| 研究課題/領域番号 |
17H03228
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| 研究機関 | 茨城大学 |
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研究代表者 |
鵜殿 治彦 茨城大学, 工学部, 教授 (10282279)
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| 研究分担者 |
池畑 隆 茨城大学, 理工学研究科, 教授 (00159641)
板倉 賢 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (20203078)
江坂 文孝 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 安全研究・防災支援部門 安全研究センター, 研究主幹 (40354865)
塩見 淳一郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40451786)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | マグネシウムシリサイド / 単結晶・基板 / 赤外センサ / フォトダイオード |
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| 研究実績の概要 |
IoTや自動車の自動運転用途などで今後最も需要が高まるセンサの一つに高感度赤外センサがある。従来の InGaAsやHgCdTeの光電型センサは希少元素や毒性の高い元素を含むため、資源・環境面から見て数百万～数億個といった市場での大量使用には適していない。そこで本研究は、地殻中資源量が豊富で毒性の無いマグネシウムシリサイド(Mg2Si)を用いて、資源・環境リスクに対応し、低価格かつ大量使用可能な赤外センサを実用化することを最終目標に主要課題の①【結晶成長】、②【薄膜】、③【デバイス】について研究を行う。
平成29年度の課題①では Mg2Si基板結晶中の欠陥の低減について主に研究を行った。その結果、結晶の熱処理で熱処理温度と時間に依存してキャリア濃度が変化する現象を見いだした。また、1インチクラスのMg2Si単結晶が成長できることも確認した。課題②では超高真空スパッタ法でのMg2Si薄膜成長の基礎的研究を行った。成長雰囲気、熱処理温度、熱処理時間によって膜の状態が大きく変化した。良好なMg2Si薄膜が成膜できる条件を特定範囲で見いだすことができた。課題③ではフォトダイオードの試作評価を行った。一般的なフォトリソグラフィープロセスによってリング状電極、メッシュ状電極のフォトダイオードを試作し、波長2μm以下での感度スペクトルを確認できた。また、低温で分光感度やI-V特性を評価できる設備を整備できた。これらを用いて今後はフォトダイオードのより詳細な分光特性を評価する予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
概要で述べた主要課題の①【結晶成長】、②【薄膜】、③【デバイス】の各項目について、当初の計画に沿った実験を行うことができ、概要に述べたとおりの成果が得られている。このため、研究は概ね順調に進んでいると考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度は課題① Mg2Si基板結晶中の欠陥（点欠陥、転位）の低減、課題② Mg2Si薄膜成長技術の開発を平成29年度に続いて行う。課題③ Mg2Siフォトダイオードの開発では、平成29年度に整備した装置を用いて低温分光感度特性評価を行う。また、当初、フォトダイオードの試作では基板への熱拡散によるプロセスから薄膜を使ったフォトダイオードの開発プロセスへの移行に力点を置いていたが、企業研究者との議論から、安価な赤外センサの開発の観点では熱拡散で簡易に作製できることの優位性が高いとの指摘を受けたため、安易に薄膜プロセスへ移行することを優先せずに、熱拡散での高感度化に向けた基礎的事項について詳しく調べていく予定である。
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