，RISHABHM.JAIN等的“Polymer-FreeNear-InfraredPhotovoltaicswithSingleChirality(6,5)SemiconductingCarbonNanotubeActiveLayers(具有单手性(6,5)半导体碳纳米管活性层的无聚合物近红外光伏)”、ADVANCEDMATERIALS、WILEY-VCH、Vol.24、2012年的第4436～4439页(以下记为非专利文献2)公开了：通过过滤转印法将使用凝胶色谱法分离出来的半导体型SWCNT转印到基板，由此能够将高纯度的半导体型SWCNT器件化。例如，日本专利第5529115号公报公开了：使用聚合物包覆法将SWCNT全部以聚合物包覆，由此减少SWCNT彼此直接接触，抑制能量向金属型SWCNT转移。DOMINICKJ.BINDL等的“EfficientExcitonRelaxationandChargeGenerationinNearlyMonochiral(7,5)CarbonNanotube/C60Thin-FilmPhotovoltaics(近单手性(7,5)碳纳米管/C60薄膜光伏中的高效激子弛豫和电荷产生)”、THEJOURNALOFPHYSICALCHEMISTRYC、AmericanChemicalSociety、Vol.117、2013年的第2390～2395页(以下记为非专利文献3)公开了：使用聚合物包覆法仅选择性地使特定半导体型SWCNT可溶化，由此分离半导体型SWCNT和金属型SWCNT，得到仅包含半导体型SWCNT的器件。
技术实现思路
本申请的一个方案的光电转换器件的制造方法包括下述步骤：在包含相互具有不同手性的多个半导体型碳纳米管和多个金属型碳纳米管的多个碳纳米管中使上述多个半导体型碳纳米管中的手性的分布变化的步骤；在上述使手性的分布变化的步骤之后将上述多个碳纳米管分离成上述多个半导体型碳纳米管和上述多个金属型碳纳米管的步骤；在上述分离的步骤之后对上述多个半导体型碳纳米管包覆聚合物的步骤；以及在上述包覆聚合物的步骤之后在一对电极之间形成包含上述多个半导体型碳纳米管的光电转换膜的步骤。另外，本申请的另一个方案的光电转换器件的制造方法包括下述步骤：将包含相互具有不同手性的多个半导体型碳纳米管和多个金属型碳纳米管的多个碳纳米管分离成上述多个半导体型碳纳米管和上述多个金属型碳纳米管的步骤；在上述分离的步骤之后使上述多个半导体型碳纳米管中的手性的分布变化的步骤；在上述使手性的分布变化的步骤之后对上述多个半导体型碳纳米管包覆聚合物的步骤；以及在上述包覆聚合物的步骤之后在一对电极之间形成包含上述多个半导体型碳纳米管的光电转换膜的步骤。附图说明图1是表示实施方式的光电转换器件的一个例子的剖视示意图。图2A是表示实施方式的光电转换器件的制造方法的一个例子的流程图。图2B是表示实施方式的光电转换器件的制造方法的另一个例子的流程图。图3是对各种激发波长下的半导体型SWCNT和金属型SWCNT的径向呼吸模式(RBM：Radial-BreathingMode)的峰绘图而成的图。图4A是表示激发波长514nm下的SWCNT的拉曼光谱的图。图4B是表示激发波长514nm下的半导体型SWCNT的拉曼光谱的图。图5是表示SWCNT分散液、分离后的半导体型SWCNT分散液和金属型SWCNT分散液的吸收光谱的图。图6A是表示SWCNT的凝聚膜的荧光激发(PLE：PhotoluminescenceExcitation；光致发光激发)光谱的图。图6B是表示半导体型SWCNT的凝聚膜的PLE光谱的图。图7是实施方式的光电转换器件的外量子效率的光谱灵敏度特性图。符号说明1支撑基板2下部电极3电子阻挡层4光电转换膜5空穴阻挡层6上部电极10光电转换器件具体实施方式(作为本申请的基础的认识)光电转换器件是利用物质的光学特性通过光吸收而生成电荷的器件。通过将所生成的电荷以能量的形式取出，能够作为太阳能电池来使用。另外，通过将所生成的电荷以电信号的形式检测，能够作为固体摄像器件等的光传感器来使用。近年来，进行了使用具有硅等现有无机半导体材料所不具有的特性的SWCNT作为光电转换用施主材料的研究。SWCNT具有将石墨烯片卷成筒状的一维结构，其根据直径和碳原子排列的不同即手性的不同而光学特性和电气特性会发生大幅地变化。手性的不同使用被称为手性指数的两个整数(n,m)来进行区分。此时，已知：在(n-m)值为3的倍数的情况下价带与导带接触而SWCNT成为金属型，在除此以外的情况下成为半导体型。除了上述电气特性的不同以外，手性的不同也会对光学特性产生影响。由于SWCNT具有来自一维结构的范霍夫奇异性(vanHove奇异性)，因此，SWCNT中的电子态密度奇异性地增大。SWCNT具有与所发散的电子态密度相对应的基于一维激子的光学吸收。另外，SWCNT具有高载流子迁移率。单晶硅半导体的载流子迁移率为1500cm2/Vs，而孤立状态的SWCNT显示出1万～10万cm2/Vs这样大一位数以上的载流子迁移率。但是，就SWCNT彼此接触的堆积膜来说，载流子迁移率降至5～100cm2/Vs，就算是这样也超过有机半导体和非晶硅的载流子迁移率(1cm2/Vs以下)。此外，已知由SWCNT的带隙和范霍夫奇异点所引起的共振能与直径基本上成反比。因此，SWCNT根据各自所具有的手性而具有奇异性的吸收波长。特别是，半导体型SWCNT的第一共振能(ES11)具有与近红外区域相对应的吸收波长，因此能够获得以将硅用于光电转换材料的光电转换器件所无法实现的波段中的收益。例如，在使用了半导体型SWCNT的太阳能电池的情况下，能够实现以使用了利用硅的太阳能电池所无法用于发电的近红外光的能量转换。另外，在使用了半导体型SWCNT的光传感器的情况下，进行使用了人眼看不到的红外光的光传感时的波长选择性得到改善。作为SWCNT的合成法，常使用电弧放电法、激光蒸发法、CVD法等。这些合成法难以选择性地合成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电转换器件的制造方法，其包括下述步骤：在包含相互具有不同手性的多个半导体型碳纳米管和多个金属型碳纳米管的多个碳纳米管中使所述多个半导体型碳纳米管中的手性的分布变化的步骤；在所述使手性的分布变化的步骤之后将所述多个碳纳米管分离成所述多个半导体型碳纳米管和所述多个金属型碳纳米管的步骤；在所述分离的步骤之后对所述多个半导体型碳纳米管包覆聚合物的步骤；以及在所述包覆聚合物的步骤之后在一对电极之间形成包含所述多个半导体型碳纳米管的光电转换膜的步骤。

【技术特征摘要】
2017.05.15 JP 2017-0965801.一种光电转换器件的制造方法，其包括下述步骤：在包含相互具有不同手性的多个半导体型碳纳米管和多个金属型碳纳米管的多个碳纳米管中使所述多个半导体型碳纳米管中的手性的分布变化的步骤；在所述使手性的分布变化的步骤之后将所述多个碳纳米管分离成所述多个半导体型碳纳米管和所述多个金属型碳纳米管的步骤；在所述分离的步骤之后对所述多个半导体型碳纳米管包覆聚合物的步骤；以及在所述包覆聚合物的步骤之后在一对电极之间形成包含所述多个半导体型碳纳米管的光电转换膜的步骤。2.根据权利要求1所述的光电转换器件的制造方法，其中，在所述聚合物可溶的有机溶剂中对所述多个半导体型碳纳米管进行所述聚合物的包覆。3.根据权利要求2所述的光电转换器件的制造方法，其中，所述有机溶剂为邻二氯苯、氯苯和氯仿中的任一种。4.根据权利要求2所述的光电转换器件的制造方法，其中，所述有机溶剂为甲苯和二甲苯中的任一种。5.根据权利要求1所述的光电转换器件的制造方法，其中，通过使用凝胶色谱法和双水相萃取法中的至少一种来将所述多个碳纳米管分离成所述多个半导体型碳纳米管和所述多个金属型碳纳米管。6.根据权利要求1所述的光电转换器件的制造方法，其中，通过使用密度梯度离心分离法、选择性可溶化法、电泳法和电击穿法中的任一种来将所述多个碳纳米管分离成所述多个半导体型碳纳米管和所述多个金属型碳纳米管。7.根据权利要求1所述的光电转换器件的制造方法，其中，所述聚合物为半导体性聚合物。8.根据权利要求2所述的光电转换器件的制造方法，其进一步包括下述步骤：在所述包覆聚合物的步骤之后并且所述形成光电转换膜的步骤之前将未包覆所述多个半导体型碳纳米管而残留于所述有机溶剂中的所述聚合物从所述有机溶剂除去的步骤。9.根据权利要求1所述的光电转换器件的制造方法，其中，在所述形成光电转换膜的步骤中在将所述多个半导体型碳纳米管与n型半导体材料混合之后在所述一对电极之间形成包含所述多个半导体型碳纳米管和所述n型半导体材料的光电转换膜。10.根据权利要求9所述的光电转换器件的制造方法，其中，所述n型半导体材料包含富勒烯和富勒烯衍生物中的至少一种。11.根据权利要求1所述的光电转换器件的制造方法，其中，所述光电转换器件对于100...

【专利技术属性】
技术研发人员：林田寿德，松川望，能泽克弥，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP