アモルファス半導体の超格子構造を光導電膜に応用した積層型高感度固体撮像素子の研究

将非晶半导体超晶格结构应用于光电导薄膜的堆叠式高灵敏度固态成像器件的研究

基本信息

批准号：
01550242
负责人：
安藤隆男
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

この課題で次の2点につき検討した。1)a-Si:H/a-Sic:H超格子積層の試作と光電特性の測定透明電極(Sno_2)/p^+-a-Si:H/超格子膜/n^+-Si:H/A1電極構造で、超格子部分をa-Si:H(200A)とa-SiC:H(250A)を交互に3、5、10周期堆積した3種類の試料を作製した。膜の分光感度はa-Si:Hのp^+in^+ダイオ-ドによるものと同一で、入射光はa-Si:H部分で吸収されることが分かる。波長600nmの光をいれ、電界による光感度の変化を見た。光電流の立ち上がりをp^+in^+構造と比較すると光電流が立ち上がる閾値電界は超格子膜のほうが大きい。これは超格子内のa-Si/a-SiCの界面でのエネルギ-バンドの不連続による。また同一電界では、積層周期が多い試料ほど光感度が高い。また周期性のないp^+in^+膜の光感度と比較すると、全ての試料で光感度の改善が認められた。さらに、光電変換効率の入射光量依存性を求めたところ、入射光量の減少に伴って効率が大きくなることが認められた。この傾向は電界強度が大きくなるほど顕著になる。この特徴は多周期構造による光感度の改善と併せて、超格子構造内で光励起電荷がアバランシェにより倍増していると考えられると説明がつく。しかし今回は量子効率が1以上になることはなかった。2)積層増幅型固体撮像素子の試作と動作解析この撮像素子には、光導電膜とMOSTの種類を変えることで、正変調、負変調の2つの動作モ-ドが存在することを明らかにした。そこで、これら2種類の素子を設計。試作して光電感度20μA/1x、ダイナミックレンジ90dBを得た。また信号の増幅形態には、容量型増幅と電流型増幅があり、将来の高度密度化には前者が有利なことを示した。

在本期中讨论了以下两点。 1）准备A-Si：H/A-SIC：H超晶格堆叠和测量光电特性的三种样品，其中A-Si：H（200a）和A-SIC：H（250a）在3、5和10个周期中交替沉积A-Si：H（250a）的cy cy cy and cyc and cys cy and cys cy and cy and cy cy and cy cy and cy and cy cy and的10个周期均为10个周期均为10 cy和10 cy。可以看出，膜的光谱敏感性与A-Si：H的p^+ in^+二极管的光谱敏感性相同，并且该入射光在A-SI：H部分中被吸收。输入了波长为600 nm的光，观察到由于电场而引起的光敏变化。当比较光电流与p^+ In^+结构的上升时，在超晶格膜中，光电流上升的阈值电场更大。这是由于在超晶格中A-SI/A-SIC界面处的能带的不连续性。此外，在同一电场中，层压周期越多，光敏感越高。此外，与非周期性p^+在^+膜中的光敏感性相比，在所有样品中都观察到了光灵敏度的改善。此外，当确定光电转换效率以依赖入射光量时，发现效率随着入射光量的降低而提高。随着电场强度的增加，这种趋势变得更加明显。可以将此功能解释为被认为是雪崩中超级晶格结构中的光激发电荷加倍，以及由于多周期结构而引起的光敏光灵敏度的提高。但是，这次量子效率从未超过1。2）层压放大固态成像装置的原型和操作分析，发现该成像设备具有两种操作模式：正面调制和负调制，通过更改光导电膜的类型和大多数。因此，设计了这两种元素。原型用于获得20μA/1x的光电灵敏度，动态范围为90dB。此外，信号的放大包括电容式扩增和电流扩增，表明前者对将来的高级致密化是有利的。