2020 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ物質へテロ界面における近接場光励起による新奇光機能デバイス応用
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18H01470
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
八井 崇 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80505248)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 近接場光 / 波数励起 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は近接場光による波数励起を利用したSi受光器の検出効率のさらなる向上を目的とする。これを実現するために、Si受光デバイスを作製し、近接場光発生源として金ナノ微粒子を塗布することで、受光検出効率の検討を行った。
Si受光デバイスには昨年度までに作成したpn構造よりも空乏層が大きく取れるp-i-n構造の作製を行った。p-i-n構造として、p層とn層の間に400um弱のi層を配置した構造を作製した。基板にはSOI基板を用いた。作製した構造を用いて光電流の増加率の測定を行った。作製した構造に対して金微粒子（直径5、10、100nm）を塗布し、受光感度特性を測定した。その結果、塗布する前と比較して、受光感度特性はいずれの場合でもバンド端近傍で高くなる傾向が得られた。プラズモン増強は波長500nm付近で最大となるのに対して、このようにバンド端近傍で感度増強が得られたことは、近接場による不確定性原理による波数励起が発生した結果であると考察される。また、逆バイアス依存性の計測も行った。その結果、逆バイアス電圧増大に伴って、受光感度が増大する傾向が得られ、金微粒子塗布前と比較して、最大で約20倍程度の受光感度増大を得ることに成功した。
直径100nmの金微粒子を用いた結果から、バンドギャップ波長（～1100nm）における受光感度は0.01 [A/W]であった。また、受光感度の波長依存性のフィッティング直線より、波長1500nmにおける受光感度は0.0002 [A/W]にと見積もられる。実験における、金微粒子の被覆率（約1.8%）から鑑みて、金微粒子塗布の最適化により、受光感度0.1 [A/W]（バンドギャップ波長～1100nm）、0.001 [A/W]（アイセーフ波長～1500nm）が期待される。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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