CN114586182B - 光电转换元件、电子设备及发光装置 - Google Patents

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Abstract

本申请的一个实施方式的光电转换元件具备：第一电极(2)；第二电极(3)；以及光电转换层(4)，其包含多个半导体型碳纳米管、和对上述多个半导体型碳纳米管作为施主或受主发挥功能的第一材料，并且位于上述第一电极(2)与上述第二电极(3)之间。上述多个半导体型碳纳米管具有下述吸光特性：在第一波长下包含第一吸收峰，在比上述第一波长短的第二波长下包含第二吸收峰，在比上述第二波长短的第三波长下包含第三吸收峰。上述第一材料对选自上述第一波长与上述第二波长之间的第一波长范围、及上述第二波长与上述第三波长之间的第二波长范围中的至少一个波长范围的光透明。

Description

光电转换元件、电子设备及发光装置
技术领域
本申请涉及光电转换元件、电子设备及发光装置。
背景技术
半导体型单层碳纳米管由于具有与近红外区域的吸光对应的带隙、载 流子输送特性优异、并且反映其特殊的状态密度的吸光系数的大小，所以 在太阳能电池或光传感器等光电转换元件中被作为有希望的材料进行了研 究。以下，有时将半导体型单层碳纳米管称作semi-SWCNT(Single-Walled Carbon NanoTube)。semi-SWCNT由于由指数(n,m)表示的手性，所以 semi-SWCNT的直径及吸光特性不同。
专利文献1中公开了一种包含光电转换层的拍摄装置，该光电转换层 包含半导体型碳纳米管作为施主或受主。
非专利文献1中公开了一种利用了semi-SWCNT层与C60富勒烯层的 层叠结构的太阳能电池。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6161018号公报
非专利文献
非专利文献1：“Efficiently harvesting excitons from electronic type-controlled semiconducting carbon nanotube films”D.J.Bindl et al.,NanoLetters,Vol.11,p455-460,2011
非专利文献2：“Empirical Prediction of Electronic Potentials of Single-Walled Carbon Nanotubes With a Specific Chirality(n,m)”Y.Hirana et al.,Scientific Reports,Vol.3,p2959,2013
发明内容
发明所要解决的问题
本申请提供在特定的波长范围内具有充分的透光性、且在与该特定的 波长范围不同的其他波长范围内进行光响应的光电转换元件等。
用于解决问题的手段
本申请的一个实施方式的光电转换元件包括：第一电极；第二电极； 以及光电转换层，其包含多个半导体型碳纳米管和对上述多个半导体型碳 纳米管作为施主或受主发挥功能的第一材料，并且位于上述第一电极与上 述第二电极之间。上述多个半导体型碳纳米管具有下述吸光特性：在第一 波长下包含第一吸收峰，在比上述第一波长短的第二波长下包含第二吸收峰，在比上述第二波长短的第三波长下包含第三吸收峰。上述第一材料对于选自上述第一波长与上述第二波长之间的第一波长范围、及上述第二波 长与上述第三波长之间的第二波长范围中的至少一个波长范围的光透明。
另外，本申请的一个实施方式的电子设备具备：由上述光电转换元件 构成的第一光电转换元件、以及接收透过了上述第一光电转换元件的光的 第二光电转换元件。
另外，本申请的一个实施方式的发光装置具备：发光元件、以及位于 上述发光元件的发光面上方的上述光电转换元件。上述发光元件射出选自 上述第一波长范围及上述第二波长范围中的至少一个波长范围的光。上述 光电转换元件吸收选自上述第一波长、上述第二波长及上述第三波长中的 至少一个波长的光而生成电力，或者生成与选自上述第一波长、上述第二波长及上述第三波长中的至少一个波长的光对应的信号。
发明效果
根据本申请的一个实施方式，能够提供在特定的波长范围内具有充分 的透光性、且在与该特定的波长范围不同的其他波长范围内进行光响应的 光电转换元件等。
附图说明
图1A是示出semi-SWCNT的状态密度与光学跃迁的关系的图。
图1B是示出semi-SWCNT的吸收光谱的例子的示意图。
图2A是示出semi-SWCNT的直径与光学跃迁能量的关系的图。
图2B是示出semi-SWCNT的直径与吸收波长的关系的图。
图3A是示意性地示出实施方式1的光电转换元件的构成的一个例子的 剖面图。
图3B是图3A所示的光电转换元件的能量图表的一个例子。
图4A是示意性地示出实施方式1的光电转换元件的构成的另一个例子 的剖面图。
图4B是示意性地示出实施方式1的光电转换元件的构成的又一个例子 的剖面图。
图5A是示出将semi-SWCNT的直径范围设为1.1nm±0.3nm的情况下 的第一波长范围及第二波长范围的图。
图5B是示出将semi-SWCNT的直径范围设为1.1nm±0.1nm的情况下 的第一波长范围及第二波长范围的图。
图6是示出各种有机半导体的吸收光谱的图。
图7是示出实施方式1的受主层中使用的电子受主材料的能量图表的 图。
图8A是示意性地示出实施方式1的光电转换元件的构成的又一个例子 的剖面图。
图8B是图8A所示的光电转换元件的能量图表的一个例子。
图9是示出实施方式2的拍摄装置的电路构成的一个例子的图。
图10是示意性地示出实施方式2的拍摄装置中的像素的设备结构的剖 面图。
图11是示意性地示出实施方式3的拍摄装置的两个光电转换部的构成 的剖面图。
图12是示意性地示出实施方式4的太阳能电池的构成的剖面图。
图13是示意性地示出实施方式5的电子设备的构成的立体示意图。
图14是示意性地示出实施方式6的发光装置的构成的立体示意图。
具体实施方式
(得到本申请的一个实施方式的见解)
对于semi-SWCNT而言，激子的结合能大至几百meV左右，因此，在 室温左右下不能容易地将激子分离。因此，在非专利文献1中，为了将激 子分离成电子和空穴，在semi-SWCNT层上层叠C60富勒烯层，在 semi-SWCNT层与C60富勒烯层的界面设置异质结构。激子、即电子空穴对 扩散至semi-SWCNT层于C60富勒烯层的界面、所谓的异质界面，然后利 用该异质界面的能量偏移，激子的电子移动至C60富勒烯层侧，激子的空穴 移动至semi-SWCNT层侧。其结果是，激子的电子及空穴以电荷载流子的 形式移动至外部电极。
然而，C60富勒烯在可见光区域的波长具有吸收。因此，将semi-SWCNT 与C60富勒烯组合而成的光电转换材料的分光灵敏度光谱在从可见光区域 至近红外区域的宽波长范围内具有灵敏度。例如，在房屋的屋顶等不需要 使光透过的用途中，有效的是对于射入太阳能电池的光中更宽的波长范围 的光具有灵敏度。然而，例如在设置于窗的太阳能电池等用途中，可见光区域的波长的光被吸收，可见光未被充分地导入至室内，因此，作为窗的 功能会产生弊病。此外，也考虑了积极地利用透过光的用途。
本发明人等对透过特定的波长范围的光的光电转换元件进行了研究。 其结果发现了，通过将具有特定的手性的semi-SWCNT与特定的材料组合， 可以实现能够透过特定的波长范围的光、例如可见光的光电转换元件。
图1A是示出semi-SWCNT的状态密度与光学跃迁的关系的图。另外， 图1B是示出semi-SWCNT的吸收光谱的例子的示意图。如图1A所示， semi-SWCNT的状态密度在价带和导带分别具有被称作van Hove奇点的离 散的峰，在与这些状态密度间对应的能量中具有强且尖锐的光学吸收跃迁。 这些光学吸收跃迁的光学跃迁能量从低能量侧起为光学跃迁能量E11、E22及E33。即，从低能量侧起第i个光学跃迁能量是光学跃迁能量Eii。另外， 这些光学吸收跃迁有时按照光学跃迁能量从小到大的顺序被称作E11跃迁、 E22跃迁及E33跃迁。即，从低能量侧起第i个光学吸收跃迁是Eii跃迁。由 此，如图1B所示，semi-SWCNT的吸收光谱从低能量、即长波长侧起依次 具有与E11、E22及E33跃迁对应的窄波段的吸收峰，在其他波长范围几乎不 具有吸收。
图2A是示出semi-SWCNT的直径与光学跃迁能量的关系的图。另外， 图2B是示出semi-SWCNT的直径与吸收波长的关系的图。图2B是将图2A中的光学跃迁能量Eii换算成与其能量相当的光的吸收波长而显示的图。 如图2A所示，光学跃迁能量Eii依赖于semi-SWCNT的直径。另外，根据 图2B可知，随着semi-SWCNT的直径变大，与光学跃迁能量Eii相当的吸 收波长也向长波长侧推移。这里可知，在着眼于特定的直径时，分别与光 学跃迁能量E11、E22及E33相当的吸收波长的间隔相隔50nm以上。例如， 如果semi-SWCNT的直径为1nm左右，则与光学跃迁能量E11、E22及E33相当的吸收波长分别大约为1300nm～1400nm、700nm～800nm、及350nm～ 450nm的范围，可以说在各吸收波长之间的波长下几乎没有光吸收。换言 之，直径1nm的semi-SWCNT成为对于450nm～700nm、及800nm～1300nm 的波长在光学上透明的介质。由此，通过将对于450nm～700nm的波长透 明的半导体与直径1nm的semi-SWCNT组合而形成异质界面，能够实现对 于可见光透明、且在与光学跃迁能量Eii相当的吸收波长下进行光电转换这 样的光电转换元件。
本申请的一个实施方式的概要如下所述。
本申请的一个实施方式的光电转换元件具备：第一电极；第二电极； 以及光电转换层，其包含多个半导体型碳纳米管和对上述多个半导体型碳 纳米管作为施主或受主发挥功能的第一材料，并且位于上述第一电极与上 述第二电极之间。上述多个半导体型碳纳米管具有下述吸光特性：在第一 波长下包含第一吸收峰，在比上述第一波长短的第二波长下包含第二吸收峰，在比上述第二波长短的第三波长下包含第三吸收峰。上述第一材料对于选自上述第一波长与上述第二波长之间的第一波长范围、及上述第二波 长与上述第三波长之间的第二波长范围中的至少一个波长范围的光透明。
由此，光电转换层在第一波长、第二波长及第三波长具有吸收峰。其 结果是，光电转换层在包含这些波长的波长范围内具有灵敏度，并且使第 一波长范围及第二波长范围的光透过。另外，作为通过光的吸收使在半导 体型碳纳米管生成的电子空穴对的电子与空穴离解所需的施主或受主发挥 功能的第一材料对于第一波长范围及第二波长范围中的至少一个波长范围的光透明。因此，光电转换元件能够使第一波长范围及第二波长范围中的至少一个波长范围的光透过。由此，能够实现在特定的波长范围内具有充 分的透光性、且在与该特定的波长范围不同的其他波长范围内进行光响应 的光电转换元件。
另外，例如上述第二波长范围可以包含400nm～650nm的波长范围。
由此，在第一材料对于400nm～650nm的波长范围的光透明的情况下， 可以实现能够使400nm～650nm的波长范围的可见光透过的光电转换元 件。
另外，例如上述第一波长可以为1300nm～1600nm。
由此，光电转换元件在地上的太阳光谱中包含通过空气的吸收其强度 衰减的波段的1300nm～1600nm的波长范围内具有灵敏度。因此，在将光 电转换元件用于拍摄装置的情况下，拍摄装置能够进行与另外照射至被摄 体的照明光的反射光相应的拍摄而不受到太阳光的影响，能够在昼与夜中 进行等同的拍摄。
另外，例如上述多个半导体型碳纳米管可以包含具有选自(8,7)、(14,0) 、(13,2)、(9,7)、(11,4)、(12,2)、(12,4)、(10,6)、(13,0)、(11,6) 、(9,8)、(15,1)、(14,3)、(10,8)、(13,3)、(14,1)、(13,5)、(12,5) 、(11,7)、(17,0)、(12,7)、(16,2)及(10,9)中的至少一种手性的半导体型碳纳米管。
通过包含这样的手性的半导体型碳纳米管，可以实现第一波长成为 1300nm～1600nm的多个半导体型碳纳米管。
另外，例如上述第一波长可以为1500nm～1800nm。
由此，光电转换元件在夜间高空的空气发出的红外光、即夜辉的强度 与月亮的盈缺无关地变高的波长范围内具有灵敏度。因此，在将光电转换 元件用于拍摄装置的情况下，拍摄装置即使不施加照明也能够进行夜间的 室外拍摄。
另外，例如上述多个半导体型碳纳米管可以包含具有选自(10,8)、 (13,3)、(14,1)、(13,5)、(12,5)、(11,7)、(17,0)、(12,7)、(16,2) 、(10,9)、(15,4)、(14,4)、(15,2)、(16,0)、(13,6)、(11,9)、(14,6)、(12,8)、(18,1)、(13,8)、(17,3)、(11,10)、(16,3)、(16,5)、(17,1) 、及(15,5)中的至少一种手性的半导体型碳纳米管。
通过包含这样的手性的半导体型碳纳米管，可以实现第一波长成为 1500nm～1800nm这样的多个半导体型碳纳米管。
另外，例如上述第一材料的能隙可以为3.1eV以上。
由此，第一材料吸收比可见光区域短的波长范围的光，不吸收可见光 区域的光。因此，可以实现能够使可见光透过的光电转换元件。
另外，例如上述第一材料可以包含选自TiO2、ZnO、AlZnO(AZO)、 InGaZnO(IGZO)、In2O3、SnO2、Ta2O5、NTCDA、TCNQ及TCNNQ中的 至少一者。
由此，在与semi-SWCNT的异质界面形成对于将在semi-SWCNT生成 的激子电荷分离而言有效的能量偏移，因此，可以提高电荷分离效率、即 光电转换效率。
另外，例如上述第一材料对于400nm～650nm的波长范围的光透明， 上述第一材料的能隙可以为3.1eV以下。
由此，第一材料即使能隙为3.1eV以下、对于400nm～650nm的波长 范围的光也透明，因此，可以实现能够使400nm～650nm的波长范围的可 见光透过的光电转换元件。
另外，例如上述第一材料可以包含选自BT-CIC及COi8DFIC中的至少 一者。
由此，在与semi-SWCNT的异质界面形成对于将在semi-SWCNT生成 的激子电荷分离而言有效的能量偏移，因此，可以提高电荷分离效率、即 光电转换效率。
另外，例如多个半导体型碳纳米管各自的直径可以是均匀的。
由此，光电转换层由于包含均匀的直径的多个半导体型碳纳米管，因 此，在第一波长、第二波长及第三波长具有窄波段的吸收峰。其结果是， 光电转换层在包含这些波长的波长范围内具有灵敏度，并且使第一波长范 围及第二波长范围的光透过。
另外，本申请的一个实施方式的电子设备具备：由上述光电转换元件 构成的第一光电转换元件、以及接收透过了上述第一光电转换元件的光的 第二光电转换元件。
由此，第二光电转换元件能够对透过了第一光电转换元件的光进行光 电转换。由此，可以实现利用了不同的两个波长范围的光的电子设备。另 外，能够在相同的入射光轴上配置第一光电转换元件和第二光电转换元件， 因此，能够将电子设备小型化。
另外，例如上述第一光电转换元件生成与选自上述第一波长、上述第 二波长及上述第三波长中的至少一个波长的光对应的第一信号，上述第二 光电转换元件可以生成与通过了上述第一光电转换元件的选自上述第一波 长范围及上述第二波长范围中的至少一个波长范围的光对应的第二信号。
由此，通过第一光电转换元件和第二光电转换元件，可以实现能够得 到与不同的两个波长范围对应的信号的电子设备。另外，能够在相同的入 射光轴上配置第一光电转换元件和第二光电转换元件，因此，能够将电子 设备小型化。
另外，例如上述第一光电转换元件可以吸收选自上述第一波长、上述 第二波长及上述第三波长中的至少一个波长的光而生成电力，上述第二光 电转换元件可以生成与通过了上述第一光电转换元件的选自上述第一波长 范围及上述第二波长范围中的至少一个波长范围的光对应的信号。
由此，使用通过第一光电转换元件生成的电力，能够供给用于驱动包 含第二光电转换元件的拍摄装置或光传感器等的电力的至少一部分。由此， 可以实现省电的电子设备。另外，能够在相同的入射光轴上配置第一光电 转换元件和第二光电转换元件，因此，能够将电子设备小型化。
另外，例如上述第一光电转换元件可以生成与选自上述第一波长、上 述第二波长及上述第三波长中的至少一个波长的光对应的信号，上述第二 光电转换元件可以吸收通过了上述第一光电转换元件的选自上述第一波长 范围及上述第二波长范围中的至少一种光而生成电力。
由此，使用通过第二光电转换元件生成的电力，能够供给用于驱动包 含第一光电转换元件的拍摄装置或光传感器等的电力的至少一部分。由此， 可以实现省电的电子设备。另外，由于能够在相同的入射光轴上配置第一 光电转换元件和第二光电转换元件，因此，能够将电子设备小型化。
另外，本申请的一个实施方式的发光装置具备：发光元件、以及位于 上述发光元件的发光面上方的上述光电转换元件，上述发光元件射出选自 上述第一波长范围及上述第二波长范围中的至少一个波长范围的光，上述 光电转换元件吸收选自上述第一波长、上述第二波长及上述第三波长中的 至少一个波长的光生成电力、或者生成与选自上述第一波长、上述第二波长及上述第三波长中的至少一个波长的光对应的信号。
由此，在光电转换元件作为图像传感器或光传感器等的一部分发挥功 能的情况下，能够与对象物的检测结果相应地控制包含发光元件的照明的 亮度，或者能够变更在包含发光元件的显示器中显示的内容。另外，在光 电转换元件作为太阳能电池的一部分发挥功能的情况下，能够供给包含发 光元件的发光组件的电力的至少一部分。由此，可以实现省电的发光装置。
另外，光电转换元件即使在配置于发光元件射出的光的光轴上的情况 下，发光元件射出的第一波长范围及第二波长范围中的至少一个波长范围 的光透过光电转换元件，因此，作为发光装置，功能不会受损。由此，能 够将光电转换元件配置于发光元件射出的光的光轴上，因此，能够将发光 装置小型化。
以下，参照附图对本申请的几个实施方式进行说明。然而，这些实施 方式不限定本申请的范围，而仅用于进行说明。
此外，以下进行说明的实施方式均示出概括性或具体的例子。以下的 实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及 连接方式、步骤、步骤的顺序等为一个例子，不意图限定本申请。另外， 在以下的实施方式中的构成要素中，对于独立权利要求中未记载的构成要 素，作为任意的构成要素进行说明。
另外，在本说明书中，对于作为光电转换元件、电子设备及发光装置 的动作所必须或对特性的改善是有效的、但是在本申请的说明中不需要的 要素进行省略。另外，各附图仅是示出概念的图，完全不考虑比例尺、形 状等。因此，例如在各图中，比例尺等并不必须一致。另外，在各图中， 对实质上相同的构成标记相同的符号，省略或简化重复的说明。
另外，在本说明书中，表示相等等要素间的关系性的术语、及表示正 方形或圆形等要素的形状的术语、以及数值范围并非仅表示严格意义上的 表达，而是意味着也包含实质上等同的范围、例如百分之几左右的差异的 表达。
另外，在本说明书中，“上方”及“下方”的术语不是指绝对空间认识 上的上方(铅直上方)及下方(铅直下方)，而用作基于层叠构成中的层叠 顺序通过相对的位置关系而进行规定的术语。另外，“上方”及“下方”的 术语不仅应用于两个构成要素相互隔开间隔地配置而在两个构成要素之间 存在其他构成要素的情况，而且也应用于两个构成要素相互密合地配置、 从而两个构成要素相接的情况。
(实施方式1)
[光电转换元件的整体构成]
首先，对本实施方式的光电转换元件的整体构成进行说明。图3A示意 性地示出本实施方式的光电转换元件10A的构成的剖面图。另外，图3B 是图3A所示的光电转换元件10A的能量图表的一个例子。如图3A所示， 光电转换元件10A具备：作为一对电极的下部电极2及上部电极3、以及 位于下部电极2与上部电极3之间的光电转换层4。光电转换层4具有：包含各自的直径均匀的多个semi-SWCNT的碳纳米管层4a、以及位于碳纳米管层4a与上部电极3之间且包含对于多个semi-SWCNT作为受主发挥功能 的电子受主材料的受主层4b。即，光电转换层4包含各自的直径均匀的多 个semi-SWCNT、以及对于多个semi-SWCNT作为受主发挥功能的电子受 主材料。在本说明书中，semi-SWCNT为半导体型碳纳米管的一个例子，电子受主材料为第一材料的一个例子。另外，下部电极2为第一电极的一 个例子，上部电极3为第二电极的一个例子。另外，以下，有时将“各自 的直径均匀的多个semi-SWCNT”称为“均匀的直径的多个semi-SWCNT”。
另外，光电转换元件10A被基板1支撑。在光电转换元件10A中，在 基板1的表面依次层叠有：下部电极2、包含作为施主层被限制为特定的直 径且均匀的直径的多个semi-SWCNT的碳纳米管层4a、受主层4b、及上部 电极3。
图4A及图4B是示意性地示出本实施方式的光电转换元件的构成的另 一个例子的剖面图。如图4A所示，光电转换元件11A可以具备光电转换 层4d来代替光电转换层10A的光电转换层4。光电转换层4d具有：碳纳 米管层4a、受主层4b、以及位于碳纳米管层4a与受主层4b之间且包含均 匀的直径的多个semi-SWCNT和电子受主材料的混合层4c。通过使光电转 换层4d具有这样的构成，均匀的直径的多个semi-SWCNT与电子受主材料 接触的异质界面大量形成于混合层4c中，因此，光电转换层4d能够增加 异质界面的面积。其结果是，光电转换元件11A的光电转换效率增加。另 外，如图4B所示，光电转换元件11B可以具备光电转换层4e来代替光电 转换层10A的光电转换层4。光电转换层4e由混合层4c构成。通过使光电转换层4e具有这样的构成，光电转换层4e能够将异质界面的面积最大 化。因此，在光电转换元件11B中，能够实现更高的光电转换效率。
[基板]
基板1是支撑光电转换元件10A的支撑基板。基板1的材料没有特别 限定，可以使用在第一波长范围或第二波长范围等设为期望的波长下为高 透光性且高导电性的材料。在本说明书中，在设为期望的波长下为高透光 性是指，在设为期望的波长下，光的透过率为50％以上。另外，从在将光电转换元件10A用作窗等的一部分的情况下的视觉辨认性及透过光的利用 等观点考虑，高导电性的材料的光的透过率可以为70％以上。基板1的材 料可以对第一波长范围及第二波长范围之中的至少一个波长范围的光透 明。例如，在对可见光区域具有透光性的情况下，基板1的材料可以是涂 布有ITO(Indium Tin Oxide；氧化铟锡)等导电性金属氧化物、或由聚(3,4- 乙烯二氧噻吩)和聚苯乙烯磺酸形成的复合物(PEDOT/PSS)等导电性高 分子的玻璃基板或塑料基板。另外，基板1在通过插塞或布线等与下部电极2外部电连接而使用的情况下，也可以不具有导电性。
[下部电极及上部电极]
下部电极2及上部电极3是在设为期望的波长下为高透光性的透明电 极。对于下部电极2及上部电极3，例如通过布线(未图示)施加偏压。例 如，偏压以通过光电转换层4产生的电子空穴对中、电子移动至上部电极3、空穴移动至下部电极2的方式确定极性。另外，可以以通过光电转换层4 产生的电子空穴对中、空穴移动至上部电极3、电子移动至下部电极2的方 式设定偏压。
下部电极2及上部电极3的材料可以对于第一波长范围及第二波长范 围之中的至少一个波长范围的光透明。作为下部电极2及上部电极3的材 料，例如可以使用电阻值小的透明导电性氧化物(TCO：Transparent Conducting Oxide)。TCO没有特别限定，例如可以使用ITO(Indium Tin Oxide；氧化铟锡)、IZO(InZnO；Indium Zinc Oxide；氧化铟锌)、AZO(AlZnO：Aluminum Zinc Oxide；氧化锌铝)、FTO(Florine-doped Tin Oxide； 氟掺杂氧化锡)、SnO2、TiO2、ZnO2等。
[碳纳米管层]
碳纳米管层4a是包含均匀的直径的多个semi-SWCNT的层。例如，在 碳纳米管层4a中包含的多个semi-SWCNT全部由均匀的直径的多个 semi-SWCNT构成，实质上不包含除均匀的直径的多个semi-SWCNT以外 的semi-SWCNT。碳纳米管层4a在混合存在有具有各种直径的 semi-SWCNT作为多个semi-SWCNT的状态下，会在各种波长下出现吸收 峰，其结果是，无法对于期望的波长范围具有充分的透光性。
图5A是示出在将semi-SWCNT的直径范围设为1.1nm±0.3nm的情况 下的第一波长范围及第二波长范围的图。图5B是示出将semi-SWCNT的 直径范围设为1.1nm±0.1nm的情况下的第一波长范围及第二波长范围的 图。例如，如图5A所示，在由具有在直径1.1nm±0.3nm的直径范围中包 含的各种直径的semi-SWCNT构成碳纳米管层的情况下，第一波长、第二 波长及第三波长分别在由点画出阴影的吸收波长范围内具有多个吸收峰， 第一波长范围及第二波长范围只具有100nm以下的波段。因此，虽然仅在 极有限的波长范围内具有透光性，但是即使存在第一波长范围及第二波长范围，也视为实质上几乎不透明。另一方面，在构成碳纳米管层4a的 semi-SWCNT的直径分布如图5B所示那样被限制为直径1.1nm±0.1nm的 直径范围的情况下，示出高透光性的第一波长范围及第二波长范围的波段 的宽度扩展至200nm以上。
因此，本实施方式的碳纳米管层4a的多个semi-SWCNT以对于期望的 波长具有高透光性的方式由均匀的直径的多个semi-SWCNT构成。 semi-SWCNT的直径由手性决定。因此，多个semi-SWCNT由手性一致的 多个semi-SWCNT构成，由此，由均匀的直径的多个semi-SWCNT构成。此外，在本说明书中，均匀的直径的多个semi-SWCNT是指，多个 semi-SWCNT各自的直径相对于多个semi-SWCNT的平均直径为±10％以 内的直径。
通常，所合成的多个semi-SWCNT包含各种手性，因此，在原样下对 于期望的波长的透光性不能说是充分的。另一方面，已知某种聚合物选择 性地卷绕于特定的手性的semi-SWCNT，并且良好地分散于溶剂。因此，例如对聚噻吩系或聚芴系的聚合物和各种具有手性的semi-SWCNT在溶剂 中进行超声波处理。然后，通过离心分离对被聚合物包裹的semi-SWCNT 进行拣选，由此，可以得到包含限定为特定的手性、即均匀的直径的多个semi-SWCNT的分散液。以旋涂法或浸涂法等各种方法使所得到的分散液 成膜，由此，可以形成对于特定的波长范围具有高透光性的碳纳米管层4a。
另外，作为与在聚合物中进行筛选的方法不同的得到均匀的直径的 semi-SWCNT的方法，可列举：(a)通过改变合成时的催化剂种类或合成 条件等而限定为特定的手性的semi-SWCNT的选择生长法；及(b)将成为碳纳米管的最短结构的碳纳米环作为模板精密地合成特定手性的 semi-SWCNT的方法等。在碳纳米管层4a中，可以直接使用通过各种方法合成的特定的手性的semi-SWCNT。另外，在碳纳米管层4a中，可以通过 进一步组合上述的方法，使用仅具有更高纯度的单一手性的semi-SWCNT。
如图1B所示，均匀的直径的多个semi-SWCNT具有下述吸光特性： 按照从长波长侧观察依次在第一波长下具有第一吸收峰，在第二波长下具 有第二吸收峰，在第三波长下具有第三吸收峰。第一吸收峰、第二吸收峰 及第三吸收峰分别为与光学跃迁能量E11、E22及E33对应的吸收峰。另外， 第一吸收峰、第二吸收峰及第三吸收峰的半值宽度小。因此，可以实现在 窄波段中具有灵敏度的光电转换元件10A。
第一波长可以为1300nm～1600nm。由此，1300nm～1600nm的波长范 围是在地表其强度大幅衰减而太阳光缺乏的波长范围，因此，在将光电转 换元件10A用于拍摄装置的情况下，通过对被摄体另行照射该波长范围的光，能够不受到太阳光的影响而在昼与夜中进行等同拍摄。特别是在 1350nm～1450nm的波长范围内，在地表太阳光的衰减更大，因此，能够 实现太阳光的影响更小的拍摄。另外，超过1400nm的波长被称作人眼安 全波长，具有对于眼睛的损害阈值高、即对于眼睛的最大允许曝光量高的特征，因此，与其他波段相比，安全性高。因此，例如在有人的环境中， 在将由在波长1550nm具有第一波长的均匀的直径的多个semi-SWCNT构 成光电转换层4的光电转换元件10A用于拍摄装置的情况下，在对被摄体 照射该波长的光时，能够使用比其他波段高的输出的激光或LED(Light EmittingDiode；发光二极管)。因此，该拍摄装置能够实现更明亮的拍摄。
第一波长成为1300nm～1600nm这样的semi-SWCNT的直径在大约 1nm～1.4nm的范围。作为第一波长成为1300nm～1600nm这样的 semi-SWCNT的具体手性，从(8,7)、(14,0)、(13,2)、(9,7)、(11,4) 、(12,2)、(12,4)、(10,6)、(13,0)、(11,6)、(9,8)、(15,1)、(14,3) 、(10,8)、(13,3)、(14,1)、(13,5)、(12,5)、(11,7)、(17,0)、(12,7) 、(16,2)及(10,9)中选择。
[受主层]
受主层4b是用于将通过多个semi-SWCNT产生的激子、即电子空穴对 高效地分离成电子和空穴的层。具体而言，受主层4b是在与碳纳米管层4a 的异质界面接收电子的层。受主层4b例如包含对于多个semi-SWCNT电子 接收性高、即作为受主发挥功能的电子受主材料。换言之，如图3B所示， 受主层4b的电子亲和力χA例如与碳纳米管层4a的电子亲和力χCNT等同或 更大。这里，电子亲和力是指，真空能级与最低空轨道(LUMO：LowestUnoccupied Molecular Orbital)或导带下端的能级之差。在受主层4b由电 子受主材料构成、且碳纳米管层由多个semi-SWCNT构成的情况下，电子 亲和力χA为电子受主材料的电子亲和力，电子亲和力χCNT为多个 semi-SWCNT的电子亲和力。根据非专利文献2，semi-SWCNT的LUMO 的能级依赖于直径，直径越大，以真空能级为基准越是取得深的能级。因 此，根据与所使用的多个semi-SWCNT的直径对应的手性，选择成为适当 的LUMO的能级的电子受主材料。例如，在对于可见光区域成为透明的直径1nm左右的semi-SWCNT的情况下，电子亲和力χCNT为4eV左右。因 此，作为电子受主材料，可选择电子亲和力χA具有与4eV等同或更大的值 的材料。受主层4b例如通过以包含电子受主材料的分散液的旋涂法或受主 材料的蒸镀等各种方法进行成膜而形成。
另外，电子受主材料对于第一波长与第二波长之间的第一波长范围、 及第二波长与第三波长之间的第二波长范围之中的至少一个波长范围的光 透明。由此，可以实现对于第一波长范围及第二波长范围之中的至少一个 波长范围的光透明的光电转换元件10A。另外，可以实现对于第一波长范围及第二波长范围之中的至少一个波长范围的光不具有灵敏度的光电转换 元件10A。此外，在本说明书中，材料对于某波长范围的光透明是指，在 将该材料以100nm以下的膜厚堆积的情况下，该波长范围的光的透过率无 论波长为多少均为50％以上，是指实质上使光透过。另外，从在将光电转 换元件10A用作窗等的一部分的情况下的视觉辨认性及透过光的利用等观点考虑，在电子受主材料中，将该材料以100nm以下的膜厚堆积的情况下， 该波长范围的光的透过率可以为70％以上。另外，在电子受主材料中，无 论由该材料形成的膜的膜厚为多少，该波长范围的光的透过率均可以为 50％以上，也可以为70％以上。
另外，受主层4b即使在包含除电子受主材料以外的材料的情况下，例 如除电子受主材料以外的材料也对于第一波长范围及第二波长范围之中的 至少一个波长范围的光透明。
第二波长范围可以包含400nm～650nm的波长范围。由此，在电子受 主材料为对于400nm～650nm的波长范围透明的材料的情况下，可以实现 对于包含400nm～650nm的波长范围的可见光区域透明的光电转换元件 10A。
例如，在对于可见光区域变得透明、即第一波长范围或第二波长范围 包含可见光区域的波长范围的直径1nm左右的semi-SWCNT的情况下，作 为电子受主材料，选择对于可见光区域具有高透过率这样的能隙为3.1eV 以上的材料。这里，能隙是指，LUMO或导带下端的能级、与最高空轨道 (HOMO：Highest Occupied Molecular Orbital)或价带上端的能级之差。
对于可见光透明的电子受主材料是指，例如不具有对于400nm以上的 波长的光的吸收、即与吸收端相关的能隙为3.1eV以上的半导体材料。即， 电子受主材料的能隙可以为3.1eV以上。另外，例如对于可见光透明的电 子受主材料即使能隙为3.1eV以下，对于400nm～650nm的波长范围的光也透明，是可视为实质上透明的半导体材料。即，电子受主材料对于 400nm～650nm的波长范围的光透明，电子受主材料的能隙可以为3.1eV以 下。
作为能隙为3.1eV以上的电子受主材料，具体而言，可列举：TiO2、Z nO、AZO、IGZO(InGaZnOIndium Gallium Zinc Oxide；氧化铟镓锌)、I n2O3、SnO2及Ta2O5等氧化物半导体、以及NTCDA(Naphthalene-1,4,5,8- TetraCarboxylic DiAnhydride；1,4,5,8-萘四甲酸二酐)、TCNQ(7,7,8,8-Tetr aCyaNoQuinodimethane；7,7,8,8-四氰基醌二甲烷)及TCNNQ(11,11,12,12-TetraCyaNoNaphtho-2,6-Quinodimethane；11,11,12,12-四氰基萘-2,6-醌二甲烷)等的宽隙n型有机半导体。
另外，作为即使能隙为3.1eV以下也对于400nm～650nm的波长范围 的光透明的电子受主材料，具体而言，可列举下述结构式(1)所示的BT-CIC 及下述结构式(2)所示的COi8DFIC等非富勒烯系低带隙有机半导体。
化学式1
化学式2
图6是示出各种有机半导体的吸收光谱的图。图6中示出C60富勒烯、 C70富勒烯、BT-CIC及COi8DFIC的吸收光谱。如图6所示，在作为可见光 区域的400nm～650nm的波长范围的光中，BT-CIC及COi8DFIC的吸光系 数比C60富勒烯及C70富勒烯的吸光系数低，对于波长的变化大致平坦。因 此，例如即使在将BT-CIC或COi8DFIC作为受主层4b以100nm的膜厚堆积的情况下，400nm～650nm的波长范围的光的透过率无论波长为多少均 能够实现50％以上。另外，在使用BT-CIC或COi8DFIC作为受主层4b的 情况下，可以实现对于400nm～650nm的波长范围的光的灵敏度小的光电转换元件10A。例如通过在使用了近红外光或红外光的拍摄用的拍摄装置 中使用光电转换元件10A，可以实现即使在环境光中包含可见光也能够拍 摄外部干扰少的影像的拍摄装置。
另一方面，在将C60富勒烯用作受主层的电子受主材料、并以膜厚 100nm的膜厚进行了堆积的情况下，400nm～650nm的波长范围的光的透 过率在成为最低的波长440nm下降低至37％。此外，C60富勒烯由于具有 越为短波长则吸光系数越大的特性，因此，受主层的透过光呈现黄色调而 成为与自然光不同的色温。另外，通过基于C60富勒烯的光的吸收生成激子， 因此，光电转换元件对于400nm～650nm的波长范围的光具有大的灵敏度， 无法实现对于可见光的该波长范围的光不具有灵敏度的光电转换元件。由 此，在使用了近红外光或红外光的拍摄用的拍摄装置中使用包含C60富勒烯 的光电转换元件的情况下，在环境光包含可见光时，会拍摄到产生了干扰 的影像。因此，该光电转换元件如果不能通过带通滤波器等将400nm～650nm的波长范围的光截止，则无法用于拍摄装置。
图7是示出本实施方式的受主层4b中使用的电子受主材料的能量图表 的图。如图7所示，TiO2、ZnO、IGZO、SnO2、NTCDA及TCNQ的能隙 为3.1eV以上，并且电子亲和力比直径1nm左右的semi-SWCNT大。由此， 在作为光电转换元件10A实现对于可见光透明的光电转换元件的情况下， TiO2、ZnO、IGZO、SnO2、NTCDA及TCNQ作为电子受主材料是有用的。 另外，BT-CIC及COi8DFIC虽然能隙为3.1eV以下，但是对于400nm～ 650nm的波长范围的光透明，且电子亲和力比直径1nm左右的semi-SWCNT大。由此，作为光电转换元件10A，在实现对于可见光透明 的光电转换元件的情况下，BT-CIC及COi8DFIC作为电子受主材料是有用 的。
如上所述，例如作为光电转换层4的材料，通过将直径1nm左右的 semi-SWCNT与对于可见光区域透明的电子受主材料组合，能够实现对于 可见光区域具有高透光性、并响应与光学跃迁能量E11相当的波长 1100nm～1400nm的光的近红外光电转换元件。
这样一来，通过均匀的直径的多个semi-SWCNT和对于该多个 semi-SWCNT具有透光性的波长范围的光透明的电子受主材料构成光电转 换层4，能够实现对特定的波长的光进行光电转换、且选择性地对于某范围 的波长具有透光性的光电转换元件10A。另外，semi-SWCNT的直径由手 性确定，因此，均匀的直径的多个semi-SWCNT可以由与设为期望的单一的直径相当的多个手性的semi-SWCNT构成，也可以由单一的手性的 semi-SWCNT构成。通过使多个semi-SWCNT具有单一的手性，能够与不 同手性的semi-SWCNT之间的吸收光谱的吸收峰处的波长的不同消失程度 相应地，使吸收光谱中出现的吸收峰锐化，并且也使具有透光性的波长范围内的光的透过性提高。
此外，光电转换元件10A可以具备施主层来代替受主层4b。施主层是 用于将在多个semi-SWCNT中产生的激子、即电子空穴对高效地分离成电 子和空穴的层。具体而言，施主层是在与碳纳米管层4a的异质界面接收空 穴的层。施主层例如包含对于多个semi-SWCNT供电子性高、即作为施主 发挥功能的电子施主材料。换言之，施主层的电离势例如为碳纳米管层4a 的电离势以下。
[混合层]
混合层4c是包含上述的均匀的直径的多个semi-SWCNT和电子受主材 料的层。混合层4c例如通过将包含均匀的直径的多个semi-SWCNT和电子 受主材料的分散液的旋涂法等各种方法进行成膜而形成。关于均匀的直径 的多个semi-SWCNT及电子受主材料，如上所述，省略说明。
[光电转换元件的另一个例子]
接下来，使用图8A及图8B对本实施方式的光电转换元件的另一个例 子进行说明。图8A是示意性地示出作为本实施方式的光电转换元件的另一 个例子的光电转换元件10B的构成的剖面图。图8B是图8A所示的光电转 换元件10B的能量图表的一个例子。此外，在图8A所示的光电转换元件 10B中，对与图3A所示的光电转换元件10A相同构成要素标记相同的参 照符号，将共通点的说明省略或简化。
如图8A所示，光电转换元件10B具备：一对下部电极2及上部电极3、 位于下部电极2与上部电极3之间的光电转换层4、位于光电转换层4与下 部电极2之间的电子阻挡层5、以及位于光电转换层4与上部电极3之间的空穴阻挡层6。换言之，光电转换元件10B具有在基板1的表面依次层叠 有下部电极2、电子阻挡层5、碳纳米管层4a、受主层4b、空穴阻挡层6、及上部电极3的结构。光电转换元件10B是在光电转换层4中产生的空穴 在下部电极2中流动、电子在上部电极3中流动的情况下的构成。此外， 光电转换层4可以设为碳纳米管层4a、受主层4b的层叠结构，可以进一步 包含碳纳米管层4a、受主层4b的混合层，也可以仅由混合层构成。
本实施方式的光电转换元件可以像光电转换元件10B那样在下部电极 2与碳纳米管层4a之间具备用于抑制暗电流的电子阻挡层5(EBL)。如图 8B所示，电子阻挡层5是成为来自下部电极2的电子注入的障碍的层。为 了抑制由来自下部电极2的电子注入导致的暗电流，例如电子阻挡层5的 电子亲和力χEBL与碳纳米管层4a的电子亲和力χCNT等同或更小。另外，例 如为了不妨碍空穴从碳纳米管层4a向下部电极2的传导，电子阻挡层5的 电离势IEBL以比碳纳米管层4a的电离势ICNT大0.3eV的值为上限，与其等 同或更小。这里，电离势是指，真空能级与最高空轨道(HOMO)或价带 上端的能级之差。
例如，电子阻挡层5的材料是满足上述的电子亲和力及电离势的关系 的材料，例如为p型半导体。电子阻挡层5的材料可以是PEDOT/PSS或 poly-TPD等有机材料或NiO、CoO、Co3O4、Cr2O3、Cu2O或CuO等金属 氧化物。另外，电子阻挡层5的材料可以是对于第一波长范围及第二波长 范围之中的至少一个波长范围的光透明的材料。
同样地，本实施方式的光电转换元件可以像光电转换元件10B那样在 上部电极3与受主层4b之间具备空穴阻挡层6(HBL)。如图8B所示，空 穴阻挡层6是成为来自上部电极3的空穴注入的障碍的层。在该情况下， 为了抑制由来自上部电极3的空穴注入导致的暗电流，例如空穴阻挡层6 的电离势IHBL与受主层4b的电离势IA等同或更大。另外，例如为了不防止 电子从受主层4b向上部电极3的传导，空穴阻挡层6的电子亲和力χHBL与受主层4b的电子亲和力χA等同或更大。例如，空穴阻挡层6的材料是 满足上述的电子亲和力及电离势的关系的材料，例如为n型半导体。空穴 阻挡层6的材料可以为浴铜灵(BCP)或邻二氮杂菲(BPhen)。另外，空 穴阻挡层6的材料可以是对第一波长范围及第二波长范围之中的至少一个 波长范围的光透明的材料。
空穴阻挡层6及电子阻挡层5分别输送电子及空穴，因此，具有电传 导性。因此，在电子阻挡层5设置于下部电极2与光电转换层4之间的情 况下，通过碳纳米管层4a与电子阻挡层5相接，碳纳米管层4a经由电子 阻挡层5与下部电极2电连接。
此外，在光电转换层4中产生的电子在下部电极2中流动、空穴在上 部电极3中流动的情况下，以使光电转换元件10B的电子阻挡层5与空穴 阻挡层6的位置交替的构成的光电转换元件的形式实现。另外，在该情况 下，以使碳纳米管层4a与受主层4b的位置也替换的构成、或具备包含电子施主材料的施主层来代替受主层4b的构成的光电转换元件的形式实现。
另外，光电转换元件10B可以仅具备电子阻挡层5及空穴阻挡层6中 的任一者。另外，为了对于设为期望的波长具有高透光性，电子阻挡层5 及空穴阻挡层6的材料的能隙均可以为3.1eV以上。
另外，电子阻挡层5及空穴阻挡层6通过光吸收可以用作从在光电转 换层4中包含的多个semi-SWCNT内产生的电子空穴对抽出电子的电子受 主。在将电子阻挡层5及空穴阻挡层6用作电子受主的情况下，例如电子 阻挡层5及空穴阻挡层6的材料的导带下端能量或最低空轨道能量以真空 能级为基准为4.0eV以上。另一方面，电子阻挡层5及空穴阻挡层6可以 用作通过光吸收从在光电转换层4中包含的多个semi-SWCNT内产生的电 子空穴对抽出空穴的电子施主。在将电子阻挡层5及空穴阻挡层6用作电 子施主的情况下，例如电子阻挡层5及空穴阻挡层6的材料的价带上端能 量或最高空轨道能量以真空能级为基准为5.1eV以下。
(实施方式2)
接下来，对实施方式2进行说明。在实施方式2中，对具有实施方式1 的光电转换元件的拍摄装置进行说明。此外，在实施方式2的拍摄装置中， 对与实施方式1的光电转换元件相同的构成要素标记相同的参照符号，将 共通点的说明省略或简化。
[拍摄装置的整体构成]
首先，对本实施方式的拍摄装置的整体构成进行说明。图9是示出本 实施方式的拍摄装置100的电路构成的一个例子的图。图9所示的拍摄装 置100具有多个像素20、以及周边电路。周边电路包含对像素20分别供给 规定的电压的电压供给电路30。
像素20通过一维或二维地配置于半导体基板，形成感光区域、所谓的 像素区域。在图9中示例出的构成中，像素20沿着行方向及列方向排列。在本说明书中，行方向及列方向分别是指行及列延伸的方向。即，图9的 纸面中的铅直方向为列方向，水平方向为行方向。在图9中，示出配置成2 ×2的矩阵状的四个像素20。图9所示的像素20的个数仅仅是用于说明的 示例，像素20的个数不限定于四个。在像素20被一维地配置的情况下，拍摄装置100为线传感器。
像素20分别具有光电转换部10C、以及对通过光电转换部10C生成的 信号进行检测的信号检测电路40。光电转换部10C包含下部电极2及上部 电极3、以及配置于它们之间的光电转换层4。光电转换部10C例如由实施 方式1的光电转换元件10A或10B构成。下部电极2作为电荷捕获部发挥 功能。如图9所示，上部电极3经由存储控制线22与电压供给电路30连 接。在拍摄装置100动作时，经由存储控制线22对上部电极3施加规定的 偏压。下部电极2也称作像素电极，上部电极3也称作与像素电极对置的 对置电极。
如上所述，光电转换层4包含多个semi-SWCNT，光电转换部10C如 下所述地构成：在通过光电转换产生的电子空穴对中、作为信号电荷的空 穴(换言之正电荷)或电子(换言之负电荷)中的任一者被下部电极2捕 获。通过使用电压供给电路30所生成的偏压控制上部电极3的电位，能够 通过下部电极2捕获空穴及电子中的任一者。例如在利用空穴作为信号电 荷的情况下，以使上部电极3的电位高于下部电极2的方式对存储控制线 22施加例如10V左右的电压。
在图9中示例出的构成中，信号检测电路40包含放大晶体管42、地址 晶体管44、以及复位晶体管46。放大晶体管42也称作电荷检测用晶体管， 地址晶体管44也称作行选择晶体管。典型地，放大晶体管42及地址晶体 管44是形成于半导体基板的电场效应晶体管(FET)。以下，只要没有特 别限制，对使用N沟道MOSFET(金氧半场效晶体管；Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor)作为晶体管的例子进行说明。放大晶 体管42、地址晶体管44及复位晶体管46具有控制端子、输入端子及输出端子。控制端子例如为栅极。输入端子为漏极及源极中的一种，典型地为 漏极。输出端子为漏极及源极中的另一者，典型地为源极。
此外，本说明书中的“半导体基板”不限定于其整体为半导体的基板， 可以是在形成感光区域侧的表面设置有半导体层的绝缘基板等。半导体基 板的例子为p型硅基板。
如图9所示，放大晶体管42的输入端子及输出端子中的一者、与地址 晶体管44的输入端子及输出端子中的一者连接。放大晶体管42的控制端 子与光电转换部10C的下部电极2电连接。通过下部电极2收集的信号电 荷被存储于下部电极2与放大晶体管42的栅极之间的电荷存储节点41。这 里，信号电荷为空穴或电子。电荷存储节点41是电荷存储部的一个例子， 也被称作“浮置扩散节点”。
对放大晶体管42的栅极施加与存储于电荷存储节点41的信号电荷相 应的电压。放大晶体管42将该电压放大。即，放大晶体管42将通过光电 转换部10C生成的信号放大。通过放大晶体管42放大后的电压作为信号电 压经由地址晶体管44被选择性地读出。
复位晶体管46的源极及漏极中的一者与电荷存储节点41连接，复位 晶体管46的源极及漏极中的一者具有与下部电极2的电连接。
复位晶体管46将存储于电荷存储节点41的信号电荷复位。换言之， 复位晶体管46将放大晶体管42的栅极及下部电极2的电位复位。
如图9所示，拍摄装置100包含电源线23、垂直信号线24、地址信号 线25、以及复位信号线26。这些线与各像素20连接。电源线23与放大晶 体管42的源极及漏极中的一者连接，对各像素20供给规定的电源电压。 电源线23作为源跟随器电源发挥功能。垂直信号线24与地址晶体管44的 源极及漏极中、不与放大晶体管42的源极或漏极连接的一侧连接。地址信 号线25与地址晶体管44的栅极电极连接。复位信号线26与复位晶体管46 的栅极连接。
拍摄装置100的周边电路包含垂直扫描电路52、水平信号读出电路54、 多个列信号处理电路56、多个负荷电路58、以及多个反相放大器59。垂直 扫描电路52也称作“行扫描电路”，水平信号读出电路54也称作“列扫描 电路”，列信号处理电路56也称作“行信号存储电路”。列信号处理电路56、 负荷电路58及反相放大器59与沿着行方向及列方向排列的多个像素20的 各列对应地设置。列信号处理电路56分别经由与多个像素20的各列对应 的垂直信号线24与在各列上配置的像素20电连接。多个列信号处理电路 56与水平信号读出电路54电连接。负荷电路58分别与各垂直信号线24 电连接，并通过负荷电路58和放大晶体管42形成有源跟随器电路。
垂直扫描电路52与地址信号线25及复位信号线26连接。垂直扫描电 路52经由地址信号线25对地址晶体管44的栅极施加用于控制地址晶体管 44的开及关的行选择信号。通过针对每个地址信号线25发送行选择信号， 对读出对象的行进行扫描及选择。从所选出的行的像素20向垂直信号线24 读出信号电压。另外，垂直扫描电路52经由复位信号线26对复位晶体管 46的栅极施加用于控制复位晶体管46的开及关的复位信号。通过针对每个 复位信号线26发送行选择信号，选择成为复位动作的对象的像素20的行。 这样一来，垂直扫描电路52以行单位选择多个像素20，进行信号电压的读 出及下部电极2的电位的复位。
从通过垂直扫描电路52选出的像素20读出的信号电压经由垂直信号 线24被送至列信号处理电路56。列信号处理电路56进行以相关双采样为 代表的噪声抑制信号处理及模拟-数字转换(AD转换)等。水平信号读出 电路54从多个列信号处理电路56向未图示的水平共通信号线依次读出信号。
此外，垂直扫描电路52可以在其一部分包含上述的电压供给电路30。 或者，电压供给电路30可以具有与垂直扫描电路52的电连接。换言之， 可以经由垂直扫描电路52对上部电极3施加偏压。
在图9中示例出的构成中，多个反相放大器59与各列对应地设置。反 相放大器59的负侧的输入端子与所对应的垂直信号线24连接。反相放大 器59的输出端子经由与各列对应地设置的反馈线27与对应的列的各像素 20连接。
如图9所示，反馈线27与复位晶体管46的源极及漏极中、不与电荷 存储节点41连接的一侧(例如漏极)连接。因此，反相放大器59在地址 晶体管44与复位晶体管46处于导通状态时，在负端子接收地址晶体管44 的输出。另一方面，对于反相放大器59的正侧的输入端子，从未图示的电 源施加复位中的基准电压。反相放大器59以放大晶体管42的栅极电压成 为规定的反馈电压的方式进行反馈动作。反馈电压是指，反相放大器59的 输出电压。反相放大器59的输出电压例如为0V或0V左右的正电压。也 可以将反相放大器59称作“反馈放大器”。
[拍摄装置的设备结构]
图10是示意性地示出本实施方式的拍摄装置100中的像素20的设备 结构的剖面图。在图10中示例出的构成中，像素20包含支撑光电转换部 10C的半导体基板62。半导体基板62例如为硅基板。如图10所示，光电 转换部10C配置于半导体基板62的上方。在该例中，在半导体基板62上 层叠有层间绝缘层63A、63B及63C，在层间绝缘层63C上配置有下部电极2、光电转换层4及上部电极3的层叠体。下部电极2按照每个像素进行 了划分，通过在相邻的两个像素20间在空间上分离地形成有下部电极2， 相邻的两个下部电极2电分离。另外，光电转换层4及上部电极3可以以 跨多个像素20的方式形成。另外，如图10所示那样的未在光电转换部10C 与半导体基板62之间配置其他光电转换部等的情况下，下部电极2可以由 金属等材料形成。
在半导体基板62形成有放大晶体管42、地址晶体管44及复位晶体管 46。
放大晶体管42包含形成于半导体基板62的杂质区域62a及62b、位于 半导体基板62上的栅极绝缘层42g、以及位于栅极绝缘层42g上的栅极电 极42e。杂质区域62a及62b作为放大晶体管42的漏极或源极发挥功能。 杂质区域62a及62b、以及后述的杂质区域62c、62d及62e例如为n型杂质区域。
地址晶体管44包含形成于半导体基板62的杂质区域62a及62c、位于 半导体基板62上的栅极绝缘层44g、以及位于栅极绝缘层44g上的栅极电 极44e。杂质区域62a及62c作为地址晶体管44的漏极或源极发挥功能。 在该例子中，放大晶体管42和地址晶体管44共有杂质区域62a，由此，放大晶体管42的源极(或漏极)与地址晶体管44的漏极(或源极)电连接。
复位晶体管46包含形成于半导体基板62内的杂质区域62d及62e、位 于半导体基板62上的栅极绝缘层46g、以及位于栅极绝缘层46g上的栅极 电极46e。杂质区域62d及62e作为复位晶体管46的漏极或源极发挥功能。
在半导体基板62中，在相邻的像素20间、及放大晶体管42与复位晶 体管46之间设置有元件分离区域62s。通过元件分离区域62s将相邻的像 素20电分离。另外，通过在相邻的像素20间设置元件分离区域62s，可以 抑制存储于电荷存储节点41的信号电荷的泄露。
在层间绝缘层63A内形成有与复位晶体管46的杂质区域62d连接的接 触插塞65A、与放大晶体管42的栅极电极42e连接的接触插塞65B、以及 将接触插塞65A与接触插塞65B连接的布线66A。由此，复位晶体管46 的杂质区域62d(例如漏极)与放大晶体管42的栅极电极42e电连接。在图10中示例出的构成中，在层间绝缘层63A内进一步形成有插塞67A及 布线68A。另外，通过在层间绝缘层63B内形成插塞67B及布线68B、在 层间绝缘层63C内形成插塞67C，布线66A与下部电极2电连接。接触插 塞65A、接触插塞65B、布线66A、插塞67A、布线68A、插塞67B、布线 68B、及插塞67C典型地由金属构成。
在图10中示例出的构成中，在上部电极3上配置有保护层72。该保护 层72不是用于支撑光电转换部10C而配置的基板。保护层72是用于保护 光电转换部10C而与其他材料绝缘的层。保护层72可以在设为期望的波长 下为高透光性。保护层72的材料只要是具有透光性的绝缘体即可，例如为 SiON或AlO等。保护层72可以是如图10所示那样的一层结构，也可以是 材料不同的层层叠而成的多层结构。如图10所示，可以在保护层72上配置有微透镜74。
[光电转换层的构成]
在本实施方式中，光电转换部10C是光电转换元件的一个例子，由实 施方式1的光电转换元件构成。光电转换部10C例如如图10所示，具有与 上述的光电转换元件10A同样的结构。光电转换部10C可以具有与上述的 光电转换元件10B同样的结构，也可以具有不具备在上述的光电转换元件 10B的电子阻挡层5及空穴阻挡层6中的任一者的结构。
[拍摄装置的制造方法]
如上所述的拍摄装置100可以使用一般的半导体制造工艺来制造。特 别是在使用硅基板作为半导体基板62的情况下，可以通过利用各种硅半导 体工艺来制造。
(实施方式3)
接下来，对实施方式3进行说明。在实施方式3中，对除了由实施方 式1的光电转换元件构成的光电转换部以外、还具备由其他光电转换元件 构成的光电转换部的拍摄装置进行说明。即，在实施方式3中，拍摄装置 具备两种光电转换部这方面与实施方式2不同。以下，以与实施方式2的 不同点为中心进行说明，将共通方面的说明省略或简化。
图11是示意性地示出本实施方式的拍摄装置的两个光电转换部10D及 110A的构成的剖面图。本实施方式的拍摄装置是电子设备的一个例子。在 实施方式3的拍摄装置中，由实施方式1的光电转换元件构成的光电转换部10D、与光电转换部110A层叠。光电转换部110A位于光电转换部10D 的下方，接收从上方射入的光中透过了光电转换部10D的光。
光电转换部10D是第一光电转换元件的一个例子，由实施方式1的光 电转换元件构成。光电转换部110A是第二光电转换元件的一个例子，对于 透过光电转换部10D的光具有灵敏度。
例如如图11所示，光电转换部10D具有在上述的光电转换元件10B 中不具备空穴阻挡层6的结构、即具有光电转换层4与上部电极3相接的 结构。具体而言，光电转换部10D具备：一对下部电极2及上部电极3、 位于下部电极2与上部电极3之间的光电转换层4、以及位于光电转换层4 与下部电极2之间的电子阻挡层5。
光电转换部10D生成与第一波长、第二波长及第三波长中至少一个波 长的光对应的第一信号。即，如上所述，光电转换部10D通过下部电极2 捕获作为信号电荷的空穴或电子中的任一者。
光电转换部110A生成与透过了光电转换部10D的第一波长范围及第 二波长范围中的至少一个波长范围的光对应的第二信号。光电转换部110A 通过下部电极12捕获作为信号电荷的空穴或电子中的任一者。光电转换部 110A具备：作为一对电极的下部电极12及上部电极13、位于下部电极12 与上部电极13之间的光电转换层14、以及位于光电转换层14与下部电极12之间的电子阻挡层15。关于上部电极13及电子阻挡层15，使用在上部 电极3及电子阻挡层5中进行了说明的材料。此外，光电转换部110A不限 定于图11所示的结构，可以使用公知的光电转换元件中吸收第一波长范围 及第二波长范围之中的至少一个波长范围的光的光电转换元件。光电转换 部110A例如可以是设置于硅基板内的光电二极管。
下部电极12与上部电极13不同，可以不具有透光性，使用导电性材 料形成。导电性材料例如为铝、铜等金属、金属氮化物、或通过掺杂杂质 而赋予了导电性的多晶硅。
光电转换层14吸收透过了光电转换部10D的第一波长范围及第二波长 范围中的至少一个波长范围的光而生成电子空穴对。作为光电转换层14的 材料，例如可使用吸收期望的波长范围的光的半导体性的无机材料、或半 导体性的有机材料等。作为光电转换层14的材料，可以是具有量子限制效 应的量子点材料或量子阱材料。
如图11所示，光电转换部110A配置于层间绝缘层63D上。光电转换 部10D配置于光电转换部110A的上方，在光电转换部10D与光电转换部 110A之间配置有绝缘保护层72A。绝缘保护层72A可以由与上述的保护层 72同样的材料构成，使光电转换部10D与光电转换部110A绝缘。另外， 在光电转换部10D的上部电极3上，与实施方式2同样地配置有保护层72及微透镜74。
在层间绝缘层63D内形成有与下部电极2连接的插塞67D及与下部电 极12连接的插塞67E。下部电极2及下部电极12分别经由插塞67D及插 塞67E与在实施方式2中进行了说明的布线等电连接。插塞67D及插塞67E 典型地由金属构成。插塞67D以贯通光电转换部110A的方式形成。另外， 在插塞67D的周围形成有绝缘包覆69，插塞67D与光电转换部110A不接 触。绝缘包覆69例如由AlOx或SiN等构成。
例如，光电转换部10D对红外光具有灵敏度，透过可见光，光电转换 部110A对透过光电转换部10D的可见光具有灵敏度。具体而言，光电转换部10D中包含的多个semi-SWCNT的第二波长范围为400nm～650nm， 光电转换部110A对400nm～650nm的波长范围的光具有灵敏度。
如图11所示，通过在对可见光具有灵敏度的光电转换部110A之上层 叠对红外光具有灵敏度的光电转换部10D，能够得到与不同的两个波长范 围对应的图像。另外，在相同的入射光轴上配置有两个光电转换部，因此， 能够实现拍摄装置的小型化、或高分辨率化。此外，拍摄装置由于在相同 的入射光轴上配置有两个光电转换部，因此，能够实现在通过两个光电转 换部拍摄的图像中不存视差的拍摄。
另外，在这样的光电转换部的层叠结构中，为了将信号电荷从上层的 光电转换部10D取出，在以贯通光电转换部110A的方式配置的插塞67D 产生泄露电流及寄生电容，因此，所得到的图像的信噪(S/N)比降低。因 此，例如从减小人进行视觉辨认的情况较多的可见光拍摄的画质降低的影 响的观点考虑，光电转换部110A配置于下层。此时，上层的光电转换部 10D通过由对于下层的光电转换部110A具有灵敏度的可见光透明的本实 施方式的光电转换元件构成，从而能够是射入拍摄装置的光中的可见光在下层的光电转换部110A中透过。因此，能够在一个设备、且同一光轴上进 行画质劣化得以抑制的可见光拍摄和近红外拍摄。
此外，在重视基于红外光的拍摄的画质的情况下，光电转换部10D对 可见光具有灵敏度，透过红外光，光电转换部110A可以对透过了光电转换 部10D的红外光具有灵敏度。
(实施方式4)
接下来，对实施方式4进行说明。在实施方式4中，对具备实施方式1 的光电转换元件的太阳能电池进行说明。此外，在实施方式2的拍摄装置 中，对与实施方式1的光电转换元件相同的构成要素标记相同的参照符号， 将共通点的说明省略或简化。
图12是示意性地示出本实施方式的太阳能电池101的构成的剖面图。 太阳能电池101具备：基板1、位于基板1上方的实施方式1的光电转换元 件10A、以及与光电转换元件10A的下部电极2及上部电极3分别连接的 引线8。在太阳能电池101中，例如光从基板1侧射入。通过光吸收在光电 转换层4中产生的电子通过扩散到达上部电极3，进而到达的电子通过引线 8，在动作部9中流动，由此动作部9动作。在动作部9中流动的电子通过 引线8并返回在光电转换元件10A的下部电极2。这样一来，太阳能电池101作为电池发挥功能。动作部9是通过电力动作的设备等，例如为拍摄装 置的驱动电路、发光元件或电机等。如上所述地，光电转换元件10A吸收 第一波长、第二波长及第三波长中的至少一个波长的光而生成电力。另外， 光电转换元件10A使第一波长范围及第二波长范围的光透过，因此，能够 利用透过了的光。
另外，太阳能电池101所具备的光电转换元件10A不限定于一个，太 阳能电池可以是在基板上以阵列状配置有多个光电转换元件10A、且具备 将多个光电转换元件10A连接的布线的太阳能电池组件。
(实施方式5)
接下来，对实施方式5进行说明。在实施方式5中，对具备实施方式1 的光电转换元件的电子设备进行说明。
图13示意性地示出本实施方式的电子设备200的构成的立体示意图。 在图13中，对除光电转换元件以外的构成要素省略记载。如图13所示， 电子设备200具备：光电转换元件110B、以及配置于光电转换元件110B 的上方的光电转换元件10E。在电子设备200中，光从光电转换元件10E 的上方射入。
光电转换元件10E是第一光电转换元件的一个例子，由实施方式1的 光电转换元件构成。光电转换元件10E使第一波长范围及第二波长范围中 的至少一个波长范围的光透过。
光电转换元件10E例如生成与第一波长、第二波长及第三波长中至少 一个波长的光对应的第一信号。在该情况下，光电转换元件10E作为光传 感器或拍摄装置的一部分发挥功能。另外，例如光电转换元件10E吸收第 一波长、第二波长及第三波长中至少一个波长的光而生成电力。在该情况 下，光电转换元件10E作为太阳能电池的一部分发挥功能。
光电转换元件110B是第二光电转换元件的一个例子，接收透过了光电 转换元件10E的光。光电转换元件110B例如具有与实施方式3的光电转换 部110A同样的结构、或公知的光电转换元件的结构。如图13所示，例如 光电转换元件10E吸收近红外光，使可见光透过，光电转换元件110B接收 透过了的可见光。
光电转换元件110B例如生成与第一波长范围及第二波长范围中的至 少一个波长范围的光对应的第二信号。在该情况下，光电转换元件110B作 为光传感器或拍摄装置的一部分发挥功能。另外，例如光电转换元件110B 吸收第一波长范围及第二波长范围中的至少一个波长范围的光而生成电 力。在该情况下，光电转换元件110B作为太阳能电池的一部分发挥功能。
电子设备200例如由包含光电转换元件10E及光电转换元件110B中的 一个光电转换元件的太阳能电池、以及包含另一个光电转换元件的光传感 器或拍摄装置构成。另外，在相同的入射光轴上配置两个光电转换元件， 因此与使两个光电转换元件在同一平面上并列地构成的情况相比，能够实 现电子设备200的小型化。
根据本实施方式的电子设备200，能够使用包含光电转换元件10E及 光电转换元件110B中的一个光电转换元件太阳能电池生成的电力的一部 分，供给包含另一个光电转换元件的光传感器或拍摄装置的电力的至少一 部分。由此，能够实现省电的电子设备200。另外，不需要设置驱动用的大型的电池，能够实现电子设备200的进一步小型化。
此外，电子设备200可以由包含光电转换元件10E及光电转换元件 110B这两者的太阳能电池构成。由此，能够由两个不同的波长范围的光生 成电力，因此，太阳能电池的发电效率提高。另外，电子设备200可以由 包含光电转换元件10E及光电转换元件110B这两者的光传感器或拍摄装置 构成。
(实施方式6)
接下来，对实施方式6进行说明。在实施方式6中，对具备实施方式1 的光电转换元件的发光装置进行说明。
图14是示意性地示出本实施方式的发光装置300的构成的立体示意 图。在图14中，对光电转换元件及发光元件以外的构成要素省略记载。如 图14所示，发光装置300具备发光元件120、以及位于发光元件120的发 光面上方的光电转换元件10E。
发光元件120射出第一波长范围及第二波长范围中的至少一者的光。 发光元件120作为显示器或照明等发光组件的一部分发挥功能。发光元件 120例如由发光二极管(LED)、半导体激光、有机EL(ElectroLuminescence)、或无机EL等构成。
光电转换元件10E在实施方式5中已经进行了说明，因此省略说明。
如图12所示，例如光电转换元件10E吸收近红外光，使发光元件120 所射出的可见光透过。因此，光电转换元件10E即使在配置于发光元件120 射出的光的光轴上的情况下，发光元件120射出的可见光也透过光电转换 元件10E，因此，不会损害作为发光装置300的发光功能。这样一来，在 发光装置300中，光电转换元件10E配置于发光元件120所射出的光的光 轴上，因此，能够实现发光装置300的小型化。
发光装置300例如由包含发光元件120的显示器或照明、以及包含光 电转换元件10E的太阳能电池、光传感器或拍摄装置构成。
根据本实施方式的发光装置300，在光电转换元件10E作为图像传感 器或光传感器等的一部分发挥功能的情况下，能够与对象物的检测结果相 应地控制包含发光元件120的照明的亮度，或者能够变更在包含发光元件 120的显示器显示的内容，因此，能够实现省电的发光装置300。另外，在 光电转换元件10E作为太阳能电池的一部分发挥功能的情况下，能够供给 包含发光元件120的发光组件的电力的至少一部分，因此，能够实现省电 的发光装置300。
(其他实施方式)
以上，对于一个或多个方式的光电转换元件、拍摄装置、太阳能电池、 电子设备及发光装置，基于各实施方式进行了说明，但本申请不限定于这 些实施方式。只要不脱离本申请的主旨，对本实施方式实施了本领域技术 人员想到的各种变形而成的方式、以及将不同的实施方式中的构成要素组 合而构筑的方式也包含于本申请的范围内。
产业上的可利用性
本申请的光电转换元件等例如可以应用于太阳能电池、医疗用相机、 监视用相机、车载用相机、测距相机、显微镜相机、无人机用相机、或机 器人用相机等、各种相机***及传感器***。
符号说明
1 基板
2、12 下部电极
3、13 上部电极
4、4d、4e、14 光电转换层
4a 碳纳米管层
4b 受主层
4c 混合层
5、15 电子阻挡层
6 空穴阻挡层
8 引线
9 动作部
10A、10B、10E、11A、11B、110B 光电转换元件
10C、10D、110A 光电转换部
20 像素
22 存储控制线
23 电源线
24 垂直信号线
25 地址信号线
26 复位信号线
27 反馈线
30 电压供给电路
40 信号检测电路
41 电荷存储节点
42 放大晶体管
42g、44g、46g 栅极绝缘层
42e、44e、46e 栅极电极
44 地址晶体管
46 复位晶体管
52 垂直扫描电路
54 水平信号读出电路
56 列信号处理电路
58 负荷电路
59 反相放大器
62 半导体基板
62a、62b、62c、62d、62e 杂质区域
62s 元件分离区域
63A、63B、63C、63D 层间绝缘层
65A、65B 接触插塞
66A、68A、68B 布线
67A、67B、67C、67D、67E 插塞
69 绝缘包覆
72 保护层
72A 绝缘保护层
74 微透镜
100 拍摄装置
101 太阳能电池
120 发光元件
200 电子设备
300 发光装置

Claims (15)

1.一种光电转换元件，其具备：
第一电极；
第二电极；以及
光电转换层，其包含多个半导体型碳纳米管、及对所述多个半导体型碳纳米管作为施主或受主发挥功能的第一材料，并且位于所述第一电极与所述第二电极之间，
所述多个半导体型碳纳米管具有下述吸光特性：在第一波长下包含第一吸收峰，在比所述第一波长短的第二波长下包含第二吸收峰，在比所述第二波长短的第三波长下包含第三吸收峰，
所述第一材料对于选自所述第一波长与所述第二波长之间的第一波长范围、及所述第二波长与所述第三波长之间的第二波长范围中的至少一个波长范围的光透明，
所述第一材料对于400nm～650nm的波长范围的光透明，
所述第一材料的能隙为3.1eV以下，
所述第一材料包含非富勒烯系有机半导体。
2.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，
所述第二波长范围包含400nm～650nm的波长范围。
3.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，
所述第一波长为1300nm～1600nm。
4.根据权利要求2所述的光电转换元件，其中，
所述第一波长为1300nm～1600nm。
5.根据权利要求3所述的光电转换元件，其中，
所述多个半导体型碳纳米管包含具有选自(8,7)、(14,0)、(13,2)、(9,7)、(11,4)、(12,2)、(12,4)、(10,6)、(13,0)、(11,6)、(9,8)、(15,1)、(14,3)、(10,8)、(13,3)、(14,1)、(13,5)、(12,5)、(11,7)、(17,0)、(12,7)、(16,2)及(10,9)中的至少一种手性的半导体型碳纳米管。
6.根据权利要求4所述的光电转换元件，其中，
所述多个半导体型碳纳米管包含具有选自(8,7)、(14,0)、(13,2)、(9,7)、(11,4)、(12,2)、(12,4)、(10,6)、(13,0)、(11,6)、(9,8)、(15,1)、(14,3)、(10,8)、(13,3)、(14,1)、(13,5)、(12,5)、(11,7)、(17,0)、(12,7)、(16,2)及(10,9)中的至少一种手性的半导体型碳纳米管。
7.根据权利要求1所述的光电转换元件，其中，
所述第一材料包含选自BT-CIC及COi8DFIC中的至少一者。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的光电转换元件，其中，
多个半导体型碳纳米管各自的直径均匀。
9.根据权利要求1或2所述的光电转换元件，其中，
所述第一波长为1500nm～1800nm。
10.根据权利要求9所述的光电转换元件，其中，
所述多个半导体型碳纳米管包含具有选自(10,8)、(13,3)、(14,1)、(13,5)、(12,5)、(11,7)、(17,0)、(12,7)、(16,2)、(10,9)、(15,4)、(14,4)、(15,2)、(16,0)、(13,6)、(11,9)、(14,6)、(12,8)、(18,1)、(13,8)、(17,3)、(11,10)、(16,3)、(16,5)、(17,1)、及(15,5)中的至少一种手性的半导体型碳纳米管。
11.一种电子设备，其具备：
由权利要求1～10中任一项所述的光电转换元件构成的第一光电转换元件、以及
接收透过了所述第一光电转换元件的光的第二光电转换元件。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其中，
所述第一光电转换元件生成与选自所述第一波长、所述第二波长及所述第三波长中的至少一个波长的光对应的第一信号，
所述第二光电转换元件生成与通过了所述第一光电转换元件的选自所述第一波长范围及所述第二波长范围中的至少一个波长范围的光对应的第二信号。
13.根据权利要求11所述的电子设备，其中，
所述第一光电转换元件吸收选自所述第一波长、所述第二波长及所述第三波长中的至少一个波长的光而生成电力，
所述第二光电转换元件生成与通过了所述第一光电转换元件的选自所述第一波长范围及所述第二波长范围中的至少一个波长范围的光对应的信号。
14.根据权利要求11所述的电子设备，其中，
所述第一光电转换元件生成与选自所述第一波长、所述第二波长及所述第三波长中的至少一个波长的光对应的信号，
所述第二光电转换元件吸收通过了所述第一光电转换元件的选自所述第一波长范围及所述第二波长范围中的至少一种光而生成电力。
15.一种发光装置，其具备：
发光元件、以及
位于所述发光元件的发光面上方的权利要求1～10中任一项所述的光电转换元件，
所述发光元件射出选自所述第一波长范围及所述第二波长范围中的至少一个波长范围的光，
所述光电转换元件吸收选自所述第一波长、所述第二波长及所述第三波长中的至少一个波长的光而生成电力、或者生成与选自所述第一波长、所述第二波长及所述第三波长中的至少一个波长的光对应的信号。
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