JPS604273A - 光電変換部材 - Google Patents

光電変換部材

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JPS604273A
JPS604273A JP58112168A JP11216883A JPS604273A JP S604273 A JPS604273 A JP S604273A JP 58112168 A JP58112168 A JP 58112168A JP 11216883 A JP11216883 A JP 11216883A JP S604273 A JPS604273 A JP S604273A
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film
electrode
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voltage
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JP58112168A
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JPH0473311B2 (ja
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Katsumi Suzuki
克己 鈴木
Yoshio Yamaoka
山岡 義夫
Hirobumi Sakashita
坂下 寛文
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F30/00Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
    • H10F30/21Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H10F30/22Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
    • H10F30/227Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a Schottky barrier

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は光電変換部材に関し、詳しくはアモルファスシ
リコンを用いた光センサに利用することのできる光電変
換部材の改良に係る。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、複写機やファクシミリ等の光電変換部の小形化す
るために原稿と1司寸法の読取幅をもった光センサの開
発がなされている。従来、光センサに用いられる光電変
換部材としてはCdS−CdSe 、 Se −As 
−Te等が検討されているが光応答時間が12m5と遅
いため、たとえば1 ms/Une程度の高速読み出し
が不可能である。
そこで最近、光応答時間が1ms以下というアモルファ
スシリコン(以下a−8iと記す。)が光電変換部材と
して注目をあびてきた。a Siは、S I H4,8
+ 2H6q4のSiを含むガスをグロー放電によって
分解して成膜される。そして、その暗抵抗比は最良の)
良質のもので1011Ω・cm 。
650 nmの波長で10 photons / cd
の光に対して10 Ω・cmの光抵抗を示す。
ところが、暗抵抗が100・cmであるためa Si膜
の上下に直接、電極ではさんで、電圧を印加する構成の
光センサでは、電極からの電荷の注入瘉こよって暗電流
が増大してSN比が低下してしまったり、また、光照射
のくり返しによってa 81膜が劣化してしまい、暗抵
抗がさらに小さくなり、従ってさらに暗電流が増大する
という不具合点がある。たとえば1.5vの動作電圧の
a Siを用いた従来の元センサーでは光照射の(り返
しを行なうと10−8A/nd 。
10” A/mと増大して行く。そしてG54(7)蛍
光灯で100 Lux照射した時の光抵抗が10−7A
/−であるから、長時間の使用に対してほとんど実用的
なSN比がとれない。
そこで例えばセラミック基板上にCr%極。
a Si膜、ITO膜を順次積層した仮、アニールを行
なう事によりa−8L膜とITO膜との間にショットキ
ーバリアを形成させ、ITO電極側からの電荷の注入を
防止]−るという提案がなされている。
このような構成であれはITO電極側を負極として1,
5vの電圧を印加した時の暗電流はl Q−” A /
 vuAであり、充分なSN比がとれることがわかった
。しかしながら、連続1000時間の通電試験を行なっ
たところ、徐々にショットキーバリアの障壁がBrea
k Down (破壊)され、全200ピツト中30ピ
ツトが不良になってしまうという不具合点があった。ま
た、このような構成であっても印加する電圧を徐々ζこ
増して行くと印加電圧がIOV近くでやはりショットキ
ーバリアが破壊され、耐圧が小さいという不具合点があ
った。
〔発り4の目的〕 本発明は、上記事情にもとづきなされたもので、その目
的とするところは、光電流と暗電流との比が太きくSN
比を向上させかつ、耐圧にすぐれた光電変換部材を捉供
しようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明はかかる目的を達成するために、第1の電極、S
i膜−母体として水素又はハロゲンの少なくとも一方を
含むアモルファスシリコン光導電性膜、少なくともSi
を含む高抵抗膜及び透光性を有する第2のfd極を順次
積層した後、150〜300℃の温度でアニールを行な
うことにより光電変換部材を構成したものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。第1図は本発明の光電変換部材としてのa−8iを用
いた光センサの層林成を示すもので、酸化アルミニウム
等のセラミック基板1にグレーズ処理をした体、第1の
電極としてのOr電極2、a−84:H膜3、a−3i
xC+ −X”H膜4、及び第2の電極としての透光性
のITO覚極5を順次積層した構成となっている。こσ
)時、a −5ixC4−x : H膜4は、バンドキ
ャップ1.8eV以上、暗抵抗比10”Q−cm以上の
高抵抗のものを用いる。この状態では、a 5IXC4
−X’H膜4が高抵抗膜であるため、ITO透明電極5
側に正の電圧を印加しても負の電圧を印加しても、電荷
はB −5ixC4−x’ H膜4で阻止されてしまい
、a−8i:H膜3へ注入される事はない。
ところカ愚、ITO電極5にマイナス1.5Vσ)電圧
を印加し同時にG54の蛍光灯100 Luxを照射す
ると、従来a −5ixC4−)(: H膜40)’f
l(t)時には1O−7A/−の光電流が得られるのに
反し、a 5ixC4−x: H膜4をITO寛極5と
a−8i:H膜3の間に挾んだ第1図の構成では、a 
Si:Hjli3中で発生したキャリアの内圧のキャリ
アの、ITO電極5への到達をも阻止されてし才い、ブ
l;電流が1O−8A/−と1桁小さくなってしまう。
そこで本発明で1・ま第1図の構1成でCr、a−8i
:H、’a 5ixCt−x : H、I ’I’Oの
各層2,3,4゜5を成膜した後150〜300℃の温
度でアニールを行7よう。この墨によってITO電極5
とa 5ixC4X : H膜4及びa−8i:)(膜
3の間にショットキーバリアか形成され、 a −5i
xC4−)(:H膜4の高抵抗性とショットキーバリア
との相乗効果によって、ITOa・愼5の側に負0)電
圧を印加した時のみ、a −Si : HIISへの電
荷の注入を阻止するというすぐれた姫流性を示す事が本
発明者の行なった実験て例i+Hされた。さらには、G
54−螢光灯100 Lux照射照射光、アニールする
ことによって、光1.]、流が10−8A /’tri
から、10−7A / m、Jに増大するという事か、
実験の結果わかった。
以下、具体例を説明する。すなわち、酸化アルミニウム
等のセラミック基板上Qこ、り゛レーズ処理をほどこし
た後Crt極を蒸着によって3000X成膜した。P、
E、P、()717 +−、エン□り゛1ノージングプ
ロセス)によってI X 1 mAのCr’trL極、
200ビツトのノくターニング゛をイテなった後、第2
図に示す真突反°応容器lO内に0、づ゛ンフ゛′ル1
2・・・をセットした。まず、真壁反応容?、’f−m
内を図示しない摸敗ポンプ、ロータIJ −r3<ンブ
によって10”−6torrの真94こ引くと同時にヒ
ーターllを如)千′賑せ、サンプル 2・・・のバターニングQ)終ったセラミ、゛ンク基&
 1を250℃の温度に昇温しで」3く。つし1で、ノ
<ルブ13を開にし、゛ガス導入管17より糸1hシラ
ン(SiH4)ガスを3 Q SCCi■の流)片でプ
(空反応容器IO内へ導入すると同時に、ゼ[ン(系を
図示しISい拡散ポンプ、ロータリー4ミンブ系カ)ら
メカニカルブースターポンプ、ロータ9−r’4支ンブ
系へ切り替える。バルブ1 4 0.〕lj;J IS
4&こ,教って真空反応容器10内のガス圧が0.3t
orrfこなる椋n”’3整した後、サンプル12と対
向した’W6j+派15へlff1周波′亀波16を介
して周波数1 3.5 6 MHzの高周波出力( R
 、F 、’Power ) 1 0Wを印加する。
約1時間aSi:H膜3を1μm成膜を行なった後、バ
ルブ14を全開にしSiH4ガスを止めずに同一のガス
柳,入管17よりCH4ガスを30SCCMの流量で興
窒反応答器IO内へ導入する。再度バルブ14の開閉を
調整し、真空反応容器10内のSiH4とCH,の混合
ガスのガス圧を1.Otorrにした。次いで再度高周
波・−(原16を動作させて、50W(7)電力を対同
電,極15に印加し、約2分間a SixC4−X :
 H膜4を100OXを成膜した。高周波出力の印加を
止めS iH4ガス、CH,ガスの導入を止めた後、ヒ
ータ11の動作を停止してサンプル12の温度が100
°C以下になるのを待って大気中へ取り出した。サンプ
ル12をトリクレンの超音波振動によって洗浄した後、
図1示し’flい真孕スパッタ案にてITO電極5を1
50OX蒸着した。この状態でのV−1(電圧−電i)
%性は第3図で(ム)と(△)で示す。この時はITO
電極5への一印加電圧の極性が正であっても負であって
も口1流GはIQ−”A/鰭と小さいが、同時にITO
電極5 gAII力1らσJG54−螢光灯1 0 0
 Lux照射で0)元軍,流も10−8A/−と小さい
そこで、サンプルにITO電極5を1sooK蒸着した
後、230℃の温度で30分間アニールした後再度V−
I測定を行なった。(第3図で暗電流を・、光電流をO
で示す。)暗中で0)V−I特性はI’l’O電極5側
に負Q)電圧を目] 7JIlすると電荷注入阻止、正
の電圧を印加1−ると注入されるという完全な整流性を
示す。一方でCまITO電極5 110からG54−を
光灯1 0 0 Lux照射照射光電流は10−7A/
−と増加してGする。
参考のために第3図にX印で従来σJ C r ’if
f hJasi:H膜/ITO電極の構成0>V−I特
性を示した。両者を比較するとわかる41こロケ1蝋流
番ま本発明の光電変換部材を用いた光センサでは1桁小
さく、光電流はほとんど変らISい。し力1も゛、従来
のセンサがマイナス10V程度からbr eakdow
n (破壊)が起こり暗電流値が急倣Oこ増大して行く
のに反し、本発明のセンサは、マイナス50Vであって
もまだbreak down j7ていない。
さらには、以上の様なV−I特性の好結果をもとに全2
00ビツト数の一5■での連続通電試@81000時間
行なったところ、不艮ビット数はOであった。
なお、本発明は上記実施例に限るものでない。
丁なわち、本発明ではITO電極5とa’Si:H膜3
との間に高抵抗膜としてa −5ixC4−X : H
膜4を用いたが、本発明ではこれζこ限定する事なく、
例えばasixc4−X膜あるいはハロゲンを含むa−
si:ハロゲンも良く、また、o、又はN−¥−含むa
six02−x膜、a 5ix02−x : H膜、a
six02−X:ハロゲン膜、a −5ixN1−x月
fi%a 5ixN1−x : H,B’A、asix
N+−z’ハロゲン膜であっても、光学バンドギャップ
が1.8eV以上、暗抵抗比、D== 1 o 11Ω
・C78以上の高抵抗膜であればすったく同様の効果が
期待できる。
また、本発明のITO電極5とasi:H膜3の間に挾
んだa 5ixC4−z : H膜4の膜厚は1000
Xであったが、種々の実験から、ITO電極5のアニー
ルによるショットキーバリア性能をそこねる事なく、a
 −5ixC4−y、 : H膜40)電荷注入阻止性
を充分効果的にするためには、その膜厚は30入〜50
00Xが適正であると判明した。
その他、本発明は本発明の要旨を変えない範囲で種々変
形実施可能なことは勿論である。
しかして、上記実施例のようにセラミック基板1上にC
r電極、a−8i:H膜3、高抵抗膜4、ITO電極5
を順次積層した後150〜300℃のアニールを行なう
事によって構成されたa Sj光センサOこあっては、
従来の光′αα倍信号そこなう事なく、ITO電極5側
に負の電圧を印加した時耐圧にすぐれ、連g、1000
時間の通電試験によっても不艮ビット数のないすぐれた
光電変換部材を提供する事ができる。
〔発明の効果〕
以上説明したようOこ、本発明によれば、光電流と暗電
流との比が太きくSN比にすぐれ、耐圧にすぐれ、従っ
て連続通電試験を行なっても不艮ビット数のないすぐれ
た)゛l;電変換部材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光電変換部材の一実施例を示す構成説
明必、第2図は成膜装置の概略的楡成図、第3図は本発
明の層構成でのアニール前後での暗電流と光電流を比較
したグラフである。 1・・・基板(セラミック4板)、2・・・岸1の電極
(Cr電極)、3・・・光纏電性y (a −st :
H膜)、4・・・高抵抗膜(a−stc :Ha>’<
)、5 ・−第20)電極(ITO電極)。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) >41の電極、Siを母体として水素又は/’
    %ロゲンの少なくとも一方を含むアモルファスシリコン
    元導電性)■気、少なくともSiを含む高抵抗膜、及び
    透光性をイ]する椅)、2の電極を順次積層しかつ15
    0〜300℃の温度でアニールを行なうことにより4.
    i、l?成した事を特徴とする光電変換部材。
  2. (2) 少なくともSiを含む筒抵侃膜が8iを母体と
    してC,O,Nの少なくともいずれか1つ以上ヲ含むア
    モルファスシリコンである婆を特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の光電変換部材。
  3. (3) 少なくともSiを含む尚抵抗膜が、水素又はハ
    ロゲンの少なくとも一方を含む事を特徴とする特許請求
    の範囲第1項または第2項記載の光電変換部材。
  4. (4) 少なくともSiを含む高抵抗(摸がSi及びC
    を母体として、水素を含むアモルファスシリコンであり
    、かつそのl!抵抗比が10rJ−cm以上、光学バン
    ドギャップが1.’8 eV以上である特許請求の範囲
    第1項記載の光電変換部材。
  5. (5)少なくともStを含む高抵抗膜の膜厚が30X〜
    5000Xである事を特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の光電変換部材。
  6. (6)透光性の電極がITOである事を特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の光信、変換部材。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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