[发明专利]光电转换元件

说明书

本发明降低暗电流。在包含阳极(12)、阴极(16)、以及设置于该阳极与该阴极之间的活性层(14)的光电转换元件(10)中，活性层包含p型半导体材料和n型半导体材料，该p型半导体材料是聚苯乙烯换算重均分子量为40000以上200000以下的高分子化合物，在对利用透射型电子显微镜观察到的上述活性层的图像进行二值化而得到的图像中，p型半导体材料的相与n型半导体材料的相的接合长度在每1μm²进行了二值化的图像面积中为130μm以上且小于200μm。

技术领域

本发明涉及光检测元件等光电转换元件及其制造方法。

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。

通过将n型半导体材料(受电子性化合物)和p型半导体材料(给电子性化合物)混合而具有由包含n型半导体材料的相和包含p型半导体材料的相构成的相分离结构的活性层被称为体异质结型活性层。

在体异质结型活性层中，受电子性化合物的相和给电子性化合物的相构成了从一个电极侧连续到另一电极侧的微细且复杂形状的相，它们在相互分离的同时构成复杂的界面。

为了提高具备体异质结型活性层的光电转换元件的光电转换效率，已知有下述构成：使n型半导体与p型半导体的pn结的面积在每1μm³活性层中为100μm²以上(参见专利文献1)。

另外，例如，为了提高具备体异质结型活性层的光电转换元件的光电转换效率，已知有下述构成：在对利用透射型电子显微镜观察到的活性层的图像进行二值化而得到的图像中，使给电子性化合物与受电子性化合物的接合长度在每1μm²活性层的图像中为100μm以上(参见专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-41022号公报

专利文献2：日本特开2011-238762号公报

发明内容

发明所要解决的课题

光电转换元件例如被用作光检测元件。作为光检测元件使用的光电转换元件在被施加了电压的状态下使用，入射至元件的光经转换而以电流的形式检测出。但是，即使是在光未入射的状态下，光电转换元件中也有微弱的电流流通。该电流已知为暗电流，是使光检测的精度降低的主要原因。因此，为了进一步提高光电转换元件的特性、性能，要求暗电流进一步降低。

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，通过对p型半导体材料的重均分子量、以及p型半导体材料的相与n型半导体材料的相的接合长度进行调节，能够降低光电转换元件的暗电流，从而完成了本发明。即，本发明提供下述[1]～[9]。

[1]一种光电转换元件，其是包含阳极、阴极、以及设置于该阳极与该阴极之间的活性层的光电转换元件，上述光电转换元件中，

上述活性层包含p型半导体材料和n型半导体材料，该p型半导体材料是聚苯乙烯换算重均分子量为40000以上200000以下的高分子化合物，