1. No category

world news
大面積イメージング
高速光応答タイプの a-Si/MoS2 光検出器
カリフォルニア大学バークレー校
（UC
によって、この問題を解決した。a-Si
化学蒸着によって 100nm 厚 a-Si 薄膜
バークレー）の 2 人のエンジニアは、医
とともにダイオードを形成することで、
で被覆された MoS2 フレークから成る
用画像の高速化を低コストで実現する
MoS2 は、そこで集められた光生成電
（図 1 ）
。金（ Au ）とチタンのコンタク
ために、2 硫化モリブデン（ MoS2 ）
を追
子が a-Si 内を 10 倍速く通過することを
トも電子ビーム蒸着によって追加され
加したアモルファスシリコン（ a-Si ）
金属
可能にする。この検出器は緑色光に対
た。また、MoS2 のない制御デバイス
−半導体−金属ヘテロ接合光検出器を
して 210mA/W の光応答性をもち、通
も作製された。
開発した 。2 硫化モリブデンは良く知
常のa-Siデバイスに比して2〜4倍高い。
このデバイスの光応答性を標準的な
られた乾燥潤滑剤である。
研究者たちは、これらの材料が取り
青色、緑色、赤色 LED を光源として約
大面積イメージング装置における多
扱い容易で、安価なので、光検出器の
0.4mW/cm2 の入射パワーで測定した。
くの光検出器には、光をよく吸収し、
高速化に要するコストを最小にできる
3 つの LED 光に対する応答性は MoS2
加工コストが比較的安価であるという
と語っている。Si などの従来型半導体
含有デバイスの方がかなり高かった。
理由で、一般に、a-Si が使われている。
と異なり、MoS2 は、本のページのよ
検出器の過渡応答も調べた。a-Si デバ
しかし、a-Si は、高速で規則的な電子
うに引き剥がすことができる個々のナ
イスで 3 〜 5ms の残留伝導率が測定さ
の運動を妨げる欠陥を含むため、動作
ノシートから成る。これらのシートは、
れたが、MoS2 含有検出器ではこの残留
速度が遅く、光照射量が多くなりがち
薄い新規電子デバイスの作製または既
応答は測定されなかった。結論として、
である。優れた性能を得るには、イメ
存のデバイスの改良に利用されるであ
新しい検出器のイメージング速度は従
ージング装置のコストに加えて、より
ろう。
（1）
高価な高温処理が必要になる。
来の a-Si 検出器に比して 10 倍速くなっ
たと、研究者たちは語っている。
セイエーフ・サラフディーン氏
（ Sayeef
機械的に剥離されたフレーク
Salahuddin ）
とモハマド・エスメイリ‐ラ
この構造は 2 酸化ケイ素（ SiO2 ）基板
生物医学イメージングに利用されるで
ッド氏（ Mohammad Esmaeili-Rad ）
は、
上にあり、60nm 厚の機械的に引き剥
あろうと、研究者たちは指摘する。1
MoS2 薄膜を a-Si シートと対にすること
がされた（剥離された） プラズマ増強
例でいえば、a-Si/MoS2 光検出器の高
この新しい光検出器構造は大面積の
速度応答によって、フラットパネル X
図 1　メカニカルに引き剥がさ
れた 2 硫化モリブデン
（MoS2 ）
フレークは従来の a-Si 検出器
よりも高速かつ高い光応答性
を持つ新しいアモルファスシリ
コン（ a-Si ）ベース光検出器の
心臓部である
（a）
。MoS2 有り
と無しの a-Si 検出器の光応答
性 を比 較し、MoS2 追 加 の価
値を示した（ b ）
。
（資料提供；モハマド・エスメイ
リ - ラッド氏）
（a）
光
Au
a-Si
MoS2
（b）
光応答性
（mA/W）
250
200
a-Si 厚み：100nm
線イメージャのフレームレート 10 〜
1000Hz よりもかなり速い、最高数キ
ロヘルツのフレームレートを達成する
であろう。しかし、実用的用途では、
機械的剥離に代わって、化学蒸着など
の大面積製造アプローチの開発が必須
である。究極的には、MoS2 トランジ
スタとの集積が達成され、大型でモノ
リシックな光電子イメージングデバイ
a-Si/MoS2
スが生まれるであろう。
150
a-Si
100
50
0
線イメージャは、従来の a-Si ベース X
400
450
500
550
波長（nm）
600
650
（ John Wallace ）
参考文献
（ 1 ）M. R. Esmaeili-Rad and S. Salahuddin,
Sci. Rep., 3 , 2 3 4 5 （ Aug. 2 , 2 0 1 3 ）;
doi:10.1038/srep02345.
LFWJ
Laser Focus World Japan 2013.11
15