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。

在本次作业中，我们考虑了以下两点。 1）a-Si:H/a-Sic:H超晶格叠层的原型制作及光电性能测量透明电极(Sno_2)/p^+-a-Si:H/超晶格薄膜/n^+-Si:H 三种使用/A1电极结构制备了多种类型的样品，其中a-Si:H (200A)和a-SiC:H (250A)在超晶格部分交替沉积3、5和10个周期。可以看出，薄膜的光谱灵敏度与a-Si:H p^+in^+二极管相同，入射光被a-Si:H部分吸收。我们引入波长为 600 nm 的光，观察电场引起的光敏度变化。将光电流的上升与p^+in^+结构相比，超晶格薄膜中光电流上升的阈值电场更大。这是由于超晶格中 a-Si/a-SiC 界面处的能带不连续所致。此外，在相同电场下，叠层周期数越多的样品光敏度越高。此外，当与没有周期性的p^+in^+膜的光敏度相比时，在所有样品中观察到光敏度的改善。此外，当确定光电转换效率对入射光量的依赖性时，发现效率随着入射光量的减少而增加。随着电场强度的增加，这种趋势变得更加明显。这一特征可以通过这样的事实来解释：连同多周期结构带来的光敏性的提高，超晶格结构内的光激发电荷由于雪崩而加倍。然而，这一次量子效率从未超过1。 2）叠层放大固态图像传感器的原型制作和工作分析通过改变光电导薄膜的类型和MOST，我们发现该图像传感器具有正调制和负调制两种工作模式。因此，我们设计了这两类元素。我们制作了样机，获得了20μA/1x的光电灵敏度和90dB的动态范围。此外，信号放大有两种类型：电容放大和电流放大，并且事实证明前者有利于未来的高密度应用。