[发明专利]半导体材料、红外线受光元件以及半导体材料的制造方法

说明书

本发明提供一种耐氧化性良好的半导体材料。该半导体材料具有由下述组成式表示的单晶体，组成式：Mg₂Sn·Zn_a(式中，a是Zn相对于Mg₂Sn的含量，为0.05～1at％。)。

技术领域

本发明涉及一种半导体材料、红外线受光元件以及半导体材料的制造方法。

背景技术

随着与人工智能(AI)等相关的近年来飞跃性的技术革新，代替人眼、手自动地进行监视、控制的系统的研究开发也正在全力进行。在这样的自动监视、自动控制系统中，基于光、温度、声音等各种输入信息来决定适当的响应动作，因此用于感测输入信号的硬件在系统整体之中也成为起到重要作用之一的关键器件。尤其在感测光的输入信号这一方面，通过使用代替人眼、或者根据情况还能感测到无法通过人眼感测的区域的信息这样的器件，由此，能实现高度的自动监视、自动控制。

作为感应光的输入信号的器件，可列举出具有将光的信号变换为能进行电子处理的电信号的元件的器件。作为其基本的元件的例子，具有使用了半导体材料的光检测元件。

使用了半导体材料的光检测元件根据半导体材料所具有的带隙而感应的波长区域不同。为了进行能应对夜间的自动监视、汽车的自动驾驶等这样高度的控制，除了可见光区域的光、图像的信息以外，还需要关于红外线区域的光的输入信息。因此，对于能在红外线区域高灵敏度地感测光的输入的红外线受光元件、器件的要求强烈，正在推进使用了各种的半导体材料的积极的研究和开发。

作为用于光检测元件的材料，提出了由镁(Mg)和硅(Si)构成的化合物半导体即硅化镁(Mg₂Si)的结晶性材料，迄今为止得到了一定的成果(非专利文献1、2)。

现有技术文献

非专利文献

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

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

发明内容

发明所要解决的问题

以往，作为红外线受光元件用途，进行了光吸收系数良好的半导体材料的研究/开发。然而，半导体材料有时会与大气中的空气反应而氧化，产生劣化，引起元件性能的降低等问题。

本公开的技术是为了解决上述的技术问题而完成的，其目的之一在于提供耐氧化性良好的半导体材料，此外，其另一目的在于提供具备该半导体材料的红外线受光元件，进一步，其又一目的在于提供该半导体材料的制造方法。

用于解决问题的方案

本发明者对各种化合物作为能解决上述问题的半导体材料进行研究，一般而言，根据其特性，着眼于已知作为热电转换元件的材料是有用的Mg₂Sn。然后，深入研究的结果是，发现了：该材料作为红外线受光元件材料也是有用的，进而通过在该材料中添加Zn来提高耐氧化性。

基于这样的见解和想法，本公开提供以下的发明。

1)一种半导体材料，其具有以下述组成式表示的单晶体。

组成式：Mg₂Sn·Zn_a

(式中，a是Zn相对于Mg₂Sn的含量，为0.05～1at％。)