二酸化バナジウム（VO₂）半導体材料は、狭いバンドギャップと可逆的な金属–絶縁体相転移（MIT）特性により、近赤外光電検出分野で広範な応用展望を示している。本研究では、直流マグネトロンスパッタリング法を用いて金属バナジウムターゲットから、アニーリング処理と組み合わせてp型シリコン基板上に単斜相VO₂（M1）薄膜を成功裏に作製した。表面は均一で密な粒子構造を呈し、室温では低エネルギ面（011）に沿って優先的に成長したVO₂（M1）であり、温度が70 ℃に上昇すると主にルチル相VO₂（R）となる。さらに、金属–半導体–金属（MSM）構造の近赤外光電検出器（Ag/VO₂/Ag）を構築した。1.5 Vのバイアス電圧と980 nmの近赤外光照射下で、本デバイスは室温において優れた光電応答性能を示した。入射光強度が0.07 mW/cm²のとき、感度および特異検出率はそれぞれ109.06 mA/Wおよび2.33×10¹⁰ Jonesのピーク値に達し、光応答の立ち上がりおよび減衰時間はそれぞれ0.256秒および0.427秒であった。温度変化特性の解析により、本デバイスの感度は20~80 ℃の温度範囲内で温度上昇とともに単調に増加することが示され、これはVO₂におけるM1→R構造相転移によってキャリア濃度が増加するためであると考えられる。さらに、本デバイスは455~1100 nmの広いスペクトル範囲でも良好な光応答性能を維持した。

直流マグネトロンスパッタリング;VO₂;金属–絶縁体相転移;近赤外光;光電検出器