JPS61102075A - 光電変換素子を用いて波長を識別する方法 - Google Patents
光電変換素子を用いて波長を識別する方法Info
- Publication number
- JPS61102075A JPS61102075A JP59225274A JP22527484A JPS61102075A JP S61102075 A JPS61102075 A JP S61102075A JP 59225274 A JP59225274 A JP 59225274A JP 22527484 A JP22527484 A JP 22527484A JP S61102075 A JPS61102075 A JP S61102075A
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- JP
- Japan
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- light
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- 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
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（Ａｌ 屋菜上の利用分計
本発明は光電変換素子に関し、特に入射光の波長？識別
できるような光電変換素子に関する。
できるような光電変換素子に関する。
偉）従来技術及びその問題点
空間電荷層など？利用した光電変換素子、例えばＰＮ接
合や金属−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ってその絶対値が変化する。
合や金属−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ってその絶対値が変化する。
ＬかＬｌ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
が現われる。チオニンーＦｅ ２＋系の光電池でに、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
電流が観察でれているが、入射光波長による充電流波形
の変化は報告されていない。
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
が現われる。チオニンーＦｅ ２＋系の光電池でに、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
電流が観察でれているが、入射光波長による充電流波形
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【こは入射光路にフィル
ターを挿入しなければならず、例えばこの楠頌の入射光
があった場合、光路を２つに分離しなければならなかり
た。
はできない。識別を行なうため【こは入射光路にフィル
ターを挿入しなければならず、例えばこの楠頌の入射光
があった場合、光路を２つに分離しなければならなかり
た。
（Ｃ） 発明の目的
入射光路にフィルターを挿入しなくても、入射光波長の
識別が町Ｆ＠な光電変換素子を提供することにある。
識別が町Ｆ＠な光電変換素子を提供することにある。
（４）発明の溝成
本発明の目的は、可視光または赤外光に対して吸収ケ有
し、かつ光尋電性ヤ有する有イ使物含有膜ふ・よび線膜
の両面に接触している２つの電極を有し、前記電極の少
なくとも一方は透明であることを特徴とする光電変換素
子【こより達成される。
し、かつ光尋電性ヤ有する有イ使物含有膜ふ・よび線膜
の両面に接触している２つの電極を有し、前記電極の少
なくとも一方は透明であることを特徴とする光電変換素
子【こより達成される。
本発明に用いられる有機物質とは、光電流、光起電力の
波形が入射光の波長により大きく変化するものであり、
例えば、フタロシアニン系顔料、千オーインジゴ系顔料
、インジコ系顔料、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、千オジン
染料、シアニン染料などが挙げられるがこれら（こ限定
されない。
波形が入射光の波長により大きく変化するものであり、
例えば、フタロシアニン系顔料、千オーインジゴ系顔料
、インジコ系顔料、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、千オジン
染料、シアニン染料などが挙げられるがこれら（こ限定
されない。
膜の作成方法としては、真空蒸着、バインダー中に溶解
あるいは分数させて塗布する方法又は加圧によりペレッ
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、
ボリアリレート、ボリヒニルアルコール、メラニン樹門
旨、フェノール樹脂などバインダーとして膿を形成する
ものであればよい。
あるいは分数させて塗布する方法又は加圧によりペレッ
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、
ボリアリレート、ボリヒニルアルコール、メラニン樹門
旨、フェノール樹脂などバインダーとして膿を形成する
ものであればよい。
暎の両面に接触させた上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′
成極としては、Ｎｅ５ａ膜やＩＴＯあるいはＰｔ、Ａｕ
、Ａｇ、Ｃｕ、ＡＣＩｎ ７にどの金５＜ｆｌｕが用い
られる。
必要性から導電性透明電極でなければならない。透明′
成極としては、Ｎｅ５ａ膜やＩＴＯあるいはＰｔ、Ａｕ
、Ａｇ、Ｃｕ、ＡＣＩｎ ７にどの金５＜ｆｌｕが用い
られる。
基板は繊織性のものであれば透明、不透明全問うもので
すく、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ンビリティに富むものまで
どのようなものでもかまわない。
すく、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ンビリティに富むものまで
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？照射−１．！−膜
０１′（子８正イし”゛発生１６”゛・元”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【こは空間電荷層などに起因した光起電力とに
別に光起電力が生ずる。ただし電極のフェルミレベルに
従って、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。
。光応答性を持つこのような膜に光？照射−１．！−膜
０１′（子８正イし”゛発生１６”゛・元”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【こは空間電荷層などに起因した光起電力とに
別に光起電力が生ずる。ただし電極のフェルミレベルに
従って、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
に得る場合は、膜中で電子および正孔の発生の分布およ
び電界の電子に従がって、その波形は微妙に変化する。
に得る場合は、膜中で電子および正孔の発生の分布およ
び電界の電子に従がって、その波形は微妙に変化する。
この結果電子正孔発生体の吸光係数膜厚の設定に従かい
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。
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。
膜厚は待に限定されないが、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。
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。
（５）実施例
以下に図面に基き本発明の詳細な説明する。
第１図に、本発明の１突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層から成っている、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。
た。基板（１）と第１電極（２）、膜（３）、第２電極
（４）の３層から成っている、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、′ｆ、２電極（４）に金
の莢着膜を甲い金を透明′電極としてこの方向から光照
射した。
の莢着膜を甲い金を透明′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’ｌ取ったため、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。
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全バインダーと
して溶解させて、銅フタロシアニン（東洋インキ製）全
機械的に分散し、インジウム電極上に塗布した。塗布＋
ｙＡは乾燥型中で９０°Ｃ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
ｉ漠の膜厚に約３μｍであった。
リレートとメタアクリル酸との共重合体全バインダーと
して溶解させて、銅フタロシアニン（東洋インキ製）全
機械的に分散し、インジウム電極上に塗布した。塗布＋
ｙＡは乾燥型中で９０°Ｃ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
ｉ漠の膜厚に約３μｍであった。
第２図に測定回路？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ュアニ、メータ６
１０ Ｃ４を用い、レコーダ（８１で光電流波形を追跡
した。
系で電流計（７）はケイスレイ社製ピュアニ、メータ６
１０ Ｃ４を用い、レコーダ（８１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） Ｈエヌエフ回路設計ブロック
Ｉ裂Ｌｌ−７５Ａ′に用い、オートニクス製トランジエ
ントメモＩｔ Ｓ−１２１（１１）で波形全記憶きせレ
コーダ（１２）で記録した。（１３）はＡｌ製のサンプ
ルボックスで（１４）はサンプルである。
抗、プリアンプ＋１０） Ｈエヌエフ回路設計ブロック
Ｉ裂Ｌｌ−７５Ａ′に用い、オートニクス製トランジエ
ントメモＩｔ Ｓ−１２１（１１）で波形全記憶きせレ
コーダ（１２）で記録した。（１３）はＡｌ製のサンプ
ルボックスで（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、回折格子で
単色光′ｔ−取り出し１高周波カットオブフィルターを
通して入射光ｈｒ とした。モノクロメーターノ光収り
出し口には力、メラ用のシャッタ全敗り付けこのシャッ
タを用いて光照射を行なった。
単色光′ｔ−取り出し１高周波カットオブフィルターを
通して入射光ｈｒ とした。モノクロメーターノ光収り
出し口には力、メラ用のシャッタ全敗り付けこのシャッ
タを用いて光照射を行なった。
入射ｈｒは５２０〜５５０ｎｍで１．８Ｘ１０３〜２、
ＯＸ １０” ｅｒｇ／ａｍ ｓｅｃであった・測定
はすべて室温で行なった。
ＯＸ １０” ｅｒｇ／ａｍ ｓｅｃであった・測定
はすべて室温で行なった。
第３図に、入射光波長を変化させた場合の充電流波形を
示した。図中のａ、ｂ、ｃ及びｄはそれぞれ５３０．５
４０．５５０及び５８０ｎｍでの充電流波形を２−１図
の測定系で測定した場合である。
示した。図中のａ、ｂ、ｃ及びｄはそれぞれ５３０．５
４０．５５０及び５８０ｎｍでの充電流波形を２−１図
の測定系で測定した場合である。
入射光波長によって、光電流はダイナミックに変化り、
ｓｓｏ〜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のように暗電流とに逆付号のシグナ
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
ａｔの波長域を１１別できる。
ｓｓｏ〜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のように暗電流とに逆付号のシグナ
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
ａｔの波長域を１１別できる。
６Ｔ者の波長域にｒ禰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付号
シグナルの時間（２１０〜１００ ｍ５ｅｃ桿ずであり
、大きさは６３０ｎｍで光電流の定常値の１０倍以上と
なる。
な領域と一致している。２−２図の測定系でこの逆付号
シグナルの時間（２１０〜１００ ｍ５ｅｃ桿ずであり
、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っくりと減衰
するが１０ ’ｔｏｒｒ程度の真空下Ｇコ２時間はどの
放１ｄで元の１１６に回復する。また印加゛直圧により
暗室流１１ばは自由に設定することが可能である。
するが１０ ’ｔｏｒｒ程度の真空下Ｇコ２時間はどの
放１ｄで元の１１６に回復する。また印加゛直圧により
暗室流１１ば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？生かすこと番こよって２種
の入射光波長の識別が可能となる。
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）全バ
インダーとして、他は実施例１と同様な構成を待つサン
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ｙ４した。このサンプルの膜厚は３．５ ｎ ｍで
あった。結果は実施例１と同様に、５５０〜７３０ｎｍ
の波長領域で逆付号シグナルが観察された。
インダーとして、他は実施例１と同様な構成を待つサン
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ｙ４した。このサンプルの膜厚は３．５ ｎ ｍで
あった。結果は実施例１と同様に、５５０〜７３０ｎｍ
の波長領域で逆付号シグナルが観察された。
（６）発明の効果
コノヨうにして本発明によると、フィルタを用いること
なく１つの受光素子で異なった波長領域の入射光全識別
することが可能となる。また識別できる波長領域に膜を
形成する′（予圧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。
なく１つの受光素子で異なった波長領域の入射光全識別
することが可能となる。また識別できる波長領域に膜を
形成する′（予圧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図は不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に簡易製２−２図１−ｒ扁速
′！ｉを示す。第３図のａ、ｂ、ｃ及びｄにそれぞれ５
３０．５４０．５５０、及び５８０ｎｍでの充電流波形
を示したグラフである６図中１・・・・・・・・・ｊ＆
板８・・・・・・・・・レコーダ２・・・・・・
・・・第１電極９・・・・・・・・・抵抗３・・・・・
・・・・膜１０・・・・・・・・・プリアンプ４・・・
・・・・・・第２電極 １１・・・・旧・・トランゼ
ントメモリー５・・・・・・・・・リード線１２−・・
−・−レコーダ６・・・・・・・・・係属１莫 １
３・・・・・・・・・サンプルボックス７・・・・・・
・・・電流計 １４・・・・・・・・・サンプルをそ
れぞれ示す。 第工図 第２図 （２−２町 切 鵞 Ｏ 第３図 口面の浄書（内容に変更なし）αｆ
タＳｏｎ＾ αｔ ５８０幻九 手続補正帯（方式） ％式％ ２、発明の名称 波長へ治Ｊ”Ｉ ＜）・イ絶だ死霞麦援業モ３、補正を
する者 事件との関係 特 許 出願人 性 所 東京都千代田区丸の内圧丁目４番２号名
称 （５９８）玉−員藏株式会社 ４、代理人 居 所 〒１００東京都千代田区丸の内三丁目４番２号
三菱製紙株式会社内 電話（２１３） ３６４１ １ムムる。
２図は測定回路図で２−１に簡易製２−２図１−ｒ扁速
′！ｉを示す。第３図のａ、ｂ、ｃ及びｄにそれぞれ５
３０．５４０．５５０、及び５８０ｎｍでの充電流波形
を示したグラフである６図中１・・・・・・・・・ｊ＆
板８・・・・・・・・・レコーダ２・・・・・・
・・・第１電極９・・・・・・・・・抵抗３・・・・・
・・・・膜１０・・・・・・・・・プリアンプ４・・・
・・・・・・第２電極 １１・・・・旧・・トランゼ
ントメモリー５・・・・・・・・・リード線１２−・・
−・−レコーダ６・・・・・・・・・係属１莫 １
３・・・・・・・・・サンプルボックス７・・・・・・
・・・電流計 １４・・・・・・・・・サンプルをそ
れぞれ示す。 第工図 第２図 （２−２町 切 鵞 Ｏ 第３図 口面の浄書（内容に変更なし）αｆ
タＳｏｎ＾ αｔ ５８０幻九 手続補正帯（方式） ％式％ ２、発明の名称 波長へ治Ｊ”Ｉ ＜）・イ絶だ死霞麦援業モ３、補正を
する者 事件との関係 特 許 出願人 性 所 東京都千代田区丸の内圧丁目４番２号名
称 （５９８）玉−員藏株式会社 ４、代理人 居 所 〒１００東京都千代田区丸の内三丁目４番２号
三菱製紙株式会社内 電話（２１３） ３６４１ １ムムる。
Claims (1)
- 可視光または赤外光に対して吸収を有し、かつ光導電
性を有する有機物質含有膜および該膜の両面に接触して
いる２つの電極を有し、前記電極の少なくとも一方は透
明であることを特徴とする入射光の波長の識別が可能な
光電変換素子。
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 true JPS61102075A (ja) | 1986-05-20 |
| JPH056355B2 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) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03171779A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-25 | Hitachi Chem Co Ltd | 光強度の変化を電気信号に変換する方法 |
| WO2003067677A3 (en) * | 2002-02-08 | 2004-01-22 | Milano Politecnico | Organic semiconductor photodetector |
| WO2008038324A1 (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-03 | Politecnico Di Milano | Color sensing device using organic semiconductor-based photodiodes |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53131782A (en) * | 1977-04-20 | 1978-11-16 | Exxon Research Engineering Co | Photoelectric 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
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53131782A (en) * | 1977-04-20 | 1978-11-16 | Exxon Research Engineering Co | Photoelectric device |
| JPS5928388A (ja) * | 1982-08-09 | 1984-02-15 | Daicel Chem Ind Ltd | 光電変換素子 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03171779A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-25 | Hitachi Chem Co Ltd | 光強度の変化を電気信号に変換する方法 |
| WO2003067677A3 (en) * | 2002-02-08 | 2004-01-22 | Milano Politecnico | Organic semiconductor photodetector |
| WO2008038324A1 (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-03 | Politecnico Di Milano | Color sensing device using organic semiconductor-based photodiodes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH056355B2 (ja) | 1993-01-26 |
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