特許 6962947 放射線検出器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6962947

(24)【登録日】2021年10月18日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】放射線検出器

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/08 20060101AFI20211025BHJP

   H01L 21/28 20060101ALI20211025BHJP

   H01L 27/144 20060101ALI20211025BHJP

   H01L 27/30 20060101ALI20211025BHJP

   H01L 51/42 20060101ALI20211025BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/00 A

   H01L21/28 301B

   H01L21/28 301R

   H01L27/144 K

   H01L27/30

   H01L31/08 T

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2019-30387(P2019-30387)

(22)【出願日】2019年2月22日

(65)【公開番号】特開2020-136561(P2020-136561A)

(43)【公開日】2020年8月31日

【審査請求日】2020年9月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100157901

【弁理士】

【氏名又は名称】白井 達哲

(74)【代理人】

【識別番号】100172188

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 敬人

(74)【代理人】

【識別番号】100197538

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 功

(72)【発明者】

【氏名】和田 淳

(72)【発明者】

【氏名】高須 勲

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 励

(72)【発明者】

【氏名】相賀 史彦

【審査官】 桂城 厚

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１４２４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５４１８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１７５１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−２２５４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１２５４２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−０６７６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０５４９３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５１０６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−１５７１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５０３９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０３１８０２８９（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／００−３１／１１９

Ｈ０１Ｌ ３１／１８−３１／２０

Ｈ０１Ｌ ５１／４２−５１／４８

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴＣｈｉｎａ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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第１層であって、前記第１層は、第１金属元素を含む金属錯体を含む第１領域と、有機半導体材料を含む第２領域と、を含み、前記第１金属元素は、Ｉｒ、Ｐｔ及びＰｂよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、前記第１層と、
を備え、
前記第２導電層から前記第１導電層への第１方向に沿う前記第１層の厚さは、１０μｍ以上であり、
前記有機半導体材料は、ｐ形領域及びｎ形領域を含み、
前記金属錯体は、第１部分及び第２部分を含み、前記第１金属元素は、前記第１部分及び第２部分の間にあり、
前記第１部分はフッ素を含み、
前記第２部分は酸素を含み、
前記第１領域の少なくとも一部は、前記ｐ形領域と前記ｎ形領域との間にあり、
前記ｐ形領域及び前記ｎ形領域の一方は前記第１部分に吸着し、
前記ｐ形領域及び前記ｎ形領域の他方は前記第２部分に吸着する、放射線検出器。

【請求項2】

前記ｐ形領域は、Ｐ３ＨＴ（Poly(3-hexylthiophene)）を含む、請求項１記載の放射線検出器。

【請求項3】

前記ｎ形領域は、フラーレンを含む、請求項１または２に記載の放射線検出器。

【請求項4】

前記ｎ形領域は、ＰＣ_６１ＢＭ（[6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester）を含む、請求項１〜３のいずれか１つに記載の放射線検出器。

【請求項5】

前記第１層における前記金属錯体の濃度は、６．４ｗｔ％以上である、請求項１〜４のいずれか１つに記載の放射線検出器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、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放射線検出器がある。放射線検出器において、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】特許５２５８０３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態は、感度の向上が可能な放射線検出器を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態によれば、放射線検出器は、第１導電層、第２導電層及び第１層を含む。前記第１層は、前記第１導電層と前記第２導電層との間に設けられる。前記第１層は、第１金属元素を含む金属錯体を含む第１領域と、有機半導体材料を含む第２領域と、を含む。前記第１金属元素は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｂ及びＣｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、第１実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る放射線検出器に含まれる材料を例示する化学式である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る放射線検出器に含まれる材料を例示する化学式である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る放射線検出器に含まれる材料を例示する化学式である。

【図5】図５は、放射線検出器の特性を例示するグラフ図である。

【図6】図６は、放射線検出器の特性を例示するグラフ図である。

【図7】図７は、放射線検出器の特性を例示するグラフ図である。

【図8】図８は、放射線検出器の一部を例示する模式図である。

【図9】図９は、放射線検出器におけるバンドギャップを例示する模式図である。

【図10】図１０は、第１実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的斜視図である。

【図11】図１１は、第２実施形態に係る光電変換装置を例示する模式的斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

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。

【0008】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る放射線検出器１１０は、第１導電層１０、第２導電層２０、及び、第１層３０を含む。

【0009】

第１層３０は、第１導電層１０と第２導電層２０との間に設けられる。第１層３０は、第１領域３１及び第２領域３２を含む。第１領域３１は、金属錯体を含む。金属錯体は、第１金属元素を含む。

【0010】

第１金属元素は、例えば、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｂ及びＣｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。例えば、第１金属元素の原子番号は、２９以上である。第１金属元素は、例えば、重元素である。

【0011】

第２領域３２は、有機半導体材料を含む。

【0012】

以下、第１層３０に含まれる材料の例について説明する。
図２〜図４は、第１実施形態に係る放射線検出器に含まれる材料を例示する化学式である。
図２に示すように、第１領域３１に含まれる金属錯体３１ＭＣは、例えば、ＦＩｒｐｉｃ（Bis(4,6- difluorophenylpyridinato-N,C2)）を含む。金属錯体３１ＭＣに含まれる第１金属元素３１Ｍは、例えば、イリジウムを含む。

【0013】

第２領域３２に含まれる有機半導体材料は、ｐ形領域及びｎ形領域を含む。図３に示すように、ｐ形領域３２ｐは、例えば、Ｐ３ＨＴ（Poly(3-hexylthiophene)）を含む。図４に示すように、ｎ形領域３２ｎは、フラーレンを含む。ｎ形領域３２ｎは、例えば、ＰＣ_６１ＢＭ（[6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester）を含む。

【0014】

第１層３０は、このような材料を含む有機層である。

【0015】

図１に示すように、中間層２５が設けられても良い。中間層２５は、第２導電層２０と第１層３０との間に設けられる。中間層２５は必要に応じて設けられ、省略されても良い。

【0016】

例えば、基体５０の上に第２導電層２０が設けられる。第２導電層２０の上に中間層２５が設けられる。中間層２５の上に第１層３０が設けられる。第１層３０の上に第１導電層１０が設けられる。第２導電層２０、中間層２５、第１層３０及び第１導電層１０は、積層体ＳＢに含まれる。

【0017】

図１に示すように、第２導電層２０から第１導電層１０への第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。第１方向は、積層方向である。

【0018】

例えば、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。第１層３０及び中間層２５は、Ｘ−Ｙ平面に沿って広がる。

【0019】

１つの例において、第１方向に沿う第１層３０の厚さｔ１（図１参照）は、１０μｍ以上である。実施形態において、厚さｔ１は、４０μｍ以上でも良い。

【0020】

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に入射する放射線８１の強度に応じた信号ＯＳを出力する。

【0021】

放射線８１は、例えば、β線を含む。放射線は、例えば、γ線を含んでも良い。放射線８１は、第１導電層１０の側から積層体ＳＢに入射して良い。放射線８１は、第２導電層２０の側から積層体ＳＢに入射して良い。

【0022】

放射線８１が積層体ＳＢの第１層３０に入射すると、第１層３０において、移動可能な電荷が生じる。検出回路７０により、第１導電層１０と第２導電層２０との間に電圧が印加される。これにより、生じた電荷が第１導電層１０または第２導電層２０に向けて移動する。移動した電荷が検出回路７０により検出される。これにより、検出対象の放射線８１が検出できる。

【0023】

発明者の実験により、第１層３０が、金属錯体３１ＭＣを含む第１領域３１を含むことで、高い検出感度が得られることが分かった。以下、実験結果の例について説明する。

【0024】

実験の試料において、基体５０は、ガラス基板である。第２導電層２０は、厚さが５０ｎｍのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）層である。中間層２５は、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）及びポリ（スチレンスルホン酸）の混合物（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を含む。中間層２５の厚さは、３０ｎｍである。第１導電層１０は、厚さが３００ｎｍのアルミニウム層である。

【0025】

第１試料においては、第１層３０において、第２領域３２が設けられ、第１領域３１が設けられない。第２領域３２は、Ｐ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭを含む。これらの材料のモル比（Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ）は、１：１である。

【0026】

第２〜第４試料においては、第１層３０において、第２領域３２に加えて、第１領域３１が設けられる。第２領域３２の材料は、第１試料における第２領域３２の材料と同じである。第１領域３１は、ＦＩｒｐｉｃを含む。第２〜第４試料において、第１層３０における金属錯体３１ＭＣ（第１領域３１）の濃度が互いに異なる。すなわち、第２試料において、第１層３０における金属錯体３１ＭＣの濃度は、１２．８ｗｔ％である。第３試料において、第１層３０における金属錯体３１ＭＣの濃度は、６．４ｗｔ％ある。第４試料において、第１層３０における金属錯体３１ＭＣの濃度は、２５．１ｗｔ％である。第１領域３１及び第２領域３２のモル比は、１：１である。

【0027】

第１実験においては、試料に放射線８１を照射せずに、光が照射される。光の波長は、５３０ｎｍである。検出回路７０により、照射された光に応じた信号が検出される。得られた信号に基づいて、変換効率が算出される。

【0028】

図５は、放射線検出器の特性を例示するグラフ図である。
図５の横軸は、第１導電層１０と第２導電層２０との間に印加される電圧Ｖａ（Ｖ）である。縦軸は、変換効率ＥＱＥ（％）である。図５には、第１〜第４試料ＳＰ１〜ＳＰ４の結果が示されている。図５には、第１層３０の厚さｔ１が５０μｍのときの結果が示されている。

【0029】

図５からわかるように、第２〜第４試料ＳＰ２〜ＳＰ４における変換効率ＥＱＥは、第１試料ＳＰ１における変換効率ＥＱＥに比べて著しく高い。第２〜第４試料ＳＰ２〜ＳＰ４においては、電圧Ｖａの絶対値が小さいときにおいても、高い変換効率ＥＱＥが得られる。

【0030】

図６は、放射線検出器の特性を例示するグラフ図である。
図６の横軸は、電圧Ｖａ（Ｖ）である。縦軸は、変換効率ＥＱＥ（％）である。図６には、第１層３０の厚さｔ１が１．３μｍのときの結果が示されている。図６には、上記の第１試料ＳＰ１（金属錯体３１ＭＣ無し）、及び、第３試料ＳＰ３（金属錯体３１ＭＣの濃度が６．４ｗｔ％）の結果が例示されている。

【0031】

図６から分かるように、第１層３０の厚さｔ１が１．３μｍのように薄い場合は、第１試料ＳＰ１における変換効率ＥＱＥは、第３試料ＳＰ３における変換効率ＥＱＥと実質的に同じである。第１層３０の厚さｔ１が厚い場合（図５）と、第１層３０の厚さｔ１が薄い場合（図６）と、で変換効率の挙動が大きく異なる。このような現象は、一般には予想されない。

【0032】

上記の実験において、金属錯体３１ＭＣとして用いられたＦＩｒｐｉｃは、例えば、有機発光素子の材料として用いられる。有機発光素子においては、駆動電圧を低くするために、ＦＩｒｐｉｃを含む有機層の厚さは、５μｍ以下程度と薄い。このため、従来は、図６に例示したような結果が得られると考えられていた。しかしながら、本願の発明者が行った厚い第１層３０に関する実験により、ＦＩｒｐｉｃの有無が変換効率ＥＱＥに大きな影響を与えることが分かった。

【0033】

変換効率ＥＱＥが大きく向上することは、例えば、金属錯体３１ＭＣ（例えばＦＩｒｐｉｃなど）の導入により、厚いときに特に問題となる電荷の取り出し易さが向上することと関係すると考えられる。さらに、後述するように、金属錯体３１ＭＣの導入により、ｐ形領域３２ｐ及びｎ形領域３２ｎが均一に混合された状態が形成され易くなる可能性がある。均一な混合状態が、第１層３０の厚さｔ１が厚いときに、高い感度に有効に作用する可能性がある。

【0034】

図７は、放射線検出器の特性を例示するグラフ図である。
これらの図は、試料にβ線を照射したときの結果を例示している。これらの図の横軸は、検出された信号の大きさのＡＤＣ値ＡＤＣｖ（単位は任意）である。縦軸は、検出された信号のカウント数Ｃｎ（単位は個）である。図７には、第１層３０の厚さｔ１が５０μｍの第２試料ＳＰ２（金属錯体３１ＭＣの濃度が１２．８ｗｔ％）にβ線が照射されたときの特性ＳＰ２（β）と、β線が入射しないバックグランドの特性ＢＧが示されている。図７に示すように、入射するβ線に応じた信号（カウント数Ｃｎ）が得られる。実施形態によれば、β線などの放射線を高い感度で検出することができる。

【0035】

例えば、重元素の第１金属元素３１Ｍを含む金属錯体３１ＭＣにおいて、放射線８１が効率的に吸収されると考えられる。これにより、高い効率が得られると考えられる。

【0036】

金属錯体３１ＭＣを含む第１領域３１を含まない参考例（例えば上記の第１試料ＳＰ１など）においては、放射線８１を吸収するために、第２領域３２だけを含む第１層３０が厚くされる。第１層３０が厚いと、生じた電荷が取り出し難くなる。

【0037】

これに対して、実施形態においては、金属錯体３１ＭＣを含む第１領域３１を設けることで、第１層３０が薄い場合でも、放射線８１が効率的に吸収できる。そして、金属錯体３１ＭＣのバンドギャップを適切にすることで、第１層３０の厚さによらず、生じた電荷を取り出し易くできる。これにより、放射線８１が高い感度で検出できると考えられる。

【0038】

このように、実施形態によれば、感度の向上が可能な放射線検出器を提供することができる。

【0039】

実施形態において、第１層３０における金属錯体３１ＭＣの濃度は、６．４ｗｔ％以上であることが好ましい。これにより、例えば、高い感度が安定して得られる。

【0040】

実施形態において、金属錯体３１ＭＣに含まれる第１金属元素３１Ｍは、例えば、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｂ及びＣｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含むことが好ましい。例えば、第１金属元素３１Ｍの原子番号は、２９以上であることが好ましい。第１金属元素３１Ｍは、重元素である。このような第１金属元素３１Ｍを用いることで、放射線が効率的に信号に変換される。金属錯体３１ＭＣは、例えば、イリジウムを含む。

【0041】

図８は、放射線検出器の一部を例示する模式図である。
図８に示すように、第１層３０は、第１領域３１及び第２領域３２を含む。第１領域３１は、金属錯体３１ＭＣを含む。第２領域３２に含まれる有機半導体材料は、ｐ形領域３２ｐ及びｎ形領域３２ｎを含む。第１領域３１の少なくとも一部は、ｐ形領域３２ｐとｎ形領域３２ｎとの間にある。

【0042】

第１領域３１がｐ形領域３２ｐとｎ形領域３２ｎとの間にあることで、例えば、第１領域３１に放射線８１が入射したときに生じる電子３２ｅがｎ形領域３２ｎに移動し易くなる。例えば、第１領域３１に放射線８１が入射したときに生じるホール３２ｈがｐ形領域３２ｐに移動し易くなる。これにより、より高い効率が得られる。

【0043】

第１領域３１がｐ形領域３２ｐとｎ形領域３２ｎとの間にあることで、例えば、ｐ形領域３２ｐ及びｎ形領域３２ｎが均一に混合され易くなる。これにより、第１層３０の厚さの均一性が高くなる。

【0044】

このような構成は、例えば、金属錯体３１ＭＣの構造を非対称にすることで得やすくできると考えられる。

【0045】

例えば、図２に示すように、金属錯体３１ＭＣは、第１部分ｐ１及び第２部分ｐ２を含む。第１金属元素３１Ｍは、第１部分ｐ１及び第２部分ｐ２の間にある。第１部分ｐ１は、フッ素を含む。第２部分ｐ２は、酸素を含む。第２部分ｐ２は、窒素を含んでも良い。第１部分ｐ１に相当する領域において、例えば、極性が低く、表面エネルギーが小さい。第２部分ｐ２に相当する領域において、例えば、極性が高く、表面エネルギーが大きい。

【0046】

このように、金属錯体３１ＭＣは、互いに異なる性質を有する複数の部分（第１部分ｐ１及び第２部分ｐ２）を含む。例えば、ｐ形領域３２ｐ及びｎ形領域３２ｎの一方は、第１部分ｐ１に相対的に吸着し易い。一方、例えば、ｐ形領域３２ｐ及びｎ形領域３２ｎの他方は、第２部分ｐ２に相対的に吸着し易い。このような構成により、第１領域３１が、ｐ形領域３２ｐとｎ形領域３２ｎとの間に位置し易くなる。例えば、第１領域３１は、ｐ形領域３２ｐとｎ形領域３２ｎとの間に偏析する。

【0047】

第１領域３１がｐ形領域３２ｐとｎ形領域３２ｎとの間に位置することで、エネルギーの移動が容易になる。例えば、電荷（電子３２ｅ及びホール３２ｈ）の移動が容易になる。

【0048】

図９は、放射線検出器におけるバンドギャップを例示する模式図である。
ｐ形領域３２ｐとしてＰ３ＨＴが用いられる。Ｐ３ＨＴにおいて、ＨＯＭＯ準位Ｌ２は５．１ｅＶであり、ＬＵＭＯ準位Ｌ１は、２．９ｅＶである。Ｐ３ＨＴのバンドギャップは、２．２ｅＶである。

【0049】

ｎ形領域３２ｎとしてＰＣ_６１ＢＭが用いられる。ＰＣ_６１ＢＭにおいて、ＨＯＭＯ準位Ｌ２は６．１ｅＶであり、ＬＵＭＯ準位Ｌ１は３．７ｅＶである。ＰＣ_６１ＢＭのバンドギャップは２．４ｅＶである。

【0050】

金属錯体３１ＭＣとしてＦＩｒｐｉｃが用いられる。ＦＩｒｐｉｃにおいて、ＨＯＭＯ準位Ｌ２は、５．８ｅＶであり、ＬＵＭＯ準位Ｌ１は、３．１ｅＶである。ＦＩｒｐｉｃのバンドギャップは２．７ｅＶである。

【0051】

このように、金属錯体３１ＭＣのバンドギャップは、有機半導体材料のバンドギャップよりも大きい。金属錯体３１ＭＣのバンドギャップは、ｐ形領域３２ｐのバンドギャップよりも大きい。金属錯体３１ＭＣのバンドギャップは、ｎ形領域３２ｎのバンドギャップよりも大きい。

【0052】

このようなバンドギャップの関係により、例えば、金属錯体３１ＭＣで生じたエネルギーが、ｐ形領域３２ｐへ、移動し易い。例えば、金属錯体３１ＭＣで生じたエネルギーが、ｎ形領域３２ｎへ、移動し易い。これにより、生じたエネルギーを効率的に取り出すことができる。

【0053】

金属錯体３１ＭＣのＨＯＭＯ準位Ｌ２は、過度に低くない（絶対値が過度に大きくない）ことが好ましい。これにより、金属錯体３１ＭＣがホール・電子トラップになることが抑制できる。高い効率が得やすくなる。

【0054】

図１０は、第１実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的斜視図である。
図１０に示すように、放射線検出器１１１は、積層体ＳＢを含む。図１０において、中間層２５は省略されている。図１０においては、図の見やすさのために、放射線検出器１１１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１１１においては、複数の第２導電層２０が設けられる。複数の第２導電層２０は、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。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、マトリクス状に並ぶ。この例では、第１導電層１０及び第１層３０は、連続的に設けられる。

【0056】

（第２実施形態）
図５に関して説明したように、第１実施形態に関して説明した積層体ＳＢにおいて、光（例えば、５３０ｎｍのような可視光）に対して、高い変換効率が得られる。積層体ＳＢは、光電変換装置として用いることができる。

【0057】

図１１は、第２実施形態に係る光電変換装置を例示する模式的斜視図である。
図１１に示すように、光電変換装置１２０は、積層体ＳＢを含む。光電変換装置１２０は、例えば、第１導電層１０、第２導電層２０、及び、第１層３０を含む。第１層３０は、第１導電層１０と第２導電層２０との間に設けられる。第１層３０は、第１領域３１及び第２領域３２を含む（図１参照）。第１領域３１は、金属錯体３１ＭＣを含む（図２参照）。金属錯体３１ＭＣは、第１金属元素３１Ｍを含む（図２参照）。第１金属元素３１Ｍは、例えば、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｂ及びＣｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。例えば、第１金属元素３１Ｍの原子番号は、２９以上である。第１金属元素３１Ｍは、例えば、重元素である。第２領域３２は、有機半導体材料を含む。有機半導体材料（第２領域３２）は、ｐ形領域３２ｐ及びｎ形領域３２ｎを含む（図８参照）。積層体ＳＢには、第１実施形態に関して説明した構成が適用できる。第２実施形態により、感度の向上が可能な光電変換装置が提供できる。

【0058】

実施形態において、基体５０は、例えば、光透過性の材料を含む。基体５０は、例えば、ガラス及び樹脂よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。基体５０は、例えば、放射線８１を透過させる。基体５０は、例えば、可視光を透過させる。

【0059】

第２導電層２０は、例えば、金属酸化物膜を含む。金属酸化物膜、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、及び、ＩＴＯよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

【0060】

中間層２５は、例えば、平坦化として機能する。中間層２５は、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む。中間層２５は、ポリチオフェン系ポリマーを含む。中間層２５は、例えば、導電性インクを含む。

【0061】

第１導電層１０は、例えば、導電性の金属酸化物を含む。第１導電層１０は、例えば、金属薄膜を含む。第１導電層１０は、例えば、合金を含む膜を含む。第１導電層１０は、例えば、放射線８１を透過させる。第１導電層１０は、例えば、可視光を透過させる。

【0062】

第１領域３１の材料は、例えば、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｂ及びＣｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む金属を含む金属錯体を含む。

【0063】

第２領域３２に含まれるｐ形領域３２ｐの材料は、チオフェン、および、チオフェン誘導体の少なくともいずれかを含む。

【0064】

第２領域３２に含まれるｎ形領域３２ｎの材料は、フラーレン、および、フラーレン誘導体の少なくともいずれかを含む。

【0065】

実施形態によれば、感度の向上が可能な放射線検出器が提供できる。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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、放射線検出器に含まれる導電層、第１層、有機半導体材料及び金属錯体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。

【0069】

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。

【0070】

本発明の実施の形態として上述した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。

【0071】

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。

【0072】

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】

【0073】

１０、２０…第１、第２導電層、 ２５…中間層、 ３０…第１層、 ３１…第１領域、 ３１Ｍ…第１金属元素、 ３１ＭＣ…金属錯体、 ３２…第２領域、 ３２ｅ…電子、 ３２ｈ…ホール、 ３２ｎ…ｎ形領域、 ３２ｐ…ｐ形領域、 ５０…基体、 ７０…検出回路、 ７１、７２…第１、第２配線、 ８１…放射線、 １１０、１１１…放射線検出器、 １２０…光電変換装置、 ＡＤＣｖ…ＡＤＣ値、 ＢＧ…バックグランドの特性、 Ｃｎ…カウント数、 ＥＱＥ…変換効率、 Ｌ１…ＬＵＭＯ準位、 Ｌ２…ＨＯＭＯ準位、 ＯＳ…信号、 ＳＢ…積層体、 ＳＰ１〜ＳＰ２…第１〜第４試料、 ＳＰ２（β）…特性、 Ｖａ…電圧、 ｐ１、ｐ２…第１、第２部分、 ｔ１…厚さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】