酸化物半導体の光電子物性の解明と紫外線センサーへの応用

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20560018
• Research Institution: Kansai University
• Principal Investigator: 齊藤 正 Kansai University, システム理工学部, 教授 (30388417)
• Keywords: 光物性 / 半導体物性 / 光デバイス / 物性実験

Research Abstract

本研究の目的は,酸化物半導体の光電子物性を解明し,小型・簡便な火炎監視装置などに使用できるソーラーブラインド紫外線センサーを実現することにある.
1.成膜と光吸収特性
ソーラーブラインドで火炎発光を検出できる波長域は250-280nm(4.43-4.96eV)である.当初検討していた酸化ジルコニウム膜ではバンドギャップ波長が短すぎることが判明したため,今年度は,酸化ガリウム膜とチタン酸ジルコニウム膜を検討した.
(1)酸化ガリウム膜はゾル-ゲル法にて形成した.膜の光学的バンドギャップは基板や熱処理条件に依存し,4.84-5.02eVが得られた.この光学的バンドギャップは目的としている波長域を含んでいる.
(2)チタン酸ジルコニウムは有機金属分解法を用いて形成した.チタンおよびジルコニウムの有機金属の混合比を変化させることによりバンドギャップの調整を行った,この結果,目的としている波長域に整合する光学的バンドギャップ4.59eVの膜が得られた.
2.フォトコンダクタンス特性評価
酸化ガリウム膜では所望の光学的バンドギャップが得られたので,フォトコンダクタを作製して受光特性を測定した.オーミック電極にはチタン/アルミニウムを用いた.0-18Vまでの範囲でバイアス電圧を変化させて測定した結果,265nm付近にピーク波長を持つ光電流スペクトルが得られた.バイアス電圧と光電流値はほぼ線形に変化し,フォトコンダクタの典型的な特性を示した.光電流スペクトルのピーク波長はほとんど変化しなかったが,詳細に見るとピーク波長がバイアス電圧の増加とともにわずかに短波長側に移動(ブルーシフト)していることが分かった.