[发明专利]光电转换元件以及波长传感器

说明书

技术领域

本发明涉及光电转换元件以及波长传感器。

背景技术

作为光电转换元件，公知有日本特开2009-71147号公报(专利文献1)所记载的元件。专利文献1所记载的光电转换元件是利用等离子共振将光能转换为电能的等离子共振型的光电转换元件。如专利文献1的段落0031记载的那样，在该光电转换元件中，通过因基于等离子共振的光的吸收而激发的金属薄膜表面的电子朝半导体薄膜移动，生成电能。

然而，如从专利文献1的图7可知的那样，基于等离子共振的光的吸收的强度(吸光度)具有波长依存性，其结果，光电转换效率也显现为相同的趋势的波长依存性。然而，光电转换效率的波长依存性只不过是能量转换效率的程度根据光电转换的对象的光亦即转换对象光的波长而变化的现象，光电转换元件内的电子的移动方向与转换对象光的波长无关基本上为相同的方向。因此，例如，在考虑了利用光电转换元件的输出信号的波长依存性的情况下，不同波长的输出信号间的差异不一定明确。然而，专利文献1中针对该点没有特别的识别。

专利文献1:日本特开2009-71147号公报(段落0031，图7)

发明内容

因此，期望实现元件内的电子的移动方向根据转换对象光的波长而变化的光电转换元件。

鉴于上述的具备光电转换部、和用于将上述光电转换部与外部电路连接的电极的光电转换元件的特征结构在于，上述光电转换部具备：供光电转换的对象的光亦即转换对象光入射的活性层、相对于上述活性层而被配置于与上述转换对象光的入射侧相反的一侧的中间层、以及以隔着上述中间层而与上述活性层对置的方式被配置的反射层，上述活性层包括通过与上述转换对象光的相互作用而产生等离子共振的材料亦即等离子谐振材料，上述中间层具有半导体特性以及相对于上述转换对象光的透明性这两者，上述反射层具有相对于上述转换对象光的反射性。

根据上述的特征结构，在相对于活性层而与转换对象光的入射侧相反的一侧(即，转换对象光的出射侧)具备有具有相对于转换对象光的反射性的反射层，并且被配置于活性层与反射层之间的中间层具有相对于转换对象光的透明性。因此，能够使透过了活性层的转换对象光在反射层反射而再度入射至活性层，相应地，能够增强转换对象光与包含于活性层的等离子谐振材料的相互作用。即，根据上述的特征结构，与不具备中间层以及反射层的情况相比，能够增强转换对象光与包含于活性层的等离子谐振材料的相互作用，其结果，能够提高转换对象光被活性层吸收的比例。此外，中间层除了相对于转换对象光的透明性之外还具有半导体特性，因此在设置了这样的中间层的情况下，允许电能的生成时的活性层与反射层之间的电子的移动。

另外，能够如上述那样提高转换对象光被活性层吸收的比例，其结果，在转换对象光的波长比特定波长长的情况以及比特定波长短的情况，能够使活性层与中间层之间的电子的移动方向相互成为相反方向。此处，特定波长是比等离子共振的共振波长(以下，称为“等离子共振波长”。)短的波长。即，能够使电子从活性层朝中间层移动的电现象、与电子从中间层朝活性层移动的电现象中的一方的电现象在转换对象光的波长比特定波长长的情况下产生，使另一方的电现象在转换对象光的波长比特定波长短的情况下产生。

如以上那样，根据上述的特征结构，能够实现元件内的电子的移动方向根据转换对象光的波长而变化的光电转换元件。

附图说明

图1是表示实施方式的光电转换部的截面构造的一个例子的概略图。

图2是表示实施方式的光电转换部的制造方法的一个例子的流程图。

图3是表示实施方式的活性层形成工序的一个例子的流程图。

图4是实施方式的波长传感器的一个例子的概略图。

图5是表示实施例1的光电转换部的光电流的时间响应性的测定结果的图。

图6是表示实施例1的光电转换部的光电流的波长依存性的测定结果的图。

图7是表示实施例2的光电转换部的光电流的波长依存性的测定结果的图。

图8是表示实施例2的光电转换部的光电压的波长依存性的测定结果的图。

图9是表示实施例3的光电转换部的光电流的波长依存性的测定结果的图。

图10是表示实施例4的光电转换部的光电流的时间响应性的测定结果的图。

图11是表示实施例4的光电转换部的光电流的波长依存性的测定结果的图。

图12是表示实施例4的光电转换部的光电压的波长依存性的测定结果的图。