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A Study on Fast Visible-Light Photodetectors Employing Indium Gallium Nitride

采用氮化铟镓的快速可见光光电探测器的研究

基本信息

批准号：
16560313
负责人：
OHSAWA Jun
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Toyota Technological Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

The objective is characterizing thin films of indium gallium nitride as a material for photodetectors through fabrication of devices with high sensitivities and high speed responses. The idea was based on the observation that conventional studies placed too much emphases on light-emitting devices of this material system.In the device fabrication, practically acceptable characteristics have been achieved in large area detectors of a metal-semiconductor-metal structure. The characteristics include a low dark current of less than 100 pA at 10V, a high responsivity over 0.1 A/W, and pulse responses on the order of 10 ns, with detecting area up to 1 mm square. The In_xGa_<1-x>N films with x=0.12 on GaN/sapphire were characterized as a photoactive material in the wavelength range of 400-500 nm by examining the differences between front vs. back incidence configurations, especially an effect of illuminating the region just beneath the electrode metal. The observation resulted in finding an anomalous bias dependence of thin InGaN on GaN layers, which is explained by a built-in field existing in a distorted crystal of coherently grown InGaN layer. The effect was successfully applied in a two-color detector that can selectively sense optical signals of 350 nm or 400 nm by simply changing the bias voltage of the Schottky barrier diode. In addition, designing the thicknesses of layers and the operating voltage enabled us to realize a UV-blind blue light detector with similar structure. In relation to the response speed, measurements on deep energy levels were conducted finding an electron trap in the GaN crystal. This finding, however, did not reached to the practical merit of eliminating slow components in photocurrent responses.This study is continued to characterize the material system and apply it to practical photodetectors with an emphasis on the use of built-in field in the thin InGaN layer.

目的是通过制造具有高灵敏度和高速响应的器件来表征作为光电探测器材料的氮化铟薄膜。这一想法是基于观察到传统的研究过于侧重于这种材料体系的发光器件，在器件制作中，金属-半导体-金属结构的大面积探测器已经获得了几乎可以接受的特性。该器件在10V时暗电流小于100pA，响应度大于0.1A/W，脉冲响应度为10 ns量级，探测面积可达1 mm×10 mm。研究了GaN/蓝宝石衬底上x=0.12的In_xGa_1-x&gt；N薄膜在400-500 nm波长范围内的光活性，考察了前后入射结构的差异，特别是对电极金属下方区域的照明效应。结果发现，InGaN薄膜与GaN层之间存在反常的偏置关系，这可以用相干生长的InGaN层的扭曲晶体中存在的内置场来解释。通过改变肖特基势垒二极管的偏置电压，实现了对350 nm或400 nm光信号的选择性传感。此外，通过对各层厚度和工作电压的设计，实现了结构相似的紫外盲蓝光探测器。在响应速度方面，测量了GaN晶体的深能级，发现GaN晶体中存在电子陷阱。然而，这一发现并没有达到消除光电流响应中慢分量的实际价值。这项研究继续表征该材料体系，并将其应用于实际的光电探测器，重点是在薄的InGaN层中使用内置场。

项目成果

期刊论文数量（32）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Different Bias-Voltage Dependences of Photocurrent in Pt/InGaN/GaN and Pt/GaN Schottky photodetectors on Sapphire

蓝宝石上 Pt/InGaN/GaN 和 Pt/GaN 肖特基光电探测器中光电流的不同偏置电压依赖性

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Jpn. J. Appl. Phys. Vol.45 No.16
影响因子：
0
作者：
Y.Takayama;T.Harada;T.Fujita;K.Maenaka;高山洋一郎;Jun OHSAWA 他3名
通讯作者：
Jun OHSAWA 他3名

Comparison of Spectral Responses between Front-and Back-Incidence Configurations in a GaN MSM Photodetector on Sapphire

蓝宝石上 GaN MSM 光电探测器中正面和背面入射配置之间的光谱响应比较

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Jpn. J. Appl. Phys. Vol.44 No.12
影响因子：
0
作者：
Y.Takayama;T.Harada;T.Fujita;K.Maenaka;高山洋一郎;Jun OHSAWA 他3名;Jun OHSAWA 他3名;Jun OHSAWA 他3名;Jun OHSAWA et al.;Jun OHSAWA et al.;Jun OHSAWA et al.;Jun OHSAWA 他4名;Jun OHSAWA 他4名;Jun OHSAWA 他4名;Jun OHSAWA 他4名
通讯作者：
Jun OHSAWA 他4名

光電変換装置

光电转换装置

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Low-Dark-Current Large-Area Narrow-Band Photodetector Using InGaN/GaN Layers on Sapphire

使用蓝宝石上 InGaN/GaN 层的低暗电流大面积窄带光电探测器

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Jpn. J. Appl. Phys. Vol.44 No.20
影响因子：
0
作者：
Y.Takayama;T.Harada;T.Fujita;K.Maenaka;高山洋一郎;Jun OHSAWA 他3名;Jun OHSAWA 他3名;Jun OHSAWA 他3名;Jun OHSAWA et al.;Jun OHSAWA et al.;Jun OHSAWA et al.;Jun OHSAWA 他4名;Jun OHSAWA 他4名;Jun OHSAWA 他4名
通讯作者：
Jun OHSAWA 他4名

Narrow-Band 400nm MSM Photodetectors Using A Thin InGaN Layer on A GaN/sapphire Structure

在 GaN/蓝宝石结构上使用薄 InGaN 层的窄带 400nm MSM 光电探测器