2018 Fiscal Year Research-status Report
ZnSe系有機-無機ハイブリッド型紫外集積APDの実用開発
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18K04284
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
阿部 友紀 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (20294340)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
市野 邦男 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (90263483)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 紫外アバランシェフォトダイオード / 有機-無機ハイブリッド構造 / ZnSe |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，ZnSe系有機－無機ハイブリッド型APDにより紫外線APDのもつ感度および暗電流などの課題を打破して，紫外線光波帯で初めての集積型APDを実現し，医療分野のみならず天文計測，科学計測，次世代光ディスク用などの新たな応用分野の開拓を目指すことを目的とする。光検出器で最も成功を収めているSiをはじめとし，世界で研究開発が行われているGaN，ZnSe，SiC，ZnO系材料においても，本研究の開発対象波長域である紫外線領域は材料の光吸収係数が高く，光検出器において高い吸収損失を生じる。これを解決する方法として，窓層の薄膜化とヘテロ・ウインドウ化がある。本研究は，これらを同時に実現可能な材料として紫外透明かつ低抵抗な有機導電膜PEDOT:PSSを用いることで，紫外線光波帯で初めての集積型有機－無機ハイブリッドAPD素子の実用化および集積化を目指すものである。
本年度は，PEDOT:PSS窓層の形成方法を従来のインクジェット法からスピンコート・フォトリソグラフィ法に変更することにより，正確かつ均一な窓層のパターニングと歩留まりの向上を目指した。逆方向暗電流特性においては，従来のインクジェット法と同等の暗電流特性を得ることができた。また，従来のインクジェット法ではPEDOT:PSS窓層の中心部が約1μmと厚膜化していたが，スピンコート・フォトリソグラフィ法では，端部から中心部まで0.2μmと薄膜かつ均一に形成することが可能になった。その結果，外部量子効率も従来の40%程度から70%へと向上した。また，従来200倍程度であったAPDの増倍率が3000倍以上に大幅に改善した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画ではインクジェット法においてPEDOT:PSSの希釈を予定していたが，さらに進めてスピンコート法とフォトリソグラフィによるPEDOT:PSS窓層の薄膜化を図った。その結果，外部量子効率は従来の40%から70%に向上し，増倍率は従来の200倍から3000倍へと大幅に向上した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は下記の2点を中心に研究を進める。
(1) APD素子のパッシベーションを進め，実用レベルの素子寿命を確保する。
(2) 現在PEDOT:PSS窓層に直接Agペーストで金線を接続しているが，電極金属の蒸着により外部へ電極を取り出し，Ag配線で外部回路と接続する。
(3) フォトリソグラフィによる50ピクセル程度の1次元APDアレイを実現する。
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| Causes of Carryover |
少額であるため，次年度予算と合算して活用する。
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[Presentation] Development of high gain ZnSe-based organic-inorganic hybrid ultraviolet avalanche photodiodes2018
Author(s)
K. Nakagawa, T. Kawahara, K. Tanaka, Y. Ichikawa, K.Yoshida, Y.Fujii, T. Abe, H. Kasada, K. Ando, K. Ichino, and K. Akaiwa
Organizer
第38回電子材料シンポジウム
