JP2003282924A - 光検知器及びその製造方法 - Google Patents
光検知器及びその製造方法Info
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- JP2003282924A JP2003282924A JP2002082494A JP2002082494A JP2003282924A JP 2003282924 A JP2003282924 A JP 2003282924A JP 2002082494 A JP2002082494 A JP 2002082494A JP 2002082494 A JP2002082494 A JP 2002082494A JP 2003282924 A JP2003282924 A JP 2003282924A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光検知器及びその製造方法に関し、量子効率
の高い新規で簡単な構成の光検知器を実現する。 【解決手段】 特定の光の感光波長に対応するバンドギ
ャップを持つカーボンナノチューブ６，７あるいはその
混合物のいずれかを受光部に用いる。
の高い新規で簡単な構成の光検知器を実現する。 【解決手段】 特定の光の感光波長に対応するバンドギ
ャップを持つカーボンナノチューブ６，７あるいはその
混合物のいずれかを受光部に用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光検知器及びその製
造方法に関するものであり、特に、特定の光の感度波長
に対応するバンド・ギャップを有するカーボンナノチュ
ーブを受光部として用いた点に特徴のある光検知器及び
その製造方法に関するものである。
造方法に関するものであり、特に、特定の光の感度波長
に対応するバンド・ギャップを有するカーボンナノチュ
ーブを受光部として用いた点に特徴のある光検知器及び
その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光検知器、特に赤外線検知器は、
受光部に用いるデバイスが限られており、例えば、光を
熱的に検知する非冷却型のボロメーターや焦電センサ、
或いは、光電変換を用いた冷却量子型のＨｇＣｄＴｅフ
ォトダイオードまたはＧａＡｓのＱＷＩＰ（Ｑｕａｎｔ
ｕｍ Ｗｅｌｌ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｐｈｏｔｏｄｅｔ
ｅｃｔｏｒ）センサ等である。
受光部に用いるデバイスが限られており、例えば、光を
熱的に検知する非冷却型のボロメーターや焦電センサ、
或いは、光電変換を用いた冷却量子型のＨｇＣｄＴｅフ
ォトダイオードまたはＧａＡｓのＱＷＩＰ（Ｑｕａｎｔ
ｕｍ Ｗｅｌｌ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｐｈｏｔｏｄｅｔ
ｅｃｔｏｒ）センサ等である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、非冷却型の光
検知器の場合、光を熱的に検知するため、応答速度が遅
く、高速応答が必要な応用には使用できないという問題
がある。
検知器の場合、光を熱的に検知するため、応答速度が遅
く、高速応答が必要な応用には使用できないという問題
がある。
【０００４】一方、光電変換を利用した量子型のＨｇＣ
ｄＴｅフォトダイオード、は量子効率が高く、応答速度
も早いが、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるため、物理
的、熱的にもろく、半導体プロセスが難しく、且つ、結
晶も高価であるという問題がある。
ｄＴｅフォトダイオード、は量子効率が高く、応答速度
も早いが、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるため、物理
的、熱的にもろく、半導体プロセスが難しく、且つ、結
晶も高価であるという問題がある。
【０００５】さらに、同じく量子型のＧａＡｓのＱＷＩ
Ｐセンサの場合には、量子井戸に形成されるサブバンド
間の遷移を光検出に用いており、且つ、量子井戸構造に
対して横方向から光を入射させる必要があるため、Ｈｇ
ＣｄＴｅフォトダイオードに比べて量子効率が低いとい
う問題がある。
Ｐセンサの場合には、量子井戸に形成されるサブバンド
間の遷移を光検出に用いており、且つ、量子井戸構造に
対して横方向から光を入射させる必要があるため、Ｈｇ
ＣｄＴｅフォトダイオードに比べて量子効率が低いとい
う問題がある。
【０００６】したがって、本発明は、量子効率の高い新
規で簡単な構成の光検知器を実現することを目的とす
る。
規で簡単な構成の光検知器を実現することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成図であり、この図１を参照して本発明における課題を
解決するための手段を説明する。 図１参照 上記目的を達成するため、本発明は、光検知器におい
て、特定の光の感光波長に対応するバンドギャップを持
つカーボンナノチューブ６，７あるいはその混合物のい
ずれかを受光部に用いることを特徴する。
成図であり、この図１を参照して本発明における課題を
解決するための手段を説明する。 図１参照 上記目的を達成するため、本発明は、光検知器におい
て、特定の光の感光波長に対応するバンドギャップを持
つカーボンナノチューブ６，７あるいはその混合物のい
ずれかを受光部に用いることを特徴する。
【０００８】半導体特性を示すカーボンナノチューブ
は、特定の光の感光波長に対応するバンドギャップを持
っており、且つ、このバンドギャップは、大気の透過率
の関係から一般的な赤外線検出波長帯である３〜５μｍ
帯及び８〜１０μｍ帯の赤外線に良く対応しているので
効率の高い量子型の光検知器、特に、赤外線検知器を構
成することが可能になる。
は、特定の光の感光波長に対応するバンドギャップを持
っており、且つ、このバンドギャップは、大気の透過率
の関係から一般的な赤外線検出波長帯である３〜５μｍ
帯及び８〜１０μｍ帯の赤外線に良く対応しているので
効率の高い量子型の光検知器、特に、赤外線検知器を構
成することが可能になる。
【０００９】この場合、カーボンナノチューブ６，７の
バンドギャップは、カーボンナノチューブの直径ｄに依
存し、直径ｄが大きいほど狭バンドギャップとなる。因
に、ｄ＝２．５ｎｍで、Ｅg ＝０．３ｅＶ（λ≒４．１
μｍ）となる。なお、カーボンナノチューブ６，７は純
粋なカーボンナノチューブである必要はなく、フラーレ
ンとの混合物でも良い。
バンドギャップは、カーボンナノチューブの直径ｄに依
存し、直径ｄが大きいほど狭バンドギャップとなる。因
に、ｄ＝２．５ｎｍで、Ｅg ＝０．３ｅＶ（λ≒４．１
μｍ）となる。なお、カーボンナノチューブ６，７は純
粋なカーボンナノチューブである必要はなく、フラーレ
ンとの混合物でも良い。
【００１０】この場合の検出原理は、一対の対向電極
２，３を介してカーボンナノチューブ６，７に一定電流
（バイアス）を流した状態において、赤外線がカーボン
ナノチューブ６，７に入射すると電子正孔対が発生し、
カーボンナノチューブ６，７の伝導度が変化する。この
伝導度の変化は、入射する赤外線の強度に依存するた
め、赤外線が入射しない場合との差を検知することによ
り赤外線の検知が可能になる。
２，３を介してカーボンナノチューブ６，７に一定電流
（バイアス）を流した状態において、赤外線がカーボン
ナノチューブ６，７に入射すると電子正孔対が発生し、
カーボンナノチューブ６，７の伝導度が変化する。この
伝導度の変化は、入射する赤外線の強度に依存するた
め、赤外線が入射しない場合との差を検知することによ
り赤外線の検知が可能になる。
【００１１】さらに、カーボンナノチューブ６，７は化
学的に安定で機械強度が強いばかりでなく、ナノスケー
ルの微細粒子として特性を維持したまま単独で存在でき
るため、信号読出回路基板等の基板１に直接配置でき、
受光部と信号読出回路が別々のハイブリッド検知器に見
られる動作温度と室温とのサーマルサイクルによる結合
電極の切断や短絡といった問題が発生することがなくな
る。
学的に安定で機械強度が強いばかりでなく、ナノスケー
ルの微細粒子として特性を維持したまま単独で存在でき
るため、信号読出回路基板等の基板１に直接配置でき、
受光部と信号読出回路が別々のハイブリッド検知器に見
られる動作温度と室温とのサーマルサイクルによる結合
電極の切断や短絡といった問題が発生することがなくな
る。
【００１２】また、受光部を、互いに異なった感光波長
に対応するバンドギャップを持つ複数のカーボンナノチ
ューブ６，７で構成することによって、検知波長の多波
長化、即ち、多色化が可能になる。
に対応するバンドギャップを持つ複数のカーボンナノチ
ューブ６，７で構成することによって、検知波長の多波
長化、即ち、多色化が可能になる。
【００１３】また、この様な受光部を、１次元或いは２
次元のいずれかに配置することによって、フォトダイオ
ードアレイとすることができ、さらに、ポリゴンミラー
等の受光部を走査する手段を設けることによって、更に
次元を上げることができる。
次元のいずれかに配置することによって、フォトダイオ
ードアレイとすることができ、さらに、ポリゴンミラー
等の受光部を走査する手段を設けることによって、更に
次元を上げることができる。
【００１４】また、上述の光検知器を製造するために
は、基板１上に厚さ或いは径のいずれかを制御した触媒
金属４，５を有する一対の対向電極２，３を設け、この
一対の対向電極間方向に電界を掛けながら成長させるこ
とによって、一対の対向電極２，３間に成長したカーボ
ンナノチューブ６，７を受光部とすることができる。
は、基板１上に厚さ或いは径のいずれかを制御した触媒
金属４，５を有する一対の対向電極２，３を設け、この
一対の対向電極間方向に電界を掛けながら成長させるこ
とによって、一対の対向電極２，３間に成長したカーボ
ンナノチューブ６，７を受光部とすることができる。
【００１５】この場合、触媒金属４，５の厚さ、あるい
は径を特定の大きさに変化させることによって、カーボ
ンナノチューブ６，７の径を変化させ、任意のバンドギ
ャップを持つようにすることができ、任意の波長の検出
が可能になる。
は径を特定の大きさに変化させることによって、カーボ
ンナノチューブ６，７の径を変化させ、任意のバンドギ
ャップを持つようにすることができ、任意の波長の検出
が可能になる。
【００１６】また、一対の対向電極２，３に設ける触媒
金属４，５の厚さ或いは径のいずれかを互いに異なる特
定の複数種類の大きさに変化させることによって、複数
の波長を一度に検知することが可能になる。
金属４，５の厚さ或いは径のいずれかを互いに異なる特
定の複数種類の大きさに変化させることによって、複数
の波長を一度に検知することが可能になる。
【００１７】また、異なる複数の波長帯の受光部が形成
できることから、プランク放射体の分光分布における複
数の波長の受光強度を結ぶ線の傾斜角から検知対象物の
絶対温度の同定することが可能になる。
できることから、プランク放射体の分光分布における複
数の波長の受光強度を結ぶ線の傾斜角から検知対象物の
絶対温度の同定することが可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】ここで、図２乃至図７を参照し
て、本発明の実施の形態の光検知器を説明するが、ま
ず、図２及び図３を参照して、本発明の実施の形態の光
検知器の製造工程を説明する。なお、各図は、工程要所
における光検知器における１受光部分の概略的斜視図で
ある。 図２（ａ）参照 まず、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖ
ｉｃｅ）等の素子を形成した信号読出シリコン基板１１
上に、Ａｕ層１２を堆積させたのち、厚さが、例えば、
２．５ｎｍのＮｉ層を堆積させ、このＮｉ層をパターニ
ングすることによってＮｉ触媒層１３を形成する。な
お、図示を省略しているが、Ａｕ層１２は、信号読出シ
リコン基板１１に形成した素子に電気的導通をとるため
のコンタクトホールを有する層間絶縁膜を介して堆積さ
せるものである。
て、本発明の実施の形態の光検知器を説明するが、ま
ず、図２及び図３を参照して、本発明の実施の形態の光
検知器の製造工程を説明する。なお、各図は、工程要所
における光検知器における１受光部分の概略的斜視図で
ある。 図２（ａ）参照 まず、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖ
ｉｃｅ）等の素子を形成した信号読出シリコン基板１１
上に、Ａｕ層１２を堆積させたのち、厚さが、例えば、
２．５ｎｍのＮｉ層を堆積させ、このＮｉ層をパターニ
ングすることによってＮｉ触媒層１３を形成する。な
お、図示を省略しているが、Ａｕ層１２は、信号読出シ
リコン基板１１に形成した素子に電気的導通をとるため
のコンタクトホールを有する層間絶縁膜を介して堆積さ
せるものである。
【００１９】図２（ｂ）参照
次いで、再び全面にＡｕ層１４を堆積させたのち、厚さ
が、例えば、６．３ｎｍのＮｉ膜を堆積させ、このＮｉ
層をパターニングすることによってＮｉ触媒層１５を形
成する。
が、例えば、６．３ｎｍのＮｉ膜を堆積させ、このＮｉ
層をパターニングすることによってＮｉ触媒層１５を形
成する。
【００２０】図２（ｃ）参照
次いで、再び、全面にＡｕ層１６を堆積させる。
【００２１】図３（ｄ）参照
次いで、堆積層を、幅Ｗ＝５μｍ、長さＬ＝５μｍ、高
さＨ＝０．５μｍの直方体状にエッチングすることによ
って、間隔Ｄ＝１５μｍで対向する一対の対向電極１
７，１８を形成する。
さＨ＝０．５μｍの直方体状にエッチングすることによ
って、間隔Ｄ＝１５μｍで対向する一対の対向電極１
７，１８を形成する。
【００２２】図３（ｅ）参照
次いで、熱ＣＶＤ法を用いて、Ｈ2 ＋ＣＨ4 の混合ガス
を流した状態で、基板温度を８００〜９００℃とし、基
板バイアスを２００Ｖとし、一対の対向電極１７，１８
の対向方向に沿った電界を印加することによって、Ｎｉ
触媒層１３，１５を起点とする二種類の径のカーボンナ
ノチューブ１９，２０を成長させ、この二種類の径のカ
ーボンナノチューブ１９，２０を受光部とする。
を流した状態で、基板温度を８００〜９００℃とし、基
板バイアスを２００Ｖとし、一対の対向電極１７，１８
の対向方向に沿った電界を印加することによって、Ｎｉ
触媒層１３，１５を起点とする二種類の径のカーボンナ
ノチューブ１９，２０を成長させ、この二種類の径のカ
ーボンナノチューブ１９，２０を受光部とする。
【００２３】この場合、成長した二本のカーボンナノチ
ューブ１９，２０の直径は、起点となるＮｉ触媒層１
３，１５の膜厚或いは幅の小さい方の値にほぼ等しくな
るので、約、２．５ｎｍと６．３ｎｍの直径となる。
ューブ１９，２０の直径は、起点となるＮｉ触媒層１
３，１５の膜厚或いは幅の小さい方の値にほぼ等しくな
るので、約、２．５ｎｍと６．３ｎｍの直径となる。
【００２４】図４参照
図４は、シングルウォールカーボンナノチューブのバン
ド・ギャップの直径依存性を示す図（必要ならば、Ｎａ
ｔｕｒｅ，ｖｏｌ．３９１，ｐ．５９−６１，１ ｊａ
ｎｕａｒｙ １９９８参照）であり、二本のカーボンナ
ノチューブ１９，２０の直径ｄを夫々２．５ｎｍ及び
６．３ｎｍとすることによって、３〜５μｍ帯及び８〜
１０μｍ帯に感度を持たせることができる。
ド・ギャップの直径依存性を示す図（必要ならば、Ｎａ
ｔｕｒｅ，ｖｏｌ．３９１，ｐ．５９−６１，１ ｊａ
ｎｕａｒｙ １９９８参照）であり、二本のカーボンナ
ノチューブ１９，２０の直径ｄを夫々２．５ｎｍ及び
６．３ｎｍとすることによって、３〜５μｍ帯及び８〜
１０μｍ帯に感度を持たせることができる。
【００２５】図５参照
図５は、上記の受光部を２次元マトリクス状の配置して
形成して二次元フォトダイオードアレイとした光検知器
であり、各受光部の検出出力を対向電極１７，１８を介
して信号読出シリコン基板１１に設けた信号読出回路に
よって読み出すものである。なお、ここでは、カーボン
ナノチューブ１９のみを図示している。
形成して二次元フォトダイオードアレイとした光検知器
であり、各受光部の検出出力を対向電極１７，１８を介
して信号読出シリコン基板１１に設けた信号読出回路に
よって読み出すものである。なお、ここでは、カーボン
ナノチューブ１９のみを図示している。
【００２６】図６参照
図６は、本発明の実施の形態の光検知器の等価回路図で
あり、並列接続されたカーボンナノチューブ１９，２０
からなる光可変抵抗２１，２２に対して電源２３から一
定のバイアスを印加した状態で、電流計２４によって光
可変抵抗２１，２２の伝導度の変化を読み取るものであ
る。
あり、並列接続されたカーボンナノチューブ１９，２０
からなる光可変抵抗２１，２２に対して電源２３から一
定のバイアスを印加した状態で、電流計２４によって光
可変抵抗２１，２２の伝導度の変化を読み取るものであ
る。
【００２７】即ち、各光可変抵抗２１，２２にバイアス
を印加し、それぞれのバンドギャップに対応した波長の
赤外線を入射すると、各光可変抵抗２１，２２において
光電変換され、対向電極間に赤外線強度に対応する電流
の信号が流れる。この信号を信号読み出し回路を経由し
て読み出すことによって、赤外線を検知することができ
る。
を印加し、それぞれのバンドギャップに対応した波長の
赤外線を入射すると、各光可変抵抗２１，２２において
光電変換され、対向電極間に赤外線強度に対応する電流
の信号が流れる。この信号を信号読み出し回路を経由し
て読み出すことによって、赤外線を検知することができ
る。
【００２８】また、本発明の実施の形態の光検知器は、
二波長の信号を検出できることから、赤外線放出物体の
絶対温度を知ることができるので、この原理を図７を参
照して説明する。
二波長の信号を検出できることから、赤外線放出物体の
絶対温度を知ることができるので、この原理を図７を参
照して説明する。
【００２９】図７参照
図７は、プランク放射体の分光分布図である。ある温度
を持つ物体から放射される赤外線を黒体放射と仮定する
と、放射される赤外線の分光分布は下記のプランクの放
射法則に従う。 Ｅ（λ，Ｔ）＝（Ｃ1 ／λ5 ）｛１／〔ｅｘｐ（Ｃ2 ／
λＴ）−１〕｝ 但し、Ｃ1 ＝２πｈｃ2 ＝３．７３×１０4 〔Ｗ／ｃｍ
2 〕， Ｃ2 ＝ｃｈ／ｋ＝１．４３８×１０4 〔μｍｄｅｇ〕 なお、Ｅは黒体の分光放射発散度、ｈはプランク定数、
ｋはボルツマン定数、ｃは光速、Ｔは黒体の絶対温度、
及び、λは放射される赤外線の波長である。
を持つ物体から放射される赤外線を黒体放射と仮定する
と、放射される赤外線の分光分布は下記のプランクの放
射法則に従う。 Ｅ（λ，Ｔ）＝（Ｃ1 ／λ5 ）｛１／〔ｅｘｐ（Ｃ2 ／
λＴ）−１〕｝ 但し、Ｃ1 ＝２πｈｃ2 ＝３．７３×１０4 〔Ｗ／ｃｍ
2 〕， Ｃ2 ＝ｃｈ／ｋ＝１．４３８×１０4 〔μｍｄｅｇ〕 なお、Ｅは黒体の分光放射発散度、ｈはプランク定数、
ｋはボルツマン定数、ｃは光速、Ｔは黒体の絶対温度、
及び、λは放射される赤外線の波長である。
【００３０】この式より求めた放射エネルギーの波長特
性が図７に示す分光分布図であり、図より放射エネルギ
ーの波長プロファイルは物体の温度により異なっている
ことが理解できる。
性が図７に示す分光分布図であり、図より放射エネルギ
ーの波長プロファイルは物体の温度により異なっている
ことが理解できる。
【００３１】ここで、物体から放射される赤外線の二波
長以上の放射エネルギーを観測し、波長プロファイルを
特定することができれば、物体の絶対温度を推定でき
る。即ち、上記の二つのカーボンナノチューブ１９，２
０の直径は夫々２．５ｎｍ及び６．３ｎｍであり、それ
に対応するバンド・ギャップは、０．３ｅＶ及び０．１
２ｅＶであり、波長換算では、夫々、約４μｍ及び約１
０μｍとなる。
長以上の放射エネルギーを観測し、波長プロファイルを
特定することができれば、物体の絶対温度を推定でき
る。即ち、上記の二つのカーボンナノチューブ１９，２
０の直径は夫々２．５ｎｍ及び６．３ｎｍであり、それ
に対応するバンド・ギャップは、０．３ｅＶ及び０．１
２ｅＶであり、波長換算では、夫々、約４μｍ及び約１
０μｍとなる。
【００３２】この４μｍにおける強度と１０μｍにおけ
る強度を結ぶ線の傾きを求め、この傾きと一致する分光
分布を求めることによって、照射物体の絶対温度を推定
することが可能になる。なお、異なった波長を独立に測
定するためには、フィルタを切り替えて測定を行うか、
或いは、異なった波長の信号を独立に読み出せる複数の
信号読出回路を設ければ良い。
る強度を結ぶ線の傾きを求め、この傾きと一致する分光
分布を求めることによって、照射物体の絶対温度を推定
することが可能になる。なお、異なった波長を独立に測
定するためには、フィルタを切り替えて測定を行うか、
或いは、異なった波長の信号を独立に読み出せる複数の
信号読出回路を設ければ良い。
【００３３】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は実施の形態に記載した構成及び条件に限られる
ものではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記
の実施の形態においては、感光波長として３〜５μｍ帯
と８〜１０μｍ帯を採用しているが、このような波長に
限られるものではなく、いかなる波長帯を用いても良い
ものである。
本発明は実施の形態に記載した構成及び条件に限られる
ものではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記
の実施の形態においては、感光波長として３〜５μｍ帯
と８〜１０μｍ帯を採用しているが、このような波長に
限られるものではなく、いかなる波長帯を用いても良い
ものである。
【００３４】また、上記の実施の形態においては、二波
長を検出する光検知器を例に説明しているが、赤外線を
検出するだけの一波長でも良く、或いは、絶対温度をよ
り正確に測定できるように三波長以上の受光部を構成し
ても良い。
長を検出する光検知器を例に説明しているが、赤外線を
検出するだけの一波長でも良く、或いは、絶対温度をよ
り正確に測定できるように三波長以上の受光部を構成し
ても良い。
【００３５】また、上記の実施の形態においては、カー
ボンナノチューブを受光部に用いているが、同等のバン
ドギャップを持つフラーレンや、フラーレンとカーボン
ナノチューブとの混成による受光部を用いても良い。
ボンナノチューブを受光部に用いているが、同等のバン
ドギャップを持つフラーレンや、フラーレンとカーボン
ナノチューブとの混成による受光部を用いても良い。
【００３６】また、上記の実施の形態においては、二次
元フォトダイオードアレイとして説明しているが、受光
部を一次元状に配置して一次元フォトダイオードアレイ
としても良く、その場合に、ポリゴンミラー等を用いて
一次元フォトダイオードアレイを走査して二次元フォト
ダイオードアレイ的に使用しても良いものである。
元フォトダイオードアレイとして説明しているが、受光
部を一次元状に配置して一次元フォトダイオードアレイ
としても良く、その場合に、ポリゴンミラー等を用いて
一次元フォトダイオードアレイを走査して二次元フォト
ダイオードアレイ的に使用しても良いものである。
【００３７】また、上記の実施の形態においては、触媒
金属をＮｉによって形成しているが、Ｎｉに限られるも
のではなく、Ｆｅ或いはＣｏ等のカーボンナノチューブ
の成長において触媒作用のある他の金属を用いても良い
ものである。
金属をＮｉによって形成しているが、Ｎｉに限られるも
のではなく、Ｆｅ或いはＣｏ等のカーボンナノチューブ
の成長において触媒作用のある他の金属を用いても良い
ものである。
【００３８】また、上記の実施の形態においては、対向
電極の母体をＡｕによって形成しているが、Ａｕに限ら
れるものではなく、Ａｕと同様にカーボンナノチューブ
の成長において触媒作用のないＰｔ，Ｃｕ，Ａｌ等の金
属を用いても良いものである。
電極の母体をＡｕによって形成しているが、Ａｕに限ら
れるものではなく、Ａｕと同様にカーボンナノチューブ
の成長において触媒作用のないＰｔ，Ｃｕ，Ａｌ等の金
属を用いても良いものである。
【００３９】また、上記の実施の形態においては、カー
ボンナノチューブを熱ＣＶＤ法によって成長させている
が、熱ＣＶＤ法に限られるものではなく、プラズマＣＶ
Ｄ法等の他の成長方法を用いても良いものである。
ボンナノチューブを熱ＣＶＤ法によって成長させている
が、熱ＣＶＤ法に限られるものではなく、プラズマＣＶ
Ｄ法等の他の成長方法を用いても良いものである。
【００４０】ここで、再び図１を参照して、改めて本発
明の詳細な特徴を説明する。再び、図１参照 （付記１） 特定の光の感光波長に対応するバンドギャ
ップを持つカーボンナノチューブ６，７あるいはその混
合物のいずれかを受光部に用いることを特徴する光検知
器。 （付記２） 上記特定の光の感光波長が、可視光或いは
赤外線のいずれかであることを特徴とする付記１記載の
光検知器。 （付記３） 上記受光部を、互いに異なった感光波長に
対応するバンドギャップを持つ複数のカーボンナノチュ
ーブ６，７あるいはその混合物のいずれかで構成するこ
とを特徴とする付記１または２に記載の光検知器。 （付記４） 上記受光部を、１次元或いは２次元のいず
れかに配置したことを特徴とする付記１乃至３のいずれ
か１に記載の光検知器。 （付記５） 上記受光部を走査する手段を設けたことを
特徴とする付記４記載の光検知器。 （付記６） 受光部に用いるカーボンナノチューブ６，
７を、厚さ或いは径のいずれかを制御した触媒金属４，
５を有する一対の対向電極２，３間方向に電界を掛けな
がら成長させ、前記一対の対向電極２，３間に成長した
カーボンナノチューブ６，７を受光部に用いることを特
徴とした光検知器の製造方法。 （付記７） 上記触媒金属４，５の厚さ、あるいは径を
特定の大きさに変化させ、カーボンナノチューブ６，７
の径を変化させることによってバンドギャップを変化さ
せて特定の波長に感度を持つ受光部を形成することを特
徴とする付記６記載の光検知器の製造方法。 （付記８） 上記一対の対向電極２，３に設ける触媒金
属４，５の厚さ或いは径のいずれかを互いに異なる特定
の複数種類の大きさに変化させ、カーボンナノチューブ
６，７の径を複数種類に変化させることによってバンド
ギャップを複数種類に変化させたことを特徴とする付記
６記載の光検知器の製造方法。
明の詳細な特徴を説明する。再び、図１参照 （付記１） 特定の光の感光波長に対応するバンドギャ
ップを持つカーボンナノチューブ６，７あるいはその混
合物のいずれかを受光部に用いることを特徴する光検知
器。 （付記２） 上記特定の光の感光波長が、可視光或いは
赤外線のいずれかであることを特徴とする付記１記載の
光検知器。 （付記３） 上記受光部を、互いに異なった感光波長に
対応するバンドギャップを持つ複数のカーボンナノチュ
ーブ６，７あるいはその混合物のいずれかで構成するこ
とを特徴とする付記１または２に記載の光検知器。 （付記４） 上記受光部を、１次元或いは２次元のいず
れかに配置したことを特徴とする付記１乃至３のいずれ
か１に記載の光検知器。 （付記５） 上記受光部を走査する手段を設けたことを
特徴とする付記４記載の光検知器。 （付記６） 受光部に用いるカーボンナノチューブ６，
７を、厚さ或いは径のいずれかを制御した触媒金属４，
５を有する一対の対向電極２，３間方向に電界を掛けな
がら成長させ、前記一対の対向電極２，３間に成長した
カーボンナノチューブ６，７を受光部に用いることを特
徴とした光検知器の製造方法。 （付記７） 上記触媒金属４，５の厚さ、あるいは径を
特定の大きさに変化させ、カーボンナノチューブ６，７
の径を変化させることによってバンドギャップを変化さ
せて特定の波長に感度を持つ受光部を形成することを特
徴とする付記６記載の光検知器の製造方法。 （付記８） 上記一対の対向電極２，３に設ける触媒金
属４，５の厚さ或いは径のいずれかを互いに異なる特定
の複数種類の大きさに変化させ、カーボンナノチューブ
６，７の径を複数種類に変化させることによってバンド
ギャップを複数種類に変化させたことを特徴とする付記
６記載の光検知器の製造方法。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、光検知器の受光部にカ
ーボンナノチューブを用いることにより、ほぼ連続的に
バンドギャップを変化させられるため、異なる波長帯の
検知が可能になり、異なる複数の波長帯の受光部が形成
できることから検知対象物の絶対温度の同定が可能にな
り、安価で量子効率の高い光検知器の実用化に寄与する
ところが大きい。
ーボンナノチューブを用いることにより、ほぼ連続的に
バンドギャップを変化させられるため、異なる波長帯の
検知が可能になり、異なる複数の波長帯の受光部が形成
できることから検知対象物の絶対温度の同定が可能にな
り、安価で量子効率の高い光検知器の実用化に寄与する
ところが大きい。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態の光検知器の途中までの製
造工程の説明図である。
造工程の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態の光検知器の図２以降の製
造工程の説明図である。
造工程の説明図である。
【図４】カーボンナノチューブのバンドギャップの直径
依存性の説明図である。
依存性の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態の光検知器の概略的斜視図
である。
である。
【図６】本発明の実施の形態の光検知器の等価回路図で
ある。
ある。
【図７】本発明の実施の形態の光検知器における絶対温
度特定原理の説明図である。
度特定原理の説明図である。
１ 基板
２ 対向電極
３ 対向電極
４ 触媒金属
５ 触媒金属
６ カーボンナノチューブ
７ カーボンナノチューブ
１１ 信号読出シリコン基板
１２ Ａｕ層
１３ Ｎｉ触媒層
１４ Ａｕ層
１５ Ｎｉ触媒層
１６ Ａｕ層
１７ 対向電極
１８ 対向電極
１９ カーボンナノチューブ
２０ カーボンナノチューブ
２１ 光可変抵抗
２２ 光可変抵抗
２３ 電源
２４ 電流計
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G065 AA04 AB02 BA14 BA40
4G146 AA11 AD28
4M118 BA07 CA14 CA16 CA40 CB20
5F088 AA11 AB01 BB03 CB05 CB18
DA05 EA04 EA06 FA05 FA14
GA04 LA01
Claims (5)
- 【請求項１】 特定の光の感光波長に対応するバンドギ
ャップを持つカーボンナノチューブあるいはその混合物
のいずれかを受光部に用いることを特徴する光検知器。 - 【請求項２】 上記受光部を、互いに異なった感光波長
に対応するバンドギャップを持つ複数のカーボンナノチ
ューブあるいはその混合物のいずれかで構成することを
特徴とする請求項１記載の光検知器。 - 【請求項３】 上記受光部を、１次元或いは２次元のい
ずれかに配置したことを特徴とする請求項１または２に
記載の光検知器。 - 【請求項４】 受光部に用いるカーボンナノチューブ
を、厚さ或いは径のいずれかを制御した触媒金属を有す
る一対の対向電極間方向に電界を掛けながら成長させ、
前記一対の対向電極間に成長したカーボンナノチューブ
を受光部に用いることを特徴とした光検知器の製造方
法。 - 【請求項５】 上記一対の対向電極に設ける触媒金属の
厚さ或いは径のいずれかを互いに異なる特定の複数種類
の大きさに変化させ、カーボンナノチューブの径を複数
種類に変化させることによってバンドギャップを複数種
類に変化させたことを特徴とする請求項４記載の光検知
器の製造方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002082494A JP4006727B2 (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 光検知器及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002082494A JP4006727B2 (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 光検知器及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003282924A true JP2003282924A (ja) | 2003-10-03 |
| JP4006727B2 JP4006727B2 (ja) | 2007-11-14 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002082494A Expired - Lifetime JP4006727B2 (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 光検知器及びその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4006727B2 (ja) |
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-
2002
- 2002-03-25 JP JP2002082494A patent/JP4006727B2/ja not_active Expired - Lifetime
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