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公開番号2024154758
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-31
出願番号2023068784
出願日2023-04-19
発明の名称光センサの材料、及び素子構造
出願人ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
代理人個人
主分類H10N 10/855 20230101AFI20241024BHJP()
要約【課題】電磁波の検出感度を向上させる。
【解決手段】電磁波検出装置は、第1カーボンナノチューブ層と、前記第1カーボンナノチューブ層から離隔して配置され、前記第1カーボンナノチューブ層とは異なるゼーベック係数を持つ第2カーボンナノチューブ層と、前記第1カーボンナノチューブ層及び前記第2カーボンナノチューブ層よりも高い導電率を持ち、前記第1カーボンナノチューブ層及び前記第2カーボンナノチューブ層の間に配置される第3カーボンナノチューブ層と、前記第1カーボンナノチューブ層に接続される第1電極と、前記第2カーボンナノチューブ層に接続される第2電極と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１カーボンナノチューブ層と、
前記第１カーボンナノチューブ層から離隔して配置され、前記第１カーボンナノチューブ層とは異なるゼーベック係数を持つ第２カーボンナノチューブ層と、
前記第１カーボンナノチューブ層及び前記第２カーボンナノチューブ層よりも高い導電率を持ち、前記第１カーボンナノチューブ層及び前記第２カーボンナノチューブ層の間に配置される第３カーボンナノチューブ層と、
前記第１カーボンナノチューブ層に接続される第１電極と、
前記第２カーボンナノチューブ層に接続される第２電極と、を備える、
電磁波検出装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記第１カーボンナノチューブ層、前記第３カーボンナノチューブ層、及び前記第２カーボンナノチューブ層は、所定方向に沿って配置され、
前記第３カーボンナノチューブ層は、前記第１カーボンナノチューブ層の前記所定方向の一端部と、前記第２カーボンナノチューブ層の前記所定方向の一端部とに接続され、
前記第１電極は、前記第１カーボンナノチューブ層の前記所定方向の他端部に配置され、
前記第２電極は、前記第２カーボンナノチューブ層の前記所定方向の他端部に配置される、
請求項１に記載の電磁波検出装置。
【請求項３】
前記第１電極及び前記第２電極は、少なくとも前記第３カーボンナノチューブ層に照射された光により発生された熱により、前記第１カーボンナノチューブ層及び前記第２カーボンナノチューブ層に生じる温度勾配に応じて発生される起電力を検出する、
請求項１に記載の電磁波検出装置。
【請求項４】
前記第１カーボンナノチューブ層には、前記第３カーボンナノチューブ層から前記第１電極にかけて連続的に温度が低下する温度勾配が生じ、
前記第２カーボンナノチューブ層には、前記第３カーボンナノチューブ層から前記第２電極にかけて連続的に温度が低下する温度勾配が生じる、
請求項３に記載の電磁波検出装置。
【請求項５】
前記第１カーボンナノチューブ層、前記第３カーボンナノチューブ層、及び前記第２カーボンナノチューブ層は、第１方向に沿って、この順に接続され、
前記第１カーボンナノチューブ層及び前記第２カーボンナノチューブ層の前記第１方向に交差する第２方向の幅は、前記第３カーボンナノチューブ層の前記第２方向の幅よりも狭い、
請求項１に記載の電磁波検出装置。
【請求項６】
前記第１カーボンナノチューブ層は、ｐ型半導体層であり、
前記第２カーボンナノチューブ層は、ｎ型半導体層であり、
前記第３カーボンナノチューブ層は、前記ｐ型半導体層及び前記ｎ型半導体層の間に配置され、ｐｎ接合よりも抵抗値が小さい導電性材料層である、
請求項１に記載の電磁波検出装置。
【請求項７】
前記第１カーボンナノチューブ層及び前記第２カーボンナノチューブ層の母材である第４カーボンナノチューブ層を備え、
前記第４カーボンナノチューブ層は、所定の方向に沿って順に配置される、ｐ型不純物の注入領域と、前記第３カーボンナノチューブ層の配置領域と、ｎ型不純物の注入領域とを有し、
前記第１カーボンナノチューブ層は、前記ｐ型不純物の注入領域であり、
前記第２カーボンナノチューブ層は、前記ｎ型不純物の注入領域である、
請求項１に記載の電磁波検出装置。
【請求項８】
前記第４カーボンナノチューブ層は、前記第３カーボンナノチューブ層の底面に接触するか、又は前記第３カーボンナノチューブ層の側壁面及び上面を覆うように配置される、
請求項７に記載の電磁波検出装置。
【請求項９】
前記第４カーボンナノチューブ層の底面を支持するか、又は前記第４カーボンナノチューブ層の側壁面を支持する支持基板を備える、
請求項７に記載の電磁波検出装置。
【請求項１０】
前記支持基板は、前記第３カーボンナノチューブ層の底面を支持する、
請求項９に記載の電磁波検出装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光センサの材料、及び素子構造に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
テラヘルツ帯の電磁波の入射強度を検出する電磁波検出装置が知られている（特許文献１参照）。この種の電磁波検出装置では、半導体層に電磁波を吸収させると熱が発生して、半導体層に温度勾配が形成され、その温度勾配により半導体層に起電力が発生するという原理を利用して、半導体層に取り付けられた電極により起電力を検出することで、入射された電磁波の強度を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開２０２１／０７０５９４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ｐ型半導体層とｎ型半導体層では、起電力が発生される向きが異なるため、ｐ型半導体層とｎ型半導体層を接合することで、大きな起電力が発生させて、電磁波の検出感度を高めることができる。
【０００５】
しかしながら、ｐ型半導体層とｎ型半導体層の接合界面であるｐｎ接合部分は、抵抗が高いために熱雑音が発生し、電磁波の検出感度が低下するおそれがある。
【０００６】
また、電磁波を吸収させる材料として、柔軟性に優れたカーボンナノチューブを用いる技術が提案されている。カーボンナノチューブには、大きく分けて、半導体型と金属型があり、金属型のカーボンナノチューブは、テラヘルツ帯の電磁波の吸収率が高いものの、熱電変換効率が一般的な熱電変換材料と比べて高くなく、電磁波の検出感度を向上できない。一方、半導体型のカーボンナノチューブは、電磁波の吸収率が低いため、やはり電磁波の検出感度を向上できない。
【０００７】
そこで、本開示では、電磁波の検出感度を向上可能な光センサの材料、及び素子構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本開示によれば、第１カーボンナノチューブ層と、
前記第１カーボンナノチューブ層から離隔して配置され、前記第１カーボンナノチューブ層とは異なるゼーベック係数を持つ第２カーボンナノチューブ層と、
前記第１カーボンナノチューブ層及び前記第２カーボンナノチューブ層よりも高い導電率を持ち、前記第１カーボンナノチューブ層及び前記第２カーボンナノチューブ層の間に配置される第３カーボンナノチューブ層と、
前記第１カーボンナノチューブ層に接続される第１電極と、
前記第２カーボンナノチューブ層に接続される第２電極と、を備える、
電磁波検出装置が提供される。
【０００９】
前記第１カーボンナノチューブ層、前記第３カーボンナノチューブ層、及び前記第２カーボンナノチューブ層は、所定方向に沿って配置され、
前記第３カーボンナノチューブ層は、前記第１カーボンナノチューブ層の前記所定方向の一端部と、前記第２カーボンナノチューブ層の前記所定方向の一端部とに接続され、
前記第１電極は、前記第１カーボンナノチューブ層の前記所定方向の他端部に配置され、
前記第２電極は、前記第２カーボンナノチューブ層の前記所定方向の他端部に配置されてもよい。
【００１０】
前記第１電極及び前記第２電極は、少なくとも前記第３カーボンナノチューブ層に照射された光により発生された熱により、前記第１カーボンナノチューブ層及び前記第２カーボンナノチューブ層に生じる温度勾配に応じて発生される起電力を検出してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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