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 Vermittlungssystem

Info

Publication number
DE2366458C2
DE2366458C2 DE19732366458 DE2366458A DE2366458C2 DE 2366458 C2 DE2366458 C2 DE 2366458C2 DE 19732366458 DE19732366458 DE 19732366458 DE 2366458 A DE2366458 A DE 2366458A DE 2366458 C2 DE2366458 C2 DE 2366458C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical
metal
contact
switching system
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19732366458
Other languages
English (en)
Other versions
DE2366458A1 (de
Inventor
Ulrich Dr.-Ing. 4630 Bochum Langmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19732366566 priority Critical patent/DE2366566C2/de
Priority to DE19732366458 priority patent/DE2366458C2/de
Priority claimed from DE19732311469 external-priority patent/DE2311469C2/de
Publication of DE2366458A1 publication Critical patent/DE2366458A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2366458C2 publication Critical patent/DE2366458C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
    • G02F2/02—Frequency-changing of light, e.g. by quantum counters
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/04—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using optical elements ; using other beam accessed elements, e.g. electron or ion beam
    • G11C13/047—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using optical elements ; using other beam accessed elements, e.g. electron or ion beam using electro-optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
  • Led Devices (AREA)

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.
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)

  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
DE19732366458 1973-03-08 1973-03-08 Anwendung eines Metall-Halbleiter-Kontaktes als elektro-optischer Wandler in einem optischen Vermittlungssystem Expired DE2366458C2 (de)

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)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19732366458 DE2366458C2 (de) 1973-03-08 1973-03-08 Anwendung eines Metall-Halbleiter-Kontaktes als elektro-optischer Wandler in einem optischen Vermittlungssystem
DE19732311469 DE2311469C2 (de) 1973-03-08 1973-03-08 Lichtmodulationseinrichtung mit Schottky-Kontakt

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2366458A1 DE2366458A1 (de) 1974-10-03
DE2366458C2 true DE2366458C2 (de) 1984-05-17

Family

ID=25764791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19732366458 Expired DE2366458C2 (de) 1973-03-08 1973-03-08 Anwendung eines Metall-Halbleiter-Kontaktes als elektro-optischer Wandler in einem optischen Vermittlungssystem

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2366458C2 (de)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2311469C2 (de) * 1973-03-08 1986-09-04 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Lichtmodulationseinrichtung mit Schottky-Kontakt

Also Published As

Publication number Publication date
DE2366458A1 (de) 1974-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2723414C2 (de) Optisches Halbleiter-Wellenleiterbauelement
DE2529313A1 (de) Elektrisch gesteuerter generator fuer optische strahlung
EP1825530B1 (de) Kohärente terahertz-strahlungsquelle
DE1045566B (de) Kristallfotozelle
DE1764639B1 (de) Integriertes elektrooptisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102014100350B4 (de) Photomischer mit photonischem Kristall vom Typ mit großflächiger Anordnung zum Erzeugen und Detektieren von Breitband-Terahertz-Wellen
DE19509358B4 (de) Photovoltaischer Halbleiter-Infrarotdetektor
DE3039471A1 (de) Anordnung zur messung eines stromes, der ein lichtemittierendes element durchfliesst
DE2311646C3 (de) Elektrolumineszierende Diodenanordnung
DE2366458C2 (de) Anwendung eines Metall-Halbleiter-Kontaktes als elektro-optischer Wandler in einem optischen Vermittlungssystem
DE2721250A1 (de) Optoelektronisch gekoppelte halbleiteranordnung
DE2311469A1 (de) Metall-halbleiter-kontakt als elektrooptischer wandler
DE3244812C2 (de) Verfahren und Einrichtung zur Gewinnung einer strahlungsintensitätsabhängigen Fotosignalkomponente mittels eines Fotoleiter-Detektors
DE2347847A1 (de) Elektrolumineszentes halbleiterelement
DE3823546A1 (de) Avalanche-fotodetektor
DE2930584A1 (de) Halbleitereinrichtung zur optischen dosismessung
DE2366566C2 (de) Anwendung eines Metall-Halbleiter-Kontaktes in Datenspeicher-Systemen
DE2058917B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Modulieren eines Halbleiter-Lasers
DE3736201C2 (de) Wellenlängenselektives Diodenarray
DE2264000C3 (de) Abstimmbarer Photowandler
DE2850930A1 (de) Detektor fuer lichtstrahlen
Hsiang et al. Picosecond silicon metal-semiconductor-metal photodiode
DE2046243C2 (de) Halbleiterbauelement zur Impuls- Frequenzmodulation und Schaltung zu seinem Betrieb
DE3736203A1 (de) Verfahren zum betrieb einer spektrometerdiode
DE3221335A1 (de) Fotodiode zur spektralanalyse