JP2001007379A - 窒化ガリウム系化合物半導体受光素子 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体受光素子Info
- Publication number
- JP2001007379A JP2001007379A JP11178998A JP17899899A JP2001007379A JP 2001007379 A JP2001007379 A JP 2001007379A JP 11178998 A JP11178998 A JP 11178998A JP 17899899 A JP17899899 A JP 17899899A JP 2001007379 A JP2001007379 A JP 2001007379A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light receiving
- layer
- light
- quantum well
- compound 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.)
- Withdrawn
Links
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 title claims description 92
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 34
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 33
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 35
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 18
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 10
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 95
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 20
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 36
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 21
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 description 15
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 9
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000005701 quantum confined stark effect Effects 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 2
- 240000002329 Inga feuillei Species 0.000 description 2
- 206010034960 Photophobia Diseases 0.000 description 2
- 229910004349 Ti-Al Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004692 Ti—Al Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- -1 gallium nitride compound Chemical class 0.000 description 2
- 208000013469 light sensitivity Diseases 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 2
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 1
- 235000005811 Viola adunca Nutrition 0.000 description 1
- 240000009038 Viola odorata Species 0.000 description 1
- 235000013487 Viola odorata Nutrition 0.000 description 1
- 235000002254 Viola papilionacea Nutrition 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035236—Superlattices; Multiple quantum well structures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- 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
- H01L31/08—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 in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—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 in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/103—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type
- H01L31/1035—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type the devices comprising active layers formed only by AIIIBV compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ３９０ｎｍ〜５００ｎｍの波長域の光に対す
る受光感度が改善された受光素子を提供する。 【解決手段】 受光素子は、基板と、該基板の上に形成
された積層構造と、を備えており、該積層構造が、少な
くとも、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と、ｐ型窒
化ガリウム系化合物半導体層と、該ｎ型窒化ガリウム系
化合物半導体層と該ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層
との間に配置された受光層と、を有している、窒化ガリ
ウム系化合物半導体受光素子であって、該受光層は量子
井戸構造を有しており、該量子井戸構造に含まれる量子
井戸層がＩｎxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）なる組成を有
し、且つ該量子井戸構造に含まれる障壁層がＩｎyＧａ
1-y-zＡｌzＮ（０≦ｙ＜１、０≦ｚ≦１、ｙ＋ｚ＜１）
なる組成を有している。
る受光感度が改善された受光素子を提供する。 【解決手段】 受光素子は、基板と、該基板の上に形成
された積層構造と、を備えており、該積層構造が、少な
くとも、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と、ｐ型窒
化ガリウム系化合物半導体層と、該ｎ型窒化ガリウム系
化合物半導体層と該ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層
との間に配置された受光層と、を有している、窒化ガリ
ウム系化合物半導体受光素子であって、該受光層は量子
井戸構造を有しており、該量子井戸構造に含まれる量子
井戸層がＩｎxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）なる組成を有
し、且つ該量子井戸構造に含まれる障壁層がＩｎyＧａ
1-y-zＡｌzＮ（０≦ｙ＜１、０≦ｚ≦１、ｙ＋ｚ＜１）
なる組成を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化ガリウム系化
合物半導体材料を用いて形成された、３９０ｎｍ〜５０
０ｎｍの波長範囲に受光感度を有する受光素子（窒化ガ
リウム系化合物半導体受光素子）に関する。
合物半導体材料を用いて形成された、３９０ｎｍ〜５０
０ｎｍの波長範囲に受光感度を有する受光素子（窒化ガ
リウム系化合物半導体受光素子）に関する。
【０００２】
【従来の技術】光を用いる情報機器分野において、受光
素子としては、様々な回路との集積化が可能なシリコン
のホトダイオードを用いることが望ましい。
素子としては、様々な回路との集積化が可能なシリコン
のホトダイオードを用いることが望ましい。
【０００３】ところが、光ディスク等の高密度化を実現
する目的で、光記録情報の書き込み・読み出し動作やそ
のためのサーボ制御を行うための光ピックアップの光源
として、６００ｎｍ以下の波長を有する光を使用する場
合には、シリコンの受光感度が低下するという問題が発
生する。これは、シリコンの受光ピーク波長（受光感度
が最大となる波長）が８００ｎｍであって、８００ｎｍ
より波長が短くなるほど、シリコンの吸収係数が大きく
なり、表面での吸収と表面再結合とによる損失の割合が
増大するためである。例えば、６００ｎｍの光に対して
はピーク値の６０％、４００ｎｍの光に対しては２０％
と、波長が短くなるほど、受光感度が低下する。従っ
て、波長６００ｎｍ以下の短波長光に対して高い受光感
度を示す受光素子の実現が、期待されている。
する目的で、光記録情報の書き込み・読み出し動作やそ
のためのサーボ制御を行うための光ピックアップの光源
として、６００ｎｍ以下の波長を有する光を使用する場
合には、シリコンの受光感度が低下するという問題が発
生する。これは、シリコンの受光ピーク波長（受光感度
が最大となる波長）が８００ｎｍであって、８００ｎｍ
より波長が短くなるほど、シリコンの吸収係数が大きく
なり、表面での吸収と表面再結合とによる損失の割合が
増大するためである。例えば、６００ｎｍの光に対して
はピーク値の６０％、４００ｎｍの光に対しては２０％
と、波長が短くなるほど、受光感度が低下する。従っ
て、波長６００ｎｍ以下の短波長光に対して高い受光感
度を示す受光素子の実現が、期待されている。
【０００４】これに対して、３６５〜６３５ｎｍに感度
を有する受光素子として、ｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体層とｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層との間に受
光層としてのＩｎＧａＮ層が挟まれたダブルヘテロ構造
を有する受光素子（特開平７−２８８３３４公報）が、
開示されている。
を有する受光素子として、ｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体層とｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層との間に受
光層としてのＩｎＧａＮ層が挟まれたダブルヘテロ構造
を有する受光素子（特開平７−２８８３３４公報）が、
開示されている。
【０００５】図１３は、上記のような従来技術による、
窒化ガリウム系化合物半導体材料から形成された受光素
子の構成を模式的に示す断面図である。
窒化ガリウム系化合物半導体材料から形成された受光素
子の構成を模式的に示す断面図である。
【０００６】図１３の従来技術による受光素子は、サフ
ァイア基板１３１の上に、ＧａＮよりなるバッファ層１
３２と、ｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層１３３
と、ｎ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎよりなるｎ型クラッド層１３
４と、Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなる受光層１３５と、ｐ型
Ｇａ0.9Ａ１0.1Ｎよりなるｐ型クラッド層１３６と、ｐ
型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層１３７とが、順に積
層された構造を有している。ｐ型ＧａＮコンタクト層１
３７の上にはＮｉ−Ａｕ電極（ｐ側電極）１３８が形成
され、一方、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３３の露出面の
上には、Ｔｉ−Ａｌ電極（ｎ側電極）１３９が形成され
ている。ＩｎＧａＮ受光層１３５の厚さは、０．１μｍ
である。
ァイア基板１３１の上に、ＧａＮよりなるバッファ層１
３２と、ｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層１３３
と、ｎ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎよりなるｎ型クラッド層１３
４と、Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなる受光層１３５と、ｐ型
Ｇａ0.9Ａ１0.1Ｎよりなるｐ型クラッド層１３６と、ｐ
型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層１３７とが、順に積
層された構造を有している。ｐ型ＧａＮコンタクト層１
３７の上にはＮｉ−Ａｕ電極（ｐ側電極）１３８が形成
され、一方、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３３の露出面の
上には、Ｔｉ−Ａｌ電極（ｎ側電極）１３９が形成され
ている。ＩｎＧａＮ受光層１３５の厚さは、０．１μｍ
である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図１３の構成におい
て、ＩｎＧａＮ受光層１３５のＩｎ組成を変化させるこ
とで受光ピーク波長の異なる複数の素子を作製して、各
素子の受光ピーク波長での感度を測定した。図１４は、
このようにして測定された受光ピーク波長に対する受光
感度の測定結果を示す図である。但し、図１４では、波
長３６５ｎｍの光に対する受光感度を１とした場合の相
対受光感度として、測定結果を示している。
て、ＩｎＧａＮ受光層１３５のＩｎ組成を変化させるこ
とで受光ピーク波長の異なる複数の素子を作製して、各
素子の受光ピーク波長での感度を測定した。図１４は、
このようにして測定された受光ピーク波長に対する受光
感度の測定結果を示す図である。但し、図１４では、波
長３６５ｎｍの光に対する受光感度を１とした場合の相
対受光感度として、測定結果を示している。
【０００８】これより、波長３８０ｎｍでは、相対受光
感度として０．３８の感度が得られるが、波長３９０ｎ
ｍでは０．２、波長４１０ｎｍでは０．０７と、受光ピ
ーク波長が長波長になるほど、受光感度は著しく低下し
た。
感度として０．３８の感度が得られるが、波長３９０ｎ
ｍでは０．２、波長４１０ｎｍでは０．０７と、受光ピ
ーク波長が長波長になるほど、受光感度は著しく低下し
た。
【０００９】ＩｎＧａＮ層からなる受光層では、そのＩ
ｎ組成を調整することで、受光ピーク波長を制御するこ
とができる。ここで、ＩｎＧａＮの厚膜を受光層とした
従来技術による受光素子では、波長３８０ｎｍ程度以下
の光に対しては、比較的少ないＩｎ組成で受光ピーク波
長を調整することができる。一方、これより長波長（３
８０ｎｍ以上）の受光ピーク波長を示す受光素子を得る
には、受光層のＩｎ組成を大きくする必要がある。しか
し、高Ｉｎ組成を有しながら結晶性の良好なＩｎＧａＮ
膜を得ることは、困難である。例えば、０．１μｍ程度
の厚膜では、Ｉｎ組成を増すほど（受光ピーク波長を長
波長側に設定するほど）、受光層の結晶牲が著しく悪化
して、暗電流が増加する。図１４に示した受光ピーク波
長の増加に伴う受光感度の著しい低下は、このような問
題による。
ｎ組成を調整することで、受光ピーク波長を制御するこ
とができる。ここで、ＩｎＧａＮの厚膜を受光層とした
従来技術による受光素子では、波長３８０ｎｍ程度以下
の光に対しては、比較的少ないＩｎ組成で受光ピーク波
長を調整することができる。一方、これより長波長（３
８０ｎｍ以上）の受光ピーク波長を示す受光素子を得る
には、受光層のＩｎ組成を大きくする必要がある。しか
し、高Ｉｎ組成を有しながら結晶性の良好なＩｎＧａＮ
膜を得ることは、困難である。例えば、０．１μｍ程度
の厚膜では、Ｉｎ組成を増すほど（受光ピーク波長を長
波長側に設定するほど）、受光層の結晶牲が著しく悪化
して、暗電流が増加する。図１４に示した受光ピーク波
長の増加に伴う受光感度の著しい低下は、このような問
題による。
【００１０】このように、従来技術によるＩｎＧａＮ受
光層を有する受光素子では、受光ピーク波長が長波長に
なるほど、受光感度は著しく低下する。
光層を有する受光素子では、受光ピーク波長が長波長に
なるほど、受光感度は著しく低下する。
【００１１】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、その目的は、３９０ｎｍ〜５００
ｎｍの波長域の光に対する受光感度が改善された受光素
子を提供することである。
されたものであって、その目的は、３９０ｎｍ〜５００
ｎｍの波長域の光に対する受光感度が改善された受光素
子を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の受光素子は、基
板と、該基板の上に形成された積層構造と、を備えてお
り、該積層構造が、少なくとも、ｎ型窒化ガリウム系化
合物半導体層と、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層
と、該ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と該ｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体層との間に配置された受光層
と、を有している、窒化ガリウム系化合物半導体受光素
子であって、該受光層は量子井戸構造を有しており、該
量子井戸構造に含まれる量子井戸層がＩｎxＧａ1-xＮ
（０＜ｘ＜１）なる組成を有し、且つ該量子井戸構造に
含まれる障壁層がＩｎyＧａ1-y-zＡｌzＮ（０≦ｙ＜
１、０≦ｚ≦１、ｙ＋ｚ＜１）なる組成を有しており、
そのことによって、前述の目的が達成される。
板と、該基板の上に形成された積層構造と、を備えてお
り、該積層構造が、少なくとも、ｎ型窒化ガリウム系化
合物半導体層と、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層
と、該ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と該ｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体層との間に配置された受光層
と、を有している、窒化ガリウム系化合物半導体受光素
子であって、該受光層は量子井戸構造を有しており、該
量子井戸構造に含まれる量子井戸層がＩｎxＧａ1-xＮ
（０＜ｘ＜１）なる組成を有し、且つ該量子井戸構造に
含まれる障壁層がＩｎyＧａ1-y-zＡｌzＮ（０≦ｙ＜
１、０≦ｚ≦１、ｙ＋ｚ＜１）なる組成を有しており、
そのことによって、前述の目的が達成される。
【００１３】ある実施形態では、前記積層構造の積層方
向が、前記窒化ガリウム系化合物半導体層のｃ軸に平行
な方向に積層されている。
向が、前記窒化ガリウム系化合物半導体層のｃ軸に平行
な方向に積層されている。
【００１４】前記基板は、サファイア基板、ＳｉＣ基
板、及びＧａＮ基板の何れかであり得る。
板、及びＧａＮ基板の何れかであり得る。
【００１５】前記受光層の前記量子井戸構造は、単一量
子井戸構造であっても良く、或いは、多重量子井戸構造
であっても良い。
子井戸構造であっても良く、或いは、多重量子井戸構造
であっても良い。
【００１６】前記受光層の前記量子井戸構造に含まれる
前記量子井戸層の数は、１以上且つ７０以下であり得
る。
前記量子井戸層の数は、１以上且つ７０以下であり得
る。
【００１７】好ましくは、前記受光層の前記量子井戸構
造に含まれる前記量子井戸層の各々の幅は、１ｎｍ以上
且つ１５ｎｍ以下である。
造に含まれる前記量子井戸層の各々の幅は、１ｎｍ以上
且つ１５ｎｍ以下である。
【００１８】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は、本発
明の第１の実施形態の受光素子の構造を、模式的に示す
断面図である。
明の第１の実施形態の受光素子の構造を、模式的に示す
断面図である。
【００１９】具体的には、図１の受光素子の構成では、
ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ（０００１）Si基板１１の上に、Ｇａ
Ｎバッファ層１２（厚さ：４０ｎｍ）、ＧａＮ：Ｓｉ層
１３（厚さ：３μｍ）、Ｉｎ0.26Ｇａ0.74Ｎ層（厚さ：
４ｎｍ）及びＧａＮ層（厚さ：６ｎｍ）を２０周期分含
む多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有するＭＱＷ受光層１
４、並びにＧａＮ：Ｍｇ層１５（厚さ：１μｍ）が、順
に積層されている。上記の積層構造におけるＧａＮ：Ｍ
ｇ層１５は、アニール処理によって、低抵抗ｐ型ＧａＮ
層１５となっている。更に、このｐ型ＧａＮ層（Ｇａ
Ｎ：Ｍｇ層）１５の上には、Ｎｉ−Ａｕよりなるｐ側電
極１６が形成されており、ｎ型ＳｉＣ基板１１の下に
は、Ｎｉよりなるｎ側電極１７が形成されている。な
お、後述する受光特性の測定時には、両電極１６及び１
７の間に直流電流計を接続した。
ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ（０００１）Si基板１１の上に、Ｇａ
Ｎバッファ層１２（厚さ：４０ｎｍ）、ＧａＮ：Ｓｉ層
１３（厚さ：３μｍ）、Ｉｎ0.26Ｇａ0.74Ｎ層（厚さ：
４ｎｍ）及びＧａＮ層（厚さ：６ｎｍ）を２０周期分含
む多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有するＭＱＷ受光層１
４、並びにＧａＮ：Ｍｇ層１５（厚さ：１μｍ）が、順
に積層されている。上記の積層構造におけるＧａＮ：Ｍ
ｇ層１５は、アニール処理によって、低抵抗ｐ型ＧａＮ
層１５となっている。更に、このｐ型ＧａＮ層（Ｇａ
Ｎ：Ｍｇ層）１５の上には、Ｎｉ−Ａｕよりなるｐ側電
極１６が形成されており、ｎ型ＳｉＣ基板１１の下に
は、Ｎｉよりなるｎ側電極１７が形成されている。な
お、後述する受光特性の測定時には、両電極１６及び１
７の間に直流電流計を接続した。
【００２０】以上の様にして得られた受光素子のｐ型Ｇ
ａＮ層１５の上から、キセノンランプの白色光を分光し
た単色光を照射して、受光感度を測定した。但し、以下
の説明における受光感度は、従来技術の受光素子に波長
３６５ｎｍの光を照射したときに得られる受光感度を基
準値（１）として、これに対する相対受光感度として示
している。これは、本願の他の同様の図においても、同
様である。
ａＮ層１５の上から、キセノンランプの白色光を分光し
た単色光を照射して、受光感度を測定した。但し、以下
の説明における受光感度は、従来技術の受光素子に波長
３６５ｎｍの光を照射したときに得られる受光感度を基
準値（１）として、これに対する相対受光感度として示
している。これは、本願の他の同様の図においても、同
様である。
【００２１】図１のようにＭＱＷ受光層１４を含む構成
を有する本実施形態の受光素子では、受光ピーク波長は
４６０ｎｍであり、この波長の光に対する相対受光感度
は０．６５であった。比較のため、厚さ０．１μｍの単
一のＩｎＧａＮ層（本実施形態の構成と同一の受光ピー
ク波長＝４６０ｎｍを有する）を受光層とする受光素子
の受光感度も同様に測定したところ、波長４６０ｎｍの
光に対する相対受光感度は０．０４であった。このよう
に、受光層を量子井戸構造とすることで、１６倍の受光
感度改善が確認できた。
を有する本実施形態の受光素子では、受光ピーク波長は
４６０ｎｍであり、この波長の光に対する相対受光感度
は０．６５であった。比較のため、厚さ０．１μｍの単
一のＩｎＧａＮ層（本実施形態の構成と同一の受光ピー
ク波長＝４６０ｎｍを有する）を受光層とする受光素子
の受光感度も同様に測定したところ、波長４６０ｎｍの
光に対する相対受光感度は０．０４であった。このよう
に、受光層を量子井戸構造とすることで、１６倍の受光
感度改善が確認できた。
【００２２】ここで、本発明において受光感度の改善が
達成される理由を、以下に説明する。
達成される理由を、以下に説明する。
【００２３】窒化ガリウム系化合物半導体材料は、一般
に圧電定数が大きい。図１に示したようにＩｎＧａＮ層
とＧａＮ層とが積層されている構造では、ＩｎＧａＮ層
とＧａＮ層との間の格子定数の差に起因して、ＩｎＧａ
Ｎ層に大きな圧縮歪みが印加され、この圧縮歪みによる
圧電効果によって、ＩｎＧａＮ層に大きな内部電界（圧
電電界）が発生する。このようにして発生する内部電界
の方向は、ｐｎ接合により生じる電界とは逆方向であ
る。本発明では、以上のように圧電効果によって発生す
る内部電界（圧電電界）を利用して、受光感度の改善を
図っている。
に圧電定数が大きい。図１に示したようにＩｎＧａＮ層
とＧａＮ層とが積層されている構造では、ＩｎＧａＮ層
とＧａＮ層との間の格子定数の差に起因して、ＩｎＧａ
Ｎ層に大きな圧縮歪みが印加され、この圧縮歪みによる
圧電効果によって、ＩｎＧａＮ層に大きな内部電界（圧
電電界）が発生する。このようにして発生する内部電界
の方向は、ｐｎ接合により生じる電界とは逆方向であ
る。本発明では、以上のように圧電効果によって発生す
る内部電界（圧電電界）を利用して、受光感度の改善を
図っている。
【００２４】なお、図１に示した構成においては、基板
１１の（０００１）面の上に積層構造を作製している。
基板は、結晶構造が６Ｈとは異なるＳｉＣ基板でも良
い。また、積層構造を作製する面は、（０００１）面で
なくてもよい。成長面に垂直な方向に圧電電界が発生す
る場合に受光感度が最も改善されることから、成長面に
垂直な方向の圧電電界が顕著に現れるように、窒化ガリ
ウム系化合物半導体層のｃ軸に平行な方向に積層構造を
作製することが好ましい。
１１の（０００１）面の上に積層構造を作製している。
基板は、結晶構造が６Ｈとは異なるＳｉＣ基板でも良
い。また、積層構造を作製する面は、（０００１）面で
なくてもよい。成長面に垂直な方向に圧電電界が発生す
る場合に受光感度が最も改善されることから、成長面に
垂直な方向の圧電電界が顕著に現れるように、窒化ガリ
ウム系化合物半導体層のｃ軸に平行な方向に積層構造を
作製することが好ましい。
【００２５】本発明では、受光層を量子井戸構造として
いるが、圧電効果による電界下では、量子閉じ込めシュ
タルク効果により、遷移エネルギーが、無電界の場合に
比べて減少する（受光ピーク波長が長波長側にシフトす
る）。この遷移エネルギー（受光ピーク波長）の変化
を、実験より求めた。図２は、受光層のＩｎ組成を変化
させたときの受光ピーク波長の変化を調べた結果であ
る。図２において、特性ａ１は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多
重量子井戸（ＭＱＷ）構造を受光層とした本実施形態の
受光素子の特性であり、特性ｂは、厚さ０．１μｍのＩ
ｎＧａＮ厚膜を受光層とした従来技術の受光素子の特性
である。
いるが、圧電効果による電界下では、量子閉じ込めシュ
タルク効果により、遷移エネルギーが、無電界の場合に
比べて減少する（受光ピーク波長が長波長側にシフトす
る）。この遷移エネルギー（受光ピーク波長）の変化
を、実験より求めた。図２は、受光層のＩｎ組成を変化
させたときの受光ピーク波長の変化を調べた結果であ
る。図２において、特性ａ１は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多
重量子井戸（ＭＱＷ）構造を受光層とした本実施形態の
受光素子の特性であり、特性ｂは、厚さ０．１μｍのＩ
ｎＧａＮ厚膜を受光層とした従来技術の受光素子の特性
である。
【００２６】図２より、同じ受光ピーク波長を得るにあ
たって、ＭＱＷ受光層を有する本実施形態の構成（特性
ａ１）では、厚膜受光層を有する従来の構成（特性ｂ）
よりも、少ないＩｎ組成とすることが可能であることが
わかる。例えば、受光ピーク波長４６０ｎｍの受光素子
を構成する場合、従来の構成ではＩｎ組成を０．３５と
する必要があるが、本実施形態の構成では、Ｉｎ組成は
０．２６でよく、従来に比べてＩｎ組成の値を減少させ
ることができる。
たって、ＭＱＷ受光層を有する本実施形態の構成（特性
ａ１）では、厚膜受光層を有する従来の構成（特性ｂ）
よりも、少ないＩｎ組成とすることが可能であることが
わかる。例えば、受光ピーク波長４６０ｎｍの受光素子
を構成する場合、従来の構成ではＩｎ組成を０．３５と
する必要があるが、本実施形態の構成では、Ｉｎ組成は
０．２６でよく、従来に比べてＩｎ組成の値を減少させ
ることができる。
【００２７】図３は、受光層のＩｎ組成を変化させて受
光ピーク波長の異なる複数の受光素子を作製し、受光ピ
ーク波長と相対受光感度（前述）との関係を求めた結果
を示す図である。
光ピーク波長の異なる複数の受光素子を作製し、受光ピ
ーク波長と相対受光感度（前述）との関係を求めた結果
を示す図である。
【００２８】図３の特性ｂは、厚さ０．１μｍのＩｎＧ
ａＮ厚膜を受光層とした従来の受光素子における特性で
あり、受光ピーク波長が長くなるほど、受光感度が著し
く低下した。これは、先にも説明したように、長波長の
受光ピーク波長を有する受光素子を得るには受光層のＩ
ｎ組成を大きくする必要があるものの、高Ｉｎ組成では
結晶性の良好なＩｎＧａＮ厚膜は得難く、Ｉｎ組成を増
すほど（受光ピーク波長が長波長になるほど）受光層の
結晶性が悪化するためである。
ａＮ厚膜を受光層とした従来の受光素子における特性で
あり、受光ピーク波長が長くなるほど、受光感度が著し
く低下した。これは、先にも説明したように、長波長の
受光ピーク波長を有する受光素子を得るには受光層のＩ
ｎ組成を大きくする必要があるものの、高Ｉｎ組成では
結晶性の良好なＩｎＧａＮ厚膜は得難く、Ｉｎ組成を増
すほど（受光ピーク波長が長波長になるほど）受光層の
結晶性が悪化するためである。
【００２９】一方、図３の特性ａ１は、ＩｎＧａＮ／Ｇ
ａＮ多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を受光層とした本実施
形態の受光素子における特性を表わす。従来の特性ｂ
（ＩｎＧａＮ厚膜受光層の場合）に比べて、受光ピーク
波長３９０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で、５〜１６倍の受
光感度の改善が確認できた。このように、本実施形態で
は、格子歪みによって発生する圧電電界下における量子
閉じ込めシュタルク効果に起因する波長シフトを利用す
るため、従来のＩｎＧａＮ厚膜受光層の場合に比べて、
少ないＩｎ量で、より長波長の受光ピーク波長を有する
受光層を形成することができる。これによって、従来の
ＩｎＧａＮ厚膜受光層で、Ｉｎ量の増大によって発生し
た受光層の結晶性劣化の問題を抑制して、受光感度の改
善が達成される。
ａＮ多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を受光層とした本実施
形態の受光素子における特性を表わす。従来の特性ｂ
（ＩｎＧａＮ厚膜受光層の場合）に比べて、受光ピーク
波長３９０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で、５〜１６倍の受
光感度の改善が確認できた。このように、本実施形態で
は、格子歪みによって発生する圧電電界下における量子
閉じ込めシュタルク効果に起因する波長シフトを利用す
るため、従来のＩｎＧａＮ厚膜受光層の場合に比べて、
少ないＩｎ量で、より長波長の受光ピーク波長を有する
受光層を形成することができる。これによって、従来の
ＩｎＧａＮ厚膜受光層で、Ｉｎ量の増大によって発生し
た受光層の結晶性劣化の問題を抑制して、受光感度の改
善が達成される。
【００３０】なお、図３の特性ａｌにおいても、受光ピ
ーク波長が長波長になるほど受光感度が低下している
が、これは、以下の２つの原因による。第１に、多重量
子井戸構造とした場合にも、厚膜ほど顕著ではないが、
Ｉｎ組成の増大による結晶性の劣化が生じる。第２に、
Ｉｎ組成が増すほど格子定数差による歪み量が増大し、
圧電効果により量子井戸に加わる電界が増大するため、
振動子強度の減少による光学遷移確率が減少する。
ーク波長が長波長になるほど受光感度が低下している
が、これは、以下の２つの原因による。第１に、多重量
子井戸構造とした場合にも、厚膜ほど顕著ではないが、
Ｉｎ組成の増大による結晶性の劣化が生じる。第２に、
Ｉｎ組成が増すほど格子定数差による歪み量が増大し、
圧電効果により量子井戸に加わる電界が増大するため、
振動子強度の減少による光学遷移確率が減少する。
【００３１】図４Ａは、受光素子に外部から電圧を印加
したときに生じる、受光ピーク波長及び受光感度の変化
を測定した結果を示す図である。印加電圧の方向は、ｐ
ｎ接合に逆方向バイアスが加わる様に、ｐ側を負、ｎ側
を正にバイアスした。
したときに生じる、受光ピーク波長及び受光感度の変化
を測定した結果を示す図である。印加電圧の方向は、ｐ
ｎ接合に逆方向バイアスが加わる様に、ｐ側を負、ｎ側
を正にバイアスした。
【００３２】図中の黒丸印は、本実施形態の受光素子の
受光ピーク波長の変化を表すが、印加電圧（逆バイアス
電圧）の増加に伴って、受光ピーク波長は短波長化して
いる。この点を、図４Ｂのエネルギーバンド図を参照し
て説明する。図４Ｂは、ｎ型ＧａＮ層４１とｐ型ＧａＮ
層４３との間に設けられた量子井戸受光層４２の近傍の
エネルギーバンド構造を、模式的に描いている。但し、
図４Ｂでは、簡単のために、量子井戸受光層４２として
は、単一量子井戸構造を想定している。
受光ピーク波長の変化を表すが、印加電圧（逆バイアス
電圧）の増加に伴って、受光ピーク波長は短波長化して
いる。この点を、図４Ｂのエネルギーバンド図を参照し
て説明する。図４Ｂは、ｎ型ＧａＮ層４１とｐ型ＧａＮ
層４３との間に設けられた量子井戸受光層４２の近傍の
エネルギーバンド構造を、模式的に描いている。但し、
図４Ｂでは、簡単のために、量子井戸受光層４２として
は、単一量子井戸構造を想定している。
【００３３】図４Ｂに示すように、本実施形態の構造で
は、無バイアス時には、受光層４２を構成するＩｎＧａ
Ｎ層とＧａＮ層との間の格子定数差による圧電電界は、
ｎ型ＧａＮ層４１とｐ型ＧａＮ層４３との間のｐｎ接合
による電界とは、逆方向である。外部から印加する逆バ
イアス電圧は、この圧電電界を打ち消す方向に働く。従
って、逆バイアス電圧を増加すると、量子井戸受光層４
２に加わる電界が減少し、フラットバンドに近づく。こ
のために、遷移エネルギーが増大して、受光ピーク波長
が短波長化する。
は、無バイアス時には、受光層４２を構成するＩｎＧａ
Ｎ層とＧａＮ層との間の格子定数差による圧電電界は、
ｎ型ＧａＮ層４１とｐ型ＧａＮ層４３との間のｐｎ接合
による電界とは、逆方向である。外部から印加する逆バ
イアス電圧は、この圧電電界を打ち消す方向に働く。従
って、逆バイアス電圧を増加すると、量子井戸受光層４
２に加わる電界が減少し、フラットバンドに近づく。こ
のために、遷移エネルギーが増大して、受光ピーク波長
が短波長化する。
【００３４】一方、図４Ａにおいて、ＩｎＧａＮ厚膜を
受光層とした従来技術による受光素子（白丸印で特性を
示す）では、外部印加電圧を変化しても、受光ピーク波
長はほぼ一定であった。
受光層とした従来技術による受光素子（白丸印で特性を
示す）では、外部印加電圧を変化しても、受光ピーク波
長はほぼ一定であった。
【００３５】更に、黒四角印は、外部印加電圧の変化に
対する本実施形態の受光素子の受光感度の変化を表わ
す。
対する本実施形態の受光素子の受光感度の変化を表わ
す。
【００３６】この外部印加電圧に対する受光感度の変化
を、横軸に受光ピーク波長をとってプロットすると、図
５のように描かれる。図５において、ａ２として本実施
形態の受光素子の特性を表しているが、これは、受光層
をＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸構造で構成し、外部
からバイアス電圧を印加することによって受光波長を変
化させて、得られた特性である。一方、ｂの特性は、厚
さ０．１μｍのＩｎＧａＮ膜を受光層とした従来技術の
場合に得られる特性であり、具体的には、Ｉｎ組成の異
なる幾つかの受光素子を作製して、各素子について、そ
れぞれの受光ピーク波長で受光感度を測定した。
を、横軸に受光ピーク波長をとってプロットすると、図
５のように描かれる。図５において、ａ２として本実施
形態の受光素子の特性を表しているが、これは、受光層
をＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸構造で構成し、外部
からバイアス電圧を印加することによって受光波長を変
化させて、得られた特性である。一方、ｂの特性は、厚
さ０．１μｍのＩｎＧａＮ膜を受光層とした従来技術の
場合に得られる特性であり、具体的には、Ｉｎ組成の異
なる幾つかの受光素子を作製して、各素子について、そ
れぞれの受光ピーク波長で受光感度を測定した。
【００３７】これより、多重量子井戸構造を受光層とし
ている本実施形態の受光素子では、従来技術による受光
素子に比べて、受光ピーク波長４２０ｎｍ〜４６０ｎｍ
の範囲で、約１５倍の受光感度の改善が確認できた。
ている本実施形態の受光素子では、従来技術による受光
素子に比べて、受光ピーク波長４２０ｎｍ〜４６０ｎｍ
の範囲で、約１５倍の受光感度の改善が確認できた。
【００３８】また、本実施形態の受光素子の構成では、
外部バイアス電圧によって受光ピーク波長（受光感度が
最大になる波長）を制御することができるので、一つの
受光素子で広い波長範囲の光を検出することが可能にな
る。これに対して、受光層をＩｎＧａＮ厚膜で構成し、
Ｉｎ組成の増減により受光ピーク波長を調節する従来の
構成では、図４Ａに示すように外部バイアス電圧の変化
に伴う受光ピーク波長の変化は僅かであって、異なる波
長の光を効率的に検出するためには、Ｉｎ組成の異なる
複数の受光素子を作製する必要がある。
外部バイアス電圧によって受光ピーク波長（受光感度が
最大になる波長）を制御することができるので、一つの
受光素子で広い波長範囲の光を検出することが可能にな
る。これに対して、受光層をＩｎＧａＮ厚膜で構成し、
Ｉｎ組成の増減により受光ピーク波長を調節する従来の
構成では、図４Ａに示すように外部バイアス電圧の変化
に伴う受光ピーク波長の変化は僅かであって、異なる波
長の光を効率的に検出するためには、Ｉｎ組成の異なる
複数の受光素子を作製する必要がある。
【００３９】なお、図５では、印加電圧０Ｖのときの受
光ピーク波長が４６０ｎｍの素子についての結果を示し
たが、受光層のＩｎ組成が異なる他の受光ピーク波長を
有する素子に逆バイアスを印加した場合についても、同
様に、印加される逆バイアス電圧の増加で検出波長（受
光ピーク波長）が短波長化する特性が得られて、３９０
〜５００ｎｍの波長範囲で、ＩｎＧａＮ厚膜を受光層と
した従来の受光素子に比べて、５〜１６倍の受光感度改
善が確認できた。
光ピーク波長が４６０ｎｍの素子についての結果を示し
たが、受光層のＩｎ組成が異なる他の受光ピーク波長を
有する素子に逆バイアスを印加した場合についても、同
様に、印加される逆バイアス電圧の増加で検出波長（受
光ピーク波長）が短波長化する特性が得られて、３９０
〜５００ｎｍの波長範囲で、ＩｎＧａＮ厚膜を受光層と
した従来の受光素子に比べて、５〜１６倍の受光感度改
善が確認できた。
【００４０】なお、上記の第１の実施形態の説明では、
基板１１としてＳｉＣ基板を使用しているが、これに代
えてＧａＮ基板を用いることもできる。この場合にも、
成長面に垂直な方向の圧電電界が顕著に発生するよう
に、窒化ガリウム系化合物半導体層のｃ軸に平行な方向
に積層構造を作製することによって、受光感度の改善効
果が大きくなり、第１の実施形態に関して上記で説明し
たものと同様の効果が得られる。
基板１１としてＳｉＣ基板を使用しているが、これに代
えてＧａＮ基板を用いることもできる。この場合にも、
成長面に垂直な方向の圧電電界が顕著に発生するよう
に、窒化ガリウム系化合物半導体層のｃ軸に平行な方向
に積層構造を作製することによって、受光感度の改善効
果が大きくなり、第１の実施形態に関して上記で説明し
たものと同様の効果が得られる。
【００４１】（第２の実施形態）図６Ａは、本発明の第
２の実施形態の受光素子の構造を模式的に示す断面図で
ある。
２の実施形態の受光素子の構造を模式的に示す断面図で
ある。
【００４２】具体的には、図６Ａの受光素子の構成で
は、サファイア基板６１の（０００１）面の上に、Ａｌ
Ｎバッファ層６２（厚さ：４０ｎｍ）、ＧａＮ：Ｍｇ層
６３（厚さ：３μｍ）、Ｉｎ0.12Ｇａ0.88Ｎ層（厚さ：
４ｎｍ）及びＧａＮ層（厚さ：６ｎｍ）を２０周期分含
む多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有するＭＱＷ受光層６
４、並びにＧａＮ：Ｓｉ層６５（厚さ：１μｍ）が、順
に積層されている。上記の積層構造におけるＧａＮ：Ｍ
ｇ層６３は、アニール処理によって、低抵抗ｐ型ＧａＮ
層６３となっている。更に、ｐ型ＧａＮ層（ＧａＮ：Ｍ
ｇ層）６３の露出面の上には、Ｎｉ−Ａｕよりなるｐ側
電極６６が形成されており、ＧａＮ：Ｓｉ層６５の上に
は、Ｔｉ−Ａｌよりなるｎ側電極６７が形成されてい
る。なお、後述する受光特性の測定時には、両電極６６
及び６７の間に直流電流計を接続した。
は、サファイア基板６１の（０００１）面の上に、Ａｌ
Ｎバッファ層６２（厚さ：４０ｎｍ）、ＧａＮ：Ｍｇ層
６３（厚さ：３μｍ）、Ｉｎ0.12Ｇａ0.88Ｎ層（厚さ：
４ｎｍ）及びＧａＮ層（厚さ：６ｎｍ）を２０周期分含
む多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有するＭＱＷ受光層６
４、並びにＧａＮ：Ｓｉ層６５（厚さ：１μｍ）が、順
に積層されている。上記の積層構造におけるＧａＮ：Ｍ
ｇ層６３は、アニール処理によって、低抵抗ｐ型ＧａＮ
層６３となっている。更に、ｐ型ＧａＮ層（ＧａＮ：Ｍ
ｇ層）６３の露出面の上には、Ｎｉ−Ａｕよりなるｐ側
電極６６が形成されており、ＧａＮ：Ｓｉ層６５の上に
は、Ｔｉ−Ａｌよりなるｎ側電極６７が形成されてい
る。なお、後述する受光特性の測定時には、両電極６６
及び６７の間に直流電流計を接続した。
【００４３】以上の様にして得られた受光素子のＧａ
Ｎ：Ｓｉ層６５の上から、キセノンランプの白色光を分
光した単色光を照射して、その受光感度を測定した。図
６Ａの構成を有する受光素子では、受光ピーク波長は４
１０ｎｍであり、この波長の光に対する相対受光感度は
０．９３であった。比較のため、厚さ０．１μｍの単一
のＩｎ0.17Ｇａ0.83Ｎ層（本実施形態の構成と同一の受
光ピーク波長＝４１０ｎｍを有する）を受光層とする受
光素子の受光感度も同様に測定したところ、波長４１０
ｎｍの光に対する相対受光感度は０．０７であった。こ
のように、受光層を量子井戸構造とすることで、１３倍
の受光感度改善が確認できた。
Ｎ：Ｓｉ層６５の上から、キセノンランプの白色光を分
光した単色光を照射して、その受光感度を測定した。図
６Ａの構成を有する受光素子では、受光ピーク波長は４
１０ｎｍであり、この波長の光に対する相対受光感度は
０．９３であった。比較のため、厚さ０．１μｍの単一
のＩｎ0.17Ｇａ0.83Ｎ層（本実施形態の構成と同一の受
光ピーク波長＝４１０ｎｍを有する）を受光層とする受
光素子の受光感度も同様に測定したところ、波長４１０
ｎｍの光に対する相対受光感度は０．０７であった。こ
のように、受光層を量子井戸構造とすることで、１３倍
の受光感度改善が確認できた。
【００４４】図６Ａに示したようにＩｎＧａＮ層とＧａ
Ｎ層とが積層されている構造では、ＩｎＧａＮ層とＧａ
Ｎ層との間の格子定数の差に起因して、ＩｎＧａＮ層に
大きな圧縮歪みが印加され、この圧縮歪みによる圧電効
果によって、ＩｎＧａＮ層に大きな内部電界（圧電電
界）が発生する。このようにして発生する内部電界の方
向は、ｐｎ接合により生じる電界と同方向である。本実
施形態では、受光層を量子井戸構造としているが、圧電
効果による電界下では、量子閉じ込めシュタルク効果に
より、遷移エネルギーが、無電界の場合に比べて減少す
る（受光ピーク波長が長波長側にシフトする）。すなわ
ち、同じ受光ピーク波長を、より少ないＩｎ組成で達成
することが可能である。例えば、受光ピーク波長４１０
ｎｍの受光素子を構成する場合、従来のＩｎＧａＮ厚膜
受光層の場合にはＩｎ組成を０．１７とする必要がある
が、本実施形態の多重量子井戸受光層の場合では、Ｉｎ
組成を０．１２とすればよい。
Ｎ層とが積層されている構造では、ＩｎＧａＮ層とＧａ
Ｎ層との間の格子定数の差に起因して、ＩｎＧａＮ層に
大きな圧縮歪みが印加され、この圧縮歪みによる圧電効
果によって、ＩｎＧａＮ層に大きな内部電界（圧電電
界）が発生する。このようにして発生する内部電界の方
向は、ｐｎ接合により生じる電界と同方向である。本実
施形態では、受光層を量子井戸構造としているが、圧電
効果による電界下では、量子閉じ込めシュタルク効果に
より、遷移エネルギーが、無電界の場合に比べて減少す
る（受光ピーク波長が長波長側にシフトする）。すなわ
ち、同じ受光ピーク波長を、より少ないＩｎ組成で達成
することが可能である。例えば、受光ピーク波長４１０
ｎｍの受光素子を構成する場合、従来のＩｎＧａＮ厚膜
受光層の場合にはＩｎ組成を０．１７とする必要がある
が、本実施形態の多重量子井戸受光層の場合では、Ｉｎ
組成を０．１２とすればよい。
【００４５】図７は、受光層のＩｎ組成を変化させて受
光ピーク波長の異なる複数の受光素子を作製し、受光ピ
ーク波長と相対受光感度（前述）との関係を求めた結果
を示す図である。
光ピーク波長の異なる複数の受光素子を作製し、受光ピ
ーク波長と相対受光感度（前述）との関係を求めた結果
を示す図である。
【００４６】図７の特性ｂは、厚さ０．１μｍのＩｎＧ
ａＮ厚膜を受光層とした従来の受光素子における特性で
あり、受光ピーク波長が長くなるほど、受光感度が著し
く低下した。これは、第１の実施形態においても説明し
たように、長波長の受光ピーク波長を有する受光素子を
得るには受光層のＩｎ組成を大きくする必要があるもの
の、高Ｉｎ組成では結晶性の良好なＩｎＧａＮ厚膜は得
難く、Ｉｎ組成を増すほど（受光ピーク波長が長波長に
なるほど）受光層の結晶性が悪化するためである。
ａＮ厚膜を受光層とした従来の受光素子における特性で
あり、受光ピーク波長が長くなるほど、受光感度が著し
く低下した。これは、第１の実施形態においても説明し
たように、長波長の受光ピーク波長を有する受光素子を
得るには受光層のＩｎ組成を大きくする必要があるもの
の、高Ｉｎ組成では結晶性の良好なＩｎＧａＮ厚膜は得
難く、Ｉｎ組成を増すほど（受光ピーク波長が長波長に
なるほど）受光層の結晶性が悪化するためである。
【００４７】一方、図７の特性ａ３は、ＩｎＧａＮ／Ｇ
ａＮ多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を受光層とした本実施
形態の受光素子における特性を表わす。従来の特性ｂ
（ＩｎＧａＮ厚膜受光層の場合）に比べて、受光ピーク
波長３８０ｎｍで２．７倍、波長４１０ｎｍで１３倍、
波長４５０ｎｍで１５倍の受光感度改善が確認できた。
このように、本実施形態では、格子歪みによって発生す
る圧電電界下における量子閉じ込めシュタルク効果に起
因する波長シフトを利用するため、従来のＩｎＧａＮ厚
膜受光層の場合に比べて、少ないＩｎ量で、より長波長
の受光ピーク波長を有する受光層を形成することができ
る。これにより、従来のＩｎＧａＮ厚膜受光層におい
て、Ｉｎ量の増大によって発生した受光層の結晶性劣化
の問題を抑制して、受光感度の改善が達成される。
ａＮ多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を受光層とした本実施
形態の受光素子における特性を表わす。従来の特性ｂ
（ＩｎＧａＮ厚膜受光層の場合）に比べて、受光ピーク
波長３８０ｎｍで２．７倍、波長４１０ｎｍで１３倍、
波長４５０ｎｍで１５倍の受光感度改善が確認できた。
このように、本実施形態では、格子歪みによって発生す
る圧電電界下における量子閉じ込めシュタルク効果に起
因する波長シフトを利用するため、従来のＩｎＧａＮ厚
膜受光層の場合に比べて、少ないＩｎ量で、より長波長
の受光ピーク波長を有する受光層を形成することができ
る。これにより、従来のＩｎＧａＮ厚膜受光層におい
て、Ｉｎ量の増大によって発生した受光層の結晶性劣化
の問題を抑制して、受光感度の改善が達成される。
【００４８】なお、図７の特性ａ３においても、受光ピ
ーク波長が長波長になるほど受光感度が低下している
が、これは、第１の実施形態の場合と同様に、以下の２
つの原因による。第１に、多重量子井戸構造とした場合
にも、厚膜ほど顕著ではないが、Ｉｎ組成の増大による
結晶性の劣化が生じる。第２に、Ｉｎ組成が増すほど格
子定数差による歪み量が増大し、圧電効果により量子井
戸に加わる電界が増大するため、振動子強度の減少によ
る光学遷移確率が減少する。
ーク波長が長波長になるほど受光感度が低下している
が、これは、第１の実施形態の場合と同様に、以下の２
つの原因による。第１に、多重量子井戸構造とした場合
にも、厚膜ほど顕著ではないが、Ｉｎ組成の増大による
結晶性の劣化が生じる。第２に、Ｉｎ組成が増すほど格
子定数差による歪み量が増大し、圧電効果により量子井
戸に加わる電界が増大するため、振動子強度の減少によ
る光学遷移確率が減少する。
【００４９】更に、図７の特性ａ４は、図６Ａに示した
構成における受光層６４を、ＩｎxＧａ1-xＮ（井戸層）
及びＩｎyＧａ1-yＮ（障壁層）からなる多重量子井戸構
造（但し、ｘ＞ｙ）として、ｎ型ＧａＮ層６５及びｐ型
ＧａＮ層６３の一部をＩｎ yＧａ1-yＮ層とした構成を有
する、本実施形態の受光素子における特性を表わす。但
し、Ｉｎ組成を変化させても井戸層に一定の歪みが加わ
って圧電効果により発生する圧電電界の大きさが一定と
なる様に、障壁層のＩｎ組成（ｙ）を調節した。この場
合には、Ｉｎ組成を増大しても電界強度の変化による受
光感度の減少はなく、特性ａ３の場合に比べて、より長
波長でも受光感度の減少が少ない受光素子が得られてい
ることがわかる。
構成における受光層６４を、ＩｎxＧａ1-xＮ（井戸層）
及びＩｎyＧａ1-yＮ（障壁層）からなる多重量子井戸構
造（但し、ｘ＞ｙ）として、ｎ型ＧａＮ層６５及びｐ型
ＧａＮ層６３の一部をＩｎ yＧａ1-yＮ層とした構成を有
する、本実施形態の受光素子における特性を表わす。但
し、Ｉｎ組成を変化させても井戸層に一定の歪みが加わ
って圧電効果により発生する圧電電界の大きさが一定と
なる様に、障壁層のＩｎ組成（ｙ）を調節した。この場
合には、Ｉｎ組成を増大しても電界強度の変化による受
光感度の減少はなく、特性ａ３の場合に比べて、より長
波長でも受光感度の減少が少ない受光素子が得られてい
ることがわかる。
【００５０】図８は、受光層を構成する量子井戸構造に
含まれる量子井戸層の数の異なる複数の受光素子（受光
ピーク波長は何れも４１０ｎｍ）を作製して、各素子に
ついて、受光感度を測定した結果を示す図である。Ｉｎ
ＧａＮ井戸層の厚さ及びＧａＮ障壁層の厚さを、それぞ
れ４ｎｍ及び６ｎｍとした。また、図８の中の点線は、
受光層をＩｎＧａＮ厚膜で構成した従来の構成における
受光感度であり、受光ピーク波長４１０ｎｍにおける相
対受光感度は０．０７である。
含まれる量子井戸層の数の異なる複数の受光素子（受光
ピーク波長は何れも４１０ｎｍ）を作製して、各素子に
ついて、受光感度を測定した結果を示す図である。Ｉｎ
ＧａＮ井戸層の厚さ及びＧａＮ障壁層の厚さを、それぞ
れ４ｎｍ及び６ｎｍとした。また、図８の中の点線は、
受光層をＩｎＧａＮ厚膜で構成した従来の構成における
受光感度であり、受光ピーク波長４１０ｎｍにおける相
対受光感度は０．０７である。
【００５１】図８において、量子井戸数が１の場合は、
受光層が単一量子井戸構造を有している場合に相当する
が、このときには、受光層をＩｎＧａＮ厚膜で構成した
従来の場合に対して、あまり大きな受光感度の改善が認
められないようにみえる。しかし、これは、この場合に
受光感度の改善効果が得られないことを意味しているの
ではない。すなわち、個々の量子井戸層は非常に薄い層
であるために、光が一層の量子井戸層に吸収される際に
生成されるキャリア数が少なく、その結果として、上記
のような受光感度値となってしまうのであって、これを
単位厚さ当たりの受光感度に換算すれば、従来に比べて
約２５倍に改善されている。
受光層が単一量子井戸構造を有している場合に相当する
が、このときには、受光層をＩｎＧａＮ厚膜で構成した
従来の場合に対して、あまり大きな受光感度の改善が認
められないようにみえる。しかし、これは、この場合に
受光感度の改善効果が得られないことを意味しているの
ではない。すなわち、個々の量子井戸層は非常に薄い層
であるために、光が一層の量子井戸層に吸収される際に
生成されるキャリア数が少なく、その結果として、上記
のような受光感度値となってしまうのであって、これを
単位厚さ当たりの受光感度に換算すれば、従来に比べて
約２５倍に改善されている。
【００５２】更に、図８より、受光層を構成する量子井
戸構造に含まれる量子井戸層の数を増すことにより、光
吸収によって生成されるキャリア総数が増加して受光電
流が増大するので、量子井戸数が１０〜２０程度まで
は、受光感度が顕著に増大していることがわかる。例え
ば、量子井戸数が２０の場合には、ＩｎＧａＮ厚膜受光
層を有する従来の構成に比べて、約１３倍の受光感度が
得られた。
戸構造に含まれる量子井戸層の数を増すことにより、光
吸収によって生成されるキャリア総数が増加して受光電
流が増大するので、量子井戸数が１０〜２０程度まで
は、受光感度が顕著に増大していることがわかる。例え
ば、量子井戸数が２０の場合には、ＩｎＧａＮ厚膜受光
層を有する従来の構成に比べて、約１３倍の受光感度が
得られた。
【００５３】但し、量子井戸の数が２０より多くなる
と、受光層の総厚が大きくなり、格子歪みの緩和が発生
するため、結晶性が劣化する。このため、量子井戸数が
２０より大きい受光素子では、井戸数が多くなるほど受
光感度は減少し、量子井戸数が７０以上の場合には、Ｉ
ｎＧａＮ厚膜を受光層とした従来の場合の受光感度を下
回った。
と、受光層の総厚が大きくなり、格子歪みの緩和が発生
するため、結晶性が劣化する。このため、量子井戸数が
２０より大きい受光素子では、井戸数が多くなるほど受
光感度は減少し、量子井戸数が７０以上の場合には、Ｉ
ｎＧａＮ厚膜を受光層とした従来の場合の受光感度を下
回った。
【００５４】このように、量子井戸構造を有する受光層
を含む本実施形態の受光素子では、量子井戸数（量子井
戸層の数）が１以上７０以下の範囲で、ＩｎＧａＮ厚膜
受光層を有する従来の受光素子に対する受光感度の改善
が確認できた。特に、量子井戸数が５以上５０以下の範
囲で、ＩｎＧａＮ厚膜受光層を有する従来の受光素子に
対して、７倍から１３倍の受光感度の改善が確認でき
た。
を含む本実施形態の受光素子では、量子井戸数（量子井
戸層の数）が１以上７０以下の範囲で、ＩｎＧａＮ厚膜
受光層を有する従来の受光素子に対する受光感度の改善
が確認できた。特に、量子井戸数が５以上５０以下の範
囲で、ＩｎＧａＮ厚膜受光層を有する従来の受光素子に
対して、７倍から１３倍の受光感度の改善が確認でき
た。
【００５５】図９は、量子井戸層の厚さ（量子井戸幅）
の異なる複数の受光素子を作製して、各素子について受
光感度を測定した結果を示す図である。但し、量子井戸
層の厚さ（量子井戸幅）が変化すると受光ピーク波長も
変化するため、受光ピーク波長が一定となるように、Ｉ
ｎ組成を適宜調節した。なお、量子井戸数は２０とし
た。また、図９の中の点線は、受光層をＩｎＧａＮ厚膜
で構成した従来の場合における受光感度であり、図８の
場合と同様に、受光ピーク波長４１０ｎｍにおける相対
受光感度は０．０７である。
の異なる複数の受光素子を作製して、各素子について受
光感度を測定した結果を示す図である。但し、量子井戸
層の厚さ（量子井戸幅）が変化すると受光ピーク波長も
変化するため、受光ピーク波長が一定となるように、Ｉ
ｎ組成を適宜調節した。なお、量子井戸数は２０とし
た。また、図９の中の点線は、受光層をＩｎＧａＮ厚膜
で構成した従来の場合における受光感度であり、図８の
場合と同様に、受光ピーク波長４１０ｎｍにおける相対
受光感度は０．０７である。
【００５６】図９より、量子井戸層が薄い（量子井戸幅
が小さい）と、受光感度特性にばらつきが生じている
が、これは、薄い量子井戸層では、その組成及び厚さの
制御が困難であり、再現性が得難いためである。一方、
量子井戸層が厚いと、受光層の総厚が厚くなり格子緩和
が起こるため、良好な結晶が得られず、受光感度が低下
する。
が小さい）と、受光感度特性にばらつきが生じている
が、これは、薄い量子井戸層では、その組成及び厚さの
制御が困難であり、再現性が得難いためである。一方、
量子井戸層が厚いと、受光層の総厚が厚くなり格子緩和
が起こるため、良好な結晶が得られず、受光感度が低下
する。
【００５７】これらの問題が生じない範囲として、量子
井戸層の厚さ（量子井戸幅）が１ｎｍ以上１５ｎｍ以下
の場合に、受光感度の改善が確認できた。特に、量子井
戸幅が２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲で、ＩｎＧａＮ厚
膜受光層を有する従来の受光素子に対して、９倍から１
３倍の感度改善が確認できた。
井戸層の厚さ（量子井戸幅）が１ｎｍ以上１５ｎｍ以下
の場合に、受光感度の改善が確認できた。特に、量子井
戸幅が２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲で、ＩｎＧａＮ厚
膜受光層を有する従来の受光素子に対して、９倍から１
３倍の感度改善が確認できた。
【００５８】なお、上記で図８及び図９を参照して説明
した、受光層を構成する量子井戸構造に含まれる量子井
戸層の数（量子井戸数）、及び各量子井戸層の厚さ（量
子井戸幅）の好ましい範囲は、第１の実施形態で説明し
た構成にも、同様に適用される。
した、受光層を構成する量子井戸構造に含まれる量子井
戸層の数（量子井戸数）、及び各量子井戸層の厚さ（量
子井戸幅）の好ましい範囲は、第１の実施形態で説明し
た構成にも、同様に適用される。
【００５９】図１０Ａは、受光素子に外部から電圧を印
加したときに生じる、受光ピーク波長及び受光感度の変
化を測定した結果を示す図である。印加電圧の方向は、
ｐｎ接合に逆方向バイアスが加わる様に、ｐ側を負、ｎ
側を正にバイアスした。
加したときに生じる、受光ピーク波長及び受光感度の変
化を測定した結果を示す図である。印加電圧の方向は、
ｐｎ接合に逆方向バイアスが加わる様に、ｐ側を負、ｎ
側を正にバイアスした。
【００６０】図中の黒丸印は、本実施形態の受光素子の
受光ピーク波長の変化を表すが、印加電圧（逆バイアス
電圧）の増加に伴って、受光ピーク波長は長波長化して
いる。この点を、図１０Ｂのバンド図を参照して説明す
る。図１０Ｂは、ｎ型ＧａＮ層１０３とｐ型ＧａＮ層１
０１との間に設けられた量子井戸受光層１０２の近傍の
エネルギーバンド構造を模式的に描いている。但し、図
１０Ｂでは、簡単のために、量子井戸受光層１０２は単
一量子井戸構造を想定している。
受光ピーク波長の変化を表すが、印加電圧（逆バイアス
電圧）の増加に伴って、受光ピーク波長は長波長化して
いる。この点を、図１０Ｂのバンド図を参照して説明す
る。図１０Ｂは、ｎ型ＧａＮ層１０３とｐ型ＧａＮ層１
０１との間に設けられた量子井戸受光層１０２の近傍の
エネルギーバンド構造を模式的に描いている。但し、図
１０Ｂでは、簡単のために、量子井戸受光層１０２は単
一量子井戸構造を想定している。
【００６１】図１０Ｂに示すように、本実施形態の構造
では、受光層１０２を構成するＩｎＧａＮ層とＧａＮ層
との格子定数差による圧電電界は、ｎ型ＧａＮ層１０３
とｐ型ＧａＮ層１０１との間のｐｎ接合による電界と同
方向である。外部から印加する逆バイアス電圧は、この
圧電電界を強める方向に働く。従って、外部から逆バイ
アス電圧を印加すると、無バイアス時よりも大きな電界
が量子井戸受光層１０２に加わることになる。この結
果、量子閉じ込めシュタルク効果によって遷移エネルギ
ーが減少して、受光ピーク波長が長波長側にシフトす
る。
では、受光層１０２を構成するＩｎＧａＮ層とＧａＮ層
との格子定数差による圧電電界は、ｎ型ＧａＮ層１０３
とｐ型ＧａＮ層１０１との間のｐｎ接合による電界と同
方向である。外部から印加する逆バイアス電圧は、この
圧電電界を強める方向に働く。従って、外部から逆バイ
アス電圧を印加すると、無バイアス時よりも大きな電界
が量子井戸受光層１０２に加わることになる。この結
果、量子閉じ込めシュタルク効果によって遷移エネルギ
ーが減少して、受光ピーク波長が長波長側にシフトす
る。
【００６２】このように、本実施形態のように、発生す
る圧電電界の方向が、ｐｎ接合によって生じる電界の方
向と同じである場合には、逆バイアス電圧の印加によっ
て、無バイアス時よりも長波長側でも感度を有する受光
素子を形成することができる。この性質を利用すること
によって、ある波長に受光ピーク波長を有する受光素子
を、より少ないＩｎ組成比にて構成することが可能にな
る。この結果、受光層のＩｎ組成をより少なくできるの
で、受光層の結晶性が向上して、受光感度の改善効果が
より大きくなる。
る圧電電界の方向が、ｐｎ接合によって生じる電界の方
向と同じである場合には、逆バイアス電圧の印加によっ
て、無バイアス時よりも長波長側でも感度を有する受光
素子を形成することができる。この性質を利用すること
によって、ある波長に受光ピーク波長を有する受光素子
を、より少ないＩｎ組成比にて構成することが可能にな
る。この結果、受光層のＩｎ組成をより少なくできるの
で、受光層の結晶性が向上して、受光感度の改善効果が
より大きくなる。
【００６３】一方、図１０Ａにおいて、ＩｎＧａＮ厚膜
を受光層とした従来技術による受光素子（白丸印で特性
を示す）では、外部印加電圧を変化しても、受光ピーク
波長はほぼ一定であった。
を受光層とした従来技術による受光素子（白丸印で特性
を示す）では、外部印加電圧を変化しても、受光ピーク
波長はほぼ一定であった。
【００６４】更に、黒四角印は、外部印加電圧の変化に
対する本実施形態の受光素子の受光感度の変化を表わ
す。
対する本実施形態の受光素子の受光感度の変化を表わ
す。
【００６５】この電圧に対する受光感度の変化を、横軸
に受光ピーク波長をとってプロットすると、図１１のよ
うに描かれる。図１１において、ａ５として本実施形態
の受光素子の特性を表しているが、これは、受光層をＩ
ｎ0.12Ｇａ0.88Ｎ（厚さ：４ｎｍ）／ＧａＮ（厚さ：６
ｎｍ）の多重量子井戸構造（２０周期）で構成し、外部
からバイアス電圧を印加することによって受光波長を変
化させて、得られた特性である。一方、ｂの特性は、厚
さ０．１μｍのＩｎＧａＮ膜を受光層とした場合に得ら
れる特性であり、具体的には、Ｉｎ組成の異なる幾つか
の受光素子を作製して、各素子について、それぞれの受
光ピーク波長で受光感度を測定した。
に受光ピーク波長をとってプロットすると、図１１のよ
うに描かれる。図１１において、ａ５として本実施形態
の受光素子の特性を表しているが、これは、受光層をＩ
ｎ0.12Ｇａ0.88Ｎ（厚さ：４ｎｍ）／ＧａＮ（厚さ：６
ｎｍ）の多重量子井戸構造（２０周期）で構成し、外部
からバイアス電圧を印加することによって受光波長を変
化させて、得られた特性である。一方、ｂの特性は、厚
さ０．１μｍのＩｎＧａＮ膜を受光層とした場合に得ら
れる特性であり、具体的には、Ｉｎ組成の異なる幾つか
の受光素子を作製して、各素子について、それぞれの受
光ピーク波長で受光感度を測定した。
【００６６】これより、多重量子井戸構造を受光層とし
ている本実施形態の受光素子では、従来技術による受光
素子に比べて、波長４１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で約
１３〜１８倍の受光感度の改善が確認できた。
ている本実施形態の受光素子では、従来技術による受光
素子に比べて、波長４１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で約
１３〜１８倍の受光感度の改善が確認できた。
【００６７】また、本実施形態の受光素子の構成では、
外部バイアス電圧によって受光ピーク波長（受光感度が
最大になる波長）を制御することができるので、一つの
受光素子で広い波長範囲の光を検出することが可能にな
る。これに対して、受光層をＩｎＧａＮ厚膜で構成し、
Ｉｎ組成の増減により受光波長を調節する従来の構成で
は、図１０Ａに示すように外部バイアス電圧の変化に伴
う受光ピーク波長の変化は僅かであって、異なる波長の
光を効率的に検出するためには、Ｉｎ組成の異なる複数
の受光素子を作製する必要がある。
外部バイアス電圧によって受光ピーク波長（受光感度が
最大になる波長）を制御することができるので、一つの
受光素子で広い波長範囲の光を検出することが可能にな
る。これに対して、受光層をＩｎＧａＮ厚膜で構成し、
Ｉｎ組成の増減により受光波長を調節する従来の構成で
は、図１０Ａに示すように外部バイアス電圧の変化に伴
う受光ピーク波長の変化は僅かであって、異なる波長の
光を効率的に検出するためには、Ｉｎ組成の異なる複数
の受光素子を作製する必要がある。
【００６８】なお、図１１では、印加電圧０Ｖのときの
受光ピーク波長が４１０ｎｍの素子についての結果を示
したが、受光層のＩｎ組成が異なる他の受光ピーク波長
を有する素子に逆バイアスを印加した場合についても、
同様に逆バイアスの増加で検出波長が短波長化する特性
が得られて、３９０〜５００ｎｍの波長範囲で、ＩｎＧ
ａＮ厚膜を受光層とした従来の受光素子に比べて、６〜
１８倍の受光感度改善が確認できた。
受光ピーク波長が４１０ｎｍの素子についての結果を示
したが、受光層のＩｎ組成が異なる他の受光ピーク波長
を有する素子に逆バイアスを印加した場合についても、
同様に逆バイアスの増加で検出波長が短波長化する特性
が得られて、３９０〜５００ｎｍの波長範囲で、ＩｎＧ
ａＮ厚膜を受光層とした従来の受光素子に比べて、６〜
１８倍の受光感度改善が確認できた。
【００６９】上記の第２の実施形態の説明では、サファ
イア基板の（０００１）面の上に受光素子を作製してい
るが、（０００１）面でなくても良い。また、基板とし
ては、サファイア基板に代えて、ＧａＮ基板を用いるこ
ともできる。この場合にも、成長面に垂直な方向の圧電
電界が顕著に発生するように、窒化ガリウム系化合物半
導体層のｃ軸に平行な方向に積層構造を作製することに
よって、受光感度の改善効果が大きくなり、第２の実施
形態に関して上記で説明したものと同様の効果が得られ
る。
イア基板の（０００１）面の上に受光素子を作製してい
るが、（０００１）面でなくても良い。また、基板とし
ては、サファイア基板に代えて、ＧａＮ基板を用いるこ
ともできる。この場合にも、成長面に垂直な方向の圧電
電界が顕著に発生するように、窒化ガリウム系化合物半
導体層のｃ軸に平行な方向に積層構造を作製することに
よって、受光感度の改善効果が大きくなり、第２の実施
形態に関して上記で説明したものと同様の効果が得られ
る。
【００７０】更に、以上の第２の実施形態の説明では、
光をＧａＮ：Ｓｉ層６５の上から照射して受光すること
を想定しているが、サファイア基板６１は青紫領域の光
を透過することから、基板６１の側から光を入射させて
受光することも可能である。ＧａＮ：Ｓｉ層６５の上か
ら光を照射すると、電極６７によって入射光の一部が遮
られて、受光層６４に到達する光量が減少し、生成され
る受光電流量が減少するという問題が発生し得るが、基
板６１の側から光を入射すれば、このような問題を回避
することができる。
光をＧａＮ：Ｓｉ層６５の上から照射して受光すること
を想定しているが、サファイア基板６１は青紫領域の光
を透過することから、基板６１の側から光を入射させて
受光することも可能である。ＧａＮ：Ｓｉ層６５の上か
ら光を照射すると、電極６７によって入射光の一部が遮
られて、受光層６４に到達する光量が減少し、生成され
る受光電流量が減少するという問題が発生し得るが、基
板６１の側から光を入射すれば、このような問題を回避
することができる。
【００７１】このように基板６１の側から光を入射する
際には、図６Ｂに示すように、ＧａＮ：Ｓｉ層６５の上
に反射膜６８を形成することによって、基板６１を通し
て入射されながら受光層６４で吸収されなかった光が、
反射膜６８によって反射されて再び受光層６４を通過す
ることになり、受光効率の増大、更には受光電流量の増
加という効果がもたらされる。なお、図６Ｂにおいて、
図６Ａと同じ構成要素には同じ参照番号を付しており、
それらの説明は、ここでは省略する。
際には、図６Ｂに示すように、ＧａＮ：Ｓｉ層６５の上
に反射膜６８を形成することによって、基板６１を通し
て入射されながら受光層６４で吸収されなかった光が、
反射膜６８によって反射されて再び受光層６４を通過す
ることになり、受光効率の増大、更には受光電流量の増
加という効果がもたらされる。なお、図６Ｂにおいて、
図６Ａと同じ構成要素には同じ参照番号を付しており、
それらの説明は、ここでは省略する。
【００７２】反射膜６８の構成材料は、入射光の波長に
対して高い反射率を有する材料であれば、特定の材料に
限定されるものではなく、誘電体膜や金属膜など様々な
材質の膜を適用することができる。また、単一の膜の代
わりに、多層構造を有する多層膜とすることも、可能で
ある。
対して高い反射率を有する材料であれば、特定の材料に
限定されるものではなく、誘電体膜や金属膜など様々な
材質の膜を適用することができる。また、単一の膜の代
わりに、多層構造を有する多層膜とすることも、可能で
ある。
【００７３】なお、このような反射膜６８を設置して基
板６１の側から光を入射させるにあたっては、図６Ｂに
示すように、サファイア基板６１の上にＧａＮ：Ｍｇ層
６３、多重量子井戸（ＭＱＷ）受光層６４、及びＧａ
Ｎ：Ｓｉ層６５がこの順に積層されている構成に代え
て、サファイア基板６１の上に、ＧａＮ：Ｓｉ層６５、
多重量子井戸（ＭＱＷ）受光層６４、及びＧａＮ：Ｍｇ
層６３がこの順に積層されている構成としてもよい。こ
の場合にも、上記と同様の効果が得られる。
板６１の側から光を入射させるにあたっては、図６Ｂに
示すように、サファイア基板６１の上にＧａＮ：Ｍｇ層
６３、多重量子井戸（ＭＱＷ）受光層６４、及びＧａ
Ｎ：Ｓｉ層６５がこの順に積層されている構成に代え
て、サファイア基板６１の上に、ＧａＮ：Ｓｉ層６５、
多重量子井戸（ＭＱＷ）受光層６４、及びＧａＮ：Ｍｇ
層６３がこの順に積層されている構成としてもよい。こ
の場合にも、上記と同様の効果が得られる。
【００７４】以上に説明した各実施形態では、歪みに起
因する圧電電界が、窒化ガリウム系化合物半導体層のｃ
軸に平行な向きに、積層構造のエピ表面から基板表面に
向かって発生するとして、説明を行っているが、積層構
造の構成やその成長条件を改変することで、発生する圧
電電界の方向は変化する。例えば、上記とは逆に、窒化
ガリウム系化合物半導体層のｃ軸に平行な向きに、基板
表面から積層構造のエピ表面に向かって、圧電電界を発
生させることもできる。圧電電界の方向が上記の各実施
形態における方向とは異なっている（例えば逆向きであ
る）場合でも、上記と同程度の受光感度を実現すること
ができて、上述の各実施形態で説明したものと同程度の
受光感度の改善効果が得られる。
因する圧電電界が、窒化ガリウム系化合物半導体層のｃ
軸に平行な向きに、積層構造のエピ表面から基板表面に
向かって発生するとして、説明を行っているが、積層構
造の構成やその成長条件を改変することで、発生する圧
電電界の方向は変化する。例えば、上記とは逆に、窒化
ガリウム系化合物半導体層のｃ軸に平行な向きに、基板
表面から積層構造のエピ表面に向かって、圧電電界を発
生させることもできる。圧電電界の方向が上記の各実施
形態における方向とは異なっている（例えば逆向きであ
る）場合でも、上記と同程度の受光感度を実現すること
ができて、上述の各実施形態で説明したものと同程度の
受光感度の改善効果が得られる。
【００７５】但し、外部から印加されるバイアス電圧に
対する受光ピーク波長の変化は、圧電電界の方向とｐｎ
接合による電界の方向との相対的な関係によって決ま
る。具体的には、圧電電界の方向とｐｎ接合による電界
の方向とが同じである場合には、第２の実施形態におい
て図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して説明したように、逆
バイアス電圧の印加によって、受光ピーク波長が長波長
側にシフトする。これに対して、圧電電界の方向とｐｎ
接合による電界の方向とが逆方向である場合には、第１
の実施形態において図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明し
たように、逆バイアス電圧の印加によって、受光ピーク
波長が短波長側にシフトする。
対する受光ピーク波長の変化は、圧電電界の方向とｐｎ
接合による電界の方向との相対的な関係によって決ま
る。具体的には、圧電電界の方向とｐｎ接合による電界
の方向とが同じである場合には、第２の実施形態におい
て図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して説明したように、逆
バイアス電圧の印加によって、受光ピーク波長が長波長
側にシフトする。これに対して、圧電電界の方向とｐｎ
接合による電界の方向とが逆方向である場合には、第１
の実施形態において図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明し
たように、逆バイアス電圧の印加によって、受光ピーク
波長が短波長側にシフトする。
【００７６】ところで、以上の本発明の説明の中で、量
子井戸構造を構成する量子井戸層及び障壁層の幅（厚
さ）に言及しているが、実際には、これらの量子井戸層
及び障壁層の表面（界面）は、必ずしも平坦面にはなっ
ていない。
子井戸構造を構成する量子井戸層及び障壁層の幅（厚
さ）に言及しているが、実際には、これらの量子井戸層
及び障壁層の表面（界面）は、必ずしも平坦面にはなっ
ていない。
【００７７】図１２は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井
戸構造の断面を電子顕微鏡によって観察し、その結果に
基づいて、量子井戸構造を構成する量子井戸層及び障壁
層の界面状態を模式的に描いた図である。
戸構造の断面を電子顕微鏡によって観察し、その結果に
基づいて、量子井戸構造を構成する量子井戸層及び障壁
層の界面状態を模式的に描いた図である。
【００７８】ＩｎＧａＮ層は、作製時のプロセス条件に
よって成長形態が大きく変化し、平坦な層をなすように
成長することもあれば、図１２に模式的に示すように、
Ｉｎを含む領域（この場合にはＩｎＧａＮ量子井戸層）
１２１の表面が平坦ではなく、量子ドットが密集して組
成や成長方向の厚さが成長面内で変動しているように形
成されることもある。
よって成長形態が大きく変化し、平坦な層をなすように
成長することもあれば、図１２に模式的に示すように、
Ｉｎを含む領域（この場合にはＩｎＧａＮ量子井戸層）
１２１の表面が平坦ではなく、量子ドットが密集して組
成や成長方向の厚さが成長面内で変動しているように形
成されることもある。
【００７９】従って、本発明においては、Ｉｎ組成の高
い量子井戸領域１２１を量子井戸層と表現し、それに対
する障壁として機能する領域１２２を、障壁層と表現し
ている。また、図１２に示されるＬｗ及びＬｒが、それ
ぞれ量子井戸層１２１及び障壁層１２２の幅（厚さ）で
あって、これらＬｗ及びＬｒは、量子井戸構造の断面観
察によって決定される各層の幅（厚さ）の平均値を表し
ている。
い量子井戸領域１２１を量子井戸層と表現し、それに対
する障壁として機能する領域１２２を、障壁層と表現し
ている。また、図１２に示されるＬｗ及びＬｒが、それ
ぞれ量子井戸層１２１及び障壁層１２２の幅（厚さ）で
あって、これらＬｗ及びＬｒは、量子井戸構造の断面観
察によって決定される各層の幅（厚さ）の平均値を表し
ている。
【００８０】上記の各実施形態の説明では、障壁層の材
料としてＩｎＧａＮ或いはＧａＮの場合を例にとって本
発明を説明しているが、他の窒化ガリウム系化合物半導
体材料（例えばＩｎＧａＡｌＮ）を使用してもよい。特
に、ＩｎＧａＡｌＮ障壁層を使用すると、混晶組成によ
って、ＩｎＧａＮ井戸層にかかる歪み量を、広く調節す
ることができる。ＩｎＧａＡｌＮ障壁層の組成を、Ｉｎ
ＧａＮ層の歪み量が大きくなるように設定すれば、圧電
効果による内部電界（圧電電界）が増大して、受光感度
の改善効果が更に大きくなる。
料としてＩｎＧａＮ或いはＧａＮの場合を例にとって本
発明を説明しているが、他の窒化ガリウム系化合物半導
体材料（例えばＩｎＧａＡｌＮ）を使用してもよい。特
に、ＩｎＧａＡｌＮ障壁層を使用すると、混晶組成によ
って、ＩｎＧａＮ井戸層にかかる歪み量を、広く調節す
ることができる。ＩｎＧａＡｌＮ障壁層の組成を、Ｉｎ
ＧａＮ層の歪み量が大きくなるように設定すれば、圧電
効果による内部電界（圧電電界）が増大して、受光感度
の改善効果が更に大きくなる。
【００８１】なお、上記の本発明の各実施形態の説明で
は、量子井戸構造を有する本発明の受光層が、多重量子
井戸構造を有する場合について、主として説明している
が、単一量子井戸構造を有する場合であっても、説明し
たような受光感度の改善効果を達成することができる。
は、量子井戸構造を有する本発明の受光層が、多重量子
井戸構造を有する場合について、主として説明している
が、単一量子井戸構造を有する場合であっても、説明し
たような受光感度の改善効果を達成することができる。
【００８２】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の窒化ガ
リウム系化合物半導体受光素子では、受光層に量子井戸
構造（多重量子井戸構造或いは単一量子井戸構造）を用
いて、量子井戸層が受ける格子歪みにより生じる圧電電
界による遷移エネルギーの変化を利用することにより、
受光層を厚膜で構成する場合に比べて、より少ないＩｎ
組成で、所望の受光ピーク波長を有する受光素子が得ら
れる。これより、Ｉｎ組成の増大による受光層の結晶性
劣化が低減されて、３９０ｎｍ〜５００ｎｍの波長域
で、受光感度を改善することができる。
リウム系化合物半導体受光素子では、受光層に量子井戸
構造（多重量子井戸構造或いは単一量子井戸構造）を用
いて、量子井戸層が受ける格子歪みにより生じる圧電電
界による遷移エネルギーの変化を利用することにより、
受光層を厚膜で構成する場合に比べて、より少ないＩｎ
組成で、所望の受光ピーク波長を有する受光素子が得ら
れる。これより、Ｉｎ組成の増大による受光層の結晶性
劣化が低減されて、３９０ｎｍ〜５００ｎｍの波長域
で、受光感度を改善することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態の受光素子の構造を模
式的に示す断面図である。
式的に示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の受光素子及び従来の
受光素子における受光層のＩｎ組成と受光ピーク波長と
の関係を示す図である。
受光素子における受光層のＩｎ組成と受光ピーク波長と
の関係を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の受光素子及び従来の
受光素子における受光ピーク波長と受光感度との関係を
示す図である。
受光素子における受光ピーク波長と受光感度との関係を
示す図である。
【図４Ａ】本発明の第１の実施形態の受光素子及び従来
の受光素子における外部印加電圧と受光ピーク波長との
関係、並びに外部印加電圧と受光感度との関係を示す図
である。
の受光素子における外部印加電圧と受光ピーク波長との
関係、並びに外部印加電圧と受光感度との関係を示す図
である。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施形態の受光素子における
受光層の近傍のエネルギーバンド構造を模式的に示す図
である。
受光層の近傍のエネルギーバンド構造を模式的に示す図
である。
【図５】本発明の第１の実施形態の受光素子（逆バイア
ス印加時）及び従来の受光素子（受光層のＩｎ組成変化
時）における受光ピーク波長と受光感度との関係を示す
図である。
ス印加時）及び従来の受光素子（受光層のＩｎ組成変化
時）における受光ピーク波長と受光感度との関係を示す
図である。
【図６Ａ】本発明の第２の実施形態の受光素子の構造を
模式的に示す断面図である。
模式的に示す断面図である。
【図６Ｂ】本発明の第２の実施形態による他の受光素子
の構造であって、反射膜が設けられている場合の構成を
模式的に示す断面図である。
の構造であって、反射膜が設けられている場合の構成を
模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の受光素子及び従来の
受光素子における受光ピーク波長と受光感度との関係を
示す図である。
受光素子における受光ピーク波長と受光感度との関係を
示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の受光素子における量
子井戸層の数と受光感度との関係を示す図である。
子井戸層の数と受光感度との関係を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の受光素子における量
子井戸層の厚さと受光感度との関係を示す図である。
子井戸層の厚さと受光感度との関係を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の第２の実施形態の受光素子及び従
来の受光素子における外部印加電圧と受光ピーク波長と
の関係、並びに外部印加電圧と受光感度との関係を示す
図である。
来の受光素子における外部印加電圧と受光ピーク波長と
の関係、並びに外部印加電圧と受光感度との関係を示す
図である。
【図１０Ｂ】本発明の第２の実施形態の受光素子におけ
る受光層の近傍のエネルギーバンド構造を模式的に示す
図である。
る受光層の近傍のエネルギーバンド構造を模式的に示す
図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の受光素子（逆バイ
アス印加時）及び従来の受光素子（受光層のＩｎ組成変
化時）における受光ピーク波長と受光感度との関係を示
す図である。
アス印加時）及び従来の受光素子（受光層のＩｎ組成変
化時）における受光ピーク波長と受光感度との関係を示
す図である。
【図１２】ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸構造の断面
の電子顕微鏡観察結果に基づいて、量子井戸構造を構成
する井戸層及び障壁層の界面状態を模式的に描いた図で
ある。
の電子顕微鏡観察結果に基づいて、量子井戸構造を構成
する井戸層及び障壁層の界面状態を模式的に描いた図で
ある。
【図１３】従来技術による受光素子の構成を模式的に示
す断面図である。
す断面図である。
【図１４】図１３の従来技術の受光素子における受光ピ
ーク波長に対する受光感度の測定結果を示す図である。
ーク波長に対する受光感度の測定結果を示す図である。
１１ ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板 １２ バッファ層 １３ ｎ型ＧａＮ層 １４ ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸受光層 １５ ｐ型ＧａＮ層 １６ ｐ側電極 １７ ｎ側電極 ４１ ｎ型ＧａＮ層 ４２ 量子井戸受光層 ４３ ｐ型ＧａＮ層 ６１ サファイア基板 ６２ バッファ層 ６３ ｐ型ＧａＮ層 ６４ ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸受光層 ６５ ｎ型ＧａＮ層 ６６ ｐ側電極 ６７ ｎ側電極 ６８ 反射膜 １０１ ｐ型ＧａＮ層 １０２ 量子井戸受光層 １０３ ｎ型ＧａＮ層 １２１ 量子井戸層 １２２ 障壁層 １３１ サファイア基板 １３２ バッファ層 １３３ ｎ型ＧａＮ層 １３４ ｎ型ＡｌＧａＮ層 １３５ ＩｎＧａＮ受光層 １３６ ｐ型ＡｌＧａＮ層 １３７ ｐ型ＧａＮ層 １３８ ｐ側電極 １３９ ｎ側電極
Claims (7)
- 【請求項１】 基板と、該基板の上に形成された積層構
造と、を備えており、該積層構造が、少なくとも、ｎ型
窒化ガリウム系化合物半導体層と、ｐ型窒化ガリウム系
化合物半導体層と、該ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体
層と該ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との間に配置
された受光層と、を有している、窒化ガリウム系化合物
半導体受光素子であって、 該受光層は量子井戸構造を有しており、該量子井戸構造
に含まれる量子井戸層がＩｎxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）
なる組成を有し、且つ該量子井戸構造に含まれる障壁層
がＩｎyＧａ1-y-zＡｌzＮ（０≦ｙ＜１、０≦ｚ≦１、
ｙ＋ｚ＜１）なる組成を有する、窒化ガリウム系化合物
半導体受光素子。 - 【請求項２】 前記積層構造の積層方向が、前記窒化ガ
リウム系化合物半導体層のｃ軸に平行な方向に積層され
ている、請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物半導体
受光素子。 - 【請求項３】 前記基板は、サファイア基板、ＳｉＣ基
板、及びＧａＮ基板の何れかである、請求項１或いは２
に記載の窒化ガリウム系化合物半導体受光素子。 - 【請求項４】 前記受光層の前記量子井戸構造は、単一
量子井戸構造である、請求項１から３の何れかに記載の
窒化ガリウム系化合物半導体受光素子。 - 【請求項５】 前記受光層の前記量子井戸構造は、多重
量子井戸構造である、請求項１から３の何れかに記載の
窒化ガリウム系化合物半導体受光素子。 - 【請求項６】 前記受光層の前記量子井戸構造に含まれ
る前記量子井戸層の数は、１以上且つ７０以下である、
請求項１から３の何れかに記載の窒化ガリウム系化合物
半導体受光素子。 - 【請求項７】 前記受光層の前記量子井戸構造に含まれ
る前記量子井戸層の各々の幅は、１ｎｍ以上且つ１５ｎ
ｍ以下である、請求項１から６の何れかに記載の窒化ガ
リウム系化合物半導体受光素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11178998A JP2001007379A (ja) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | 窒化ガリウム系化合物半導体受光素子 |
| TW089111933A TW565950B (en) | 1999-06-24 | 2000-06-17 | Gallium nitride group compound semiconductor photodetector |
| US09/597,995 US6495852B1 (en) | 1999-06-24 | 2000-06-19 | Gallium nitride group compound semiconductor photodetector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11178998A JP2001007379A (ja) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | 窒化ガリウム系化合物半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001007379A true JP2001007379A (ja) | 2001-01-12 |
Family
ID=16058337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11178998A Withdrawn JP2001007379A (ja) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | 窒化ガリウム系化合物半導体受光素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6495852B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001007379A (ja) |
| TW (1) | TW565950B (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1367651A2 (en) * | 2002-05-31 | 2003-12-03 | Electronics and Telecommunications Research Institute | Photoreceiver for selectively detecting light of a specific wavelength and the method of manufacturing the same |
| JP2007123587A (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Doshisha | 受光素子 |
| KR101395266B1 (ko) | 2004-03-31 | 2014-05-27 | 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 | 방사선 검출기 |
| US9985168B1 (en) | 2014-11-18 | 2018-05-29 | Cree, Inc. | Group III nitride based LED structures including multiple quantum wells with barrier-well unit interface layers |
| US11393948B2 (en) | 2018-08-31 | 2022-07-19 | Creeled, Inc. | Group III nitride LED structures with improved electrical performance |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7189358B2 (en) * | 2000-08-08 | 2007-03-13 | California Institute Of Technology | Integrated micropump analysis chip and method of making the same |
| JP3876649B2 (ja) * | 2001-06-05 | 2007-02-07 | ソニー株式会社 | 窒化物半導体レーザ及びその製造方法 |
| US6645885B2 (en) * | 2001-09-27 | 2003-11-11 | The National University Of Singapore | Forming indium nitride (InN) and indium gallium nitride (InGaN) quantum dots grown by metal-organic-vapor-phase-epitaxy (MOCVD) |
| KR100459894B1 (ko) * | 2002-02-09 | 2004-12-04 | 삼성전자주식회사 | 실리콘 수광소자 |
| US7898047B2 (en) * | 2003-03-03 | 2011-03-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Integrated nitride and silicon carbide-based devices and methods of fabricating integrated nitride-based devices |
| US7112860B2 (en) | 2003-03-03 | 2006-09-26 | Cree, Inc. | Integrated nitride-based acoustic wave devices and methods of fabricating integrated nitride-based acoustic wave devices |
| TW591217B (en) * | 2003-07-17 | 2004-06-11 | South Epitaxy Corp | UV detector |
| CN100462699C (zh) * | 2004-01-06 | 2009-02-18 | 晶元光电股份有限公司 | 紫外光检测器 |
| CN100390511C (zh) * | 2004-06-15 | 2008-05-28 | 中国科学院半导体研究所 | 氮化镓紫外色度探测器及其制作方法 |
| KR100513923B1 (ko) * | 2004-08-13 | 2005-09-08 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 질화물 반도체층을 성장시키는 방법 및 이를 이용하는 질화물 반도체 발광소자 |
| US7180066B2 (en) * | 2004-11-24 | 2007-02-20 | Chang-Hua Qiu | Infrared detector composed of group III-V nitrides |
| KR100682880B1 (ko) * | 2005-01-07 | 2007-02-15 | 삼성코닝 주식회사 | 결정 성장 방법 |
| KR100682881B1 (ko) * | 2005-01-19 | 2007-02-15 | 삼성코닝 주식회사 | 결정 성장 방법 |
| CN100345317C (zh) * | 2005-12-02 | 2007-10-24 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 利用铟镓氮发光二极管作为红外目标信号探测的成像装置 |
| US8823057B2 (en) | 2006-11-06 | 2014-09-02 | Cree, Inc. | Semiconductor devices including implanted regions for providing low-resistance contact to buried layers and related devices |
| KR101382677B1 (ko) * | 2007-04-16 | 2014-04-07 | 엘지이노텍 주식회사 | 웨이퍼 기판, 반도체 발광소자 및 웨이퍼 기판을 이용한 반도체 발광소자 제조방법 |
| JP4881451B2 (ja) * | 2010-03-08 | 2012-02-22 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子 |
| DE102016110041A1 (de) * | 2016-05-31 | 2017-11-30 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Bauelement zum Detektieren von UV-Strahlung und Verfahren zur Herstellung eines Bauelements |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4873555A (en) * | 1987-06-08 | 1989-10-10 | University Of Pittsburgh Of The Commonwealth System Of Higher Education | Intraband quantum well photodetector and associated method |
| US5389797A (en) * | 1993-02-24 | 1995-02-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Energy | Photodetector with absorbing region having resonant periodic absorption between reflectors |
| JP3019132B2 (ja) | 1994-04-18 | 2000-03-13 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体受光素子 |
| US5767507A (en) * | 1996-07-15 | 1998-06-16 | Trustees Of Boston University | Polarization sensitive photodetectors and detector arrays |
| WO1997026680A1 (fr) * | 1996-01-19 | 1997-07-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif emetteur de lumiere a semi-conducteur a base de composes de nitrure de gallium et procede de fabrication d'un semi-conducteur a base de composes de nitrure de gallium |
| US5834331A (en) * | 1996-10-17 | 1998-11-10 | Northwestern University | Method for making III-Nitride laser and detection device |
| JP3955367B2 (ja) * | 1997-09-30 | 2007-08-08 | フィリップス ルミレッズ ライティング カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー | 光半導体素子およびその製造方法 |
| US6265727B1 (en) * | 1999-06-09 | 2001-07-24 | Cree Lighting Company | Solar blind photodiode having an active region with a larger bandgap than one or both if its surrounding doped regions |
-
1999
- 1999-06-24 JP JP11178998A patent/JP2001007379A/ja not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-06-17 TW TW089111933A patent/TW565950B/zh not_active IP Right Cessation
- 2000-06-19 US US09/597,995 patent/US6495852B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1367651A2 (en) * | 2002-05-31 | 2003-12-03 | Electronics and Telecommunications Research Institute | Photoreceiver for selectively detecting light of a specific wavelength and the method of manufacturing the same |
| KR101395266B1 (ko) | 2004-03-31 | 2014-05-27 | 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 | 방사선 검출기 |
| JP2007123587A (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Doshisha | 受光素子 |
| US9985168B1 (en) | 2014-11-18 | 2018-05-29 | Cree, Inc. | Group III nitride based LED structures including multiple quantum wells with barrier-well unit interface layers |
| US10224454B2 (en) | 2014-11-18 | 2019-03-05 | Cree, Inc. | Group III nitride based LED structures including multiple quantum wells with barrier-well unit interface layers |
| US10756231B2 (en) | 2014-11-18 | 2020-08-25 | Cree, Inc. | Group III nitride based LED structures including multiple quantum wells with barrier-well unit interface layers |
| US11088295B2 (en) | 2014-11-18 | 2021-08-10 | Creeled, Inc. | Group III nitride based LED structures including multiple quantum wells with barrier-well unit interface layers |
| US11393948B2 (en) | 2018-08-31 | 2022-07-19 | Creeled, Inc. | Group III nitride LED structures with improved electrical performance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6495852B1 (en) | 2002-12-17 |
| TW565950B (en) | 2003-12-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2001007379A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体受光素子 | |
| JP3472305B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物の能動層をもつ長寿命垂直構造発光ダイオード | |
| US6249534B1 (en) | Nitride semiconductor laser device | |
| KR100944505B1 (ko) | 도핑되지 않은 클래드층을 가진 ⅲ족 질화물 발광 다이오드 | |
| KR100631040B1 (ko) | 질화물 반도체 장치 | |
| US7772586B2 (en) | Optical semiconductor devices on InP substrate | |
| US7196347B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| US20030205711A1 (en) | N-type nitride semiconductor laminate and semiconductor device using same | |
| JPH0621511A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2018006495A (ja) | 半導体光デバイスの製造方法および半導体光デバイス | |
| US20070158637A1 (en) | Semiconductor laser device | |
| KR100691277B1 (ko) | 질화갈륨계 발광소자 및 제조방법 | |
| US7800096B2 (en) | Light emitting semiconductor | |
| US20190319143A1 (en) | Semiconductor crystal substrate, device, and method for manufacturing semiconductor crystal substrate | |
| Mosca et al. | Multilayer (Al, Ga) N structures for solar-blind detection | |
| JP2007123587A (ja) | 受光素子 | |
| EP0952645A2 (en) | Semiconductor laser device | |
| JP2001148540A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP4170004B2 (ja) | 化合物半導体積層膜構造 | |
| JPH0541564A (ja) | 半導体多重歪量子井戸構造 | |
| JPH0974218A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2002222988A (ja) | Ｌｅｄアレイおよびｌｅｄヘッド | |
| JP4649942B2 (ja) | 半導体レーザおよび光ディスク装置 | |
| Yu et al. | In/sub 0.37/Ga/sub 0.63/N metal-semiconductor-metal photodetectors with recessed electrodes | |
| JPH10303438A (ja) | 量子波干渉層を有したダイオード |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060905 |