摘要
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）特性を有しており、近赤外光電検出分野で広範な応用展望を示しています。本論文では、直流マグネトロンスパッタリングによる金属バナジウムターゲットを用い、アニール処理と組み合わせてp型シリコン基板上に単斜晶相VO2（M1）薄膜を成功裏に作製しました。表面は均一で高密度な粒子構造を呈し、室温では低エネルギー面（011）に沿った優先配向成長のVO2（M1）であり、温度が70 ℃に上昇すると主に金紅石相VO2（R）となります。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）を構築しました。1.5 Vのバイアスと980 nmの近赤外光照射下で、本デバイスは室温で優れた光電応答特性を示しました。入射光のパワー密度が0.07 mW/cm2のとき、感度と比検出率はそれぞれ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秒と0.427秒でした。温度変化特性の解析により、本デバイスは20〜80 ℃の温度範囲内で感度が温度上昇とともに単調増加する傾向を示しており、これはVO2のM1→R構造相転移によってキャリア濃度が増加することに主に起因しています。さらに、455〜1100 nmの広いスペクトル範囲内でも良好な光応答特性を維持しています。
关键词
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
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