アモルファス半導体の超格子構造を光導電膜に応用した積層型高感度撮像素子の研究

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03650255
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 安藤 隆男 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80091156)
• Keywords: アバランシェフォトダイオ-ド / 増倍型固体撮像素子 / 超格子 / 電界放出界電子源 / アモルファスシリコン

Research Abstract

今年度に行った研究の成果は以下の通りである。
1.電界放出カソ-ドの実験装置として、陽極-陰極間距離を可変でき、試料の加熱クリ-ニング機構付きの実験真空装置の設計を行った。現在業者に作製依頼中である。
2.電界放出型カソ-ドについては、N型Si上に形成した100nmのSiO_2膜をマスクとして、鋭い先端部を得る結晶面方位とエッチング条件を調べた。また電子ビ-ム描画で口径3μmφ、ビッチ10μmのSiO_2マスクを再現性良く作製できることを確め、カソ-ドアレイの見通しを得た。
3.ブロッキング層として、負電極側に禁制帯幅の広いaーSi:H膜を、正電極側にスパッタ法を堆積したaーSiN膜を用いることにより暗電流を1/1000以下に低減でき、5x10^<-5>secの光応答速度を得た。またSeparated Absorption&Multiplication(SAM)構造を実現するための作製条件を確立し、量子効率1以上の光電流増倍現象を確認した。さらに厚みの異なるキャリア増倍層の素子を試作し、増倍層の膜厚が厚いほど大きな増倍が生じること、また増倍層に入るキャリアが正孔の場合には同じ動作条件では増倍現象が確認されないことから、光電流の増倍は増倍層内でのアバランシェ増倍現象による可能性が大きいことを明らかにした。これらの実験結果から増倍層内の電界が5x10^<-5>V/cmの電子のイオン化係数を求めてみるとα=2.5×10^5cm^<-1>と推定されることを示した。
4.増倍層にaーSi:H,aーSiC:H超格子を挿入する構造については、真性のaーSi:H(15nm)とaーSiC:H(15nm)を交互に5周期及び10周期堆積したpinフォトダイオ-ドを作製し、逆バイアス-光電流特性を測定した。超格子を10周期堆積した方の素子がより多くの光電流を生じ、超格子の有効性を確認した。

Research Products

• [Publications] 片山 功,黄忠 守,澤田 和明,大隅 淑弘,安藤 隆男: "aーSi:H,aーSiC:H埋め込みpーiーnフォトダイオ-ドのセンサ特性" 1991年テレビジョン学会年次大会講演予稿集. 17-18 (1991)
• [Publications] 黄忠 守,片山 功,安藤 隆男: "低電圧駆動の高利得aーSi:H光センサ" 1991年テレビジョン学会年次大会講演予稿集. 19-20 (1991)
• [Publications] 片山 功,澤田 和明,安藤 隆男: "aーSi:H,aーSiC:Hを用いた埋め込みpーiーn光センサ" 1991年度電気関係学会東海支部連合大会講演論文集. 358-358 (1991)
• [Publications] 澤田 和明、片山 功、安藤 隆男: "aーSi:H/aーSiC:Hヘテロ接合SAM型 フォトダイオ-ドの光電献増倍" テレビジョン学会技術報告. 15. 1-6 (1991)