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モンテカルロ法によるシングルフォトンアバランシェダイオードの解析

研究課題

研究課題/領域番号 17K06386
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関大阪工業大学 (2019-2020)
大阪大学 (2017-2018)

研究代表者

鎌倉 良成  大阪工業大学, 情報科学部, 教授 (70294022)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードフォトダイオード / モンテカルロシミュレーション / アバランシェ破壊 / 赤外線検出素子 / InAs/GaSbタイプⅡ超格子 / InAs/GaSbタイプII超格子 / ドリフト拡散シミュレーション / シングルフォトンアバランシェフォトダイオード / デバイスシミュレーション / モンテカルロ法 / シミュレーション / シングルフォトンアバランシェダイオード
研究成果の概要

シリコンを材料として用いたシングルフォトンアバランシェフォトダイオードの動作を模擬するためのフルバンドモンテカルロシミュレータを開発し、それを用いて素子内部におけるアバランシェ破壊の素過程を分析した。さらに、キャリア輸送モデルが整備されていない材料を利用したフォトダイオードの性能予測を行うためのシミュレーションフレームワークを構築し、超格子を用いた赤外線受光素子の設計指針を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

微弱な光を検出する半導体デバイスの特性を計算機上でシミュレーションするためのフレームワークを開発することで、アバランシェ破壊を利用する光信号増幅の物理的素過程への理解を深めることができた。さらに将来的に応用が期待されている新規半導体材料を用いた高性能素子の設計に資する、新たなシミュレーション方法論を確立することができた。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Hanoi Univ. of Science and Technology(ベトナム)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] A comparison of mechanisms for improving dark current characteristics in barrier infrared photodetectors2020

    • 著者名/発表者名
      Le Thi Yen、Kamakura Yoshinari、Mori Nobuya
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: 4 ページ: 044005-044005

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab7e77

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of the optical characteristics of a type-II InAs/GaSb superlattice infrared p-i-n photodetector2019

    • 著者名/発表者名
      Yen Le Thi, Yoshinari Kamakura and Nobuya Mori
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: 8 ページ: 081003-081003

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab2b67

    • NAID

      210000156446

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation of dark current characteristics of type-II InAs/GaSb superlattice mid-wavelength infrared p-i-n photodetector2019

    • 著者名/発表者名
      Yen. Le Thi, Yoshinari Kamakura, Nobuya Mori
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 58 号: 4 ページ: 044002-044002

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab03ca

    • NAID

      210000157690

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] A model of dark current mechanism in barrier infrared photodetectors2020

    • 著者名/発表者名
      Le Thi Yen、Kamakura Yoshinari、Mori Nobuya
    • 学会等名
      電子情報通信学会 シリコン材料・デバイス研究会 プロセス・デバイス・回路シミュレーションおよび一般
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] デバイスシミュレーションによる電気伝導機構の理解支援 ~授業等での活用事例のご紹介~2018

    • 著者名/発表者名
      鎌倉良成
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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