2013 Fiscal Year Research-status Report
モノリシック集積型高感度ＳＯＩフォトダイオードの開発
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24560401
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
小野 篤史 静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (20435639)
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| Keywords | フォトダイオード / 金ナノ粒子 / 表面プラズモン |
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| Research Abstract |
本研究目的は，次世代CMOSとして注目されているSOIデバイスに光検出器を同一基板上に実装することである．SOI上に光検出器を実装した場合，SOIが薄膜であるために光吸収効率が大幅に低減される．SOI光検出器の感度を向上させる技術を開拓するため，本研究では受光面上に金ナノ粒子を付着した新しいSOI-PINフォトダイオードを開発する．
初年度に作製デバイスをモデル化し，SOI内部の光吸収効率を計算することにより，金ナノ粒子の粒径と密度を最適化した．計算結果より，SOI膜厚100nmのフォトダイオードに対する感度向上においては，付着金ナノ粒子の粒径は140nm，金ナノ粒子配列周期は240nm（粒子密度：1.7e9 particles/cm2) がそれぞれ最適なパラメータであることが分かった．この最適パラメータをもとに，本年度は，従来よりも大きい金ナノ粒子（粒径150nm）を高密度（6.0e8 particles/cm2)に付着する技術を開発した．新技術により開発した金ナノ粒子付SOIフォトダイオードの感度特性を計測し，金ナノ粒子付着前と比較して約2倍の感度向上を実現した．得られた感度スペクトル結果の計算との整合性を示した．
本研究成果をOptical Materials Express 2014に誌上発表した．誌上発表した論文が，OSA（米国光学会）が選ぶ重要論文Spotlight on Opticsに選ばれた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
金ナノ粒子粒径と密度を最適化し，金ナノ粒子付着によるSOIフォトダイオードの光吸収効率向上メカニズムを明らかにした他，最適条件に即した金ナノ粒子付着技術を新たに開発し，実証するなど，当初の計画にはなかった研究成果を得たため．
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| Strategy for Future Research Activity |
金ナノ粒子周期配列手法を確立し，単一波長における感度向上の実証を目指す．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初計画していた購入予定物品に対し，当初よりも計画以上に研究成果が得られ，より適切な物品の購入や研究成果投稿料に変更したため，当該助成金が生じた．
周期配列金ナノ粒子付SOIフォトダイオードの開発に必要となる物品の購入および，得られた成果を広く世に公表することにより，計画的かつ適切に使用する．
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Research Products
(2 results)
