[發明專利]半導體材料、紅外線受光元件以及半導體材料的制造方法

在審

• 申請號: 201980069424.4
• 申請日: 2019-05-23
• 公開（公告）號: CN112956033A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 鵜殿治彥;朝日聰明
• 申請（專利權）人: 國立大學法人茨城大學;JX金屬株式會社
• 主分類號: H01L31/0264
• 分類號: H01L31/0264
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 呂琳;樸秀玉

本發明提供一種耐氧化性良好的半導體材料。該半導體材料具有由下述組成式表示的單晶體，組成式：Mg₂Sn·Zn_a(式中，a是Zn相對于Mg₂Sn的含量，為0.05～1at％。)。

技術領域

本發明涉及一種半導體材料、紅外線受光元件以及半導體材料的制造方法。

背景技術

隨著與人工智能(AI)等相關的近年來飛躍性的技術革新，代替人眼、手自動地進行監視、控制的系統的研究開發也正在全力進行。在這樣的自動監視、自動控制系統中，基于光、溫度、聲音等各種輸入信息來決定適當的響應動作，因此用于感測輸入信號的硬件在系統整體之中也成為起到重要作用之一的關鍵器件。尤其在感測光的輸入信號這一方面，通過使用代替人眼、或者根據情況還能感測到無法通過人眼感測的區域的信息這樣的器件，由此，能實現高度的自動監視、自動控制。

作為感應光的輸入信號的器件，可列舉出具有將光的信號變換為能進行電子處理的電信號的元件的器件。作為其基本的元件的例子，具有使用了半導體材料的光檢測元件。

使用了半導體材料的光檢測元件根據半導體材料所具有的帶隙而感應的波長區域不同。為了進行能應對夜間的自動監視、汽車的自動駕駛等這樣高度的控制，除了可見光區域的光、圖像的信息以外，還需要關于紅外線區域的光的輸入信息。因此，對于能在紅外線區域高靈敏度地感測光的輸入的紅外線受光元件、器件的要求強烈，正在推進使用了各種的半導體材料的積極的研究和開發。

作為用于光檢測元件的材料，提出了由鎂(Mg)和硅(Si)構成的化合物半導體即硅化鎂(Mg₂Si)的結晶性材料，迄今為止得到了一定的成果(非專利文獻1、2)。

現有技術文獻

非專利文獻

非專利文獻1：T.Akiyama et al.,Proc.Asia-PacificConf.Semicond.Silicides Relat.Mater.2016,JJAP Conf.Proc.Vol.5,2017,pp.011102-1-011102-5

非專利文獻2：K.Daitoku et al.,Proc.Int.Conf.Summer School Adv.SilicideTechnol.2014,JJAP Conf.Proc.Vol.3,2015,pp.011103-1-011103-4

發明內容

發明所要解決的問題

以往，作為紅外線受光元件用途，進行了光吸收系數良好的半導體材料的研究/開發。然而，半導體材料有時會與大氣中的空氣反應而氧化，產生劣化，引起元件性能的降低等問題。

本公開的技術是為了解決上述的技術問題而完成的，其目的之一在于提供耐氧化性良好的半導體材料，此外，其另一目的在于提供具備該半導體材料的紅外線受光元件，進一步，其又一目的在于提供該半導體材料的制造方法。

用于解決問題的方案

本發明者對各種化合物作為能解決上述問題的半導體材料進行研究，一般而言，根據其特性，著眼于已知作為熱電轉換元件的材料是有用的Mg₂Sn。然后，深入研究的結果是，發現了：該材料作為紅外線受光元件材料也是有用的，進而通過在該材料中添加Zn來提高耐氧化性。

基于這樣的見解和想法，本公開提供以下的發明。

1)一種半導體材料，其具有以下述組成式表示的單晶體。

組成式：Mg₂Sn·Zn_a

(式中，a是Zn相對于Mg₂Sn的含量，為0.05～1at％。)