静大,シリコンで深紫外光を捉える検出器を開発

静岡大学の研究グループは,代表的な半導体材料であるシリコン表面に微細な周期凹凸構造を形成することにより,深紫外(DUV)領域の光を高感度に検出する光センサを開発した(ニュースリリース)。

近年の半導体リソグラフィ技術の進展や,ウイルス検出,炎検知など,紫外光センサの需要が高まってきている。しかし,従来のシリコンフォトダイオードの深紫外光感度は0.1A/W程度と低く,これらの用途への応用のためにはさらなる高感度化が求められている。

この研究では,シリコン表面にサブミクロンスケールの周期的な凹凸構造を形成することにより,表面プラズモン共鳴が励起され,深紫外光に対する感度が飛躍的に向上することを発見した。

従来,表面プラズモン共鳴励起のためには金属を用いることが一般的だが,研究グループはシリコンが深紫外光に対して金属的な光応答を示すことに着目し,シリコン上での表面プラズモン共鳴励起を実証した。

表面プラズモン共鳴励起に伴い励起電子確率が大幅に向上し,光検出効率が凹凸形成前と比較して3倍以上改善することを世界で初めて実証した。この手法はシリコン材料単体で成立しており,構造も単純でありながら高い性能を実現しているとする。

この成果により,深紫外光によるウイルス殺菌の照射モニタリングや,炎検出に基づく火災の早期発見など,衛生・防災分野への応用が期待されるという。さらに,シリコンを用いたこの技術は,既存の半導体製造技術と高い親和性があるため,センサの小型化・集積化・量産が容易であり,医療,環境,防災,半導体産業など,様々な分野での応用展開が見込まれており,今後は実用化に向けた開発が進めるとしている。

その他関連ニュース

  • ウシオら,222nm遠紫外線の眼への長期影響を評価 2025年02月25日
  • ウシオら,222nm紫外線の開腹手術への有効性を確認
    ウシオら,222nm紫外線の開腹手術への有効性を確認 2025年01月20日
  • 東工大,藻類に周囲の明度に順応する検知機構を発見 2024年10月23日
  • ワープスペース,JAXAの高感度光センサーを開発 2024年05月07日
  • 中大ら,薄くて柔らかいシート型光センサを開発 2024年01月23日
  • 東大,SPRによる抗原―抗体間相互作用解析系を開発 2023年11月24日
  • 熊本大ら,安全な遠紫外線が殺菌に最も有効と実証 2023年06月19日
  • 島津,米AIスタートアップとUV除菌ロボを開発 2023年06月19日