JPH0621517A - 光センサー用駆動素子 - Google Patents
光センサー用駆動素子Info
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- JPH0621517A JPH0621517A JP4178141A JP17814192A JPH0621517A JP H0621517 A JPH0621517 A JP H0621517A JP 4178141 A JP4178141 A JP 4178141A JP 17814192 A JP17814192 A JP 17814192A JP H0621517 A JPH0621517 A JP H0621517A
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- Japan
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- thin film
- iron
- light
- cobalt
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 センサー駆動電源として用いるのに充分な熱
起電力を有し、外部電源回路を省略することができる光
センサー用駆動素子を提供する。 【構成】 シリコン薄膜基板１上に、一般式 Ｆｅ1-X （Ｍ）X Ｓｉ2 〔式中、Ｍはマンガンまたはコバルトを示し、ｘは0.０
１〜0.２である。〕で表される鉄シリサイド層２と、電
極層３と、光透過層４とを、この順序で積層する。
起電力を有し、外部電源回路を省略することができる光
センサー用駆動素子を提供する。 【構成】 シリコン薄膜基板１上に、一般式 Ｆｅ1-X （Ｍ）X Ｓｉ2 〔式中、Ｍはマンガンまたはコバルトを示し、ｘは0.０
１〜0.２である。〕で表される鉄シリサイド層２と、電
極層３と、光透過層４とを、この順序で積層する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光センサー用駆動素子に
関し、詳しくは光エネルギー，光信号を電気信号として
取出すことができ、センサー駆動電源としても利用でき
る光センサー用駆動素子に関する。
関し、詳しくは光エネルギー，光信号を電気信号として
取出すことができ、センサー駆動電源としても利用でき
る光センサー用駆動素子に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来か
ら、光による起電力や抵抗率，半導体特性等の特性の変
化を利用して光エネルギーや光信号を検知する各種受発
光デバイス、すなわち光センサーが知られている。この
ような光センサーは、分析機器や通信機器，光スイッチ
など、様々な用途に用いられている。これらの光センサ
ーは、光に対して高い感度を有することが望まれてお
り、また、光の波長に対する選択性にも優れていること
が望まれている。
ら、光による起電力や抵抗率，半導体特性等の特性の変
化を利用して光エネルギーや光信号を検知する各種受発
光デバイス、すなわち光センサーが知られている。この
ような光センサーは、分析機器や通信機器，光スイッチ
など、様々な用途に用いられている。これらの光センサ
ーは、光に対して高い感度を有することが望まれてお
り、また、光の波長に対する選択性にも優れていること
が望まれている。
【０００３】上記光センサーの一つとして、シリコン薄
膜上に、β−ＦｅＳｉ2 （β−鉄シリサイド）をエピタ
キシャル成長させた薄膜を設け、該薄膜上に受光層とし
て銅および鉄の薄膜を設けた構造のものが提案されてい
る（J.Appl.Phys.69(1).352-357(1991) 参照）。
膜上に、β−ＦｅＳｉ2 （β−鉄シリサイド）をエピタ
キシャル成長させた薄膜を設け、該薄膜上に受光層とし
て銅および鉄の薄膜を設けた構造のものが提案されてい
る（J.Appl.Phys.69(1).352-357(1991) 参照）。
【０００４】しかしながら、上記β−鉄シリサイドを用
いた光センサーは、熱起電力が充分ではないため、駆動
電源として外部回路からの制御が必要となるだけでな
く、このような制御が極めて困難であり、構成が複雑に
なるという問題があった。
いた光センサーは、熱起電力が充分ではないため、駆動
電源として外部回路からの制御が必要となるだけでな
く、このような制御が極めて困難であり、構成が複雑に
なるという問題があった。
【０００５】そこで、本発明者らは、上記従来技術の問
題点を解消し、センサー駆動電源として用いるのに充分
な熱起電力を有し、外部電源回路を省略することができ
る高性能光センサー用駆動素子を開発すべく鋭意研究を
重ねた。
題点を解消し、センサー駆動電源として用いるのに充分
な熱起電力を有し、外部電源回路を省略することができ
る高性能光センサー用駆動素子を開発すべく鋭意研究を
重ねた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】その結果、検光層に、一
般式 β−Ｆｅ1-X （Ｍ）X Ｓｉ2 〔式中、Ｍはマンガンまたはコバルトを示し、ｘは0.０
１〜0.２である。〕で表される鉄シリサイド層を使用す
ることにより、上記の課題を解決できることを見出し
た。本発明はかかる知見に基いて完成したものである。
すなわち、本発明は、シリコン薄膜上に、一般式 Ｆｅ1-X （Ｍ）X Ｓｉ2 〔式中、Ｍはマンガンまたはコバルトを示し、ｘは0.０
１〜0.２である。〕で表される鉄シリサイド層と、電極
層と、光透過層とを、この順序で積層したことを特徴と
する光センサー用駆動素子を提供するものである。
般式 β−Ｆｅ1-X （Ｍ）X Ｓｉ2 〔式中、Ｍはマンガンまたはコバルトを示し、ｘは0.０
１〜0.２である。〕で表される鉄シリサイド層を使用す
ることにより、上記の課題を解決できることを見出し
た。本発明はかかる知見に基いて完成したものである。
すなわち、本発明は、シリコン薄膜上に、一般式 Ｆｅ1-X （Ｍ）X Ｓｉ2 〔式中、Ｍはマンガンまたはコバルトを示し、ｘは0.０
１〜0.２である。〕で表される鉄シリサイド層と、電極
層と、光透過層とを、この順序で積層したことを特徴と
する光センサー用駆動素子を提供するものである。
【０００７】図１は、本発明の光センサー用駆動素子の
基本構成を示すものである。まず、光センサー用駆動素
子の基板としては、上述のようにシリコン薄膜基板１が
用いられる。このシリコン薄膜基板１は、Ｓｉ+ （ｎ）
またはＳｉ+ （ｐ）からなる基板層１ａと、Ｓｉ（ｎ）
またはＳｉ（ｐ）からなる制御層１ｂとにより構成され
ており、この制御層１ｂ上に、上述の鉄シリサイド層
２，電極層３（例えば鉄層），光透過層４（例えばクロ
ム層）が順次積層される。これらシリコン基板の厚み
は、一般に用いられるものでよく、Ｓｉ+ （ｎ）は１０
０〜２００μｍが好ましく、Ｓｉ（ｐ）としては１〜１
０μｍのものが好ましい。
基本構成を示すものである。まず、光センサー用駆動素
子の基板としては、上述のようにシリコン薄膜基板１が
用いられる。このシリコン薄膜基板１は、Ｓｉ+ （ｎ）
またはＳｉ+ （ｐ）からなる基板層１ａと、Ｓｉ（ｎ）
またはＳｉ（ｐ）からなる制御層１ｂとにより構成され
ており、この制御層１ｂ上に、上述の鉄シリサイド層
２，電極層３（例えば鉄層），光透過層４（例えばクロ
ム層）が順次積層される。これらシリコン基板の厚み
は、一般に用いられるものでよく、Ｓｉ+ （ｎ）は１０
０〜２００μｍが好ましく、Ｓｉ（ｐ）としては１〜１
０μｍのものが好ましい。
【０００８】前記一般式 Ｆｅ1-X （Ｍ）X Ｓｉ2 〔式中、Ｍおよびｘは前記と同じ。〕で表される鉄シリ
サイド層２は、光の検出を行うとともに、光による起電
力を駆動用電力とするものであって、マンガンまたはコ
バルトの量、すなわち式中のｘの値は、前記の通り0.０
１〜0.２、好ましくは0.０６〜0.０８の範囲であり、例
えば、Ｆｅ0.94Ｃｏ0.06Ｓｉ2 、Ｆｅ0.92Ｍｎ0.08Ｓｉ
2 などの組成のものを用いることができる。また、鉄シ
リサイド層２の膜厚は、１００〜２０００オングストロ
ーム程度が適当である。この範囲外では、受光層として
充分に機能しない。
サイド層２は、光の検出を行うとともに、光による起電
力を駆動用電力とするものであって、マンガンまたはコ
バルトの量、すなわち式中のｘの値は、前記の通り0.０
１〜0.２、好ましくは0.０６〜0.０８の範囲であり、例
えば、Ｆｅ0.94Ｃｏ0.06Ｓｉ2 、Ｆｅ0.92Ｍｎ0.08Ｓｉ
2 などの組成のものを用いることができる。また、鉄シ
リサイド層２の膜厚は、１００〜２０００オングストロ
ーム程度が適当である。この範囲外では、受光層として
充分に機能しない。
【０００９】このような鉄シリサイド層２は、分子線エ
ピタキシー（ＭＢＥ）を用いることにより、前記シリコ
ン薄膜基板１に積層成膜することができる。成膜条件と
しては、チャンバー内の真空度を１０-9〜１０-11 Ｔｏ
ｒｒ、シリコン薄膜基板１の温度を３００〜７００℃，
好ましくは５５０℃として、鉄，シリコン，コバルトま
たはマンガンを同時に蒸着するようにすればよい。各成
分を所定の組成で成膜するには、全圧を1.０×１０-6〜
1.０×１０-8として組成比に応じた分圧となるように各
成分の蒸着圧力を制御する。また、蒸着時間は、５秒〜
１２０分が適当であり、膜厚や組成，圧力などに応じて
最適な条件を設定する。
ピタキシー（ＭＢＥ）を用いることにより、前記シリコ
ン薄膜基板１に積層成膜することができる。成膜条件と
しては、チャンバー内の真空度を１０-9〜１０-11 Ｔｏ
ｒｒ、シリコン薄膜基板１の温度を３００〜７００℃，
好ましくは５５０℃として、鉄，シリコン，コバルトま
たはマンガンを同時に蒸着するようにすればよい。各成
分を所定の組成で成膜するには、全圧を1.０×１０-6〜
1.０×１０-8として組成比に応じた分圧となるように各
成分の蒸着圧力を制御する。また、蒸着時間は、５秒〜
１２０分が適当であり、膜厚や組成，圧力などに応じて
最適な条件を設定する。
【００１０】具体的には、シリコン薄膜基板１を分子線
エピタキシー装置のチャンバー内に設置して所定温度に
加熱した後、鉄，シリコン，コバルトまたはマンガンを
分子線セルから放出してシリコン薄膜基板１上に堆積さ
せる。鉄，シリコン，コバルトまたはマンガンの放出
は、例えば１分間の放出と１分間の停止を繰り返して行
うようにする。
エピタキシー装置のチャンバー内に設置して所定温度に
加熱した後、鉄，シリコン，コバルトまたはマンガンを
分子線セルから放出してシリコン薄膜基板１上に堆積さ
せる。鉄，シリコン，コバルトまたはマンガンの放出
は、例えば１分間の放出と１分間の停止を繰り返して行
うようにする。
【００１１】上記のようにしてシリコン薄膜基板１上に
所定の組成の鉄シリサイド層２を形成した後、この鉄シ
リサイド層２上に電極層３を積層し、さらに、この電極
層３の上に光透過層４を積層する。この電極層３および
光透過層４は、受光層として作用するものであり、これ
らの積層は、通常の真空蒸着法により行うことができ
る。また、両層３，４の厚さは、それぞれ１０〜２００
オングストロームが適当である。
所定の組成の鉄シリサイド層２を形成した後、この鉄シ
リサイド層２上に電極層３を積層し、さらに、この電極
層３の上に光透過層４を積層する。この電極層３および
光透過層４は、受光層として作用するものであり、これ
らの積層は、通常の真空蒸着法により行うことができ
る。また、両層３，４の厚さは、それぞれ１０〜２００
オングストロームが適当である。
【００１２】
【実施例】次に、本発明の実施例及び比較例を説明す
る。 実施例 分子線エピタキシー装置のチャンバー内にＳｉ（ｎ）／
５μｍ−Ｓｉ+ （ｎ）／５００μｍの基板を設置し、1.
０×１０-10 Ｔｏｒｒの真空状態にし、この基板を５６
０℃に加熱した。相互に３０度の角度で鉄，コバルト，
シリコンの分子線セルを配置し、全圧が1.０×１０-7Ｔ
ｏｒｒとなるように各々の分圧を、鉄＝0.５×１０-7Ｔ
ｏｒｒ、シリコン＝0.４×１０-7Ｔｏｒｒ、マンガン＝
0.１×１０-7Ｔｏｒｒに調整した。この状態で各分子線
セルを同時に１分間開け、１分間閉じることを２０回繰
り返して積層膜を作製した。得られた膜に鉄とクロムを
それぞれ真空蒸着法により所定の膜厚に順次堆積し、シ
リコン基板，鉄シリサイド層，鉄層（電極層），クロム
層（光透過層）からなる駆動素子を得た。この駆動素子
の構成は、Ｓｉ+ （ｎ）が５００μｍ，Ｓｉ（ｎ）が５
μｍ，β−Ｆｅ（Ｃｏ）Ｓｉ2 が５００オングストロー
ム，鉄が３０オングストローム，クロムが６０オングス
トロームの厚みを有するものであった。この駆動素子に
ついて、光透過率，電流密度，電気容量，熱起電力を測
定した。その結果を図２乃至図５に示す。
る。 実施例 分子線エピタキシー装置のチャンバー内にＳｉ（ｎ）／
５μｍ−Ｓｉ+ （ｎ）／５００μｍの基板を設置し、1.
０×１０-10 Ｔｏｒｒの真空状態にし、この基板を５６
０℃に加熱した。相互に３０度の角度で鉄，コバルト，
シリコンの分子線セルを配置し、全圧が1.０×１０-7Ｔ
ｏｒｒとなるように各々の分圧を、鉄＝0.５×１０-7Ｔ
ｏｒｒ、シリコン＝0.４×１０-7Ｔｏｒｒ、マンガン＝
0.１×１０-7Ｔｏｒｒに調整した。この状態で各分子線
セルを同時に１分間開け、１分間閉じることを２０回繰
り返して積層膜を作製した。得られた膜に鉄とクロムを
それぞれ真空蒸着法により所定の膜厚に順次堆積し、シ
リコン基板，鉄シリサイド層，鉄層（電極層），クロム
層（光透過層）からなる駆動素子を得た。この駆動素子
の構成は、Ｓｉ+ （ｎ）が５００μｍ，Ｓｉ（ｎ）が５
μｍ，β−Ｆｅ（Ｃｏ）Ｓｉ2 が５００オングストロー
ム，鉄が３０オングストローム，クロムが６０オングス
トロームの厚みを有するものであった。この駆動素子に
ついて、光透過率，電流密度，電気容量，熱起電力を測
定した。その結果を図２乃至図５に示す。
【００１３】比較例 コバルトを用いなかった以外は、実施例１と同様に操作
を行い、Ｓｉ+ （ｎ）が３００μｍ，Ｓｉ（ｎ）が２μ
ｍ，β−ＦｅＳｉ2 が１８０オングストローム，鉄が５
０オングストローム，クロムが１００オングストローム
の厚みの層を順次積層した駆動素子を得た。この駆動素
子についても、実施例１と同様に、光透過率，電流密
度，電気容量を測定した。その結果を図２乃至図４に示
す。
を行い、Ｓｉ+ （ｎ）が３００μｍ，Ｓｉ（ｎ）が２μ
ｍ，β−ＦｅＳｉ2 が１８０オングストローム，鉄が５
０オングストローム，クロムが１００オングストローム
の厚みの層を順次積層した駆動素子を得た。この駆動素
子についても、実施例１と同様に、光透過率，電流密
度，電気容量を測定した。その結果を図２乃至図４に示
す。
【００１４】なお、上記光透過率，電流密度，電気容
量，熱起電力の測定は、以下の手順により行った。 (1) 光透過率［％］ フォトマルチメーターによりフォノンを測定した。 (2) 電流密度［Ａ／ｍｍ2 ］ 電流を直接測定して算出した。 (3) 電気容量［ｎＦ／ｍｍ2 ］ 電流の測定値から、Ｃ＝Ｑ／Ｖ2 にて算出した。 (4) 熱起電力［Ｖ／Ｋ］ 電圧［Ｖ］と温度［Ｋ］を測定し、α＝Ｖ／Ｋにて算出
した。 また、図中のΔＴはセンサーの表面と裏面との温度差を
意味し、Ｔhot は光透過層の表面温度を意味する。
量，熱起電力の測定は、以下の手順により行った。 (1) 光透過率［％］ フォトマルチメーターによりフォノンを測定した。 (2) 電流密度［Ａ／ｍｍ2 ］ 電流を直接測定して算出した。 (3) 電気容量［ｎＦ／ｍｍ2 ］ 電流の測定値から、Ｃ＝Ｑ／Ｖ2 にて算出した。 (4) 熱起電力［Ｖ／Ｋ］ 電圧［Ｖ］と温度［Ｋ］を測定し、α＝Ｖ／Ｋにて算出
した。 また、図中のΔＴはセンサーの表面と裏面との温度差を
意味し、Ｔhot は光透過層の表面温度を意味する。
【００１５】
【発明の効果】本発明の光センサー用駆動素子は、セン
サー駆動電源として用いるのに充分な熱起電力を有し、
外部電源回路を省略することができ、簡単な構成で光セ
ンサーを作製することができる。したがって、本発明の
光センサー用駆動素子は、電気，電子分野や各種計測分
野に有効に利用することができる。
サー駆動電源として用いるのに充分な熱起電力を有し、
外部電源回路を省略することができ、簡単な構成で光セ
ンサーを作製することができる。したがって、本発明の
光センサー用駆動素子は、電気，電子分野や各種計測分
野に有効に利用することができる。
【図１】本発明の光センサー用駆動素子の基本構成を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】実施例および比較例における透過率の測定結果
を示す図である。
を示す図である。
【図３】実施例および比較例における電流密度の測定結
果を示す図である。
果を示す図である。
【図４】実施例および比較例における電気容量の測定結
果を示す図である。
果を示す図である。
【図５】実施例および比較例における熱起電力の測定結
果を示す図である。
果を示す図である。
１ シリコン薄膜基板 １ａ 基板層 １ｂ 制御層 ２ 鉄シリサイド層 ３ 電極層 ４ 光透過層
Claims (1)
- 【請求項１】 シリコン薄膜上に、一般式 Ｆｅ1-X （Ｍ）X Ｓｉ2 〔式中、Ｍはマンガンまたはコバルトを示し、ｘは0.０
１〜0.２である。〕で表される鉄シリサイド層と、電極
層と、光透過層とを、この順序で積層したことを特徴と
する光センサー用駆動素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4178141A JPH0621517A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 光センサー用駆動素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4178141A JPH0621517A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 光センサー用駆動素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0621517A true JPH0621517A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=16043363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4178141A Pending JPH0621517A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 光センサー用駆動素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0621517A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6329696B1 (en) | 1997-06-11 | 2001-12-11 | Nec Corporation | Semiconductor device with electric converter element |
-
1992
- 1992-07-06 JP JP4178141A patent/JPH0621517A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6329696B1 (en) | 1997-06-11 | 2001-12-11 | Nec Corporation | Semiconductor device with electric converter element |
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