(57)【要約】【課題】下部に形成されたデバイスの影響なしに、面積を最大限に取りながら、高い性能を有する上部光吸収形有機フォトダイオードを提供する。【解決手段】上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、基板１上に形成される反射型下部電極２と、この下部電極２上に形成される有機薄膜３と、この有機薄膜３上に形成される透明型上部電極４とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基板上に形成される反射型下部電極と、
（ｂ）該下部電極上に形成される有機薄膜と、
（ｃ）該有機薄膜上に形成される透明型上部電極とを具備することを特徴とする上部光吸収形有機フォトダイオード。
【請求項２】
請求項１記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜が単層構造であることを特徴とする上部光吸収形有機フォトダイオード。
【請求項３】
請求項１記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜が二層構造であることを特徴とする上部光吸収形有機フォトダイオード。
【請求項４】
請求項３記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の二層構造のうち下層が電子輸送の性質を有する有機薄膜であることを特徴とする上部光吸収形有機フォトダイオード。
【請求項５】
請求項４記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の二層構造のうち上層が正孔輸送の性質を有する有機薄膜であることを特徴とする上部光吸収形有機フォトダイオード。
【請求項６】
請求項３記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の二層構造のうち下層が正孔輸送の性質を有する有機薄膜であることを特徴とする上部光吸収形有機フォトダイオード。
【請求項７】
請求項６記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の二層構造のうち上層が電子輸送の性質を有する有機薄膜であることを特徴とする上部光吸収形有機フォトダイオード。
【請求項８】
請求項１記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜が三層構造であることを特徴とする上部光吸収形有機フォトダイオード。
【請求項９】
請求項８記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の三層構造のうち下層が電子輸送の性質を有する有機薄膜であることを特徴とする上部光吸収形有機フォトダイオード。
【請求項１０】
請求項９記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の三層構造のうち上層が正孔輸送の性質を有する有機薄膜であることを特徴とする上部光吸収形有機フォトダイオード。
【請求項１１】
請求項８記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の三層構造のうち下層が正孔輸送の性質を有する有機薄膜であることを特徴とする上部光吸収形有機フォトダイオード。
【請求項１２】
請求項１１記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の三層構造のうち上層が電子輸送の性質を有する有機薄膜であることを特徴とする上部光吸収形有機フォトダイオード。
【請求項１３】
請求項８記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の三層構造のうち下層が正孔輸送、中間層が光吸収、上層が電子輸送の性質を有する有機薄膜であることを特徴とする上部光吸収形有機フォトダイオード。
【請求項１４】
請求項１〜１３記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の全体の動作が光導電素子の性質を有することを特徴とする上部光吸収形有機フォトダイオード。
【請求項１５】
請求項１〜１３記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記基板の下部に能動素子や受動素子が集積されてなることを特徴とする上部光吸収形有機フォトダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機フォトダイオードの構造に関するものであり、詳細には、上部電極を透明型電極とし、下部電極を反射型電極とすることにより、ガラス基板上に集積化可能な高性能有機フォトダイオード構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機フォトダイオードとしては、単体による動作検証やマトリクス型センサとしての検討があった。そのような状況下で、近年、有機材料を用いた有機ＥＬ素子や有機トランジスタなどの新規デバイスの性能向上が目覚ましかった。
【０００３】
また、これまでのデバイスを用いたシステム構成を考えると、各種有機デバイスの集積化が一つの目的となる。ここで、有機デバイスの集積化を考えると、有機ＥＬ素子による発光部や１００℃弱の高温形成を伴う有機トランジスタを先に形成し、その後、有機フォトダイオード等のセンシング機能を有するデバイスを設けることが望ましい。
【特許文献１】なし
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、有機フォトダイオードを用いて十分なセンシングを行うためには、上記した有機ＥＬ素子や有機トランジスタといった下部に形成されたデバイスの影響なしに、面積を最大限に取りながら、有機フォトダイオードを形成する必要がある。
【０００５】
このような点に考慮した有機フォトダイオードはいまだ開発されていないのが現状である。
【０００６】
本発明は、上記状況に鑑みて、下部に形成されたデバイスの影響なしに、面積を最大限に取りながら、高い性能を有する上部光吸収形有機フォトダイオードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、基板上に形成される反射型下部電極と、この下部電極上に形成される有機薄膜と、この有機薄膜上に形成される透明型上部電極とを具備することを特徴とする。
【０００８】
〔２〕上記〔１〕記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜が単層構造であることを特徴とする。
【０００９】
〔３〕上記〔１〕記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜が二層構造であることを特徴とする。
【００１０】
〔４〕上記〔３〕記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の二層構造のうち下層が電子輸送の性質を有する有機薄膜であることを特徴とする。
【００１１】
〔５〕上記〔４〕記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の二層構造のうち上層が正孔輸送の性質を有する有機薄膜であることを特徴とする。
【００１２】
〔６〕上記〔３〕記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の二層構造のうち下層が正孔輸送の性質を有する有機薄膜であることを特徴とする。
【００１３】
〔７〕上記〔６〕記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の二層構造のうち上層が電子輸送の性質を有する有機薄膜であることを特徴とする。
【００１４】
〔８〕上記〔１〕記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜が三層構造であることを特徴とする。
【００１５】
〔９〕上記〔８〕記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の三層構造のうち下層が電子輸送の性質を有する有機薄膜であることを特徴とする。
【００１６】
〔１０〕上記〔９〕記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の三層構造のうち上層が正孔輸送の性質を有する有機薄膜であることを特徴とする。
【００１７】
〔１１〕上記〔８〕記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の三層構造のうち下層が正孔輸送の性質を有する有機薄膜であることを特徴とする。
【００１８】
〔１２〕上記〔１１〕記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の三層構造のうち上層が電子輸送の性質を有する有機薄膜であることを特徴とする。
【００１９】
〔１３〕上記〔８〕記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の三層構造のうち下層が正孔輸送、中間層が光吸収、上層が電子輸送の性質を有する有機薄膜であることを特徴とする。
【００２０】
〔１４〕上記〔１〕〜〔１３〕記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記有機薄膜の全体の動作が光導電素子の性質を有することを特徴とする。
【００２１】
〔１５〕上記〔１〕〜〔１３〕記載の上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、前記基板の下部に能動素子や受動素子が集積されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、上部電極を透明型電極とし、下部電極を反射型電極とすることで、基板上に集積化可能な高性能有機フォトダイオード構造を提供する。これにより、センシング部のデバイス面積を最大限とし、かつ下部電極からの反射により有機膜に再度入り込んだ光を吸収することで光吸収自体も最大限とした高性能有機フォトダイオードを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
上部電極を透明型電極とし、下部電極を反射型電極とすることで、ガラス基板上に集積化可能な高性能有機フォトダイオード構造を形成する。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施例を示す上部光吸収形有機フォトダイオードの構造断面図である。
【００２６】
この図において、１はガラス基板、２は下部電極、３は有機薄膜、４は上部電極である。有機薄膜３の有機材料は、２−ｍｅｔｈｏｘｙ，５−（２′−ｅｔｈｙｌ−ｈｅｘｙｌｏｘｙ）−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ（ＭＥＨ−ＰＰＶ）で、０．５ｗｔ％溶液を用いスピンコート法により成膜した。下部電極３はＡｌ電極、上部電極４はＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）やＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）電極とした。
【００２７】
かかる上部光吸収形有機フォトダイオードは、下部電極２が反射体であるため、ガラス基板１の下部には能動素子や受動素子などのデバイス（図示なし）が配置されていても、これらの下部デバイスの影響を受けることがなく、面積を最大限に確保することができる。
【００２８】
図２は、本発明の実施例を示す上部光吸収形有機フォトダイオードの特性図であり、下部電極を透明型電極とした従来の素子構造による特性との対比を示す。
【００２９】
この図において、横軸はバイアス電圧（Ｖ）、縦軸は電流（Ａ）を示しており、○は従来の素子の光電流特性、●は従来の素子の暗電流特性、△は本発明に係る素子の光電流特性、▲は本発明に係る素子の暗電流特性であり、それぞれ光照射と暗状態での素子の電流−電圧特性を示している。素子の面積は２×２ｍｍ2 である。透明型電極による有機薄膜へのスパッタ衝撃の影響や、初期的実験結果であることにより、未だ特性改善の余地があるが、光照射による伝導率変化が確認された。ここで、本発明にかかる上部光吸収形有機フォトダイオードにおいて、電流は明状態で６．９５×１０-8Ａ、暗状態で３．９９×１０-11 Ａ、導電率比は１，７４０であった。
【００３０】
上部電極４を透明型電極とし、下部電極２を反射型電極とすることで、ガラス基板１上に集積化可能な高性能有機フォトダイオード構造の動作を確認できた。これにより、センシング部のデバイス面積を最大限とし、かつ下部電極２からの反射により有機薄膜３に再度入り込んだ光を吸収することで光吸収自身も最大限とした高性能有機フォトダイオードを得ることができる。
【００３１】
図３は本発明の実施例を示す二層構造の有機薄膜を有する上部光吸収形有機フォトダイオードの構造断面図である。
【００３２】
この図において、１１はガラス基板、１２は反射型下部電極、１３は有機薄膜、１４は透明型上部電極であり、有機薄膜１３は、電子輸送の性質を有する下層有機薄膜１３Ａ（例えば、ペリレン誘導体ｔｄ−ＰＴＣ：Ｎ，Ｎ′−Ｄｉｔｒｉｄｅｃｙｌ−３，４，９，１０−ｐｅｒｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ｄｉｉｍｉｄｅ）と、正孔輸送の性質を有する上層有機薄膜１３Ｂ（例えば、アリールアミン誘導体α−ＮＰＤ：Ｂｉｓ〔Ｎ−（１−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ〕ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）とから構成されている。
【００３３】
このように構成すると、例えば、下層有機薄膜１３Ａで発生した電子正孔対のうち、正孔を正孔輸送層である上層有機薄膜１３Ｂ内へ移動させて輸送することにより、速やかな正孔の移動につながる利点がある。
【００３４】
なお、逆に、下層を正孔輸送の性質を有する有機薄膜に、上層を電子輸送の性質を有する有機薄膜にするように構成してもよい。
【００３５】
図４は本発明の実施例を示す三層構造の有機薄膜を有する上部光吸収形有機フォトダイオードの構造断面図である。
【００３６】
この図において、２１はガラス基板、２２は反射型下部電極、２３は有機薄膜、２４は透明型上部電極であり、有機薄膜２３は、電子輸送の性質を有する下層有機薄膜２３Ａ〔例えば、Ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｕｍ（III)〕と、光吸収中間層２３Ｂ（例えば、ペリレン誘導体ｔｄ−ＰＴＣ：Ｎ，Ｎ′−Ｄｉｔｒｉｄｅｃｙｌ−３，４，９，１０−ｐｅｒｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ｄｉｉｍｉｄｅ）と、正孔輸送の性質を有する上層有機薄膜２３Ｃ（例えば、アリールアミン誘導体α−ＮＰＤ：Ｂｉｓ〔Ｎ−（１−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ〕ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）とから構成されている。
【００３７】
このように構成すると、例えば、光吸収中間層２３Ｂは、光吸収した後に電子と正孔を発生する役割に適した材料であればよく、電子輸送については下層有機薄膜２３Ａ、正孔輸送については上層有機薄膜２３Ｃにその役割を持たせることで、光吸収やキャリア輸送能といった各層ごとの特定の性質を活かした有機薄膜を適用し、フォトダイオードの特性向上を図ることができる。
【００３８】
なお、逆に、下層を正孔輸送の性質を有する有機薄膜に、上層を電子輸送の性質を有する有機薄膜にするように構成してもよい。
【００３９】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の上部光吸収形有機フォトダイオードは、集積可能な光センシング機能を有するデバイスとして利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例を示す上部光吸収形有機フォトダイオードの構造断面図である。
【図２】本発明の実施例を示す上部光吸収形有機フォトダイオードの特性図である。
【図３】本発明の実施例を示す二層構造の有機薄膜を有する上部光吸収形有機フォトダイオードの構造断面図である。
【図４】本発明の実施例を示す三層構造の有機薄膜を有する上部光吸収形有機フォトダイオードの構造断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１，１１，２１    ガラス基板
２，１２，２２    下部電極（反射型電極）
３，１３，２３    有機薄膜
４，１４，２４    上部電極（透明型電極）
１３Ａ，２３Ａ    下層有機薄膜
１３Ｂ，２３Ｃ    上層有機薄膜
２３Ｂ    光吸収中間層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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