(57)【要約】【課題】超微弱光を低電圧で検出する。【解決手段】光検出素子１は、基板２と、基板２表面上に形成され、紫外線，可視光線，及び近赤外線のうちのいずれかの光に対して透過性を有する陽極３と、陽極３の表面上に形成された光導電性有機半導体層４と、光導電性有機半導体層４の表面上に形成された陰極５とを備え、光導電性有機半導体層４の結晶粒径は、陰極５近傍で小さくなっており、また光導電性有機半導体層４内部の導電率分布は、陰極５近傍で減少している。【選択図】図１
2008192976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極とにより挟持された光導電性有機半導体層を備え、陽極と陰極の少なくとも一方が紫外線、可視光線、及び近赤外線のうちのいずれかの光に対し透過性を有し、陽極と陰極間に電圧を印加した状態で前記いずれかの光が照射されるのに応じて光導電性有機半導体層において光誘起電流を発生する光検出素子であって、前記光導電性有機半導体層の陰極近傍の導電率が光導電性有機半導体層の平均導電率より小さくなっていることを特徴とする光検出素子。
【請求項２】
請求項１に記載の光検出素子であって、前記光導電性有機半導体層の平均導電率をσ１、光導電性有機半導体層の陰極近傍の平均導電率をσ２とした時、両者の導電率比σ１／σ２が以下の数式１に示す条件を満足することを特徴とする光検出素子。
【数１】
2008192976.tif 000006
【請求項３】
請求項２に記載の光検出素子であって、前記光導電性有機半導体層の厚さをｄ２、前記平均導電率σ１を与える光導電性有機半導体層の平均厚さをｄ１、前記平均導電率σ２を与える光導電性有機半導体層の平均厚さを（ｄ２−ｄ１）とした時、光導電性有機半導体層の厚さｄ２と平均導電率σ２を与える光導電性有機半導体層の平均厚さ（ｄ２−ｄ１）の比(ｄ２/(ｄ２−ｄ１))が以下の数式２に示す条件を満足することを特徴とする光検出素子。
【数２】
2008192976.tif 000007
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の光検出素子であって、前記光導電性有機半導体層は結晶粒子の集合体により形成されていることを特徴とする光検出素子。
【請求項５】
請求項４に記載の光検出素子において、前記平均導電率σ２を与える光導電性有機半導体層における結晶粒子の平均粒径が１０［ｎｍ］以下であることを特徴とする光検出素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の光検出素子において、前記平均導電率σ２を与える光導電性有機半導体層の結晶構造がアモルファス構造であることを特徴とする光検出素子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の光検出素子において、前記平均導電率σ２を与える光導電性有機半導体層の結晶構造が空孔を含有する結晶構造であることを特徴とする光検出素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のうち、いずれか１項に記載の光検出素子において、前記光導電性有機半導体層がｎ型の半導体特性を呈することを特徴とする光検出素子。
【請求項９】
請求項８に記載の光検出素子において、前記光導電性有機半導体層は、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、シロール誘導体、ペリリン誘導体、ナフタレン誘導体、及びフラーレン誘導体からなる誘導体群から選択された一つの誘導体又は選択された一つの誘導体を含む混合物であることを特徴とする光検出素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のうち、いずれか１項に記載の光検出素子を用いた生体情報検出装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項９のうち、いずれか１項に記載の光検出素子の製造方法において、基板上に陽極を形成する工程と、陰極近傍になるに従って有機分子の蒸着速度を遅くして前記陽極表面上に有機分子クラスターを光導電性有機半導体層として形成付着させる工程、前記光導電性有機半導体層表面上に陰極を形成する工程とを有することを特徴とする光検出素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微弱光を低電圧で検出する処理に適用して好適な、陽極と陰極とにより挟持された光導電性有機半導体層を備える光検出素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人体の動脈や静脈に特定波長の光を照射し、その光の透過光を生体情報として検出することによって、動脈流や静脈流内のヘモグロビン変化量を検出する試みや、人体から発せられるバイオフォトン（生体発光）を生体情報として検出する研究がなされている。これら生体情報の光は、発光あるいは反射光強度が１０−７〜１０−１５［Ｗ／ｃｍ２］程度と極めて微弱であるために、一般には光電子倍増管（フォトマルチプライヤー），アンプ，フォトンカウンター等を組合せた検出システムにより検出されている。
【０００３】
ところが、光電子倍増管を利用して微弱光を検出することには、実用上次のような問題点がある。第１に、光電子倍増管を利用して微弱光を検出する場合、１，５００〜２，０００［Ｖ］程度の高電圧を印加する必要があるために、本検出システムを被験者に携帯させたり（ウェアラブル化）、本検出システムをステアリング等の車室内に設けたりすることが安全上及び付帯設備の点から難しい。第２に、光電子倍増管は真空管を利用するために振動や衝撃に弱く、破損しやすい。第３に、光電子倍増管は薄膜固体素子と比較して大きいことから、車室内等の狭い空間へのレイアウトが困難である。
【０００４】
このような背景から、近年、光導電性有機半導体層と電極の界面でのキャリヤトラップを積極的に利用した新しい原理に基づく「光電流倍増現象」が見出され、この光電流倍増現象を利用した光検出素子の報告がなされている（非特許文献１，２、特許文献１，２参照）。そしてこの光検出素子の性能は、印加電圧数十［Ｖ］で１０−５［Ｗ／ｃｍ２］程度の強度の微弱光を検出できるレベルに至っている。
【０００５】
上記光検出素子における微弱光検出は、概ね、次のようなメカニズムで発現すると考えられている。すなわち、直流電源により陽極と陰極の間に電圧印加された状態で陽極側から微弱光が入射すると、光キャリヤ（電子，正孔）が生成され、光キャリヤのうちの正孔は、電界下で陰極側へ輸送されるが、その一部は光導電性有機半導体層と陰極の界面近傍に存在する界面準位に捕捉されて蓄積される。その結果、光導電性有機半導体層と陰極の界面に電界が集中し、陰極から電子が大量にトンネル注入されて光電流倍増現象が発現する。
【０００６】
しかしながら、上記光検出子は、光導電性有機半導体層が有機顔料の真空蒸着膜により形成されているために、（１）均一な膜質を確保することができず、ピンホールが発生しやすい、（２）大面積化が困難、（３）真空プロセスが必要となるために低コスト化が困難等の問題を有する。そこで、このような問題を解決するために、最近、光導電性有機半導体を樹脂に分散させた樹脂分散型光検出子が提案されている（特許文献３参照）。
【非特許文献１】Appl. Phys. Lett., 64, 2546 (1994)
【非特許文献２】未来材料，第２巻９号第３４頁
【特許文献１】特開２００２−１９０６１６号公報
【特許文献２】特開２００３−２８２９３４号公報
【特許文献３】特開２００２−０７６４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の光検出素子は、数十［Ｖ］の印加電圧で１０−５［Ｗ／ｃｍ２］程度の強度の微弱光を検出することができるものの、強度が１０−７〜１０−１５［Ｗ／ｃｍ２］程度の超微弱光を低電圧で検出することはできない。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、超微弱光を低電圧で検出可能な光検出素子、生体情報検出装置、及び光検出素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従来の光検出素子では、陽極と陰極間に位置する光導電性有機半導体層は概ね均一な導電層であった。その理由は、上述の光電流倍増現象が見出されて以来、光検出素子の応答速度改良に注力されてきたためである。すなわち、従来の光検出素子では、光導電性有機半導体層内で発生した光キャリヤの動きを阻害することなく陰極に光キャリヤを輸送するために、光導電性有機半導体層の層構造を極力均一にする必要があった。
【００１０】
これに対して、本願発明では、より微弱な光、例えば光強度１０−５［Ｗ／ｃｍ２］以下の光を検出可能とすることを目的としている。このため、本願発明の発明者らは、陰極近傍で局所的に高電界を発生させれば、従来の光検出素子に比べ、圧倒的にトンネル電流が増大し、その結果として光誘起電流も増大するのでは、との視点から鋭意研究し、本発明を想到するに至った。
【００１１】
すなわち、本願発明では、陽極と陰極間に位置する光導電性有機半導体層の導電率が陰極近傍で実質的に低下するようにした。なお、本願発明では、陽極側から微弱光が入射するものとして、陰極近傍で実質的に導電率が低下するようにしているが、特にこれに限定されるものではなく、陰極側から微弱光が入射するような場合は、逆に陽極近傍で導電率が低下するようにしても構わない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態となる光検出素子の構成について説明する。なお、本発明の実施形態となる光検出素子は、光電装置，エレクトロクロミック素子等の調光装置，太陽電池等の光起電力装置等に適用することができる。特に、本発明の実施形態となる光検出素子は、車両の運転者の血液中のヘモグロビンの吸光度変化や人体から放出されるバイオフォトン（生物発光）と言った微弱光を検出する生体情報検出装置に適用することができる。また、本発明の実施形態となる光検出素子は、車両のステアリング内部に埋め込まれ、運転者の素手から微弱光を検出する生体情報検出装置に適用することができる。
【００１３】
〔光検出素子の構成〕
本発明の実施形態となる光検出素子１は、図１に示すように、基板２と、基板２表面上に形成され、紫外線，可視光線，及び近赤外線のうちのいずれかの光に対して透過性を有する陽極３と、陽極３の表面上に形成された光導電性有機半導体層４と、光導電性有機半導体層４の表面上に形成された陰極５とを備え、直流電源６により陽極３と陰極５間に電圧を印加した状態において陽極３側から光が入射されるのに応じて光導電性有機半導体層４において光誘起電流が発生する構成となっている。なお、この場合、基板は光透過性を有するように構成されている。
【００１４】
また、この光検出素子１では、光導電性有機半導体層４の結晶粒径は、図２に示すように陰極５近傍で小さくなっており、また光導電性有機半導体層４内部の導電率分布は、図３に示すように陰極５近傍（陽極３と光導電性有機半導体層４の界面から距離ｄ１以上ｄ２以下の範囲）で減少している。なお、導電率は、図３に実線で示すように陰極５近傍で直線的に減少していても良いし、図３に一点破線や破線で示すように急峻な傾斜や緩やかな傾斜で減少してもよい。
【００１５】
上記距離ｄ１，ｄ２は、陽極３と光導電性有機半導体層４の界面を基準（ｘ軸座標軸上、原点０とする）とした時、導電率σ１，σ２を与える距離として定義している。従って、「陰極２近傍」とは領域（ｄ２−ｄ１）の範囲を意味する。そして、陽極３から陰極５近傍までの均一導電率に比べ陰極５近傍で実質的に低下するということは、換言すれば（ｄ２−ｄ１）の間で導電率が傾斜を持つことを意味する。
【００１６】
光導電性有機半導体層４の導電率が均一である場合、陽極３と陰極５間に印加された電圧Ｖにより発生する電界Ｅは陽極３と陰極５間の距離ｄに反比例した均一な電界となる。一方、上述のように導電率に局所的な偏りがある場合には、導電率の大小に基づいた分配則による電界集中が発生することになる。従って、陰極５近傍という（ｄ２ −ｄ１）の領域では、非常に大きな電界集中が発生することになる。
【００１７】
ここで図４を参照して、光導電性有機半導体層３の均一導電率をσ１、陰極５近傍での層の導電率をσ２としたときの両者の比(σ１/σ２)の重要性を説明する。図４は、陽極３と陰極５間に位置する光導電性有機半導体層４の厚さをｄ２，平均導電率σ１を与える光導電性有機半導体層４の平均厚さをｄ１，陰極５近傍で実質的に低下している平均導電率σ２を与える平均厚さを（ｄ２−ｄ１）としたとき、光導電性有機半導体層４の厚さｄ２と平均導電率σ２を与える平均厚さ(ｄ２−ｄ１)との比（ｄ２/（ｄ２−ｄ１）を１０とした時の両者の導電率比(σ１/σ２)と光誘起電流比（Ｉ１／Ｉ２）との関係を示す。なおここでは、両者の導電率比(σ１/σ２)が１００のときは、光導電性有機半導体層４内の導電率σが等しい（σ１＝σ２）ことを意味する。また、そのときの光誘起電流比を１００としている。
【００１８】
図４から明らかなように、両者の導電率比(σ１/σ２)が１０１になるまでは光誘起電流比に大きな変化は認められないが、導電率比(σ１/σ２)が１０１を超えると光誘起電流比が急激に大きくなる。また、導電率比(σ１/σ２)は１０５付近で最大の光誘起電流比１０１を与え、それ以降では光誘起電流比は徐々に小さくなっていく。
【００１９】
このことは、導電率比(σ１/σ２)を１０５付近とすることにより、光導電性有機半導体層が均一な導電率を与えていた場合に比べ、光誘起電流を約１桁程向上できることを意味する。すなわち、導電率比(σ１/σ２)が数式１０１≦(σ１/σ２)を満足させることが重要であることがわかる。なお、導電率比(σ１/σ２)が１０１以下では、陰極５近傍に局所的電界が実質的に印加されないため、トンネル効果に基づく光誘起電流が発現しなくなる。
【００２０】
一方、導電率比(σ１/σ２)としての上限は特に規定されないが、現在、世の中で知られている各種光導電性有機半導体層の導電率σが１０−４〜１０３であることを踏まえると、実用的には数式(σ１/σ２)≦１０８を満足させることが望ましい。さらにより好ましくは、光誘起電流の増大が顕著となる範囲、すなわち以下の数式３に示す関係を満足させることが望ましい。
【数３】
2008192976.tif 000003
【００２１】
また、陽極３と陰極５の間に位置する光導電性有機半導体層４の厚さをｄ２，平均導電率σ１を与える光導電性有機半導体層４の平均厚さをｄ１，陰極５近傍で実質的に低下している平均導電率σ２を与える平均厚さを（ｄ２−ｄ１）としたとき、光導電性有機半導体層４の厚さｄ２と平均導電率σ２を与える平均厚さ(ｄ２−ｄ１)の比（ｄ２／（ｄ２−ｄ１））は以下の数式４に示す条件を満足することが望ましい。
【数４】
2008192976.tif 000004
【００２２】
以下、上述の数式４の意味について説明する。既に述べたように光検出素子１は、陰極５近傍での局所的高電界発生に基づく電子のトンネル電流により大きな光誘起電流を発現する。この現象は、陽極３と陰極５間に設けた光導電性有機半導体層４の材料種やその層の素性（粒径や結晶性等）にも依存するが、その厚さｄ２が概ね０．１〜数十［μｍ］程度、より好ましくは０．１〜１．０［μｍ］と比較的薄膜レベルでより顕著に発現することを発明者らは確認している。この時、上述の比（ｄ２／（ｄ２−ｄ１））が限りなく１００に近い又は等しい場合、ｄ１は限りなく０に近づくために、陰極５近傍の（ｄ２−ｄ１）という極薄領域で光導電性有機半導体層４の導電率が実質的に低下せず、それ故、局所的な高電界も発生しないということになる。
【００２３】
一方、比（ｄ２／（ｄ２−ｄ１））が限りなく１０３に近い場合には、ｄ２とｄ１の層厚が実測できる範囲内で極めて等しい状態になる。具体的にはｄ２が１．０［μｍ］である場合、ｄ１は０．００１［μｍ］（＝１［ｎｍ］）になり、この値は分子１個の厚さに相当する。従って、比（ｄ２／（ｄ２ −ｄ１））の上限値は、分子量を低下させず、且つ、導電性を確保でき、実質的に層厚を制御できる下限値から決定される。このような状態で、陽極３と陰極５間に電圧を印加すると、陽極３と層厚ｄ１の間に付与される電場と、層厚ｄ１と層厚（ｄ２−ｄ１）間に付与される電場とが実質的に大きくことなることになり、陰極５近傍での電子のトンネル電流発現に寄与することになる。
【００２４】
なお、陰極５近傍で実質的に導電率を低下させるために、陰極５近傍における光導電性有機半導体層４は結晶粒子の集合体であることが望ましい。本願発明の発明者らは、真空蒸着法を使って光導電性有機半導体層４を形成する際、基板温度や蒸着速度を変化させて光誘起電流を検討した結果、島状（微結晶）粒子やドメイン状粒子の形態を示すと、大きな光誘起電流が発生することを見出した。この原因はまだ定かではないが、光導電性有機半導体層４内部をミクロ的に見ると、近接する島状粒子又はドメイン状粒子同士の間に形成される電位障壁に実質的に電場が付与される形になり、局所的又は傾斜的な電場発生が起こるのではと考えられる。
【００２５】
またこの場合、結晶粒子集合体の形状は、特に限定されることはなく、島状（微結晶），ドメイン状，多結晶状粒子集合体等を例示することができるが、より好ましくは島状粒子が望ましい。これは島状粒子の場合、粒子同士及び粒子と陰極５との接触が点接触しやすいことによる。また、導電率σ２を与える粒子径Ｄの大きさは平均粒子径で１０［ｎｍ］以下が望ましい。その理由は平均粒子径Ｄが１０［ｎｍ］以上になると、あたかもドメイン（結晶粒の大きな領域）と見なせる領域が確率的に増え、その領域では見かけ上、均一導電率を与えることになってしまうからである。
【００２６】
また、光導電性有機半導体層４を形成する材料としては、多数キャリヤが正孔（ホール）であるｐ型半導体性を示すものであっても、また電子（エレクトロン）であるｎ型半導体性を示すものであっても特に問題ないが、陽極３から微弱光が入射するような場合においては、光導電性有機半導体層４内で生成した光キャリヤ（正孔）が電圧印加に基づいた外部電場で移動し、それが陰極５の界面でトラップされて初めて局所的電場が誘発されることから、ｎ型半導体であることが望ましい。ｎ型の半導体特性を示す有機材料としては、例えばオキサジアゾール誘導体，トリアゾール誘導体，シロール誘導体，ペリレン誘導体，ナフタレン誘導体，及びフラーレン誘導体から成る誘導体群から選択された一つの誘導体又は選択された一つの誘導体を含む混合物を例示することができる。
【００２７】
また、光導電性有機半導体層４は、図５に示すように陰極５近傍でアモルファス（非晶）構造Ｒ１を有していてもよい。この場合陽極３から陰極５方向へアモルファス構造に傾斜又は異方性があることにより局所的な電場Ｅが付与されることになる。また、光導電性有機半導体層４の結晶構造（微結晶構造，アモルファス構造等）の同定は、公知のＸ線回折法により判定することができる。
【００２８】
また、光導電性有機半導体層４は、図６に示すように陰極５近傍で多数の空孔１１を備える構造Ｒ２であってもよい。この場合、空孔の形状や大きさは特に限定されず、導電率σ1（詳しくは後述する）を与えるように構成されていればよい。また、空孔の有無やその大きさ等は公知の透過電子顕微鏡観察により確認することができる。
【００２９】
〔光検出素子の製造方法〕
次に、上記光検出素子１の製造方法について説明する。
【００３０】
上記光検出素子１を製造する際は、陽極３としてのＩＴＯ膜がコートされた石英ガラスを準備し、物理蒸着（Physical Vapor Deposition：ＰＶＤ）法によりＩＴＯ膜表面上にｎ型有機半導体であるペリリン誘導体（顔料）薄膜と陰極５としてのＡｕ薄膜を順に形成する。なお、光導電性有機半導体層４となるペリリン誘導体薄膜は、トータル膜厚が１．０［μｍ］となるように調製すると共に、陰極５近傍で実質的に導電率を低下させるために微結晶粒子径Ｄの異なる２つの層から構成されるようにする。
【００３１】
すなわち、陽極３から膜厚０．９［μｍ］までの範囲を微結晶粒子径Ｄが３０〜５０［ｎｍ］の領域とし、残りの膜厚０．１［μｍ］の範囲を微結晶粒子径Ｄが１０〜２０［ｎｍ］サイズの領域とする。なお、微結晶粒子径Ｄの制御は、物理蒸着時の蒸着速度や基板温度を適宜設定することにより可能であり、ここではそれぞれ蒸着速度５０［Å／ｓｅｃ］及び１０［Å／ｓｅｃ］とすることにより、狙いとした微結晶粒子径Ｄを得た（但し、基板温度はいずれも室温一定）。
【００３２】
なお、上記物理蒸着法は、薄膜形成すべき物質を真空中で蒸発させる方法であれば特に限定されず、例えば真空蒸着，電子線ビーム蒸着法，イオンプレーティング法，スパッタリング法，クラスターイオンビーム法，分子線エピタキシー法等を例示することができる。特に、陰極５近傍で光導電性有機半導体層４の導電率を実質的に低下させるための一方策である微結晶粒径Ｄの精密制御のためには、有機分子をクラスター化して層形成することが望ましい。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明に係る光検出素子を実施例に基づいて具体的に説明する。
【００３４】
〔実施例１〕
実施例１では、始めに、一方の表面にＩＴＯ薄膜がコートされた石英ガラスを用意する。次に、ＩＴＯ薄膜表面上をエチルアルコール及びアセトンを用いて超音波洗浄，乾燥させた後、高真空蒸着装置内の蒸着ボートにペリレン顔料と共にセットし、真空度１０−６［Ｔｏｒｒ］に保持した。次に、蒸着ボートに電流を流し、蒸着速度５０［Å／ｓｅｃ］でＩＴＯ薄膜表面上にペリレン顔料を膜厚０．２［μｍ］（ｄ１に対応）となるまで形成した。なおこの時、基板温度は８０［℃］とした。次に、ペリレン顔料を蒸着速度１０［Å／ｓｅｃ］で膜厚０．８［μｍ］（ｄ２−ｄ１に対応）形成し、トータル膜厚１．０［μｍ］（ｄ２に対応）のペリレン薄膜を作製した。そして最後に、同真空下でペリレン薄膜上にＡｕを膜厚０．０５［μｍ］形成し、実施例１の光検出素子を得た。
【００３５】
〔実施例２〕
実施例２では、蒸着速度５０［Å／ｓｅｃ］でＩＴＯ薄膜表面上にペリレン顔料を膜厚０．５［μｍ］（ｄ１に対応）となるまで形成した後、さらに蒸着速度１０［Å／ｓｅｃ］でペリレン顔料を膜厚０．５［μｍ］（ｄ２−ｄ１に対応）形成し、トータル膜厚１．０［μｍ］（ｄ２に対応）のペリレン薄膜を作製した点以外は実施例１と同じ処理を行うことにより、実施例２の光検出素子を得た。
【００３６】
〔実施例３〕
実施例３では、蒸着速度５０［Å／ｓｅｃ］でＩＴＯ薄膜表面上にペリレン顔料を膜厚０．９［μｍ］（ｄ１に対応）となるまで形成した後、さらに蒸着速度１０［Å／ｓｅｃ］でペリレン顔料を膜厚０．１［μｍ］（ｄ２−ｄ１に対応）形成し、トータル膜厚１．０［μｍ］（ｄ２に対応）のペリレン薄膜を作製した点以外は実施例１と同じ処理を行うことにより、実施例３の光検出素子を得た。
【００３７】
〔実施例４〕
実施例２では、蒸着速度５０［Å／ｓｅｃ］でＩＴＯ薄膜表面上にペリレン顔料を膜厚０．９９［μｍ］（ｄ１に対応）となるまで形成した後、さらに蒸着速度１０［Å／ｓｅｃ］でペリレン顔料を膜厚０．０１［μｍ］（ｄ２−ｄ１に対応）形成し、トータル膜厚１．０［μｍ］（ｄ２に対応）のペリレン薄膜を作製した点以外は実施例１と同じ処理を行うことにより、実施例４の光検出素子を得た。
【００３８】
〔実施例５〕
実施例５では、ペリレン薄膜を形成する際の基板温度を室温（２７［℃］）とした以外は実施例３と同じ処理を行うことにより、実施例５の光検出素子を得た。
【００３９】
〔実施例６〕
実施例６では、ペリレン薄膜を形成する際の液体窒素温度を室温（−８３［℃］）とした以外は実施例３と同じ処理を行うことにより、実施例６の光検出素子を得た。
【００４０】
〔比較例１〕
比較例１では、始めに、一方の表面にＩＴＯ薄膜がコートされた石英ガラスを用意する。次に、ＩＴＯ薄膜表面上をエチルアルコール及びアセトンを用いて超音波洗浄，乾燥させた後、高真空蒸着装置内の蒸着ボートにペリレン顔料と共にセットし、真空度１０−６［Ｔｏｒｒ］に保持した。次に、蒸着ボートに電流を流し、蒸着速度５０［Å／ｓｅｃ］でＩＴＯ薄膜表面上にペリレン顔料を膜厚１．０［μｍ］となるまで形成した。なおこの時、基板温度は８０［℃］とした。そして最後に、同真空下でペリレン薄膜上にＡｕを膜厚０．０５［μｍ］形成し、比較例１の光検出素子を得た。
【００４１】
〔比較例２〕
比較例２では、ペリレン薄膜を形成する際の基板温度を室温（２７［℃］）とした以外は比較例１と同じ処理を行うことにより、比較例２の光検出素子を得た。
【００４２】
〔光検出素子の性能評価〕
実施例１〜６及び比較例１，２の光検出素子をそれぞれ真空度１０−３［Ｔｏｒｒ］に保持したクライオスタット内にセットし、陽極３と陰極５間の電界強度が１０５［Ｖ／ｃｍ］となるように直流電圧を印加した後、陽極３側から波長６７０［ｎｍ］，光強度１０−６［Ｗ／ｃｍ２］の微弱光を照射した際に発生する光誘起電流Ｉを測定した。測定結果を以下の表１に示す。
【表１】
2008192976.tif 000005
【００４３】
〔検討〕
表１から明らかなように、実施例１〜６の光検出素子の光誘起電流Ｉは、比較例１，２の光検出素子の光誘起電流１と比較して高い値を示した。このことから、実施例１〜６の光検出素子によれば、超微弱光を低電圧で検出できることが知見される。
【００４４】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態となる光検出素子の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す光導電性有機半導体層の内部構成を示す断面図である。
【図３】図１に示す光導電性有機半導体層の導電率分布を示す図である。
【図４】導電率比の変化に伴う光誘起電流比の変化を示す図である。
【図５】図２に示す光導電性有機半導体層の応用例の内部構成を示す断面図である。
【図６】図２に示す光導電性有機半導体層の応用例の内部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１：光検出素子
２：基板
３：陽極
４：光導電性有機半導体層
５：陰極
６：直流電源
【図１】
2008192976.tif 000008
【図２】
2008192976.tif 000009
【図３】
2008192976.tif 000010
【図４】
2008192976.tif 000011
【図５】
2008192976.tif 000012
【図６】
2008192976.tif 000013