アモルファス・シリコンの中距離構造の制御と新機能創成

非晶硅中程结构的控制和新功能的创造

• 批准号: 10133214
• 负责人: 清水 勇
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10133214/
• 关键词: 化学アニーリング法; a-Si:H膜; アバランシェ増倍効果; ビディコン型撮像素子; 中距離構造; 非線形現象; ブロッキング電流; リーク電流

化学アニーリング法(CA)を用い、a-Si:H膜のバンドギャップを広い領域(Eg:1.5eV-2.1eV)で変調することに成功した。これは、異なるシリコン中距離構造が形成されることに起因することと予想される。本研究で得られた結果を要約する:(1)アバランシェ増倍現象のような光電流の非線形現象を実現するためにCA法で作製されたワイドギャップa-Si:H(Eg>1.85eV)を用いSb_2S_3薄膜を電子のランディングサイトとしたビディコン型撮像素子を試作,良好な撮像特性を確認した。しかし、印加電界が10^5V/cmを越えると画像欠陥が目立ち、暗電流の増加が認められた。そこでこのリーク電流の原因を明らかにするため、DCIACモードで評価した。DC測定の結果では、暗電流(J_dA/cm^2)は電界の上昇とともに、指数関数的に増加し、同時に光電流も増加する。しかし、矩形パルス電界印加のAC測定では,高電界(F<5x10^5V/cm)までゲイン=1で飽和しており、光電流に非線形現象は認められなかった。これらの事実から、DC測定での高い光電流ゲインは、Sb_2S_3電極からの注入による二次光電流であることを示唆する。しかし、このデバイス構造を用いACモード測定によって、5x10^5V/cmの高電界印加によっても破壊されないデバイスを作ることができた。今後は、高電界印加時の暗電流増加の原因となるSb_2S_3電極にかわるブロッキング電極を探索し、アバランシェ効巣の実現を図る。(2)CA法で水素原子の替わりに電子励起された希ガス(Ar^*,He^*)で表面処理を行い、高品質/高安定ナローギャップa-Si:H(Eg=1.5eV)の作製に成功した。(3)a-Si:H膜のXRDのスペクトルを比較解析した結果、シリコンの中距離構造とバンドギャップに相関があることを示唆する結果が得られた。

Chemical ア ニ ー リ ン グ method (CA) を い, a - Si: H film の バ ン ド ギ ャ ッ プ を hiroo い areas (Eg: 1.5 eV to 2.1 eV) で - adjustable す る こ と に successful し た. The formation of <s:1> れ される and the formation of なるシリコ and なるシリコ medium-distance structures が is caused by する とと とと, which is expected to be される. This study で have ら れ を た results offer す る : (1) ア バ ラ ン シ ェ raised times phenomenon の よ う な photocurrent の を nonlinear phenomenon be now す る た め に で CA method for system さ れ た ワ イ ド ギ ャ ッ プ a - Si: H (Eg > 1.85 eV) を with い Sb_2S_3 film を electronic の ラ ン デ ィ ン グ サ イ ト と し た ビ デ ィ コ ン type pinch of pixels The を trial work, good な imaging characteristics を confirm that た た. The current in the Inca world が10^5V/cmを is increasingly えると, the picture is less 陥が, ち, dark current <s:1> increases が, められた. そ こ で こ の リ ー ク current の reason を Ming ら か に す る た め, DCIAC モ ー ド で review 価 し た. DC measurement results の で は, dark current (J_dA/cm ^ 2) は electricity industry rising の と と も に, index number of masato に raised し, at the same time に photocurrent も raised plus す る. し か し, rectangle パ ル ス electricity industry Inca の AC measurement で は, high electric industry (F < 5 x10 ^ 5 v/cm) ま で ゲ イ ン = 1 で saturated し て お り, photocurrent に nonlinear phenomenon は recognize め ら れ な か っ た. こ れ ら の things be か ら, DC measurement で の high い photocurrent ゲ イ ン は, Sb_2S_3 electrode か ら の injection に よ る secondary photocurrent で あ る こ と を in stopping す る. し か し, こ の デ バ イ ス い AC for を モ ー ド determination に よ っ て, 5 x 10 ^ 5 v/cm の high electricity industry Inca に よ っ て も broken 壊 さ れ な い デ バ イ ス を as る こ と が で き た. Future は, high electrical industry Inca の dark current rights and の reason と な る Sb_2S_3 electrode に か わ る ブ ロ ッ キ ン グ electrode を explore し, ア バ ラ ン シ ェ unseen 巣 の be presently を 図 る. で water element (2) the CA method for atomic の わ り に electronic wound up さ れ た bush ガ ス (Ar ^ *, He ^ *) line を い 処 で surface and high quality/high stability ナ ロ ー ギ ャ ッ プ a - Si: H = 1.5 eV (Eg) の cropping に successful し た. (3) a - Si: H film の XRD の ス ペ ク ト ル を comparative analytic し た results, シ リ コ ン の perimeter structure と バ ン ド ギ ャ ッ プ に phase masato が あ る こ と を in stopping す る results ら が れ た.

项目成果

W.Futako,S.Takeoka,C.M.Fortmann,I.Shimizu: "Fabrication of narrow-band-gap hydrogenated amorphous silicon by chemical annealing" J.Appl.Phys.84. 1333-1339 (1998)

W.Futako，S.Takeoka，C.M.Fortmann，I.Shimizu：“通过化学退火制备窄带隙氢化非晶硅”J.Appl.Phys.84。

K.Fukutani,M.Kanbe,W.Futako,B.Kaplan,T.Kamiya,C.M.Fortmann,I.Shimizu: "Band gap tuning of a-Si:H from 1.55eV to 2.10eV by intentionally promoting structural relaxation" Non-Cryst.Solids. 227-230. 63-67 (1998)

K.Fukutani、M.Kanbe、W.Futako、B.Kaplan、T.Kamiya、C.M.Fortmann、I.Shimizu：“通过有意促进结构弛豫将 a-Si:H 的带隙从 1.55eV 调整到 2.10eV”