[发明专利]光电转换元件

说明书

本发明提高光电转换元件的SN比。光电转换元件(10)具备：阳极(12)、阴极(16)、设置于阳极和阴极之间的活性层(14)、以及设置于阳极和活性层之间的空穴传输层(13)，活性层包含p型半导体材料和n型半导体材料，所述p型半导体材料是吸收峰波长为900nm以上的高分子化合物，活性层中包含的n型半导体材料的LUMO与空穴传输层中包含的空穴传输性材料的HOMO的能量差小于0.9eV。

技术领域

本发明涉及光检测元件等光电转换元件。

背景技术

光电转换元件从例如节省能源、降低二氧化碳排放量的方面出发是极为有用的器件，受到了人们的关注。

光电转换元件是至少具备由阳极和阴极构成的一对电极、以及设置于该一对电极间的活性层的元件。光电转换元件中，由透明或半透明的材料构成任一个电极，使光从透明或半透明的电极侧入射到有机活性层。通过入射到有机活性层的光的能量(hν)，在有机活性层中生成电荷(空穴和电子)，所生成的空穴向阳极移动，电子向阴极移动。之后，到达了阳极和阴极的电荷被提取到元件的外部。

在光电转换元件中，尤其是在光检测元件中，要求降低即使在未被照射光的状态下也会产生的所谓的暗电流，进行了各种研究。

例如，有报告称，暗电流的产生起因于从空穴传输层向活性层中包含的p型半导体材料的电子注入，为了降低暗电流，应该进一步增大活性层中包含的n型半导体材料的LUMO(Lowest Occupied Molecular Orbital：最低占据轨道)与空穴传输层中包含的空穴传输性材料的HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital：最高占据轨道)的能量差(能隙，以下有时称为ΔE)(参照非专利文献1)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Adv.Funct.Mater.2010，20，3895-3903

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在现有的光检测元件中，暗电流的降低、以及SN比的提高并不充分。

用于解决课题的手段

本发明人为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现：在活性层中包含的p型半导体材料的吸收峰波长为900nm以上的情况下，与上述非专利文献1的报告所涉及的启示相反，通过将ΔE向更小的方向调节，能够解决上述课题，由此完成了本发明。即，本发明提供下述[1]～[8]。

[1]一种光电转换元件，其具备：阳极、阴极、设置于该阳极和该阴极之间的活性层、以及设置于该阳极和该活性层之间的空穴传输层，

上述活性层包含p型半导体材料和n型半导体材料，上述p型半导体材料是吸收峰波长为900nm以上的高分子化合物，

上述活性层中包含的n型半导体材料的LUMO与上述空穴传输层中包含的空穴传输性材料的HOMO的能量差小于0.9eV。

[2]如[1]所述的光电转换元件，其中，上述p型半导体材料的吸收峰波长为900nm以上2000nm以下，上述能量差为0.5eV～0.8eV。

[3]如[1]或[2]所述的光电转换元件，其中，上述n型半导体材料为富勒烯衍生物。

[4]如[3]所述的光电转换元件，其中，上述富勒烯衍生物为选自由下述式(N-a)～式(N-f)所表示的化合物组成的组中的1个以上的化合物。

[化1]

(式(N-a)～式(N-f)中，