アモルファス半導体の超格子構造を光導電膜に応用した積層型高感度固体撮像素子の研究

将非晶半导体超晶格结构应用于光电导薄膜的堆叠式高灵敏度固态成像器件的研究

• 批准号: 01550242
• 负责人: 安藤 隆男
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01550242/
• 关键词: a-Si:H膜; 超格子膜; 光電感度; アバランシェ; 増幅型固体撮像素子; 動作姿態

この課題で次の2点につき検討した。1)a-Si:H/a-Sic:H超格子積層の試作と光電特性の測定透明電極(Sno_2)/p^+-a-Si:H/超格子膜/n^+-Si:H/A1電極構造で、超格子部分をa-Si:H(200A)とa-SiC:H(250A)を交互に3、5、10周期堆積した3種類の試料を作製した。膜の分光感度はa-Si:Hのp^+in^+ダイオ-ドによるものと同一で、入射光はa-Si:H部分で吸収されることが分かる。波長600nmの光をいれ、電界による光感度の変化を見た。光電流の立ち上がりをp^+in^+構造と比較すると光電流が立ち上がる閾値電界は超格子膜のほうが大きい。これは超格子内のa-Si/a-SiCの界面でのエネルギ-バンドの不連続による。また同一電界では、積層周期が多い試料ほど光感度が高い。また周期性のないp^+in^+膜の光感度と比較すると、全ての試料で光感度の改善が認められた。さらに、光電変換効率の入射光量依存性を求めたところ、入射光量の減少に伴って効率が大きくなることが認められた。この傾向は電界強度が大きくなるほど顕著になる。この特徴は多周期構造による光感度の改善と併せて、超格子構造内で光励起電荷がアバランシェにより倍増していると考えられると説明がつく。しかし今回は量子効率が1以上になることはなかった。2)積層増幅型固体撮像素子の試作と動作解析この撮像素子には、光導電膜とMOSTの種類を変えることで、正変調、負変調の2つの動作モ-ドが存在することを明らかにした。そこで、これら2種類の素子を設計。試作して光電感度20μA/1x、ダイナミックレンジ90dBを得た。また信号の増幅形態には、容量型増幅と電流型増幅があり、将来の高度密度化には前者が有利なことを示した。

The problem is solved at 2 points. 1) Trial production of a-Si:H/a-Sic:H superlattice lamination and measurement of photoelectric properties Transparent electrode (Sno_2)/p^+-a-Si:H/Superlattice film/n^+-Si:H /A1 electrode structure, super lattice part, a-Si:H (200A) and a-SiC:H (250A), interactive, 3, 5, 10 cycles of stacking, 3 types of samples were produced. The spectral sensitivity of the film is the same as a-Si:Hのp^+in^+ダイオ-ドによるものと, and the incident light is partially absorbed by the a-Si:H part. The wavelength is 600nm and the light sensitivity of the electric field is changed. Photocurrent の立ち上がりをp^+in^+structure とComparison するとPhotocurrent が立ち上がるTHRESHOLD ELECTRIC Boundary はSuperlattice membrane のほうが大きい. The interface between a-Si/a-SiC in the super lattice is a non-connected one. The same electrical boundary, the lamination cycle, and the sample have high light sensitivity. Comparison of the light sensitivity of the periodic film + film, and improvement of the light sensitivity of all samples. The photoelectric conversion efficiency depends on the amount of incident light. The strength of the electric field is high, and the strength of the electric field is high.この特徴はMulti-periodic structure and によるLight sensitivity improvement and combination, super lattice structure and internal light Exciting charge がアバランシェにより multiplying していると考えられると Explain がつく. The quantum efficiency of this time is more than 1, and the quantum efficiency is higher than 1. 2) Trial production and operation analysis of laminated extended-amplitude solid-state imaging pixels, photoconductive film MOST Types of を変えることで, positive 変tone, negative 変tone の2つのactionモ-ドがexistent することを明らかにした. Designed by そこで and これら2 types of Motoko. The prototype photoelectric sensitivity is 20μA/1x and the photoelectric sensitivity is 90dB. There are signal amplitude-increasing forms, capacitance-type amplitude-amplification and current-type amplitude-amplification, and the former is advantageous in terms of high density in the future.

项目成果

Zhong-Shou Huang and Takao Ando: "Temperature Dependence of the Output of a Stacked and Amplified Image Sensor" Japanese Journal of Applied Physics,Part 2(Letters). 29. (1990)

Chung-Shou Huang 和 Takao Ando：“堆叠放大图像传感器输出的温度依赖性”日本应用物理学杂志，第 2 部分（快报）。

Zhong-Shou Huaog and Takao Ando: "A Novel Amplified Image Sensor with a-Si:H Photo-conductor and MOS Transistors" IEEE Transactions on Electron Devices. ED-37. (1990)

Chung-Shou Huaog 和 Takao Ando：“一种采用 a-Si:H 光电导体和 MOS 晶体管的新型放大图像传感器”IEEE Transactions on Electron Devices。