利用報告書 / User's Report | ARIM Japan公式ホームページ_マテリアル先端リサーチインフラ

【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.29】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22AT0162

利用課題名 / Title

TCO/p-Ge ショットキーフォトダイオードの作製

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

Ge, ショットキーフォトダイオード, 近赤外域, 明導電性酸化膜電極(TCO: Transparent conductive oxide), ショットキー障壁

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

石井寛仁

所属名 / Affiliation

東京理科大学

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

前田辰郎

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

AT-023：電子ビーム真空蒸着装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

　Geを用いたショットキーフォトダイオードは、近赤外域での高い吸収性と光応答の速さから高性能光検出器として期待される。しかしながら、表面照射型金属-半導体のショットキーフォトダイオードでは、金属が光の大部分を反射するため感度の低下は避けられない。そこで、本研究では近赤外光に高い透過性を持つ透明導電性酸化膜電極(TCO: Transparent conductive oxide)を用いた表面照射型TCO/Geショットキーフォトダイオードを作製し、ショットキー構造の確認と光電流の検出を実証したので報告する。

実験 / Experimental

【利用した装置】
・[NPF023] 電子ビーム真空蒸着装置
　p型Ge（100）基板を洗浄後、素子分離のためのTEOS-SiO₂層を成膜した。その後、受光部(100 µm×120 µm)となるGe表面をSiO₂エッチングで露出し、TCO膜をイオンプレーティング法で100 nm堆積した。最後に上部電極としてTi/Au層を、裏面電極としてAuを堆積させた。

結果と考察 / Results and Discussion

　TCO/p-GeショットキーフォトダイオードのI-V特性をFig. 1に示す。黒線が暗電流で赤線がスポット径φ50 µmで波長1550 nmの光を照射した際の電流を表している。1550 nmの光の照射パワーは35.0 µWである。まず暗電流に着目すると、I-V特性から整流特性を確認し、TCO/p-Ge構造でショットキー障壁が形成されたことがわかった。次に光照射下では、逆方向バイアス(正バイアス)において暗電流よりも電流値が上昇していることから、近赤外に透過性を示すTCOを介したGeの光電流の検出を実証した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1 I-V characteristics of TCO/p-Ge Schottky Photodiode. The incident power is 35.0 µW in the wavelength of 1550 nm.

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

H. Ishii et al.，“High Sensitivity Schottky Barrier Ge Photodetectors with Transparent Conductive Oxide Electrodes”，9th International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces（愛知），2022年9月6日
石井寛仁等，“近赤外域透明導電性酸化膜電極を用いたGeショットキーフォトダイオードの光応答特性”，第83回応用物理学会秋季学術講演会（web），2022年9月20日

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件