酸化亜鉛を母体材料とした外部電源不要なウェアラブル紫外線検出器の開発

开发以氧化锌为基材、无需外部电源的可穿戴式紫外线探测器

• 批准号: 15760248
• 负责人: 小池 一歩
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Osaka Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760248/
• 关键词: 紫外線検出器; 酸化亜鉛; 酸化マグネシウム亜鉛; 分子船エピタキシー; マグネシウム組成制御; 波長選択性; 電界効果トランジスター; 分光感度特性; 分子線エピタキシー; Mg組成制御; 光導電型セル; 2次元電子ガス; フッ化カルシウム; シリコン基板; 結晶成長; 波長選択

前年度に引き続き目標とする紫外線検出器の実現に向けて研究を行った.特許出願済の独自技術[1,2]を用いて単結晶シリコン(111)基板上に酸化マグネシウム亜鉛(ZnMgO)混晶膜を作製し,波長選択性を有する光導電型セルを試作した.しかし,当セルの光応答性を調べたところ,光スイッチング特性(ON/OFF比と時定数)が悪いことに気がついた.この特性を改善するためには,ヘテロ接合やショットキー電極の導入が不可欠である.そこで,自発分極およびピエゾ分極によってZnO井戸層に2次元電子ガスが形成されるZnMgO/ZnO/ZnMgOダブルヘテロ構造を利用して,トップゲート型の電界効果トランジスター(FET)を試作した.ここで,ZnO井戸層による紫外光の吸収を減らすため井戸幅を薄く設定し,さらにゲート電極の光透過性を高めるためAu/Tiショットキー電極を薄く設定した.FET動作時に波長の異なる単色光を照射したところ,ZnMgO障壁層のバンドギャップエネルギーに相当する紫外光を照射した際に大きな光電流を検出した.また,ゲート電圧を閾値電圧よりもやや低く設定することで,光スイッチング特性が大幅に改善されることも判った.以上の結果は,当該FET構造が目標とする電源一体型のウェアラブル紫外線検出器の実現に有望であることを示すものである.[1]単結晶シリコン基板上の酸化亜鉛単結晶膜の製造方法,矢野,井上,佐々,小池特開2003-165793,科学技術振興事業団から出願,2001年11月[2]薄膜積層構造体及びその製造方法,矢野,井上,佐々,小池特開2005-145753,科学技術振興機構・大阪工大摂南大学から出願,2003年11月

In the previous year, に led the research of に 続 続 った target とする ultraviolet 検 emitter に towards けて research を and った. Out special 済 の technology alone [1, 2] を with い て 単 crystallization シ リ コ ン (111) substrate に acidification マ グ ネ シ ウ ム 亜 lead (ZnMgO) mixed crystal membrane system し を, wavelength sentaku sex を have す る type optical electric セ ル を attempt し た. し か し, when セ ル の light 応 a sexual を adjustable べ た と こ ろ, light ス イ ッ チ ン グ characteristics (ON/OFF ratio と Destiny) が 悪 い こ と に 気 が つ い た. こ の features を improve す る た め に は, ヘ テ ロ joint や シ ョ ッ ト キ ー electrode の import が not owe で あ る. そ こ で, since 発 points very お よ び ピ エ ゾ points very に よ っ て に ZnO opens well layer 2 dimensional electronic ガ ス が form さ れ る ZnMgO/ZnO/ZnMgO ダ ブ ル ヘ テ ロ を use construction し て, ト ッ プ ゲ ー ト の electricity industry working fruit ト ラ ン ジ ス タ ー (FET) を attempt し た. こ こ で, ZnO layer well opens に よ の る uv light absorption 収 を minus ら す た め well opens を thin く set し, さ ら に ゲ ー ト electrode の high light through sexual を め る た め Au/Ti シ ョ ッ ト キ ー thin electrode を く set し た. FET activity の different な に wavelengths る を 単 ray irradiation し た と こ ろ, ZnMgO barrier layer の バ ン ド ギ ャ ッ プ エ ネ ル ギ ー に quite す を る uv light irradiation し た interstate に big き な photocurrent を 検 out し た. ま た, ゲ ー ト electric 圧 を threshold numerical electric 圧 よ り も や や set low く す る こ と で, light ス イ ッ チ ン グ features が に significantly improve さ れ る こ と も convicted っ た. は の results above, when the FET tectonic が target と す る power a body の ウ ェ ア ラ ブ ル ultraviolet 検 extractor の be に now expected to で あ る こ と を shown す も の で あ る. [1] 単 crystallization シ リ コ ン substrate の acidification 亜 lead 単 crystallization membrane の manufacturing methods, yano, inoue, 々, small pool, 2003-165793, science and technology, the revitalization of 団 career {" text ":" ら ら, November 2001 [2] thin-film stacked structures and びそ manufacturing methods, yano, Inoue, sasa 々, Koike Takaaki 2005-145753, Science and Technology Agency · Osaka Institute of Technology 摂 Minami University ら ら, November 2003

项目成果

Observation of blue shifts in ZnO/ZnMgO multiple quantum well structures by ion-implantation induced intermixing

• DOI: 10.1088/0268-1242/21/3/l02
• 发表时间: 2006-03
• 期刊: Semiconductor Science and Technology
• 影响因子: 1.9
• 作者: V. Coleman;M. Buda;H. Tan;C. Jagadish;M. Phillips;K. Koike;S. Sasa;M. Inoue;M. Yano

酸化亜鉛トランジスタ(特許権)

氧化锌晶体管（专利）

• 发表时间: 2005

Molecular beam epitaxial growth of wide bandgap ZnMgO alloy films on (111)-oriented Si substrate toward UV-detector applications

• DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2005.01.021
• 发表时间: 2005-05-01
• 期刊: JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH
• 影响因子: 1.8
• 作者: Koike, K;Hama, K;Yano, M
• 通讯作者: Yano, M

Analysis of Mg content of Zn_<1-x>Mg_XO film grown on sapphire substrates by plasma-assisted molecular beam epitaxy

等离子体辅助分子束外延蓝宝石衬底上生长的Zn_<1-x>Mg_XO薄膜的Mg含量分析

• 发表时间: 2004
• 期刊: Science in China Series E-Engineering & Materials Sciences 47-2
• 作者: Y.Fengping;J.Shuisheng;K.Ogata;K.Koike;S.Sasa;M.Inoue;M.Yano
• 通讯作者: M.Yano

Molecular beam epitaxial growth of wurtzite Zn_XMg_<1-x>O alloy films or UV-detectors on (111)-oriented Si substrate

(111) 取向 Si 衬底上纤锌矿 Zn_XMg_<1-x>O 合金薄膜或紫外探测器的分子束外延生长

• 发表时间: 2004
• 期刊: Extended Abstracts of the 23th Electronic Materials Symposium 23
• 作者: K.Koike;K.Hama;I.Nakashima;G.Takada;K.Ogata;S.Sasa;M.Inoue;M.Yano
• 通讯作者: M.Yano