JP7639687B2 - Light emitting/receiving element, electronic device using same, and biosensing device - Google Patents
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Description
本発明は、受光素子としての機能と発光素子としての機能を併せ持つ受発光素子、これを用いた電子デバイスおよび生体センシングデバイスに関する。The present invention relates to a light receiving/emitting element having both a function as a light receiving element and a function as a light emitting element, and to an electronic device and a biosensing device using the same.
近年、IoT(Internet of Things)やビッグデータが注目を集めており、それを支える様々なデータを取得するセンシング技術の重要度が増している。センシング技術には様々な方式が存在するが、中でも、光センシングは、対象波長を変えることによりセンシング対象を変えることができるなど、多様な用途展開が可能であり、有用性が高いセンシング技術の一つである。In recent years, the Internet of Things (IoT) and big data have been attracting attention, and the importance of sensing technology to acquire various data that supports them is increasing. There are various sensing techniques, but optical sensing is one of the most useful sensing techniques because it can be used in a variety of applications, such as changing the target wavelength to change the sensing target.
光センサーは、一般に、発光素子と受光素子とを独立に備え、発光素子からの光を対象物に照射し、対象物を透過もしくは反射した光を受光素子により受光してセンシングする。このような光センサーは、例えば、波長として近赤外光を用いることにより、生体情報を読み取ることが可能である。さらに、基板や発光素子、受光素子を主に有機物で形成することにより、薄型でフレキシブルなデバイスを構成することが可能である(例えば非特許文献1参照)。Optical sensors generally have a light-emitting element and a light-receiving element, and sense an object by irradiating the object with light from the light-emitting element and receiving the light that is transmitted through or reflected by the object with the light-receiving element. Such optical sensors can read biological information, for example, by using near-infrared light as a wavelength. Furthermore, by forming the substrate, light-emitting element, and light-receiving element mainly from organic materials, it is possible to configure a thin and flexible device (see, for example, Non-Patent Document 1).
また、これら発光素子と受光素子とを基板上に多数並べて配置し、アレイ化することにより、撮像デバイスとして用いることも可能である。このような技術として、例えば、非特許文献2には、有機受光素子を薄型トランジスタアレイ(TFTアレイ)基板上に配置した、生体情報を読み取り可能なフレキシブル撮像デバイスが開示されている。しかしながら、このデバイスには発光素子は組み込まれていないため、別途外部からの光源が必要となる。また、特許文献1には、複数の発光素子と複数の受光素子とを基板上に多数独立に並べて配置した受発光一体型デバイスが開示されている。特許文献1に記載のデバイスでは、受発光一体型とすることにより、外部からの光源を不要とすることができ、より薄型でフレキシブルなデバイスが構成可能である。しかしながら、このように、複数の発光素子と複数の受光素子とを基板上に多数独立に作り分けるには、多大な手間がかかるとともに、製造方法によっては一素子の領域を小さくすることに限界がある。さらに、発光素子と受光素子とを同一基板内に独立に作り分けることから、基板内でセンシングを行う受光領域が少なくなり、高精細化にも限界が生じる。In addition, these light-emitting elements and light-receiving elements can be arranged in a large number on a substrate to form an array, and can be used as an imaging device. For example,
一方で、特許文献2には、受光機能と発光機能とを併せ持つ撮像素子が開示されている。受光機能と発光機能とを併せ持つ素子を用いることにより、発光素子と受光素子とを作り分ける必要がなくなり、製造が容易となる。さらに、このような機能を持つ素子として、ルブレンとフラーレンとを積層した素子や、トリフェニルアミン化合物とフラーレンとを積層した素子も提案されている(例えば、非特許文献3および4参照)。また、ポリチオフェンとフラーレン誘導体との混合層にルブレンを少量添加した素子も提案されている(例えば、非特許文献5参照)。On the other hand,
本発明者らは、受光機能と発光機能とを併せ持つ素子(以下、受発光素子と称する)であれば、外部光源を必要とせず、薄型でフレキシブルな光センシングデバイスが構成可能となり、様々な用途へ適用可能と考えた。しかしながら、従来提案されてきた受発光素子では、同一構成の受発光素子からの発光に対する受光感度が不十分であった。The inventors of the present invention considered that an element having both a light receiving function and a light emitting function (hereinafter referred to as a light receiving/emitting element) would enable a thin and flexible light sensing device to be configured without the need for an external light source, and would be applicable to a variety of uses. However, the light receiving/emitting elements proposed so far have had insufficient light receiving sensitivity to light emitted from a light receiving/emitting element of the same configuration.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、同一構成の受発光素子からの発光に対する受光感度が良好な受発光素子、これを用いた電子デバイスおよび生体センシングデバイスを提供することを目的とする。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide an optical element having good light receiving sensitivity to light emitted from an optical element of the same configuration, and an electronic device and a biosensing device using the same.
本発明者らは、検討を重ねた結果、受発光素子の受光感度スペクトルと発光スペクトルとの重なりが特に重要であることを見出した。すなわち、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る受発光素子は、陽極と、陰極と、前記陽極および前記陰極の間に位置し、2種以上の有機材料から成る受発光層と、を備え、前記受発光層は、下記の式(1)および式(2)によって表されるエネルギー凖位の関係性を満たす電子供与性材料および電子受容性材料を含み、前記電子供与性材料および前記電子受容性材料のうち少なくとも一方は、前記受発光層に電圧を印加した際の最大発光波長エネルギーよりも小さいバンドギャップを有する受発光層材料であり、前記電子供与性材料は、前記受発光層内において前記陽極側に偏在し、規格化した受光感度スペクトルと規格化した発光スペクトルとの重なる領域は、前記規格化した発光スペクトルの領域の50%以上を占める、ことを特徴とする。
電子供与性材料のHOMO>電子受容性材料のHOMO・・・(1)
電子供与性材料のLUMO>電子受容性材料のLUMO・・・(2) As a result of repeated investigations, the present inventors have found that the overlap between the light receiving sensitivity spectrum and the emission spectrum of the light receiving/emitting element is particularly important. That is, in order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the light receiving/emitting element according to the present invention includes an anode, a cathode, and an light receiving/emitting layer located between the anode and the cathode and made of two or more organic materials, the light receiving/emitting layer contains an electron donating material and an electron accepting material that satisfy the energy level relationship represented by the following formulas (1) and (2), at least one of the electron donating material and the electron accepting material is a light receiving/emitting layer material having a band gap smaller than the maximum light emission wavelength energy when a voltage is applied to the light receiving/emitting layer, the electron donating material is unevenly distributed on the anode side in the light receiving/emitting layer, and the overlapping region between the normalized light receiving sensitivity spectrum and the normalized emission spectrum occupies 50% or more of the region of the normalized emission spectrum.
HOMO of electron donor material>HOMO of electron acceptor material (1)
LUMO of electron donor material>LUMO of electron acceptor material (2)
また、本発明に係る受発光素子は、上記の発明において、規格化前の受光感度スペクトルと前記規格化した発光スペクトルとの重なる領域は、前記規格化した発光スペクトルの領域の5%以上を占める、ことを特徴とする。In addition, the light receiving/emitting element of the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the overlapping area between the light receiving sensitivity spectrum before normalization and the normalized emission spectrum occupies 5% or more of the area of the normalized emission spectrum.
また、本発明に係る受発光素子は、上記の発明において、前記電子供与性材料が、前記受発光層に電圧を印加した際の最大発光波長エネルギーよりも小さいバンドギャップを有する前記受発光層材料である、ことを特徴とする。In addition, the light-emitting/receiving element according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the electron-donating material is the light-emitting/receiving layer material having a band gap smaller than the maximum emission wavelength energy when a voltage is applied to the light-emitting/receiving layer.
また、本発明に係る受発光素子は、上記の発明において、前記受発光層に電圧を印加した際の最大発光波長における吸光度が0.1以上である、ことを特徴とする。Moreover, in the above-mentioned light receiving/emitting device according to the present invention, the light receiving/emitting layer has an absorbance of 0.1 or more at a maximum emission wavelength when a voltage is applied to the light receiving/emitting layer.
また、本発明に係る受発光素子は、上記の発明において、前記受発光層に電圧を印加した際の最大発光波長における、前記受発光層材料の単一膜の吸光係数が30000cm-1以上である、ことを特徴とする。 In addition, the light emitting/receiving element according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the absorption coefficient of a single film of the light emitting/receiving layer material is 30,000 cm or more at the maximum emission wavelength when a voltage is applied to the light emitting/receiving layer.
また、本発明に係る受発光素子は、上記の発明において、前記受発光層は、ドメインサイズが40nm以上の受光部および発光部のうち少なくとも一つを有する、ことを特徴とする。In addition, the light emitting/receiving element according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the light emitting/receiving layer has at least one of a light receiving portion and a light emitting portion having a domain size of 40 nm or more.
また、本発明に係る受発光素子は、上記の発明において、前記受発光層に電圧を印加した際の最大発光波長が700nm以上である、ことを特徴とする。In addition, the light emitting/receiving element according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, a maximum emission wavelength when a voltage is applied to the light emitting/receiving layer is 700 nm or more.
また、本発明に係る受発光素子は、上記の発明において、前記受発光層は、ジケトピロロピロールホウ素錯体化合物およびフラーレン化合物を含む、ことを特徴とする。In addition, the light emitting/receiving device according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the light emitting/receiving layer contains a diketopyrrolopyrrole boron complex compound and a fullerene compound.
また、本発明に係る受発光素子は、上記の発明において、前記受発光層は、ルブレン化合物およびチオフェン化合物を含む、ことを特徴とする。In addition, the light emitting/receiving device according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the light emitting/receiving layer contains a rubrene compound and a thiophene compound.
また、本発明に係る電子デバイスは、上記の発明のいずれか一つに記載の受発光素子を基板上に複数備える、ことを特徴とする。An electronic device according to the present invention is characterized in that it comprises a plurality of light emitting/receiving elements according to any one of the above aspects of the invention on a substrate.
また、本発明に係る電子デバイスは、上記の発明において、複数の前記受発光素子は、互いに同一構成の受発光素子である、ことを特徴とする。In addition, in the electronic device according to the present invention, the plurality of light emitting/receiving elements have the same configuration.
また、本発明に係る電子デバイスは、上記の発明のいずれか一つに記載の受発光素子を複数備え、複数の前記受発光素子は、互いに同一構成の受発光素子であり、複数の前記受発光素子のうち、少なくとも一つの第1受発光素子は、対象物に光を発光して照射し、前記第1受発光素子以外の第2受発光素子は、前記対象物を透過または反射した光を受光する、ことを特徴とする。In addition, the electronic device of the present invention comprises a plurality of light-receiving and light-emitting elements described in any one of the above inventions, the plurality of light-receiving and light-emitting elements being of identical configuration to one another, and at least one first light-receiving and light-emitting element among the plurality of light-receiving and light-emitting elements emits light to irradiate an object, and a second light-receiving and light-emitting element other than the first light-receiving and light-emitting element receives light that is transmitted through or reflected by the object.
また、本発明に係る電子デバイスは、上記の発明のいずれか一つに記載の受発光素子をTFTアレイ基板上に備える、ことを特徴とする。Further, an electronic device according to the present invention is characterized in that it comprises the light emitting/receiving element according to any one of the above aspects of the invention on a TFT array substrate.
また、本発明に係る生体センシングデバイスは、上記の発明のいずれか一つに記載の受発光素子を備える、ことを特徴とする。A biological sensing device according to the present invention is characterized by comprising the light receiving and emitting element according to any one of the above aspects of the present invention.
本発明によれば、製造が容易で、かつ同一構成の受発光素子からの発光に対する受光感度が良好な受発光素子、これを用いた電子デバイスおよび生体センシングデバイスを提供することができる。According to the present invention, it is possible to provide an optical detector that is easy to manufacture and has good optical sensitivity to light emitted from optical detectors of the same configuration, and an electronic device and a biosensing device using the same.
以下、本発明に係る受発光素子、これを用いた電子デバイスおよび生体センシングデバイスの実施形態を具体的に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、目的や用途に応じて種々に変更して実施することができる。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。The following is a detailed description of embodiments of the light-receiving and light-emitting element according to the present invention, and an electronic device and a biosensing device using the same, but the present invention is not limited to the following embodiments and can be modified in various ways depending on the purpose and application. It should be noted that the drawings are schematic, and the dimensional relationships between the elements, the ratios between the elements, and the like may differ from the actual ones.
(受発光素子)
本発明の実施形態に係る受発光素子は、陽極と陰極とを備え、これら陽極および陰極の間に、2種以上の有機材料から成る受発光層を備えている。この受発光素子において、受発光層は、陽極に正の電圧を印加したときに発光機能を示し、陽極にゼロまたは負の電圧を印加した場合には受光機能を示す層である。また、陽極および陰極のうち少なくとも一方は、光透過性を有することが好ましい。(Light emitting/receiving element)
The light emitting/receiving device according to the embodiment of the present invention includes an anode and a cathode, and a light emitting/receiving layer made of two or more organic materials between the anode and the cathode. In this light emitting/receiving device, the light emitting/receiving layer is a layer that exhibits a light emitting function when a positive voltage is applied to the anode, and exhibits a light receiving function when a zero or negative voltage is applied to the anode. In addition, it is preferable that at least one of the anode and the cathode is optically transparent.
本発明の実施形態に係る受発光素子は、「規格化した受光感度スペクトルと規格化した発光スペクトルとの重なる領域(以下、重なり領域と適宜略す)が、この規格化した発光スペクトルの領域の50%以上を占める」という条件を満足する。図1は、本発明の実施形態に係る受発光素子の規格化した受光感度スペクトルおよび規格化した発光スペクトルの一例を示す図である。例えば図1に示すように、この規格化した受光感度スペクトル101は、この規格化した発光スペクトル102と一部重なった状態にある。これら規格化した受光感度スペクトル101と規格化した発光スペクトル102との重なり領域103は、この規格化した発光スペクトル102の領域の50%以上を占めている。すなわち、この規格化した発光スペクトル102の全領域に対する重なり領域103の割合は、50%以上である。このように上記両スペクトル同士の重なりを設定することによって、当該受発光素子は、これと同一構成の受発光素子からの発光に対して高い受光感度を達成することができる。The light receiving/emitting element according to the embodiment of the present invention satisfies the condition that "the overlapping area between the normalized light receiving sensitivity spectrum and the normalized emission spectrum (hereinafter, appropriately abbreviated as overlapping area) occupies 50% or more of the area of the normalized emission spectrum". FIG. 1 is a diagram showing an example of the normalized light receiving sensitivity spectrum and the normalized emission spectrum of the light receiving/emitting element according to the embodiment of the present invention. For example, as shown in FIG. 1, the normalized light receiving
本発明において、受光感度スペクトルとは、受発光素子に各波長の光を照射した際の光電変換応答性を外部量子収率で示したスペクトルのことである。規格化した受光感度スペクトルとは、当該受光感度スペクトルを後述の手法によって規格化したものである。規格化した発光スペクトルは、当該受発光素子の発光スペクトルを後述の手法によって規格化したものである。また、図1において、規格化受光感度は、規格化した受光感度スペクトルによって示される受光感度の規格化値である。規格化発光強度は、規格化した発光スペクトルによって示される発光強度の規格化値である。In the present invention, the light receiving sensitivity spectrum is a spectrum showing the photoelectric conversion response in terms of external quantum yield when the light receiving/emitting element is irradiated with light of each wavelength. The normalized light receiving sensitivity spectrum is obtained by normalizing the light receiving sensitivity spectrum using a method described below. The normalized emission spectrum is obtained by normalizing the emission spectrum of the light receiving/emitting element using a method described below. In addition, in FIG. 1, the normalized light receiving sensitivity is a normalized value of the light receiving sensitivity indicated by the normalized light receiving sensitivity spectrum. The normalized emission intensity is a normalized value of the emission intensity indicated by the normalized emission spectrum.
また、本発明の実施形態に係る受発光素子は、「規格化前の受光感度スペクトルと規格化した発光スペクトルとの重なる領域が、この規格化した発光スペクトルの領域の5%以上を占める」という条件を満足することが、さらに好ましい。図2は、本発明の実施形態に係る受発光素子の規格化前の受光感度スペクトルおよび規格化した発光スペクトルの一例を示す図である。例えば図2に示すように、この規格化前の受光感度スペクトル101Aは、この規格化した発光スペクトル102と一部重なった状態にある。これら規格化前の受光感度スペクトル101Aと規格化した発光スペクトル102との重なり領域103Aは、この規格化した発光スペクトル102の領域の5%以上を占めることが好ましい。すなわち、この規格化した発光スペクトル102の全領域に対する重なり領域103Aの割合は、5%以上であることが好ましい。当該重なり領域103Aの割合として、より好ましくは10%以上である。これにより、当該受発光素子自身からの発光に対する当該受発光素子の受光感度をより高めることができる。なお、規格化前の受光感度スペクトルとは、当該受発光素子の受光感度スペクトルを規格化する前のもの(すなわち規格化していない受光感度スペクトル)である。Further, it is more preferable that the light receiving/emitting element according to the embodiment of the present invention satisfies the condition that "the overlapping area between the light receiving sensitivity spectrum before normalization and the normalized
受光感度スペクトルは、分光感度測定装置によって測定することができる。例えば、受発光素子に単色光を照射した際の電流応答性を分光感度測定装置によって測定し、その光電変換応答性を外部量子収率に変換することにより、目的の受光感度スペクトルを表示することができる。受光感度スペクトルは、上記のようにして得られた外部量子収率の波長依存性の最大値で各波長の外部量子収率を割ることにより、規格化することができる。また、発光スペクトルは、分光放射照度計を用いて、各波長の発光量を測定することで得られる。発光スペクトルは、上記のようにして得られた発光量の波長依存性の最大値で各波長の発光量を割ることにより、規格化することができる。The light receiving sensitivity spectrum can be measured by a spectral sensitivity measuring device. For example, the current response when monochromatic light is irradiated to the light receiving/emitting element is measured by a spectral sensitivity measuring device, and the photoelectric conversion response is converted into an external quantum yield, so that the desired light receiving sensitivity spectrum can be displayed. The light receiving sensitivity spectrum can be normalized by dividing the external quantum yield of each wavelength by the maximum value of the wavelength dependency of the external quantum yield obtained as described above. The emission spectrum can be obtained by measuring the amount of light emitted at each wavelength using a spectroradiometer. The emission spectrum can be normalized by dividing the amount of light emitted at each wavelength by the maximum value of the wavelength dependency of the amount of light emitted obtained as described above.
さらに、本発明の実施形態に係る受発光素子において、受発光層に電圧を印加した際の最大発光波長における受発光素子の吸光度は、0.1以上であることが好ましい。この吸光度を0.1以上とすることにより、受発光素子自身からの発光に対する受光感度をより高めることができる。ここで、受発光素子の吸光度は、受発光素子の反射吸収スペクトルを測定することにより得られる。このとき、例えば300nm~1200nmの波長範囲で測定した受発光素子の最小吸光度をベースラインとして補正を行い、実測した受発光素子の反射吸収スペクトルとベースライン値(最小吸光度)との差分が、目的とする吸光度となる。なお、最大発光波長は、発光スペクトルにおいて発光量(発光強度)が最大ピークとなるときの波長である。Furthermore, in the light receiving/emitting element according to the embodiment of the present invention, the absorbance of the light receiving/emitting element at the maximum emission wavelength when a voltage is applied to the light receiving/emitting layer is preferably 0.1 or more. By making this absorbance 0.1 or more, the light receiving sensitivity to the light emitted from the light receiving/emitting element itself can be further increased. Here, the absorbance of the light receiving/emitting element is obtained by measuring the reflection/absorption spectrum of the light receiving/emitting element. At this time, the minimum absorbance of the light receiving/emitting element measured in the wavelength range of 300 nm to 1200 nm is used as a baseline for correction, and the difference between the reflection/absorption spectrum of the light receiving/emitting element actually measured and the baseline value (minimum absorbance) is the target absorbance. The maximum emission wavelength is the wavelength at which the amount of light emitted (light emission intensity) in the emission spectrum reaches its maximum peak.
このように、同一構成の受発光素子からの発光に対して高い受光感度を達成することにより、受光素子と発光素子とを作り分ける必要がなくなり、製造が容易であり且つ受光機能と発光機能とを併せ持つ受発光素子を実現することが可能となる。このような受発光素子を用いることにより、当該受発光素子の作用効果を享受し得る光センサーを実現することが可能となる。In this way, by achieving high light receiving sensitivity to light emitted from light receiving and emitting elements of the same configuration, it becomes unnecessary to manufacture separate light receiving elements and light emitting elements, and it becomes possible to realize a light receiving and emitting element that is easy to manufacture and has both a light receiving function and a light emitting function. By using such a light receiving and emitting element, it becomes possible to realize an optical sensor that can enjoy the effects of the light receiving and emitting element.
また、本発明の実施形態に係る受発光素子において、受発光層に電圧を印加した際の最大発光波長は、700nm以上(すなわち赤外光波長領域の波長)であることが好ましい。このような赤外光波長領域に最大発光波長を有することにより、当該受発光素子を適用した光センサーは、人の目に不可視な光の受発光によって動作可能なものとなる。また、700nm~1400nmの波長範囲は、生体の窓と呼ばれる領域である。本発明の実施形態に係る受発光素子は、この波長範囲の受発光応答性を有することにより、生体センシングに好適に適用することができる。発光スペクトルは、その形状がシャープであるほうが、ブロード化しやすい受光感度スペクトルとの重なりを大きくしやすい。このため、発光スペクトルの半値幅は、より狭いことが好ましい。また、波長によってセンシング対象を選別するためにも、発光スペクトルの半値幅は、より狭いことが好ましい。具体的には、発光スペクトルの半値幅は、60nm以下であることが好ましい。In addition, in the light receiving/emitting element according to the embodiment of the present invention, the maximum emission wavelength when a voltage is applied to the light receiving/emitting layer is preferably 700 nm or more (i.e., a wavelength in the infrared light wavelength region). By having a maximum emission wavelength in such an infrared light wavelength region, an optical sensor using the light receiving/emitting element can operate by receiving and emitting light that is invisible to the human eye. In addition, the wavelength range of 700 nm to 1400 nm is a region called a biological window. The light receiving/emitting element according to the embodiment of the present invention can be suitably applied to biological sensing by having light receiving/emitting responsiveness in this wavelength range. The sharper the shape of the emission spectrum, the greater the overlap with the light receiving sensitivity spectrum, which is easily broadened. For this reason, the half-width of the emission spectrum is preferably narrower. In addition, in order to select the sensing target according to the wavelength, the half-width of the emission spectrum is preferably narrower. Specifically, the half-width of the emission spectrum is preferably 60 nm or less.
図3は、本発明の実施形態に係る受発光素子の一態様を示す断面模式図である。図3に示すように、本実施形態に係る受発光素子10は、基板1の上に、陽極2と、陰極6と、これら陽極2および陰極6の間に位置する受発光層4とを備えている。また、受発光素子10は、陽極2および受発光層4の間に位置する正孔輸送層3と、陰極6および受発光層4の間に位置する電子輸送層5とを備えている。例えば、図3に示す受発光素子10は、基板1の上に、陽極2、正孔輸送層3、受発光層4、電子輸送層5および陰極6をこの順に有している。Fig. 3 is a schematic cross-sectional view showing one aspect of a light-emitting/receiving element according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 3, the light-emitting/receiving
なお、受発光素子10は、図3に示す積層構造のものに限定されない。特に図示しないが、例えば、受発光素子10の他の態様として、基板1の上に、陰極6、電子輸送層5、受発光層4、正孔輸送層3および陽極2をこの順に有する受発光素子とすることも可能である。The light emitting/receiving
受発光素子10が発光および受光を行うために、陽極2および陰極6のいずれか一方は光透過性を有することが好ましい。これらの電極のうち光透過性を有するものは、基板1側の電極(図3では陽極2)であってもよいし、基板1とは反対側の電極(図3では陰極6)であってもよい。In order for the light emitting/receiving
基板1は、種類や用途に応じて、電極材料や有機半導体層が積層できる基板である。例えば、基板1として、無機材料または有機材料から任意の方法によって作製されたフィルムや板が使用可能である。基板1を構成する無機材料としては、無アルカリガラス、石英ガラス、アルミニウム、鉄、銅、およびステンレスなどの合金等が挙げられる。基板1を構成する有機材料としては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリパラキシレンポリメチルメタクリレート、エポキシ樹脂やフッ素系樹脂等が挙げられる。また、受発光素子10が基板1側から発光または受光する場合、基板1として用いられるフィルムまたは板は、80%程度の光透過性を持たせたものであることが好ましい。また、複数の受発光素子10を多数配列して使用する場合、基板1は、TFTアレイと組み合わせたもの(TFTアレイ基板)であることが好ましい。基板1上にTFTアレイを形成しておくことも好ましい態様の一つである。The
陽極2および陰極6(以下、これらを総称して「電極」と適宜略す)は、導電性材料から構成される。例えば、電極の素材としては、金、白金、銀、銅、鉄、亜鉛、錫、アルミニウム、インジウム、クロム、ニッケル、コバルト、スカンジウム、バナジウム、イットリウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム、モリブデン、タングステン、チタンなどの金属のほか、金属酸化物、複合金属酸化物(インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、アルミニウム亜鉛酸化物(AZO)、ガリウム亜鉛酸化物(GZO)など)、アルカリ金属やアルカリ土類金属(リチウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム)などが好ましく用いられる。さらに、これらの金属からなる合金やこれらの金属の積層体からなる電極も好ましく用いられる。また、グラファイト、グラファイト層間化合物、カーボンナノチューブ、グラフェン、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体を含む電極も好ましく用いられる。また、電極は、2種以上の材料から成る混合層であってもよいし、2種以上の化合物から成る複数の層を積層した積層構造の層であってもよい。The
また、陽極2および陰極6のうち少なくとも一方は、光透過性を有することが好ましい。本発明においては、陽極2および陰極6のいずれか一方が光透過性を有すればよいが、これら陽極2および陰極6の両方が光透過性を有してもよい。ここで、「光透過性を有する」とは、「受発光層に入射光が到達して起電力が発生する程度、および受発光層に電圧を印加して発生した光が外部へ取り出される程度に光を透過すること」を意味する。すなわち、電極が光透過率として0%を超える値を有する場合、当該電極は光透過性を有することとなる。この光透過性を有する電極は、400nm以上900nm以下の全ての波長領域において60%~100%の光透過率を有することが好ましい。また、光透過性を有する電極の厚さは、十分な導電性が得られる程度の厚さであればよく、材料によって異なるが、20nm~300nmであることが好ましい。なお、光透過性を有しない電極は、導電性があれば十分であり、厚さも特に限定されない。In addition, at least one of the
正孔輸送層3は、本発明における受発光素子に必須の構成部ではない。しかし、正孔輸送層3を設けることによって、キャリアを取り出したり或いは注入したりするのに適した界面状態を形成できるとともに、電極間の短絡を防止する効果がある。したがって、本発明において、受発光素子は、正孔輸送層3が設けられていることが好ましい。例えば、図3に示す受発光素子10は、陽極2と受発光層4との間に正孔輸送層3を備えている。The
例えば、正孔輸送層3を形成する材料としては、ポリチオフェン系重合体、ポリ-p-フェニレンビニレン系重合体、ポリフルオレン系重合体、ポリピロール重合体、ポリアニリン重合体、ポリフラン重合体、ポリピリジン重合体、ポリカルバゾール重合体などの導電性高分子や、フタロシアニン誘導体(H2Pc、CuPc、ZnPcなど)、ポルフィ
リン誘導体、アセン系化合物(テトラセン、ペンタセンなど)などのp型半導体特性を示す低分子有機化合物、カーボンナノチューブやグラフェン、酸化グラフェンなどの炭素化合物、MoO3などの酸化モリブデン(MoOx)、WO3などの酸化タングステン(WOx)、NiOなどの酸化ニッケル(NiOx)、V2O5などの酸化バナジウム(VOx)、ZrO2などの酸化ジルコニウム(ZrOx)、Cu2Oなどの酸化銅(CuOx)、ヨウ化銅、RuO4などの酸化ルテニウム(RuOx)、Re2O7などの酸化ルテニウム(ReOx
)などの無機化合物が好ましく用いられる。特に、ポリチオフェン系重合体であるポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)やPEDOTにポリスチレンスルホネート(PSS)が添加されたもの、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステンは、正孔輸送層3の材料として好ましく用いられる。正孔輸送層3は、単独の化合物から成る層であってもよいし、2種以上の化合物から成る混合層であってもよいし、2種以上の化合物から成る複数の層を積層した積層構造の層であってもよい。 Examples of materials for forming the
In particular, polythiophene-based polymers such as polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and PEDOT with polystyrene sulfonate (PSS), molybdenum oxide, vanadium oxide, and tungsten oxide are preferably used as materials for the
正孔輸送層3と隣接する陽極2が光透過性を有する構成を受発光素子10に適用する場合、正孔輸送層3は、受発光素子10(詳細には受発光層4)に電圧印加した際の発光波長に対して光透過性が高いことが好ましい。すなわち、この場合、正孔輸送層3の材料が、上記発光波長に対して光吸収能を持たない材料であることがより好ましい。また、正孔輸送層3の厚さは、特に限定されないが、5nm以上600nm以下であることが好ましく、10nm以上200nm以下であることがより好ましい。When a configuration in which the
受発光層4は、陽極2および陰極6の間に形成される。例えば図3に示す受発光素子10では、受発光層4は、陽極2側の正孔輸送層3と陰極6側の電子輸送層5との間に形成されている。受発光層4は、陽極2に正の電圧を印加することによって電圧が印可される。受発光層4は、このように正の電圧が印可された場合に発光機能を示し、陽極2にゼロまたは負の電圧が印加された場合に受光機能を示す層である。The light-receiving/emitting
受発光層4は、上記の発光機能および受光機能を有するものであり、2種以上の有機材料から成る。有機材料とは、高分子材料や低分子材料のことを指し、化学構造の一部に金属原子を含むような錯体も含む。また、受発光層4は、電子供与性材料および電子受容性材料を含む。これらの材料を受発光層4が含むことで、受発光層4が受光した際の電荷分離が促進され、受発光層4の受光感度を高めることができる。これらの電子供与性材料および電子受容性材料は、下記の式(1)および式(2)によって表されるエネルギー凖位の関係性を満たす。
電子供与性材料のHOMO>電子受容性材料のHOMO・・・(1)
電子供与性材料のLUMO>電子受容性材料のLUMO・・・(2)
式(1)および式(2)において、HOMOは、最高被占軌道のエネルギー準位であり、LUMOは、最低空軌道のエネルギー準位である。 The light-receiving and light-emitting
HOMO of electron donor material>HOMO of electron acceptor material (1)
LUMO of electron donor material>LUMO of electron acceptor material (2)
In formula (1) and formula (2), HOMO is the energy level of the highest occupied molecular orbital, and LUMO is the energy level of the lowest unoccupied molecular orbital.
また、これら電子供与性材料および電子受容性材料のエネルギー準位差は、下記の式(3)および式(4)を満たすことが好ましい。
電子供与性材料のHOMO-電子受容性材料のHOMO>0.5eV ・・・(3)
電子供与性材料のLUMO-電子受容性材料のLUMO>0.5eV ・・・(4)また、高い開放電圧を得るという観点から、これら電子供与性材料および電子受容性材料のエネルギー準位差は、下記の式(5)を満たすことが好ましい。
電子供与性材料のHOMO-電子受容性材料のLUMO>1.0eV ・・・(5) In addition, it is preferable that the energy level difference between the electron donor material and the electron acceptor material satisfies the following formulas (3) and (4).
HOMO of electron donor material−HOMO of electron acceptor material>0.5 eV (3)
LUMO of electron donating material−LUMO of electron accepting material>0.5 eV (4) From the viewpoint of obtaining a high open circuit voltage, it is preferable that the energy level difference between the electron donating material and the electron accepting material satisfies the following formula (5).
HOMO of electron donating material−LUMO of electron accepting material>1.0 eV (5)
また、受発光層4に含まれる電子供与性材料および電子受容性材料のうち少なくとも一方は、当該受発光層4に電圧を印加した際の最大発光波長エネルギーよりも小さいバンドギャップの材料(以下、受発光層材料という)である。このような受発光層材料を受発光層4が含むことで、上述の規格化した受光感度スペクトルと規格化した発光スペクトルとの重なり領域の、当該規格化した発光スペクトルの全領域に対する割合を容易に50%以上に高めることができる。At least one of the electron donating material and the electron accepting material contained in the light emitting and receiving
さらに、受発光層4の内部において、上述した電子供与性材料は、陽極2側に偏在している。受発光層4が電子供与性材料について上記のような非対称の構成をとることで、受発光層4は、電荷輸送性を高めて受光感度を向上させるとともに、電荷ブロックにより再結合性が向上して発光強度も向上させることができる。ここで、「陽極側に偏在している」とは、受発光層の膜厚方向の分布において、陰極側よりも陽極側で濃度が高いことを指す。具体的には、受発光層4の膜厚方向の中心位置よりも陽極2側の領域における濃度(例えば電子供与性材料の濃度)が、受発光層4の膜厚方向の中心位置よりも陰極6側の領域に比べて高いことである。このような構成として、例えば、電子供与性材料と電子受容性材料との積層構造や、それらに電子供与性材料と電子受容性材料との混合層を含む積層構造などが挙げられる。これとは逆に、受発光層4の内部において、電子供与性材料が陰極6側に偏在している場合、受発光層4への電荷注入が生じにくくなり、さらに、電荷ブロックの効果が得られなくなるため、発光強度の低下を招く。また、上記電子供与性材料の陰極6側への偏在は、受光機能を用いようとする場合、受発光層4の内部で発生した電子が電子供与性材料を移動しにくいため、受光感度の低下も引き起こす。Furthermore, inside the light-receiving and light-emitting
また、受発光層4に含まれる電子供与性材料および電子受容性材料のうち、電子供与性材料が、当該受発光層4に電圧を印加した際の最大発光波長エネルギーよりも小さいバンドギャップを有する受発光層材料であることが好ましい。有機材料は、種々の外部要因(酸素など)の影響によってp型半導体性を示すことが強く、すなわち電子供与性材料に適する。したがって、電子供与性材料を上記受発光層材料とした方が、電子受容性材料を上記受発光層材料とした場合に比べて高い受光感度を得やすい。Of the electron donating material and electron accepting material contained in the light emitting/receiving
また、受発光層4は、上記以外の材料を含んでいてもよい。当該材料は、受発光層4の内部において、単一材料層を形成するものであってもよいし、混合層を形成するものであってもよい。当該材料から成る単一材料層または混合層としては、例えば、ホスト材料に発光性ドーパント材料を混合した発光層などが挙げられる。また、受発光層4の厚さは、特に限定されないが、30nm以上1000nm以下であることが好ましく、40nm以上1000nm以下であることがより好ましい。The light-receiving and light-emitting
また、受発光層4は、ドメインサイズが40nm以上の受光部および発光部のうち少なくとも一つを有することが好ましい。受発光層4が単一材料層である場合、受発光層4の平面方向の長さ(幅または奥行きなど)よりも厚みが十分に小さければ、受発光層4の平均厚みが、当該受発光層4における単一組成部分の平均ドメインサイズである。上記の構成によって受発光層4の発光機能が高まる原因は明らかではないが、発光材料の励起子を閉じ込めて、無輻射失活を抑えることができるため、受発光層4の発光機能が高まると考えられる。Furthermore, it is preferable that the light-receiving and light-emitting
また、受発光層4の発光波長および受光波長の制御性や、受発光素子10のフレキシブル化への対応性、さらに、電荷輸送性の観点から、受発光層4の90%以上は、有機半導体であることが好ましい。In addition, from the viewpoints of controllability of the emission wavelength and reception wavelength of the light receiving/emitting
また、受発光層4は、その構成に依らず、いずれかの層に発光材料を含む。当該発光材料は、受発光層4において単一材料層を形成してもよいし、前述のようにホスト材料に発光性ドーパント材料を混合した混合層を受発光層4において形成してもよい。当該発光材料は、上述した電子供与性材料に該当するのであれば、電子受容性材料との混合層を受発光層4において形成してもよい。当該発光材料は、上述した電子受容性材料に該当するのであれば、電子供与性材料との混合層を受発光層4において形成してもよい。Furthermore, regardless of the configuration, the light-emitting/receiving
最大発光波長エネルギーよりも小さいバンドギャップの受発光層材料は、その単一膜の、受発光層4に電圧を印加した際の最大発光波長における吸光係数が30000cm-1以上であることが好ましい。当該吸光係数として、より好ましくは50000cm-1以上であり、さらに好ましくは90000cm-1以上である。このような受発光層材料を用いることで、受発光素子10の受光感度を一層高めることができる。受発光層材料は、発光材料であってもよいし、発光材料とは別の材料であってもよい。受発光層材料が発光材料である場合、当該発光材料は、ストークスシフトが小さい材料であることが好ましい。ストークスシフトが十分に小さい材料を受発光層材料として用いることで、発光と受光との両方の機能を受発光層4に容易に持たせることが可能である。なお、最大発光波長エネルギーは、最大発光波長における発光エネルギーであり、最大発光波長エネルギーをEmaxと
し、最大発光波長をλmaxとした場合、プランク定数hと光速cとを用いて次式で表され
る。
Emax=h×c/λmax
The light receiving/emitting layer material having a band gap smaller than the maximum light emission wavelength energy preferably has an absorption coefficient of 30000 cm −1 or more at the maximum light emission wavelength when a voltage is applied to the light receiving/emitting
Emax = h × c / λmax
以上のような受発光層4を形成する材料としては、例えば、ポリチオフェン系重合体、ポリ-p-フェニレンビニレン系重合体、ポリフルオレン系重合体、ポリピロール重合体、ポリアニリン重合体、ポリフラン重合体、ポリピリジン重合体、ポリカルバゾール重合体などの導電性高分子や、フタロシアニン誘導体(H2Pc、CuPc、ZnPcなど)、ポルフィリン誘導体、アセン系化合物(テトラセン、ペンタセンなど)などのp型半導体特性を示す低分子有機化合物、電子受容性有機材料(NTCDA、PTCDA、PTCDI-C8H、オキサゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ホスフィンスルフィド誘導体、キノリン誘導体、フラーレン化合物、CNT、CN-PPV、IEICO、ITIC、Y6など)のようにn型半導体特性を示す有機材料、ルブレン、キナクリドン化合物、クマリン化合物、ピロメテン化合物、ジケトピロロピロール化合物、ジケトピロロピロールホウ素錯体化合物などの発光材料などが挙げられる。受発光層4を形成する材料は、これら例示したものに限定されず、所望の発光波長、受光波長に応じて、有機半導体や発光材料から適宜選択して組み合わせればよい。Examples of materials for forming the light emitting and receiving
中でも、ジケトピロロピロールホウ素錯体化合物は、ストークスシフトが小さく、受発光層4に発光と受光との両方の機能を持たせることについて有効な材料である。さらに、ジケトピロロピロールホウ素錯体化合物は、700nm以上の発光波長を有していることから、受発光層4に電圧を印可した際の最大発光波長を700nm以上とするうえで、受発光層4に含まれる好ましい材料の一つである。また、ジケトピロロピロールホウ素錯体化合物を電子供与性材料として機能させるために、ジケトピロロピロールホウ素錯体化合物とフラーレン化合物とを組み合わせることも、受発光層4に含まれる材料の好ましい態様の一つである。Among these, a diketopyrrolopyrrole boron complex compound has a small Stokes shift and is an effective material for imparting both light emitting and light receiving functions to the light receiving and emitting
また、上記ジケトピロロピロールホウ素錯体化合物とフラーレン化合物との組み合わせ以外では、可視光領域で発光するルブレン化合物と、可視光領域における光吸収性の高いチオフェン化合物とを組み合わせることも、受発光層4に含まれる材料の好ましい態様の一つである。In addition to the combination of the diketopyrrolopyrrole boron complex compound and the fullerene compound, a combination of a rubrene compound that emits light in the visible light region and a thiophene compound that has high light absorption in the visible light region is also one of the preferred embodiments of the materials contained in the light-receiving and light-emitting
ジケトピロロピロールホウ素錯体化合物の具体的な構造としては、例えば、非特許文献「サイエンティフィックレポート(SCIENTIFIC REPOTS)」、2016年、6巻、34096頁に記載の下記化合物が挙げられる。Specific examples of the structure of the diketopyrrolopyrrole boron complex compound include the following compounds described in the non-patent document "Scientific Reports", 2016, Vol. 6, p. 34096.
フラーレン化合物の具体例として、C60フラーレン、C70フラーレン、C76フラーレン、C78フラーレン、C82フラーレン、C84フラーレン、C90フラーレン、C94フラーレンなどの無置換のものと、[6,6]-フェニル-C61-ブチリックアシッドメチルエステル([6,6]-C61-PCBM、または[60]PCBM)、[5,6]-フェニル-C61-ブチリックアシッドメチルエステル、[6,6]-フェニル-C61-ブチリックアシッドヘキシルエステル、[6,6]-フェニル-C61-ブチリックアシッドドデシルエステル、フェニル-C71-ブチリックアシッドメチルエステル([70]PCBM)などの置換誘導体などが挙げられる。なかでも、C60フラーレンがより好ましい。 Specific examples of fullerene compounds include unsubstituted fullerenes such as C60 fullerene, C70 fullerene, C76 fullerene, C78 fullerene, C82 fullerene, C84 fullerene, C90 fullerene, and C94 fullerene, and substituted derivatives such as [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester ([6,6]-C61-PCBM or [60]PCBM), [5,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester, [6,6]-phenyl-C61-butyric acid hexyl ester, [6,6]-phenyl-C61-butyric acid dodecyl ester, and phenyl-C71-butyric acid methyl ester ([70]PCBM). Of these, C60 fullerene is more preferable.
ルブレン化合物としては、例えば、置換されていないルブレンや、アルキル基やハロゲン基で置換されたルブレンなどが挙げられる。Examples of the rubrene compound include unsubstituted rubrene and rubrene substituted with an alkyl group or a halogen group.
チオフェン化合物としては、例えば、無置換のオリゴチオフェン(ターチオフェン、クウォーターチオフェン、セキシチオフェン、オクチチオフェンなど)や、アルキル基やハロゲン基で置換されたオリゴチオフェン、ジシアノビニレン基で置換されたオリゴチオフェン、アルキル基やハロゲン基およびジシアノビニレン基で置換されたオリゴチオフェンなどが挙げられる。ジシアノビニレン基で置換する場合、ジシアノビニレン基はオリゴチオフェンの両末端に置換されていることが好ましい。このような化合物として、例えば、3’,4’-ジブチル-5,5”-ビス(ジシアノビニル)-2,2’-5’,2”-ターチオフェン(DCV3T)などが挙げられる。Examples of the thiophene compound include unsubstituted oligothiophenes (terthiophene, quarterthiophene, sexithiophene, octithiophene, etc.), oligothiophenes substituted with an alkyl group or a halogen group, oligothiophenes substituted with a dicyanovinylene group, and oligothiophenes substituted with an alkyl group, a halogen group, and a dicyanovinylene group. When substituted with a dicyanovinylene group, it is preferable that the dicyanovinylene group is substituted at both ends of the oligothiophene. Examples of such compounds include 3',4'-dibutyl-5,5"-bis(dicyanovinyl)-2,2'-5',2"-terthiophene (DCV3T).
電子輸送層5は、本発明における受発光素子に必須の構成部ではない。しかし、電子輸送層5を設けることによって、キャリアを取り出したり或いは注入したりするのに適した界面状態を形成できるとともに、電極間の短絡を防止する効果がある。したがって、本発明において、受発光素子は、電子輸送層5が設けられていることが好ましい。例えば、図3に示す受発光素子10は、陰極6と受発光層4との間に電子輸送層5を備えている。The
例えば、電子輸送層5を形成する材料としては、上述の電子受容性有機材料(NTCDA、PTCDA、PTCDI-C8H、オキサゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ホスフィンスルフィド誘導体、キノリン誘導体、フラーレン化合物、CNT、CN-PPVなど)のようにn型半導体特性を示す有機材料が好ましく用いられる。また、イオン性の置換フルオレン系ポリマー(「アドバンスド マテリアルズ(Advanced Materials)」、2011年、23巻、4636-4643頁、「オーガニック エレクトロニクス(Organic Electronics)」、2009年、10巻、496-500頁)や、イオン性の置換フルオレン系ポリマーと置換チオフェン系ポリマーとの組み合わせ(「ジャーナル オブ アメリカン ケミカル ソサイエティー(Journal of American Chemical Society)」、2011年、133巻、8416-8419頁)などのイオン性化合物、ポリエチレンオキサイド(「アドバンスド マテリアルズ(Advanced Materials)」、2007年、19巻、1835-1838頁)なども、電子輸送層5の材料として用いることができる。For example, as a material for forming the
また、電子輸送層5の材料としては、イオン性基を有する化合物、例えば、アンモニウム塩、アミン塩、ピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、ホスホニウム塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩、リン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩、硫酸塩、硝酸塩、アセトナート塩、オキソ酸塩、ならびに金属錯体なども用いることができる。In addition, as the material for the
具体的には、上記イオン性基を有する化合物としては、塩化アンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、ヘキシルトリメチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムブロミド、オクタデシルトリメチルアンモニウムブロミド、ヘキサデシルピリジニウムブロミド、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムブロミド、トリブチルヘキサデシルホスホニウムブロミド、ギ酸亜鉛、酢酸亜鉛、プロピオン酸亜鉛、酪酸亜鉛、シュウ酸亜鉛、ヘプタデカフルオロノナン酸ナトリウム、ミリスチン酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、1-ヘキサデカンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、リン酸モノドデシルナトリウム、亜鉛アセチルアセトナート、クロム酸アンモニウム、メタバナジン酸アンモニウム、モリブデン酸アンモニウム、六フッ化ジルコニウム酸アンモニウム、タングステン酸ナトリウム、テトラクロロ亜鉛酸アンモニウム、オルトチタン酸テトライソプロピル、ニッケル酸リチウム、過マンガン酸カリウム、銀フェナントロリン錯体、AgTCNQや特開2013-58714記載の電子輸送層に用いられる化合物などが挙げられる。Specifically, examples of the compound having an ionic group include ammonium chloride, ammonium acetate, ammonium phosphate, hexyltrimethylammonium bromide, tetrabutylammonium bromide, octadecyltrimethylammonium bromide, hexadecylpyridinium bromide, 1-butyl-3-methylimidazolium bromide, tributylhexadecylphosphonium bromide, zinc formate, zinc acetate, zinc propionate, zinc butyrate, zinc oxalate, sodium heptadecafluorononanoate, sodium myristate, and sodium benzoate. Examples of such an organic compound include lithium, sodium 1-hexadecanesulfonate, sodium dodecyl sulfate, sodium monododecyl phosphate, zinc acetylacetonate, ammonium chromate, ammonium metavanadate, ammonium molybdate, ammonium hexafluorozirconate, sodium tungstate, ammonium tetrachlorozincate, tetraisopropyl orthotitanate, lithium nickelate, potassium permanganate, silver-phenanthroline complex, AgTCNQ, and compounds used in the electron transport layer described in JP-A-2013-58714.
また、電子輸送層5の材料としては、例えば、TiO2などの酸化チタン(TiOx)、ZnOなどの酸化亜鉛(ZnOx)、SiO2などの酸化ケイ素(SiOx)、SnO2などの酸化錫(SnOx)、WO3などの酸化タングステン(WOx)、Ta2O3などの酸化タ
ンタル(TaOx)、BaTiO3などのチタン酸バリウム(BaTixOy)、BaZrO3などのジルコン酸バリウム(BaZrxOy)、ZrO2などの酸化ジルコニウム(ZrOx)、HfO2などの酸化ハフニウム(HfOx)、Al2O3などの酸化アルミニウム(A
lOx)、Y2O3などの酸化イットリウム(YOx)、ZrSiO4などのケイ酸ジルコニ
ウム(ZrSixOy)のような金属酸化物、Si3N4などの窒化ケイ素(SiNx)のよ
うな窒化物、CdSなどの硫化カドミウム(CdSx)、ZnSeなどのセレン化亜鉛(
ZnSex)、ZnSなどの硫化亜鉛(ZnSx)、CdTeなどのテルル化カドミウム(CdTex)のような半導体などの無機材料も好ましく用いられる。 Examples of materials for the
metal oxides such as zirconium silicate (ZrSiO 4 ) ( ZrSixO y ), nitrides such as silicon nitride (SiN x ) (Si 3 N 4 ) , cadmium sulfide (CdS x ) ( CdS), zinc selenide ( ZnSe ), etc.
Also preferably used are inorganic materials such as semiconductors including zinc sulfides (ZnS x ) such as ZnS , and cadmium tellurides (CdTe x ) such as CdTe.
上記無機材料で電子輸送層5を形成する方法としては、例えば、上記無機材料の金属塩や金属アルコキシドなどの前駆体溶液を基板に塗布した後、加熱して層を形成する方法や、ナノ粒子分散液を基板に塗布して層を形成する方法がある。このとき、加熱温度や加熱時間、及びナノ粒子の合成条件により、完全には反応が進行しておらず、部分的に加水分解したり、部分的に縮合したりすることで、中間生成物となったり、上記前駆体と上記中間生成物との混合物となったり、上記前駆体と最終生成物などとの混合物となったりしてもよい。Examples of methods for forming the
電子輸送層5と隣接する陰極6が光透過性を有する構成を受発光素子10に適用する場合、電子輸送層5は、受発光素子10(詳細には受発光層4)に電圧印加した際の発光波長に対して光透過性が高いことが好ましい。すなわち、この場合、電子輸送層5の材料が、上記発光波長に対して光吸収能を持たない材料であることがより好ましい。When a configuration in which the
(受発光素子の製造方法)
次に、本発明の実施形態に係る受発光素子の製造方法について、図3に示した受発光素子10を例に挙げて説明する。(Manufacturing method of light emitting/receiving device)
Next, a method for manufacturing the light emitting/receiving element according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the light emitting/receiving
受発光素子10を製造する際には、まず、基板1の上に、ITOなどの透明電極をスパッタリング法などにより形成する。本実施形態において、この透明電極は、図3に示した陽極2に相当する。When manufacturing the light emitting/receiving
次に、上記透明電極の上にPEDOTとPSSとの混合物を塗布して乾燥し、これにより、PEDOT:PSS層を透明電極上に形成する。このPEDOT:PSS層は、図3に示した正孔輸送層3に相当する。正孔輸送層3の形成には、スピンコート塗布、ブレードコート塗布、スリットダイコート塗布、スクリーン印刷塗布、バーコーター塗布、鋳型塗布、印刷転写法、浸漬引き上げ法、インクジェット法、スプレー法、真空蒸着法など、何れの方法を用いてもよい。正孔輸送層3の形成方法は、膜厚制御や配向制御など、得ようとする光電変換層特性に応じて選択すればよい。Next, a mixture of PEDOT and PSS is applied onto the transparent electrode and dried, thereby forming a PEDOT:PSS layer on the transparent electrode. This PEDOT:PSS layer corresponds to the
次に、例えば、ジケトピロロピロールホウ素錯体化合物を溶媒に溶解させて溶液を作り、この溶液を正孔輸送層3の上に塗布して乾燥させる。これにより、発光部の層を正孔輸送層3の上に形成する。このとき、ジケトピロロピロールホウ素錯体化合物は、電子供与性材料兼発光材料として機能する。また、このとき用いられる溶媒としては、有機溶媒が好ましく、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、トルエン、キシレン、o-クロロフェノール、アセトン、酢酸エチル、エチレングリコール、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、クロロナフタレン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドン、γ-ブチロラクトンなどが挙げられる。上記溶媒は、これらの有機溶媒を2種以上用いたものでもよい。上記発光部の層の形成には、正孔輸送層3と同様の形成方法を用いることができる。Next, for example, a diketopyrrolopyrrole boron complex compound is dissolved in a solvent to prepare a solution, and this solution is applied onto the
次に、上記発光部の層上に、電子受容性材料となるフラーレン化合物(例えばC60フラーレン)の層すなわちフラーレン層を真空蒸着法によって形成する。このフラーレン層は、受光部の層に相当する。上述した発光部の層(ジケトピロロピロールホウ素錯体化合物からなる層)と受光部の層(フラーレン層)との混合層、または、これらの層を積層した積層構造の層により、図3に示した受発光層4が構成される。 Next, a layer of a fullerene compound (e.g., C60 fullerene) serving as an electron-accepting material, i.e., a fullerene layer, is formed on the light-emitting layer by vacuum deposition. This fullerene layer corresponds to the light-receiving layer. The light-receiving and light-emitting
次に、受発光層4におけるフラーレン層の上に、電子取出し層を真空蒸着法やスパッタ法により形成する。この電子取出し層は、図3に示した電子輸送層5に相当する。次に、この電子取出し層の上に、AlやAgなどの金属電極を真空蒸着法やスパッタ法により形成する。この電子取出し層を真空蒸着法によって形成した場合は、引き続き、真空を保持したまま続けて、この金属電極を形成することが好ましい。この金属電極は、図3に示した陰極6に相当する。Next, an electron extraction layer is formed on the fullerene layer in the light-receiving and light-emitting
(受発光素子の応用例)
本発明の受発光素子(例えば図3に示す受発光素子10)は、受発光機能などを利用した種々の電子デバイス、光センシングデバイスへの応用が可能である。例えば、指紋や静脈などの生体情報を撮像する電子デバイスや、脈波や血中酸素濃度をモニタリングする生体センシングデバイス、物体の形状変化や動作を検知する光センサー、光スイッチなどに有用である。特に図示しないが、上記電子デバイスは、上述した受発光素子を基板上に複数備えている。または、上記電子デバイスは、上述した受発光素子をTFTアレイ基板上に備えている。上記生体センシングデバイス、光センサーおよび光スイッチは、それぞれ、上述した受発光素子を基板上、基板内または筐体内に備えている。これらの電子デバイス、生体センシングデバイス、光センサーおよび光スイッチが、それぞれ、上述した受発光素子を複数備える場合、これら複数の受発光素子は、互いに同一構成の受発光素子であってもよいし、互いに異なる構成の受発光素子であってもよい。(Application example of light emitting/receiving element)
The light-receiving and light-emitting element of the present invention (for example, the light-receiving and light-emitting
また、本発明に係る電子デバイスが、上述した受発光素子を基板上、基板内または筐体内に複数備える場合、これら複数の受発光素子は、互いに同一構成の受発光素子であることが好ましい。この場合、これら複数の受発光素子のうち、少なくとも一つの第1受発光素子は、対象物に光を発光して照射することができ、当該第1受発光素子以外の第2受発光素子は、この対象物を透過または反射した光を受光することができる。このように同一構成の受発光素子を複数備えている電子デバイスであれば、「少なくとも一つの上記第1受発光素子から発光された光を対象物に照射し、この対象物を透過または反射した光を、上記第2受発光素子(すなわち発光させていない別の受発光素子)で受光する」という光センシングが可能である。Furthermore, when the electronic device according to the present invention includes a plurality of the above-mentioned light-receiving and light-emitting elements on or within a substrate or a housing, it is preferable that the plurality of light-receiving and light-emitting elements are of the same configuration. In this case, at least one first light-receiving and light-emitting element among the plurality of light-receiving and light-emitting elements can emit light to irradiate an object, and a second light-receiving and light-emitting element other than the first light-receiving and light-emitting element can receive light that has passed through or been reflected by the object. In this way, an electronic device including a plurality of light-receiving and light-emitting elements of the same configuration can perform optical sensing in which "light emitted from at least one of the first light-receiving and light-emitting elements is irradiated onto an object, and the light that has passed through or been reflected by the object is received by the second light-receiving and light-emitting element (i.e., another light-receiving and light-emitting element that is not emitting light)."
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明する。なお、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。また、実施例等で用いた化合物のうち、略語を使用しているものについては、以下に示すように定義される。
ITO:インジウム錫酸化物
LiF:フッ化リチウム
Eg:バンドギャップ
DPPcy:ジケトピロロピロールホウ素錯体化合物の一例となる化合物
DPPcyは、下記の化学式で表される化合物である。
TDCV-TPA:トリス[4-(5-ジシアノメチリデンメチル-2-チエニル)フェニル]アミン
TDCV-TPAは、下記の化学式で表される化合物である。
Alq3:トリス(8-キノリノラト)アルミニウム
60PCBM:フェニルC61酪酸メチルエステル
DCV3T:3’,4’-ジブチル-5,5”-ビス(ジシアノビニル)-2,2’-5’,2”-ターチオフェン The present invention will be described in more detail below based on examples. Note that the present invention is not limited to the following examples. In addition, among the compounds used in the examples, those using abbreviations are defined as shown below.
ITO: indium tin oxide LiF: lithium fluoride Eg: band gap DPPcy: A compound DPPcy, which is an example of a diketopyrrolopyrrole boron complex compound, is a compound represented by the following chemical formula.
TDCV-TPA: Tris[4-(5-dicyanomethylidenemethyl-2-thienyl)phenyl]amine TDCV-TPA is a compound represented by the following chemical formula.
Alq3: Tris(8-quinolinolato)aluminum 60PCBM: Phenyl C61butyric acid methyl ester DCV3T: 3',4'-dibutyl-5,5"-bis(dicyanovinyl)-2,2'-5',2"-terthiophene
なお、DPPcyは、非特許文献(「サイエンティフィックレポート(SCIENTIFIC REPOTS)」、2016年、6巻、34096頁)、特許文献(国際公開第2019/151121号)に記載の方法で合成した。DPPcy was synthesized by the method described in a non-patent document (Scientific Reports, 2016, Vol. 6, p. 34096) and a patent document (International Publication No. WO 2019/151121).
(実施例1)
実施例1では、以下に示す方法によって受発光素子の評価サンプルを作製し、この作製した受発光素子について評価を行った。Example 1
In Example 1, evaluation samples of the light emitting/receiving elements were produced by the method described below, and the produced light emitting/receiving elements were evaluated.
実施例1の受発光素子の製造方法では、まず、クロロホルム(0.2mL)を、DPPcy(0.2mg)の入ったサンプル瓶の中に加え、さらに、超音波洗浄機中で30分間超音波照射することにより溶液Aを得た。また、PEDOT:PSS溶液(6.0mL)とイソプロピルアルコール(4.0mL)とをサンプル瓶に入れて攪拌することで、正孔輸送層形成用の溶液Bを得た。上記のPEDOT:PSS溶液としては、H.C.スタルク社製の「CLEVIOS P VP AI4083」を用いた。In the manufacturing method of the light-receiving element of Example 1, first, chloroform (0.2 mL) was added to a sample bottle containing DPPcy (0.2 mg), and then ultrasonically irradiated in an ultrasonic cleaner for 30 minutes to obtain solution A. In addition, a PEDOT:PSS solution (6.0 mL) and isopropyl alcohol (4.0 mL) were placed in a sample bottle and stirred to obtain solution B for forming a hole transport layer. As the PEDOT:PSS solution, "CLEVIOS P VP AI4083" manufactured by H.C. Starck was used.
つぎに、陰極となるITO透明導電層(以下、ITO層と略記する)をスパッタリング法によってガラス基板上に125nm堆積させ、このガラス基板を38mm×46mmのサイズに切断した後、このITO層をフォトリソグラフィー法によって38mm×13mmの長方形状にパターニングした。続いて、このガラス基板を、アルカリ洗浄液(フルウチ化学社製、“セミコクリーン”EL56)で10分間超音波洗浄した後、超純水で洗浄した。Next, a 125 nm thick ITO transparent conductive layer (hereinafter abbreviated as ITO layer) was deposited on the glass substrate by sputtering, and the glass substrate was cut to a size of 38 mm x 46 mm, after which the ITO layer was patterned into a rectangular shape of 38 mm x 13 mm by photolithography. The glass substrate was then ultrasonically cleaned for 10 minutes with an alkaline cleaning solution (Furuuchi Chemical Co., Ltd., "Semicoclean" EL56), and then washed with ultrapure water.
次いで、このガラス基板を30分間UV/オゾン処理した後に、上記の溶液Bを、このガラス基板のITO層上に滴下し、スピンコート法により3000rpmで塗布し、ホットプレート上で100℃30分間、熱処理した。これにより、膜厚が約30nmのPEDOT:PSS層(正孔輸送層)をITO層上に形成した。Next, after the glass substrate was subjected to UV/ozone treatment for 30 minutes, the above-mentioned solution B was dropped onto the ITO layer of the glass substrate, applied by spin coating at 3000 rpm, and heat-treated on a hot plate for 30 minutes at 100° C. As a result, a PEDOT:PSS layer (hole transport layer) having a thickness of about 30 nm was formed on the ITO layer.
次いで、上記の溶液Aを、このPEDOT:PSS層上に滴下し、スピンコート法により塗布した。これにより、膜厚が8nmのDPPcy層を正孔輸送層上に形成した。その後、上記DPPcy層が形成されたガラス基板と蒸着用マスクとを真空蒸着装置内に設置して、この装置内の真空度が1×10-3Pa以下になるまで排気し、抵抗加熱法によって、厚さが25nmのC60フラーレンをDPPcy層上に蒸着した。これにより、DPPcy層とC60フラーレンの層(以下、C60層と略記する)との積層構造を有する受発光層を形成した。 Next, the above solution A was dropped onto the PEDOT:PSS layer and applied by spin coating. As a result, a DPPcy layer with a thickness of 8 nm was formed on the hole transport layer. Thereafter, the glass substrate on which the DPPcy layer was formed and a deposition mask were placed in a vacuum deposition apparatus, and the apparatus was evacuated until the degree of vacuum within the apparatus was 1×10 −3 Pa or less, and C 60 fullerene with a thickness of 25 nm was deposited on the DPPcy layer by a resistance heating method. As a result, a light-receiving and light-emitting layer having a laminated structure of a DPPcy layer and a layer of C 60 fullerene (hereinafter abbreviated as C60 layer) was formed.
次いで、C60層まで形成したガラス基板を大気中へ取出し、蒸着用マスクを電極蒸着用マスクに交換した後、このガラス基板と電極蒸着用マスクとを真空蒸着装置内に設置して、この装置内の真空度が1×10-3Pa以下になるまで再び排気した。続いて、このガラス基板のC60層上に、抵抗加熱法によって、厚さが0.5nmのLiF層と、電極(陽極)となる厚さが100nmのアルミニウム層とを蒸着した。 Next, the glass substrate on which the C60 layer had been formed was taken out into the atmosphere, and the deposition mask was replaced with an electrode deposition mask, after which the glass substrate and the electrode deposition mask were placed in a vacuum deposition apparatus and evacuated again until the degree of vacuum in the apparatus reached 1×10 −3 Pa or less. Next, a LiF layer having a thickness of 0.5 nm and an aluminum layer having a thickness of 100 nm to serve as an electrode (anode) were deposited on the C60 layer of the glass substrate by a resistance heating method.
実施例1では、以上のような製造方法により、ストライプ状のITO層と銀層とが交差する部分の面積が5mm×5mmである受発光素子を作製した。その後、この受発光素子のガラス基板を窒素雰囲気下のグローブボックスに移し、光硬化性樹脂(ナガセケムテックス社製XNR5570)を20mm×20mmの大きさのガラス(ガスバリア層基材)に塗布し、これを上記ガラス基板の中心に貼り付けた。次いで、紫外光(波長365nm,強度100mWcm-2)を1分間照射して、この光硬化性樹脂を硬化させた。 In Example 1, a light-receiving/light-emitting device was produced by the above-mentioned manufacturing method, in which the area of the intersection between the striped ITO layer and the silver layer was 5 mm x 5 mm. The glass substrate of this light-receiving/light-emitting device was then transferred to a glove box under a nitrogen atmosphere, and a photocurable resin (XNR5570 manufactured by Nagase ChemteX Corporation) was applied to a glass (gas barrier layer substrate) measuring 20 mm x 20 mm, which was then attached to the center of the glass substrate. Next, the photocurable resin was cured by irradiating it with ultraviolet light (wavelength 365 nm, intensity 100 mWcm -2 ) for 1 minute.
また、実施例1では、上記のようにして作製された受発光素子の陽極と陰極とについて、分光感度測定装置を用いて、印加電圧が0Vのときの外部量子収率スペクトル(受光感度スペクトル)を測定した。次に、分光放射照度測定装置を用いて、受発光素子に50mAの電流を通電したときの発光スペクトルを測定した。得られた外部量子収率スペクトルと発光スペクトルとをそれぞれ最大値で規格化し、これらの規格化した各スペクトルが重なり合う領域(重なり領域)を見積もり、規格化した発光スペクトルの全領域に対する当該重なり領域の割合を見積もった。また、上記得られた外部量子収率スペクトル(規格化前の受光感度スペクトル)と上記規格化した発光スペクトルとの重なり領域も同様に見積もった。In Example 1, the external quantum yield spectrum (light-receiving sensitivity spectrum) of the anode and cathode of the light-receiving/light-emitting element fabricated as described above was measured using a spectral sensitivity measurement device when the applied voltage was 0 V. Next, the emission spectrum was measured using a spectral irradiance measurement device when a current of 50 mA was applied to the light-receiving/light-emitting element. The obtained external quantum yield spectrum and emission spectrum were normalized by their respective maximum values, and the overlapping region (overlapping region) of these normalized spectra was estimated, and the ratio of the overlapping region to the entire region of the normalized emission spectrum was estimated. The overlapping region between the obtained external quantum yield spectrum (light-receiving sensitivity spectrum before normalization) and the normalized emission spectrum was also estimated in the same manner.
次に、実施例1の受発光素子に50mAの電流を通電したときの発光をシリコンフォトダイオードに照射し、このシリコンフォトダイオードの電流値を測定することにより、この受発光素子の発光量を測定した。Next, a current of 50 mA was applied to the light emitting/receiving element of Example 1, and the light emitted was irradiated onto a silicon photodiode. The current value of this silicon photodiode was measured, thereby measuring the amount of light emitted by this light emitting/receiving element.
次に、分光光度計を用いて、実施例1の受発光素子に角度5°で正反射させた光を受光させたときの当該受発光素子の反射吸収スペクトルを測定した。なお、得られた反射吸収スペクトルから、300nm~1200nmの波長範囲における最小値との差分をとることにより、ベースラインを補正して当該受発光素子の吸光度を見積もった。Next, a spectrophotometer was used to measure the reflection/absorption spectrum of the light receiving/emitting element of Example 1 when the element received light that was specularly reflected at an angle of 5°. The absorbance of the light receiving/emitting element was estimated by correcting the baseline by taking the difference between the reflection/absorption spectrum obtained and the minimum value in the wavelength range of 300 nm to 1200 nm.
次に、5g/Lの濃度に調製したDPPcyのクロロホルム溶液をガラス基板上にスピンコート法により塗布し、膜厚が50nmのDPPcy層を形成した。また、別のガラス基板上に、C60フラーレンを膜厚が50nmとなるように蒸着してC60層を形成した。これらの各単一材料膜について、分光光度計を用いて、透過吸収スペクトルを得た。得られた透過吸収スペクトルから、次式を用いて、吸光係数を見積もった。
吸光係数(cm-1)=吸光度/0.434/膜厚(cm-1) Next, a chloroform solution of DPPcy prepared to a concentration of 5 g/L was applied to a glass substrate by spin coating to form a DPPcy layer with a thickness of 50 nm. In addition, a C60 layer was formed on another glass substrate by depositing C60 fullerene to a thickness of 50 nm. A transmission absorption spectrum was obtained for each of these single material films using a spectrophotometer. The absorption coefficient was estimated from the obtained transmission absorption spectrum using the following formula.
Absorption coefficient (cm −1 )=absorbance/0.434/film thickness (cm −1 )
また、上記透過吸収スペクトルの吸収端波長から、上記各単一材料膜のバンドギャップ(Eg)を次式より見積もった。
Eg(eV)=1240/吸収端波長(nm) Further, the band gap (Eg) of each of the single material films was estimated from the absorption edge wavelength of the transmission absorption spectrum by the following formula.
Eg (eV) = 1240/absorption edge wavelength (nm)
さらに、上記各単一材料膜について、大気中光電子分光法(理研 AC-2)を用いて、HOMOの測定を行い、次式を用いて、LUMOを見積もった。
LUMO(eV)=HOMO(eV)-Eg(eV) Furthermore, for each of the single material films, the HOMO was measured using atmospheric photoelectron spectroscopy (RIKEN AC-2), and the LUMO was estimated using the following formula.
LUMO (eV) = HOMO (eV) - Eg (eV)
次に、実施例1では、上記のように作製した2枚の受発光素子を、暗室内にて5mmの距離をとるように離して、これらの受発光素子におけるITO層側のガラス基板面同士を対向させた。その後、片方の受発光素子には50mAの電流を通電して発光させ、もう片方の受発光素子にはケースレー社製2400シリーズソースメータを接続して、印加電圧を-1Vから+1Vまで変化させたときの電流値を測定した。また、発光させずに暗時においても印加電圧を-1Vから+1Vまで変化させたときの電流値を測定した。0Vにおける発光時の電流値から暗時の電流値を差し引くことにより、同一構成の受発光素子からの発光への受光感度を測定し、受発光素子自身からの発光に対する受光感度の指標とした。また、発光時に測定した電流-電圧特性から、同一構成の受発光素子からの発光に対する開放電圧(電流が0となる電圧)を読み取った。Next, in Example 1, the two light-receiving and light-emitting elements prepared as described above were placed in a dark room at a distance of 5 mm apart, and the glass substrate surfaces on the ITO layer side of these light-receiving and light-emitting elements were placed opposite each other. Then, a current of 50 mA was passed through one of the light-receiving and light-emitting elements to cause it to emit light, and a Keithley 2400 series source meter was connected to the other light-receiving and light-emitting element to measure the current value when the applied voltage was changed from -1 V to +1 V. In addition, the current value was measured when the applied voltage was changed from -1 V to +1 V in the dark without causing it to emit light. The light-receiving sensitivity to the light emitted from the light-receiving and light-emitting element of the same configuration was measured by subtracting the current value in the dark from the current value when the light was emitted at 0 V, and this was used as an index of the light-receiving sensitivity to the light emitted from the light-receiving and light-emitting element itself. In addition, the open circuit voltage (the voltage at which the current becomes 0) for the light emitted from the light-receiving and light-emitting element of the same configuration was read from the current-voltage characteristics measured during light emission.
(実施例2)
実施例2では、クロロホルム(0.2mL)を、DPPcy(0.4mg)の入ったサンプル瓶の中に加え、さらに、超音波洗浄機中で30分間超音波照射することにより溶液Cを得た。また、実施例2では、上述した実施例1における溶液Aを溶液Cに替えて、DPPcy層の膜厚を15nmとしたこと以外、実施例1と全く同様にして、受発光素子の作製および測定を行った。Example 2
In Example 2, chloroform (0.2 mL) was added to a sample bottle containing DPPcy (0.4 mg), and the sample was subjected to ultrasonic irradiation for 30 minutes in an ultrasonic cleaner to obtain solution C. In Example 2, a light-receiving and light-emitting element was produced and measured in the same manner as in Example 1, except that solution A in Example 1 was replaced with solution C and the film thickness of the DPPcy layer was set to 15 nm.
(実施例3)
実施例3では、クロロホルム(0.2mL)を、DPPcy(1.0mg)の入ったサンプル瓶の中に加え、さらに、超音波洗浄機中で30分間超音波照射することにより溶液Dを得た。また、実施例3では、上述した実施例1における溶液Aを溶液Dに替えて、DPPcy層の膜厚を40nmとしたこと以外、実施例1と全く同様にして、受発光素子の作製および測定を行った。Example 3
In Example 3, chloroform (0.2 mL) was added to a sample bottle containing DPPcy (1.0 mg), and the sample was subjected to ultrasonic irradiation for 30 minutes in an ultrasonic cleaner to obtain solution D. In Example 3, a light-receiving and light-emitting element was produced and measured in the same manner as in Example 1, except that solution A in Example 1 was replaced with solution D and the film thickness of the DPPcy layer was set to 40 nm.
(実施例4)
実施例4では、クロロホルム(0.2mL)を、DPPcy(2.0mg)の入ったサンプル瓶の中に加え、さらに、超音波洗浄機中で30分間超音波照射することにより溶液Eを得た。また、実施例4では、上述した実施例1における溶液Aを溶液Eに替えて、DPPcy層の膜厚を70nmとしたこと以外、実施例1と全く同様にして、受発光素子の作製および測定を行った。Example 4
In Example 4, chloroform (0.2 mL) was added to a sample bottle containing DPPcy (2.0 mg), and the sample was subjected to ultrasonic irradiation for 30 minutes in an ultrasonic cleaner to obtain solution E. In Example 4, a light-receiving and light-emitting element was produced and measured in exactly the same manner as in Example 1, except that solution A in Example 1 was replaced with solution E and the film thickness of the DPPcy layer was set to 70 nm.
(実施例5)
実施例5では、C60層の膜厚を40nmとしたこと以外、実施例1と全く同様にして、受発光素子の作製および測定を行った。Example 5
In Example 5, a light emitting/receiving device was fabricated and measured in exactly the same manner as in Example 1, except that the thickness of the C60 layer was set to 40 nm.
(実施例6)
実施例6では、C60層の膜厚を40nmとしたこと以外、実施例2と全く同様にして、受発光素子の作製および測定を行った。(Example 6)
In Example 6, a light emitting/receiving device was fabricated and measured in exactly the same manner as in Example 2, except that the thickness of the C60 layer was 40 nm.
(実施例7)
実施例7では、C60層の膜厚を40nmとしたこと以外、実施例3と全く同様にして、受発光素子の作製および測定を行った。(Example 7)
In Example 7, a light emitting/receiving device was fabricated and measured in exactly the same manner as in Example 3, except that the thickness of the C60 layer was 40 nm.
(実施例8)
実施例8では、C60層の膜厚を40nmとしたこと以外、実施例4と全く同様にして、受発光素子の作製および測定を行った。(Example 8)
In Example 8, a light emitting/receiving device was fabricated and measured in exactly the same manner as in Example 4, except that the thickness of the C60 layer was 40 nm.
(実施例9)
実施例9では、C60層の膜厚を75nmとしたこと以外、実施例2と全く同様にして、受発光素子の作製および測定を行った。Example 9
In Example 9, a light emitting/receiving device was fabricated and measured in exactly the same manner as in Example 2, except that the thickness of the C60 layer was 75 nm.
(実施例10)
実施例10では、C60層の膜厚を75nmとしたこと以外、実施例3と全く同様にして、受発光素子の作製および測定を行った。Example 10
In Example 10, a light emitting/receiving device was fabricated and measured in exactly the same manner as in Example 3, except that the thickness of the C60 layer was 75 nm.
(実施例11)
実施例11では、C60層の膜厚を75nmとしたこと以外、実施例4と全く同様にして、受発光素子の作製および測定を行った。(Example 11)
In Example 11, a light emitting/receiving device was fabricated and measured in exactly the same manner as in Example 4, except that the thickness of the C60 layer was 75 nm.
(実施例12)
実施例12では、クロロホルム(0.2mL)を、1.0mgのルブレンが入ったサンプル瓶の中に加え、さらに、超音波洗浄機中で30分間超音波照射することにより溶液Iを得た。また、実施例12では、上述した実施例1における溶液Aを溶液Iに替えて、DPPcy層を、膜厚40nmのルブレン層とし、C60層の替わりに、DCV3Tの層を真空蒸着法によって25nmの膜厚で形成したこと以外、実施例1と全く同様にして、受発光素子の作製および測定を行った。Example 12
In Example 12, chloroform (0.2 mL) was added to a sample bottle containing 1.0 mg of rubrene, and the solution was then subjected to ultrasonic irradiation for 30 minutes in an ultrasonic cleaner to obtain solution I. In Example 12, a light-receiving and light-emitting element was produced and measured in exactly the same manner as in Example 1, except that solution A in the above-mentioned Example 1 was replaced with solution I, the DPPcy layer was a rubrene layer having a film thickness of 40 nm, and a DCV3T layer was formed by vacuum deposition to a film thickness of 25 nm instead of the C60 layer.
(比較例1)
比較例1では、クロロホルム(0.2mL)を、1.0mgのルブレン(東京化成工業社製)が入ったサンプル瓶の中に加え、さらに、超音波洗浄機中で30分間超音波照射することにより溶液Fを得た。また、比較例1では、上述した実施例1における溶液Aを溶液Fに替えて、膜厚が40nmのルブレン層を形成したこと以外、実施例1と全く同様にして、受発光素子の作製および測定を行った。(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, chloroform (0.2 mL) was added to a sample bottle containing 1.0 mg of rubrene (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), and the solution was subjected to ultrasonic irradiation for 30 minutes in an ultrasonic cleaner to obtain solution F. In Comparative Example 1, a light-receiving and light-emitting element was produced and measured in exactly the same manner as in Example 1, except that solution A in the above-mentioned Example 1 was replaced with solution F and a rubrene layer with a film thickness of 40 nm was formed.
(比較例2)
比較例2では、クロロホルム(0.2mL)を、1.0mgのTDCV-TPA(アルドリッチ社製)が入ったサンプル瓶の中に加え、さらに、超音波洗浄機中で30分間超音波照射することにより溶液Gを得た。また、比較例2では、上述した実施例1における溶液Aを溶液Gに替えて、膜厚が40nmのTDCV-TPA層を形成したこと以外、実施例1と全く同様にして、受発光素子の作製および測定を行った。(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, chloroform (0.2 mL) was added to a sample bottle containing 1.0 mg of TDCV-TPA (manufactured by Aldrich), and the sample was subjected to ultrasonic irradiation for 30 minutes in an ultrasonic cleaner to obtain a solution G. In Comparative Example 2, a light-receiving and light-emitting element was produced and measured in exactly the same manner as in Example 1, except that solution A in the above-mentioned Example 1 was replaced with solution G and a TDCV-TPA layer with a thickness of 40 nm was formed.
(比較例3)
比較例3では、ITO基板上に、厚さが40nmのAlq3層を蒸着し、次いで、このAlq3層上に、厚さが40nmのキナクリドン層を蒸着し、その後、このキナクリドン層上に、電極となるアルミニウム層を厚さが100nmとなるように蒸着した。このようにして、比較例3の受発光素子を作製した。また、比較例3では、受発光素子を発光させる際の電流条件を50mAから3mAに替えたこと以外、実施例1と同様にして、受発光素子の測定を行った。なお、比較例3の発光条件を変更したのは、3mAより大きい電流を通電することで受発光素子が劣化して発光しなくなるためである。(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, an Alq3 layer having a thickness of 40 nm was deposited on an ITO substrate, a quinacridone layer having a thickness of 40 nm was then deposited on the Alq3 layer, and an aluminum layer serving as an electrode was then deposited on the quinacridone layer to a thickness of 100 nm. In this manner, the light-receiving/emitting device of Comparative Example 3 was produced. In Comparative Example 3, the light-receiving/emitting device was measured in the same manner as in Example 1, except that the current condition for causing the light-receiving/emitting device to emit light was changed from 50 mA to 3 mA. The light-emitting condition of Comparative Example 3 was changed because the light-receiving/emitting device deteriorates and no longer emits light when a current larger than 3 mA is applied.
(比較例4)
比較例4では、クロロホルム(0.2mL)を、1.0mgのDPPcyと1.0mgの60PCBMとが入ったサンプル瓶の中に加え、さらに、超音波洗浄機中で30分間超音波照射することにより溶液Hを得た。また、比較例4では、上述した実施例1における溶液Aを溶液Hに替えて、DPPcyと60PCBMとの均一混合層(膜厚100nm)を形成し、C60フラーレンを蒸着しなかったこと以外、実施例1と全く同様にして、受発光素子の作製および測定を行った。(Comparative Example 4)
In Comparative Example 4, chloroform (0.2 mL) was added to a sample bottle containing 1.0 mg of DPPcy and 1.0 mg of 60PCBM, and the solution was subjected to ultrasonic irradiation for 30 minutes in an ultrasonic cleaner to obtain Solution H. In Comparative Example 4, Solution A in the above-mentioned Example 1 was replaced with Solution H, a uniform mixed layer (film thickness 100 nm) of DPPcy and 60PCBM was formed, and C60 fullerene was not vapor-deposited, but otherwise, a light-receiving and light-emitting element was produced and measured in exactly the same manner as in Example 1.
(比較例5)
比較例5では、酢酸エチル(0.2mL)を、1.0mgのDPPcyが入ったサンプル瓶の中に加え、さらに、超音波洗浄機中で30分間超音波照射することにより溶液Jを得た。また、比較例5では、実施例1におけるDPPcy層の替わりに、膜厚40nmのC60層を真空蒸着法で形成し、実施例1におけるC60層の替わりに、溶液Jをスピンコート法で塗布して膜厚40nmのDPPcy層を形成した。比較例5では、これらC60層およびDPPcy層の形成以外、実施例1と全く同様にして、受発光素子の作製および測定を行った。比較例5では、発光測定の結果、発光はなく、最大発光波長および発光スペクトルが特定できないため、光吸収特性および受発光特性を評価することができなかった。(Comparative Example 5)
In Comparative Example 5, ethyl acetate (0.2 mL) was added to a sample bottle containing 1.0 mg of DPPcy, and the solution was ultrasonically irradiated for 30 minutes in an ultrasonic cleaner to obtain a solution J. In Comparative Example 5, instead of the DPPcy layer in Example 1, a C60 layer having a thickness of 40 nm was formed by vacuum deposition, and instead of the C60 layer in Example 1, a DPPcy layer having a thickness of 40 nm was formed by applying solution J by spin coating. In Comparative Example 5, the light receiving and emitting device was produced and measured in the same manner as in Example 1, except for the formation of the C60 layer and the DPPcy layer. In Comparative Example 5, the light emission measurement showed no light emission, and the maximum light emission wavelength and the light emission spectrum could not be specified, so that the light absorption characteristics and light receiving and emitting characteristics could not be evaluated.
上述した実施例1~12および比較例1~5の各材料および測定結果は、以下の表1-1~1-3にまとめた。表1-1、1-2において、「受発光層材料」欄および「光吸収特性」欄の「C60」は、C60フラーレンを意味する。表1-2において、「発光特性」欄の「Em」は、最大発光波長エネルギーを意味し、「電流値」は、シリコンフォトダイオードの電流値を意味する。「光吸収特性」欄の「吸光度」は、最大発光波長における受発光素子の吸光度を意味する。「特定材料」は、最大発光波長エネルギーよりも小さいEgの受発光層材料を意味する。「吸光係数」は、最大発光波長エネルギーよりも小さいEgの受発光層材料の、最大発光波長における単一膜吸光係数を意味する。表1-3において、「受光特性」欄の「受光感度」は、最大発光波長における受発光素子の受光感度(外部量子収率)を意味する。「受発光特性」欄の「重なり領域の割合(1)」は、規格化した受光感度スペクトルと規格化した発光スペクトルとの重なる領域の、当該規格化した発光スペクトルの全領域に対する割合を意味する。「重なり領域の割合(2)」は、規格化前の受光感度スペクトルと規格化した発光スペクトルとの重なる領域の、当該規格化した発光スペクトルの全領域に対する割合を意味する。「受発光特性」欄の「受光感度」は、同一構成の受発光素子からの発光に対する受光感度を意味する。「開放電圧」は、同一構成の受発光素子からの発光に対する開放電圧を意味する。 The materials and the measurement results of the above-mentioned Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 5 are summarized in the following Tables 1-1 to 1-3. In Tables 1-1 and 1-2, "C60" in the "receiving and emitting layer material" and "light absorption characteristics" columns means C60 fullerene. In Table 1-2, "Em" in the "light emission characteristics" column means the maximum emission wavelength energy, and "current value" means the current value of the silicon photodiode. "Absorbance" in the "light absorption characteristics" column means the absorbance of the receiving and emitting element at the maximum emission wavelength. "Specific material" means a receiving and emitting layer material with Eg smaller than the maximum emission wavelength energy. "Absorption coefficient" means the single film absorption coefficient at the maximum emission wavelength of the receiving and emitting layer material with Eg smaller than the maximum emission wavelength energy. In Table 1-3, "light receiving sensitivity" in the "light receiving characteristics" column means the light receiving sensitivity (external quantum yield) of the receiving and emitting element at the maximum emission wavelength. "Percentage of overlapping area (1)" in the "Light receiving/emitting characteristics" column means the percentage of the overlapping area between the normalized light receiving sensitivity spectrum and the normalized emission spectrum to the entire area of the normalized emission spectrum. "Percentage of overlapping area (2)" means the percentage of the overlapping area between the light receiving sensitivity spectrum before normalization and the normalized emission spectrum to the entire area of the normalized emission spectrum. "Light receiving sensitivity" in the "Light receiving/emitting characteristics" column means the light receiving sensitivity to light emitted from a light receiving/emitting element of the same configuration. "Open circuit voltage" means the open circuit voltage to light emitted from a light receiving/emitting element of the same configuration.
(実施例13)
実施例13では、実施例7と同様の受発光素子の作製方法により、同一ガラス基板上に、5mm×5mmサイズのそれぞれ独立した2個の受発光素子を、互いの離間距離が3mmとなるように形成し、これら2個の受発光素子を上記ガラス基板上に備える生体センシングデバイスを作製した。また、実施例13では、この作製した生体センシングデバイスを用いて、人体の脈波を計測した。詳細には、まず、この生体センシングデバイスのガラス基板面上に、被験者の中指を接触させた。次いで、これら独立した2個の受発光素子のうち、一方の受発光素子に50mAの電流を通電して発光させ、他方の受発光素子にはケースレー社製2400シリーズソースメータを接続して、印加電圧を0Vとした時の電流値(受光電流)を0.1秒毎に測定し、脈波計測を行った。実施例13では、例えば図4に示すように、測定時間毎の受光電流によって表される脈波の計測結果が得られた。Example 13
In Example 13, two independent light-receiving and light-emitting elements, each having a size of 5 mm×5 mm, were formed on the same glass substrate by the same method as in Example 7, with the distance between them being 3 mm, and a biosensing device was fabricated that had these two light-receiving and light-emitting elements on the glass substrate. In Example 13, the pulse wave of a human body was measured using the fabricated biosensing device. In detail, first, the subject's middle finger was brought into contact with the glass substrate surface of the biosensing device. Next, of these two independent light-receiving and light-emitting elements, a current of 50 mA was passed through one light-receiving and light-emitting element to cause it to emit light, and a Keithley 2400 series source meter was connected to the other light-receiving and light-emitting element to measure the current value (light-receiving current) at an applied voltage of 0 V every 0.1 seconds, thereby performing pulse wave measurement. In Example 13, for example, as shown in FIG. 4, a measurement result of a pulse wave represented by a light-receiving current for each measurement time was obtained.
(実施例14)
実施例14では、実施例12と同様の受発光素子の作製方法により、同一ガラス基板上に、5mm×5mmサイズのそれぞれ独立した2個の受発光素子を、互いの離間距離が3mmとなるように形成し、これら2個の受発光素子を上記ガラス基板上に備える生体センシングデバイスを作製した。また、実施例14では、この作製した生体センシングデバイスを用いて、人体の脈波を計測した。詳細には、まず、この生体センシングデバイスのガラス基板面上に、被験者の中指を接触させた。次いで、これら独立した2個の受発光素子のうち、一方の受発光素子に50mAの電流を通電して発光させ、他方の受発光素子にはケースレー社製2400シリーズソースメータを接続して、印加電圧を0Vとした時の電流値(受光電流)を0.1秒毎に測定し、脈波計測を行った。実施例14では、例えば図5に示すように、測定時間毎の受光電流によって表される脈波の計測結果が得られた。(Example 14)
In Example 14, two independent light-receiving and light-emitting elements, each having a size of 5 mm×5 mm, were formed on the same glass substrate by the same method as in Example 12, with the distance between them being 3 mm, and a biosensing device was fabricated having these two light-receiving and light-emitting elements on the glass substrate. In Example 14, the pulse wave of a human body was measured using the fabricated biosensing device. In detail, first, the subject's middle finger was brought into contact with the glass substrate surface of the biosensing device. Next, of these two independent light-receiving and light-emitting elements, a current of 50 mA was passed through one light-receiving and light-emitting element to cause it to emit light, and a Keithley 2400 series source meter was connected to the other light-receiving and light-emitting element, and the current value (light-receiving current) when the applied voltage was set to 0 V was measured every 0.1 seconds to perform pulse wave measurement. In Example 14, for example, as shown in FIG. 5, a measurement result of a pulse wave represented by a light-receiving current for each measurement time was obtained.
(比較例6)
比較例6では、比較例1と同様の受発光素子の作製方法により、同一ガラス基板上に、5mm×5mmサイズのそれぞれ独立した2個の受発光素子を、互いに離間距離が3mmとなるように形成し、これら2個の受発光素子を上記ガラス基板上に備える生体センシングデバイスを作製した。また、比較例6では、この作製した生体センシングデバイスを用いて、人体の脈波を計測した。詳細には、まず、この作製した生体センシングデバイスのガラス基板面上に、被験者の中指を接触させた。次いで、これら独立した2個の受発光素子のうち、一方の受発光素子に50mAの電流を通電して発光させ、他方の受発光素子にはケースレー社製2400シリーズソースメータを接続して、印加電圧を0Vとした時の電流値(受光電流)を0.1秒毎に測定し、脈波計測を行った。比較例6では、例えば図6に示すように、脈波の明確な計測結果を得ることができなかった。(Comparative Example 6)
In Comparative Example 6, two independent light-receiving and light-emitting elements, each having a size of 5 mm×5 mm, were formed on the same glass substrate by the same method as in Comparative Example 1, with a distance of 3 mm between them, and a biosensing device was fabricated having these two light-receiving and light-emitting elements on the glass substrate. In Comparative Example 6, the pulse wave of the human body was measured using the fabricated biosensing device. In detail, first, the subject's middle finger was brought into contact with the glass substrate surface of the fabricated biosensing device. Next, of these two independent light-receiving and light-emitting elements, a current of 50 mA was passed through one light-receiving and light-emitting element to cause it to emit light, and a Keithley 2400 series source meter was connected to the other light-receiving and light-receiving element, and the current value (light-receiving current) when the applied voltage was set to 0 V was measured every 0.1 seconds to perform pulse wave measurement. In Comparative Example 6, as shown in FIG. 6, for example, a clear measurement result of the pulse wave could not be obtained.
以上のように、本発明に係る受発光素子、これを用いた電子デバイスおよび生体センシングデバイスは、同一構成の受発光素子からの発光に対する受光感度が良好な受発光素子、これを用いた電子デバイスおよび生体センシングデバイスに適している。As described above, the light-receiving element and the electronic device and biosensing device using the same according to the present invention are suitable for light-receiving elements having good light-receiving sensitivity to light emitted from light-receiving elements of the same configuration, and for electronic devices and biosensing devices using the same.
1 基板
2 陽極
3 正孔輸送層
4 受発光層
5 電子輸送層
6 陰極
10 受発光素子
101 規格化した受光感度スペクトル
101A 受光感度スペクトル
102 規格化した発光スペクトル
103、103A 重なり領域 REFERENCE SIGNS
Claims (14)
陰極と、
前記陽極および前記陰極の間に位置し、2種以上の有機材料から成る受発光層と、
を備え、
前記受発光層は、下記の式(1)および式(2)によって表されるエネルギー凖位の関係性を満たす電子供与性材料および電子受容性材料を含み、
前記電子供与性材料および前記電子受容性材料のうち少なくとも一方は、前記受発光層に電圧を印加した際の最大発光波長エネルギーよりも小さいバンドギャップを有する受発光層材料であり、
前記電子供与性材料は、前記受発光層内において前記陽極側に偏在し、
規格化した受光感度スペクトルと規格化した発光スペクトルとの重なる領域は、前記規格化した発光スペクトルの領域の50%以上を占める、
ことを特徴とする受発光素子。
電子供与性材料のHOMO>電子受容性材料のHOMO・・・(1)
電子供与性材料のLUMO>電子受容性材料のLUMO・・・(2) An anode;
A cathode;
a light-receiving and light-emitting layer located between the anode and the cathode and made of two or more organic materials;
Equipped with
The light-receiving and light-emitting layer contains an electron-donating material and an electron-accepting material that satisfy the energy level relationship represented by the following formulas (1) and (2):
at least one of the electron donor material and the electron acceptor material is a light emitting/receiving layer material having a band gap smaller than a maximum light emission wavelength energy when a voltage is applied to the light emitting/receiving layer,
the electron donating material is unevenly distributed on the anode side in the light emitting and receiving layer,
an overlapping area between the normalized light receiving sensitivity spectrum and the normalized emission spectrum occupies 50% or more of the area of the normalized emission spectrum;
A light emitting/receiving element.
HOMO of electron donor material>HOMO of electron acceptor material (1)
LUMO of electron donor material>LUMO of electron acceptor material (2)
ことを特徴とする請求項1に記載の受発光素子。 an overlapping area between the light receiving sensitivity spectrum before normalization and the normalized emission spectrum occupies 5% or more of an area of the normalized emission spectrum;
The light emitting/receiving device according to claim 1 .
ことを特徴とする請求項1または2に記載の受発光素子。 the electron donating material is a material of the light emitting and receiving layer having a band gap smaller than the maximum light emission wavelength energy when a voltage is applied to the light emitting and receiving layer;
The light emitting/receiving device according to claim 1 .
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載の受発光素子。 The absorbance at the maximum emission wavelength when a voltage is applied to the light emitting and receiving layer is 0.1 or more.
4. The light emitting/receiving device according to claim 1, wherein the light emitting/receiving device is a light emitting device.
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一つに記載の受発光素子。 the absorption coefficient of a single film of the material of the light emitting and receiving layer at the maximum emission wavelength when a voltage is applied to the light emitting and receiving layer is 30,000 cm −1 or more;
5. The light emitting/receiving device according to claim 1,
ことを特徴とする請求項1~5のいずれか一つに記載の受発光素子。 the light-receiving and light-emitting layer has at least one of a light-receiving portion and a light-emitting portion having a domain size of 40 nm or more;
6. The light emitting/receiving device according to claim 1,
ことを特徴とする請求項1~6のいずれか一つに記載の受発光素子。 The maximum emission wavelength when a voltage is applied to the light emitting and receiving layer is 700 nm or more.
7. The light emitting/receiving device according to claim 1,
ことを特徴とする請求項1~7のいずれか一つに記載の受発光素子。 the light emitting and receiving layer contains a diketopyrrolopyrrole boron complex compound and a fullerene compound,
The light emitting/receiving device according to any one of claims 1 to 7.
ことを特徴とする請求項1~7のいずれか一つに記載の受発光素子。 the light emitting and receiving layer contains a rubrene compound and a thiophene compound,
The light emitting/receiving device according to any one of claims 1 to 7.
ことを特徴とする電子デバイス。 A light emitting element according to any one of claims 1 to 9, comprising a plurality of light emitting/receiving elements on a substrate.
1. An electronic device comprising:
ことを特徴とする請求項10に記載の電子デバイス。 The plurality of light emitting/receiving elements are light emitting/receiving elements having the same configuration.
11. The electronic device of claim 10.
複数の前記受発光素子は、互いに同一構成の受発光素子であり、
複数の前記受発光素子のうち、少なくとも一つの第1受発光素子は、対象物に光を発光して照射し、前記第1受発光素子以外の第2受発光素子は、前記対象物を透過または反射した光を受光する、
ことを特徴とする電子デバイス。 A light emitting/receiving element according to any one of claims 1 to 9 is provided,
The plurality of light emitting/receiving elements are light emitting/receiving elements having the same configuration,
Among the plurality of light receiving and emitting elements, at least one first light receiving and emitting element emits light to irradiate an object, and a second light receiving and emitting element other than the first light receiving and emitting element receives light transmitted through or reflected by the object.
1. An electronic device comprising:
ことを特徴とする電子デバイス。 A light emitting element according to any one of claims 1 to 9 is provided on a TFT array substrate.
1. An electronic device comprising:
ことを特徴とする生体センシングデバイス。 A light emitting/receiving element according to any one of claims 1 to 9,
A biological sensing device comprising:
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
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| US20030080324A1 (en) | 2000-07-24 | 2003-05-01 | Northwestern University | n-type thiophene semiconductors |
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