[發明專利]光電轉換元件

有效

• 申請號: 201880068499.6
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN111247655B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 豬口大輔;金坂將;岸田明子
• 申請（專利權）人: 住友化學株式會社
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L31/10
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 于潔;褚瑤楊

本發明降低暗電流。在包含陽極(12)、陰極(16)、以及設置于該陽極與該陰極之間的活性層(14)的光電轉換元件(10)中，活性層包含p型半導體材料和n型半導體材料，該p型半導體材料是聚苯乙烯換算重均分子量為40000以上200000以下的高分子化合物，在對利用透射型電子顯微鏡觀察到的上述活性層的圖像進行二值化而得到的圖像中，p型半導體材料的相與n型半導體材料的相的接合長度在每1μm²進行了二值化的圖像面積中為130μm以上且小于200μm。

技術領域

本發明涉及光檢測元件等光電轉換元件及其制造方法。

背景技術

光電轉換元件從例如節省能源、降低二氧化碳排放量的方面出發是極為有用的器件，受到了人們的關注。

光電轉換元件是至少具備由陽極和陰極構成的一對電極、以及設置于該一對電極間的活性層的元件。光電轉換元件中，由透明或半透明的材料構成任一個電極，使光從透明或半透明的電極側入射到有機活性層。通過入射到有機活性層的光的能量(hν)，在有機活性層中生成電荷(空穴和電子)，所生成的空穴向陽極移動，電子向陰極移動。之后，到達了陽極和陰極的電荷被提取到元件的外部。

通過將n型半導體材料(受電子性化合物)和p型半導體材料(給電子性化合物)混合而具有由包含n型半導體材料的相和包含p型半導體材料的相構成的相分離結構的活性層被稱為體異質結型活性層。

在體異質結型活性層中，受電子性化合物的相和給電子性化合物的相構成了從一個電極側連續到另一電極側的微細且復雜形狀的相，它們在相互分離的同時構成復雜的界面。

為了提高具備體異質結型活性層的光電轉換元件的光電轉換效率，已知有下述構成：使n型半導體與p型半導體的pn結的面積在每1μm³活性層中為100μm²以上(參見專利文獻1)。

另外，例如，為了提高具備體異質結型活性層的光電轉換元件的光電轉換效率，已知有下述構成：在對利用透射型電子顯微鏡觀察到的活性層的圖像進行二值化而得到的圖像中，使給電子性化合物與受電子性化合物的接合長度在每1μm²活性層的圖像中為100μm以上(參見專利文獻2)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2010-41022號公報

專利文獻2：日本特開2011-238762號公報

發明內容

發明所要解決的課題

光電轉換元件例如被用作光檢測元件。作為光檢測元件使用的光電轉換元件在被施加了電壓的狀態下使用，入射至元件的光經轉換而以電流的形式檢測出。但是，即使是在光未入射的狀態下，光電轉換元件中也有微弱的電流流通。該電流已知為暗電流，是使光檢測的精度降低的主要原因。因此，為了進一步提高光電轉換元件的特性、性能，要求暗電流進一步降低。

用于解決課題的手段

本發明人為了解決上述課題進行了深入研究，結果發現，通過對p型半導體材料的重均分子量、以及p型半導體材料的相與n型半導體材料的相的接合長度進行調節，能夠降低光電轉換元件的暗電流，從而完成了本發明。即，本發明提供下述[1]～[9]。

[1]一種光電轉換元件，其是包含陽極、陰極、以及設置于該陽極與該陰極之間的活性層的光電轉換元件，上述光電轉換元件中，

上述活性層包含p型半導體材料和n型半導體材料，該p型半導體材料是聚苯乙烯換算重均分子量為40000以上200000以下的高分子化合物，