5ミクロン以上の赤外光に感度を持つ電界放出微小エミッタ型光電子放出デバイスの研究

• Project/Area Number: 09750381
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 電子デバイス・機器工学
• Research Institution: Toyohashi University of Technology (1998); Shizuoka University (1997)
• Principal Investigator: 澤田 和明 (澤田 知明) 豊橋技術科学大学, 工学部, 講師 (40235461)
• Project Period (FY): 1997 – 1998
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1998)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 1998: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1997: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 赤外光 / 光電子放出面 / 光電面 / フィールドエミッタ / 焦電センサ / フローティングエミッタ

Research Abstract

本研究では電界放出微小エミッタを用いて,これまでの技術では作製不可能であった、波長5μm以上の赤外光を高感度に検出できる電子放出デバイスを製作することを目的とした.MOSFETのドレイン領域に三極管構造の電界放出微小電子源を設け,ゲート領域には焦電体を配置する構造のデバイスを提案した.焦電材料はチョッピングなどを必要とするものの赤外光に感度が高く,室温で動作可能である.今回,赤外光受光部にはPZTの焦電体を配置しており,その焦電体の発生電圧がゲート印加電圧として働く.従って,MOSFETに流れる電流を焦電体に発生する電圧で制御することができる.微小電子源からの放出電流はMOSFETに流れる電流と等しいので,焦電体に入射する赤外光に依存した電子の放出が期待できる.三極管フィールドエミッタを真空チャンバ内に設置し,焦電センサの出力電圧で制御されたMOS型のトランジスタのドレインと電界放出微小電子源を接続する.今回の実験では,1Hzのチョッパを用いて入射赤外線を間欠的に遮断し測定した.放出電流の入射光量依存性は赤外波長約8μm一定で測定した. その結果,入射光量に対して,放出電流が比例していることがわかる.測定環境不備のため,現在のところ入射光量は任意目盛りで示した.さらに波長依存性を測定したところ,波長4μmから10μmの領域において,放出電流値が波長に依存性がないことが確認できた.

Research Products

• [Publications] 澤田和明 他: "電界放出微小電子源型高感度光センサの広ダイナミックレンジ化" 映像情報メディア学会誌. 53(2). 275-281 (1999)
• [Publications] 澤田和明 他: "5ミクロン以上の赤外光を検出可能な電子放出デバイスの研究" 1998年映像情報メディア学会年次大会講演予稿集. ITE'98. 168-169 (1998)
• [Publications] K.Sawada他: "High Sensitive Photodetector using Field Emitter" Technical Digest of the 15th Sensor Symposium. 145-148 (1977)
• [Publications] K.Sawada他: "Photosensitive Field Emitters Including a-SiiH p-i-n Photodetector Region" IEEE Tran,Electron Devices. 45(1). 321-325 (1998)