專利名稱：光電轉換元件、光電導體及多層透明光電轉換元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包含蛋白質的光電轉換元件、光電轉換元件的制造方法、固態(tài)圖像傳感器、固態(tài)圖像傳感器的制造方法、電子設備、光電導體、光電導體的制造方法以及多層透明光電轉換元件。
背景技術：
大多數已知的光接收元件具有光電ニ極管的功能，并且當向其施加反向偏壓時，光電ニ極管包含相同的操作。
被提議為包含蛋白質的光電轉換元件是包含蛋白質固定化電極的光電轉換元件，其中蛋白質固定化電極具有固定在金電極上的鋅取代馬心肌細胞色素c (其中，馬心肌細胞色素c的輔基血紅素的中心金屬鐵被鋅取代)(參見日本專利申請公開第2007-220445號，下文中稱為專利文獻I)。其示出通過利用蛋白質固定化電極可獲得光電流。

發(fā)明內容
然而，在上述的過去光接收元件中，由光激發(fā)的相當大的一部分載流子在其參與光電流(CMOS型)或電荷累積((XD型)之前由于復合(recombination)而消失,這又導致光電轉換效率低下。因此，期望提供一種能夠防止光激發(fā)的載流子復合及其消失并提高光電轉換效率的光電轉換元件及其制造方法。還期望提供ー種防止光激發(fā)的載流子復合及其消失并提高光電轉換效率的固態(tài)圖像傳感器及其制造方法。還期望提供ー種防止光激發(fā)的載流子復合及其消失并提高光電轉換效率的光電導體及其制造方法。還期望提供ー種包含該優(yōu)良的光電轉換元件或固態(tài)圖像傳感器的高性能電子設備。還期望提供ー種防止光激發(fā)的載流子復合及其消失并提高光電轉換效率的多層透明光電轉換兀件。還期望提供ー種包含該優(yōu)良的多層透明光電轉換元件的高性能電子設備。根據以下附圖中示出的本發(fā)明的最佳模式實施方式的詳細描述，本發(fā)明的這些和其他目的、特征及優(yōu)點將變得更加顯而易見。根據本發(fā)明的實施方式，提供了ー種光電導體，包括導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。還提供了一種光電導體的制造方法，所述光電導體包括導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。還提供了ー種包括光電導體的光電轉換元件，所述光電導體包含導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。
還提供了一種光電轉換元件的制造方法，包括形成光電導體，該光電導體包含導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。還提供了ー種電子設備，包括包含光電導體的光電轉換元件，該光電導體包含導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。還提供了一種多層透明光電轉換元件，包括多個相互層壓的透明光電轉換元件，該透明光電轉換元件包含光電導體，而該光電導體包含有導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。還提供了ー種電子設備包括包含多個相互層壓的透明光電轉換元件的多層透明光電轉換元件，相互層壓的透明光電轉換元件包含光電導體，而該光 電導體包含導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。通常，在上述光電導體中，導電聚合物和/或高分子半導體與蛋白質經由非共價鍵或共價鍵彼此結合。通常，導電聚合物和/或高分子半導體整形形成網絡。導電聚合物和/或高分子半導體通常是P-型，但其可以是η-型。蛋白質中所包含的具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的“長壽命”術語是熒光性或磷光性染料所共有的激發(fā)壽命的值，并且該壽命通常是幾十皮秒以上，但并不限于此。例如，蛋白質是選自由電子傳遞蛋白質、含輔酶蛋白質、球蛋白質、熒光性蛋白質和熒光性蛋白質變種組成的組中的至少ー種蛋白質。任何已知的電子傳遞蛋白質都可以用作電子傳遞蛋白質。更具體地，所使用的電子傳遞蛋白質可以是含金屬電子傳遞蛋白質或不含金屬(無金屬)電子傳遞蛋白質。電子傳遞蛋白質中所含的金屬優(yōu)選是具有d以上高能量軌道中的電子的過渡金屬(例如，鋅或鐵)。以下描述的新穎的電子傳遞蛋白質可以用作電子傳遞蛋白質。需要増大機械強度吋，導電聚合物和/或高分子半導體和蛋白質的復合體還含有機械強度比導電聚合物和/或高分子半導體高的另ー聚合物。以此方式，無需再用基板來支撐光電導體。通常，在上面的光電轉換元件中，導電聚合物和/或高分子半導體電連接在第一電極和第二電極之間?？筛鶕枰?，將光電導體以及第一電極和第二電極形成在用于機械支撐的基板上?；蹇梢允峭该骰虿煌该鞯摹＠?，為了獲得對可見光透明的光電轉換元件，將基板以及第一電極和第二電極制成對可見光透明。例如，光電轉換元件是光接收元件，但是并不限于此。通常，在光電導體和光電轉換元件的制造方法中，導電聚合物和/或高分子半導體與蛋白質經由非共價鍵或共價鍵彼此結合。例如，可以通過使用含有導體聚合物和/或高分子半導體以及蛋白質的溶液，來制備導電聚合物和/或高分子半導體與蛋白質的復合體?？蛇x地，可通過向含有導電聚合物和/或高分子半導體以及蛋白質的溶液中加入鏈接齊U;由此使導電聚合物和/或高分子半導體與蛋白質經由鏈接劑結合后使用所得到的溶液，來制備復合體。另外，可選地，可以通過利用電化學聚合法作用于含有導電聚合物和/或高分子半導體的単體和染料的溶液從單體制備導電聚合物和/或高分子半導體；并通過向該溶液添加脫輔基蛋白質形成含染料的蛋白質后使用該溶液，來制備復合體。通常，在光電轉換元件的制造方法中，第一電極和第二電極形成在基板上，光電導體以導電聚合物和/或高分子半導體電連接在第一電極和第二電極之間的方式形成在所得到的基板上。
包含上面的光電轉換元件的電子設備可以是例如具有光接收單元的電子設備，并且不限制其功能或應用。包含多層透明光電轉換元件的電子設備并不被特定地限制，如果其能夠包含多層透明光電轉換元件，則其典型示例包括3D顯示器、3D圖像傳感器、照相機、光學記錄和再現系統(tǒng)等。還提供了ー種固態(tài)圖像傳感器，其包括光電導體作為光接收單元，該光電導體包含導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。還提供了一種固態(tài)圖像傳感器的制造方法，包括通過使用包含導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體的光電導體來形成光接收單元。
還提供了ー種電子設備，包括包含光電導體作為光接收單元的固態(tài)圖像傳感器，該光電導體包含導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。除非另有說明，光電轉換元件、光電轉換元件的制造方法以及電子設備的以上描述應用于固態(tài)圖像傳感器、固態(tài)圖像傳感器的制造方法以及含有固態(tài)圖像傳感器的電子設備。在以上描述的本發(fā)明中，當光進入包含導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體的光電導體時，蛋白質中含有的染料吸收光子，從而產生電子-空穴對。電子-空穴對是電荷分離的，并且其中一個是從蛋白質注入到導電聚合物和/或高分子半導體中(光摻雜)，而另ー個局部化(localized)在蛋白質附近。例如，電子-空穴對的空穴注入到導電聚合物和/或高分子半導體中，而電子局部化在蛋白質附近。導電聚合物和/或高分子半導體電連接在第一電極和第二電極之間。當在第一電極和第二電極之間施加偏壓時，注入到導電聚合物和/或高分子半導體中的電子或空穴經由導電聚合物和/或高分子半導體傳導，并且在第一電極和第二電極之間流動有光電流。在該情況下，構成蛋白質的每個多肽都用作對電子或空穴的屏障(barrier)，防止由ー個蛋白質中含有的染料產生的電子或空穴與由另ー個蛋白質中含有的染料產生的空穴或電子通過復合而消失。當沒有光進入包含導電聚合物和/或高分子半導體和蛋白質的復合體的光電導體中時，光電導體表現為絕緣體。根據本發(fā)明的實施方式，可以提供防止光激發(fā)載流子的復合及其消失并提高光電轉換效率的光電轉換元件、固態(tài)圖像傳感器以及多層透明光電轉換元件。因此可以提供使用優(yōu)良的光電轉換元件、固態(tài)圖像傳感器或多層透明光電轉換元件的高性能電子設備。本發(fā)明的這些以及其他目的、特征和優(yōu)點將在根據附圖中示出的最佳模式實施方式的詳細描述中而變得顯而易見。


圖I是示出了第一實施方式的光電導體的示意圖；圖2是示出了第一實施方式的光電導體的結構示例的示意圖；圖3是示出了第一實施方式的光電導體的另ー結構示例的示意圖；圖4是說明制造第一實施方式的光電導體的方法的示例的示意圖5是說明制造第一實施方式的光電導體的方法的示例的示意圖；圖6是示出了第二實施方式的光電導體的示意圖；圖7是示出了第三實施方式的光電轉換元件的示意圖；圖8是示出了第三實施方式的光電轉換元件的典型構造的橫截面視圖；圖9是示出了在第三實施方式中光電流產生試驗中所使用的光電轉換元件的頂視圖；圖10是示出了圖9中示出的光電轉換元件的梳狀電極區(qū)的放大頂視圖；圖11是示出了圖9中示出的光電轉換元件的光電流作用譜的測 量結果的示意圖，并且還示出了光電流對偏壓的依賴性；圖12是示出了鋅原卟啉和聚苯胺的復合體的光電流作用譜的測量結果的示意圖；圖13是示出了鋅取代細胞色素c和聚苯胺的復合體的光電流作用譜的測量結果的不意圖；圖14A是示出了鋅原卟啉和聚苯胺的復合體和鋅取代細胞色素c和聚苯胺的復合體相互比較的光電流的示意圖；以及圖14B是示出了鋅原卟啉和聚苯胺的復合體和鋅取代細胞色素c和聚苯胺的復合體相互比較的接通/斷開比的示意圖；圖15是示出了鋅取代細胞色素c和聚苯胺的復合體的光電流作用譜的測量結果的不意圖；圖16是示出了應用于光傳感器陣列的第三實施方式的光電轉換元件的示例的視圖，其中圖16A是其頂視圖，圖16B是圖16A的部分放大頂視圖；圖17是示出了通過使用從導電聚合物和/或高分子半導體以及其他另外的聚合物制備的光電導體所制作的光電轉換元件的光電流的測量結果的示意圖；圖18是示出了第四實施方式的多層透明光電轉換元件的示意圖；圖19是示出了構成第五實施方式的多層透明光電轉換元件的透明光電轉換元件中所使用的錫取代馬心肌細胞色素c的紫外可見吸收光譜的測量結果的示意圖表；圖20是示出了構成第五實施方式的多層透明光電轉換元件的透明光電轉換元件中所使用的錫取代牛心肌細胞色素c的紫外可見吸收光譜的測量結果的示意圖；圖21是示出了鋅取代馬心肌細胞色素c的紫外可見吸收光譜的測量結果的示意圖；圖22是示出了鋅取代牛心肌細胞色素c的紫外可見吸收光譜的測量結果的示意圖；圖23是示出了構成第五實施方式的多層透明光電轉換元件的透明光電轉換元件中所使用的錫取代馬心肌細胞色素c的紫外可見吸收光譜隨時間變化的測量結果的示意圖；圖24是示出了構成第五實施方式的多層透明光電轉換元件的透明光電轉換元件中所使用的錫取代牛心肌細胞色素c的紫外可見吸收光譜隨時間變化的測量結果的示意圖；圖25是示出了鋅取代馬心肌細胞色素c的紫外可見吸收光譜隨時間變化的測量結果的不意圖26是示出了鋅取代牛心肌細胞色素c的紫外可見吸收光譜隨時間變化的測量結果的不意圖；圖27是示出了通過對構成第五實施方式的多層透明光電轉換元件的透明光電轉換元件中所使用的錫取代馬心肌細胞色素c和牛心肌細胞色素c的光解反應進行曲線擬合所獲得的ニ階反應式的示例的示意圖；圖28是示出了通過對鋅取代馬心肌細胞色素c和牛心肌細胞色素c的光解反應進行曲線擬合所獲得的ニ階反應式的示例的示意圖；圖29是示出了第五實施方式中的金屬取代細胞色素c的光電流產生試驗中使用的蛋白質固定化電極的頂視圖；
圖30是示出了圖29中示出的蛋白質固定化電極的光電流作用譜的測量結果的示意圖；圖31是示出了在圖29中示出的蛋白質固定化電極上觀察到的索雷特(Soret)帶光電流的平均值的示意圖；圖32是示出了各種金屬取代細胞色素c的紫外可見吸收光譜的測量結果的示意圖；圖33是示出了各種金屬取代細胞色素c的熒光光譜的測量結果的示意圖；圖34是示出了相對錫取代馬心肌細胞色素c和鋅取代馬心肌細胞色素c的409nm波長處的吸收率繪制的積分熒光強度的示意圖；圖35是示出了相對錫取代牛心肌細胞色素c和鋅取代牛心肌細胞色素c和鋅取代馬心肌細胞色素c的409nm的波長處的吸收率繪制的積分熒光強度的示意圖；圖36是示出了第七實施方式的多層透明光電轉換元件的示意圖；圖37是示出了第八實施方式的多層透明光電轉換元件的示意圖；圖38是說明第九實施方式的3D成像系統(tǒng)的示意圖；圖39A和圖39B均是說明第九實施方式的3D成像系統(tǒng)的示意圖；圖40是說明第九實施方式的3D成像系統(tǒng)的示意圖；圖41是說明第九實施方式的3D成像系統(tǒng)的示意圖；圖42是說明第九實施方式的3D成像系統(tǒng)的示意圖；圖43是說明第九實施方式的3D成像系統(tǒng)的示意圖；圖44是說明第九實施方式的3D成像系統(tǒng)的示意圖；圖45是說明第九實施方式的3D成像系統(tǒng)的示意圖；圖46是說明第九實施方式的3D成像系統(tǒng)的示意圖；圖47是說明第九實施方式的3D成像系統(tǒng)的示意圖；圖48是說明第十實施方式的3D成像系統(tǒng)的示意圖；圖49是說明第i^一實施方式的3D成像系統(tǒng)的示意圖；圖50是示出了第十二實施方式的光盤系統(tǒng)的示意圖；圖51是示出了第十三實施方式的光學記錄和再現系統(tǒng)的示意圖；圖52是示出了第十四實施方式的CCD圖像傳感器的橫截面視圖。
具體實施方式
以下，將參照附圖描述本發(fā)明的實施方式。將以以下順序描述實施方式。I.第一實施方式(光電導體及其制造方法)2.第二實施方式(光電導體及其制造方法)3.第三實施方式(光電轉換元件及其制造方法)4.第四實施方式(多層透明光電轉換元件及其制造方法)5.第五實施方式(多層透明光電轉換元件及其制造方法)
6.第六實施方式(多層透明光電轉換元件)7.第七實施方式(多層透明光電轉換元件)8.第八實施方式(多層透明光電轉換元件)9.第九實施方式(3D成像系統(tǒng))10.第十實施方式(3D成像系統(tǒng))11.第^^一實施方式(邪成像系統(tǒng))12.第十二實施方式(光盤系統(tǒng))13.第十三實施方式(光學記錄和再現系統(tǒng))14.第十四實施方式((XD圖像傳感器)(I.第一實施方式)[光電導體]圖I示出了第一實施方式中的光電導體。如圖I所示，光電導體包含網絡狀的導電聚合物和/或高分子半導體11與ー個或多個蛋白質12的復合體。具有長壽命激發(fā)態(tài)的蛋白質12定向在特定位置，作為其發(fā)光中心的染料12a被包圍在多肽12b中。通常，導電聚合物和/或高分子半導體11與蛋白質12通過非共價鍵或共價鍵彼此結合。非共價鍵是例如利用靜電相互作用、范德華相互作用、氫鍵相互作用或電荷轉移相互作用的鍵。導電聚合物和/或高分子半導體11與蛋白質12可以經由鏈接劑(圖中未示出)彼此結合。光電導體的整體形狀不被特定地限制，并且可根據需要適當地選擇，但是其例如是膜狀或板狀。光電導體的表面形狀也是任意的，例如可以是凹面、凸面或凹凸面(即有凹面也有凸面)。此外，光電導體的平面形狀并不被特定地限制，并且可根據需要適當地選擇，但是其例如是多角形(三角形、四角形、五角形、六角形等)、圓形或橢圓形。導電聚合物和/或高分子半導體11與蛋白質12的混合比(質量比或重量比)不被特定地限制，并可以根據所需的光電導體的光電導率來適宜地選擇。一般，蛋白質12比導電聚合物和/或高分子半導體11的含量高會使得光電導率増大。導電聚合物和/或高分子半導體11可以是P-型或η-型聚合物。導電聚合物粗略地分為碳氫化合物類導電聚合物和含雜原子的導電聚合物。碳氫化合物類導電聚合物的示例包括聚こ炔、聚苯、聚苯亞こ烯、多并苯、聚苯こ炔、聚ニこ炔、聚萘等。含雜原子的導電聚合物的示例包括聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚賽吩基-こ烯化合物、聚奧、聚異硫等。含有被包圍在多肽12b中的染料12a的蛋白質12包括以下改性為具有熒光性或用熒光化合物改性的各種蛋白質。還可以使用以下蛋白質的衍生物(化學改性的骨骼氨基酸殘基)或其變種(骨骼氨基酸殘基的一部分用其他氨基酸殘基代替)。(I)細胞色素c (電子傳遞蛋白質)
細胞色素C、細胞色素C1、細胞色素C2、細胞色素C3、細胞色素C4、細胞色素C5、細胞色素C6、細胞色素C7、細胞色素C8、細胞色素ど、細胞色素c"、細胞色素CL、細胞色素CM、細胞色素CS、細胞色素C544、細胞色素C545、細胞色素C546、細胞色素C547、細胞色素C548、細胞色素C549、細胞色素C55tl、細胞色素C551、細胞色素C551.5、細胞色素C552、細胞色素C553、細胞色素C554、細胞色素C555、細胞色素C556、細胞色素C557、細胞色素C558、細胞色素C559、細胞色素c56(l、細胞色素C561、細胞色素C562、細胞色素C563等。(2)細胞色素b(電子傳遞蛋白質)細胞色素b、細胞色素Id1、細胞色素b2、細胞色素b3、細胞色素b4、細胞色素b5、細胞色素b6、細胞色素b7、細胞色素b8、細胞色素b9、細胞色素b55(l、細胞色素b551、細胞色素b552、細胞色素b553、細胞色素b554、細胞色素b555、細胞色素b556、細胞色素b557、細胞色素b558、細胞色素b559、細胞色素b56(l、細胞色素b561、細胞色素b562、細胞色 素b563、細胞色素b564、細胞色素b565、細胞色素b566、細胞色素b567、細胞色素b568、細胞色素b569、細胞色素P45tl等。(3)細胞色素a(電子傳遞蛋白質)細胞色素a、細胞色素B1、細胞色素a2、細胞色素a3、細胞色素O、細胞色素O3等。(4)其他電子傳遞蛋白質鐵氧化還原蛋白質、紅素氧還蛋白質、質體藍素、阿蘇林、假天青蛋白質、漆樹藍蛋白質、硫氧還蛋白質等。(5)包含以下輔酶的蛋白質核苷類輔酶煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)、黃素腺嘌呤二核苷酸(FADH)、黃素單核苷酸(FMN)等；醌類輔酶泛醌、質體醌、甲基萘醌類、蒽醌、輔酶F420、深紅醌等；以及卟啉類輔酶血紅素、葉綠素、脫鎂葉綠素、氯等。(6)球蛋白質肌紅蛋白質、血紅蛋白質、神經球蛋白質、細胞球蛋白質等。(7)熒光蛋白質及變種綠突光蛋白質(GFP)、DsRed、Kusabira澄、TagBFP(來自 Evrogen)、來自 Clontech的水果突光蛋白質(http://catalog, takara-bio. co. jp/clontech/product/basic_info.asp unitid = U100005040),來自 MBL 的 CoralHue 系列產品(https://ruo.mbl. co. jp/product/fIprotein/)等。熒光性化合物的示例包括以下熒光染料-4-こ酰氨基-4'-異硫氰酸芪_2，2' - ニ磺酸-諸如丫啶、丫啶橙、丫啶黃、丫啶紅及丫啶異硫氰酸的丫啶和衍生物-5- {2'-こ基)萘胺-I-磺酸(EDANS)-4-氨基-N- [3-(こ烯基磺酰)苯基]萘-3，5-磺酸(熒光黃VS)-N- (4-苯胺-I-萘基)馬來酰亞胺-蒽基酰胺-亮黃-諸如香豆素的香豆素及其衍生物7-氨基-4-甲基香豆素(AMC，香豆素120)以及
7-氨基-4-三氟甲基香豆素(ニ氫香豆素151)諸如焰紅染料、Cy3、Cy5、Cy5. 5、以及Cy7的青色素及其衍生物-4'，6- ニ脒基-2-苯基(DAPI)-5'，5" - ニ溴鄰苯三酚-磺酰(溴鄰苯三酚紅)-7-ニこ氨基-3_(4'-異硫氰酸苯基)-4-甲基香豆素
- ニこ胺基- ニこ烯三胺五こ酸酯-4,4/ - ニ異硫氰酸基ニ苯こ烷_2，2'-萘ニ磺酸-4,4' - ニ異硫氰酸基ニ苯こ烯_2，2' -ニ磺酸-5-[ニ甲氨基]萘I-磺酰氯(DNS，丹磺酰氯)-4-(4' - ニ甲基氨基苯基偶氮)苯甲酸(DABCYL)-4-ニ甲氨基苯偶氮苯-4'-異硫氰酸(DABITC)-諸如曙紅和曙紅異硫氰酸的曙紅及其衍生物-諸如赤蘚紅B和赤蘚紅異硫氰酸的赤蘚紅及其衍生物-熒光素及其衍生物，諸如溴こ非啶、5-羧基(FAM)、5-(4，6_ニ氯三嗪-2-基)氨基熒光素(DTAF)、2' V - ニ甲-4' 5' -ニ氯_6_羧基(JOE)、異硫氰酸熒光素(FITC)、氯三嗪基熒光素、萘并熒光素和QFITC(XRITC)-熒光胺-IR144-IR1446-綠色熒光蛋白質(GFP)-珊瑚礁衍生的熒光蛋白質(RCFP)-麗絲胺(商品名)-麗絲胺若丹明、熒光黃-孔雀石綠異硫氰酸-4-甲基傘形酮-O-甲酚酞-硝基酪氨酸-副玫瑰苯胺-尼羅紅-俄勒岡綠-酚紅-B-藻紅蛋白質-O-酞ニ醛-芘及其衍生物，諸如芘、芘丁酸以及I-芘基丁酸琥珀酰亞胺酷-活性紅4(汽巴克隆(商品名)艷紅3B-A)-羅丹明及其衍生物，諸如6-羧基-X-羅丹明(ROX)、6_羧基羅丹明(R6G)、4，7_ニ氯羅丹明_絲胺、羅丹明-B-磺酰氯、羅丹明(Rhod)、羅丹明B、羅丹明123、羅丹明X異硫氰酸、基羅丹明B、基羅丹明101、基羅丹明101的磺酰氯衍生物(德州紅)、N，N，N'，N'-甲基-6-羧基羅丹明(TAMRA)、四甲基若丹明和四甲基若丹明異硫氰酸(TRITC)-核黃素-玫紅酸和鋱螯合物衍生物-氧雜蒽-上述化合物的組合除了上述化合物，可以使用本領域普通技術人員熟知的其他熒光染料，諸如可以從Molecular Probes (美國俄勒R州尤金市)和Excitors (美國俄亥俄州代頓市)獲得的那些化合物或者其組合。 例如，為了機械支撐光電導體，可根據需要將光電導體形成在基板上。任何已知的基板都可以用作該基板，可根據需要適宜地選擇，并且其可以是透明或不透明基板?？筛鶕枰m宜地選擇透明基板的材料，但是其例如是諸如石英或玻璃的透明無機材料或透明塑料材料。透明塑料基板用作柔性透明基板是有利的。透明塑料的示例包括聚對苯ニ甲酸こニ醇酯、聚萘ニ甲酸、聚碳酸酷、聚苯こ烯、聚こ烯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚偏ニ氟こ烯、醋酸纖維素、溴化苯氧樹脂、聚酰胺、聚酰亞胺、聚苯こ烯、聚芳酷、聚砜、聚烯烴等。例如，將硅基板用作不透明基板。圖2示意性示出了導電聚合物和/或高分子半導體11與蛋白質12經由非共價鍵彼此結合的狀態(tài)的示例?？蛇x地，圖3示意性示出了導電聚合物和/或高分子半導體11與蛋白質12經由鏈接劑13彼此結合的狀態(tài)的示例?？梢詫⒏鶕щ娋酆衔锖?或高分子半導體11以及蛋白質12適宜選擇已知的鏈接劑用作鏈接劑13。具體地，可以使用以下鏈接劑。(I)經由胺-胺鍵將導電聚合物和/或高分子半導體11結合至蛋白質12的那些鏈接劑-戊ニ醛(反應基醛基)[化學式I]-DSG (反應基=NHS酷;分子量326. 26 ;間隔臂長度7.7人)[化學式2]
/^f0 ο ο y-y
V"N 'O 人ノ、メ'·0ζ OO-BS (PEG) 5(反應基=NHS 酷；PEG 間隔；分子量:532. 50)[化學式3]
ザ。O、へ
Yh^0 人ノ、へハ'。ヘン1·' ο メ iOO-BS (PEG) 9 (反應基NHS 酷；PEG 間隔；分子量:708. 71)[化學式4]
權利要求
1.一種光電轉換元件，包括光電導體，所述光電導體包含導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。
2.根據權利要求I所述的光電轉換元件，其中，所述導電聚合物和/或高分子半導體電連接在第一電極和第二電極之間。
3.根據權利要求2所述的光電轉換元件，其中，所述導電聚合物和/或高分子半導體與所述蛋白質通過非共價鍵或共價鍵彼此結合。
4.根據權利要求3所述的光電轉換元件，其中，所述導電聚合物和/或高分子半導體形成網絡。
5.根據權利要求4所述的光電轉換元件，其中，所述染料具有熒光性或磷光性。
6.根據權利要求5所述的光電轉換元件，其中，所述蛋白質是選自包括電子傳遞蛋白質、含輔酶蛋白質、球蛋白類、熒光蛋白質以及熒光蛋白質的變種的組中的至少ー種蛋白質。
7.根據權利要求6所述的光電轉換元件，其中，所述復合體還含有機械強度比所述導電聚合物和/或高分子半導體高的另ー聚合物。
8.根據權利要求6所述的光電轉換元件，其中，所述光電導體以及所述第一電極和所述第二電極形成在基板上。
9.根據權利要求8所述的光電轉換元件，其中，所述基板以及所述第一電極和所述第ニ 電極是透明的。
10.根據權利要求I所述的光電轉換元件，其中，所述光電轉換元件是光接收元件。
11.根據權利要求I所述的光電轉換元件，其中，所述光電轉換元件是是柔性的。
12.一種光電轉換元件的制造方法，包括形成光電導體，所述光電導體包含導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。
13.根據權利要求12所述的光電轉換元件的制造方法，其中，首先在基板上形成第一電極和第二電極，并且以所述導電聚合物和/或高分子半導體電連接在所述第一電極和所述第二電極之間的方式在所述基板上形成所述光電導體。
14.根據權利要求13所述的光電轉換元件的制造方法，其中，所述導電聚合物和/或高分子半導體與所述蛋白質通過非共價鍵或共價鍵彼此結合。
15.根據權利要求14所述的光電轉換元件的制造方法，其中，通過使用含有所述導電聚合物和/或高分子半導體以及所述蛋白質的溶液來形成所述復合體。
16.根據權利要求14所述的光電轉換元件的制造方法，其中，在含有所述導電聚合物和/或高分子半導體以及所述蛋白質的溶液中添加鏈接劑，通過所述鏈接劑使所述導電聚合物和/或高分子半導體與所述蛋白質彼此結合，然后使用所述溶液來形成所述復合體。
17.根據權利要求14所述的光電轉換元件的制造方法，其中， 通過使用含有用于制備所述導電聚合物和/或高分子半導體的單體以及所述染料的溶液，利用電化學聚合方法從所述単體形成所述導電聚合物和/或高分子半導體， 通過向所述溶液添加脫輔基蛋白質來形成含有所述染料的所述蛋白質，并且 通過使用所述溶液來形成所述復合體。
18.—種固態(tài)圖像傳感器，包括光電導體作為光接收元件，所述光電導體包含導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。
19.ー種固體圖像傳感器的制造方法，包括通過使用包含導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體的光電導體來形成光接收單元。
20.ー種電子設備，包括具有光電導體的光電轉換元件，所述光電導體包含導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。
21.ー種電子設備，包括具有光電導體作為光接收單元的固態(tài)圖像傳感器，所述光電導體包含導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。
22.ー種光電導體，包括導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。
23.一種光電導體的制造方法，包括形成導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。
24.一種多層透明光電轉換元件，包括多個相互層壓的包括光電導體的透明光電轉換元件，所述光電導體包含導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。
25.ー種電子設備，包括多層透明光電轉換元件，所述多層透明光電轉換元件包括多個相互層壓的包括光電導體的透明光電轉換元件，所述光電導體包含導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少ー種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。
26.根據權利要求25所述的電子設備，其中，所述電子設備是三維(3D)顯示器、三維圖像傳感器、照相機或光學記錄和再現系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了光電轉換元件、光電導體及多層透明光電轉換元件，其中，該光電轉換元件包括光電導體，該光電導體含有導電聚合物和/或高分子半導體與包含至少一種具有長壽命激發(fā)態(tài)的染料的蛋白質的復合體。
文檔編號H01L27/146GK102683360SQ20121004855
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月27日 優(yōu)先權日2011年3月7日
發(fā)明者中丸啟, 后藤義夫, 山田齊爾, 戶木田裕一, 羅瑋 申請人:索尼公司