2012 Fiscal Year Research-status Report
温度に依存しない感度特性を持つ５００℃まで動作可能な炭化珪素紫外光検出器の実現
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24656230
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
須田 淳 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00293887)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 炭化硅素 / 紫外線 / 検出器 / リーク電流 / 高温デバイス |
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| Research Abstract |
炭化硅素紫外光検出器（フォトダイオード、PD）の試作を行い、室温から５００℃までの温度特性の測定を行った。PDの特性上重要な逆方向リーク電流について詳しく調べたところ、温度上昇と共に急速に増大し、３００℃以上では、PDの検出感度に重大な影響を及ぼすほどの大きなリーク電流になることが判明した。そこで、メサ構造周囲のパッシベーションに、これまで使用していた単なる熱酸化プロセスではなく、熱酸化後の一酸化窒素による熱処理を行った。これにより、室温では１／１０００以下、高温でも１／２０以下にリーク電流が低減した。
作製した改良型PDの光感度特性の温度依存性を測定し、目標としていた５００℃までの動作に成功した。また、感度の温度依存性について調べたところ、室温から５００℃まで感度の温度依存性を無依存にすることはできていないが、例えば、２００～５００℃ではほぼ無依存とすることができた。
また、感度の温度依存性を解析するために必要となる基礎データーとして、光吸収係数の温度依存性の測定を行った。厚さのことなるサンプルを作製し、吸光度の比と、厚さの比から、表面、裏面での反射などの影響を除いた結晶自体の光吸収係数を求めることに成功し、その温度依存性を励起子遷移を含めたモデル式で解析することに成功した。今後より吸収係数の大きい領域を、さらに薄層化したサンプルで測定することを検討しており、その試料作成方法を検討している。
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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
逆方向リーク電流の起源が側面にあることを明らかにし、側面のパッシベーション方法を工夫することで、大幅なリーク電流低減を達成した。また、目標の５００℃でのリーク電流はまだ改善の余地があるが、パッシベーション方法のさらなる検討をすることで期間内に５００℃動作を達成できると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
パッシベーション方法のさらなる検討、電極などの工夫をすることで期間内に５００℃でのリーク電流低減、および長時間安定動作を達成する。パッシベーション方法を昨年度は一通りしかトライできていなかったので、条件を系統的に変化させて、最適なプロセスを確立する。
また、光吸収係数の大きな波長域での測定を行い、フォトダイオードの設計を行うための基礎データの確立を目指す。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
昨年度後半に実施予定であった測定系の改良、新しい系列のサンプル作製がずれこんでしまった。今年度の４～５月に遂行する。
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