JPH031579A - 光電変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、光電変換装置に関するものである。

（従来の技術） 近年、光導電型光電変換装置はファクシミリ装置等の各
種装置に多く使用されているが、高分解能化即ち素子密
度の増大のための感度向上および高速化に伴う応答速度
の改善が望まれている。

このため、従来より応答速度改善のために第５図ないし
第７図に示すような補助電極を付加した光導電型光電変
換装置が開発されている。

第５図の光電変換装置は、特開昭５８−１８９７８号公
報に開示されているもので、石英等からなる透明基板１
上に、透明補助電極２、絶縁層３、光電変換層４、対向
電極５を積層形成したもので、対向電極５側から、光を
入射する構造のものである。

第６図の光電変換装置は、石英等からなる基板１１上に
、透明補助電極１２、絶縁層１３、光電変換層１４、オ
ーミックコンタクト層１５、対向電極１６を積層形成し
たもので、透明基板１１および透明補助電極１２側から
、光を入射する構造のものである。

また、第７図は、透明基板２１上に、対向電極２２、オ
ーミックコンタクト層２３を順次パターン形成し、これ
ら対向電極２２およびオーミックコンタクト層２３上に
光電変換層２４、絶縁層２５、透明補助電極２６を積層
形成したもので、透明補助電極２６側から光を入射する
構造のものである。

上記各構成の光電変換装置における透明補助電極２．１
２．２６としては、インジウム−スズ酸化物（１，Ｔ、
Ｏ，）　、５ｎ０２等が、また、絶縁層３．１３．２５
としては単に透明補助電極２．１２．２６と光電変換層
４．１４．２４との間の絶縁を行うものとして一般的な
絶縁物例えば酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シ
リコン、五酸化タンタル等（特開昭６２−１９８１５５
号公報参照）が用いられていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述説明した従来の光電変換装置では、
以下のような問題があった。

第５図に示した光電変換装置では、対向電極５を第８図
に示すような櫛歯状電極３１で構成した場合、光のを効
照射面積は約５０％となり、さらに高屈折率の光電変換
層界面での反射のために光の利用効率が低下するという
問題があった。そこで、この問題を解決するために、対
向電極５を透明電極にしても、光の有効照射面積は改善
されるものの、高屈折率の光電変換層界面での反射によ
る問題は解決されず、利用効率の改善を図ることはでき
ない。

また、応答速度および光の利用効率の向上の観点からは
第６図および第７図に示した構造の光電変換装置が有利
であるが、次のような問題があった。

第９図は第６図の光電変換装置から透明補助電極と絶縁
層を除いた構造のもので、透明基板（例えば、屈折率ｎ
　−１，５７５のガラス基板）４１上には、光電変換層
例えば、ｎ−４，３５吸収係数に−０，１３４の水素化
アモルファスシリコン（光波長５７０ｎｓ）　４２、オ
ーミックコンタクト層４３、対向電極４４が積層形成さ
れており、第６図の光電変換装置と異なる部分は、透明
補助電極１２と絶縁層１３が形成されていないことであ
る。

このような構造の場合、透明基板４１側から光が入射す
る際、その界面での反射率は２２％程度で一定であるが
、第６図の構造の場合、透明補助電極１２と透明絶縁層
１３の屈折率と各膜厚により反射率は変化する。この理
由は、透明補助電極１２や透明絶縁層１３の膜厚が波長
に比べて薄いためで、透明補助電極１２に（ｎ−２、ｋ
−〇、０４　　膜厚７５０人）の１．Ｔ、Ｏ，を用いた
場合の屈折率ｎ−１，４Ｇ、１．６２を夫々有する透明
絶縁層の膜厚と反射率の関係は第１０図に示すようにな
る。同図に示したように膜厚と屈折率により反射率は著
しく変化する。尚、第１０図には、透明基板１１の光入
射側での反射は含んでいない。

これと同様のことは第７図に示した光電変換装置におい
ても生じ、この場合、第１１図に示すようにその反射率
の変化はさらに著しいものとなる。

このため、通常よく使用される酸化シリコン（ｎ−Ｌ４
８）や酸化アルミニウム（ｎ−１，６２）では、その膜
厚変動および膜厚分布を十分抑制しないと光電変換装置
の感度むらが生じる。実際の光電変換装置は一次元ライ
ンセンサ等の長尺センサとして使われ、その製造に際し
ては、通常大きな基板上に一次元ラインセンサを多数個
形成した後分離する工程を経て製造されるため、上記の
ような膜厚変動を十分小さく抑えることは困難であり、
歩留り低下を招く原因となっていた。

また、通常の光電変換装置に用いられる光源は単色光源
でなく、このように光の波長が異なると波長毎の反射率
も異なるため、反射率の低減化は、この波長の変化によ
る感度むらを減少させる点がらも重要な課題となってい
た。

本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになさ
れたもので、透明絶縁層の膜１ン変動による感度むらの
発生を制御することができ、しがち製造が容易で歩留り
向上が図れる補助電極付きの光電変換装置を提供するこ
とを目的とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の光電変換装置は、透明基板上に、透明補助電極
、透明絶縁層、光電変換層およびこの光電変換層面に互
いに所定の間隔を置いて配置した一対の対向電極が形成
された光電変換装置において、前記透明絶縁層を、屈折
率が１．８〜３．０となるように構成したことを特徴と
するものである。

また、このような透明絶縁層を構成する部材としては、
酸化チタン、酸化ジルコニウム、硫化亜鉛、酸化ビスマ
ス、酸化アンチモン、酸化ネオジウム、酸化イツトリウ
ム、窒化シリコン、五酸化タンタル等が好適である。

（作　用） 本発明によれば、透明絶縁層に上記のような高屈折率透
明誘電体層を用いることにより、透明絶縁層の膜厚変動
による反射率の変化を著しく抑制することができ、この
結果、透明絶縁層の膜厚変動に陣う感度むらを抑制する
ことができ、また、製造が容易になることから歩留り向
上を図ることが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図を参照して説明する
。

第１図は、実施例の光電変換装置の構成を示す断面図で
ある。

第１図の光電変換装置は、ガラス等からなる透明基板５
１上に、屈折率ｎ−１，９の１．Ｔ、Ｏ。

または５ｎ０２等からなる透明補助電極５２、絶縁層５
３、膜厚ｌμ０の水素化アモルファスシリコン（ｉ層）
からなる光電変換層５４、リンをドープした水素化アモ
ルファスシリコン（ｎ十層）からなるオーミックコンタ
クト層５５、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａ／等の金属からなる対向電
極５６を積層形成したもので、透明基板５１および透明
補助電極５２側から、光を入射する構造のものである。

ここで、透明絶縁層５３としては酸化チタン、酸化ジル
コニウム、硫化亜鉛、酸化ビスマス、酸化アンチモン、
酸化ネオジウム、窒化シリコン等のような入射光に対し
て透明で、かつ、屈折率が１．８〜３．０のものを種々
の成膜方法で形成すればよい。このとき、膜厚は１００
０人〜　１μｍ１望ましくは２０００人〜６０００人が
よく、さらに屈折率は透明補助電極５２と光電変換層５
４の屈折率の中間の屈折率であるほうがよい。

また、従来より、透明絶縁層５３に窒化シリコンを用い
ることは知られているが、窒化シリコン（ｎ−１，Ｇ〜
２．１）を含め誘電体層の屈折率は製造方法および製造
条件によって変化するため、感度むら抑制の観点におい
ては屈折率値を規定することが重要である。

この実施例の光電変換装置による、透明絶縁層５３の膜
厚と反射率の関係を第３図に示す。尚、第３図には、透
明基板５１の光入射側での反射は含んでいない。

同図に示したように、透明絶縁層５３に高屈折率透明誘
電体層を用いることで、透明絶縁層５３の膜厚変動によ
る反射率の変化を著しく抑制することが可能となる。ま
た、同図から、屈折率ｎ　−１，９の窒化シリコン、ｎ
−２，１の酸化ジルコニウム等では反射率の変化率が小
さくなり、ｎｍ２．８の酸化チタンではほとんど変化し
ないことがわかる。

従って、上記屈折率を有する部材により透明絶縁層５３
を形成すれば、透明絶縁層５３の膜厚変動に伴う感度む
らを抑制した光電変換装置を得ることができる。また、
このように膜厚変動による反射率の変化を抑制すること
により、従来のような高精度の成膜技術が不要となり、
製造′歩留りを向上させることが可能となる。さらに光
源の光の波長の変化による感度むらを抑制することもで
きる。

第２図は、本発明の他の実施例の光電変換装置の構成を
示すもので、透明基板６１上に、対向電極６２、オーミ
ックコンタクト層６３を順次パターン形成し、これら対
向電極６２およびオーミックコンタクト層６３上に光電
変換層６４、絶縁層６５、透明補助電極６６を積層形成
したもので、透明補助電極６６側から光を入射する構造
のものである。上記各層は上述第１の実施例と同様な部
材から構成されている。

この実施例の光電変換装置による、透明絶縁層６５の膜
厚と反射率の関係を第４図に示す。尚、第４図には、透
明基板６１の光入射側での反射は含んでいない。

同図に示したように、この実施例でも、透明絶縁層６５
の膜厚変動による反射率の変化量が抑制されていること
がわかる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、補助電極の透明
絶縁層に高屈折率（ｎ−１，８〜３．０）の透明誘電体
層を用いることで、透明絶縁層の膜厚変動による感度む
らの発生を制御することができ、しかも製造が容易で歩
留りの向上が図れる補助電極付きの光電変換装置を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による光電変換装置の構成を示
す断面図、第２図は他の実施例の光電変換装置の構成を
示す断面図、第３図は第１図の充電変換装置における屈
折率が１．９〜３．０の透明絶縁層膜厚の変化に伴う反
射率の変化を示す図、第４図は第２図の光電変換装置に
おける屈折率が１．９〜３．０の透明絶縁層膜厚の変化
に伴う反射率の変化を示す図、第５図ないし第７図は夫
々従来の光電変換装置の構成を示す断面図、第８図は対
向電極の構成を示す平面図、第９図は透明補助電極がな
い従来の光電変換装置の構成を示す断面図、第１０図は
第６図の構造における透明絶縁層が酸化シリコンと酸化
アルミニウムの場合の透明絶縁層の膜厚の変化に伴う反
射率の変化を示す図、第１１図は第７図の構造における
透明絶縁層が酸化シリコンと酸化アルミニウムの場合の
透明絶縁層の膜厚の変化に伴う反射率の変化を示す図で
ある。 ５１・・・・・・・・・透明基板 ５２・・・・・・・・・透明補助電極 ５３・・・・・・・・・透明絶縁層 ５４・・・・・・・・・光電変換層 ５５・・・・・・・・・オーミックコンタクト層５６・
・・・・・・・・対向電極 出願人　　　　　　株式会社　東芝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 透明基板上に、透明補助電極、透明絶縁層、光電変換層
   およびこの光電変換層面に互いに所定の間隔を置いて配
   置した一対の対向電極を形成した光電変換装置において
   、 前記透明絶縁層を、屈折率が１．８〜３．０となるよう
   に構成したことを特徴とする光電変換装置。