高速光応答タイプのａ-Si/MoS2光検出器

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(1)world news 大面積イメージング. 高速光応答タイプの a-Si/MoS2 光検出器カリフォルニア大学バークレー校（UC. によって、この問題を解決した。a-Si. 化学蒸着によって 100nm 厚 a-Si 薄膜. バークレー）の 2 人のエンジニアは、医. とともにダイオードを形成することで、. で被覆された MoS2 フレークから成る. 用画像の高速化を低コストで実現する. MoS2 は、そこで集められた光生成電. （図 1 ）。金（ Au ）とチタンのコンタク. ために、2 硫化モリブデン（ MoS2 ）を追. 子が a-Si 内を 10 倍速く通過することを. トも電子ビーム蒸着によって追加され. 加したアモルファスシリコン（ a-Si ）金属. 可能にする。この検出器は緑色光に対. た。また、MoS2 のない制御デバイス. −半導体−金属ヘテロ接合光検出器を. して 210mA/W の光応答性をもち、通. も作製された。. 開発した。2 硫化モリブデンは良く知. 常のa-Siデバイスに比して2〜4倍高い。. このデバイスの光応答性を標準的な. られた乾燥潤滑剤である。. 研究者たちは、これらの材料が取り. 青色、緑色、赤色 LED を光源として約. 大面積イメージング装置における多. 扱い容易で、安価なので、光検出器の. 0.4mW/cm2 の入射パワーで測定した。. くの光検出器には、光をよく吸収し、. 高速化に要するコストを最小にできる. 3 つの LED 光に対する応答性は MoS2. 加工コストが比較的安価であるという. と語っている。Si などの従来型半導体. 含有デバイスの方がかなり高かった。. 理由で、一般に、a-Si が使われている。. と異なり、MoS2 は、本のページのよ. 検出器の過渡応答も調べた。a-Si デバ. しかし、a-Si は、高速で規則的な電子. うに引き剥がすことができる個々のナ. イスで 3 〜 5ms の残留伝導率が測定さ. の運動を妨げる欠陥を含むため、動作. ノシートから成る。これらのシートは、. れたが、MoS2 含有検出器ではこの残留. 速度が遅く、光照射量が多くなりがち. 薄い新規電子デバイスの作製または既. 応答は測定されなかった。結論として、. である。優れた性能を得るには、イメ. 存のデバイスの改良に利用されるであ. 新しい検出器のイメージング速度は従. ージング装置のコストに加えて、より. ろう。. （1）. 高価な高温処理が必要になる。. 来の a-Si 検出器に比して 10 倍速くなったと、研究者たちは語っている。. セイエーフ・サラフディーン氏（ Sayeef. 機械的に剥離されたフレーク. Salahuddin ）とモハマド・エスメイリ‐ラ. この構造は 2 酸化ケイ素（ SiO2 ）基板. 生物医学イメージングに利用されるで. ッド氏（ Mohammad Esmaeili-Rad ）は、. 上にあり、60nm 厚の機械的に引き剥. あろうと、研究者たちは指摘する。1. MoS2 薄膜を a-Si シートと対にすること. がされた（剥離された）プラズマ増強. 例でいえば、a-Si/MoS2 光検出器の高. この新しい光検出器構造は大面積の. 速度応答によって、フラットパネル X 図 1 メカニカルに引き剥がされた 2 硫化モリブデン（MoS2 ）フレークは従来の a-Si 検出器よりも高速かつ高い光応答性を持つ新しいアモルファスシリコン（ a-Si ）ベース光検出器の心臓部である（a）。MoS2 有りと無しの a-Si 検出器の光応答性を比較し、MoS2 追加の価値を示した（ b ）。（資料提供；モハマド・エスメイリ - ラッド氏）. （a）. 光. Au. a-Si MoS2. （b）. 光応答性（mA/W）. 250 200. a-Si 厚み：100nm. 線イメージャのフレームレート 10 〜 1000Hz よりもかなり速い、最高数キロヘルツのフレームレートを達成するであろう。しかし、実用的用途では、機械的剥離に代わって、化学蒸着などの大面積製造アプローチの開発が必須である。究極的には、MoS2 トランジスタとの集積が達成され、大型でモノリシックな光電子イメージングデバイ. a-Si/MoS2. スが生まれるであろう。. 150. . a-Si. 100 50 0. 線イメージャは、従来の a-Si ベース X. 400. 450. 500. 550. 波長（nm）. 600. 650. （ John Wallace ）. 参考文献（ 1 ）M. R. Esmaeili-Rad and S. Salahuddin, Sci. Rep., 3 , 2 3 4 5 （ Aug. 2 , 2 0 1 3 ）; doi:10.1038/srep02345.. LFWJ. Laser Focus World Japan 2013.11. 15.

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