非晶質傾斜超格子を用いた極低雑音アバランシェ増幅型光導電膜の研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09229228
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 安藤 隆男 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80091156)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中西 洋一郎 静岡大学, 電子工学研究所, 助教授 (00022137) ; 澤田 和明 静岡大学, 電子工学研究所, 助手 (40235461)
• Keywords: 傾斜超格子構造 / 水素化アモルファスシリコン簿膜 / アバランシェ増倍フォトダイオード / 伝導帯バンドオフセット / a-SiC:H / 結晶Siヘテロ接合 / a-SiC:H膜

Research Abstract

a-Si:H/a-Si_<1-x>C_x:H傾斜超格子アバランシェフォトダイオード簿膜において,入射したフォトンは,平成8年度の研究の結果より,電子がこのバンドオフセット領域で,ほぼ100%の確率でインパクトイオン化を起こすことがわかった.まず本年度は,コンダクションバンドオフセットの働きを明確にするために,コンダクションバンドオフセットの値を変化させ,フォトダイオードに流れる光電流特性を調べた.1段の傾斜構造を持つフォトダイオードにおいて光電流が増倍を開始する電圧と,傾斜構造におけるコンダクションバンドオフセットの大きさとの関係を調べた.コンダクションバンドオフセットの大きさを増やしていくと増倍を開始する閾値電圧は減少し,バンドオフセットが0.4eVのとき最も低い電圧で増倍を開始した.しかしながらそれ以上にバンドオフセットを増加させると,逆にインパクトイオン化を開始する閾値電圧は増加する結果を得た.これは,これまで予想していた結果と相反する結果であった.この原因は,バンドオフセットを増やす目的で炭素の混入量を増やすと,膜中の欠陥が増大することにより移動度の低下が起こったためではないかと考えている.従ってインパクトイオン化の閾値電圧の低減化を図る上でaーSiC:H層での高移動化は必須である.
本年度はさらに,光電変換デバイスとして最も重要なアモルファスシリコン系フォトダイオード暗電流の発生機構について検討を行った.その結果,低電界側での暗電流と高電界側での暗電流ではその発生機構が異なることを見いだし,暗電流の低減化を図る指針を得た.

Research Products

• [Publications] K.Sawada 他: "a-Si:H avalarche multiplication p-i-n photodiocle film" Proceedings of 1997 IEEE Workshop on Charge-Coupled Devices & Advanced Image Sensors. P7-1 (1997)
• [Publications] 奥村佳弘 他: "バンドオフセットを持つa-Si:H系傾斜フォトダイオードの光電変換特性" 1997年映像情報メディア学会年次大会講演予稿集. 9-10 (1997)
• [Publications] K.Sawada 他: "Amorphous Silicon avalanche Photodiode Films using Functionally Graded Superlattice Structure." Extend Abstructs of the 1997 International Conf.on Solid State Device and Materials. 548-549 (1997)
• [Publications] 奥村佳弘 他: "バンドオフセットを持つa-Si:H系傾斜超格子フォトダイオードの光電変換特性" 第58回応用物理学会学術講演会. 2aYE11 (1997)
• [Publications] 澤田和明 他: "a-Si:H/a-Si_<1-x>C_x:H傾斜超格子構造を用いた光電変換膜による光電流増倍" 映像情報メディア学会技術報告. 21(80). 25-30 (1997)