非晶質傾斜超格子を用いた極低雑音アバランシェ増幅型光導電膜の研究

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a-Si:H/a-Si_<1-x>C_x:H傾斜超格子アバランシェフォトダイオード簿膜において,入射したフォトンは,平成8年度の研究の結果より,電子がこのバンドオフセット領域で,ほぼ100%の確率でインパクトイオン化を起こすことがわかった.まず本年度は,コンダクションバンドオフセットの働きを明確にするために,コンダクションバンドオフセットの値を変化させ,フォトダイオードに流れる光電流特性を調べた.1段の傾斜構造を持つフォトダイオードにおいて光電流が増倍を開始する電圧と,傾斜構造におけるコンダクションバンドオフセットの大きさとの関係を調べた.コンダクションバンドオフセットの大きさを増やしていくと増倍を開始する閾値電圧は減少し,バンドオフセットが0.4eVのとき最も低い電圧で増倍を開始した.しかしながらそれ以上にバンドオフセットを増加させると,逆にインパクトイオン化を開始する閾値電圧は増加する結果を得た.これは,これまで予想していた結果と相反する結果であった.この原因は,バンドオフセットを増やす目的で炭素の混入量を増やすと,膜中の欠陥が増大することにより移動度の低下が起こったためではないかと考えている.従ってインパクトイオン化の閾値電圧の低減化を図る上でaーSiC:H層での高移動化は必須である.本年度はさらに,光電変換デバイスとして最も重要なアモルファスシリコン系フォトダイオード暗電流の発生機構について検討を行った.その結果,低電界側での暗電流と高電界側での暗電流ではその発生機構が異なることを見いだし,暗電流の低減化を図る指針を得た.