(57)【要約】      （修正有）【課題】感度の向上が可能な光電変換素子及び放射線検出器を提供する。【解決手段】光電変換素子１１０は、第１金属を含む第１導電層１０と、第２導電層２０と、第１導電層１０と第２導電層２０との間に設けられた有機半導体層３０と、有機半導体層３０と第１導電層１０との間に位置する第１領域４０、を含む。第１領域４０は、第１金属と酸素とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属を含む第１導電層と、
第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間に設けられた有機半導体層と、
前記有機半導体層と前記第１導電層との間に位置し、前記第１金属と炭素とを含む第１領域と、
を備えた光電変換素子。
【請求項２】
前記有機半導体層は、
フラーレンを含む第１化合物と、
ポリチオフェンを含む第２化合物と、
を含む、請求項１記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記第１領域は、硫黄を含む請求項２記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記第１領域は、フラーレンを含む、請求項２または３に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記第１化合物は、ＰＣ６１ＢＭ（[6,6]-phenyl  C71  butyric  acid  methyl  ester）を含む、請求項２〜４のいずれか１つに記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記第２化合物は、Ｐ３ＨＴ（Poly(3-hexylthiophene)）を含む、請求項２〜５のいずれか１つに記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記第１金属は、ニッケル、銀及び金からなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１〜６のいずれか１つに記載の光電変換素子。
【請求項８】
前記有機半導体層は、第１導電形の第１化合物及び第２導電形の第２化合物を含み、
前記有機半導体層における前記第１化合物の第１モル濃度の、前記有機半導体層における前記第２化合物の第２モル濃度に対する比は、０．２５以上４以下である、請求項５記載の光電変換素子。
【請求項９】
前記第１領域の厚さは、２ナノメートル以上である、請求項１〜８のいずれか１つに記載の光電変換素子。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の光電変換素子と、
シンチレータ層をさらに備え、
前記シンチレータ層から前記有機半導体層に向かう方向は、前記第２導電層から前記第１導電層に向かう第１方向に沿う、放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光電変換素子及び放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、有機半導体材料を用いた光電変換素子がある。光電変換素子を用いた撮像素子がある。光電変換素子を用いた放射線検出器がある。光電変換素子において、感度の向上が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１７３２１号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Lingliang Li, Fujun Zhang, Jian Wang, Qiaoshi An, Qianqian Sun, Wenbin Wang, Jian Zhang and Feng Teng, "Achieving EQE of 16,700% in P3HT:PC71BM based photodetectors by trap-assisted photomultiplication", SCIENTIFIC REPORTS, 5, 9181, 2015
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、感度の向上が可能な光電変換素子及び放射線検出器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、光電変換素子は、第１金属を含む第１導電層と、第２導電層と、前記第１導電層と前記第２導電層との間に設けられた有機半導体層と、前記有機半導体層と前記第１導電層との間に位置する第１領域と、を含む。前記第１領域は、前記第１金属と酸素とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係る光電変換素子を例示する模式図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１実施形態に係る光電変換素子の一部を例示する模式図である。
【図３】光電変換素子の特性を例示するグラフ図である。
【図４】光電変換素子の分析結果を例示するグラフ図である。
【図５】第１実施形態に係る光電変換素子の動作を例示する模式図である。
【図６】光電変換素子の評価結果を例示するグラフ図である。
【図７】第１実施形態に係る別の光電変換素子を例示する模式図である。
【図８】第２実施形態に係る放射線検出器を例示する模式図である。
【図９】第２実施形態に係る別の放射線検出器を例示する模式図である。
【図１０】第２実施形態に係る別の放射線検出器を例示する模式図である。
【図１１】第３実施形態に係る撮像装置を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００９】
（第１実施形態）  
図１は、第１実施形態に係る光電変換素子を例示する模式図である。  
図１に示すように、本実施形態に係る光電変換素子１１０は、第１導電層１０、第２導電層２０、有機半導体層３０及び第１領域４０を含む。有機半導体層３０は、第１導電層１０と第２導電層２０との間に位置する。第１領域４０は、有機半導体層３０と第１導電層１０との間に設けられる。
【００１０】
第２導電層２０から第１導電層１０に向かう第１方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００１１】
第１導電層１０及び第２導電層２０は、Ｘ−Ｙ平面に沿って広がる。
【００１２】
第１導電層１０は、第１金属１１を含む。例えば、第１金属１１は、ニッケルを含む。
【００１３】
第１領域４０は、第１金属１１と酸素とを含む。
【００１４】
１つの例において、有機半導体層３０は、第１導電形の第１化合物３１と、第２導電形の第２化合物３２と、を含む。例えば、第１化合物３１は、第１導電形の半導体領域に含まれる。例えば、第２化合物３２は、第２導電形の半導体領域に含まれる。第１導電形は、ｎ形及びｐ形の一方である。第２導電形は、ｎ形及びｐ形の他方である。以下では、第１導電形はｎ形であり、第２導電形はｐ形とする。
【００１５】
第１領域４０は、例えば、第１化合物３１及び第２化合物３２の少なくともいずれかを含んでも良い。
【００１６】
このように、光電変換素子１１０は、積層体ＳＢを含む。積層体ＳＢは、第１導電層１０、第２導電層２０、有機半導体層３０及び第１領域４０を含む。
【００１７】
第１導電層１０の厚さｔ１は、例えば、１０ナノメートル（ｎｍ）以上１０００ｎｍ以下である。第２導電層２０の厚さｔ２は、例えば、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。有機半導体層３０の厚さｔ３は、例えば、１０μｍ以上５００μｍ以下である。厚さｔ３は、例えば、２００μｍ以下でもよい。第１領域４０の厚さｔ４は、例えば、２ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。厚さｔ４は、例えば、５ｎｍ以上でも良い。厚さｔ４は、例えば、１０ｎｍ以上でも良い。厚さｔ４は、５０ｎｍ以下でも良い。これらの厚さは、Ｚ軸方向に沿った長さである。
【００１８】
有機半導体層３０の１つの例において、第１化合物３１は、例えば、フラーレンを含む。第２化合物３２は、例えば、ポリチオフェンを含む。例えば、第１化合物３１は、ＰＣ６１ＢＭ（[6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester）を含む。例えば、第２化合物３２は、Ｐ３ＨＴ（Poly(3-hexylthiophene)）を含む。
【００１９】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１実施形態に係る光電変換素子の一部を例示する模式図である。  
図２（ａ）は、第１化合物３１の例として、ＰＣ６１ＢＭを示している。図２（ｂ）は、第２化合物３２の例として、Ｐ３ＨＴを示している。
【００２０】
既に説明したように、第１領域４０は、第１金属１１と酸素とを含む。このような第１領域４０を設けることで、高い変換効率が得られることが分かった。変換効率は、例えば、外部量子効率（External quantum Efficiency）である。
【００２１】
以下、光電変換素子の特性の評価結果の例について説明する。  
評価された第１試料は、以下の構成を有する。第２導電層２０として、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide)が用いられる。第２導電層２０の厚さｔ２は、５０μｍである。有機半導体層３０において、第１化合物３１としてＰＣ６１ＢＭが用いられ、第２化合物３２としてＰ３ＨＴが用いられる。第１化合物３１と第２化合物３２とのモル比は、１：１である。有機半導体層３０の厚さｔ３は、５０μｍである。第１導電層１０としてニッケル（Ｎｉ）膜が用いられる。第１導電層１０の厚さｔ１は、２００ｎｍである。
【００２２】
第１試料において、第２導電層２０の上に、有機半導体層３０が形成され、その上に、第１導電層１０が形成される。この後、１４０℃で１０分のアニールが行われる。
【００２３】
一方、第２試料においては、第１導電層１０としてアルミニウム（Ａｌ）膜が用いられる。第２試料におけるこれ以外の構成は、第１試料と同じである。
【００２４】
一方、第３試料においては、有機半導体層３０と第１導電層１０との間に、NBphen（2,9-Bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline）層が設けられる。NBphen層の厚さは、３０ｎｍである。このNBphen層は、ホールブロッキング層として機能する。第３試料におけるこれ以外の構成は、第１試料と同じである。
【００２５】
これらの試料において、第１導電層１０と第２導電層２０との間にバイアス電圧が印加される。そして、これらの試料のそれぞれに光を照射したときの外部量子効率が評価される。
【００２６】
図３は、光電変換素子の特性を例示するグラフ図である。  
図３の横軸は、バイアス電圧Ｖａ（Ｖ）である。縦軸は、外部量子効率ＥＱＥ（％）である。図３には、第１試料ＳＰ１、第２試料ＳＰ２及び第３試料ＳＰ３の特性が示されている。
【００２７】
図３から分かるように、第２試料ＳＰ２及び第３試料ＳＰ３における外部量子効率ＥＱＥは低い。これに対して、第１試料ＳＰ１における外部量子効率ＥＱＥは、非常に高い。
【００２８】
第１試料ＳＰ１と第２試料ＳＰ２との比較から、第１導電層１０の材料の違いが、外部量子効率ＥＱＥに影響を与えていると考えられる。第１試料ＳＰ１と第３試料ＳＰ３との比較から、第１導電層１０と有機半導体層３０とが物理的に接している状態が、外部量子効率ＥＱＥに影響を与えていると考えられる。
【００２９】
図４は、光電変換素子の分析結果を例示するグラフ図である。  
図４は、第１試料ＳＰ１のＥＤＸ（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）による分析結果を示す。縦軸は、元素の濃度Ｃｎ（原子パーセント：ａｔｍ％）である。横軸は、Ｚ軸方向に沿う位置ｐＺである。図４には、第１導電層１０と有機半導体層３０とを含む領域における分析結果が示されている。位置ｐＺが２７ｎｍよりも大きい領域は、有機半導体層３０に対応する。位置ｐＺが１５ｎｍよりも小さい領域は、第１導電層１０に対応すると考えられる。
【００３０】
図４に示すように、位置ｐＺが２７ｎｍよりも大きい領域において、Ｃ（炭素）の濃度、Ｏ（酸素）の濃度、及び、Ｓ（硫黄）の濃度が高い。これらの元素は、有機半導体層３０に含まれるＰＣ６１ＢＭ及びＰ３ＨＴに由来すると考えられる。
【００３１】
位置ｐＺが２０ｎｍ以上２７ｎｍ以下の領域において、Ｎｉ及びＣが存在する。位置ｐＺが２２ｎｍ以上２７ｎｍ以下の領域４５において、Ｏが存在する。位置ｐＺが２４ｎｍ以上２７ｎｍ以下の領域において、Ｓが存在する。位置ｐＺが２２ｎｍ以上２７ｎｍ以下の領域４５は、第１導電層１０と酸素とが混ざり合っている領域であると考えられる。第１導電層１０と酸素とが混ざり合っている領域４５が、第１領域４０に対応する。位置ｐＺが２０ｎｍ以上２７ｎｍ以下の領域において、存在するＣ（炭素）は、薄片試料作製や観察の装置などで混入したハイドロカーボンに由来すると考えられる。
【００３２】
このように、第１試料ＳＰ１においては、第１導電層１０と酸素とが混ざり合っていると考えられる領域（第１領域４０）が存在している。この第１領域４０においては、第１導電層１０に含まれる第１金属１１（上記の例ではＮｉ）と、酸素と、の両方が存在する。このような特殊な構成（第１領域４０）により、第１試料ＳＰ１において、高い外部量子効率ＥＱＥが得られると考えられる。
【００３３】
例えば、第３試料ＳＰ３においては、有機半導体層３０と第１導電層１０との間に、NBphen層（ホールブロッキング層）設けられる。このため、第３試料ＳＰ３においては、第１導電層１０と有機半導体層３０との間の距離が離れている。このため、第３試料ＳＰ３においては、第１金属１１（上記の例ではＮｉ）と、有機半導体層３０に含まれる材料と、の両方が存在する領域が形成されにくいと考えられる。
【００３４】
例えば、第２試料ＳＰ２においては、第１導電層１０の第１金属１１は、Ａｌである。Ａｌは酸化された場合には絶縁体となるが、酸化されたＮｉは半導体となりトラップ準位を形成する。
【００３５】
例えば、第２導電層２０を介して有機半導体層３０に光８１が入射する。これにより、有機半導体層３０において、移動可能な電子が生じる。第１導電層１０と第２導電層２０との間にバイアス電圧Ｖａが印加される。これにより、電子は、第１導電層１０に向かって移動する。このとき、電子は、第１領域４０に形成されたトラップ準位の影響を受ける。例えば、バイアス電圧Ｖａにより、生成された電子が増倍される。一方、第１導電層１０から第１領域４０に向けてホール注入が生じる。ホールは、第１導電層１０から、第１領域４０及び有機半導体層３０を通過して、第２導電層２０に向かって移動できる。
【００３６】
図５は、第１実施形態に係る光電変換素子の動作を例示する模式図である。  
図５に示すように、有機半導体層３０で生じた移動可能な電子８１ｅは、第１化合物３１（例えばＰＣ６１ＢＭ）による経路を主に通って第１領域４０に入ると考えられる。第１領域４０において、電子８１ｅは、Ｎｉの酸化物に到達すると考えられる。例えば、Ｎｉの酸化物は、電子８１ｅのトラップになると考えられる。トラップに到達した電子８１ｅが、バイアス電圧Ｖａにより、第１導電層１０に向けて移動すると考えされる。光の強度に応じた電子８１ｅが高い増倍率で検出される。有機半導体層３０において、ホール８１ｈは、例えば、第２化合物３２による経路を通って第２導電層２０に向かって移動すると考えられる。
【００３７】
このような構成を有する第１試料ＳＰ１においては、電荷の分離が生じやすい。電子８１ｅの移動度が高い。このため、バイアス電圧Ｖａ（バイアス電界）が低くても、高い増倍率が得られる。
【００３８】
図６は、光電変換素子の評価結果を例示するグラフ図である。  
図６には、上記の第１試料ＳＰ１の特性に加えて、以下の第４試料ＳＰ４の特性も示されている。第４試料ＳＰ４においても、有機半導体層３０において、第１化合物３１としてＰＣ６１ＢＭが用いられ、第２化合物３２としてＰ３ＨＴが用いられる。第１化合物３１と第２化合物３２とのモル比は、１００：１である。有機半導体層３０の厚さｔ３は、３．４μｍである。第１導電層１０としてＡｌ膜が用いられる。第１導電層１０の厚さｔ１は、１００μｍである。第４試料ＳＰ４においては、有機半導体層３０と第１導電層１０との間に、ＢＣＰ層が設けられる。ＢＣＰ層の厚さは、５ｎｍである。第４試料ＳＰ４におけるこれ以外の構成は、第１試料ＳＰ１の構成と同じである。
【００３９】
図６の横軸は、第１導電層１０と第２導電層２０との間の電界強度ＥＦ（Ｖ／ｃｍ）である。縦軸は、外部量子効率ＥＱＥ（％）である。図６においては、第１試料ＳＰ１に関して、入射する光のピーク波長が５３０ｎｍの時の特性、及び、７７０ｎｍの特性が示されている。第４試料ＳＰ４に関して、入射する光のピーク波長が４００ｎｍの時の特性、５２０ｎｍの時の特性、及び、６４０ｎｍの特性が示されている。
【００４０】
図６に示すように、第４試料ＳＰ４においては、波長によって、外部量子効率ＥＱＥが大きく異なる。波長が長いとき（６４０ｎｍのとき）には、外部量子効率ＥＱＥは比較的高い。波長が短いとき（４００ｎｍまたは５２０ｎｍのとき）には、外部量子効率ＥＱＥは著しく低い。そして、第４試料ＳＰ４においては、高い外部量子効率ＥＱＥを得るためには、高い電界強度ＥＦが必要である。
【００４１】
これに対して、第１試料ＳＰ１においては、波長に依存せずに、高い外部量子効率ＥＱＥが得られる。そして、非常に低い電界強度ＥＦにおいても、高い外部量子効率ＥＱＥが得られる。
【００４２】
このように、実施形態においては、例えば、有機半導体層３０は、第１導電形の第１化合物３１及び第２導電形の第２化合物３２を含む。このとき、第１領域４０は、第１化合物３１及び第２化合物の少なくとも１つと、第１金属１１（例えばニッケルなど）と、を含む。第１化合物３１がフラーレンを含む場合、第１領域４０は、フラーレンを含む。第１化合物３１が、ＰＣ６１ＢＭを含む場合、第１領域４０は、酸素を含む（図４参照）。第２化合物３２は、ポリチオフェンを含む場合、第１領域４０は、硫黄を含む（図４参照）。
【００４３】
このような構成により、高い外部量子効率ＥＱＥが得られる。感度の向上が可能な光電変換素子が提供できる。
【００４４】
実施形態において、有機半導体層３０における第１化合物３１のモル濃度を第１モル濃度ＣＭ１とする。有機半導体層３０における第２化合物３２のモル濃度を第２モル濃度ＣＭ２とする。第１モル濃度ＣＭ１の第２モル濃度ＣＭ２に対する比（ＣＭ１／ＣＭ２）は、例えば、０．２５以上４以下である。このようなモル濃度により、電荷移動度を維持することができる。
【００４５】
第２導電層２０の光透過率は、第１導電層１０の光透過率よりも高い。第２導電層２０は、透光性の電極である。第２導電層２０は、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＴｉよりなる群から選択された少なくともいずれかの元素を含む酸化物を含む。第２導電層２０を介して、高効率で、光が有機半導体層３０に入射できる。第２導電層２０は、薄い金属膜を含んでも良い。
【００４６】
既に説明したように、実施形態において、有機半導体層３０の厚さｔ３は、１０μｍ以上５００μｍ以下である。このような厚さｔ３により、例えば、ノイズを抑制することができる。
【００４７】
例えば、放射線が有機半導体層３０に入射し、放射線の強度が検出されても良い。例えば、放射線により光が生成され、この光が光電変換される。これにより放射線が検出できる。例えば、有機半導体層３０の厚さｔ３が１０μｍ以上５００μｍ以下のときに、ノイズを抑制しつつ、高い感度で放射線を検出できる。
【００４８】
図７は、第１実施形態に係る別の光電変換素子を例示する模式図である。  
図７に示すように、光電変換素子１２０においては、基板５０が設けられる。基板５０と第１導電層１０との間に、第２導電層２０が設けられる。
【００４９】
この例では、検出回路７０が設けられる。検出回路７０は、第１導電層１０及び第２導電層２０と電気的に接続される。例えば、第１配線７１により、検出回路７０と第１導電層１０とが電気的に接続される。例えば、第２配線７２により、検出回路７０と第２導電層２０とが電気的に接続される。検出回路７０は、積層体ＳＢに入射する光の強度に応じた信号ＯＳを出力する。
【００５０】
（第２実施形態）  
本実施形態は、放射線検出器に係る。  
図８は、第２実施形態に係る放射線検出器を例示する模式図である。  
図８に示すように、放射線検出器１３０は、光電変換素子１１０、及び、シンチレータ層６０を含む。シンチレータ層６０から有機半導体層３０に向かう方向は、第２導電層２０から第１導電層１０に向かう第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。例えば、シンチレータ層６０と有機半導体層３０との間に第２導電層２０が位置する。
【００５１】
例えば、シンチレータ層６０に放射線が入射すると、シンチレータ層６０において、光るが発生する。この光が、有機半導体層３０に入射し、光電変換が行われる。光電変換されて得られる電荷を検出することで、放射線を検出できる。放射線検出器１３０は、例えば、間接変換型の放射線検出器である。
【００５２】
例えば、第１導電層１０及び第２導電層２０と電気的に接続された検出回路７０が設けられる。検出回路７０は、第１導電層１０、第２導電層２０、有機半導体層３０及び第１領域４０を含む積層体ＳＢの少なくとも一部に入射する放射線の強度に応じた信号ＯＳを出力する。
【００５３】
図９は、第２実施形態に係る別の放射線検出器を例示する模式図である。  
図９に示すように、放射線検出器１３１は、光電変換素子１１０及び検出回路７０を含む。放射線検出器１３１においては、シンチレータ層６０は設けられていない。放射線検出器１３１においては、有機半導体層３０に放射線が入射し、有機半導体層３０において光が発生し、光が光電変換される。放射線検出器１３１は、直接変換型の放射線検出器である。放射線検出器１３１において、有機半導体層３０の厚さｔ３は、１０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。これにより、ノイズが抑制できる。
【００５４】
図１０は、第２実施形態に係る別の放射線検出器を例示する模式図である。  
図１０に示すように、放射線検出器１４０は、積層体ＳＢを含む。積層体ＳＢは、第１導電層１０、第２導電層２０、有機半導体層３０及び第１領域４０を含む。この例では、基板５０が設けられている。図１０においては、図の見やすさのために、放射線検出器１４０に含まれる要素の一部が互いに離されて描かれている。
【００５５】
放射線検出器１４０においては、第２導電層２０は、複数設けられる。複数の第２導電層２０は、第２導電層２０から第１導電層１０に向かう第１方向（Ｚ軸方向）に対して交差する面（例えばＸ−Ｙ平面）に沿って並ぶ。Ｘ−Ｙ平面は、Ｚ軸方向に対して垂直である。
【００５６】
複数の第２導電層２０は、この面（例えばＸ−Ｙ平面）に沿う第２方向及び第３方向に沿って並ぶ、複数の第２導電層２０は、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って並ぶ。複数の第２導電層２０は、例えば、マトリクス状に並ぶ。
【００５７】
この例では、第１導電層１０、有機半導体層３０及び第１領域４０は、連続的に設けられる。例えば、第１導電層１０は、第１方向（Ｚ軸方向）において、複数の第２導電層２０の１つと、複数の第２導電層２０の別の１つと、の間の領域と重なる。例えば、有機半導体層３０は、第１方向において、複数の第２導電層２０の１つと、複数の第２導電層２０の別の１つと、の間の領域と重なる。
【００５８】
複数の第２導電層２０のそれぞれは、光電変換素子の一部と見なすことができる。例えば、放射線検出器１４０は、複数の光電変換素子１１０を含む。検出回路７０は、第１導電層１０及び第２導電層２０と電気的に接続される。検出回路７０は、複数の光電変換素子１１０の積層体ＳＢの少なくとも一部に入射する放射線の強度に応じた信号ＯＳを出力する。
【００５９】
放射線検出器１４０において、シンチレータ層６０（図８参照）がさらに設けられても良い。
【００６０】
（第３実施形態）  
本実施形態は、撮像装置に係る。  
図１１は、第３実施形態に係る撮像装置を例示する模式図である。  
図１１に示すように、撮像装置１５０は、複数の光電変換素子１１０を含む。複数の光電変換素子１１０は、Ｘ−Ｙ平面に沿って、複数設けられる。この例では、検出回路７０が設けられる。検出回路７０は、複数の光電変換素子１１０と電気的に接続される。検出回路７０は、複数の光電変換素子の、第１導電層１０、第２導電層２０、有機半導体層３０及び第１領域４０を含む積層体ＳＢの少なくとも一部に入射する光の強度に応じた信号ＯＳを出力する。
【００６１】
例えば、例えば、Ｘ軸方向に延びる複数の第１配線、及び、Ｙ軸方向に延びる複数の第２配線が設けられる。これらの配線の交差部に、複数の光電変換素子１１０の１つが設けられる。スイッチング素子などの動作により、複数の光電変換素子１１０のそれぞれが選択される。光電変換により得られる電気信号が、検出回路７０で検出される。
【００６２】
実施形態によれば、感度の向上が可能な光電変換素子、撮像装置及び放射線検出器が提供できる。
【００６３】
本願明細書において、「電気的に接続される状態」は、複数の導電体が物理的に接してこれら複数の導電体の間に電流が流れる状態を含む。「電気的に接続される状態」は、複数の導電体の間に、別の導電体が挿入されて、これらの複数の導電体の間に電流が流れる状態を含む。
【００６４】
本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【００６５】
以上、例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの例に限定されるものではない。例えば、光電変換素子、撮像装置及び放射線検出器に含まれる導電層、有機半導体及び第１領域などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【００６６】
各例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００６７】
本発明の実施の形態として上述した光電変換素子、撮像装置及び放射線検出器を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての光電変換素子、撮像装置及び放射線検出器も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００６８】
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【００６９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７０】
１０…第１導電層、  １１…第１金属、  ２０…第２導電層、  ３０…有機半導体層、  ３１、３２…第１、第２化合物、  ４０…第１領域、  ４５…領域、  ５０…基板、  ６０…シンチレータ層、  ７０…検出回路、  ７１、７２…第１、第２配線、  ８１…光、  ８１ｅ…電子、  ８１ｈ…ホール、  １１０、１２０…光電変換素子、  １３０、１３１、１４０…放射線検出器、  １５０…撮像装置、  Ｃｎ…濃度、  ＥＦ…電界強度、ＥＱＥ…外部量子効率、  ＯＳ…信号、  ＳＢ…積層体、  ＳＰ１〜ＳＰ４…第１〜第４試料、  Ｖａ…バイアス電圧、  ｐＺ…位置、  ｔ１〜ｔ４…厚さ
【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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