(57)【要約】【課題】光電変換素子毎に異なる特性のフィルタを設けることが必須ではない光電変換素子アレイを実現する。【解決手段】光電変換素子１０のそれぞれは、変換対象光が入射される活性層４０を備える。光電変換素子１０のそれぞれの活性層４０は、変換対象光との相互作用によってプラズモン共鳴が生じる材料であるプラズモニック材料を含む。複数の光電変換素子１０には、第一光電変換素子と第二光電変換素子とが含まれる。第一光電変換素子の活性層４０である第一活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長と、第二光電変換素子の活性層４０である第二活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長とを互いに異ならせている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換素子が２次元的に配列された光電変換素子アレイであって、
前記光電変換素子のそれぞれは、光電変換の対象の光である変換対象光が入射される活性層を備え、
前記光電変換素子のそれぞれの前記活性層は、前記変換対象光との相互作用によってプラズモン共鳴が生じる材料であるプラズモニック材料を含み、
複数の前記光電変換素子には、第一光電変換素子と第二光電変換素子とが含まれ、
前記第一光電変換素子の前記活性層である第一活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長と、前記第二光電変換素子の前記活性層である第二活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長とを互いに異ならせている光電変換素子アレイ。
【請求項２】
前記プラズモニック材料の種類、前記プラズモニック材料により形成される構造体の形状、前記プラズモニック材料により形成される構造体の寸法、及び、前記プラズモニック材料により形成される構造体同士の離間距離のうちの少なくともいずれかを、前記第一活性層と前記第二活性層とで互いに異ならせることで、前記第一活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長と、前記第二活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長とを互いに異ならせている請求項１に記載の光電変換素子アレイ。
【請求項３】
複数の前記光電変換素子には、前記第一光電変換素子及び前記第二光電変換素子に加えて第三光電変換素子が含まれ、
前記第三光電変換素子の前記活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長を、前記第一活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長及び前記第二活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長のいずれとも異ならせており、
前記第一光電変換素子の光電変換効率のピーク波長である第一ピーク波長、前記第二光電変換素子の光電変換効率のピーク波長である第二ピーク波長、及び前記第三光電変換素子の光電変換効率のピーク波長である第三ピーク波長のいずれもが、可視光の波長領域に含まれている請求項１又は２に記載の光電変換素子アレイ。
【請求項４】
前記活性層は、前記プラズモニック材料を用いて形成されるプラズモニック層と、前記プラズモニック材料とは異なる材料を用いて形成される非プラズモニック層とが、交互に積層された構造を有する請求項１から３のいずれか一項に記載の光電変換素子アレイ。
【請求項５】
前記光電変換素子のそれぞれは、前記活性層に対して前記変換対象光の入射側とは反対側に配置される中間層と、前記中間層を挟んで前記活性層と対向するように配置される反射層と、を備え、
前記中間層は、半導体特性及び前記変換対象光に対する透明性の双方を有し、
前記反射層は、前記変換対象光に対する反射性を有する請求項１から４のいずれか一項に記載の光電変換素子アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光電変換素子が２次元的に配列された光電変換素子アレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換素子アレイとして、特開２０１３−１６５２１６号公報（特許文献１）に記載されたものが知られている。特許文献１に記載の構成では、光電変換素子アレイが撮像素子に用いられている。ここで、光電変換素子アレイを構成する複数の光電変換素子は、光電変換効率の波長分布が互いに同一とされている。そのため、光電変換素子に対して光の入射側に、光電変換素子毎に異なるカラーフィルタ（青、緑、赤のいずれかに対応するカラーフィルタ）を設けることで、カラー画像を得ている。
【０００３】
上記のように、特許文献１に記載の構成では、カラー画像のように入射光のスペクトル（分光分布）の情報が反映された画像を得るために、光電変換素子毎に異なる特性を有するフィルタを設けることが必須とされる。また、光電変換効率の波長分布が全ての光電変換素子の間で同一であるため、各フィルタに要求される特性（帯域幅等）も厳しくなりやすい。そのため、光電変換素子のサイズに応じて定まる画素サイズを低減しようとする場合に、フィルタの存在によってその下限値が制限されやすいという問題があった。また、フィルタによって入射光の透過率が減少することに応じて感度が低下し得るという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１６５２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、光電変換素子毎に異なる特性のフィルタを設けることが必須ではない光電変換素子アレイの実現が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記に鑑みた、複数の光電変換素子が２次元的に配列された光電変換素子アレイの特徴構成は、前記光電変換素子のそれぞれは、光電変換の対象の光である変換対象光が入射される活性層を備え、前記光電変換素子のそれぞれの前記活性層は、前記変換対象光との相互作用によってプラズモン共鳴が生じる材料であるプラズモニック材料を含み、複数の前記光電変換素子には、第一光電変換素子と第二光電変換素子とが含まれ、前記第一光電変換素子の前記活性層である第一活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長と、前記第二光電変換素子の前記活性層である第二活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長とを互いに異ならせている点にある。
【０００７】
上記のようにプラズモン共鳴を利用して光エネルギを電気エネルギに変換するプラズモン共鳴型の光電変換素子では、光電変換効率のピーク波長は、活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長と概ね一致する。よって、上記の特徴構成のように、第一活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長と、第二活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長とを互いに異ならせることで、光電変換効率の波長分布を、第一光電変換素子と第二光電変換素子との間で互いに異ならせることができる。すなわち、光電変換素子そのものに、光の吸収に対する波長選択性を持たせることができる。この結果、光電変換素子毎に異なる特性のフィルタを設けなくとも、光電変換素子アレイを構成する複数の光電変換素子のそれぞれによって生成される電気信号を用いて、例えばカラー画像のように入射光のスペクトルの情報が反映された画像を得ることが可能となる。
以上のように、上記の特徴構成によれば、光電変換素子毎に異なる特性のフィルタを設けることが必須ではない光電変換素子アレイを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る光電変換素子の断面構造の一例を示す概略図である。
【図２】実施形態に係る光電変換素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】実施形態に係る光電変換素子の光電変換効率の波長依存性の測定結果の一例を示す図である。
【図４】実施形態に係る光電変換素子の一例の概略図である。
【図５】実施形態に係る光電変換素子アレイの一例の概略図である。
【図６】実施形態に係る光電変換素子アレイを構成する各光電変換素子の光電変換効率の波長依存性の一例を示す図である。
【図７】その他の実施形態に係る光電変換素子の断面構造の一例を示す概略図である。
【図８】その他の実施形態に係る光電変換素子の断面構造の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
光電変換素子アレイの実施形態について、図面を参照して説明する。ここでは、光電変換素子アレイが、光電変換素子として、活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長（以下、「プラズモン共鳴波長」という。）が互いに異なる３つの光電変換素子（第一光電変換素子、第二光電変換素子、及び第三光電変換素子）を備える場合を例として説明する。なお、以下の説明で参照する図１、図４、図７、及び図８では、光電変換素子を構成する各層の厚さ（図中上下方向の幅）の比率は、必ずしも現実の比率を正確に反映しているわけではない。また、図１、図４、図７、及び図８では、光電変換素子の断面構造（層構成）を簡略化して示している。例えば、本実施形態では、プラズモニック層４０ａは、複数の微粒子（ナノ粒子）を含む層であるが、図１では、各微粒子の図示を省略しており、プラズモニック層４０ａやそれに積層された非プラズモニック層４０ｂの双方を、均一な厚みの一様な層として簡略化して示している。また、以下では、光電変換素子を構成する各層が積層される方向、すなわち、図１、図４、図７、及び図８における上下方向を、「積層方向」という。
【００１０】
光電変換素子アレイ１は、図５に示すように、複数の光電変換素子１０が２次元的に配列されて形成される。複数の光電変換素子１０は、積層方向に直交する面に沿って２次元的に配列される。なお、図５では、光電変換素子１０の積層方向視での外形が正方形であり、複数の光電変換素子１０が積層方向視で正方格子状に配置される場合を例示している。光電変換素子１０の積層方向視での外形を、正方形以外の形状（例えば、長方形、四角形以外の多角形、円形等）とすることもできる。また、複数の光電変換素子１０の積層方向視での配列を、正方格子以外の格子状（例えば、長方格子状や六方格子状等）とすることもできる。本実施形態では、光電変換素子アレイ１は、撮像素子（イメージセンサ）に用いられ、１つの光電変換素子１０が１画素に相当する。詳細は省略するが、撮像素子は、例えば、複数のレンズが２次元的に配置されたレンズアレイを、光電変換素子アレイ１に対して変換対象光の入射側に備える。この場合、光電変換素子１０のそれぞれには、対応するレンズによって集光された光が入射される。
【００１１】
光電変換素子１０のそれぞれは、光エネルギを電気エネルギに変換する機能を有する。図１に示すように、光電変換素子１０のそれぞれは、光電変換の対象の光である変換対象光が入射される活性層４０を備える。図１では、活性層４０が支持基板７０に直接的に支持される形態を例として示している。また、図４及び図８では、活性層４０が支持基板７１，７２に間接的に（すなわち、間に他の層を介して）支持される形態を例として示している。支持基板７０，７１，７２として、Ｓｉ基板，ガラス基板（例えば石英ガラス基板），ＴｉＯ２単結晶基板を例示することができる。なお、ＴｉＯ２単結晶基板は、例えば、ＮｂがドープされたＴｉＯ２単結晶基板とされる。
【００１２】
光電変換素子１０のそれぞれの活性層４０は、変換対象光との相互作用によってプラズモン共鳴が生じる材料であるプラズモニック材料を含む。本実施形態では、光電変換素子アレイ１は、可視光用の撮像素子に用いられる。そのため、本実施形態では、変換対象光は、可視光の波長領域の光とされる。プラズモニック材料として、例えば、金属、金属窒化物、又は金属酸化物を用いることができる。プラズモニック材料として用いる金属として、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ｐｄを例示することができる。プラズモニック材料として用いる金属窒化物として、ＴｉＮを例示することができる。プラズモニック材料として用いる金属酸化物として、ＩＴＯ（Indium tin oxide），ＦＴＯ（Fluorine-doped tin oxide），他元素（アルミニウムやガリウム等）をドープしたＺｎＯを例示することができる。以下では、ＩＴＯ，ＦＴＯ，及び他元素をドープしたＺｎＯを総称して「透明導電性材料」という場合がある。プラズモニック材料として、複数種の材料を組み合わせた複合材料を用いることも可能である。活性層４０の厚さは、例えば、変換対象光の一部が活性層４０における変換対象光の出射側の端部に到達する範囲内の値に、言い換えれば、変換対象光の一部が活性層４０を透過する範囲内の値に設定される。活性層４０の厚さは、例えば、４００ｎｍ以下の範囲に含まれる厚さとされる。図１に示す例では、活性層４０に対して図中上側が変換対象光の入射側であり、活性層４０に対して図中下側が変換対象光の出射側（変換対象光の入射側とは反対側）である。なお、図１に示す構造において、活性層４０に対して図中下側から変換対象光が入射される構成とする場合には、支持基板７０として、変換対象光に対する透明性を有する基板を用いると良い。「変換対象光に対する透明性」については後述する。
【００１３】
活性層４０において局在表面プラズモン共鳴を発生させることが可能な波長の光が活性層４０に入射されると、局在表面プラズモン共鳴による光の吸収や散乱が生じる。活性層４０において局在表面プラズモン共鳴を発生させることが可能な光の波長範囲において吸光度が最大となる波長（吸光度スペクトルのピーク波長）をプラズモン共鳴波長とすると、プラズモン共鳴波長は、プラズモニック材料の種類、プラズモニック材料により形成される構造体（後述するように、本実施形態ではプラズモニック粒子）の形状、プラズモニック材料により形成される構造体の寸法、プラズモニック材料により形成される構造体同士の離間距離等によって制御することができる。例えば、プラズモニック粒子の粒径が小さくなるに従って、プラズモン共鳴波長は一般に短波長シフトする。また、例えば、プラズモニック粒子の形状が球に近づくに従って、プラズモン共鳴波長は一般に短波長シフトする。
【００１４】
光電変換素子１０は、活性層４０において発生する表面プラズモン共鳴（特に局在表面プラズモン共鳴）を利用して、変換対象光の光エネルギを電気エネルギに変換する。具体的には、変換対象光の活性層４０における吸収に起因して活性層４０と活性層４０の周囲の媒質との間の電子移動が生じることで、電気エネルギが生成される。活性層４０に入射される変換対象光と活性層４０に含まれるプラズモニック材料との相互作用を強めることで、変換対象光が活性層４０において吸収される割合を高めて光電変換効率の向上を図ることができる。
【００１５】
本実施形態では、図１に示すように、活性層４０を、プラズモニック層４０ａと非プラズモニック層４０ｂとが積層方向に交互に積載された構造（積層体）を有する層としている。ここで、プラズモニック層４０ａは、プラズモニック材料を用いて形成される層であり、非プラズモニック層４０ｂは、プラズモニック材料とは異なる材料（非プラズモニック材料）を用いて形成される層である。活性層４０を、プラズモニック層４０ａと非プラズモニック層４０ｂとが交互に積載された構造を有する層とすることで、活性層４０が単一のプラズモニック層４０ａのみを有する場合とは異なり、異なるプラズモニック層４０ａの間での表面プラズモンの結合効果を利用して、変換対象光が活性層４０において吸収される割合の向上を図ることができる。非プラズモニック材料として、例えば、金属酸化物を用いることができる。非プラズモニック材料として用いる金属酸化物として、ＴｉＯ２，ＺｎＯ，ＳｎＯ２，ＳｒＴｉＯ３を例示することができる。例えば、非プラズモニック材料としてＴｉＯ２を用いると好適である。
【００１６】
プラズモニック層４０ａ及び非プラズモニック層４０ｂのそれぞれの厚さは、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下の範囲に含まれる厚さとすることができる。なお、後述するように、本実施形態では、プラズモニック層４０ａは、複数のプラズモニック粒子を含む層とされ、プラズモニック層４０ａの厚さは、積層方向に直交する面内の位置に応じて異なり得る。この場合、プラズモニック層４０ａの厚さを、例えば、積層方向に直交する面内の各位置における厚さの平均値や最大値等と定義することができる。活性層４０を構成するプラズモニック層４０ａ及び非プラズモニック層４０ｂのそれぞれの層数の和を積層数とすると、積層数は、例えば、変換対象光の一部が活性層４０における変換対象光の出射側の端部に到達する範囲内の値に設定される。積層数は、例えば、２０以下の範囲に含まれる値とされる。本実施形態では、図１に示すように、活性層４０を構成する積層体の最下層（最も変換対象光の出射側の層）がプラズモニック層４０ａとされると共に、活性層４０を構成する積層体の最上層（最も変換対象光の入射側の層）もプラズモニック層４０ａとされる。よって、本実施形態では、積層数は奇数とされる。図１に示す例では、積層数は“１５”である。
【００１７】
また、本実施形態では、変換対象光と活性層４０に含まれるプラズモニック材料との相互作用の増大を図るべく、プラズモニック層４０ａを、複数のプラズモニック粒子を含む層としている。ここで、プラズモニック粒子は、プラズモニック材料を含む微粒子であり、例えば、プラズモニック材料からなる微粒子とされる。プラズモニック粒子の粒径は、例えば、ナノメートルオーダ（１ｎｍ〜１００ｎｍ）の粒径、又はサブミクロンオーダ（１００ｎｍ〜１μｍ）の粒径とされる。本実施形態では、プラズモニック層４０ａに含まれる複数のプラズモニック粒子は、積層方向に直交する面に沿って、２次元的に分散配置されている。当該面に沿った複数のプラズモニック粒子の配置は、規則的であっても不規則的であっても良い。複数のプラズモニック粒子は、基本的に互いに離間して配置される。プラズモニック層４０ａが、プラズモニック材料及び非プラズモニック材料の双方を用いて形成される構成とすることもでき、例えば、プラズモニック層４０ａにおけるプラズモニック粒子間の隙間の全体或いは一部に非プラズモニック材料が存在する構成や、プラズモニック粒子が非プラズモニック材料によって覆われた構成とすることができる。
【００１８】
次に、本実施形態に係る光電変換素子の製造方法について説明する。図２に示すように、本実施形態に係る光電変換素子の製造方法は、プラズモニック材料堆積工程（ステップ＃０１、ステップ＃０３）、非プラズモニック材料堆積工程（ステップ＃０２）、及びアニール工程（ステップ＃０４）を含む。本実施形態では、プラズモニック材料堆積工程（ステップ＃０１）を実行した後に非プラズモニック材料堆積工程（ステップ＃０２）を実行する工程がｎ回繰り返し実行された後、プラズモニック材料堆積工程（ステップ＃０３）及びアニール工程（ステップ＃０４）が記載の順に実行される。“ｎ”の値は、上述した積層数の半数の整数部分の値（積層数から“１”を減算した値の半数）となる。
【００１９】
プラズモニック材料堆積工程（ステップ＃０１、ステップ＃０３）は、プラズモニック材料を堆積させてプラズモニック層４０ａを形成する工程である。プラズモニック材料堆積工程は、例えば、プラズモニック材料をスパッタリングにより堆積させる工程とされる。なお、第１回目のプラズモニック材料堆積工程（ステップ＃０１）は、支持基板（図１に示す例では支持基板７０）上に或いは支持基板に支持された他層（図４に示す例では第二電極３２）上に、プラズモニック材料を堆積させる工程であり、第２回目以降のプラズモニック材料堆積工程（ステップ＃０１、ステップ＃０３）は、直前の非プラズモニック材料堆積工程（ステップ＃０２）により堆積された非プラズモニック材料の上に、プラズモニック材料を堆積させる工程である。非プラズモニック材料堆積工程（ステップ＃０２）は、非プラズモニック材料を堆積させて非プラズモニック層４０ｂを形成する工程である。非プラズモニック材料堆積工程は、例えば、非プラズモニック材料をスパッタリングにより堆積させる工程とされる。アニール工程（ステップ＃０４）は、アニール処理によって、プラズモニック材料堆積工程によって堆積された薄膜を粒子化させて、プラズモニック層４０ａを、複数のプラズモニック粒子を含む層に変化させる工程である。
【００２０】
図２に示す手順に沿って作製した光電変換素子１０の光電変換効率、すなわちＩＰＣＥ（Incident Photon to Current Conversion Efficiency）の測定結果の一例を図３に示す。図３より、本例では、光電変換効率のピーク波長がおよそ６５０ｎｍであることが分かる。光電変換効率のピーク波長は、プラズモン共鳴波長と概ね一致する。なお、この測定で用いた光電変換素子１０は、支持基板７０としてＴｉＯ２単結晶基板を用い、プラズモニック材料としてＡｕを用い、非プラズモニック材料としてＴｉＯ２を用いて作製したものである。この作製に際しては、プラズモニック材料堆積工程で形成するプラズモニック層４０ａの１層の厚さを２ｎｍとし、非プラズモニック材料堆積工程で形成する非プラズモニック層４０ｂの１層の厚さを３ｎｍとして、積層数が“１５”（ｎ＝７）の活性層４０を形成した。その後、アニール工程として、アルゴン雰囲気中でのアニール処理を８００℃で１時間行って、プラズモニック層４０ａを、複数のプラズモニック粒子を含む層に変化させた。
【００２１】
光電変換素子アレイ１を構成する光電変換素子１０のそれぞれが生成する電気エネルギは、読み出し回路２によって電気信号（電圧信号又は電流信号）として読み出される。読み出し回路２は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ用の読み出し回路と同様の回路、又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ用の読み出し回路と同様の回路とされる。図４に、外部回路（本例では、読み出し回路２）に接続するための電極３０も含めた光電変換素子１０の構造の一例を示す。図４に示すように、光電変換素子１０は、第一電極３１及び第二電極３２の一対の電極３０を備えている。図４に示す例では、支持基板７１の表面に絶縁層４が形成され、絶縁層４の表面に露出するように形成された配線層３上に、第二電極３２、活性層４０、透明導電体層８１が、記載の順に積層されている。また、透明導電体層８１の上面には、第一電極３１が形成されている。第一電極３１は、透明導電体層８１の上面の一部の領域にのみ形成されており、透明導電体層８１の上面の大部分は、第一電極３１によって覆われていない。
【００２２】
電極３０は、導電性を有する材料を用いて形成される。電極３０を形成する材料（電極形成材料）として、例えば、金属又は金属酸化物を用いることができる。電極形成材料として用いる金属として、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ｐｄを例示することができる。また、電極形成材料として用いる金属酸化物として、ＩＴＯ，ＦＴＯを例示することができる。電極形成材料（例えば、第二電極３２を形成する材料）として、第５族元素（Ｎｂ等）がドープされたＴｉＯ２、酸素欠損によって導電性を向上させたＴｉＯ２−Ｘ等の金属酸化物を用いても良い。また、図４に示す例において、透明導電体層８１が、第一電極３１の機能を兼ね備えても良い。
【００２３】
図４に示す例では、透明導電体層８１は、導電性に加えて変換対象光に対する透明性を有し、変換対象光が、透明導電体層８１を透過して活性層４０に入射される。透明導電体層８１を形成する材料として、例えば、ＩＴＯ，ＦＴＯ等の透明導電性材料や、ＮｉＯ，ＣｕＡｌＯ２，ＬａＣｕＯＳ，ＬａＣｕＯＳｅ，ＳｒＣｕ２Ｏ２等のｐ型透明導電性材料を用いることができる。図４に示す構造では、変換対象光が活性層４０に入射された場合に光電変換素子１０の内部に誘起される電子移動の方向は、例えば、活性層４０から第二電極３２へ向かう方向となる。光電変換素子１０の内部における電子移動に伴い第一電極３１と第二電極３２との間に電位差が発生し、当該電位差に応じた大きさの電圧信号又は電流信号が読み出し回路２によって検出される。
【００２４】
図５に示すように、光電変換素子アレイ１を構成する複数の光電変換素子１０には、第一光電変換素子１１と第二光電変換素子１２とが含まれる。第一光電変換素子１１と第二光電変換素子１２とは、プラズモン共鳴波長が互いに異なる。すなわち、第一光電変換素子１１の活性層４０（以下、「第一活性層」という。）において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長と、第二光電変換素子１２の活性層４０（以下、「第二活性層」という。）において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長とを互いに異ならせている。例えば、プラズモニック材料の種類、プラズモニック材料により形成される構造体（本実施形態ではプラズモニック粒子、以下同様。）の形状、プラズモニック材料により形成される構造体の寸法、及び、プラズモニック材料により形成される構造体同士の離間距離のうちの少なくともいずれかを、第一活性層と第二活性層とで互いに異ならせることで、第一活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長と、第二活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長とを互いに異ならせた構成とすることができる。なお、上記の「プラズモニック材料の種類」について補足すると、プラズモニック材料が複数種の材料を組み合わせた複合材料である場合、２つのプラズモニック材料の間で各材料の配合比率が互いに異なれば、これら２つのプラズモニック材料は、材料の種類が互いに異なるとする。
【００２５】
本実施形態では、図５に示すように、光電変換素子アレイ１を構成する複数の光電変換素子１０には、第一光電変換素子１１及び第二光電変換素子１２に加えて第三光電変換素子１３が含まれる。そして、第三光電変換素子１３は、第一光電変換素子１１及び第二光電変換素子１２のいずれとも、プラズモン共鳴波長が互いに異なる。すなわち、第三光電変換素子１３の活性層４０（以下、「第三活性層」という。）において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長を、第一活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長及び第二活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長のいずれとも異ならせている。例えば、プラズモニック材料の種類、プラズモニック材料により形成される構造体の形状、プラズモニック材料により形成される構造体の寸法、及び、プラズモニック材料により形成される構造体同士の離間距離のうちの少なくともいずれかを、第一活性層、第二活性層、及び第三活性層の間で互いに異ならせることで、第一活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長と、第二活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長と、第三活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長とを互いに異ならせた構成とすることができる。
【００２６】
光電変換素子１０の光電変換効率のピーク波長は、当該光電変換素子１０のプラズモン共鳴波長（当該光電変換素子１０の活性層４０において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長）と概ね一致する。なお、光電変換素子１０の光電変換効率の波長分布に、当該光電変換素子１０のプラズモン共鳴波長と概ね波長が一致するピークに加えて、他のピークも現れる場合があり得る。このような場合、複数のピーク波長のうちのプラズモン共鳴波長と概ね一致するピーク波長を、ここでの光電変換効率のピーク波長とする。
【００２７】
上記のように、第一光電変換素子１１、第二光電変換素子１２、及び第三光電変換素子１３のそれぞれのプラズモン共鳴波長は、互いに異なる波長とされる。そのため、第一光電変換素子１１の光電変換効率のピーク波長を第一ピーク波長とし、第二光電変換素子１２の光電変換効率のピーク波長を第二ピーク波長とし、第三光電変換素子１３の光電変換効率のピーク波長を第三ピーク波長とすると、第一ピーク波長、第二ピーク波長、及び第三ピーク波長は、それぞれ互いに異なる波長となる。
【００２８】
本実施形態では、第一ピーク波長、第二ピーク波長、及び第三ピーク波長のいずれもが、可視光の波長領域に含まれるように、第一光電変換素子１１、第二光電変換素子１２、及び第三光電変換素子１３のそれぞれのプラズモン共鳴波長を決定している。具体的には、図６に模式的に示すように、第一ピーク波長が青に対応する波長（図６の例では４５０ｎｍ）、第二ピーク波長が緑に対応する波長（図６の例では５３０ｎｍ）、第三ピーク波長が赤に対応する波長（図６の例では６００ｎｍ）となるように、第一光電変換素子１１、第二光電変換素子１２、及び第三光電変換素子１３のそれぞれのプラズモン共鳴波長を決定している。このように各ピーク波長を設定することで、光電変換素子アレイ１を用いてカラー画像を得ることが可能となる。
【００２９】
なお、光電変換効率の波長分布が全ての光電変換素子の間で同一である場合には、光電変換素子に対して変換対象光の入射側に、光電変換素子毎に異なるカラーフィルタ（青、緑、赤のいずれかに対応するカラーフィルタ）を設ける必要がある。これに対し、本実施形態に係る光電変換素子アレイ１では、第一ピーク波長、第二ピーク波長、及び第三ピーク波長が、それぞれ互いに異なる波長となるため、光電変換素子毎に異なるカラーフィルタを設けなくとも、カラー画像を得ることができる。よって、光電変換素子毎に異なるカラーフィルタを設ける必要は必ずしもなく、例えば、このようなカラーフィルタが設けられない構成とすることができる。この場合、光電変換素子毎に異なるカラーフィルタが設けられる場合に比べて、画素サイズの低減を図ることが容易となると共に、カラーフィルタによる変換対象光の吸収や散乱がない分だけ、感度を向上させることも可能となる。なお、光電変換の対象外の光（本実施形態の場合、赤外光や紫外光）をカットするためのフィルタを、光電変換素子１０に対して変換対象光の入射側に設けても良い。この場合であっても、全ての光電変換素子１０に対して共通の特性のフィルタを用いることで、光電変換素子毎に異なる特性のフィルタを設ける場合に比べて、製造工程の簡素化を図ることができるという利点がある。
【００３０】
図５に示す例では、カラーフィルタの配列方式の１つであるベイヤ配列と同様、緑に対応する画素数が、青に対応する画素数や赤に対応する画素数の２倍となるように、第二光電変換素子１２の個数を、第一光電変換素子１１の個数や第三光電変換素子１３の個数の２倍としている。すなわち、図５に示す例では、２×２の４画素を１セットとして、複数のセットが規則的に並べられている。そして、１つのセットを構成する４画素のそれぞれを頂点とする四角形を考えた場合に、対角線によって結ばれる２つの頂点に対応する画素のそれぞれに第二光電変換素子１２が配置され、残りの２つの頂点に対応する２画素に、第一光電変換素子１１と第三光電変換素子１３とが配置されている。
【００３１】
例えば、プラズモニック材料堆積工程（図２におけるステップ＃０１、ステップ＃０３）において、プラズモニック材料としてＡｕを用いて１層の厚さが２ｎｍのプラズモニック層４０ａを形成し、非プラズモニック材料堆積工程（図２におけるステップ＃０２）において、非プラズモニック材料としてＴｉＯ２を用いて１層の厚さが２．５ｎｍの非プラズモニック層４０ｂを形成し、アニール工程（図２におけるステップ＃０４）において、アルゴン雰囲気中でのアニール処理を８００℃で１時間行うことで、光電変換効率のピーク波長が赤に対応する波長（６００ｎｍ程度）となる光電変換素子１０を作製することができる。また、プラズモニック材料としてＡｇを用いること以外は上記と同様に各工程を行うことで、光電変換効率のピーク波長が青に対応する波長（４５０ｎｍ程度）となる光電変換素子１０を作製することができる。また、プラズモニック材料堆積工程において、プラズモニック材料としてＡｕを用いて１層の厚さが１ｎｍのプラズモニック層４０ａを形成し、非プラズモニック材料堆積工程において、非プラズモニック材料としてＴｉＯ２を用いて１層の厚さが２．５ｎｍの非プラズモニック層４０ｂを形成し、アニール工程において、アルゴン雰囲気中でのアニール処理を９００℃で２時間以上行うことで、光電変換効率のピーク波長が緑に対応する波長（５３０ｎｍ程度）となる光電変換素子１０を作製することができる。
【００３２】
なお、プラズモニック材料として更に別の材料（例えばＡｌ等）を用いること、プラズモニック層４０ａの厚さを変えること、アニール温度やアニール時間を変えること等によって、光電変換効率のピーク波長を調整しても良い。具体的には、プラズモニック層４０ａの厚さが薄くなるに従って、形成されるプラズモニック粒子の粒径が小さくなり、結果、光電変換効率のピーク波長が短波長側にシフトする。また、アニール温度やアニール時間が増加されるに従って、形成されるプラズモニック粒子の形状がより球に近づき、結果、光電変換効率のピーク波長が短波長側にシフトする。また、ナノインプリントや電子ビーム描画等の微細加工技術を用いてプラズモニック粒子を成形しても良い。
【００３３】
〔その他の実施形態〕
光電変換素子アレイのその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
【００３４】
（１）上記の実施形態では、光電変換素子アレイ１が、第一光電変換素子１１、第二光電変換素子１２、及び第三光電変換素子１３を備える構成、すなわち、光電変換素子アレイ１に備えられるプラズモン共鳴波長の互いに異なる光電変換素子１０の種類が、３つである構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、光電変換素子アレイ１に備えられるプラズモン共鳴波長の互いに異なる光電変換素子１０の種類が、２つや４つ以上である構成とすることもできる。例えば、光電変換素子アレイが、プラズモン共鳴波長が互いに異なる、第一光電変換素子、第二光電変換素子、第三光電変換素子、及び第四光電変換素子を備える構成とすることができる。この場合、例えば、第一光電変換素子の光電変換効率のピーク波長がシアンに対応する波長となり、第二光電変換素子の光電変換効率のピーク波長がマゼンダに対応する波長となり、第三光電変換素子の光電変換効率のピーク波長が黄色に対応する波長となり、第四光電変換素子の光電変換効率のピーク波長が緑に対応する波長となるように、第一光電変換素子、第二光電変換素子、第三光電変換素子、及び第四光電変換素子のそれぞれのプラズモン共鳴波長が設定される構成とすることができる。
【００３５】
（２）上記の実施形態では、変換対象光が、可視光の波長領域の光とされる構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、可視光の波長領域の光に加えて赤外光の波長領域の光も変換対象光とされる構成、可視光の波長領域の光に加えて紫外光の波長領域の光も変換対象光とされる構成、可視光の波長領域の光に加えて赤外光の波長領域の光及び紫外光の波長領域の光も変換対象光とする構成とされることもできる。また、赤外光の波長領域の光のみが変換対象光とされる構成や、紫外光の波長領域の光のみが変換対象光とされる構成とすることもできる。
【００３６】
（３）上記の実施形態では、図４に示すように、第二電極３２の上面に、活性層４０及び透明導電体層８１が記載の順に積層された構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、例えば、図７に示す例のように、第二電極３２の上面に、第一中間層８２、活性層４０、電荷移動層８０、及び第一電極３１が、記載の順に積層された構成とすることもできる。変換対象光が第一電極３１及び電荷移動層８０を透過して活性層４０に入射される場合には、第一電極３１は、導電性に加えて変換対象光に対する透明性を有する材料（例えば、ＩＴＯやＦＴＯ等の透明導電性材料）を用いて形成される。また、変換対象光が第二電極３２及び第一中間層８２を透過して活性層４０に入射される場合には、第二電極３２は、導電性に加えて変換対象光に対する透明性を有する材料を用いて形成される。なお、第二電極３２は、ガラス基板上に形成された電極であっても良い。また、第二電極３２を形成する材料として、第一中間層８２との親和性が良い材料を用いることが好ましい。例えば、第一中間層８２がＴｉＯ２を用いて形成される場合に、第二電極３２を形成する材料をＴｉとすることが好ましい。
【００３７】
電荷移動層８０は、光エネルギが電気エネルギに変換される際の、第一電極３１と活性層４０との間の電荷移動を担う層である。電荷移動層８０は、例えば、酸化還元種を含む電解質（例えば、液体電解質、ゲル電解質等）を含む層、又はｐ型半導体を用いたホール輸送層とされる。酸化還元種として、例えば、ハロゲン及び金属の一方又は双方を用いることができる。酸化還元種として用いるハロゲンとして、Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉを例示することができ、酸化還元種として用いる金属として、Ｎａ，Ｋ，Ｆｅを例示することができる。また、ホール輸送層として用いるｐ型半導体として、ＣｕＡｌＯ２，ＣｕＮｂＯを例示することができる。例えば、変換対象光が、第一電極３１及び電荷移動層８０を透過して活性層４０に入射される場合には、電荷移動層８０は、変換対象光に対する透明性を有する必要がある。よって、変換対象光が第一電極３１及び電荷移動層８０を透過して活性層４０に入射されると共に電荷移動層８０をホール輸送層とする場合には、ホール輸送層は、例えば、ＣｕＡｌＯ２やＣｕＮｂＯ等のｐ型半導体（ｐ型透明導電酸化物）を用いて形成される。
【００３８】
第一中間層８２は、半導体特性を有する。ここで、「半導体特性を有する」とは、導電率（電気伝導率）に応じて導電率の高い側から順に「導体」、「半導体」、及び「絶縁体」の区分を設定する場合に、「半導体」に分類される導電率を有することを意味する。例えば、常温における導電率が１０−６Ｓ／ｍ以上１０６Ｓ／ｍ以下の範囲に含まれることを、半導体特性を有するとすることできる。第一中間層８２が半導体特性を有することで、電気エネルギを発生させるための第一中間層８２における電子の移動を可能としている。変換対象光が第二電極３２及び第一中間層８２を透過して活性層４０に入射される場合には、第一中間層８２は、変換対象光に対する透明性を有する必要がある。ここで、「変換対象光に対する透明性を有する」とは、変換対象光に対する透過率が４０％以上であることを意味する。ここでの透過率は、変換対象光の波長範囲における最も透過率が高くなる波長での透過率とする。なお、変換対象光が第二電極３２及び第一中間層８２を透過して活性層４０に入射される場合、第一中間層８２の変換対象光に対する透過率は、５０％以上であることが好ましく、６０％以上であることが更に好ましい。第一中間層８２の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上５００μｍ以下の範囲に含まれる厚さとされる。
【００３９】
第一中間層８２を形成する材料（第一中間層形成材料）として、例えば、金属酸化物（酸化物半導体）又は導電性高分子（高分子半導体）を用いることができる。第一中間層形成材料として用いる金属酸化物として、ＴｉＯ２，ＺｎＯ，ＳｎＯ２，ＮｉＯ，ＶＯ２を例示することができる。例えば、第一中間層形成材料としてＴｉＯ２を用いると好適である。第一中間層形成材料として用いる金属酸化物を、他元素のドープ又は酸素欠損によって導電性を向上させた金属酸化物とすることもできる。例えば、第一中間層形成材料として、第５族元素（Ｎｂ等）がドープされたＴｉＯ２を用いることができる。この場合、第一中間層８２の半導体特性を維持するという観点から、第５族元素（Ｎｂ等）の含有量を、１重量％以下とするのが好ましい。また、例えば、第一中間層形成材料として、酸素欠損を有するＴｉＯ２−Ｘを用いることができる。この場合、第一中間層８２の半導体特性を維持するという観点から、ＴｉＯ２−Ｘの“Ｘ”を、０．５以下とするのが好ましい。第一中間層形成材料として、複数種の材料を組み合わせた複合材料を用いることも可能である。
【００４０】
また、図８に示すように、支持基板７２上に、反射層６０、第二中間層５０、及び活性層４０が、記載の順に積層された構成とすることもできる。図８の構成では、活性層４０に対して図中上側が変換対象光の入射側である。すなわち、この光電変換素子１０は、活性層４０に対して変換対象光の入射側とは反対側に配置される第二中間層５０と、第二中間層５０を挟んで活性層４０と対向するように配置される反射層６０と、を備える。第二中間層５０が「中間層」に相当する。
【００４１】
第二中間層５０は、半導体特性及び変換対象光に対する透明性の双方を有する。第二中間層５０の変換対象光に対する透過率は、５０％以上であることが好ましく、６０％以上であることが更に好ましい。第二中間層５０の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上５００μｍ以下の範囲に含まれる厚さとされる。第二中間層５０を形成する材料（第二中間層形成材料）として、例えば、金属酸化物（酸化物半導体）又は導電性高分子（高分子半導体）を用いることができる。第二中間層形成材料は、例えば、第一中間層形成材料の上述した具体例のうち、変換対象光に対する透明性を有する材料を用いることができる。
【００４２】
反射層６０は、変換対象光に対する反射性を有する。本実施形態では、反射層６０は、平板状の層である。ここで、「変換対象光に対する反射性を有する」とは、変換対象光に対する反射率が４０％以上であることを意味する。ここでの反射率は、変換対象光の波長範囲における最も反射率が高くなる波長での反射率とする。なお、反射層６０の変換対象光に対する反射率は、６０％以上であることが好ましく、８０％以上であることが更に好ましい。反射層６０の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上数μｍ以下の範囲に含まれる厚さとされる。反射層６０を形成する材料（反射層形成材料）として、例えば、金属又は金属窒化物を用いることができる。反射層形成材料として用いる金属として、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｔを例示することができる。また、反射層形成材料として用いる金属窒化物として、ＴｉＮを例示することができる。反射層形成材料を、活性層４０に含まれるプラズモニック材料と同じ材料（例えば、Ａｕ）とすることもできる。反射層形成材料として、複数種の材料を組み合わせた複合材料を用いることも可能である。
【００４３】
図８に示す構成では、光電変換素子１０は、活性層４０に対して変換対象光の出射側に、変換対象光に対する反射性を有する反射層６０を備えている。そして、活性層４０と反射層６０との間に配置される第二中間層５０は、変換対象光に対する透明性を有している。そのため、活性層４０を透過した変換対象光を、反射層６０で反射させて活性層４０に再度入射させることができ、その分だけ、変換対象光と活性層４０に含まれるプラズモニック材料との相互作用を強めることが可能となっている。この結果、変換対象光が活性層４０において吸収される割合を高めて光電変換効率の向上を図ることができる。この際、光の多重反射による干渉を考慮して第二中間層５０の厚さを適切に設定することで、活性層４０から変換対象光の入射側に戻る光（反射光）の強度を低く抑えることができる。この結果、活性層４０を透過した変換対象光が、活性層４０において吸収されるまで第二中間層５０に閉じ込められる割合を高めることが可能となる。
【００４４】
（４）上記の実施形態では、活性層４０が、プラズモニック層４０ａと非プラズモニック層４０ｂとが交互に積載された構造（積層体）を有する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、活性層４０が単一のプラズモニック層４０ａのみを備える構成とすることもできる。
【００４５】
（５）上記の実施形態では、活性層４０を構成する積層体の最下層（最も変換対象光の出射側の層）がプラズモニック層４０ａとされると共に、活性層４０を構成する積層体の最上層（最も変換対象光の入射側の層）もプラズモニック層４０ａとされる構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、活性層４０を構成する積層体の最下層及び最上層の一方又は双方が非プラズモニック層４０ｂとされる構成とすることも可能である。
【００４６】
（６）上記の実施形態では、アニール処理によって、プラズモニック材料堆積工程によって堆積された薄膜を粒子化させて、プラズモニック層４０ａを、複数のプラズモニック粒子を含む層に変化させる構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、微細加工技術によって複数のプラズモニック粒子を含むプラズモニック層４０ａが形成される構成とすることや、コロイド状のプラズモニック粒子を並べることでプラズモニック層４０ａが形成される構成とすることもできる。
【００４７】
（７）上記の実施形態では、プラズモニック層４０ａが複数のプラズモニック粒子を含む層である構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、例えば、プラズモニック層４０ａがプラズモニック材料を用いて形成された薄膜層である構成とすることもできる。
【００４８】
（８）その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で単なる例示に過ぎないと理解されるべきである。従って、当業者は、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜、種々の改変を行うことが可能である。
【００４９】
〔上記実施形態の概要〕
以下、上記において説明した光電変換素子アレイの概要について説明する。
【００５０】
複数の光電変換素子（１０）が２次元的に配列された光電変換素子アレイ（１）であって、前記光電変換素子（１０）のそれぞれは、光電変換の対象の光である変換対象光が入射される活性層（４０）を備え、前記光電変換素子（１０）のそれぞれの前記活性層（４０）は、前記変換対象光との相互作用によってプラズモン共鳴が生じる材料であるプラズモニック材料を含み、複数の前記光電変換素子（１０）には、第一光電変換素子（１１）と第二光電変換素子（１２）とが含まれ、前記第一光電変換素子（１１）の前記活性層（４０）である第一活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長と、前記第二光電変換素子（１２）の前記活性層（４０）である第二活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長とを互いに異ならせている。
【００５１】
上記のようにプラズモン共鳴を利用して光エネルギを電気エネルギに変換するプラズモン共鳴型の光電変換素子（１０）では、光電変換効率のピーク波長は、活性層（４０）において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長と概ね一致する。よって、上記の構成のように、第一活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長と、第二活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長とを互いに異ならせることで、光電変換効率の波長分布を、第一光電変換素子（１１）と第二光電変換素子（１２）との間で互いに異ならせることができる。すなわち、光電変換素子（１０）そのものに、光の吸収に対する波長選択性を持たせることができる。この結果、光電変換素子（１０）毎に異なる特性のフィルタを設けなくとも、光電変換素子アレイ（１）を構成する複数の光電変換素子（１０）のそれぞれによって生成される電気信号を用いて、例えばカラー画像のように入射光のスペクトルの情報が反映された画像を得ることが可能となる。
以上のように、上記の構成によれば、光電変換素子（１０）毎に異なる特性のフィルタを設けることが必須ではない光電変換素子アレイ（１）を実現することができる。
【００５２】
ここで、前記プラズモニック材料の種類、前記プラズモニック材料により形成される構造体の形状、前記プラズモニック材料により形成される構造体の寸法、及び、前記プラズモニック材料により形成される構造体同士の離間距離のうちの少なくともいずれかを、前記第一活性層と前記第二活性層とで互いに異ならせることで、前記第一活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長と、前記第二活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長とを互いに異ならせていると好適である。
【００５３】
この構成によれば、プラズモン共鳴の共鳴波長を決定するパラメータのうち、制御の比較的容易なパラメータを活性層の構造に応じて選択して、第一活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長と、第二活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長とが互いに異なるように、第一光電変換素子と第二光電変換素子とを製造することができる。
【００５４】
また、複数の前記光電変換素子（１０）には、前記第一光電変換素子（１１）及び前記第二光電変換素子（１２）に加えて第三光電変換素子（１３）が含まれ、前記第三光電変換素子（１３）の前記活性層（４０）において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長を、前記第一活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長及び前記第二活性層において発生するプラズモン共鳴の共鳴波長のいずれとも異ならせており、前記第一光電変換素子（１１）の光電変換効率のピーク波長である第一ピーク波長、前記第二光電変換素子（１２）の光電変換効率のピーク波長である第二ピーク波長、及び前記第三光電変換素子（１３）の光電変換効率のピーク波長である第三ピーク波長のいずれもが、可視光の波長領域に含まれていると好適である。
【００５５】
この構成によれば、第一ピーク波長、第二ピーク波長、及び第三ピーク波長のそれぞれを適切に設定することで、光電変換素子アレイ（１）を構成する複数の光電変換素子（１０）のそれぞれによって生成される電気信号を用いて、カラー画像を生成することができる。
【００５６】
また、前記活性層（４０）は、前記プラズモニック材料を用いて形成されるプラズモニック層（４０ａ）と、前記プラズモニック材料とは異なる材料を用いて形成される非プラズモニック層（４０ｂ）とが、交互に積層された構造を有すると好適である。
【００５７】
この構成によれば、活性層（４０）が単一のプラズモニック層（４０ａ）のみを有する場合とは異なり、異なるプラズモニック層（４０ａ）の間での表面プラズモンの結合効果を利用して、変換対象光と活性層（４０）に含まれるプラズモニック材料との相互作用の増大を図ることが可能となる。この結果、変換対象光が活性層（４０）において吸収される割合を高めて光電変換効率の向上を図ることができる。
【００５８】
また、前記光電変換素子（１０）のそれぞれは、前記活性層（４０）に対して前記変換対象光の入射側とは反対側に配置される中間層（５０）と、前記中間層（５０）を挟んで前記活性層（４０）と対向するように配置される反射層（６０）と、を備え、前記中間層（５０）は、半導体特性及び前記変換対象光に対する透明性の双方を有し、前記反射層（６０）は、前記変換対象光に対する反射性を有すると好適である。
【００５９】
この構成によれば、活性層（４０）に対して変換対象光の入射側とは反対側（すなわち、変換対象光の出射側）に、変換対象光に対する反射性を有する反射層（６０）が備えられると共に、活性層（４０）と反射層（６０）との間に配置される中間層（５０）が、変換対象光に対する透明性を有する。よって、活性層（４０）を透過した変換対象光を、反射層（６０）で反射させて活性層（４０）に再度入射させることができ、その分だけ、変換対象光と活性層（４０）に含まれるプラズモニック材料との相互作用を強めることが可能となる。すなわち、上記の構成によれば、中間層（５０）及び反射層（６０）が備えられない場合に比べて、変換対象光と活性層（４０）に含まれるプラズモニック材料との相互作用を強めることができ、この結果、変換対象光が活性層（４０）において吸収される割合を高めて光電変換効率の向上を図ることができる。なお、中間層（５０）は、変換対象光に対する透明性に加えて半導体特性を有しているため、このような中間層（５０）を設けた場合であっても、電気エネルギの生成時における活性層（４０）と反射層（６０）との間の電子の移動は許容される。
【符号の説明】
【００６０】
１：光電変換素子アレイ
１０：光電変換素子
１１：第一光電変換素子
１２：第二光電変換素子
１３：第三光電変換素子
４０：活性層
４０ａ：プラズモニック層
４０ｂ：非プラズモニック層
５０：第二中間層（中間層）
６０：反射層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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