[发明专利]光检测元件

说明书

本发明的课题在于提高比检测率。解决手段为一种光检测元件(10)，其具备阳极(12)、阴极(16)、以及设置于该阳极与该阴极之间且包含p型半导体材料和n型半导体材料的有源层(14)，从n型半导体材料的HOMO的能级的绝对值减去上述p型半导体材料的HOMO的能级的绝对值而得到的值(ΔEA)与从上述n型半导体材料的LUMO的能级的绝对值减去上述p型半导体材料的LUMO的能级的绝对值而得到的值(ΔEB)之和的值(ΔEA+ΔEB)为大于0且小于0.88的范围。

技术领域

本发明涉及光检测元件。

背景技术

包含光检测元件的光电转换元件从例如节能、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包含有机半导体材料的有源层的电子元件。光电转换元件中，由具有透光性的材料构成任一个电极，使光从具有透光性的电极侧入射到有源层。这样，利用入射到有源层的光的能量(hν)，在有源层中生成电荷(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光电转换元件的外部。

光电转换元件例如作为光检测元件使用。光检测元件通常在被施加了与通过光的照射而产生的电动势相反方向的电压(反向偏置电压)的状态下使用，入射的光被转换成电流而被检出。但是，在光检测元件中，即使在未入射光的状态下，也会流通微弱的电流。这样的电流已知为暗电流，是使光检测的精度降低的主要原因。

作为提高光检测元件的比检测率(Detectivity：D*)的尝试，已知有使用电荷注入层的方式(参见非专利文献1)，此外还已知有通过制造工序的改进而实现有源层的优化的方式(参见非专利文献2)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Scientific Reports|6:39201|DOI:10.1038/srep39201

非专利文献2：Adv.Mater.2015,27,6411-6417

发明内容

发明所要解决的课题

但是，现有的光检测元件中存在比检测率仍不充分的问题。于是要求进一步提高光检测元件中的比检测率。

用于解决课题的手段

本发明人为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现，通过调节有源层中包含的p型半导体材料的HOMO(最高占据分子轨道，Highest Occupied Molecular Orbital)的能级与n型半导体材料的HOMO的能级的关系、以及p型半导体材料的LUMO(最低未占据分子轨道，Lowest Unoccupied MolecularOrbital)的能级与n型半导体材料的HOMO的能级的关系，能够上述课题，从而完成了本发明。

因此，本发明提供下述[1]～[20]。

[1]一种光检测元件，其具备阳极、阴极、以及设于该阳极与该阴极之间且包含p型半导体材料和n型半导体材料的有源层，

从上述n型半导体材料的HOMO的能级的绝对值减去上述p型半导体材料的HOMO的能级的绝对值而得到的值(ΔEA)与从上述n型半导体材料的LUMO的能级的绝对值减去上述p型半导体材料的LUMO的能级的绝对值而得到的值(ΔEB)之和的值(ΔEA+ΔEB)为大于0且小于0.88的范围。

[2]如[1]所述的光检测元件，其中，上述和的值(ΔEA+ΔEB)为0.20～0.67的范围。

[3]如[1]或[2]所述的光检测元件，其中，上述p型半导体材料为包含下式(I)所表示的结构单元的高分子化合物。

[化1]