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酸化亜鉛を母体材料とした外部電源不要なウェアラブル紫外線検出器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15760248
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関大阪工業大学

研究代表者

小池 一歩  大阪工業大学, 工学部, 講師 (40351457)

研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2005年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2004年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2003年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
キーワード紫外線検出器 / 酸化亜鉛 / 酸化マグネシウム亜鉛 / 分子船エピタキシー / マグネシウム組成制御 / 波長選択性 / 電界効果トランジスター / 分光感度特性 / 分子線エピタキシー / Mg組成制御 / 光導電型セル / 2次元電子ガス / フッ化カルシウム / シリコン基板 / 結晶成長 / 波長選択
研究概要

前年度に引き続き目標とする紫外線検出器の実現に向けて研究を行った.特許出願済の独自技術[1,2]を用いて単結晶シリコン(111)基板上に酸化マグネシウム亜鉛(ZnMgO)混晶膜を作製し,波長選択性を有する光導電型セルを試作した.しかし,当セルの光応答性を調べたところ,光スイッチング特性(ON/OFF比と時定数)が悪いことに気がついた.この特性を改善するためには,ヘテロ接合やショットキー電極の導入が不可欠である.そこで,自発分極およびピエゾ分極によってZnO井戸層に2次元電子ガスが形成されるZnMgO/ZnO/ZnMgOダブルヘテロ構造を利用して,トップゲート型の電界効果トランジスター(FET)を試作した.ここで,ZnO井戸層による紫外光の吸収を減らすため井戸幅を薄く設定し,さらにゲート電極の光透過性を高めるためAu/Tiショットキー電極を薄く設定した.FET動作時に波長の異なる単色光を照射したところ,ZnMgO障壁層のバンドギャップエネルギーに相当する紫外光を照射した際に大きな光電流を検出した.また,ゲート電圧を閾値電圧よりもやや低く設定することで,光スイッチング特性が大幅に改善されることも判った.以上の結果は,当該FET構造が目標とする電源一体型のウェアラブル紫外線検出器の実現に有望であることを示すものである.
[1]単結晶シリコン基板上の酸化亜鉛単結晶膜の製造方法,矢野,井上,佐々,小池
特開2003-165793,科学技術振興事業団から出願,2001年11月
[2]薄膜積層構造体及びその製造方法,矢野,井上,佐々,小池
特開2005-145753,科学技術振興機構・大阪工大摂南大学から出願,2003年11月

報告書

(3件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (10件) 産業財産権 (1件) 文献書誌 (4件)

  • [雑誌論文] Observation of Blue Shifts in ZnO/ZnMgO Multiple Quantum Well Structures by Ion-Implantation Induced Intermixing2006

    • 著者名/発表者名
      V.A.Coleman, M.Buda, H.H.Tan, C.Jagadish, M.R.Phillips, K.Koike, S.Sasa, M.Inoue, M.Yano
    • 雑誌名

      Semiconductor Science and Technology 21

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Molecular Beam Epitaxial Growth of Wide Bandgap ZnMgO Alloy Films on (111)-Oriented Si Substrate Toward UV-Detector Applications2005

    • 著者名/発表者名
      K.Koike, K.Hama, I.Nakashima, G.Takada, K.Ogata, S.Sasa, M.Inoue, M.Yano
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 278・1-4

      ページ: 288-292

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Molecular Beam Epitaxial Growth of Al-Doped ZnMgO Alloy Films for Modulation-Doped ZnO/ZnMgO Heterostructures2005

    • 著者名/発表者名
      K.Koike, K.Hama, I.Nakashima, S.Sasa, M.Inoue, M.Yano
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 44・6A

      ページ: 3822-3827

    • NAID

      10016441017

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Characteristics of a Zn_<0.7>Mg_<0.3>O/ZnO Heterostructure Field-Effect Transistor Grown on Sapphire Substrate by Molecular Beam Eptitaxy2005

    • 著者名/発表者名
      K.Koike, I.Nakashima, K.Hashimoto, S.Sasa, M.Inoue, M.Yano
    • 雑誌名

      Applied Physics Letter 87

      ページ: 112106-112108

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermal Stability of ZnO/Zn_<0.7>Mg_<0.3>O Superlattices Grown on Sapphire Substrates by Molecular Beam Epitaxy2005

    • 著者名/発表者名
      M.Yano, K.Koike, G.TaKada, I.Nakashima, K.Fujimoto, S.Sasa, M.Inoue
    • 雑誌名

      Proceedings of 24th Electronic Materials Symposium 24

      ページ: 271-274

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] シリコン基板を用いたZnMgO薄膜の分子線エピタキシー2004

    • 著者名/発表者名
      小池一歩, 小室友範, 濱憲治, 越智秀, 尾形健一, 佐々誠彦, 井上正崇, 矢野満明
    • 雑誌名

      真空 47-3

      ページ: 269-272

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Analysis of Mg content of Zn_<1-x>Mg_XO film grown on sapphire substrates by plasma-assisted molecular beam epitaxy2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Fengping, J.Shuisheng, K.Ogata, K.Koike, S.Sasa, M.Inoue, M.Yano
    • 雑誌名

      Science in China Series E-Engineering & Materials Sciences 47-2

      ページ: 166-172

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Electron-cyclotron-resonance plasma etching of the ZnO layers grown by molecular-beam epitaxy2004

    • 著者名/発表者名
      K.Koike, K.Hama, I.Nakashima, G.Takada, K.Ogata, S.Sasa, M.Inoue, M.Yano
    • 雑誌名

      Journal of Vacuum Science Technology A22-3

      ページ: 531-533

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Molecular beam epitaxial growth of wurtzite Zn_XMg_<1-x>O alloy films or UV-detectors on (111)-oriented Si substrate2004

    • 著者名/発表者名
      K.Koike, K.Hama, I.Nakashima, G.Takada, K.Ogata, S.Sasa, M.Inoue, M.Yano
    • 雑誌名

      Extended Abstracts of the 23th Electronic Materials Symposium 23

      ページ: 217-220

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Piezoelectric carrier confinement by the lattice mismatch at ZnO/Zn_<0.6>Mg_<0.4>O heterointerface2004

    • 著者名/発表者名
      K.Koike, K.Hama, I.Nakashima, G.Takada, K.Ozaki, K.Ogata, S.Sasa, M.Inoue, M.Yano
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 43-10B

    • NAID

      10013744637

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [産業財産権] 酸化亜鉛トランジスタ(特許権)2005

    • 発明者名
      佐々誠彦, 井上正崇, 矢野満明, 前元利彦, 小池一歩
    • 権利者名
      大阪工大, 摂南大学
    • 産業財産権番号
      2005-055823
    • 出願年月日
      2005-03-01
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [文献書誌] K.Koike, T.Komuro, K.Ogata, S.Sasa, M.Inoue, M.Yano: "Improvement of the CaF_2 buffer layer for ZnO/Si(111) heteroepitaxy"Extended Abstracts of the 22th Electronic Materials Symposium. EMS-22. 49-52 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 小池一歩, 小室友範, 延鳳平, 尾形健一, 佐々誠彦, 井上正崇, 矢野満明: "A面サファイア基板を用いた単結晶ZnO薄膜の分子線エピタキシャル成長"材料. 52・14. 1414-1419 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Koike, T.Komuro, K.Ogata, S.Sasa, M.Inoue, M.Yano: "CaF_2 Growth as a Buffer Layer of ZnO/Si Heteroepitaxy"Physica E. (印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 小池一歩, 小室友範, 濱憲治, 越智秀, 尾形健一, 佐々誠彦, 井上正祟, 矢野満明: "シリコン基板を用いたZnMgO薄膜の分子線エピタキシー"真空. (印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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