Analysis of ohmic metal/semiconductor interfaces by low-temperature SIPM

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本研究課題では我々が独自に開発した金属／半導体(M/S)界面の2次元評価法（界面顕微光応答法）をワイドバンドギャップ半導体上に形成した電極の電流輸送機構の解明に適応できることの実証が目的である。これまではショットキーM/S界面の2次元評価を室温で行ってきたが、低障壁で低抵抗なオーミック電極に対して低温での測定が行えるよう装置を改造し、低ノイズで高感度な光電流検出を提案している。また高電界印加での測定も試みる。R3年度は液体窒素温度から673Kまで温度可変が可能なステージを使用する第一段階として、内部光電子放出測定（photoresponse: PR）装置との接続、光学系、機機械系、および測定ソフトの改造を行なった。高精度半導体パラメータアナライザーの導入により、温度可変ステージで100Kまで0.1nA以下の低リーク電流を実現した。ステージの低温運転では、プリベークの実施、ビューポートへの窒素ガスの吹き付けにより、100Kまでビューポートの曇りはなく、長時間運転が可能であることを確認した。試料構造に関しては、従来、厚さ100 nm以上の光を通さない厚膜電極を用いてM/S界面に半導体側から単色光を照射（バックイルミネーション）していたが、本検討では温調機能を優先するため電極側から単色光を照射する（フロントイルミネーション）ことが必要である。そこで、光が透過する薄膜Au/Ni電極を堆積し、フロントイルミネーションPR測定を行った。厚膜試料と同様なPRスペクトルを広い温度範囲で確認し、障壁高さはI-V特性の結果と一致した。本検討での最大の課題であったフロントイルミネーションでの実験成功は、大きな前進であった。R4年度は更なる電極の薄層化を進めると共に、バックイルミネーションでの界面顕微光応答測定を行い、温度可変測定の影響がどのように２次元評価に現れるかを検証した。