Artificial Optoelectronic Synapse Device Applications of Zinc Oxide Grown by Chemical Bath Deposition

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当初の計画では、当該年度中に水素、酸素、大気、真空と異なる雰囲気で熱処理を施したZnO NRs層を用いたPEDOT:PSS/ZnO NRs/GZOヘテロ接合UV光検出器を作製し、UV光検出におけるNRの表面の影響とその制御性を検討する予定であった。しかしながら、世界的な半導体素子や資材の不足のため、熱処理システムの構築が困難となった。そこで、原料に用いた硝酸亜鉛六水和物とヘキサメチレンテトラミンの濃度比（以下、[HMT]/[ZnNit]）を変えて化学溶液析出（CBD）法によって成長したZnO NRs層や大気中で熱処理を施したZnO NRs層を用いた素子作製と特性評価を重点的に行った。その結果、[HMT]/[ZnNit]の増加とともに整流比とPEDOT:PSS/ZnO NRsヘテロ界面に形成されるポテンシャル障壁の高さが上昇した。[HMT]/[ZnNit]=0.94のCBD溶液で成長したZnO NRs層をもつUV光検出器において最大の暗電流対光電流比が得られた他、光電流スペクトルのスペクトル形状に[HMT]/[ZnNit]依存性が観察された。素子の電圧-電流（V-I）特性では、順方向領域と逆方向領域でヒステリシスループが観察され、UV光照射によって順方向領域のヒステリシス面積は減少するのに対して、逆方向領域のヒステリシス面積は増加するという傾向が見られた。V-I特性は三つの領域に分割され、低電圧領域ではオーミック特性、高電圧領域では電流がほぼ印加電圧の4乗に比例し、それぞれの領域おけるキャリア輸送が直接トンネリングとFowler-Nordheimトンネリングによって支配されていることを示す結果が得られた。両者の中間領域では、空間電荷制限伝導の挙動が観察された．また暗状態において順方向電圧上昇と下降を繰り返すとともに最大順方向電流が増加することが明らかになった。