非晶質傾斜超格子を用いた極低雑音ブロッキング型アバランシェ増幅型光導電膜の研究

非晶梯度超晶格超低噪声阻挡雪崩放大光电导薄膜研究

基本信息

批准号：
05750287
负责人：
澤田和明
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至 1994
项目状态：
已结题

项目摘要

増幅型光電変換膜はpin構造により製作し、傾斜超格子構造をi層に設けた。SiとCの組成比を連続的に変化させることによりa-Si1-xCx:H層のバンドギャップを直線的に変化させ伝導帯ならびに価電子帯を鋸歯状に形成した傾斜超格子構造を形成した。傾斜超格子構造の影響をその光電変換特性から検討した。低電界領域では光電流は小さく、電界強度が約10^5V/cmを過ぎて光電流の増加がみられた。この電界の値は、a-Si1-xCx:H層の厚さを15cm、伝導帯の不連続値を0.4eVと仮定すると傾斜超格子層の傾きが水平になる電界強度にほぼ等しい。単純なpinフオトダイオードでは電界が6×10^4V/cmに達すると光電流は量子効率1で飽和するが、傾斜超格子の試料では量子効率1を越しても飽和せず光電流の増倍が確認された。これは伝導帯のオフセットによる断熱的な加速によるアバランシェ増倍によると考えられる。排気系の変更によりa-Si:Hフォトダイオードの高耐圧化に成功した。従来のPECVDシステムはオイル拡散ポンプなどで十分に排気した後、メカニカルブ-スターポンプに切り替えて堆積を行っていた。しかしこの方法ではせっかく10-^7Torr台の背圧を得ても低真空のポンプに切り替えねばならず背圧の低下に伴う膜中への不純物(N_2、0_2など)の混入が避けられない。今回排気系にケミカルタイプの広帯域タ-ポ分子ポンプを使用した。この系では背圧を10-^8Torr台に維持でき、直接pureなガスを流すことがでる。その結果、膜中への不純物の混入を低減でき、その不純物準位を介したトンネル現象を低電界で生じないようにすることができた。その結果、pinフォトダイオードに十分高い電界を印加できるようになりった。

放大型光电转换膜是用销结构制成的，并在I层上提供了倾斜的超晶格结构。通过连续更改Si和C的组成比，线性更改了A-SI1-XCX：H层的带隙，形成了倾斜的超晶格结构，其中传导带和价电子带形成了锯齿状形状。根据其光电转换特性研究了倾斜的超晶格结构的效果。在低场区域，光电流很小，并且在田间强度超过约10^5V/cm后，光电流增加。假设A-SI1-XCX：H层的厚度为15 cm，而导带的不连续性为0.4 eV，则该电场值大约等于电场强度，倾斜超晶体层的斜率是水平的。在简单的针脚二极管中，当电场达到6×10^4V/cm时，光电流以1个量子效率饱和，但是在具有倾斜超晶格的样品中，即使超过1个量子效率，也确认了光电流乘以。这被认为是由于导致导致带的绝热加速而引起的雪崩繁殖。通过更改排气系统，我们成功地制造了A-SI：H Photodiode High Fats buttand tough电压。常规的PECVD系统已使用油扩散泵等彻底耗尽，然后切换到机械助推泵进行沉积。但是，此方法需要能够达到10-^7 Torr单元的背压，并且由于背压的降低，因此不可避免地将杂质（N_2、0_2等）混合到膜上。这次，用于排气系统使用了化学型宽带TAP分子泵。在此系统中，可以将背压保持在10-^8的TORR范围内，从而使纯气直接流动。结果，可以将杂质混合到薄膜中，并且可以防止在低电场下发生通过杂质水平的隧道现象。结果，可以将足够高的电场应用于销光电二极管。