(57)【要約】【課題】β−ＦｅＳｉ２半導体を用い、受光感度のよい光デバイスを実現する。【解決手段】本発明に係る光デバイス１０は、単結晶Ｓｉ基板１と、単結晶Ｓｉ基板１の一方の面上にエピタキシャル成長により形成されたβ−ＦｅＳｉ２半導体膜２と、β−ＦｅＳｉ２半導体膜２上に形成され、当該β−ＦｅＳｉ２半導体膜２との間でショットキー接合するとともに、光透過性を有する透明金属膜３とを備え、透明金属膜３の上面から光５を入射させ、ショットキー型ダイオードを構成する。【選択図】図１
2009088208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶Ｓｉ基板と、
上記単結晶Ｓｉ基板の一方の面上にエピタキシャル成長により形成されたβ−ＦｅＳｉ２半導体膜と、
上記β−ＦｅＳｉ２半導体膜上に形成され、当該β−ＦｅＳｉ２半導体膜との間でショットキー接合するとともに、光透過性を有する金属膜とを備え、
上記金属膜の上面から光を入射させ、ショットキー型ダイオードを構成することを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
上記金属膜は、上記β−ＦｅＳｉ２半導体膜の全面の上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
上記β−ＦｅＳｉ２半導体膜と金属膜とのショットキー接合界面における空乏層の厚みが１００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の光デバイス。
【請求項４】
上記β−ＦｅＳｉ２半導体膜のキャリア濃度が１×１０１７ｃｍ−３以下であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光デバイス。
【請求項５】
上記単結晶Ｓｉ基板および上記β−ＦｅＳｉ２半導体膜の電気特性がｎ型であり、
上記金属膜の材料がＡｌであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の光デバイス。
【請求項６】
上記単結晶Ｓｉ基板および上記β−ＦｅＳｉ２半導体膜の電気特性がｐ型であり、
上記金属膜の材料がＡｕ−Ｓｂ合金であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の光デバイス。
【請求項７】
上記金属膜の厚みが１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５または６に記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の光センサや光通信などの分野で広く利用されている半導体デバイスの中の光デバイスに関するものであり、特にベータ鉄シリサイド（β−ＦｅＳｉ２）半導体材料を用いた光デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、各種の光センサに使用されている半導体光デバイスは、ＳｉをはじめとしてＧｅ、Ｐｂ−Ｓ、Ｓｅ、Ｈｇ−Ｃｄ−Ｔｅ系、Ｉｎ−Ｇａ−Ａｓ系、Ｉｎ−Ｇａ−Ｐ系、ＧａＮ等の材料を用いたものがある。Ｓｉは原料が豊富で加工技術が発達しているので作製が容易で価格も安く、可視光波長０．４μｍから近赤外波長１μｍまでの光センサとして広く用いられている。このような光センサとしては、計測やスイッチ、高速電気回路、各種物理量の計測センサなどがある。
【０００３】
一方、情報化時代を反映して大量の情報を光ファイバを用いて行う光通信が大きな産業分野となってきた。Ｓｉは発光特性を持たないので、この光通信の受発光素子として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｐ系デバイスやＩｎ−Ｇａ−Ａｓ系デバイスが用いられている。これらは優れた受発光特性を有するので、光通信の受光デバイスとしても利用されている。例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ａｓ系デバイスは、赤外線用センサとして用いられている。
【０００４】
しかしながら、これらの化合物半導体の元素材料には、ＡｓやＩｎなど地上で資源寿命の非常に短い元素が使用されている。例えば、Ｉｎの資源寿命は今後１０年程度であると予想され、現状ではＩｎ市場の急成長に伴い、Ｉｎ原料が供給不足に陥り、価格が急騰している。また、Ａｓも資源寿命がせいぜい１０〜２０年程度であると言われている。このように、ＩｎやＡｓの原料資源の入手が将来困難となる虞がある。
【０００５】
また、従来の化合物半導体に多用されるＩｎ、Ａｓ、Ｃｄ、Ｓｅ、Ｈｇ等は毒性が高いものが多い。そのため、センサの廃棄時における環境への負荷が大きい。
【０００６】
さらに、半導体センサの基板となるＧａＡｓの価格はＳｉ基板と比較して約１０倍もあり、高価である。
【０００７】
これらの観点から、資源が豊富で地球環境にも優しい元素の代表的なものであるＳｉとＦｅで構成され、「環境半導体」とも称されるβ−ＦｅＳｉ２を用いた半導体デバイスが注目されている。
【０００８】
β−ＦｅＳｉ２は組成比率が１：２のＦｅとＳｉとが化合したものであり、結晶相は９００℃以上まで変化せず安定である。さらに、耐化学薬品性が強く耐湿度性にも優れている。また、半導体の直接エネルギーギャップは、０．８７５ｅＶとされ、受光発光が可能である。その波長領域は１．５μｍ近傍であるため、光ファイバを用いる光通信用に適している。
【０００９】
これらの材料の研究やデバイス化への試みが、例えば、非特許文献１・２や、特許文献１〜５に開示されている。
【００１０】
例えば、特許文献１には、金属部材の基板上に、金属あるいは絶縁物からなるバッファ層を配置し、その上にｐ型のβ−ＦｅＳｉ２層を形成してそれを電極とすることが記載されている。そして、ｐ型のβ−ＦｅＳｉ２層上にＡｌ電極膜を設け、ｐ型のβ−ＦｅＳｉ２層とＡｌ電極膜とでショットキー接合を構成している。
【００１１】
また、特許文献２には、結晶シリコンまたはアモルファスシリコンを基板としてその上にβ−ＦｅＳｉ２膜を形成したショットキー接合型太陽電池が開示されている。また、特許文献２には、受光側の第１層に結晶シリコンを配し、その背面電極側に接する第２層にβ−ＦｅＳｉ２を配置して構成したヘテロ接合型太陽電池が開示されている。この場合、結晶シリコンの第１層とβ−ＦｅＳｉ２の第２層との間でｐｎ接合が形成される。
【００１２】
また、特許文献３及び４には、シリコンとβ−ＦｅＳｉ２層とがｐｎ接合される技術が開示されている。この場合、受光によりその界面において熱起電力を発生させることができる。
【００１３】
なお、特許文献５には、β−ＦｅＳｉ２のエピタキシャル層の上にＡｌからなるオーミック電極を設ける半導体装置が開示されている。当該半導体装置は、発光効率を高めることを目的としたものである。
【特許文献１】特開平１１−２８４２１０（１９９９年１０月１５日公開）
【特許文献２】特開平１１−１０３０８０（１９９９年４月１３日公開）
【特許文献３】特開平６−２１５１７（１９９４年１月２８日公開）
【特許文献４】特開２００１−１０２６４１（２００１年４月１３日公開）
【特許文献５】特開２００１−１２７３３８（２００１年５月１１日公開）
【非特許文献１】M. A. Lourenco et al., Japanese Journal of Applied Physics, 40, p4041-4044(2001)
【非特許文献２】Y. Maeda et al., Proc. Japan-UK workshop on KANKYO-Semiconductor, 29, (Aug.2000)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、β−ＦｅＳｉ２を用いた光デバイスはまだ実用化されていない。
例えば、特許文献１に記載の技術では、下地基板として金属を用いて、その上にβ−ＦｅＳｉ２膜と密着する金属のバッファ層を設け、その上にｐ型のβ−ＦｅＳｉ２膜を設けるショットキー型太陽電池が提案されている。しかしながら、下地基板が金属多結晶であるため、その上に堆積されるβ−ＦｅＳｉ２膜は単結晶にはならない。そのため、粗い表面となり高品質電気特性を持ったβ−ＦｅＳｉ２膜を得ることができない。
【００１５】
また、特許文献２に記載のショットキー接合型太陽電池では、光は、β−ＦｅＳｉ２膜が形成されていない側の基板の面から光が入射する方式である。そのため、入射光が厚い基板を通過する際に吸収を受けて減衰し、シリコンとβ−ＦｅＳｉ２膜との界面にはＦｅがシリコン基板側に拡散して発生した光電子や空孔を消滅する核になってしまい受光感度を損なってしまう。
【００１６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、β−ＦｅＳｉ２半導体を用い、受光感度のよい光デバイスを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る光デバイスは、上記課題を解決するために、単結晶Ｓｉ基板と、上記単結晶Ｓｉ基板の一方の面上にエピタキシャル成長により形成されたβ−ＦｅＳｉ２半導体膜と、上記β−ＦｅＳｉ２半導体膜上に形成され、当該β−ＦｅＳｉ２半導体膜との間でショットキー接合するとともに、光透過性を有する金属膜とを備え、上記金属膜の上面から光を入射させ、ショットキー型ダイオードを構成することを特徴とする。
【００１８】
上記の構成によれば、β−ＦｅＳｉ２半導体膜は、単結晶Ｓｉ基板の一方の面上にエピタキシャル成長により形成される。これにより、β−ＦｅＳｉ２半導体膜は、不純物の少ない高品質電気特性を有することとなる。そして、β−ＦｅＳｉ２半導体膜と金属膜との間でショットキー接合界面を形成させ、当該界面に光を導くことで、より効率のよい光電効果を得ることができる。
【００１９】
また、上記界面には、光透過性を有する金属膜を透過した光が入射する。そのため、当該界面に到達するまでの間の光の減衰は小さく、光電変換効率も上がる。
【００２０】
さらに、上記金属膜は、上記β−ＦｅＳｉ２半導体膜の全面の上に形成されていることが好ましい。これにより、ショットキー接合界面の面積が大きくなり、受光感度を上げることができる。特に、特許文献１のようにショットキー接合界面が櫛形のものに比べて格段に向上させることができる。
【００２１】
さらに、上記β−ＦｅＳｉ２半導体膜と金属膜とのショットキー接合界面における空乏層の厚みが１００ｎｍ以上であることが好ましい。
【００２２】
β−ＦｅＳｉ２の光吸収係数αは、波長１．３μｍの光に対して、１．０×１０５ｃｍ−１である。光を効率的に捉えるための膜厚は、空乏層の厚みＷ×光吸収係数αを１以上にすることである。そのためには、厚みＷを１００ｎｍ以上にすることが必要である。また、この空乏層の厚みを得るには、上記β−ＦｅＳｉ２半導体膜のキャリア濃度が１×１０１７ｃｍ−３以下であることが好ましい。
【００２３】
さらに、上記単結晶Ｓｉ基板および上記β−ＦｅＳｉ２半導体膜の電気特性がｎ型であり、上記金属膜の材料がＡｌであることが好ましい。
【００２４】
また、上記単結晶Ｓｉ基板および上記β−ＦｅＳｉ２半導体膜の電気特性がｐ型であり、上記金属膜の材料がＡｕ−Ｓｂ合金であってもよい。これにより、理想的なショットキー接合を形成でき、光電変換効率が向上する。なお、ｐ型のβ−ＦｅＳｉ２半導体膜とＡｌの金属膜との組合せに比べて、ｎ型のβ−ＦｅＳｉ２半導体膜とＡｌの金属膜との組合せ、もしくは、ｐ型のβ−ＦｅＳｉ２半導体膜とＡｕ−Ｓｂ合金の金属膜との組合せの方が光電変換効率がよいことが確認されている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る光デバイスは、単結晶Ｓｉ基板と、上記単結晶Ｓｉ基板の一方の面上にエピタキシャル成長により形成されたβ−ＦｅＳｉ２半導体膜と、上記β−ＦｅＳｉ２半導体膜上に形成され、当該β−ＦｅＳｉ２半導体膜との間でショットキー接合するとともに、光透過性を有する金属膜とを備え、上記金属膜の上面から光を入射させ、ショットキー型ダイオードを構成する。これにより、β−ＦｅＳｉ２半導体膜と金属膜との間でショットキー接合界面を形成させ、当該界面に光を導くことで、より効率のよい光電効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の光デバイスに関する実施の一形態について、図１および図２に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００２７】
図１は、本実施形態に係る光デバイス１０の断面図である。光デバイス１０は、単結晶Ｓｉ基板１と、単結晶Ｓｉ基板１の一方の面上に形成されたβ−ＦｅＳｉ２半導体膜２と、β−ＦｅＳｉ２半導体膜２の上に形成された透明金属膜３と、単結晶Ｓｉ基板１の他方の面上に形成された電極膜４とを備えるものである。入射光５は、透明金属膜３側から入射する。
【００２８】
β−ＦｅＳｉ２半導体膜２は、単結晶Ｓｉ基板１の上にエピタキシャル成長により形成される半導体膜である。単結晶Ｓｉ基板１の上に形成されるため、β−ＦｅＳｉ２半導体膜２として高品質の単結晶薄膜となる。例えば、キャリア濃度が１×１０１７ｃｍ−３以下である。
【００２９】
透明金属膜３は、半導体であるβ−ＦｅＳｉ２半導体膜２との接触によってショットキー接合界面を形成するためのものであるとともに、その上面に金属ワイヤがボンディングされ電極として機能するものである。そして、透明金属膜３は、光透過性を有し、入射光５を当該ショットキー接合界面に効率よく導くために、入射光５が容易に透過できる厚みに設定される。なお、透明金属膜３は、β−ＦｅＳｉ２半導体膜２の全面上に形成される。これにより、ショットキー接合界面の有効面積が広がることになり、より効率的に光電効果を得ることができる。
【００３０】
透明金属膜３の材料としては、β−ＦｅＳｉ２半導体膜２とショットキー接合界面の形成が可能な材料が選択される。例えば、β−ＦｅＳｉ２半導体膜２がｎ型半導体である場合には、透明金属膜３の材料としてＡｌが挙げられる。また、β−ＦｅＳｉ２半導体膜２がｐ型半導体である場合には、透明金属膜３の材料としてはＡｕ−Ｓｂ合金が挙げられる。
【００３１】
電極膜４は、光デバイス１０に入射光５を照射したときに発生する電流を取り出すためのものである。当該電極膜４は、例えば、銅メッキの回路基板上に配され、銀ペーストを用いて当該銅メッキと接着される。これにより、光デバイス１０で発生した電流を回路基板上に取り出すことができる。電極膜４の材料としては、Ａｌ、Ａｕ−Ｓｂなど導電金属であればよい。
【００３２】
図２は、ショットキー接合界面近傍のエネルギーバンドを示す図である。ショットキー接合とは、金属と半導体とがある仕事関数の関係を持ち、接合している場合にｐｎ接合と同様の整流特性を示すものである。金属と半導体とがショットキー接合を形成している場合、半導体内の接合面近くの電子が金属に移動する。そして、図２に示されるように、半導体内の接合面近くには、厚みＷを有する空乏層が形成される。
【００３３】
ショットキー接合における空乏層の厚みＷは、下記の式により表される。
【００３４】
【数１】
2009088208.tif 000003
【００３５】
ここで、εｓは半導体の比誘電率、ε０は真空の誘電率、ｑは電子電荷、ＮＤはキャリア濃度、Ｖｂｉは拡散電位差を示してる。
【００３６】
一方、半導体の光吸収係数αは、下記の式により表される。
【００３７】
【数２】
2009088208.tif 000004
【００３８】
ここで、Ａは定数、ｈνはフォトンエネルギー、Ｅｇは直接エネルギーギャップ、βは結合状態密度に対するパラメータを示している。
【００３９】
β−ＦｅＳｉ２の半導体において、上記定数Ａが４．５×１０５であり、エネルギーギャップＥｇが０．８７５ｅＶであり、βが０．９であることが知られている。そのため、フォトンエネルギーが０．９４５ｅＶ（波長１．３μｍ）である場合、光吸収係数αは、１．０×１０５ｃｍ−１  となる。
【００４０】
光電変換効率を高めるためには、空乏層の厚みＷは、光吸収係数αの逆数以上となることが好ましいことが一般に知られている。そのため、光吸収係数αが１．０×１０５ｃｍ−１である場合、Ｗは、１／α＝１００μｍ以上であることが好ましい。
【００４１】
β−ＦｅＳｉ２の半導体では、εｓは２０〜３０であり、Ｖｂｉは０．３ｅＶである。ここで、εｓを２０、キャリア濃度ＮＤを１×１０１７ｃｍ−３とした場合には、上記数１から、Ｗ＝１３６ｎｍとなる。また、εｓを２０、キャリア濃度ＮＤを１×１０１８ｃｍ−３とした場合には、Ｗ＝４３．２ｎｍとなる。この計算結果からすると、Ｗを１００ｎｍ以上とするには、キャリア濃度ＮＤを１×１０１７ｃｍ−３以下にすることが好ましいことがわかる。
【００４２】
（製造方法）
次に、本実施形態の光デバイス１０の製造方法について説明する。
まず、単結晶Ｓｉ基板１の一方の面上にβ−ＦｅＳｉ２半導体膜２をエピタキシャル成長させる。ここでは、単結晶Ｓｉ基板１を用いているため、その上にエピタキシャル成長したβ−ＦｅＳｉ２半導体膜２は、不純物の少ない高品質な結晶膜となる。
【００４３】
その後、スパッタリング法や蒸着法を用いて、β−ＦｅＳｉ２半導体膜２上に透明金属膜３を堆積させる。
【００４４】
この際、加熱工程を用いることなく透明金属膜３を形成することが好ましい。これにより、β−ＦｅＳｉ２半導体膜２と透明金属膜３との接触によって構成するショットキー接合界面を急峻にすることができる。
【００４５】
透明金属膜３の厚みは、透明金属膜３の上方から入射した入射光５がβ−ＦｅＳｉ２半導体膜２と透明金属膜３とのショットキー接合界面へ照射する際の照射効率と、導電特性とを考慮して、適宜設定すればよい。
【００４６】
（実施例１）
本実施形態に係る第１の実施例について説明する。本実施例は、ｎ−型のβ−ＦｅＳｉ２半導体膜２と、Ａｌを材料とする透明金属膜３とを用いた例である。
【００４７】
まず、単結晶Ｓｉ基板１として、表面が（１００）のものを用いた。当該単結晶Ｓｉ基板１は、ｎ−型であり、５Ωｃｍの抵抗値を示し、厚み５００μｍである。次に、当該単結晶Ｓｉ基板１の一方の面上に分子線エピタキシャル装置を用いて、真空度１×１０−６Ｐａ、常温の条件下で、Ｆｅを６ｎｍ堆積させた。その後、６００℃で１０分間焼鈍して、β−ＦｅＳｉ２のテンプレート層を形成した。当該テンプレート層の厚みは、約２０ｎｍである。
【００４８】
続いて、このテンプレート層の上に、スパッタリング法により、Ｆｅ層とＳｉ層とを交互に積層させ、Ｆｅ層とＳｉ層との全体の厚みを３００ｎｍとした。この際、Ｆｅ層の膜厚を０．５ｎｍ（５Å）、Ｓｉ層の厚みを１．６９ｎｍ（１６．９Å）としたので、繰り返し周期は、１４０回程度である。
【００４９】
その後、この試料を、Ａｒ＋Ｈ２（５％）  １気圧の雰囲気中で８００℃で２時間焼鈍した。その結果、堆積した膜は、厚さ３００ｎｍのβ−ＦｅＳｉ２のエピタキシャル膜となる。そして、この薄膜の電気特性は、キャリア濃度が１×１０１７ｃｍ−３であって、良好なホール移動度を有することが確認された。また、このようにして作製されたβ−ＦｅＳｉ２半導体膜２は、ｎ−型であった。
【００５０】
次に、このｎ−型のβ−ＦｅＳｉ２半導体膜２の上に、スパッタリング法により、透明金属膜３としてＡｌ薄膜を常温で１００ｎｍ積層した。
【００５１】
一方、単結晶Ｓｉ基板１の他方の面（β−ＦｅＳｉ２半導体膜２が形成されていない側の面）の上に、蒸着法により、電極膜４として金−アンチモン（Ａｕ−Ｓｂ）合金膜を厚み３００ｎｍで堆積した。このＡｕ−Ｓｂ合金膜とＳｉ基板との密着性を良くするために、２００℃１０分間のキュアリングを行った。
【００５２】
このようにして得られた光デバイス１０を、Ａｕ−Ｓｂ合金膜を底面として銅メッキの回路基板上に置き、Ａｕ−Ｓｂ合金膜と銅メッキの間を銀ペーストを用いて接着して電流の取り出し電極とした。また、光デバイス１０の上面にあるＡｌ薄膜にはＡｌワイヤをボンディングしてもう一方の電極とした。
【００５３】
実施例１の光デバイス１０の作製条件を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2009088208.tif 000005
【００５５】
この光デバイス１０を透明金属膜３であるＡｌ薄膜側から波長１．３μｍの近赤外光を照射したところ、規格化出力（受光感度）０．１Ａ／Ｗを得た。実施例１の光デバイス１０においてこのような光電効果が得られるということは、β−ＦｅＳｉ２半導体膜２とＡｌを材料とする透明金属膜３との間でショットキー接合界面が形成されていることを意味している。
【００５６】
また、光をレンズで２０μｍ径に集光し、光デバイス１０の場所依存性を測定したところ、±３０％内の範囲の出力変動であった。
【００５７】
なお、受光感度は、β−ＦｅＳｉ２半導体膜２の厚み、熱処理条件、透明金属膜３であるＡｌ薄膜の厚み、ｎ−型の単結晶Ｓｉ基板１の不純物量などにも依存する。そのため、これらを最適化することにより、受光感度を更に増大させることができる。
【００５８】
例えば、Ａｌ薄膜の厚みは１００ｎｍ以下であることが好ましい。これにより、３０〜５０％以上の光が透明金属膜３を透過して、ショットキー接合界面に入射することとなり、光センサ電流を安定して取り出すことができる。
【００５９】
このように、ｎ−型のβ−ＦｅＳｉ２半導体膜２とＡｌを材料とする透明金属膜３とを用いることにより、これらの層の接合面においてショットキー接合界面が形成され、当該ショットキー接合界面に入射光５が入射することにより、従来のβ−ＦｅＳｉ２光センサに比べて優れた受光感度の光電効果が得られることがわかった。
【００６０】
（実施例２）
本実施形態に係る第２の実施例について説明する。本実施例は、ｐ−型のβ−ＦｅＳｉ２半導体膜２と、Ａｕ−Ｓｂを材料とする透明金属膜３とを用いた例である。
【００６１】
単結晶Ｓｉ基板１として、表面が（１００）、電気特性がｐ−型、抵抗値が５Ωｃｍ、厚み５００μｍのものを用いた。次に、当該単結晶Ｓｉ基板１の一方の面上にβ−ＦｅＳｉ２半導体膜２を形成した。形成方法は、実施例１と同様である。ただし、このようにして作製されたβ−ＦｅＳｉ２半導体膜２の電気特性は、ｐ−型であった。
【００６２】
次に、このｐ−型のβ−ＦｅＳｉ２半導体膜２の上に、蒸着法により、透明金属膜３としてＡｕ−Ｓｂ合金膜を１００ｎｍ積層した。β−ＦｅＳｉ２半導体膜２と、Ａｕ−Ｓｂ合金膜との密着性を良くするために、２００℃で１０分間キュアリングを行った。
【００６３】
一方、単結晶Ｓｉ基板１の他方の面（β−ＦｅＳｉ２半導体膜２が形成されていない側の面）の上に、スパッタリング法により、電極膜４としてＡｌ膜を厚み３００ｎｍで堆積した。
【００６４】
このようにして得られた光デバイス１０を、Ａｌ膜を底面として銅メッキの回路基板に銀ペーストを用いて接着して電流の取り出し電極とした。また、光デバイス１０の上面にあるＡｕ−Ｓｂ合金膜にはＡｕワイヤをボンディングしてもう一方の電極とした。
【００６５】
実施例２の光デバイス１０の作製条件を表２に示す。
【００６６】
【表２】
2009088208.tif 000006
【００６７】
この光デバイス１０を透明金属膜３であるＡｕ−Ｓｂ合金膜側から波長１．３μｍの近赤外光を照射したところ、規格化出力（受光感度）０．０８Ａ／Ｗを得た。実施例２の光デバイス１０においてこのような光電効果が得られるということは、ｐ型のβ−ＦｅＳｉ２半導体膜２とＡｕ−Ｓｂ合金を材料とする透明金属膜３との間でショットキー接合界面が形成されていることを意味している。
【００６８】
また、光をレンズで２０μｍ径に集光し、光デバイス１０の場所依存性を測定したところ、±２５％内の範囲の出力変動であった。
【００６９】
なお、受光感度は、β−ＦｅＳｉ２半導体膜２の厚み、熱処理条件、透明金属膜３であるＡｌ薄膜の厚み、ｎ−型の単結晶Ｓｉ基板１の不純物量などにも依存する。そのため、これらを制御することにより、受光感度を更に増大させることができる。
【００７０】
例えば、Ａｕ−Ｓｂ合金膜は１００ｎｍ以下であることが好ましい。これにより、３０〜５０％以上の光が透明金属膜３を透過して、ショットキー接合界面に入射することとなり、光センサ電流を安定して取り出すことができる。
【００７１】
なお、ｐ型のβ−ＦｅＳｉ２半導体膜２とＡｌの透明金属膜３との組合せに比べて、実施例１または２の方が光電変換効率がよいことが確認されている。
【００７２】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の光デバイスは、フォトダイオード、太陽電池などの用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施形態に係る光デバイスの断面図である。
【図２】ショットキー接合のエネルギーバンドを示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１    単結晶Ｓｉ基板
２    β−ＦｅＳｉ２半導体膜
３    透明金属膜
４    電極膜
５    入射光
１０    光デバイス
【図１】
2009088208.tif 000007
【図２】
2009088208.tif 000008