JP7341373B1 - 電磁波検出器、電磁波検出器アレイ及び画像センサ - Google Patents
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Description
<電磁波検出器100の構成>
図1から図3を参照して、実施の形態1に係る電磁波検出器100を説明する。電磁波検出器100は、第1強誘電体層5と、二次元材料層1と、第1の電極対2aと、第2の電極対2bと、第1絶縁膜3と、裏面電極4と、第1動作回路30と、第2動作回路33と、信号検出回路40とを備える。
二次元材料層1は、例えば、単層のグラフェンである。単層のグラフェンは、二次元炭素結晶の単原子層である。グラフェンは、六角形状に配置された複数の連鎖の各々にそれぞれ配置された複数の炭素原子を有している。グラフェンの吸収率は、2.3%と低い。具体的には、グラフェンの白色光の吸収率は、2.3%である。なお、本実施の形態において、白色光は、可視光線の波長を有する光が均等に混ざった光である。また、二次元材料層1は、複数のグラフェン層が積層された多層グラフェンであってもよい。多層グラフェン中のグラフェンのそれぞれの六方格子の格子ベクトルの向きは、一致していてもよいし、異なっていてもよい。また、多層グラフェン中のグラフェンのそれぞれの六方格子の格子ベクトルの向きは、完全に一致していてもよい。また、二次元材料層1は、p型またはn型の不純物がドープされたグラフェンであってもよい。
第1の電極対2a及び第2の電極対2bは、任意の導電材料で形成されている。第1の電極対2a及び第2の電極対2bの材料は、例えば、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)およびパラジウム(Pd)の少なくともいずれかを含んでいてもよい。第1の電極対2aと第1絶縁膜3との間及び第2の電極対2bと第1絶縁膜3との間に、密着層(図示せず)が設けられてもよい。密着層は、第1の電極対2aと第1絶縁膜3との間の密着性及び第2の電極対2bと第1絶縁膜3との間の密着性を高める。密着層の材料は、例えば、クロム(Cr)またはチタン(Ti)等の金属材料を含んでいる。
第1絶縁膜3の材料は、例えば、酸化ケイ素(SiO2)である。第1絶縁膜3の材料は、酸化ケイ素に限られず、例えば、オルトケイ酸テトラエチル(Si(OC2H5)4)、窒化ケイ素(Si3N4)、酸化ハフニウム(HfO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ニッケル(NiO)、窒化ボロン(BN)、または、シロキサン系のポリマー材料であってもよい。例えば、窒化ボロン(BN)の原子配列は、グラフェンの原子配列と似ている。このため、窒化ボロン(BN)がグラフェンからなる二次元材料層1に接触する場合、二次元材料層1の電子の移動度の低下が抑制される。よって、窒化ボロン(BN)は、二次元材料層1の下に配置される下地膜としての第1絶縁膜3に好適な材料である。
第1強誘電体層5の材料は、検出波長を有する電磁波が第1強誘電体層5に入射した際に第1強誘電体層5に自発分極の変化が生じる材料であればよい。第1強誘電体層5の材料は、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO3)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、タンタル酸ビスマス酸ストロンチウム(SBT)、ビスマスフェライト(BFO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ハフニウム(HfO2)および有機ポリマーであるポリフッ化ビニリデン系の強誘電体(PVDF、P(VDF-TrFE)、P(VDF-TrFE-CTFE)等)の少なくともいずれかを含む。また、第1強誘電体層5は、異なる複数の強誘電体材料が積層または混合されることによって形成されてもよい。
本実施の形態の電磁波検出器100の製造方法の一例を説明する。
なお、上述した製造方法の一例では、第1の電極対2a及び第2の電極対2bの上に二次元材料層1が形成されたが、第1絶縁膜3または第1強誘電体層5上に二次元材料層1が形成され、それから二次元材料層1上に第1の電極対2a及び第2の電極対2bが形成されてもよい。ただし、第1の電極対2a及び第2の電極対2bの形成時に、二次元材料層1が第1の電極対2a及び第2の電極対2bの形成プロセスによって損傷しないように注意する必要がある。例えば、二次元材料層1のうち第1の電極対2a及び第2の電極対2bが形成されない領域を保護膜によって覆った後に、保護膜から露出した二次元材料層1上に第1の電極対2a及び第2の電極対2bを形成する。こうして、第1の電極対2a及び第2の電極対2bの形成プロセスによって二次元材料層1が損傷することが抑制される。
図1から図3を参照して、本実施の形態の電磁波検出器100の動作原理を説明する。
図1から図3を参照して、本実施の形態の電磁波検出器100の具体的な動作を説明する。例えば、二次元材料層1としてグラフェンが用いられるとともに、第1強誘電体層5としてニオブ酸リチウム(LiNbO3)が用いられる電磁波検出器100の動作を説明する。
図4に示されるように、本実施の形態の第1変形例に係る電磁波検出器101では、第1絶縁膜3が省略されており、第1の電極対2a及び第2の電極対2bは第1強誘電体層5上に形成されている。
本実施の形態の作用効果を説明する。
図7を参照して実施の形態2に係る電磁波検出器104を説明する。本実施の形態の電磁波検出器104は、実施の形態1の電磁波検出器100と同様の構成を備えるとともに、同様の効果を奏するが、主に以下の点で実施の形態1の電磁波検出器100と異なっている。
本実施の形態に係る電磁波検出器104は、実施の形態1の電磁波検出器100よりも電極の数を減少させることができる。そのため、電磁波検出器104は、より簡素な構成を実現することができる。
図8及び図9を参照して、実施の形態3に係る電磁波検出器105を説明する。本実施の形態の電磁波検出器105は、実施の形態1の電磁波検出器100と同様の構成を備え、同様の効果を奏するが、主に以下の点で実施の形態1の電磁波検出器100と異なっている。
第1半導体層7a及び第2半導体層7bの材料は、例えば、珪素(Si)等の半導体材料である。具体的には、第1半導体層7a及び第2半導体層7bは、不純物がドープされたシリコン等である。第1半導体層7a及び第2半導体層7bの材料は、例えば、ゲルマニウム(Ge)、または、化合物半導体であってもよい。化合物半導体は、例えば、シリコンカーバイド(SiC)、III-V族半導体(窒化ガリウム(GaN)、リン化ガリウム(GaP)、ヒ化インジウムガリウム(InGaAs)、ヒ化インジウム(InAs)もしくはアンチモン化イリジウム(InSb)など)、または、II-V族半導体(テルル化カドミウム水銀(HgCdTe)、鉛セレン(PbSe)、鉛硫黄(PbS)もしくはカドミウム硫黄(CdS))などである。半導体層7は、これら半導体材料のうちの少なくとも二つが組み合わされた材料で形成されてもよい。
本実施の形態に係る電磁波検出器105では、第1半導体層7aと二次元材料層1(第1細長部分11)との間にショットキー接合が形成される。第2半導体層7bと二次元材料層1(第2細長部分12)との間にショットキー接合が形成される。第1電圧源31のバイアス電圧Vd1及び第2電圧源34のバイアス電圧Vd2を調整して、ショットキー接合に対して逆バイアス電圧を印加する。こうして、暗状態において二次元材料層1に流れる電流をゼロにすることができる。つまり、暗電流を低減することができて、電磁波検出器105のオフ動作が改善される。
図10を参照して、実施の形態4に係る電磁波検出器106を説明する。本実施の形態の電磁波検出器106は、実施の形態1の電磁波検出器100と同様の構成を備え、同様の効果を奏するが、主に以下の点で実施の形態1の電磁波検出器100と異なっている。
本実施の形態に係る電磁波検出器106,107では、第1絶縁膜3と二次元材料層1との間(図10を参照)または第1強誘電体層5と二次元材料層1との間(図11を参照)に、空隙8が設けられている。このため、二次元材料層1が第1絶縁膜3または第1強誘電体層5に接触することによって発生するキャリアの散乱の影響を減少させることができる。この結果、二次元材料層1におけるキャリアの移動度の低下を抑制することができる。したがって、電磁波検出器106,107の感度を向上させることができる。
図12を参照して、実施の形態5に係る電磁波検出器108を説明する。本実施の形態の電磁波検出器108は、実施の形態1の第2変形例の電磁波検出器102と同様の構成を備え、同様の効果を奏するが、主に以下の点で実施の形態1の第2変形例の電磁波検出器102と異なっている。
電磁波検出器108では、基板6に孔8bが設けられているため、第1強誘電体層5と基板6との間の接触面積が減少する。そのため、第1強誘電体層5から基板6に熱が散逸しにくい。電磁波検出器108bでは、第1強誘電体層5の第2主面5bに凹部8cが設けられているため、第1強誘電体層5と裏面電極4との間の接触面積が減少する。そのため、第1強誘電体層5から裏面電極4に熱が散逸しにくい。本実施の形態に係る電磁波検出器108,108bによれば、第1強誘電体層5の断熱性能が向上し、電磁波照射後の放熱を抑制することができる。この結果、第1強誘電体層5の自発分極の変化を大きくすることができる。したがって、電磁波検出器108,108bの感度を向上させることができる。
図14を参照して、実施の形態6に係る電磁波検出器109を説明する。本実施の形態の電磁波検出器109は、実施の形態1の第2変形例の電磁波検出器102と同様の効果を備え、同様の効果を奏するが、主に以下の点で実施の形態1の第2変形例の電磁波検出器102と異なっている。
本実施の形態に係る電磁波検出器109では、第1電極21と第2電極22との間において、第1強誘電体層5の厚さが変化している。第1強誘電体層5の厚さが変化すると、第1強誘電体層5の焦電効果によって二次元材料層1に生じる電圧変化量も変わる。すなわち、より大きな厚さを有する第1強誘電体層5の部分(第1強誘電体層部分51)上にある二次元材料層1に生じる電圧変化量は、より小さな厚さを有する第1強誘電体層5の部分(第2強誘電体層部分52)上にある二次元材料層1に生じる電圧変化量と異なる。そのため、より大きな厚さを有する第1強誘電体層5の部分(第1強誘電体層部分51)上にある二次元材料層1に印加される電圧は、より小さな厚さを有する第1強誘電体層5の部分(第2強誘電体層部分52)上にある二次元材料層1に印加される電圧と異なる。二次元材料層1に擬似的にpn接合が形成されることになり、二次元材料層1からの電流の取り出し効率が向上する。また、電磁波照射時において二次元材料層1に対する第1強誘電体層5の自発分極の変化の影響が大きくなる。したがって、電磁波検出器109の検出感度が向上する。
図15を参照して、実施の形態7に係る電磁波検出器110を説明する。本実施の形態の電磁波検出器110は、実施の形態1の電磁波検出器100と同様の構成を備え、同様の効果を奏するが、主に以下の点で実施の形態1の電磁波検出器100と異なっている。
本実施の形態に係る電磁波検出器110では、第1強誘電体層部分51の誘電率は、第2強誘電体層部分52の誘電率と異なっている。強誘電体の誘電率が異なると、強誘電体の焦電効果によって二次元材料層1に生じる電圧変化量も異なる。すなわち、第1強誘電体層部分51上にある二次元材料層1に生じる電圧変化量は、第2強誘電体層部分52上にある二次元材料層1に生じる電圧変化量と異なる。そのため、第1強誘電体層部分51上にある二次元材料層1に印加される電圧は、第2強誘電体層部分52上にある二次元材料層1に印加される電圧と異なり、二次元材料層1に擬似的にpn接合が形成されることになる。二次元材料層1からの電流の取り出し効率が向上する。また、電磁波照射時において二次元材料層1に対する第1強誘電体層5の自発分極の変化の影響が大きくなる。したがって、電磁波検出器110の検出感度が向上する。
図16から図18を参照して、実施の形態8に係る電磁波検出器111を説明する。本実施の形態の電磁波検出器111は、実施の形態1の電磁波検出器100と同様の構成を備え、同様の効果を奏するが、主に以下の点で実施の形態1の電磁波検出器100と異なっている。
本実施の形態に係る電磁波検出器111では、第1電極21は、第2電極22と異なる金属材料で形成されている。第3電極25は、第4電極26と異なる金属材料で形成されている。
図19から図21Aを参照して、実施の形態9に係る電磁波検出器112aを説明する。本実施の形態の電磁波検出器112aは、実施の形態1の電磁波検出器100と同様の構成を備え、同様の効果を奏するが、主に以下の点で実施の形態1の電磁波検出器100と異なっている。
第1接触層9a及び第2接触層9bの材料は、電荷の偏りが生じて分極を生じる材料である限りいかなる材料であってもよく、例えば、有機物、金属、半導体、絶縁体もしくは二次元材料、または、これら材料のいずれかの混合物であってもよい。
本実施の形態に係る電磁波検出器112aでは、第1接触層9a及び第2接触層9bは、二次元材料層1に接触して、二次元材料層1にキャリア(正孔または電子)を供給する。二次元材料層1のうち第1接触層9aに接触する部分と、二次元材料層1のうち第2接触層9bに接触する部分は、n型またはp型にドーピングされる。そのため、二次元材料層1のうち第1電極21に接触する第1部分のエネルギーギャップは、二次元材料層1のうち第2電極22に接触する第2部分のエネルギーギャップと異なるようになる。二次元材料層1のうち第3電極25に接触する第3部分のエネルギーギャップは、二次元材料層1のうち第4電極26に接触する第4部分のエネルギーギャップと異なるようになる。第1の電極対2aからの電気信号(例えば、電流)の取り出し効率と、第2の電極対2bからの電気信号(例えば、電流)の取り出し効率とが向上する。電磁波検出器112aの感度を向上させることができる。
図21B及び図21Cを参照して、実施の形態10に係る電磁波検出器112bの構成を説明する。本実施の形態の電磁波検出器112bは、実施の形態1の電磁波検出器100と同様の構成を備え、同様の効果を奏するが、主に以下の点で実施の形態1の電磁波検出器100と異なっている。
電磁波遮蔽部材60は、第1主面5aの平面視において、第1強誘電体層5のうち、第1強誘電体層5の自発分極の第1分極方向(+x方向)における第1強誘電体層5の中心に対して、一方の側だけを覆っている。そのため、電磁波は、電磁波遮蔽部材60によって第1強誘電体層5の一方の側に照射されず、第1強誘電体層5の他方の側に照射される。第1強誘電体層5の自発分極の第1分極方向(+x方向)において、第1強誘電体層5の分極率に変化が生じる。具体的には、第1強誘電体層5の一方の側では、第1強誘電体層5の分極率が変化しないのに対し、第1強誘電体層5の他方の側では、第1強誘電体層5の分極率が変化する。これにより、第1強誘電体層5の自発分極の第1分極方向(+x方向)において、第1強誘電体層5に分極変化が生じる。その結果、二次元材料層1に電荷密度勾配が形成されて、第1電極21と第2電極22との間において二次元材料層1の電気抵抗が変化する。これにより、第1の電極対2aから取り出される光電流が向上する。よって、電磁波検出器112bの感度を向上させることができる。
図22及び図23を参照して、実施の形態11に係る電磁波検出器113の構成を説明する。本実施の形態の電磁波検出器113は、実施の形態1の電磁波検出器100と同様の構成を備え、同様の効果を奏するが、主に以下の点で実施の形態1の電磁波検出器100と異なっている。
本実施の形態に係る電磁波検出器113では、第1細長部分11と第2細長部分12とは、互いに積層されている。第2細長部分12は、第1細長部分11に関して、第1強誘電体層5とは反対側に配置されている。
図24及び図25を参照して、実施の形態12に係る電磁波検出器114を説明する。本実施の形態の電磁波検出器114は、実施の形態11の電磁波検出器113と同様の構成を備え、同様の効果を奏するが、主に以下の点で実施の形態11の電磁波検出器113と異なっている。
本実施の形態に係る電磁波検出器114は、第2絶縁膜3bをさらに備える。第2絶縁膜3bは、第1細長部分11と第2細長部分12との間に配置されている。
図26及び図27を参照して、実施の形態13に係る電磁波検出器115を説明する。本実施の形態の電磁波検出器115は、実施の形態12の電磁波検出器114と同様の構成を備え、同様の効果を奏するが、主に以下の点で実施の形態12の電磁波検出器114と異なっている。
ゲート絶縁膜3c及びゲート電極28の形状及び数は、特に限定されない。ゲート絶縁膜3d及びゲート電極29の形状及び数は、特に限定されない。ゲート絶縁膜3c,3d及びゲート電極28,29は、実施の形態1の二次元材料層1上に設けられてもよい。
本実施の形態に係る電磁波検出器115によれば、ゲート電極28,29から二次元材料層1にゲート電圧を印加することができる。そのため、二次元材料層1の電気抵抗および移動度を制御することができる。暗状態における電流Id1または電流Id2の少なくとも一つの調整が容易となる。そのため、信号検出回路40において、電流Id1と電流Id2との間の差分信号が容易に検出され得る。電磁波検出器115の性能を向上させることができる。
図28及び図29を参照して、実施の形態14に係る電磁波検出器116を説明する。本実施の形態の電磁波検出器116は、実施の形態11の電磁波検出器113と同様の効果を備え、同様の効果を奏するが、主に以下の点で実施の形態11の電磁波検出器113と異なっている。
第2強誘電体層5cは、実施の形態1の二次元材料層1の第2細長部分12上に設けられてもよい。第2細長部分12が第2の電極対2bに電気的に接続されている限り、第2強誘電体層5cは、第2細長部分12の下に(例えば、第1細長部分11と第2細長部分12の間に)設けられてもよい。
本実施の形態に係る電磁波検出器116に電磁波が照射されると、第1強誘電体層5の自発分極と第2強誘電体層5cの自発分極とが変化する。第1強誘電体層5の自発分極の第1分極方向は第1電極21と第2電極22とが互いに対向している第2方向(x方向)に平行であるため、第1電極21と第2電極22との間の第1細長部分11は、第1強誘電体層5の自発分極の変化の影響を受ける。第2強誘電体層5cの自発分極の第2分極方向は第3電極25と第4電極26とが互いに対向している第1方向(y方向)に平行であるため、第3電極25と第4電極26との間の第2細長部分12は、第2強誘電体層5cの自発分極の変化の影響を受ける。
図30を参照して、実施の形態15に係る電磁波検出器117を説明する。本実施の形態の電磁波検出器117は、実施の形態1の電磁波検出器100と同様の構成を備え、同様の効果を奏するが、主に以下の点で実施の形態1の電磁波検出器100と異なっている。
第1電極21と第2電極22との間の第1細長部分11の電気抵抗と第3電極25と第4電極26との間の第2細長部分12の電気抵抗とが互いに等しくなるのであれば、電磁波検出器117は、動作回路35及び平衡回路36の一方のみを備え、動作回路35及び平衡回路36の他方は備えていなくてもよい。すなわち、暗状態において、第1電極21と第2電極22との間の第1細長部分11の電気抵抗と第3電極25と第4電極26との間の第2細長部分12の電気抵抗とが互いに等しくなるように、動作回路35または平衡回路36の少なくとも一つが調整されていればよい。
本実施の形態に係る電磁波検出器117では、動作回路35及び平衡回路36の少なくとも一つにより、第1の電極対2aから出力される第1電気信号と第2の電極対2bから出力される第2電気信号とを調整することができる。そのため、動作回路35または平衡回路36の少なくとも一つによって、第1電極21と第2電極22との間の第1細長部分11の電気抵抗と第3電極25と第4電極26との間の第2細長部分12の電気抵抗とを互いに等しくすることができる。暗電流を低減することができる。また、信号検出回路40により、明状態における、第1の電極対2aから出力される第1電気信号(例えば、第1電極21と第2電極22との間の第1細長部分11に流れる電流Id1)と第2の電極対2bから出力される第2電気信号(例えば、第3電極25と第4電極26との間の第2細長部分12に流れる電流Id2)との間の差分信号の検出が可能となる。電磁波検出器117のオフ動作が改善される。
図31を参照して、実施の形態16に係る電磁波検出器118を説明する。実施の形態16の電磁波検出器118は、実施の形態1の電磁波検出器100と同様の構成を備え、同様の効果を奏するが、主に以下の点で実施の形態1の電磁波検出器100と異なっている。
本実施の形態に係る電磁波検出器118は差動増幅回路45を備えているため、平衡回路(図30を参照)が不要となる。そのため、電磁波検出器118は、小型化され得る。また、差動増幅回路45がオペアンプ46を含むため、第1電気信号と第2電気信号との間の差分信号の平均値を得ることができる。そのため、信号検出回路40から出力される差分信号のS/N比が向上する。電磁波検出器118の性能が向上する。
図32を参照して、実施の形態17に係る電磁波検出器アレイ120を説明する。
Claims (33)
- 第1主面を含み、かつ、自発分極を有する第1強誘電体層と、
前記第1強誘電体層の前記第1主面上に配置されている二次元材料層と、
第1電極と、第2電極とを含む第1の電極対と、
第3電極と、第4電極とを含む第2の電極対とを備え、
前記第1の電極対は、前記二次元材料層に電気的に接続されており、
前記第2の電極対は、前記二次元材料層に電気的に接続されており、
前記第1主面の平面視において、前記第3電極と前記第4電極とは、前記第1強誘電体層の前記自発分極の第1分極方向に対して垂直な第1方向に互いに対向して配置されており、
前記第1主面の前記平面視において、前記第1電極と前記第2電極とは、前記第1方向とは異なる第2方向に互いに対向して配置されている、電磁波検出器。 - 前記第1主面の前記平面視において、前記第2方向は、前記第1分極方向に平行である、請求項1に記載の電磁波検出器。
- 前記二次元材料層は、第1細長部分と、第2細長部分とを含み、
前記第1細長部分の第1長手方向は、前記第2細長部分の第2長手方向と異なっており、
前記第1主面の前記平面視において、前記第1細長部分の一部は前記第2細長部分の一部と重なっている、請求項1に記載の電磁波検出器。 - 前記第1主面の前記平面視において、前記第1電極と前記第2電極との間の前記第1細長部分の形状は、前記第3電極と前記第4電極との間の前記第2細長部分の形状と同一である、請求項3に記載の電磁波検出器。
- 前記二次元材料層は、単一の単層二次元材料層で形成されており、
前記第1主面の前記平面視において、前記第1細長部分は、前記第1細長部分と前記第2細長部分との共通部分に向かって先細の形状を有しており、
前記第1主面の前記平面視において、前記第2細長部分は、前記共通部分に向かって先細の形状を有している、請求項3に記載の電磁波検出器。 - 前記第1細長部分と前記第2細長部分とは、互いに積層されており、
前記第2細長部分は、前記第1細長部分に関して前記第1強誘電体層とは反対側に配置されている、請求項3に記載の電磁波検出器。 - 前記第1細長部分と前記第2細長部分との間に配置されている第2絶縁膜をさらに備える、請求項6に記載の電磁波検出器。
- 前記第1細長部分に接触する第1接触層と、
前記第2細長部分に接触する第2接触層とをさらに備え、
前記第1接触層は、前記第1細長部分のうち前記第2電極に近位する部分に配置されており、
前記第2接触層は、前記第2細長部分のうち前記第4電極に近位する部分に配置されている、請求項3に記載の電磁波検出器。 - 電磁波遮蔽部材をさらに備え、
前記電磁波遮蔽部材は、前記第1主面の前記平面視において、前記第1強誘電体層のうち、前記第1強誘電体層の前記自発分極の前記第1分極方向における前記第1強誘電体層の中心に対して、一方の側だけを覆っている、請求項3に記載の電磁波検出器。 - 自発分極を有する第2強誘電体層をさらに備え、
前記第2強誘電体層は、前記第2細長部分上に形成されており、
前記第2強誘電体層の前記自発分極の第2分極方向は、前記第1方向に平行である、請求項3に記載の電磁波検出器。 - 前記二次元材料層は、単一の単層二次元材料層で形成されている、請求項1に記載の電磁波検出器。
- 前記第1強誘電体層は、10μm以下の厚さを有する強誘電体薄膜である、請求項1に記載の電磁波検出器。
- 裏面電極をさらに備え、
前記第1強誘電体層は、前記第1主面とは反対側の第2主面を含み、
前記裏面電極は、前記第2主面上に形成されている、請求項1に記載の電磁波検出器。 - 第1絶縁膜をさらに備え、
前記第1絶縁膜は、前記第1強誘電体層の前記第1主面上に形成されており、かつ、前記第1強誘電体層と前記二次元材料層との間に配置されている、請求項1に記載の電磁波検出器。 - 前記第1絶縁膜と前記二次元材料層との間に空隙が設けられている、請求項14に記載の電磁波検出器。
- 前記第1強誘電体層と前記二次元材料層との間に空隙が設けられている、請求項1に記載の電磁波検出器。
- 前記第4電極と前記第2電極が一つの共通電極として構成されている、請求項1に記載の電磁波検出器。
- 基板をさらに備え、
前記第1強誘電体層は、前記第1主面とは反対側の第2主面を含み、
前記第1強誘電体層は、前記基板上に形成されており、
前記第1強誘電体層の前記第2主面は、前記基板に対向している、請求項1に記載の電磁波検出器。 - 前記基板に孔が設けられており、
前記第1強誘電体層の前記第2主面の少なくとも一部は、前記孔において、前記電磁波検出器の周囲雰囲気に露出されている、請求項18に記載の電磁波検出器。 - 第1半導体層または第2半導体層の少なくとも一つをさらに備え、
前記第1半導体層は、前記二次元材料層と前記第2電極との間に配置されており、
前記第2半導体層は、前記二次元材料層と前記第4電極との間に配置されている、請求項1に記載の電磁波検出器。 - 前記第1強誘電体層は、前記第1主面とは反対側の第2主面を含み、
前記第1強誘電体層の前記第2主面に凹部が設けられており、
前記第1強誘電体層の前記第2主面の少なくとも一部は、前記凹部において、前記電磁波検出器の周囲雰囲気に露出されている、請求項1に記載の電磁波検出器。 - 前記第1電極と前記第2電極との間において、前記第1強誘電体層の厚さは変化している、請求項1に記載の電磁波検出器。
- 前記第1強誘電体層は、第1強誘電体層部分と、第2強誘電体層部分とを含み、
前記第1強誘電体層部分と前記第2強誘電体層部分は、前記第1電極と前記第2電極とが互いに対向している前記第2方向に配列されており、
前記第1強誘電体層部分の誘電率は、前記第2強誘電体層部分の誘電率と異なっている、請求項1に記載の電磁波検出器。 - 前記第1強誘電体層は、第1強誘電体層部分と、第2強誘電体層部分とを含み、
前記第1強誘電体層部分と前記第2強誘電体層部分は、前記第1電極と前記第2電極とが互いに対向している前記第2方向に配列されており、
前記第1強誘電体層部分の吸収波長域は、前記第2強誘電体層部分の吸収波長域と異なっている、請求項1に記載の電磁波検出器。 - 前記第1電極は、前記第2電極と異なる金属材料で形成されており、
前記第3電極は、前記第4電極と異なる金属材料で形成されている、請求項1に記載の電磁波検出器。 - 前記二次元材料層上に配置されているゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されているゲート電極とをさらに備える、請求項1に記載の電磁波検出器。 - 前記二次元材料層は、グラフェン、多層グラフェン、乱層積層グラフェン、遷移金属ダイカルゴゲナイト、黒リン、シリセン、グラフェンナノリボンおよびボロフェンからなる群から選択されるいずれかの材料で形成されている、請求項1に記載の電磁波検出器。
- 第1信号検出器と、第2信号検出器と、差分器とを含む信号検出回路をさらに備え、
前記第1信号検出器は、前記第1の電極対に接続されており、かつ、前記第1の電極対から出力される第1電気信号を検出し、
前記第2信号検出器は、前記第2の電極対に接続されており、かつ、前記第2の電極対から出力される第2電気信号を検出し、
前記差分器は、前記第1信号検出器と前記第2信号検出器とに接続されており、かつ、前記第1電気信号と前記第2電気信号との間の差分信号を出力する、請求項1に記載の電磁波検出器。 - 動作回路または平衡回路の少なくとも一つをさらに備え、
前記動作回路は、前記第1の電極対に接続されている第1動作回路と、前記第2の電極対に接続されている第2動作回路とを含み、
前記平衡回路は、前記第1の電極対と前記第2の電極対とに接続されており、
前記電磁波検出器に電磁波が非照射である場合において、前記第1電極と前記第2電極との間の前記二次元材料層の電気抵抗値と前記第3電極と前記第4電極との間の前記二次元材料層の電気抵抗値とが互いに等しくなるように、前記動作回路または前記平衡回路の前記少なくとも一つは調整されている、請求項28に記載の電磁波検出器。 - 前記平衡回路は、複数の電気抵抗素子を含み、
前記平衡回路と、前記第1電極と前記第2電極との間の前記二次元材料層と、前記第3電極と前記第4電極との間の前記二次元材料層とは、ブリッジ回路を形成している、請求項29に記載の電磁波検出器。 - 信号検出回路をさらに備え、
前記信号検出回路は、前記第1の電極対及び前記第2の電極対に接続されている差動増幅回路を含む、請求項1に記載の電磁波検出器。 - 請求項1から請求項31のいずれか一項に記載の電磁波検出器を複数備え、
前記複数の電磁波検出器が、第3方向および前記第3方向とは異なる第4方向の少なくともいずれかに沿って配列されている、電磁波検出器アレイ。 - 請求項32に記載の前記電磁波検出器アレイと、
前記電磁波検出器アレイにハイブリッド接合されている読出回路とを備える、画像センサ。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20180166590A1 (en) * | 2014-08-06 | 2018-06-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photosensor including multiple detection mode and method of operating the same |
JP2019121687A (ja) * | 2018-01-05 | 2019-07-22 | 国立研究開発法人理化学研究所 | 光電変換素子、光センサ、発電装置、及び光電変換方法 |
WO2019171622A1 (ja) * | 2018-03-06 | 2019-09-12 | 三菱電機株式会社 | 電磁波検出器及びそれを備えた電磁波検出器アレイ |
JP2021168332A (ja) * | 2020-04-09 | 2021-10-21 | 富士通株式会社 | 光センサ、及びこれを用いた撮像装置 |
-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20180166590A1 (en) * | 2014-08-06 | 2018-06-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photosensor including multiple detection mode and method of operating the same |
JP2019121687A (ja) * | 2018-01-05 | 2019-07-22 | 国立研究開発法人理化学研究所 | 光電変換素子、光センサ、発電装置、及び光電変換方法 |
WO2019171622A1 (ja) * | 2018-03-06 | 2019-09-12 | 三菱電機株式会社 | 電磁波検出器及びそれを備えた電磁波検出器アレイ |
JP2021168332A (ja) * | 2020-04-09 | 2021-10-21 | 富士通株式会社 | 光センサ、及びこれを用いた撮像装置 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
CHEN, Y.Y. et al.,Modulation of carrier density in graphene on polycrystalline PZT ceramic,Diamond and Related Materials,2017年,Vol.77,pp.10-15 |
CHEN, Y.Y. ET AL.: "Modulation of carrier density in graphene on polycrystalline PZT ceramic", DIAMOND AND RELATED MATERIALS, vol. 77, JPN6023007306, 2017, pages 10 - 15, XP085139115, ISSN: 0005120278, DOI: 10.1016/j.diamond.2017.04.016 * |
ZHANG, Yong et al.,Lateral Graphene p-n Junctions Realized by Nanoscale Bipolar Doping Using Surface Electric Dipoles a,ADVANCED MATERIALS INTERFACES,2019年,Vol.6,pp.1801380-1 - 1801380-7 |
ZHANG, YONG ET AL.: "Lateral Graphene p-n Junctions Realized by Nanoscale Bipolar Doping Using Surface Electric Dipoles a", ADVANCED MATERIALS INTERFACES, vol. 6, JPN6023007307, 2019, pages 1801380 - 1, ISSN: 0005120277 * |
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