(57)【要約】【解決手段】本開示の一実施形態の光電変換素子は、第１電極と、第１電極に対向配置された第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられると共に、層内に一の有機半導体材料のドメインを有する有機光電変換層とを備え、一の有機半導体材料のドメインは、有機光電変換層を膜厚方向に縦断するパーコレーション構造を有すると共に、有機光電変換層の平面方向のドメイン長が有機光電変換層の膜厚方向のドメイン長よりも小さい。【選択図】図１
2019098315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
前記第１電極に対向配置された第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられると共に、層内に一の有機半導体材料のドメインを有する有機光電変換層とを備え、
前記一の有機半導体材料のドメインは、前記有機光電変換層を膜厚方向に縦断するパーコレーション構造を有すると共に、前記有機光電変換層の平面方向のドメイン長が前記有機光電変換層の膜厚方向のドメイン長よりも小さい
光電変換素子。
【請求項２】
前記有機光電変換層は、透過型電子顕微鏡によってデフォーカス条件において撮影された膜厚方向の断面写真に２本以上の線によって構成される干渉縞を有し、
前記干渉縞を構成する２本以上の線の間隔は、前記一の有機半導体材料の分子長に対して±５０％以内となっている、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記干渉縞の長さは２０ｎｍ以上である、請求項２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記干渉縞と前記第１電極の電極面とのなす角は、４５°よりも大きく９０°以下である、請求項２に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記干渉縞は１０本未満の線で構成されている、請求項２に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記有機光電変換層と前記第２電極との間の界面の表面粗さは１０ｎｍ以下である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記一の有機半導体材料は正孔輸送性を有する、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項８】
各画素が１または複数の有機光電変換部を含み、
前記有機光電変換部は、
第１電極と、
前記第１電極に対向配置された第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられると共に、層内に一の有機半導体材料のドメインを有する有機光電変換層とを備え、
前記一の有機半導体材料のドメインは、前記有機光電変換層を膜厚方向に縦断するパーコレーション構造を有すると共に、前記有機光電変換層の平面方向のドメイン長が前記有機光電変換層の膜厚方向のドメイン長よりも小さい
固体撮像装置。
【請求項９】
各画素では、１または複数の前記有機光電変換部と、前記有機光電変換部とは異なる波長域の光電変換を行う１または複数の無機光電変換部とが積層されている、請求項８に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記無機光電変換部は、半導体基板内に埋め込み形成され、
前記有機光電変換部は、前記半導体基板の第１面側に形成されている、請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記半導体基板の第２面側に多層配線層が形成されている、請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記有機光電変換部が緑色光の光電変換を行い、
前記半導体基板内に、青色光の光電変換を行う無機光電変換部と、赤色光の光電変換を行う無機光電変換部とが積層されている、請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
各画素では、互いに異なる波長域の光電変換を行う複数の前記有機光電変換部が積層されている、請求項８に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、有機半導体材料を用いた光電変換素子およびこれを備えた固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機薄膜を用いたデバイスの開発が行われている、有機光電変換素子はその一つであり、これを用いた有機薄膜太陽電池や有機撮像素子等が提案されている。有機光電変換素子では、ｐ型有機半導体およびｎ型有機半導体を混合したバルクヘテロ構造が採用されており、外部量子効率の向上が図られている。しかしながら、有機光電変換素子には、有機半導体の伝導特性が低いことに起因して十分な外部量子効率が得られないという課題がある。また、有機撮像素子には、入射光に対して電気的な出力信号が遅延しやすいという課題がある。【０００３】
一般に、有機半導体の伝導は分子の配向が重要であることがわかっている。バルクヘテロ構造を有する有機光電変換素子においても同様である。このため、伝導方向が基板に対して鉛直方向な有機光電変換素子では、有機半導体は基板に対して水平配向であることが好ましい。これに対して、例えば、特許文献１では、水平配向性を有する有機半導体化合物を用いた光電変換素子が開示されている。例えば、特許文献２では、ｉ層の下層に配向制御層を設けた有機薄膜太陽電池が開示されている。例えば、特許文献３では、基板温度を制御して成膜することで光電変換層の配向性を制御する有機光電変換素子の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−６００５３号公報
【特許文献２】特開２００７−５９４５７号公報
【特許文献３】特開２００８−２５８４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、有機半導体材料を用いた光電変換素子では、外部量子効率および応答速度の向上が求められている。【０００６】
外部量子効率および応答速度を向上させることが可能な光電変換素子および固体撮像装置を提供することが望ましい。【０００７】
本開示の一実施形態の光電変換素子は、第１電極と、第１電極に対向配置された第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられると共に、層内に一の有機半導体材料のドメインを有する有機光電変換層とを備えたものであり、一の有機半導体材料のドメインは、有機光電変換層を膜厚方向に縦断するパーコレーション構造を有すると共に、有機光電変換層の平面方向のドメイン長が有機光電変換層の膜厚方向のドメイン長よりも小さい。【０００８】
本開示の一実施形態の固体撮像装置は、各画素が１または複数の有機光電変換部を含み、有機光電変換部として、上記本開示の一実施形態の光電変換素子を有するものである。【０００９】
本開示の一実施形態の光電変換素子および一実施形態の固体撮像装置では、第１電極と第２電極との間に設けられる有機光電変換層を、層内に所定の形状のドメインを形成する一の有機半導体材料を用いて構成するようにした。この一の有機半導体材料のドメインは、有機光電変換層を膜厚方向に縦断するパーコレーション構造を有すると共に、有機光電変換層の平面方向のドメイン長が膜厚方向のドメイン長よりも小さい。これにより、有機光電変換層を構成する有機半導体材料の混合状態を適切に制御することが可能となる。【００１０】
本開示の一実施形態の光電変換素子および一実施形態の固体撮像装置によれば、層内に上記のようなドメインを形成する一の有機半導体材料を用いて構成するようにしたので、有機光電変換層を構成する有機半導体材料が適切な混合状態に制御される。よって、外部量子効率および応答速度を向上させることが可能となる。【００１１】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の一実施の形態に係る光電変換素子の構成を表す断面模式図である。
【図２】図１に示した有機光電変換層内における各有機半導体材料の混合状態の一例を表す模式図である。
【図３】干渉縞を説明するためのＴＥＭ画像である。
【図４】図１に示した光電変換素子の単位画素の構成を表す平面模式図である。
【図５】図１に示した光電変換素子の製造方法を説明するための断面模式図である。
【図６】図５に続く工程を表す断面模式図である。
【図７】本開示の変形例に係る光電変換素子の構成を表す断面模式図である。
【図８】図１に示した光電変換素子を備えた固体撮像素子の全体構成を表すブロック図である。
【図９】図８に示した固体撮像素子を用いた固体撮像装置（カメラ）の一例を表す機能ブロック図である。
【図１０】体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図１１】本技術が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【図１２】図１１に示したカメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
【図１３】車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
【図１４】撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【図１５】実験例１のＴＥＭ画像（Ａ）およびその信号強度（Ｂ）を表す図である。
【図１６】実験例１，４のＴＥＭ画像である。
【図１７】実験例６，８のＴＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示における実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．実施の形態（所定の形状のドメインを形成する一の有機半導体材料を用いて有機光電変換層を構成した光電変換素子）
１−１．光電変換素子の構成
１−２．光電変換素子の製造方法
１−３．作用・効果
２．変形例（複数の有機光電変換部が積層された光電変換素子）
３．適用例
４．実施例
【００１４】
＜１．実施の形態＞
図１は、本開示の一実施の形態の光電変換素子（光電変換素子１０）の断面構成を表したものである。光電変換素子１０は、例えば、裏面照射型（裏面受光型）のＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の固体撮像装置（固体撮像装置１）において１つの画素（単位画素Ｐ）を構成するものである（図８参照）。光電変換素子１０は、それぞれ異なる波長域の光を選択的に検出して光電変換を行う１つの有機光電変換部１１Ｇと、２つの無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒとが縦方向に積層された、いわゆる縦方向分光型のものである。本実施の形態では、有機光電変換部１１Ｇを構成する有機光電変換層１６が、層内に所定の形状のドメインを形成する有機半導体材料（一の有機半導体材料）を用いて形成された構成を有する。
【００１５】
（１−１．光電変換素子の構成）
光電変換素子１０は、単位画素Ｐ毎に、１つの有機光電変換部１１Ｇと、２つの無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒとが縦方向に積層されものである。有機光電変換部１１Ｇは、半導体基板１１の裏面（第１面１１Ｓ１）側に設けられている。無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒは、半導体基板１１内に埋め込み形成されており、半導体基板１１の厚み方向に積層されている。有機光電変換部１１Ｇは、ｐ型半導体およびｎ型半導体を含んで構成され、層内にバルクヘテロ接合構造を有する有機光電変換層１６を含む。バルクヘテロ接合構造は、ｐ型半導体およびｎ型半導体が混ざり合うことで形成されたｐ／ｎ接合面である。
【００１６】
有機光電変換部１１Ｇと、無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒとは、互いに異なる波長帯域の光を選択的に検出して光電変換を行うものである。具体的には、有機光電変換部１１Ｇでは、緑（Ｇ）の色信号を取得する。無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒでは、吸収係数の違いにより、それぞれ、青（Ｂ）および赤（Ｒ）の色信号を取得する。これにより、光電変換素子１０では、カラーフィルタを用いることなく一つの画素において複数種類の色信号を取得可能となっている。
【００１７】
なお、本実施の形態では、光電変換によって生じる電子および正孔の対のうち、電子を信号電荷として読み出す場合（ｎ型半導体領域を光電変換層とする場合）について説明する。また、図中において、「ｐ」「ｎ」に付した「＋（プラス）」は、ｐ型またはｎ型の不純物濃度が高いことを表し、「＋＋」はｐ型またはｎ型の不純物濃度が「＋」よりも更に高いことを表している。
【００１８】
半導体基板１１は、例えば、ｎ型のシリコン（Ｓｉ）基板により構成され、所定領域にｐウェル６１を有している。ｐウェル６１の第２面（半導体基板１１の表面）１１Ｓ２には、例えば、各種フローティングディフュージョン（浮遊拡散層）ＦＤ（例えば、ＦＤ１，ＦＤ２，ＦＤ３）と、各種トランジスタＴｒ（例えば、縦型トランジスタ（転送トランジスタ）Ｔｒ１、転送トランジスタＴｒ２、アンプトランジスタ（変調素子）ＡＭＰおよびリセットトランジスタＲＳＴ）と、多層配線７０とが設けられている。多層配線７０は、例えば、配線層７１，７２，７３を絶縁層７４内に積層した構成を有している。また、半導体基板１１の周辺部には、ロジック回路等からなる周辺回路（図示せず）が設けられている。
【００１９】
なお、図１では、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１側を光入射面Ｓ１、第２面１１Ｓ２側を配線層側Ｓ２と表している。
【００２０】
無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒは、例えばＰＩＮ（Positive Intrinsic Negative）型のフォトダイオードによって構成されており、それぞれ、半導体基板１１の所定領域にｐｎ接合を有する。無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒは、シリコン基板において光の入射深さに応じて吸収される波長帯域が異なることを利用して縦方向に光を分光することを可能としたものである。
【００２１】
無機光電変換部１１Ｂは、青色光を選択的に検出して青色に対応する信号電荷を蓄積させるものであり、青色光を効率的に光電変換可能な深さに設置されている。無機光電変換部１１Ｒは、赤色光を選択的に検出して赤色に対応する信号電荷を蓄積させるものであり、赤色光を効率的に光電変換可能な深さに設置されている。なお、青（Ｂ）は、例えば４５０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長帯域、赤（Ｒ）は、例えば６２０ｎｍ〜７５０ｎｍの波長帯域にそれぞれ対応する色である。無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒはそれぞれ、各波長帯域のうちの一部または全部の波長帯域の光を検出可能となっていればよい。
【００２２】
無機光電変換部１１Ｂおよび無機光電変換部１１Ｒは、具体的には、図１に示したように、それぞれ、例えば、正孔蓄積層となるｐ＋領域と、電子蓄積層となるｎ領域とを有する（ｐ−ｎ−ｐの積層構造を有する）。無機光電変換部１１Ｂのｎ領域は、縦型トランジスタＴｒ１に接続されている。無機光電変換部１１Ｂのｐ＋領域は、縦型トランジスタＴｒ１に沿って屈曲し、無機光電変換部１１Ｒのｐ＋領域につながっている。
【００２３】
半導体基板１１の第２面１１Ｓ２には、上記のように、例えば、フローティングディフュージョン（浮遊拡散層）ＦＤ１，ＦＤ２，ＦＤ３と、縦型トランジスタ（転送トランジスタ）Ｔｒ１と、転送トランジスタＴｒ２と、アンプトランジスタ（変調素子）ＡＭＰと、リセットトランジスタＲＳＴとが設けられている。
【００２４】
縦型トランジスタＴｒ１は、無機光電変換部１１Ｂにおいて発生し、蓄積された、青色に対応する信号電荷（ここでは電子）を、フローティングディフュージョンＦＤ１に転送する転送トランジスタである。無機光電変換部１１Ｂは半導体基板１１の第２面１１Ｓ２から深い位置に形成されているので、無機光電変換部１１Ｂの転送トランジスタは縦型トランジスタＴｒ１により構成されていることが好ましい。
【００２５】
転送トランジスタＴｒ２は、無機光電変換部１１Ｒにおいて発生し、蓄積された赤色に対応する信号電荷（ここでは電子）を、フローティングディフュージョンＦＤ２に転送するものであり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成されている。
【００２６】
アンプトランジスタＡＭＰは、有機光電変換部１１Ｇで生じた電荷量を電圧に変調する変調素子であり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成されている。
【００２７】
リセットトランジスタＲＳＴは、有機光電変換部１１ＧからフローティングディフュージョンＦＤ３に転送された電荷をリセットするものであり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成されている。
【００２８】
下部第１コンタクト７５、下部第２コンタクト７６および上部コンタクト１３Ｂは、例えば、ＰＤＡＳ（Phosphorus Doped Amorphous Silicon）等のドープされたシリコン材料、または、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属材料により構成されている。
【００２９】
半導体基板１１の第１面１１Ｓ１側には、有機光電変換部１１Ｇが設けられている。有機光電変換部１１Ｇは、例えば、下部電極１５、有機光電変換層１６および上部電極１７が、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１の側からこの順に積層された構成を有している。下部電極１５は、例えば、光電変換素子１０ごとに分離形成されている。有機光電変換層１６および上部電極１７は、複数の光電変換素子１０に共通した連続層として設けられている。有機光電変換部１１Ｇは、選択的な波長帯域（例えば、４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下）の一部または全部の波長帯域に対応する緑色光を吸収して、電子−正孔対を発生させる有機光電変換素子である。
【００３０】
半導体基板１１の第１面１１Ｓ１と下部電極１５との間には、例えば、層間絶縁層１２，１４が半導体基板１１側からこの順に積層されている。層間絶縁層は、例えば、固定電荷を有する層（固定電荷層）１２Ａと、絶縁性を有する誘電体層１２Ｂとが積層された構成を有する。上部電極１７の上には、保護層１８が設けられている。保護層１８の上方には、オンチップレンズ１９Ｌを構成すると共に、平坦化層を兼ねるオンチップレンズ層１９が配設されている。
【００３１】
半導体基板１１の第１面１１Ｓ１と第２面１１Ｓ２との間には、貫通電極６３が設けられている。有機光電変換部１１Ｇは、この貫通電極６３を介して、アンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐと、フローティングディフュージョンＦＤ３とに接続されている。これにより、光電変換素子１０では、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１側の有機光電変換部１１Ｇで生じた電荷を、貫通電極６３を介して半導体基板１１の第２面１１Ｓ２側に良好に転送し、特性を高めることが可能となっている。
【００３２】
貫通電極６３は、例えば、光電変換素子１０の有機光電変換部１１Ｇごとに、それぞれ設けられている。貫通電極６３は、有機光電変換部１１ＧとアンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐおよびフローティングディフュージョンＦＤ３とのコネクタとしての機能を有すると共に、有機光電変換部１１Ｇにおいて生じた電荷の伝送経路となるものである。
【００３３】
貫通電極６３の下端は、例えば、配線層７１内の接続部７１Ａに接続されており、接続部７１Ａと、アンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐとは、下部第１コンタクト７５を介して接続されている。接続部７１Ａと、フローティングディフュージョンＦＤ３とは、下部第２コンタクト７６を介して下部電極１５に接続されている。なお、図１では、貫通電極６３を円柱形状として示したが、これに限らず、例えばテーパ形状としてもよい。
【００３４】
フローティングディフュージョンＦＤ３の隣には、図１に示したように、リセットトランジスタＲＳＴのリセットゲートＧｒｓｔが配置されていることが好ましい。これにより、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積された電荷を、リセットトランジスタＲＳＴによりリセットすることが可能となる。
【００３５】
本実施の形態の光電変換素子１０では、上部電極１７側から有機光電変換部１１Ｇに入射した光は、有機光電変換層１６で吸収される。これによって生じた励起子は、有機光電変換層１６を構成する電子供与体と電子受容体との界面に移動し、励起子分離、即ち、電子と正孔とに解離する。ここで発生した電荷（電子および正孔）は、キャリアの濃度差による拡散や、陽極（ここでは、上部電極１７）と陰極（ここでは、下部電極１５）との仕事関数の差による内部電界によって、それぞれ異なる電極へ運ばれ、光電流として検出される。また、下部電極１５と上部電極１７との間に電位を印加することによって、電子および正孔の輸送方向を制御することができる。
【００３６】
以下、各部の構成や材料等について説明する。
【００３７】
有機光電変換部１１Ｇは、選択的な波長帯域（例えば、４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下）の一部または全部の波長帯域に対応する緑色光を吸収して、電子−正孔対を発生させる有機光電変換素子である。
【００３８】
下部電極１５は、半導体基板１１内に形成された無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒの受光面と正対して、これらの受光面を覆う領域に設けられている。下部電極１５は、光透過性を有する導電膜により構成され、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）により構成されている。但し、下部電極１５の構成材料としては、このＩＴＯの他にも、ドーパントを添加した酸化スズ（ＳｎＯ2）系材料、あるいは亜鉛酸化物（ＺｎＯ）にドーパントを添加してなる酸化亜鉛系材料を用いてもよい。酸化亜鉛系材料としては、例えば、ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）を添加したアルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム（Ｇａ）添加のガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、インジウム（Ｉｎ）添加のインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）が挙げられる。また、この他にも、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ4、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ2、ＭｇＩＮ2Ｏ4、ＣｄＯ、ＺｎＳｎＯ3等を用いてもよい。
【００３９】
有機光電変換層１６は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。有機光電変換層１６は、例えば２種以上の有機半導体材料を含んで構成されており、例えば、ｐ型半導体およびｎ型半導体のどちらか一方あるいは両方を含んで構成されていることが好ましい。例えば、有機光電変換層１６がｐ型半導体およびｎ型半導体の２種類の有機半導体材料によって構成される場合には、ｐ型半導体およびｎ型半導体は、例えば、一方が可視光に対して透過性を有する材料、他方が選択的な波長域（例えば、４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下）の光を光電変換する材料であることが好ましい。あるいは、有機光電変換層１６は、選択的な波長域の光を光電変換する材料（光吸収体）と、可視光に対して透過性を有するｎ型半導体およびｐ型半導体との３種類の有機半導体材料によって構成されていることが好ましい。有機光電変換層１６は、層内に、これら複数種類の有機半導体材料がランダムに混合されたバルクヘテロ構造を有する。
【００４０】
図２は、本実施の形態の有機光電変換層１６の層内における各有機半導体材料の混合状態の一例を模式的に表したものである。有機光電変換層１６内には、図２に示したように、例えば、上記３種類の有機半導体材料（光吸収体、ｐ型半導体およびｎ型半導体）がランダムに混合されている。有機光電変換層１６の層内では、それぞれがグレイン（例えば、光吸収体のグレインＧｃおよびｎ型半導体のグレインＧｎ）を形成している。本実施の形態では、層内に、複数種類の有機半導体材料のうちの少なくとも１種の有機半導体材料（例えば、ｐ型半導体（一の有機半導体材料））のドメイン（例えば、ドメインＤｐ）を有する。なお、ドメインとは、例えば、一の有機半導体材料が連続的に並んでいる領域のことである。また、有機光電変換層１６内には、ｐ型半導体以外（例えば、ｎ型半導体あるいは光吸収体）のドメインが形成されていてもよい。また、ドメインは、２種以上の有機半導体材料を含んで構成されていてもよい。
【００４１】
本実施の形態におけるｐ型半導体のドメインＤｐは、有機光電変換層１６を膜厚方向（Ｙ軸方向）に縦断するパーコレーション構造を有することが好ましい。更に、ｐ型半導体のドメインＤｐは、平面方向（例えば、Ｘ軸方向）のドメインの長さ（ドメイン長）が、膜厚方向のドメイン長より小さい形状を有することが好ましい。即ち、ｐ型半導体は、有機光電変換層１６のｐ膜厚方向に延在するドメインＤｐを形成していることが好ましい。
【００４２】
図３は、上記のようなドメインを形成するｐ型半導体を用いて作製した有機光電変換層１６（後述する実験例１）を、透過型電子顕微鏡によってデフォーカス条件において撮影した画像（ＴＥＭ画像）の一部を拡大したものである。本実施の形態の有機光電変換層１６では、ドメインＤｐに対応する領域に、図３の点線に示したような２本以上の線によって構成される干渉縞が確認される。干渉縞を構成する線は、１０本未満であることが好ましい。
【００４３】
この干渉縞は、ドメインを形成するｐ型半導体分子の長軸方向の周期および電子の波動性に起因して位相コントラストが生じたことによって観察されるものである。即ち、干渉縞を構成する２本以上の線は、隣り合う一対の線が、それぞれ、ｐ型半導体分子の長軸方向の分子周期に相当する。干渉縞は、有機光電変換層１６内を略膜厚方向に延伸しており、その長さは２０ｎｍ以上であることが好ましい。また、干渉縞の延伸方向は、具体的には、干渉縞と下部電極１５の電極面とのなす角が４５°よりも大きく９０°以下であることが好ましい。この２本の線の間隔は、例えば、ｐ型半導体の分子長に対して±５０％以内であることが好ましく、より好ましくは、±３０％以内である。即ち、干渉縞を構成する２本の線の間には、ｐ型半導体が同方向に周期的に積層されている。なお、ｐ型半導体の分子長とは、ｐ型半導体の長軸方向の分子の長さとする。
【００４４】
有機光電変換層１６は、上記のように、ｎ型半導体およびｐ型半導体の２種類の有機半導体材料、あるいは、光吸収体、ｎ型半導体およびｐ型半導体との３種類の有機半導体材料によって構成されていることが好ましく、層内にｐ型半導体とｎ型半導体との接合面（ｐ／ｎ接合面）を有する。光吸収体は、例えば、４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲において極大吸収波長を有するものである。ｐ型半導体は、相対的に電子供与体（ドナー）として機能するものであり、例えば、正孔輸送性を有する材料を用いることが好ましい。ｎ型半導体は、相対的に電子受容体（アクセプタ）として機能するものであり、例えば、電子輸送性を有する材料を用いることが好ましい。有機光電変換層１６は、光を吸収した際に生じる励起子が電子と正孔とに分離する場を提供するものであり、具体的には、電子供与体と電子受容体との界面（ｐ／ｎ接合面）において、励起子が電子と正孔とに分離する。有機光電変換層１６の厚みは、例えば、５０ｎｍ〜５００ｎｍである。有機光電変換層１６と上部電極１７との間の界面の表面粗さは、１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４５】
なお、本実施の形態では、ｐ型半導体がドメインＤｐを形成する例を示したがこれに限定されるものではなく、例えば、ｎ型半導体がドメインを形成してもよい。
【００４６】
上部電極１７は、下部電極１５と同様の光透過性を有する導電膜により構成されている。光電変換素子１０を１つの画素として用いた固体撮像装置１では、この上部電極１７が画素毎に分離されていてもよいし、各画素に共通の電極として形成されていてもよい。上部電極１７の厚みは、例えば、１０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００４７】
なお、有機光電変換層１６と下部電極１５との間、および有機光電変換層１６と上部電極１７との間には、他の層が設けられていてもよい。具体的には、例えば、下部電極１５側から順に、下引き膜、正孔輸送層、電子ブロッキング膜 、有機光電変換層１６、正孔ブロッキング膜、バッファ膜、電子輸送層および仕事関数調整膜等が積層されていてもよい。
【００４８】
固定電荷層１２Ａは、正の固定電荷を有する膜でもよいし、負の固定電荷を有する膜でもよい。負の固定電荷を有する膜の材料としては、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化チタン等が挙げられる。また上記以外の材料としては酸化ランタン、酸化プラセオジム、酸化セリウム、酸化ネオジム、酸化プロメチウム、酸化サマリウム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化正孔ミウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ルテチウム、酸化イットリウム、窒化アルミニウム膜、酸窒化ハフニウム膜または酸窒化アルミニウム膜等を用いてもよい。
【００４９】
固定電荷層１２Ａは、２種類以上の膜を積層した構成を有していてもよい。それにより、例えば負の固定電荷を有する膜の場合には正孔蓄積層としての機能をさらに高めることが可能である。
【００５０】
誘電体層１２Ｂの材料は特に限定されないが、例えば、シリコン酸化膜、ＴＥＯＳ、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜等によって形成されている。
【００５１】
層間絶縁層１４は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等のうちの１種よりなる単層膜か、あるいはこれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。
【００５２】
保護層１８は、光透過性を有する材料により構成され、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸窒化シリコン等のうちのいずれかよりなる単層膜、あるいはそれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。この保護層１８の厚みは、例えば、１００ｎｍ〜３００００ｎｍである。
【００５３】
保護層１８上には、全面を覆うように、オンチップレンズ層１９が形成されている。オンチップレンズ層１９の表面には、複数のオンチップレンズ１９Ｌ（マイクロレンズ）が設けられている。オンチップレンズ１９Ｌは、その上方から入射した光を、有機光電変換部１１Ｇ、無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒの各受光面へ集光させるものである。本実施の形態では、多層配線７０が半導体基板１１の第２面１１Ｓ２側に形成されていることから、有機光電変換部１１Ｇ、無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒの各受光面を互いに近づけて配置することができ、オンチップレンズ１９ＬのＦ値に依存して生じる各色間の感度のばらつきを低減することができる。
【００５４】
図４は、本開示に係る技術を適用し得る複数の光電変換部（例えば、上記無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒおよび有機光電変換部１１Ｇ）が積層された画素を有する光電変換素子の構成例を示した平面図である。即ち、図４は、例えば、図８に示した画素部１ａを構成する単位画素Ｐの平面構成の一例を表したものである。
【００５５】
単位画素Ｐは、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）およびＢ（Ｂｌｕｅ）のそれぞれの波長の光を光電変換する赤色光電変換部（図１における無機光電変換部１１Ｒ）、青色光電変換部（図３における無機光電変換部１１Ｂ）および緑色光電変換部（図１における有機光電変換部１１Ｇ）（図４では、いずれも図示せず）が、例えば、受光面（図１における光入射面Ｓ１）側から、緑色光電変換部、青色光電変換部および赤色光電変換部の順番で３層に積層された光電変換領域１１００を有する。更に、単位画素Ｐは、ＲＧＢのそれぞれの波長の光に対応する電荷を、赤色光電変換部、緑色光電変換部および青色光電変換部から読み出す電荷読み出し部としてのＴｒ群１１１０、Ｔｒ群１１２０およびＴｒ群１１３０を有する。固体撮像装置１では、１つの単位画素Ｐにおいて、縦方向の分光、即ち、光電変換領域１１００に積層された赤色光電変換部、緑色光電変換部および青色光電変換部としての各層で、ＲＧＢのそれぞれの光の分光が行われる。
【００５６】
Ｔｒ群１１１０、Ｔｒ群１１２０およびＴｒ群１１３０は、光電変換領域１１００の周辺に形成されている。Ｔｒ群１１１０は、赤色光電変換部で生成、蓄積されたＲの光に対応する信号電荷を画素信号として出力する。Ｔｒ群１１１０は、転送Ｔｒ（ＭＯＳ ＦＥＴ）１１１１、リセットＴｒ１１１２、増幅Ｔｒ１１１３および選択Ｔｒ１１１４で構成されている。Ｔｒ群１１２０は、青色光電変換部で生成、蓄積されたＢの光に対応する信号電荷を画素信号として出力する。Ｔｒ群１１２０は、転送Ｔｒ１１２１、リセットＴｒ１１２２、増幅Ｔｒ１１２３および選択Ｔｒ１１２４で構成されている。Ｔｒ群１１３０は、緑色光電変換部で生成、蓄積されたＧの光に対応する信号電荷を画素信号として出力する。Ｔｒ群１１３０は、転送Ｔｒ１１３１、リセットＴｒ１１３２、増幅Ｔｒ１１３３および選択Ｔｒ１１３４で構成されている。
【００５７】
転送Ｔｒ１１１１は、ゲートＧ、ソース／ドレイン領域Ｓ／ＤおよびＦＤ（フローティングディフュージョン）１１１５（となっているソース／ドレイン領域）によって構成されている。転送Ｔｒ１１２１は、ゲートＧ、ソース／ドレイン領域Ｓ／Ｄ、および、ＦＤ１１２５によって構成される。転送Ｔｒ１１３１は、ゲートＧ、光電変換領域１１００のうちの緑色光電変換部（と接続しているソース／ドレイン領域Ｓ／Ｄ）およびＦＤ１１３５によって構成されている。なお、転送Ｔｒ１１１１のソース／ドレイン領域は、光電変換領域１１００のうちの赤色光電変換部に接続され、転送Ｔｒ１１２１のソース／ドレイン領域Ｓ／Ｄは、光電変換領域１１００のうちの青色光電変換部に接続されている。
【００５８】
リセットＴｒ１１１２、１１３２および１１２２、増幅Ｔｒ１１１３、１１３３および１１２３ならびに選択Ｔｒ１１１４、１１３４および１１２４は、いずれもゲートＧと、そのゲートＧを挟むような形に配置された一対のソース／ドレイン領域Ｓ／Ｄとで構成されている。
【００５９】
ＦＤ１１１５、１１３５および１１２５は、リセットＴｒ１１１２、１１３２および１１２２のソースになっているソース／ドレイン領域Ｓ／Ｄにそれぞれ接続されると共に、増幅Ｔｒ１１１３、１１３３および１１２３のゲートＧにそれぞれ接続されている。リセットＴｒ１１１２および増幅Ｔｒ１１１３、リセットＴｒ１１３２および増幅Ｔｒ１１３３ならびにリセットＴｒ１１２２および増幅Ｔｒ１１２３のそれぞれにおいて共通のソース／ドレイン領域Ｓ／Ｄには、電源Ｖｄｄが接続されている。選択Ｔｒ１１１４、１１３４および１１２４のソースになっているソース／ドレイン領域Ｓ／Ｄには、ＶＳＬ（垂直信号線）が接続されている。
【００６０】
本開示に係る技術は、以上のような光電変換素子に適用することができる。
【００６１】
（１−２．光電変換素子の製造方法）
本実施の形態の光電変換素子１０は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００６２】
図５および図６は、光電変換素子１０の製造方法を工程順に表したものである。まず、図５に示したように、半導体基板１１内に、第１の導電型のウェルとして例えばｐウェル６１を形成し、このｐウェル６１内に第２の導電型（例えばｎ型）の無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒを形成する。半導体基板１１の第１面１１Ｓ１近傍にはｐ＋領域を形成する。
【００６３】
半導体基板１１の第２面１１Ｓ２には、同じく図５に示したように、フローティングディフュージョンＦＤ１〜ＦＤ３となるｎ＋領域を形成したのち、ゲート絶縁層６２と、縦型トランジスタＴｒ１、転送トランジスタＴｒ２、アンプトランジスタＡＭＰおよびリセットトランジスタＲＳＴの各ゲートを含むゲート配線層６４とを形成する。これにより、縦型トランジスタＴｒ１、転送トランジスタＴｒ２、アンプトランジスタＡＭＰおよびリセットトランジスタＲＳＴが形成される。更に、半導体基板１１の第２面１１Ｓ２上に、下部第１コンタクト７５、下部第２コンタクト７６、接続部７１Ａを含む配線層７１〜７３および絶縁層７４からなる多層配線７０を形成する。
【００６４】
半導体基板１１の基体としては、例えば、半導体基板１１と、埋込み酸化膜（図示せず）と、保持基板（図示せず）とを積層したＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いる。埋込み酸化膜および保持基板は、図５には図示しないが、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１に接合されている。イオン注入後、アニール処理を行う。
【００６５】
次いで、半導体基板１１の第２面１１Ｓ２側（多層配線７０側）に支持基板（図示せず）または他の半導体基板等を接合して、上下反転する。続いて、半導体基板１１をＳＯＩ基板の埋込み酸化膜および保持基板から分離し、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１を露出させる。以上の工程は、イオン注入およびＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等、通常のＣＭＯＳプロセスで使用されている技術にて行うことが可能である。
【００６６】
次いで、図６に示したように、例えばドライエッチングにより半導体基板１１を第１面１１Ｓ１側から加工し、環状の開口６３Ｈを形成する。開口６３Ｈの深さは、図６に示したように、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１から第２面１１Ｓ２まで貫通すると共に、例えば、接続部７１Ａまで達するものである。
【００６７】
続いて、図６に示したように、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１および開口６３Ｈの側面に、例えば負の固定電荷層１２Ａを形成する。負の固定電荷層１２Ａとして、２種類以上の膜を積層してもよい。それにより、正孔蓄積層としての機能をより高めることが可能となる。負の固定電荷層１２Ａを形成したのち、誘電体層１２Ｂを形成する。
【００６８】
次に、開口６３Ｈに、導電体を埋設して貫通電極６３を形成する。導電体としては、例えば、ＰＤＡＳ（Phosphorus Doped Amorphous Silicon）等のドープされたシリコン材料の他、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）およびタンタル（Ｔａ）等の金属材料を用いることができる。
【００６９】
続いて、貫通電極６３上にパッド部１３Ａを形成したのち、誘電体層１２Ｂおよびパッド部１３Ａ上に、下部電極１５と貫通電極６３（具体的には、貫通電極６３上のパッド部１３Ａ）とを電気的に接続する上部コンタクト１３Ｂおよびパッド部１３Ｃがパッド部１３Ａ上に設けられた層間絶縁層１４を形成する。
【００７０】
次に、層間絶縁層１４上に、下部電極１５，有機光電変換層１６、上部電極１７および保護層１８をこの順に形成する。有機光電変換層１６は、例えば、上記３種類の有機半導体材料を、例えば真空蒸着法を用いて成膜する。最後に、表面に複数のオンチップレンズ１９Ｌを有するオンチップレンズ層１９を配設する。以上により、図１に示した光電変換素子１０が完成する。
【００７１】
なお、上記のように、有機光電変換層１６の上層または下層に、他の有機層（例えば、電子ブロッキング層等）を形成する場合には、真空工程において連続的に（真空一貫プロセスで）形成することが望ましい。また、有機光電変換層１６の成膜方法としては、必ずしも真空蒸着法を用いた手法に限らず、他の手法、例えば、スピンコート技術やプリント技術等を用いてもよい。
【００７２】
光電変換素子１０では、有機光電変換部１１Ｇに、オンチップレンズ１９Ｌを介して光が入射すると、その光は、有機光電変換部１１Ｇ、無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒの順に通過し、その通過過程において緑、青、赤の色光毎に光電変換される。以下、各色の信号取得動作について説明する。
【００７３】
（有機光電変換部１１Ｇによる緑色信号の取得）
光電変換素子１０へ入射した光のうち、まず、緑色光が、有機光電変換部１１Ｇにおいて選択的に検出（吸収）され、光電変換される。
【００７４】
有機光電変換部１１Ｇは、貫通電極６３を介して、アンプトランジスタＡＭＰのゲートＧａｍｐとフローティングディフュージョンＦＤ３とに接続されている。よって、有機光電変換部１１Ｇで発生した電子−正孔対のうちの電子が、下部電極１５側から取り出され、貫通電極６３を介して半導体基板１１の第２面１１Ｓ２側へ転送され、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積される。これと同時に、アンプトランジスタＡＭＰにより、有機光電変換部１１Ｇで生じた電荷量が電圧に変調される。
【００７５】
また、フローティングディフュージョンＦＤ３の隣には、リセットトランジスタＲＳＴのリセットゲートＧｒｓｔが配置されている。これにより、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積された電荷は、リセットトランジスタＲＳＴによりリセットされる。
【００７６】
ここでは、有機光電変換部１１Ｇが、貫通電極６３を介して、アンプトランジスタＡＭＰだけでなくフローティングディフュージョンＦＤ３にも接続されているので、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積された電荷をリセットトランジスタＲＳＴにより容易にリセットすることが可能となる。
【００７７】
これに対して、貫通電極６３とフローティングディフュージョンＦＤ３とが接続されていない場合には、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積された電荷をリセットすることが困難となり、大きな電圧をかけて上部電極１７側へ引き抜くことになる。そのため、有機光電変換層１６がダメージを受けるおそれがある。また、短時間でのリセットを可能とする構造は暗時ノイズの増大を招き、トレードオフとなるため、この構造は困難である。
【００７８】
（無機光電変換部１１Ｂ，１１Ｒによる青色信号，赤色信号の取得）
続いて、有機光電変換部１１Ｇを透過した光のうち、青色光は無機光電変換部１１Ｂ、赤色光は無機光電変換部１１Ｒにおいて、それぞれ順に吸収され、光電変換される。無機光電変換部１１Ｂでは、入射した青色光に対応した電子が無機光電変換部１１Ｂのｎ領域に蓄積され、蓄積された電子は、縦型トランジスタＴｒ１によりフローティングディフュージョンＦＤ１へと転送される。同様に、無機光電変換部１１Ｒでは、入射した赤色光に対応した電子が無機光電変換部１１Ｒのｎ領域に蓄積され、蓄積された電子は、転送トランジスタＴｒ２によりフローティングディフュージョンＦＤ２へと転送される。
【００７９】
（１−３．作用・効果）
前述したように、有機薄膜太陽電池や有機撮像素子等に用いられる有機光電変換素子では、ｐ型有機半導体およびｎ型有機半導体を混合したバルクヘテロ構造が採用されている。しかしながら、有機半導体は伝導特性が低いため、有機光電変換素子では、十分な量子効率が得られず、入射光に対して電気的な出力信号が遅延しやすいという課題がある。
【００８０】
一般に、有機半導体の伝導は分子の配向が重要であることがわかっており、バルクヘテロ構造を有する有機光電変換素子においても同様である。伝導方向が基板に対して鉛直方向な有機光電変換素子では、一般に有機半導体は基板に対して水平配向であることが好ましいことがわかっている。このため、前述したように、有機光電変換層を構成する有機半導体の水平配向性を向上させる様々な取り組みがなされている。
【００８１】
ところが、有機分子を単純に基板に対して水平方向に配向させただけでは、有機光電変換素子の伝導特性が十分に向上せず、量子効率や応答性が十分に改善しない場合がある。バルクヘテロ構造を有する光電変換素子では、層中においてバルクヘテロ構造を構成する材料が、それぞれ適切なグレインを形成していることが求められる。例えば、グレイン境界に大きな欠陥が存在する場合、伝導特性が大幅に低下する。これは、電荷がグレイン境界を伝導する際に、欠陥のトラップ準位に電荷が捕獲されたり、欠陥がエネルギー障壁となってグレイン間の電荷移動を阻害するためである。これが量子効率や応答速度の悪化に繋がると考えられる。
【００８２】
これに対して、本実施の形態では、有機光電変換層１６を、層内に所定の形状のドメイン（例えば、ドメインＤｐ）を形成する有機半導体材料（一の有機半導体材料）を用いて構成するようにした。具体的には、有機光電変換層１６を膜厚方向に縦断するパーコレーション構造を有すると共に、平面方向のドメインの長さが、膜厚方向のドメインの長さより小さい形状を有するドメインを形成する有機半導体材料を含む有機光電変換層１６を形成するようにした。これにより、有機光電変換層内における有機半導体材料の混合状態を適切に制御することが可能となる。
【００８３】
以上、本実施の形態の光電変換素子１０は、有機光電変換層１６を、上記のようなドメインを有機光電変換層１６内に形成する一の有機半導体材料（例えば、ｐ型半導体）を用いて構成するようにした。これにより、有機光電変換層１６を構成する有機半導体材料（例えば、上記ｐ型半導体に加えて、ｎ型半導体および光吸収体）が適切な混合状態に制御される。よって、外部量子効率および応答速度を向上させることが可能となる。
【００８４】
次に、本開示の変形例について説明する。なお、上記実施の形態の光電変換素子１０に対応する構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８５】
＜２．変形例＞
図７は、本開示の変形例に係る光電変換素子（光電変換素子２０）の断面構成を表したものである。光電変換素子２０は、上記実施の形態等の光電変換素子１０と同様に、例えば、裏面照射型のＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子（固体撮像装置１）において１つの単位画素Ｐを構成するものである。本変形例の光電変換素子２０は、シリコン基板８１上に絶縁層８２を介して赤色光電変換部４０Ｒ、緑色光電変換部４０Ｇおよび青色光電変換部４０Ｂがこの順に積層された構成を有する。
【００８６】
赤色光電変換部４０Ｒ、緑色光電変換部４０Ｇおよび青色光電変換部４０Ｂは、それぞれ一対の電極の間、具体的には、第１電極４１Ｒと第２電極４３Ｒとの間、第１電極４１Ｇと第２電極４３Ｇとの間、第１電極４１Ｂと第２電極４３Ｂとの間に、それぞれ有機光電変換層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂを有する。有機光電変換層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂは、それぞれＣｈＤＴ誘導体を含んで構成することにより、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８７】
光電変換素子２０は、上記のように、シリコン基板８１上に絶縁層８２を介して赤色光電変換部４０Ｒ、緑色光電変換部４０Ｇおよび青色光電変換部４０Ｂがこの順に積層された構成を有する。青色光電変換部４０Ｂ上には、保護層１８およびオンチップレンズ層１９を介してオンチップレンズ１９Ｌが設けられている。シリコン基板８１内には、赤色蓄電層２１０Ｒ、緑色蓄電層２１０Ｇおよび青色蓄電層２１０Ｂが設けられている。オンチップレンズ１９Ｌに入射した光は、赤色光電変換部４０Ｒ、緑色光電変換部４０Ｇおよび青色光電変換部４０Ｂで光電変換され、赤色光電変換部４０Ｒから赤色蓄電層２１０Ｒへ、緑色光電変換部４０Ｇから緑色蓄電層２１０Ｇへ、青色光電変換部４０Ｂから青色蓄電層２１０Ｂへそれぞれ信号電荷が送られるようになっている。信号電荷は、光電変換によって生じる電子および正孔のどちらであってもよいが、以下では、電子を信号電荷として読み出す場合を例に挙げて説明する。
【００８８】
シリコン基板８１は、例えばｐ型シリコン基板により構成されている。このシリコン基板８１に設けられた赤色蓄電層２１０Ｒ、緑色蓄電層２１０Ｇおよび青色蓄電層２１０Ｂは、各々ｎ型半導体領域を含んでおり、このｎ型半導体領域に赤色光電変換部４０Ｒ、緑色光電変換部４０Ｇおよび青色光電変換部４０Ｂから供給された信号電荷（電子）が蓄積されるようになっている。赤色蓄電層２１０Ｒ、緑色蓄電層２１０Ｇおよび青色蓄電層２１０Ｂのｎ型半導体領域は、例えば、シリコン基板８１に、リン（Ｐ）またはヒ素（Ａｓ）等のｎ型不純物をドーピングすることにより形成される。なお、シリコン基板８１は、ガラス等からなる支持基板（図示せず）上に設けるようにしてもよい。
【００８９】
シリコン基板８１には、赤色蓄電層２１０Ｒ、緑色蓄電層２１０Ｇおよび青色蓄電層２１０Ｂそれぞれから電子を読み出し、例えば垂直信号線（後述の図８の垂直信号線Ｌｓｉｇ）に転送するための画素トランジスタが設けられている。この画素トランジスタのフローティングディフュージョンがシリコン基板８１内に設けられており、このフローティングディフュージョンが赤色蓄電層２１０Ｒ、緑色蓄電層２１０Ｇおよび青色蓄電層２１０Ｂに接続されている。フローティングディフュージョンは、ｎ型半導体領域により構成されている。
【００９０】
絶縁層８２は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンおよび酸化ハフニウム等により構成されている。複数種類の絶縁膜を積層させて絶縁層８２を構成するようにしてもよい。有機絶縁材料により絶縁層８２が構成されていてもよい。この絶縁層８２には、赤色蓄電層２１０Ｒと赤色光電変換部４０Ｒ、緑色蓄電層２１０Ｇと緑色光電変換部４０Ｇ、青色蓄電層２１０Ｂと青色光電変換部４０Ｂをそれぞれ接続するためのプラグおよび電極が設けられている。
【００９１】
赤色光電変換部４０Ｒは、シリコン基板８１に近い位置から、第１電極４１Ｒ、有機光電変換層４２Ｒおよび第２電極４３Ｒをこの順に有するものである。緑色光電変換部４０Ｇは、赤色光電変換部４０Ｒに近い位置から、第１電極４１Ｇ、有機光電変換層４２Ｇおよび第２電極４３Ｇをこの順に有するものである。青色光電変換部４０Ｂは、緑色光電変換部４０Ｇに近い位置から、第１電極４１Ｂ、有機光電変換層４２Ｂおよび第２電極４３Ｂをこの順に有するものである。赤色光電変換部４０Ｒと緑色光電変換部４０Ｇとの間には絶縁層４４が、緑色光電変換部４０Ｇと青色光電変換部４０Ｂとの間には絶縁層４５が設けられている。赤色光電変換部４０Ｒでは赤色（例えば、波長６００ｎｍ以上７００ｎｍ未満）の光が、緑色光電変換部４０Ｇでは緑色（例えば、波長４８０ｎｍ以上６００ｎｍ未満）の光が、青色光電変換部４０Ｂでは青色（例えば、波長４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満）の光がそれぞれ選択的に吸収され、電子・正孔対が発生するようになっている。
【００９２】
第１電極４１Ｒは有機光電変換層４２Ｒで生じた信号電荷を、第１電極４１Ｇは有機光電変換層４２Ｇで生じた信号電荷を、第１電極４１Ｂは有機光電変換層４２Ｂで生じた信号電荷をそれぞれ取り出すものである。第１電極４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂは、例えば、画素毎に設けられている。この第１電極４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂは、例えば、光透過性の導電材料、具体的にはＩＴＯにより構成される。第１電極４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂは、例えば、酸化スズ系材料または酸化亜鉛系材料により構成するようにしてもよい。酸化スズ系材料とは酸化スズにドーパントを添加したものであり、酸化亜鉛系材料とは例えば、酸化亜鉛にドーパントとしてアルミニウムを添加したアルミニウム亜鉛酸化物，酸化亜鉛にドーパントとしてガリウムを添加したガリウム亜鉛酸化物および酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムを添加したインジウム亜鉛酸化物等である。この他、ＩＧＺＯ，ＣｕＩ，ＩｎＳｂＯ4，ＺｎＭｇＯ，ＣｕＩｎＯ2，ＭｇＩｎ2Ｏ4，ＣｄＯおよびＺｎＳｎＯ3等を用いることも可能である。第１電極４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの厚みは、例えば５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００９３】
第１電極４１Ｒと有機光電変換層４２Ｒとの間、第１電極４１Ｇと有機光電変換層４２Ｇとの間、および第１電極４１Ｂと有機光電変換層４２Ｂとの間には、それぞれ例えば、電子輸送層が設けられていてもよい。電子輸送層は、有機光電変換層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂで生じた電子の第１電極４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂへの供給を促進するためのものであり、例えば、酸化チタンまたは酸化亜鉛等により構成されている。酸化チタンと酸化亜鉛とを積層させて電子輸送層を構成するようにしてもよい。電子輸送層の厚みは、例えば０．１ｎｍ〜１０００ｎｍであり、０．５ｎｍ〜３００ｎｍであることが好ましい。
【００９４】
有機光電変換層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂは、それぞれ、選択的な波長域の光を吸収して光電変換し、他の波長域の光を透過させるものである。ここで、選択的な波長域の光とは、有機光電変換層４２Ｒでは、例えば、波長６００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の波長域の光、有機光電変換層４２Ｇでは、例えば、波長４８０ｎｍ以上６００ｎｍ未満の波長域の光、有機光電変換層４２Ｂでは、例えば、波長４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満の波長域の光である。有機光電変換層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂの厚みは、例えば５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。
【００９５】
有機光電変換層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂは、上記実施の形態における有機光電変換層１６と同様に、例えば２種以上の有機半導体材料を含んで構成されており、例えば、ｐ型半導体およびｎ型半導体のどちらか一方あるいは両方を含んで構成されていることが好ましい。例えば、有機光電変換層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂがそれぞれｐ型半導体およびｎ型半導体の２種類の有機半導体材料によって構成される場合には、ｐ型半導体およびｎ型半導体は、例えば、一方が可視光に対して透過性を有する材料、他方が選択的な波長域（例えば、４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下）の光を光電変換する材料であることが好ましい。あるいは、有機光電変換層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂは、それぞれが、各層に対応する選択的な波長域の光を光電変換する材料（光吸収体）と、可視光に対して透過性を有するｎ型半導体およびｐ型半導体との３種類の有機半導体材料によって構成されていることが好ましい。
【００９６】
有機光電変換層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂは、それぞれ層内に、これら複数種類の有機半導体材料がランダムに混合されたバルクヘテロ構造を有する。本変形例では、有機光電変換層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂのうちの少なくとも１層は、層内に、上記実施の形態における有機光電変換層１６と同様の構成のドメイン（例えば、ドメインＤｐ）が形成された構成を有する。
【００９７】
有機光電変換層４２Ｒと第２電極４３Ｒとの間、有機光電変換層４２Ｇと第２電極４３Ｇとの間、および有機光電変換層４２Ｂと第２電極４３Ｂとの間には、それぞれ、例えば正孔輸送層が設けられていてもよい。正孔輸送層は、有機光電変換層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂで生じた正孔の第２電極４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂへの供給を促進するためのものであり、例えば酸化モリブデン，酸化ニッケルあるいは酸化バナジウム等により構成されている。ＰＥＤＯＴ（Poly(３，４-ethylenedioxythiophene)）およびＴＰＤ（Ｎ，Ｎ'-Bis(３-methylphenyl)-Ｎ，Ｎ'-diphenylbenzidine）等の有機材料により正孔輸送層を構成するようにしてもよい。正孔輸送層の厚みは、例えば０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００９８】
第２電極４３Ｒは有機光電変換層４２Ｒで発生した正孔を、第２電極４３Ｇは有機光電変換層４２Ｇで発生した正孔を、第２電極４３Ｂは有機光電変換層４２Ｇで発生した正孔をそれぞれ取りだすためのものである。第２電極４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂから取り出された正孔は各々の伝送経路（図示せず）を介して、例えばシリコン基板８１内のｐ型半導体領域（図示せず）に排出されるようになっている。第２電極４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂは、例えば、金，銀，銅およびアルミニウム等の導電材料により構成されている。第１電極４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂと同様に、透明導電材料により第２電極４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂを構成するようにしてもよい。光電変換素子２０では、この第２電極４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂから取り出される正孔は排出されるため、例えば、後述する固体撮像装置１において複数の光電変換素子２０を配置した際には、第２電極４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂを各光電変換素子２０（単位画素Ｐ）に共通して設けるようにしてもよい。第２電極４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂの厚みは例えば、０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００９９】
絶縁層４４は第２電極４３Ｒと第１電極４１Ｇとを絶縁するためのものであり、絶縁層４５は第２電極４３Ｇと第１電極４１Ｂとを絶縁するためのものである。絶縁層４４，４５は、例えば、金属酸化物，金属硫化物あるいは有機物により構成されている。金属酸化物としては、例えば、酸化シリコン，酸化アルミニウム，酸化ジルコニウム，酸化チタン，酸化亜鉛，酸化タングステン，酸化マグネシウム，酸化ニオブ，酸化スズおよび酸化ガリウム等が挙げられる。金属硫化物としては、硫化亜鉛および硫化マグネシウム等が挙げられる。絶縁層４４，４５の構成材料のバンドギャップは３．０ｅＶ以上であることが好ましい。絶縁層４４，４５の厚みは、例えば２ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【０１００】
以上のように、有機光電変換層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂのうちの少なくとも１層の層内に、有機光電変換層（例えば、有機光電変換層４２Ｒ）を膜厚方向に縦断するパーコレーション構造を有すると共に、平面方向のドメインの長さが、膜厚方向のドメインの長さより小さい形状を有するドメインを形成する有機半導体材料を用いて構成するようにした。これにより、有機光電変換層（例えば、有機光電変換層４２Ｒ）を構成する有機半導体材料（例えば、上記ｐ型半導体に加えて、ｎ型半導体および光吸収体）が適切な混合状態に制御される。よって、外部量子効率および応答速度を向上させることが可能となる。
【０１０１】
＜３．適用例＞
（適用例１）
図８は、例えば、上記実施の形態において説明した光電変換素子１０を各画素に用いた固体撮像装置１の全体構成を表したものである。この固体撮像装置１は、ＣＭＯＳイメージセンサであり、半導体基板１１上に、撮像エリアとしての画素部１ａを有すると共に、この画素部１ａの周辺領域に、例えば、行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４およびシステム制御部１３２からなる周辺回路部１３０を有している。
【０１０２】
画素部１ａは、例えば、行列状に２次元配置された複数の単位画素Ｐ（例えば、光電変換素子１０に相当）を有している。この単位画素Ｐには、例えば、画素行ごとに画素駆動線Ｌread（具体的には行選択線およびリセット制御線）が配線され、画素列ごとに垂直信号線Ｌsigが配線されている。画素駆動線Ｌreadは、画素からの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。画素駆動線Ｌreadの一端は、行走査部１３１の各行に対応した出力端に接続されている。
【０１０３】
行走査部１３１は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、画素部１ａの各単位画素Ｐを、例えば、行単位で駆動する画素駆動部である。行走査部１３１によって選択走査された画素行の各単位画素Ｐから出力される信号は、垂直信号線Ｌsigの各々を通して水平選択部１３３に供給される。水平選択部１３３は、垂直信号線Ｌsigごとに設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
【０１０４】
列走査部１３４は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、水平選択部１３３の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。この列走査部１３４による選択走査により、垂直信号線Ｌsigの各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線１３５に出力され、当該水平信号線１３５を通して半導体基板１１の外部へ伝送される。
【０１０５】
行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４および水平信号線１３５からなる回路部分は、半導体基板１１上に直に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ＩＣに配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
【０１０６】
システム制御部１３２は、半導体基板１１の外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータ等を受け取り、また、固体撮像装置１の内部情報等のデータを出力するものである。システム制御部１３２はさらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に行走査部１３１、水平選択部１３３および列走査部１３４等の周辺回路の駆動制御を行う。
【０１０７】
（適用例２）
上述の固体撮像装置１は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話等、撮像機能を備えたあらゆるタイプの電子機器（固体撮像装置）に適用することができる。図９に、その一例として、カメラ２の概略構成を示す。このカメラ２は、例えば、静止画または動画を撮影可能なビデオカメラであり、固体撮像装置１と、光学系（光学レンズ）３１０と、シャッタ装置３１１と、固体撮像装置１およびシャッタ装置３１１を駆動する駆動部３１３と、信号処理部３１２とを有する。
【０１０８】
光学系３１０は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１の画素部１ａへ導くものである。この光学系３１０は、複数の光学レンズから構成されていてもよい。シャッタ装置３１１は、固体撮像装置１への光照射期間および遮光期間を制御するものである。駆動部３１３は、固体撮像装置１の転送動作およびシャッタ装置３１１のシャッタ動作を制御するものである。信号処理部３１２は、固体撮像装置１から出力された信号に対し、各種の信号処理を行うものである。信号処理後の映像信号Ｄoutは、メモリ等の記憶媒体に記憶されるか、あるいは、モニタ等に出力される。
【０１０９】
（適用例３）
＜体内情報取得システムへの応用例＞
更に、本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
【０１１０】
図１０は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【０１１１】
体内情報取得システム１０００１は、カプセル型内視鏡１０１００と、外部制御装置１０２００とから構成される。
【０１１２】
カプセル型内視鏡１０１００は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡１０１００は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像（以下、体内画像ともいう）を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置１０２００に順次無線送信する。
【０１１３】
外部制御装置１０２００は、体内情報取得システム１０００１の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置（図示せず）に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
【０１１４】
体内情報取得システム１０００１では、このようにして、カプセル型内視鏡１０１００が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
【０１１５】
カプセル型内視鏡１０１００と外部制御装置１０２００の構成及び機能についてより詳細に説明する。
【０１１６】
カプセル型内視鏡１０１００は、カプセル型の筐体１０１０１を有し、その筐体１０１０１内には、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、給電部１０１１５、電源部１０１１６、及び制御部１０１１７が収納されている。
【０１１７】
光源部１０１１１は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、撮像部１０１１２の撮像視野に対して光を照射する。
【０１１８】
撮像部１０１１２は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光（以下、観察光という）は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部１０１１２では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部１０１１２によって生成された画像信号は、画像処理部１０１１３に提供される。
【０１１９】
画像処理部１０１１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサによって構成され、撮像部１０１１２によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部１０１１３は、信号処理を施した画像信号を、ＲＡＷデータとして無線通信部１０１１４に提供する。
【０１２０】
無線通信部１０１１４は、画像処理部１０１１３によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して外部制御装置１０２００に送信する。また、無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から、カプセル型内視鏡１０１００の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して受信する。無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から受信した制御信号を制御部１０１１７に提供する。
【０１２１】
給電部１０１１５は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部１０１１５では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
【０１２２】
電源部１０１１６は、二次電池によって構成され、給電部１０１１５によって生成された電力を蓄電する。図１０では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部１０１１６からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部１０１１６に蓄電された電力は、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び制御部１０１１７に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
【０１２３】
制御部１０１１７は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び、給電部１０１１５の駆動を、外部制御装置１０２００から送信される制御信号に従って適宜制御する。
【０１２４】
外部制御装置１０２００は、ＣＰＵ，ＧＰＵ等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００の制御部１０１１７に対して制御信号を、アンテナ１０２００Ａを介して送信することにより、カプセル型内視鏡１０１００の動作を制御する。カプセル型内視鏡１０１００では、例えば、外部制御装置１０２００からの制御信号により、光源部１０１１１における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、撮像条件（例えば、撮像部１０１１２におけるフレームレート、露出値等）が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、画像処理部１０１１３における処理の内容や、無線通信部１０１１４が画像信号を送信する条件（例えば、送信間隔、送信画像数等）が変更されてもよい。
【０１２５】
また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理（デモザイク処理）、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise reduction）処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置１０２００は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置１０２００は、生成した画像データを記録装置（図示せず）に記録させたり、印刷装置（図示せず）に印刷出力させてもよい。
【０１２６】
以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１０１１２に適用され得る。これにより、検出精度が向上する。
【０１２７】
（適用例４）
＜４．内視鏡手術システムへの応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
【０１２８】
図１１は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【０１２９】
図１１では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
【０１３０】
内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
【０１３１】
鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
【０１３２】
カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ: Camera Control Unit）１１２０１に送信される。
【０１３３】
ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
【０１３４】
表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
【０１３５】
光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
【０１３６】
入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
【０１３７】
処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
【０１３８】
なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
【０１３９】
また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
【０１４０】
また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow Band Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
【０１４１】
図１２は、図１１に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
【０１４２】
カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
【０１４３】
レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
【０１４４】
撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（dimensional）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
【０１４５】
また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
【０１４６】
駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
【０１４７】
通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
【０１４８】
また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
【０１４９】
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Auto Exposure）機能、ＡＦ（Auto Focus）機能及びＡＷＢ（Auto White Balance）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
【０１５０】
カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
【０１５１】
通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
【０１５２】
また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
【０１５３】
画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
【０１５４】
制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
【０１５５】
また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
【０１５６】
カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
【０１５７】
ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
【０１５８】
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１１４０２に適用され得る。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、検出精度が向上する。
【０１５９】
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
【０１６０】
（適用例５）
＜移動体への応用例＞
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
【０１６１】
図１３は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
【０１６２】
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１３に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（interface）１２０５３が図示されている。
【０１６３】
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
【０１６４】
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
【０１６５】
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
【０１６６】
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
【０１６７】
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
【０１６８】
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１６９】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１７０】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
【０１７１】
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１３の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
【０１７２】
図１４は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０１７３】
図１４では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
【０１７４】
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【０１７５】
なお、図１４には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
【０１７６】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
【０１７７】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１７８】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
【０１７９】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
【０１８０】
＜４．実施例＞
次に、本開示の実施例について詳細に説明する。
【０１８１】
（電気特性の評価）
まず、厚さ５０ｎｍのＩＴＯ電極（下部電極）付きＳｉ基板をＵＶ／オゾン処理にて洗浄したのち、１×１０-5Ｐａ以下の真空下で基板ホルダを回転させながら抵抗加熱法によって基板温度４０℃にて有機光電変換層を成膜した。有機光電変換層の材料としては、正孔輸送性材料（Ｐ材料）として下記式（１）に示した３，６ＢＰ−ＢＢＴＮ、光吸収体としてサブフタロシアニン誘導体（Ｆ6−ＳｕｂＰｃ−ＯＰｈ26Ｆ2）および電子輸送性材料（Ｎ材料）としてフラーレンＣ６０を用い、これらを同時蒸着した。蒸着速度の比率は、３，６ＢＰ−ＢＢＴＮ：Ｆ6−ＳｕｂＰｃ−ＯＰｈ26Ｆ2：Ｃ６０＝４：４：２とし、合計膜厚が２３０ｎｍとなるように成膜した。続いて、光電変換層上にバッファ層としてＢ４ＰｙＰＭＰを基板温度０℃にて真空蒸着法により５ｎｍの厚みで成膜した。続いて、上部電極１７としてＩＴＯをスパッタにて厚み１００ｎｍとなるように成膜したのち、１６０℃で加熱処理を行った。以上により、１ｍｍ×１ｍｍの光電変換領域を有する光電変換素子（実験例１）を作製した。
【０１８２】
この他、実験例２〜８となる光電変換素子を作製した。実験例２，３では、有機光電変換層の成膜時の基板温度を２５℃（実験例２），０℃（実験例３）とした以外は実験例１と同様の方法を用いて光電変換素子を作製した。実験例４では、有機膜成膜後（バッファ層成膜後）の加熱処理を省略（Ａｓ  ｄｅｐｏ）した以外は実験例３と同様の方法を用いて光電変換素子を作製した。実験例５では、Ｐ材料としてＢＰ−ＣｈＤＴ（式（２））を用いた以外は実験例３と同様の方法を用いて光電変換素子を作製した。実験例６，７，８では、Ｐ材料としてＤＢＰＡ（式（３））を用い、有機光電変換層の成膜時の基板温度および有機膜の成膜後の加熱処理条件を、それぞれ、−１０℃，ＡＮＬ１６０℃（実験例６）、−１０℃，Ａｓ  ｄｅｐｏ（実験例７）、４０℃，ＡＮＬ１６０℃（実験例８）として光電変換素子を作製した。
【０１８３】
【化１】
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【０１８４】
実験例１〜８の応答性（残像特性）について評価した。残像特性の評価は、半導体パラメータアナライザを用いて光照射時に観測される明電流値が、光照射を止めてから立ち下がる速さを測定することによって行った。具体的には、フィルタを介して光源から光電変換素子に照射される光の光量を１．６２μＷ／ｃｍ2とし、電極間に印加されるバイアス電圧を−２．６Ｖとした。この状態で定常電流を観測した後、光照射を止めて電流が減衰していく様子を観測した。続いて、電流−時間曲線と暗電流で囲まれる面積を１００％とし、この面積が３％に相当するまでの時間を応答性の指標とした。これらの評価は全て室温で行った。
【０１８５】
また、実験例１〜８の量子効率（外部量子効率；ＥＱＥ）を、半導体パラメータアナライザを用いて評価した。具体的には、フィルタを介して光源から光電変換素子に照射される光（波長５６０ｎｍのＬＥＤ光）の光量を１．６２μＷ／ｃｍ2とし、電極間に印加されるバイアス電圧を−２．６Ｖとした場合の明電流値および暗電流値から、外部光電変換効率を算出した。
【０１８６】
（透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）解析）
また、実験例１〜８に対応する有機光電変換層の断面のＴＥＭ観察用のサンプルを作製し、有機光電変換層中のＰ材料ドメインの観察を行った。Ｐ材料（正孔輸送性を有する有機半導体材料）のドメインは、透過型電子顕微鏡を用いて透過像を観察することで確認した。
【０１８７】
まず、上記実験例１のサンプルの有機光電変換層の領域から集束イオンビーム（Focused Ion Beam；ＦＩＢ、FEI社製HELIOS NANOLAB 400S）を用いて薄片サンプルを作製したのち、イオミリング装置（Fischione製 Model 1040）によってＦＩＢ加工端面のダメージ層の除去を行った。ＴＥＭ（日本電子製JEM-300F）は加速電圧３００ｋＶで低照射電子線の状態にて透過像の観察を行った。ドメインを観察するためのデフォーカス条件は、透過像の焦点が合った状態、即ち、ジャストフォーカス位置からアンダー側に約１５００ｎｍずらした状態で行った。この他、同様の方法を用いて、上記実験例２〜８の透過型顕微鏡解析を行った。
【０１８８】
【表１】
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【０１８９】
図１５は、実験例１の干渉縞部分を拡大したＴＥＭ画像（Ａ）およびＴＥＭ画像ソフト（Digital Micrograph）にてそのＴＥＭ画像の信号強度を測定したもの（Ｂ）である。ＴＥＭ画像の干渉縞は、そのコントラストの強弱に応じて、信号強度の山もしくは谷のピークとして表れる。上述したように、干渉縞を構成する隣り合う一対の線は、Ｐ材料の長軸方向の分子周期を表すものである。実験例１で用いたＰ材料の分子長は約３ｎｍであるのに対して、図１５（Ｂ）における干渉縞を構成する一対の線の間隔は、２．２ｎｍであった。このことから、干渉縞はＰ材料の長軸方向の周期を持った干渉縞であるといえる。
【０１９０】
図１６は、実験例１（Ａ）および実験例４（Ｂ）のＴＥＭ画像を示したものである。図１７は、実験例６（Ａ）および実験例８（Ｂ）のＴＥＭ画像を示したものである。表１は、実験例１〜８で用いたＰ材料、有機光電変換層の成膜条件およびそれぞれの電気特性ならびに透過型顕微鏡解析の結果をまとめたものである。Ｐ材料として３，６ＢＰ−ＢＢＴＮを用いた実験例１，４では、有機膜の成膜後に１６０℃で加熱処理を行った実験例１において膜厚方向に延在するドメインを示す干渉縞が観察（例えば、図１６（Ａ）の円内）され、有機膜の成膜後に加熱処理を行わなかった（Ａｓ  ｄｅｐｏ）実験例４では干渉縞は観察できなかった。実験例１は実験例４よりも残像特性が改善されており、さらに量子効率も向上した。このことから、有機光電変換層内におけるドメインの有効性が明らかとなった。また、Ｐ材料としてＢＰ−ＣｈＤＴを用い、残像特性および量子効率に優れた実験例３においても膜厚方向に延在するドメインが確認されていることから、膜厚方向に延在するドメインの形成は電気特性の向上に有意であることがわかった。
【０１９１】
一方、Ｐ材料としてＤＢＰＡを用い、４０℃で有機光電変換層を成膜した実験例６では、有機光電変換層にドメインは観察されたものの、残像特性および量子効率の両方が著しく劣化した。実験例８では、多く（１０本以上）の干渉縞が確認された。このことから、ドメインが大きすぎると電気特性が劣化することがわかった。
【０１９２】
なお、上記実施の形態において、干渉縞と下部電極１５の電極面とのなす角が４５°よりも大きく９０°以下であることの好ましいと述べたが、これは以下の理由からである。有機光電変換層内にドメインが形成されている場合には、このドメインが電荷輸送パスとなる。正孔あるいは電子が上下電極方向により効率よく輸送されるためには、電極面に対して垂直方向に延在するドメインが構成されることが望ましい。例えばＰ材料によって構成されているドメインは、正孔の輸送効率に寄与し、これにより、応答速度が向上して良好な残像特性が得られるようになる。本実施例では、干渉縞と電極面とのなす角が４９．７°（実験例３）でも比較的良好な残像特性が得られた。以上のことから、干渉縞の延伸方向は、干渉縞と電極面とのなす角が４５°よりも大きく９０°以下であることの好ましいといえる。また、より好ましくは、６３°以上９０°以下であり、さらに８２°以上９０°以下が望ましいといえる。
【０１９３】
また、上記実施の形態において、干渉縞を構成する隣り合う２本の線の間隔は、ｐ型半導体の分子長に対して±５０％以内であることが好ましいと述べたが、これは以下の理由からである。実験例１において用いた３，６ＢＰ−ＢＢＴＮの長軸方向の分子長は約３ｎｍであるのに対して、干渉縞の間隔は２．２ｎｍであり、その差は約２７％であった。この差分の大きな要因は、干渉縞の延伸方向、あるいは、電子透過方向に対して、分子長軸が垂直ではなく傾斜していることによる。分子長軸が電極面に対して傾斜している場合、干渉縞を構成する一対の線の間隔は、分子長よりも短くなる。更に、透過電子顕微鏡のフォーカス量による以下の変動要因が考えられる。第１の要因として、透過型電子顕微鏡の像はデフォーカス量によって像のボケ方が異なり、デフォーカス量が大きくなる事によって、干渉縞を構成する一対の線の間隔が長くなる。第２の要因として、デフォーカス量は、デフォーカスゼロの位置の誤差によって変動する。デフォーカス量ゼロの目安は、試料高さを変えながら目視で試料端のコントラストを確認し、最もコントラストが弱くなる位置から判断される。第３の要因として、フォーカス量は、試料内におけるｐ型半導体の位置によって異なり、これにより、一対の線の間隔も変動する。以上のことから、干渉縞を構成する隣り合う２本の線の間隔は、ｐ型半導体の分子長に対して±５０％以内であることが好ましいといえる。
【０１９４】
以上、実施の形態および変形例ならびに実施例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、光電変換素子として、緑色光を検出する有機光電変換部１１Ｇと、青色光，赤色光をそれぞれ検出する無機光電変換部１１Ｂおよび無機光電変換部１１Ｒとを積層させた構成としたが、本開示内容はこのような構造に限定されるものではない。即ち、有機光電変換部において赤色光あるいは青色光を検出するようにしてもよいし、無機光電変換部において緑色光を検出するようにしてもよい。
【０１９５】
また、これらの有機光電変換部および無機光電変換部の数やその比率も限定されるものではなく、２以上の有機光電変換部を設けてもよいし、有機光電変換部だけで複数色の色信号が得られるようにしてもよい。更に、有機光電変換部および無機光電変換部を縦方向に積層させる構造に限らず、基板面に沿って並列させてもよい。
【０１９６】
更にまた、上記実施の形態等では、裏面照射型の固体撮像装置の構成を例示したが、本開示内容は表面照射型の固体撮像装置にも適用可能である。また、本開示の光電変換素子では、上記実施の形態で説明した各構成要素を全て備えている必要はなく、また逆に他の層を備えていてもよい。
【０１９７】
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
【０１９８】
なお、本開示は、以下のような構成であってもよい。
（１）
第１電極と、
前記第１電極に対向配置された第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられると共に、層内に一の有機半導体材料のドメインを有する有機光電変換層とを備え、
前記一の有機半導体材料のドメインは、前記有機光電変換層を膜厚方向に縦断するパーコレーション構造を有すると共に、前記有機光電変換層の平面方向のドメイン長が前記有機光電変換層の膜厚方向のドメイン長よりも小さい
光電変換素子。
（２）
前記有機光電変換層は、透過型電子顕微鏡によってデフォーカス条件において撮影された膜厚方向の断面写真に２本以上の線によって構成される干渉縞を有し、
前記干渉縞を構成する２本以上の線の間隔は、前記一の有機半導体材料の分子長に対して±５０％以内となっている、前記（１）に記載の光電変換素子。
（３）
前記干渉縞の長さは２０ｎｍ以上である、前記（２）に記載の光電変換素子。
（４）
前記干渉縞と前記第１電極の電極面とのなす角は、４５°よりも大きく９０°以下である、前記（２）または（３）に記載の光電変換素子。
（５）
前記干渉縞は１０本未満の線で構成されている、前記（２）乃至（４）のうちのいずれかに記載の光電変換素子。
（６）
前記有機光電変換層と前記第２電極との間の界面の表面粗さは１０ｎｍ以下である、前記（１）乃至（５）のうちのいずれかに記載の光電変換素子。
（７）
前記一の有機半導体材料は正孔輸送性を有する、前記（１）乃至（６）のうちのいずれかに記載の光電変換素子。
（８）
各画素が１または複数の有機光電変換部を含み、
前記有機光電変換部は、
第１電極と、
前記第１電極に対向配置された第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられると共に、層内に一の有機半導体材料のドメインを有する有機光電変換層とを備え、
前記一の有機半導体材料のドメインは、前記有機光電変換層を膜厚方向に縦断するパーコレーション構造を有すると共に、前記有機光電変換層の平面方向のドメイン長が前記有機光電変換層の膜厚方向のドメイン長よりも小さい
固体撮像装置。
（９）
各画素では、１または複数の前記有機光電変換部と、前記有機光電変換部とは異なる波長域の光電変換を行う１または複数の無機光電変換部とが積層されている、前記（８）に記載の固体撮像装置。
（１０）
前記無機光電変換部は、半導体基板内に埋め込み形成され、
前記有機光電変換部は、前記半導体基板の第１面側に形成されている、前記（９）に記載の固体撮像装置。
（１１）
前記半導体基板の第２面側に多層配線層が形成されている、前記（１０）に記載の固体撮像装置。
（１２）
前記有機光電変換部が緑色光の光電変換を行い、
前記半導体基板内に、青色光の光電変換を行う無機光電変換部と、赤色光の光電変換を行う無機光電変換部とが積層されている、前記（１０）または（１１）に記載の固体撮像装置。
（１３）
各画素では、互いに異なる波長域の光電変換を行う複数の前記有機光電変換部が積層されている、前記（８）乃至（１２）のうちのいずれかに記載の固体撮像装置。
【０１９９】
本出願は、日本国特許庁において２０１７年１１月２０日に出願された日本特許出願番号２０１７−２２２９７７号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
【０２００】
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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