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公開番号2024134407
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-03
出願番号2023044698
出願日2023-03-20
発明の名称光検出素子、眼球の傾き検出装置および網膜投影型表示装置
出願人株式会社リコー
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H01L 31/10 20060101AFI20240926BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】主物質を変えずにバンドギャップエネルギーを変化させる。
【解決手段】ヘテロ構造を有する光検出素子であって、ゲート電極と、前記ゲート電極の一方の面側に設けられる絶縁層と、前記絶縁層と接続されたソース電極と、前記絶縁層と接続されたドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられ、前記ソース電極および前記ドレイン電極による電圧印加でキャリアを誘起させるチャネル層と、前記チャネル層とともに量子トンネル効果が発生させるトンネルバリア層と、前記トンネルバリア層上において前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられ、原子層状材料を含む光吸収層と、を備え、前記トンネルバリア層は、複数の混合組成物である。
【選択図】図1-1
特許請求の範囲【請求項１】
ヘテロ構造を有する光検出素子であって、
ゲート電極と、
前記ゲート電極の一方の面側に設けられる絶縁層と、
前記絶縁層と接続されたソース電極と、
前記絶縁層と接続されたドレイン電極と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられ、前記ソース電極および前記ドレイン電極による電圧印加でキャリアを誘起させるチャネル層と、
前記チャネル層とともに量子トンネル効果が発生させるトンネルバリア層と、
前記トンネルバリア層上において前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられ、原子層状材料を含む光吸収層と、
を備え、
前記トンネルバリア層は、複数の混合組成物である、
ことを特徴とする光検出素子。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
前記トンネルバリア層は、多元化合物成膜した層を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光検出素子。
【請求項３】
前記混合組成物は、
ＴａＯ
ｘ
とＳｉＯ
２
、ＨｆＯ
ｘ
とＳｉＯ
２
、又はＴｉＯ
ｘ
とＳｉＯ
２
の組み合わせの何れかを主材料とする
ことを特徴とする請求項１に記載の光検出素子。
【請求項４】
前記トンネルバリア層の膜厚は、５～２０ｎｍである、
ことを特徴とする請求項１に記載の光検出素子。
【請求項５】
前記ソース電極と前記ドレイン電極との一部は、前記トンネルバリア層の一部を覆う、
ことを特徴とする請求項１に記載の光検出素子。
【請求項６】
前記光吸収層は、前記トンネルバリア層の少なくとも一部を覆う、
ことを特徴とする請求項１に記載の光検出素子。
【請求項７】
光源と、
前記光源から射出された光を分割する光分割部と、
請求項１ないし６の何れか一項に記載の光検出素子と、を備え、
前記光検出素子は、前記光分割部で分割された光の少なくとも１つを受光する、
ことを特徴とする眼球の傾き検出装置。
【請求項８】
光源と、
請求項１ないし６の何れか一項に記載の光検出素子と、を備え、
前記光検出素子は、前記光源から射出された光の少なくとも一部を受光し、前記光の少なくとも一部を透過させる
ことを特徴とする眼球の傾き検出装置。
【請求項９】
請求項１ないし６の何れか一項に記載の光検出素子を備える、
ことを特徴とする網膜投影型表示装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出素子、眼球の傾き検出装置および網膜投影型表示装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、光を電気に変換する計測デバイスとしてフォトディテクター（光検出器）がある。光電効果を利用した光電子増倍管（フォトマル）や光照射による電気抵抗変化を利用した硫化カドミウム素子などの光電動素子、半導体のｐｎ接合を利用した光起電力型のフォトダイオードが、光量計測、イメージ計測、光通信、光信号検出の分野で広く使われており、これらの技術はすでに知られている。
【０００３】
近年、光検出層としてグラフェン単層または積層グラフェンを用いてヘテロ構造とした光検出器が開示されており、これらの技術はすでに知られている。これらの技術によれば、グラフェンの持つ特有の電子移動度、電気伝導度、量子トンネル効果により、広範囲の波長検出が可能と言われている。
【０００４】
特許文献１には、光吸収層に入射する光に応答して、光吸収層からチャネル層へのホットキャリアトンネリングによってチャネル層の電気コンダクタンスが変化する二層ヘテロ構造に基づく光検出器が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１によれば、バンドギャップエネルギーは単一物質の物性値で決まるため、検出する光の波長域を変更する場合、検出する光の波長域に対応した特性（バンドギャップ）を有する物質そのものを変更する必要があった。また、従来技術によれば、物質により決定される波長域が広いため、特定波長の検出に絞り込むことができなかった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、主物質を変えずにバンドギャップエネルギーを変化させることができる光検出素子、眼球の傾き検出装置および網膜投影型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ヘテロ構造を有する光検出素子であって、ゲート電極と、前記ゲート電極の一方の面側に設けられる絶縁層と、前記絶縁層と接続されたソース電極と、前記絶縁層と接続されたドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられ、前記ソース電極および前記ドレイン電極による電圧印加でキャリアを誘起させるチャネル層と、前記チャネル層とともに量子トンネル効果が発生させるトンネルバリア層と、前記トンネルバリア層上において前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられ、原子層状材料を含む光吸収層と、を備え、前記トンネルバリア層は、複数の混合組成物である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、主物質を変えずにバンドギャップエネルギーを変化させることができる光検出素子、眼球の傾き検出装置および網膜投影型表示装置を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１－１は、第１の実施の形態にかかる光検出素子の一例を示す断面図である。
図１－２は、光検出素子の一例を示す上面図である。
図２－１は、原子堆積成膜法（ＡＬＤ法）の多元化合物成膜パルスを示す図である。
図２－２は、原子堆積成膜法（ＡＬＤ法）の多元化合物成膜パルスを示す図である。
図３は、第２の実施の形態にかかる眼球の傾き検出装置の全体構成の一例を示す図である。
図４は、図３において眼球がある方向から光学ユニットを視た下面図である。
図５は、図４のIII－III切断線における断面図である。
図６は、図４のIII－III切断線における別の断面図である。
図７は、第３の実施の形態にかかる網膜投影型表示装置の構成の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、光検出素子、眼球の傾き検出装置および網膜投影型表示装置の実施の形態を詳細に説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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