ワイドギャップ半導体光受動素子・pn接合素子のモノリシック集積化UV分光器の実現

宽禁带半导体光无源器件/pn结器件单片集成紫外光谱仪的实现

• 批准号: 10J05864
• 负责人: 渡辺 直樹
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J05864/
• 关键词: シリコンカーバイド; フォトダイオード; 高温動作; 光吸収係数; 温度依存性; シリコンカーバイド(SiC)

本研究で提案している超小型UV分光器を実現するために必要なデバイスである、高温動作シリコンカーバイド(SiC)pnフォトダイオードの実現に向けて研究を行った。そのようなデバイスを正確に設計するためには高温におけるSiC光吸収係数の温度依存性のデータが必要となるが、SiCについては報告例がほとんどない。そこで本研究では、室温から300℃の範囲でSiCの光吸収係数を測定し、その温度依存性を明らかにした。また、SiCpnフォトダイオードの高温動作を目指し、デバイスの作製と600℃の高温までの電気的特性の評価を行った。光吸収係数の測定では、温度上昇とともに光吸収係数の波長分散は長波長側へシフトし、ある波長に着目すると光吸収係数が増大するという結果が得られた。間接遷移型半導体であるSiCの光吸収はフォノンを介した遷移であるため、この結果は温度上昇によるバンドギャップの減少とフォノン数の増大によるものだと考えた。それを考慮に入れて理論式とフィッティングを行うと、測定値とよく一致する結果が得られ、温度変化によるバンドギャップの変化とフォノン数の変化を合わせたモデルを用いることで、実験結果を定性的に説明することができた。高温でのデバイス動作の評価では、室温から600℃の温度範囲では逆方向リーク電流がデバイス周囲長に比例しており、リーク電流の起源はSiCバルク中でのキャリア生成ではなく、メサ側面やメサ周囲におけるキャリア生成であることを見出した。表面パッシベーションの工夫により、リーク電流を約20倍低減することに成功した。さらにデバイスの分光感度特性を測定し、高温500℃におけるSiCpnフォトダイオードの動作を実証した。今後、SiCpnフォトダイオード上に熱光学効果型波長可変フィルタを形成することにより提案している分光器を実現可能である。

In this study, a proposal is proposed. The ultra-miniature UV spectrometer is designed to show that it is necessary to improve the performance of the ultra-miniature UV spectrometer. In this study, it is necessary to improve the performance of the ultra-mini UV spectrometer. The equipment is designed correctly. The temperature dependence of temperature, temperature dependence, temperature dependence, temperature dependence In this study, the temperature dependence of light absorption and temperature dependence of SiC were measured in the range of room temperature and 300C. The characteristics of the high temperature thermoelectric machine at 600C are studied by means of the temperature measurement of the high temperature, the SiCpn temperature and the high temperature. The light absorption coefficient is measured, the temperature is measured, the wave length is dispersed, the wavelength is long, the wavelength is long, and the optical absorption number is good. The transfer type hemispheres are connected to SiC light absorption devices. The results show that the temperature is very high and the temperature is high. The results show that the results are in good agreement with each other, and the results are in good agreement with each other. The results show that the results are in good agreement with each other, and the results are consistent with each other. High temperature ambient temperature range ambient temperature temperature range temperature range reverse temperature range temperature at room temperature and 600 ℃ temperature range in the temperature range of room temperature and 600 ℃ in the temperature range, the temperature range, temperature range, On the surface, the electric current is about 20 times lower than that of the electric current in a short time. The spectroscopic sensitivity characteristics are measured and the high temperature is 500 ℃. The temperature is 500 ℃. The SiCpn temperature is the highest. In the future, the optical wave length of the SiCpn system can be greatly improved. It is proposed that the optical spectrometer may be affected.

项目成果

Optical Absorption Coefficients of 4H- and 6H-SiC at Elevated Temperatures for Photodetector Design

用于光电探测器设计的高温下 4H- 和 6H-SiC 的光学吸收系数

• 发表时间: 2012
• 作者: 杉山勇太;松尾亜紀子;Naoki Watanabe
• 通讯作者: Naoki Watanabe

逆バイアス印加を用いた感度温度無依存4H-SiC pnフォトダイオード

使用反向偏置应用的灵敏度与温度无关的 4H-SiC pn 光电二极管

• 发表时间: 2011
• 作者: 杉山勇太;松尾亜紀子;渡辺直樹;渡辺直樹
• 通讯作者: 渡辺直樹

500℃動作SiC pnフォトダイオード

500℃工作SiC pn光电二极管

• 发表时间: 2013
• 作者: 渡辺直樹;木本恒暢;須田淳
• 通讯作者: 須田淳