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公開番号2025017062
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-05
出願番号2023119937
出願日2023-07-24
発明の名称光電変換膜、光電変換素子、光電変換膜の製造方法、及び光電変換素子の製造方法
出願人日本放送協会
代理人個人,個人
主分類H10F 30/00 20250101AFI20250129BHJP()
要約【課題】暗電流が低減されるとともに、近赤外光にも高い受光感度を有する光電変換膜及び光電変換素子の提供を目的とする。
【解決手段】開示の技術の一態様に係る光電変換膜は、Ga₂O₃層と、前記Ga₂O₃層上に配置されたSnSe層と、を備える。また、光電変換素子は、第1電極と、前記第1電極上に配置されたGa₂O₃層と、Ga₂O₃層上に配置されたSnSe層と、前記SnSe層上に配置された第2電極と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ｇａ
２
Ｏ
３
層と、
前記Ｇａ
２
Ｏ
３
層上に配置されたＳｎＳｅ層と、
を備える、光電変換膜。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
前記Ｇａ
２
Ｏ
３
層は、１０％以上４０％以下のＳｎ元素を含む、請求項１に記載の光電変換膜。
【請求項３】
前記ＳｎＳｅ層の厚さは、０．１μｍ以上５．０μｍ以下である、請求項１又は請求項２に記載の光電変換膜。
【請求項４】
前記Ｇａ
２
Ｏ
３
層の厚さは、２．０ｎｍ以上１００．０ｎｍ以下である、請求項１又は請求項２に記載の光電変換膜。
【請求項５】
前記ＳｎＳｅ層は、ＳｎＳｅを含む一方、ＳｎＳｅ
２
を含まない、請求項１又は請求項２に記載の光電変換膜。
【請求項６】
第１電極と、
前記第１電極上に配置されたＧａ
２
Ｏ
３
層と、
Ｇａ
２
Ｏ
３
層上に配置されたＳｎＳｅ層と、
前記ＳｎＳｅ層上に配置された第２電極と、
を備える、光電変換素子。
【請求項７】
１０％以上４０％以下のＳｎ元素を含むＧａ
２
Ｏ
３
ターゲットを用いたスパッタリング法によって、基板上にＧａ
２
Ｏ
３
層を形成する工程と、
前記Ｇａ
２
Ｏ
３
層上にＳｎＳｅ層を形成する工程と、
を含む、光電変換膜の製造方法。
【請求項８】
第１電極を形成する工程と、
１０％以上４０％以下のＳｎ元素を含むＧａ
２
Ｏ
３
ターゲットを用いたスパッタリング法によって、前記第１電極上にＧａ
２
Ｏ
３
層を形成する工程と、
前記Ｇａ
２
Ｏ
３
層上にＳｎＳｅ層を形成する工程と、
前記ＳｎＳｅ層上に第２電極を形成する工程と、
を含む、光電変換素子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光電変換膜、光電変換素子、光電変換膜の製造方法、及び光電変換素子の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近赤外光を利用して、被撮像体を撮像する撮像デバイス（以下、「撮像デバイス」という）が、監視カメラや食品検査等に応用されている。特に、車載用途において、近赤外光を被撮像体に照射し、被撮像体で反射された反射光を受光するまでの時間から被撮像体までの距離を測るＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）は、自動運転技術のキーデバイスとして注目されている。
【０００３】
上記の撮像デバイスでは、被撮像体の情報を正確に取得するために、近赤外光に対する高い受光感度が求められる。しかしながら、撮像デバイスの光電変換膜を構成する材料として一般に使用されるシリコンは、近赤外光の吸収率が低いため、近赤外光に対する受光感度が低い。このため、近赤外光の吸収率が高く、近赤外光に対する受光感度が高い光電変換膜の研究が行われている。
【０００４】
近赤外光に対する受光感度が高い材料として、セレン化スズ（ＳｎＳｅ）系の化合物半導体が知られている。例えば、非特許文献１では、ガラス基板上のＳｎＳｅ
２
薄膜から構成される光電変換膜と、光電変換膜上に配置された金属電極と、を備える光電変換素子が開示されている。
【０００５】
一方、撮像デバイスにとってのノイズ源となる暗電流を低減する技術として、正孔ブロッキング層を構成する材料として酸化ガリウム（Ｇａ
２
Ｏ
３
）を光電変換膜に用いた光電変換素子が開示されている（特許文献１及び非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第６３６２２５７号公報
【非特許文献】
【０００７】
Emma P. Mukhokosi et al., "Band Gap Engineering of Hexagonal SnSe2 Nanostructured Thin Films for Infra-Red Photodetection", Scientific Reports, Vol. 7, No. 1, pp. 1-10 (2017)
S. Imura et al., "Low-voltage-operation avalanche photodiode based on n-gallium oxide/p-crystalline selenium heterojunction", Applied Physics Letters, Vol. 104, No. 24, pp. 242101-242101-4 (2014)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献１に開示されているＳｎＳｅ
２
を含む光電変換膜は、電圧印加時に外部電極からの電荷注入を抑制できないため、暗電流が増加する場合がある。一方、特許文献１及び非特許文献２に開示されている結晶セレンからなる光電変換膜は、近赤外光に対する受光感度が低い。
【０００９】
開示の技術は、暗電流が低減されるとともに、近赤外光に対して高い受光感度を有する光電変換膜及び光電変換素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
開示の技術の一態様に係る光電変換膜は、Ｇａ
２
Ｏ
３
層と、前記Ｇａ
２
Ｏ
３
層上に配置されたＳｎＳｅ層と、を備える。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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