[发明专利]光电变换元件

说明书

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。

技术领域

本发明涉及将光能变换为电能的光电变换元件。

背景技术

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：Ji Yu,Chong-Xin Shan,Qian Qiao,Xiu-Hua Xie,Shuang-PengWang,Zhen-Zhong Zhang and De-Zhen Shen,Enhanced Responsivity ofPhotodetectors Realized via Impact Ionization,Sensors,12,1280-1287(2012)

非专利文献2：Ghusoon M Ali and P Chakrabarti,ZnO-based interdigitatedMSM and MISIM ultraviolet photodetectors,JOURNAL OF PHYSICS(2010)

非专利文献3：W J Wang,C X Shan,H Zhu,F Y Ma,D Z Shen,X W Fan and K LChoy,Metal-insulator-semiconductor-insulator-metal structured titaniumdioxide ultraviolet photodetector,JOURNAL OF PHYSICS(2009)

发明内容

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。

本发明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发明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。