JP2000503121A - 温度センサー及び赤外線検出器のための構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 抵抗が温度に依存しているサーミスタ層を含み、更に、該サーミスタ層の両側に配備された電気接触層を含んでいる、基体上に形成された赤外線検出器と温度センサーとのための構造体であって、接触層間で抵抗が測定されるようになっている。サーミスタ層は単結晶量子ウェル構造体３でなっており、該単結晶量子ウェル構造体３は交互する量子ウェル層及びバリヤー層を含んでいる。パラメータの１つあるいはそれ以上、即ち、バリヤー層のバンドエッジエネルギー、量子ウェル層のドーピングレベル、量子ウェル層の厚み、及び、バリヤー層の厚みは構造体に予め定められている温度係数を得るようにされている。

Description

【発明の詳細な説明】 温度センサー及び赤外線検出器のための構造体 本発明は、温度センサー及び赤外線検出器のための構造体に係わる。 赤外線検出器、いわゆる、ＩＲ−検出器は概ね２つの主なグループに分割され 、即ち、光子検出器と熱検出器とに分割される。 光子検出器は、ＩＲ−吸収による電荷担体の即時の励起に基づいており、次い で、これらの担体は電子的に検出される。光子検出器は速やかで、且つ、感度が 鋭いが、極低温の温度まで冷却される必要があるという欠点を有している。 熱検出器は、加熱された検出器構造体内で吸収が生じている２段階プロセスに 基づいている。この温度変化は一体化された温度センサーにより検出される。熱 検出器の例としては、抵抗ボロメータ、熱電対、ｐｎ−ダイオード、焦電センサ ー等がある。熱検出器は室温で作動することができるという利点を有しているが 、光子検出器よりも感度が鈍く、また、ゆっくりしているという欠点を有してい る。感度及び速度は、検出器マトリックスの場合、最高に重要なものでなく、従 って、非冷却熱検出器は検出器マトリックスに関して最も興味のあるものである 。 ＩＲ−放射による検出器構造体の温度の高まりに基づく熱検出器でＩＲ−放射 を測定するかどうかに関係なく、あるいは、温度が測定されるべき材料に熱伝導 接触する結果として検出器構造体が加熱されるがどうかに関係なく、既知の温度 センサーで遭遇する問題は同じである。 既知の温度センサー、即ち、前述した種類の熱検出器での問題は、出力信号が 弱いか、あるいは、ノイズレベルが高いかのいずれかであり、従って、共通した 欠点は、信号−ノイズ比が低いということである。 高度の感度を得るためには、十分に高い信号−ノイズ比が必要である。急速な 温度変化を測定する際、ノイズを濾過して取り除く可能性、あるいは、ノイズを 分散させる可能性は制限されている。 それ故、抵抗ボロメータの場合、材料あるいは構造は十分に高い温度係数及び 低いノイズレベルを有していなければならない。 既知のボロメータの材料は金属かあるいは半導体材料のいずれかである。後者 の材料は高い温度係数の利点を有しているけれども、不幸にも、それら材料は高 いノイズレベルも有している。ノイズは、ジョンソン雑音あるいは発生−再結合 雑音のごとき基本的性質のものであってよく、このことは、ノイズを低減させる のが難しく、あるいは、不可能であることを意味している。あるいは、ノイズは １／ｆノイズであってもかまわず、ｆは周波数で、拙劣な電気接触、不純物、混 入物などに由来するものである。感度の優れた検出器が必要とされる場合、ボロ メータ層のごとき半導体材料を用いることがしばしば必要である。金属は、バイ アス電圧が高くともよい場合にのみ用いることができ、結果として、しばしば、 高い出力の発生となる。このことは、通常、多数の検出器素子を含んでいる検出 器マトリックスでは容認することができないことである。 ガス相から沈積即ち析出されたアモルファス材料即ち無定形材料あるいは多結 晶材料は、通常、半導体ボロメータ材料として用いられている。これは、層が、 通常、薄いシリコン窒化物フィルムに適用されるためである。層のアモルファス 性質あるいは多結晶性質は、層それら自体の双方において、また、周囲との電気 接触において１／ｆのノイズを起こすもとである。このノイズは、とりわけ、多 結晶構造体における多数の結晶粒界によって発生される。 本発明は、特殊なサーミスタ材料を用いることにより、低い信号−ノイズ比の 問題を解決するものである。更に、本発明によれば、この半導体材料を、それの 温度係数が選定されるのを可能にするよう設計することができる。 かくて、本発明は、抵抗が温度に依存するサーミスタ層を含み、更に、接触層 間で抵抗が測定されるよう予定されているサーミスタ層の両側に配備された電気 接触層を含んでいる基体に基づく赤外線検出器及び温度センサーのための構造体 に係わり、また、サーミスタ層が、交番量子ウェル（well）層及びバリヤー層と を含んでいる単結晶量子ウェル構造体でなることを特徴としている。 さて、本発明を、例示している実施例を参照して、また、添付図面を参照して 、より詳細に説明する。図面において、 図１は、量子ウェルバンドダイアグラムである。 図２は、温度を測定しようとしている材料に熱伝導接触するよう予定されてい る温度センサーを示している。 図３は、ＩＲ−放射を測定するための熱検出器である。 図４は、検出器マトリックスを図示している。 図５は、３つの検出器メサ（mesa）を含んでいる実施例を示している。 図６は、図３による検出器に対する代替例を上から示している。 図７は、図６の線Ａ−Ａでの断面図である。 量子ウェル（well）により意味されるのは、薄い半導体層、いわゆる、電荷担 体が周囲の層、いわゆるバリヤー層よりも低いエネルギーを有している量子ウェ ル層である。量子ウェル層及びバリヤー層は共に単結晶であるとともに適合され た相互格子体である。エネルギー量子化は、量子ブリッジ層が薄い場合、例えば 、２．５−２０ナノメータ程度である場合に生じ、それとともに、電荷担体の許 されたエネルギーレベルに影響を及ぼす。図１は、バンドエッジのエネルギーが 量子ウェル構造体の成長方向に平行な位置でどのようにして変化するのかを図示 している。 量子ウェルタイプのサーミスタ材料に関して、検出器温度係数Ｂは、（Ｅ２− ＥＦ）／ｋＴ² に概ね等しく、ここで、Ｅ２−ＥＦは活性化エネルギーである。 図１参照。ｋはボルツマン定数であり、Ｔは温度である。ＥＦは、電荷担体の集 まった区域即ち領域と集まっていない区域即ち領域との間の限界を構成すると言 うことができるフェルミエネルギーである。 図２は、基体２に形成された赤外線検出器と温度センサーのための構造体１を 示しており、該基体２はサーミスタ層３を含んでおり、該サーミスタ層３の抵抗 は温度に依存しており、前記基体２は、更に、サーミスタ層３の両側に電気接触 層４、５を含んでおり、該電気接触層間で抵抗が測定されるべく予定されている 。 本発明によれば、サーミスタ層３は単結晶量子ウェル構造体でなっており、該 単結晶量子ウェル構造体は交番する量子ウェル層とバリヤー層とを含んでいる。 この性質の構造体は単結晶基体２からエピタクシー的に作られており、該単結 晶基体２の表面には新規な材料が成長し、また、該構造体は結晶構造体を維持し つつ次第に形成される。これにより、一連の薄い平面をなす量子ウェル層及びバ リヤー層が、交番する関係をなして且つ重畳された関係をなして形成されるのが 可能となる。量子ウェル構造体は、通常、金属有機ガス相エピタクシー（ＭＯＶ ＰＥ）あるいは分子ビームエピタクシー（ＭＢＥ）により作られている。 量子ウェルに関して、活性化エネルギーはバンドエッジエネルギー引くフェル ミエネルギーに等しい。前者のものはバリヤー層の組成に依存しており、それに 対し、後者のものは量子ウェル層の幅及びドーピング範囲、及び、バリヤー層の 組成に依存している。 量子ウェル層が厚く、且つ、ドーピングが貧弱な場合、フェルミエネルギーは 低い。 かくて、バリヤー層の組成が高いバンドエッジエネルギーを生成する場合、ド ーピングが貧弱な、即ち、低い場合、また、量子ウェル層が厚い場合、最も大き な活性化エネルギー及びそれとともに最も大きな温度係数が得られる。 室温では、５％の温度係数が０．３９ｅＶの活性化エネルギーに対応せしめら れている。Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓでなるバリヤー層のバンドエッジエネルギーＥ ２は、ＧａＡｓに比べ０．３９Ｅｖである。フェルミエネルギーは約０．０７Ｅ ｖのところに位置している。この結果として、０．３２電子ボルトの活性化エネ ルギーとなり、該０．３２電子ボルトの活性化エネルギーは４．１％の温度係数 に対応している。既知のサーミスタ材料の大多数が２乃至３％のみの温度係数を 与えるということを比較により言うことができる。４．１％よりも高い値を、バ リヤー及び量子ウェル層の他の材料組み合わせで得ることができる。 一つの好適実施例によれば、基体はガリウムヒ化物のシートでなり、量子ウェ ル層はｎ−ドーピングされたインジウムガリウムヒ化物でなり、また、バリヤー 層はドーピングされていないアルミニュームガリウムヒ化物でなっている。 他の好適実施例によれば、基体はシリコンのシートでなっており、量子ウェル 層はｐ−ドーピングされたシリコンゲルマニウムでなっており、また、バリヤー 層はドーピングされていないシリコンでなっている。 第３の好適実施例によれば、基体はガリウムヒ化物のシートでなっており、量 子ウェル層はｎ−ドーピングされたインジウムガリウムヒ化物でなり、また、バ リヤー層はドーピングされていないアルミニウムガリウムヒ化物でなっている。 第４の好適実施例によれば、基体はサファイアシートでなっており、言い換え れば、単結晶酸化アルミニウムでなっており、量子ウェル層はｎ−ドーピングさ れた窒化ガリウムでなり、また、バリヤー層はドーピングされていないアルミニ ウム窒化ガリウムでなっている。 これら好適実施例でもってした場合の利点は、量子ウェル構造体を作り出す技 術のごとく、材料の組み合わせが周知であるということである。この結果として 、高い再現性及び低いコストとなる。加えて、量子ウェル構造体と同じ基体に異 なる種類の電子回路を作ることが可能である。 本発明の１つの非常に重要な実施例によれば、バリヤー層バンドエッジエネル ギー、量子ウェル層のドーピングレベル、量子ウェル層の厚み、バリヤー層の厚 みを含むパラメータの１つあるいはそれ以上は、関係する構造体に関する所定の 温度係数を得るようにされている。前述した通り、サーミスタ層として量子ウェ ル構造体を用いることにより、構造体には所定の温度係数を与えることができる 。 かくて、本発明は高度の製造弾力性を与える。前述した通り、層のシーケンス 、層の組成、層の厚み及びドーピングレベルは変えることができる。 温度係数を制御することに加えて、ノイズも、幅広い限界内で、温度係数とは 比較的独立して即ち無関係に制御することができる。 量子ウェル構造体も、該構造体が単結晶なので、低い１／ｆノイズレベルを有 している。加えて、優れた低いノイズのオーム接触を得ることができる。 当業者は、異なる材料の組み合わせ及び寸法、及び、所望の温度係数及び低い ノイズ得るためにドーピング度を選択することに何等困難性を持たないであろう 。 サーミスタ層の性能は、最小の温度差として最も簡単な用語で表現することが でき、該最小の温度差は、結果として、以下ＮＥＴとして表現される検出器ノイ ズに等しい検出器出力信号の変化となる。この種類の検出器の場合、ＮＥＴは検 出器ノイズ電圧に比例すべきであり、また、検出器温度係数に逆に比例すべきで ある。かくて、感度の良い検出器は高い温度係数と、低いノイズレベルとを有す るべきである。 検出器材料の全体のノイズはジョンソン騒音と、ｇｒノイズと、１／ｆノイズ とからなっている。ジョンソン騒音は、構造体全体にわたる全体の抵抗から、ま た、ノイズバンド幅から由来している。この形式のノイズの１つの特徴は、ｇｒ ノイズ及び１／ｆノイズとは違って、主に、適用されたバイアス電圧あるいはバ イアス電流によるものではないことである。ｇｒノイズは発生−再結合雑音を表 しているとともに、発生率ｒ及び内部増幅ｇが増大すると、増大する。通常、発 生率は活性化エネルギーが増大すると減少する。内部増幅は電荷担体の寿命によ り影響を受ける。上方エネルギー状態Ｅ２の状況を変えることによりこの大きさ を変えることができる。 一つの問題は、温度係数が増大する際、構造体を横切る抵抗も増大することで ある。構造体の両側の接点間を電荷担体が通過するのにかかる時間が短い時間で ある場合に高い温度係数と低い抵抗との所望とされる組み合わせが得られる。か くて、このことは、電荷担体が高い移動性即ちモビリティを有している場合、達 成することができる。 量子ウェル構造体は、高い発生率で高い温度係数を選定する場合に、高度の弾 力性を生じさせる。 この種類の検出器でもってした場合、ノイズバンド幅が１Ｈｚである場合、正 味値＝０．５×１０^-6乃至１×１０^-6°Ｋを得ることができる。 図２は、基体２が熱伝導接触している材料の温度を測定するようにされている 構造体を示してており、サーミスタ層３は熱伝導により加熱されている。前述し た第１の接触層４は基体２の頂部に装架され、量子ウェル構造体３は接触層４の 一部の上に置かれている。第２の接触層５は量子ウェル構造体の頂部上に置かれ ている。構造体全体も、量子ウェル構造体の一方の側で第１の接触層の頂部に、 また、第２の接触層の頂部にそれぞれ配備された金属性接点６、７を含んでいる 。 この種類の温度センサーの場合の応用例は、化学的プロセスを登録するための 、大きな温度範囲内の測定を必要とする応用例のための、また、極低温の温度を 、言い換えれば、１００°Ｋよりも低い温度を測定するための熱量測定である。 熱量測定においては、極めて小さな温度変化を決定することが、また、急速な シーケンスを測定することが望まれるかも知れない。熱の流れの熱量測定の応用 例は、熱の流れが時間に関して測定され且つ積分されるものである。この応用例 では、２つあるいはそれ以上の検出器が所与の距離離隔されており、また、前記 検出器間の温度差は決定されており、媒体の熱伝導率、それの幾何学形状等が既 知ならば、該温度差は熱の流れを示している。 図３は、入射ＩＲ−放射を測定するための構造体を示しており、該構造体は図 ３の上から見た構造体に該当し、該構造体は量子ウェル層、サーミスタ層、３を 加熱する。基体１０の頂部に置かれているのは膜体１１であり、該膜体１１上に は量子ウェル構造体３が置かれており、該量子ウェル構造体は、該量子ウェル構 造体の下に、且つ、それよりも上に接触層２４、２５をそれぞれ含んでいるとと もに、接触層２４、２５の頂部の下に、且つ、それらの頂部にそれぞれの金属性 接触層１２、１３を備えている。膜体１１は、該膜体１１と基体面１６との間に 備えられている脚部１４、１５上の基体１０の表面と平行であるとともにその表 面から離隔されている。参照番号４６及び４７は導体１３と量子ウェル構造体３ との間の電気的に絶縁している層を示している。 図３の実施例の膜体１１の下の空間１７はガスで充填され、あるいは、真空下 に置かれていてサーミスタ層を十分に絶縁するようになっている。 図３に示された構造体を、以下に示される短い記載に従って作ることができる 。 量子ウェル構造体は第１の基体上で、例えば、ガリウムヒ化物上で、あるいは 、単結晶シリコン基体上で成長され、その後、検出メサ（mesa）はエッチングさ れ、また、電気接点を備えている。 防食層、例えば、ポリマーポリイミドは第２の基体に適用されているとともに 、所望の寸法にエッチングされている。次いで、防食層の頂面及び側面は膜体層 、例えば、シリコン窒化物層を備えている。シリコン窒化物層は図３に示された 形態にパターン化され、且つ、エッチングされている。電導性の層は膜体の頂部 に適用されているとともに、シリコン基体まで通過している。 次いで、量子ウェル構造体上の電気接点は、フリップ−チップ接合によって膜 体の上面上の接点に接続される。 次いで、第１の基体は取り除かれ、それにより、量子ウェル構造体だけが残り 、かくて、この構造体は膜体に接合される。 次いで、量子ウェル構造体の上面に接点を適用し、次いで、該量子ウェル構造 体を互いに自由な関係をなしてエッチングする。 最後に、防食層を、膜体の下にエッチングする。 量子ウェル構造体の熱隔離、熱分離を達成させる代替の方法は、エピタクシー 的に成長した層を任意に備えている基体中に、自由に動けるよう取り付けてある 膜体を作り出すことであり、該自由に動けるよう取り付けてある膜体は、薄く狭 い脚部を介して基体の残部に機械的接続状態にあり、該薄く狭い脚部は基体面と 平行に位置している。熱絶縁の程度は脚部の材料特性及び寸法により決定される 。この場合、量子ウェル構造体は膜体により支持されている。１つのこのような 実施例は図６及び図７に示されている。 膜体３８及び脚体３９を残すがごとく、基体３６に凹所３７をエッチングする ことにより製作を行っている。便利なことには、エッチング方法を、まず第１に 、１つあるいはそれ以上の開口部４０を写真石版的に露出させ、次いで、異方性 の及び／または選択的なエッチングによって膜体をアンダーエッチングすること により行う。膜体３８を選択的にエッチングする際、アルミニウムガリウムヒ化 物の成長した薄いエピタクシーの層４１をエッチング停止体として用いることが できる限り、ガリウムヒ化物基体を用いることは、これに関して、利点を有して いる。 膜体に量子ウェル構造体３を適用する２つの主要なやり方が存在する。 第１のやり方は基体上で量子ウェル層を成長させることであり、凹所３７がエ ッチングされる。量子ウェル層は頂部接触層４２と底部接触層４３とを備えてい る。この場合、メサを含んでいる量子ウェル構造体をまず最初に作り出すことに より製作を行う。頂部接触層及び底部接触層４２、４３は電気接点４４、４５を 備えている。前述した開口部４０は写真石版的に露出されており、次いで、凹所 がエッチングされる。 代替的には、凹所が作り出される基体と異なっている基体上で量子ウェル層を 成長させても良い。この場合、凹所がフリップ−チップ接合によってエッチング されるシートに量子ウェル構造体は接合される。 本発明の１つの好適実施例によれば、相互に異なる活性化エネルギーのサーミ スタ層は一方のそして同じチップに一体化されている。 温度係数及び抵抗の双方は温度に依存しているので、非常に大きな温度範囲を 低いＮＥＴで感知することができる。ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ構造体で０−４０ ０°Ｋ間の範囲を感知することができ、あるいは、検出することができる。低い 活性化エネルギーは低い温度で最適であり、それに対し、逆に、高い活性化エネ ルギーは高い温度で最適である。 異なる活性化エネルギーの中間バリヤー層及び量子ウェル層を含んでいる２つ あるいはそれ以上の量子ウェル構造体は以下の記述に従って１つのそして同じ基 体上に形成することができる。 第１の接触層Ａは基体面上に備えられている。第１の活性化エネルギー有して いる第１の量子ウェル構造体は第１の接触層の頂部上に備えられており、第２の 接触層Ｂは第１の量子ウェル構造体の頂部上に備えられている。次いで、個々の 活性化エネルギーを有する第２の量子ウェル構造体、第３の量子ウェル構造体等 が、各量子ウェル構造体間の接触層で続く。接触層は一番上の量子ウェル構造体 上に備えられている。図５参照。 構造体はエッチングされて量子ウェル構造体の各々を囲繞している２つの接触 層を残す。かくて、量子ウェル構造体の各々に作り出された接触層対は電気接点 に接続される。 かような構造体の作り方は図５に関連して示されている。まず最初に、基体２ ６の表面上のかなりドーピングされた接触層Ａが成長する。次いで、第１の活性 化エネルギーを有している約５０個の量子ウェル層２７が成長する。次いで、か なりドーピングされた接触層Ｂが成長し、その後、第２の活性化エネルギーを有 している約５０個の量子ウェル層２８及び第３のかなりドーピングされた接触層 Ｃが成長する。次いで、第３の活性化エネルギーを有している約５０個の量子ウ ェル層２９が成長する。最後に、３つの活性化エネルギーが所望とされる場合、 かなりドーピングされた第４の接触層Ｄが成長する。検出メサのその後の作り方 において、第１の活性化エネルギーの場合、構造体は層Ａ及びＢまでエッチング され、これらの層は各々それぞれの接点３０、３１に接続されている。第２の活 性化エネルギーの場合、構造体は接触層Ｂ及びＣまでエッチングされ、その後、 接触層Ｂ及びＣはそれぞれの接点３２、３３に接続される。第３の活性化エネル ギーの場合、構造体は接触層Ｃ及びＤまでエッチングされ、その後、接触層Ｃ及 びＤがそれぞれの接点３４、３５に接続される。接点３３及び３５は、アース層 として機能する接触層Ａに接続される。 明らかな通り、相互に異なる活性化エネルギーを有している２つあるいはそれ 以上の異なる温度センサーを同じやり方で作ることができ、必要とされる数の接 触層は中間量子ウェル構造体で作り出され、その後、検出器メサは先へとエッチ ングされて各量子ウェル構造体を囲繞している接触層が電気接点に接続されるの を可能にするようになっている。 図４に示されているごとく、検出器マトリックス１８は、行（ｘ−方向）及び 列（ｙ−方向）に配備された多数の相互に平行をなす量子ウェル構造体で形成さ れている。 性能測定ＮＥＴＤは、サーモビジョン（thermovision）に予定された検出器マ トリックスに対して用いられており、この測定は、周囲で検出することができる 最小の温度変化を表している。ＮＥＴＤは、主として、量子ウェル構造体の熱絶 縁の度合いにより、また、第２には、検出器のノイズ特性により決定されている 。 約４０ｍＫのＮＥＴＤを本発明で達成することができる。 サーモビジョンに対する検出器マトリックスの画素は、例えば、３２０列及び ２４０行を含む矩形パターンをなして通常配備されている。各画素は約５０×５ ０マイクロメータの寸法を有している。検出器マトリックスは電子制御装置１９ を備えており、ｙ−シフトレジスター２０及びｘ−シフトレジスタ−２１を介し て該電子制御装置１９は各検出器素子それ自体を読み込み、出力２２に取り出さ れる連続的な信号を形成する。検出器マトリックスも、電圧供給体、制御信号等 のための多数のターミナル２３を含んでいる。 電子制御装置、シフトレジスター及びターミナルは１つのそして同じ基体上に 形成されている。検出器素子は、最初に述べた基体にフリップチップ接合されて いる別の基体上に形成されている。 前述したことから理解される通り、導入部で引用した問題は、サーミスタ層と して量子ウェル構造体を用いることを暗示している本発明により解決され、該サ ーミスタ層としての構造体を所望の温度係数を得るために変えることができ、ま た、該サーミスタ層としての構造体は高い信号／ノイズ比を有している。 また、当業者には明らかな通り、量子ウェル構造体を形成することができ、ま た、前述した効果を与える全ての材料組み合わせは本発明の前後の関係に用いる のに適している。 それ故、本発明は、前述し且つ図示された例示実施例に限定されるものではな い。何故なら、次の請求の範囲内で様々な変化をなし得るからである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．基体上に形成される温度センサー及び赤外線検出器のための構造体にして 、抵抗が温度に依存しているサーミスタ層を含み、また、該サーミスタ層の両側 に配備された電気接触層を更に含んでおり、前記抵抗は前記接触層間で測定され る前記構造体において、前記サーミスタ層は単結晶量子ウェル構造体（３）でな っており、該単結晶量子ウェル構造体（３）は交互に量子ウェル層とバリヤー層 とを含んでいることを特徴とする構造体。 ２．請求項１記載の構造体において、パラメータの１つあるいはそれ以上、即 ち、前記バリヤー層のバンドエッジエネルギー、前記量子ウェル層のドーピング レベル、前記量子ウェル層の厚み、及び、前記バリヤー層の厚みは前記構造体に 予め定められている温度係数を得るようにされていることを特徴とする構造体。 ３．請求項１または請求項２記載の構造体において、前記基体（２；１０；３ ６）はシート状ガリウムヒ化物でなっており、前記量子ウェル層はｎ−ドーピン グされたガリウムヒ化物でなっており、また、前記バリヤー層はドーピングされ ていないアルミニウムガリウムヒ化物でなっていることを特徴とする構造体。 ４．請求項１または請求項２記載の構造体において、前記基体（２；１０；３ ６）はシリコンシートでなっており、前記量子ウェル層はｐ−ドーピングされた シリコンゲルマニウムでなっており、前記バリヤー層はドーピングされていない シリコンでなっていることを特徴とする構造体。 ５．請求項１または請求項２記載の構造体において、前記基体（２；１０；３ ６）はシート状ガリウムヒ化物でなっており、前記量子ウェル層はｎ−ドーピン グされたインジウムガリウムヒ化物でなっており、前記バリヤー層はドーピング されていないアルミニウムガリウムヒ化物でなっていることを特徴とする構造体 。 ６．請求項１または請求項２記載の構造体において、前記基体（２；１０；３ ６）はサファイアシートで、言い換えれば、単結晶酸化アルミニウムのシートで なっており、前記量子ウェル層はｎ−ドーピングされたガリウム窒化物でなって おり、前記バリヤー層はドーピングされていないアルミニウムガリウム窒化物で なっていることを特徴とする構造体。 ７．前記基体（２）が熱伝導接触する予定になっている材料の温度を測定する ようにされた請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項 ６記載の構造体において、該構造体は、前記基体（２）の頂部に備えられた第１ の接触層（４）と、該第１の接触層の一部分の頂部に備えられた量子層構造体（ ３）と、該量子ウェル構造体の頂部に備えられた第２の接触層（５）とを含んで おり、前記第１の接触層（４）の頂部に前記量子ウェル構造体（３）の一方の側 に金属性接点（６、７）が部分的に備えられており、また、前記第２の接触層（ ５）の頂部に部分的に備えられていることを特徴とする構造体。 ８．入射ＩＲ放射を測定するようにされた請求項１、請求項２、請求項３、請 求項４、請求項５または請求項６記載の構造体において、該構造体は、前記基体 （１０）の頂部に配備された膜体（１１）と、該膜体（１１）の頂部に配備され た量子ウェル構造体（３）とを含んでおり、該量子ウェル構造体の頂部の下に、 且つ、その頂部には金属性接触層（１２、１３）が備えられており、前記基体は 、前記基体面（１６）に対して平行に、そして、離隔された関係をなして前記膜 体（１１）を支持するすように、該膜体と前記基体面（１６）との間に配備され た脚部（１４、１５）を含んでいることを特徴とする構造体。 ９．入射ＩＲ−放射を測定するようにされた請求項１、請求項２、請求項３、 請求項４、請求項５または請求項６記載の構造体において、前記基体（３６）の 頂部に備えられているのは膜体（３８）であり、該膜体（３８）の頂部には前記 量子ウェル構造体（３）が置かれており、該量子ウェル構造体の下には、そして 、頂部には、それぞれ金属性接触層（４２、４３）が備えられており、前記膜体 （３８）は前記基体面に平行をなしており、該膜体（３８）と前記基体との間に 配備された膜体支持脚部（３９）を介して、該膜体が該基体の残部に機械的に接 続されており、該脚部は、前記基体面に平行をなしており、凹所が形成されてお り、該凹所は前記脚部と前記量子ウェル構造体（３）の下との間を延在している ことを特徴とする構造体。 １０．請求項７、請求項８または請求項９記載の構造体にして、２つあるいは それ以上の量子ウェル構造体（２７、２８、２９）を有しており、該量子ウェル 構造体（２７、２８、２９）の各々は量子ウェル層及び中間バリヤー層を含んで おり、前記量子ウェル構造体は相互に異なる活性化エネルギーを有しているとと もに一方の基体（２６）上に、且つ、同じ基体（２６）上に形成されていること を特徴とする構造体。 １１．請求項１０記載の構造体において、前記基体面（２６）には第１の接触 層Ａが備えられており、前記第１の接触層の頂部には第１の活性化エネルギーを 有する第１の量子ウェル構造体（２６）が備えられており、該第１の量子ウェル 構造体（２７）の頂部には第２の接触層Ｂが備えられており、それには、第２の 量子ウェル構造体（２８）、第３の量子ウェル構造体（２９）等が追随しており 、各々は個々の活性化エネルギーを有しており、各量子ウェル構造体間には接触 層Ｃが備えられており、一番上の量子ウェル構造体（２９）上には接触層Ｄが備 えられており、前記構造体はエッチングされて前記２つの接触層としており、該 接触層の各々は量子ウェル構造体を囲繞しており、前記対の接触層は電気接点（ ３０−３５）に接続されていることを特徴とする構造体。