JPH056355B2 - - Google Patents
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- JPH056355B2 JPH056355B2 JP59225274A JP22527484A JPH056355B2 JP H056355 B2 JPH056355 B2 JP H056355B2 JP 59225274 A JP59225274 A JP 59225274A JP 22527484 A JP22527484 A JP 22527484A JP H056355 B2 JPH056355 B2 JP H056355B2
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- Japan
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- light
- pigments
- dyes
- film
- wavelength
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
- H10K39/30—Devices controlled by radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/30—Coordination compounds
- H10K85/311—Phthalocyanine
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
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- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(A) 産業上の利用分野
本発明は光電変換素子に関し、特に入射光の波
長を識別できるような光電変換素子に関する。
長を識別できるような光電変換素子に関する。
(B) 従来技術及びその問題点
空間電荷層などを利用した光電変換素子、例え
ばPN接合や金属一半導体接合を利用した光電変
換素子では一定の印加電圧で入射光に対応して、
光電流あるいは光起電力が得られる。またこのと
き印加電圧がゼロであれば電池である。このよう
にPN接合や金属半導体接合などを利用して得ら
れた光電流あるいは光起電力は回路により正かゼ
ロあるいは負かゼロであり、入射光量と光電変換
素子の量子収率によつてその絶対値が変化する。
しかし、このとき光電流あるいは光起電力はどの
ような入射光波長に対しても光照射に暗時の値か
ら立ち上がり、光照射を切れば再び暗時の値に戻
るという一過程のみが言われる。チオニン−
Fe2+系の光電池では、アノード光電流とカソー
ド光電流の組み合せから複雑な光電流が観察され
ているが、入射光波長による光電流波形の変化は
報告されていない。
ばPN接合や金属一半導体接合を利用した光電変
換素子では一定の印加電圧で入射光に対応して、
光電流あるいは光起電力が得られる。またこのと
き印加電圧がゼロであれば電池である。このよう
にPN接合や金属半導体接合などを利用して得ら
れた光電流あるいは光起電力は回路により正かゼ
ロあるいは負かゼロであり、入射光量と光電変換
素子の量子収率によつてその絶対値が変化する。
しかし、このとき光電流あるいは光起電力はどの
ような入射光波長に対しても光照射に暗時の値か
ら立ち上がり、光照射を切れば再び暗時の値に戻
るという一過程のみが言われる。チオニン−
Fe2+系の光電池では、アノード光電流とカソー
ド光電流の組み合せから複雑な光電流が観察され
ているが、入射光波長による光電流波形の変化は
報告されていない。
前記のような光電変換素子では、単独では入射
光の識別はできない。識別を行なうためには入射
光路にフイルターを挿入しなければならず、例え
ばこの種類の入射光があつた場合、光路を２つに
分離しなければならなかつた。
光の識別はできない。識別を行なうためには入射
光路にフイルターを挿入しなければならず、例え
ばこの種類の入射光があつた場合、光路を２つに
分離しなければならなかつた。
(C) 発明の目的
入射光路にフイルターを挿入しなくても、入射
光波長の識別が可能な光電変換素子を提供するこ
とにある。
光波長の識別が可能な光電変換素子を提供するこ
とにある。
(A) 発明の構成
本発明の目的は、可視光または赤外光に対して
光起電力を有し、かつ入射光の波長により光照射
時に正あるいは負の光電流シグナルが得られるフ
タロシアニン系顔料、チオ−インジゴ系顔料、イ
ンジゴ系顔料、ペリレン系顔料、アゾ顔料、シア
ニン顔料、多環キノン系顔料、ピリリウム系染
料、チオピリリウム系染料、トリアリールメタン
系染料、チオジン染料およびシアニン染料から選
ばれる少なくとも一つの光導電性有機化合物とバ
インダーを含む厚さ0.1〜10μｍの膜、および該膜
の両面に接触している２つの電極を有し、該電極
の少なくとも一方は透明である光電変換素子を用
い、該素子の透明な一方の電極から該素子に光を
照射し、正あるいは負の光電流シグナルを得るこ
とによつて、前記照射光の波長を識別する方法に
より達成される。
光起電力を有し、かつ入射光の波長により光照射
時に正あるいは負の光電流シグナルが得られるフ
タロシアニン系顔料、チオ−インジゴ系顔料、イ
ンジゴ系顔料、ペリレン系顔料、アゾ顔料、シア
ニン顔料、多環キノン系顔料、ピリリウム系染
料、チオピリリウム系染料、トリアリールメタン
系染料、チオジン染料およびシアニン染料から選
ばれる少なくとも一つの光導電性有機化合物とバ
インダーを含む厚さ0.1〜10μｍの膜、および該膜
の両面に接触している２つの電極を有し、該電極
の少なくとも一方は透明である光電変換素子を用
い、該素子の透明な一方の電極から該素子に光を
照射し、正あるいは負の光電流シグナルを得るこ
とによつて、前記照射光の波長を識別する方法に
より達成される。
膜の作成方法としては、バインダー中に溶解あ
るいは分散させて塗布する方法又は加圧によりペ
レツト化する方法などが適宜選択される。バイン
ダーとしては、ポリカーボネイト、ポリスチレ
ン、ポリエステル、ポリアリレート、ポリビニル
アルコール、メラニン樹脂、フエノール樹脂など
バインダーとして膜を形成するものであればよ
い。
るいは分散させて塗布する方法又は加圧によりペ
レツト化する方法などが適宜選択される。バイン
ダーとしては、ポリカーボネイト、ポリスチレ
ン、ポリエステル、ポリアリレート、ポリビニル
アルコール、メラニン樹脂、フエノール樹脂など
バインダーとして膜を形成するものであればよ
い。
膜の両面に接触させた電極は少なくとも一方は
光照射の必要性から導電性透明電極でなければな
らない。透明電極としては、Nesa膜やITOある
いはPt・Au・Ag・Cu・Al・Inなどの金属膜が
用いられる。
光照射の必要性から導電性透明電極でなければな
らない。透明電極としては、Nesa膜やITOある
いはPt・Au・Ag・Cu・Al・Inなどの金属膜が
用いられる。
基板は絶縁性のものであれば透明、不透明を問
うものでなく、またガラスのように固いものから
ポリエチレンテレフタレートのようなフレキシビ
リテイに富むものまでどのようなものでもかまわ
ない。
うものでなく、またガラスのように固いものから
ポリエチレンテレフタレートのようなフレキシビ
リテイに富むものまでどのようなものでもかまわ
ない。
本発明の効果は次のような原理によるものと考
察される。光応答性を持つこのような膜に光を照
射すると膜中で電子と正孔が発生するが、光が膜
中で不均一に吸収された場合、電子および正孔に
濃度勾配が生じまたこのとき正孔と電子で拡散速
度に差がある場合には空間電荷層などに起因した
光起電力とは別に光起電力が生ずる。ただし電極
のフエルミレベルに従つて、膜と非オーミツク接
触をとる場合があるが、このときの挙動はより複
雑になる。
察される。光応答性を持つこのような膜に光を照
射すると膜中で電子と正孔が発生するが、光が膜
中で不均一に吸収された場合、電子および正孔に
濃度勾配が生じまたこのとき正孔と電子で拡散速
度に差がある場合には空間電荷層などに起因した
光起電力とは別に光起電力が生ずる。ただし電極
のフエルミレベルに従つて、膜と非オーミツク接
触をとる場合があるが、このときの挙動はより複
雑になる。
先述したような効果により、光起電力、光電流
シグナルを得る場合は、膜中で電子および正孔の
発生の分布および電界の容子に従がつて、その波
形は微妙に変化する。この結果、電子・正孔対の
発生する領域は光導電性有機物質の吸光係数に従
がい同一の光電変換素子で入射光波長に対し、正
あるいは負のシグナルを得ることができるので波
長の識別が可能となる。
シグナルを得る場合は、膜中で電子および正孔の
発生の分布および電界の容子に従がつて、その波
形は微妙に変化する。この結果、電子・正孔対の
発生する領域は光導電性有機物質の吸光係数に従
がい同一の光電変換素子で入射光波長に対し、正
あるいは負のシグナルを得ることができるので波
長の識別が可能となる。
膜厚は、膜の内部抵抗が大きくなることを避け
るために10μｍ以下が望ましく光吸収の問題から
0.1μｍ以上が望ましい。
るために10μｍ以下が望ましく光吸収の問題から
0.1μｍ以上が望ましい。
(B) 実施例
以下に図面に基き本発明を詳細に説明する。
実施例 １
第１図に、本発明の１実施例として素子の断面
図を示した。基板１と第１電極２、膜３、第２電
極４の３層から成つている。またこの３層を物理
的あるいは化学的に保護するために、保護層６を
設けてもかまわない。
図を示した。基板１と第１電極２、膜３、第２電
極４の３層から成つている。またこの３層を物理
的あるいは化学的に保護するために、保護層６を
設けてもかまわない。
第１電極２にインジウム、第２電極４に金の蒸
着膜を用い金を透明電極としてこの方向から光照
射した。
着膜を用い金を透明電極としてこの方向から光照
射した。
異種金属でコンタクトを取つたため、金電極側
はカソードとなり一種の電池として挙動させるこ
とができる。膜は極性の大きな溶媒、例えばジオ
キサンにブチルアクリレートとメタアクリル酸と
の共重合体をバインダーとして溶解させて、銅フ
タロシアニン（東洋インキ製）を機械的に分散
し、インジウム電極上に塗布した。塗布膜は乾燥
器中で90℃前後で十分乾燥させた。銅フタロシア
ニンのバインダーに対する比は16重量％、塗布膜
の膜厚は約3μｍであつた。
はカソードとなり一種の電池として挙動させるこ
とができる。膜は極性の大きな溶媒、例えばジオ
キサンにブチルアクリレートとメタアクリル酸と
の共重合体をバインダーとして溶解させて、銅フ
タロシアニン（東洋インキ製）を機械的に分散
し、インジウム電極上に塗布した。塗布膜は乾燥
器中で90℃前後で十分乾燥させた。銅フタロシア
ニンのバインダーに対する比は16重量％、塗布膜
の膜厚は約3μｍであつた。
第２図に測定回路を図示した。２−１図は、簡
易的測定系で電流計７はケイスレイ社製ピユアニ
メータ610C型を用い、レコーダ８で光電流波形
を追跡した。
易的測定系で電流計７はケイスレイ社製ピユアニ
メータ610C型を用い、レコーダ８で光電流波形
を追跡した。
２−２図は、より応答速度の速い系であり、９
は抵抗、プリアンプ１０はエヌエフ回路設計ブロ
ツク製LI−75Aを用い、オートニクス製トランジ
エントメモリＳ−121（１１）で波形を記憶させレ
コーダ１２で記録した。１３はAl製のサンプル
ボツクスで１４はサンプルである。
は抵抗、プリアンプ１０はエヌエフ回路設計ブロ
ツク製LI−75Aを用い、オートニクス製トランジ
エントメモリＳ−121（１１）で波形を記憶させレ
コーダ１２で記録した。１３はAl製のサンプル
ボツクスで１４はサンプルである。
光源はタングステンハロゲンランプを用い、回
析格子で単色光を取り出し、高周波カツトオブフ
イルターを通して入射光hνとした。モノクロメ
ーターの光取り出し口にはカメラ用のシヤツタを
取り付けこのシヤツタを用いて光照射を行なつ
た。入射hνは520〜550nｍで1.8×103〜2.0×
103erg／cm3secであつた。
析格子で単色光を取り出し、高周波カツトオブフ
イルターを通して入射光hνとした。モノクロメ
ーターの光取り出し口にはカメラ用のシヤツタを
取り付けこのシヤツタを用いて光照射を行なつ
た。入射hνは520〜550nｍで1.8×103〜2.0×
103erg／cm3secであつた。
測定はすべて室温で行なつた。
第３図に、入射光波長を変化させた場合の光電
流波形を示した。第３図のａ，ｂ，ｃ及びｄはそ
れぞれ530、540、550及び580nｍでの光電流波形
を２−１図の測定系で測定した場合である。入射
光波長によつて、光電流はダイナミツクに変化
し、550〜730nｍの波長領域では光を入射した時
に第３図におけるｃ，ｄのように暗電流とは逆符
号（負）のシグナルが観察された。このシグナル
は第３図におけるａ，ｂのように他の入射光波長
域では観察されないのでこの２種の波長域を識別
できる。
流波形を示した。第３図のａ，ｂ，ｃ及びｄはそ
れぞれ530、540、550及び580nｍでの光電流波形
を２−１図の測定系で測定した場合である。入射
光波長によつて、光電流はダイナミツクに変化
し、550〜730nｍの波長領域では光を入射した時
に第３図におけるｃ，ｄのように暗電流とは逆符
号（負）のシグナルが観察された。このシグナル
は第３図におけるａ，ｂのように他の入射光波長
域では観察されないのでこの２種の波長域を識別
できる。
前者の波長域は銅フタロシアニンの吸光係数の
大きな領域と一致している。２−２図の測定系で
この逆符号（負）シグナルの時間は10〜100ｍsec
程度であり、大きさは630nｍで光電流の定常値
の10倍以上となる。
大きな領域と一致している。２−２図の測定系で
この逆符号（負）シグナルの時間は10〜100ｍsec
程度であり、大きさは630nｍで光電流の定常値
の10倍以上となる。
このシグナルは定常値とともに空気中でゆつく
りと減衰するが10-5torr程度の真空下に２時間ほ
どの放置で元の値に回復する。また印加電圧によ
り暗電流値は自由に設定することが可能である。
このような光照射時の特性を生かすことによつて
２種の入射光波長の識別が可能となる。
りと減衰するが10-5torr程度の真空下に２時間ほ
どの放置で元の値に回復する。また印加電圧によ
り暗電流値は自由に設定することが可能である。
このような光照射時の特性を生かすことによつて
２種の入射光波長の識別が可能となる。
実施例 ２
ポリスチレンであるスタイロン685（旭ダウ製）
をバインダーとして、他は実施例１と同様な構成
を持つサンプルについてその光電流波形を２−１
図の測定系を用いて追跡した。このサンプルの膜
厚は3.5nｍであつた。結果は実施例１と同様に、
550〜730nｍの波長領域で逆符号（負）シグナル
が観察された。
をバインダーとして、他は実施例１と同様な構成
を持つサンプルについてその光電流波形を２−１
図の測定系を用いて追跡した。このサンプルの膜
厚は3.5nｍであつた。結果は実施例１と同様に、
550〜730nｍの波長領域で逆符号（負）シグナル
が観察された。
(F) 発明の効果
このようにして本発明によると、フイルタを用
いることなく１つの受光素子で２以上の異なつた
波長領域の入射光を識別できるので、例えば画像
読取りセンサーに用いた場合、センサーの構造を
簡素化できるという利点を有する。また識別でき
る波長領域は膜を形成する電子正孔発生体の吸収
スペクトルに対応するので材料により任意に設定
することが可能である。
いることなく１つの受光素子で２以上の異なつた
波長領域の入射光を識別できるので、例えば画像
読取りセンサーに用いた場合、センサーの構造を
簡素化できるという利点を有する。また識別でき
る波長領域は膜を形成する電子正孔発生体の吸収
スペクトルに対応するので材料により任意に設定
することが可能である。
第１図は本発明の光電変換素子の１例を示す断
面図、第２図は測定回路図で２−１は簡易型、２
−２図は高速型を示す。第３図のａ，ｂ，ｃ及び
ｄはそれぞれ530、540、550、及び580nｍでの光
電流波形を示したグラフである。 図中、１……基板、２……第１電極、３……
膜、４……第２電極、５……リード線、６……保
護膜、７……電流計、８……レコーダ、９……抵
抗、１０……プリアンプ、１１……トランゼント
メモリー、１２……レコーダ、１３……サンプル
ボツクス、１４……サンプルをそれぞれ示す。
面図、第２図は測定回路図で２−１は簡易型、２
−２図は高速型を示す。第３図のａ，ｂ，ｃ及び
ｄはそれぞれ530、540、550、及び580nｍでの光
電流波形を示したグラフである。 図中、１……基板、２……第１電極、３……
膜、４……第２電極、５……リード線、６……保
護膜、７……電流計、８……レコーダ、９……抵
抗、１０……プリアンプ、１１……トランゼント
メモリー、１２……レコーダ、１３……サンプル
ボツクス、１４……サンプルをそれぞれ示す。
Claims (1)
- １ 可視光または赤外光に対して光起電力を有
し、かつ入射光の波長により光照射時に正あるい
は負の光電流シグナルが得られるフタロシアニン
系顔料、チオ−インジゴ系顔料、インジゴ系顔
料、ペリレン系顔料、アゾ顔料、シアニン顔料、
多環キノン系顔料、ピリリウム系染料、チオピリ
リウム系染料、トリアリールメタン系染料、チオ
ジン染料およびシアニン染料から選ばれる少なく
とも一つの光導電性有機化合物とバインダーを含
む厚さ0.1〜10μｍの膜、および該膜の両面に接触
している２つの電極を有し、該電極の少なくとも
一方は透明である光電変換素子を用い、該素子の
透明な一方の電極から該素子に光を照射し、正あ
るいは負の光電流シグナルを得ることによつて、
前記照射光の波長を識別する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59225274A JPS61102075A (ja) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | 光電変換素子を用いて波長を識別する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59225274A JPS61102075A (ja) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | 光電変換素子を用いて波長を識別する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61102075A JPS61102075A (ja) | 1986-05-20 |
| JPH056355B2 true JPH056355B2 (ja) | 1993-01-26 |
Family
ID=16826753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59225274A Granted JPS61102075A (ja) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | 光電変換素子を用いて波長を識別する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61102075A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2715601B2 (ja) * | 1989-11-30 | 1998-02-18 | 日立化成工業株式会社 | 光強度の変化を電気信号に変換する方法 |
| ITMI20020231A1 (it) * | 2002-02-08 | 2003-08-08 | Milano Politecnico | Fotorivelatore a semiconduttore organico |
| ITMI20061866A1 (it) * | 2006-09-29 | 2008-03-30 | Fondazione Istituto Italiano Di Tecnologia | Dispositivo per la rilevazione del colore con fotodiodi e semicondutture organico |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1593898A (en) * | 1977-04-20 | 1981-07-22 | Exxon Research Engineering Co | Photovoltaic device |
| JPS5928388A (ja) * | 1982-08-09 | 1984-02-15 | Daicel Chem Ind Ltd | 光電変換素子 |
-
1984
- 1984-10-25 JP JP59225274A patent/JPS61102075A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61102075A (ja) | 1986-05-20 |
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