DE2366458C2 - Anwendung eines Metall-Halbleiter-Kontaktes als elektro-optischer Wandler in einem optischen Vermittlungssystem - Google Patents
Anwendung eines Metall-Halbleiter-Kontaktes als elektro-optischer Wandler in einem optischen VermittlungssystemInfo
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Description
nur auf der Sendeseite als Wandler für elektrische «Ti optische Signale oder
auf der Sendeseite als Wandler für elektrische in optische Signale und auf der Empfangsseite als Wandler für optische in elektrische Signale (vergL F i g. 3) eingesetzt wird.
auf der Sendeseite als Wandler für elektrische in optische Signale und auf der Empfangsseite als Wandler für optische in elektrische Signale (vergL F i g. 3) eingesetzt wird.
Die Erfindung betrifft einen Metall-Halbleiter-Kontakt
(Schottky-Kontakt), bestehend aus einem Halbleiter mit direkter Randstruktur (vorzugsweise GaAs) und
einer transparenten Metallelektrode gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Dieses Bauelement eignet ".ich zur Hochfrequenzmodulation
des Photolumineszenz-Sifi.ials und kann insbesondere
in opti-elektronischen Systemen, die mit Laserstrahlen arbeiten, zur Umwandlung eines elektrischen in
ein optisches Signal und umgekehrt vorteilhaft eingesetzt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es einen Schottky-Kontakt mit spannungsgesteuerter Photolumineszenz in einem
optischen Vermittlungssystem einzusetzen.
Die Lösung dieser Aufgabe wird mit den im Patentanspruch angegebenen Maßnahmen erreicht.
Dies bringt eine starke Vereinfachung des technologischen Aufbaus und eine größere mögliche Integrationsdichte
und eine wesentlich geringere erforderliche Signalleistung. Die Grenzfrequenz dürfte etwa so hoch
wie bei Elektrolumineszenz-Dioden liegen.
Aufbau
F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Bauelementes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches. Auf
die Oberfläche eines Halbleiters mit direkter Bandstruktur (vorzugsweise GaAs) wird ein Metallkontakt
(Gate) aufgedampft, der möglichst gut transparent, aber auch dick genug ist, um nicht einen zu hohen Flächenwiderstand
zu haben. Die Abmessungen des Kontaktes sind der jeweiligen Anwendung und den Möglichkeiten
zur Fokussierung eines Laserstrahles anzupassen. Die untere Grenze kann bei einem Kontaktdurchmesser
von etwa 20 μιη liegen (G. B. Stringfellow, P. E. Greens,
J. Appl. Physics, Jahrgang 1969, Seiten 502-507). Das
Halbleitermaterial sollte Epitaxiematerial mit einer hohen Lumineszenzausbeute und einer Dotierungskonzentration
im Bereich von 1015 bis 1017cm-J sein. Die
Epitaxieschicht hat dabei eine Dicke von einigen μπι.
Als ohm'scher Rückseitenkontakt dient eine weitere
sehr gut leitende, hochdotierte Epitaxieschicht Das Substrat ist zweckmäßigerweise eine semiisolierende
Halbleiterscheibe. Die Dotierung der himineszierenden Epitaxieschicht und der Absorptionskoeffizient für die
anregende Laserstrahlung sind sg aufeinander abzustimmen, daß sich eine ausreichende Modulation des
Photolumineszenzsignals erzielen läßt.
Funktionsweise
Die Verarmungsschicht im Halbleiter unter der Grenze des Metall-Halbleiter-Überganges läßt sich dicker
machen, wenn eine Sperrspannung an den Kontakt ge-'egt wird. Die Photolumineszenz-Intensität /, die man
außerhalb des Kristalls bei Wellenlängen, die Energien in einem Energiebereich um die Bandkantenenergie
entsprechen, messen kann, hängt von der Dicke d der Verarmungsschicht ab, gemäß
{—xi_ d)exp {—ccd).
wobei αι. und α die Absorptionskoeffizienten für die
anregende Laserstrahlung bzw. die austretende Lumineszenzstrahlung und k die Lumineszenz-Intensität ohne
Berücksichtigung einer Verarmungsschicht sind. Zur Physik dieses Vorganges siehe:
R. E. Hetrick, K. F. Yeung, J. Appl. Physics, Jahrgang
1971, Seiten 2882-2885 und
U. Langmann, Appl. Physics, Jahrgang 1973.
Fig.2 zeigt die Lumineszenz-Intensität / bei λ = 870 nm an einem CrAu-GaAs Schottky-Kontakt
(GaAs Bulk-Material) in Abhängigkeit von der angelegten Spannung U. Die Anregung erfolgt hierbei durch
einen HeNe Laser.Trägt man
I η (l/k) über j/77
oder
{tu
über U
auf, dann erhält man über einen weiten Spannungsbereich einen linearen Zusammenhang.
Die Intensitätsmodulation kann an der Kennlinie nach F i g. 2 erfolgen, wobei ein geeigneter Arbeitspunkt durch eine negative Vorspannung gewählt wird.
Es ist zu erwarten, daß die obere Grenzfrequenz zwisehen 100 MHz und 1 GHz, evtl. auch darüber, liegt, je
nach der Abklingkonstanten für die strahlende Rekombination.
Anwendung
Eine geeignete Anwendung kann das Bauelement in einem optischen Vermittlungssystem nach Fig.3 finden.
Die wesentlichen Elemente dieses Systems und seine Funktionsweise sind von U. Schmidt (Süddeutsche
Zeitung, Jahrgang 1972, Ausgabe 206) angegeben worden. Nur werden bei Schmidt Elektrolumineszenz-Dioden
als lichtemittierende Elemente eingesetzt. Ein Laserstrahl stellt die Verbindung zwischen den jeweiligen
lichtemittierenden Elektrolumineszenz-Dioden auf der Eingangsseite und den lichtempfindlichen Photodioden
auf der Ausgangsseite her. Die Elektrolumineszenz-Dioden werden ihrerseits über lichtempfindliche Elemente
vom Laserstrahl »gezündet«.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Anwendung eines Metall-Halbleiter-Kontaktes, bestehend aus einem Halbleiter mit direkter Bandstruktur (vorzugsweise GaAs) und einer transparenten Metallelektrode, wobei dieses Bauelement zur Modulation eines optischen Signals durch ein elektrisches Signal angewandt wird, in dem bei Bestrahlung mit Laserlicht geeigneter Wellenlänge und Intensität auf den transparenten Kontakt die Fotolumineszenz-Intensität des Halbleitermaterials durch Anlegen einer Wechselspannung an den in Sperrichtung vorgespannten Kontakt breitbandig moduliert wird, in einem optischen Vermittlungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß das Element entweder
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732366566 DE2366566C2 (de) | 1973-03-08 | 1973-03-08 | Anwendung eines Metall-Halbleiter-Kontaktes in Datenspeicher-Systemen |
DE19732366458 DE2366458C2 (de) | 1973-03-08 | 1973-03-08 | Anwendung eines Metall-Halbleiter-Kontaktes als elektro-optischer Wandler in einem optischen Vermittlungssystem |
Applications Claiming Priority (2)
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DE19732311469 DE2311469C2 (de) | 1973-03-08 | 1973-03-08 | Lichtmodulationseinrichtung mit Schottky-Kontakt |
Publications (2)
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DE2366458A1 DE2366458A1 (de) | 1974-10-03 |
DE2366458C2 true DE2366458C2 (de) | 1984-05-17 |
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DE (1) | DE2366458C2 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2311469C2 (de) * | 1973-03-08 | 1986-09-04 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Lichtmodulationseinrichtung mit Schottky-Kontakt |
-
1973
- 1973-03-08 DE DE19732366458 patent/DE2366458C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2366458A1 (de) | 1974-10-03 |
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