JP2006114564A - Gallium nitride based ultraviolet photodetector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は紫外光検出器に係り、特に、窒化ガリウム系半導体を使用した紫外光検出器の構造に関する。 The present invention relates to an ultraviolet light detector, and more particularly to a structure of an ultraviolet light detector using a gallium nitride based semiconductor.
現在、光信号を電気信号に変換する光検出器(Photo Detector)には、真空管を採用した光電子倍増管(Photo Multiplier;PMT)、シリコン材料を使用した光検出器、及び窒化ガリウム系半導体を使用した光検出器の三種類がある。 Currently, a photo detector that converts an optical signal into an electrical signal (Photo Detector) uses a photomultiplier (PMT) that employs a vacuum tube, a photodetector that uses a silicon material, and a gallium nitride based semiconductor. There are three types of photodetectors.
このような三種類の光検出器のうち、光電子倍増管の製造コストは高く、高い操作電圧を必要とし、且つ真空管は破損しやすい。シリコン光検出器は製作が容易で、製造コストが低く、操作電圧が低い特性を有している。しかしシリコン光検出器は大きな波長の可視光と赤外光の検出には相当に優良な性能を有するものの、短波長の紫外光に対しては感度が低い。これに対して、窒化ガリウム系化合物を材料とする光検出器は、材料が比較的大きなバンドギャップを有するため紫外光の検出に非常に適している。且つ窒化ガリウム系化合物の組成を制御することによりそのバンドギャップを改変でき、特定波長範囲の紫外光に対する光検出器を製作できる。 Of these three types of photodetectors, the photomultiplier tube is expensive to manufacture, requires a high operating voltage, and is easily damaged. Silicon photodetectors are easy to manufacture, have low manufacturing costs, and low operating voltage. However, although silicon photodetectors have significantly better performance for detecting large wavelengths of visible and infrared light, they are less sensitive to short wavelength ultraviolet light. In contrast, a photodetector made of a gallium nitride compound is very suitable for detecting ultraviolet light because the material has a relatively large band gap. Further, by controlling the composition of the gallium nitride compound, the band gap can be modified, and a photodetector for ultraviolet light in a specific wavelength range can be manufactured.
図1は窒化ガリウム系紫外光検出器の反応曲線図である。窒化ガリウム系紫外光検出器は特に300〜370nmの紫外光波長範囲にあって相当に急速な反応を有し、これは周知のシリコン光検出器では達成し得ないことである。これにより急速反応を要求される応用環境にあって、窒化ガリウム系紫外光検出器は優れた表現を提供することができる。 FIG. 1 is a reaction curve diagram of a gallium nitride ultraviolet light detector. Gallium nitride based ultraviolet photodetectors have a fairly rapid reaction, particularly in the 300-370 nm ultraviolet wavelength range, which cannot be achieved with known silicon photodetectors. Thus, the gallium nitride based ultraviolet light detector can provide an excellent expression in an application environment that requires a rapid reaction.
周知の窒化ガリウム系半導体装置によくみられる問題の一つに、隣り合う半導体層の間の格子定数の差異が大き過ぎることがある。このためこの格子構造の違いにより過大な応力が形成され、半導体装置のエピタキシャル構造を不良とし、これによりその性能表現に影響が生じる。このほか、窒化ガリウム系紫外光検出器は一方で大きなバンドギャップを有して特定波長範囲の紫外光に反応する必要があるが、それと電極接触部分のバンドギャップが大き過ぎると良好なオームコンタクトを得られない。このため如何に紫外光の窒化ガリウム系紫外光検出器の表面での反射を減らし、如何にその光電変換特性を向上するかが、窒化ガリウム系紫外光検出器が実用価値を有するために解決しなければならない問題である。 One common problem with known gallium nitride semiconductor devices is that the lattice constant difference between adjacent semiconductor layers is too large. For this reason, an excessive stress is formed due to the difference in the lattice structure, which causes the epitaxial structure of the semiconductor device to be defective, thereby affecting the performance expression. In addition, gallium nitride-based ultraviolet light detectors, on the other hand, have a large band gap and must respond to ultraviolet light in a specific wavelength range. I can't get it. For this reason, how to reduce the reflection of ultraviolet light on the surface of a gallium nitride ultraviolet detector and how to improve its photoelectric conversion characteristics has been solved because the gallium nitride ultraviolet photodetector has practical value. It must be a problem.
本発明は一種の窒化ガリウム系紫外光検出器を提供し、前述の関係技術中の制限と欠点を解決するものである。 The present invention provides a kind of gallium nitride-based ultraviolet light detector and solves the limitations and disadvantages in the related art described above.
請求項1の発明は、窒化ガリウム系紫外光検出器において、
サファイヤ、6H−SiC、4H−SiC、Si、ZnO、GaAs、スピネル(MgAl2 O4 )、或いは格子定数が窒化物半導体に接近する単結晶酸化物のいずれかで形成された基板と、
該基板の一側面に位置し、n型ドープされ特定組成の窒化アルミニウムガリウムインジウム(Ala Gab In1-a-b N,0≦a,b<1,a+b≦1)で構成され、厚さが3000Å〜40000Åの間であるn型コンタクト層と、
このn型コンタクト層の上に位置し、n型コンタクト層の一部の上表面を被覆し、窒化アルミニウムガリウムインジウム(Alx Gay In1-x-y N,0≦x,y<1,x+y≦1)で構成され、厚さが100Å〜10000Åの間であり、3.4電子ボルトより大きいバンドギャップを具えた光吸収層と、
該n型コンタクト層の、光吸収層に未被覆の上表面に位置し、TiとAlの合金で構成された負電極と、
該光吸収層の上に位置し、複数層の積層で構成された超格子構造であり、該光吸収層より大きなバンドギャップを具え、各一つの積層が2層を具え、その単層の厚さはいずれも50Å〜200Åの間であり、それぞれ特定組成のp型ドープのAle Gaf In1-e-fNとAlg Gah In1-g-h N(0≦e,f,g,h≦1,e+f≦1,g+h≦1)を具えた、光透過層と、
該光吸収層の上に位置し、p型ドープで、特定組成のAli Gaj In1-i-j N(0≦i,j≦1,i+j≦1)で構成され、厚さが20Å〜2000Åであるp型コンタクト層と、
該p型コンタクト層の上に位置し且つその一部表面を被覆し、厚さが20Å〜200Åの間の金属導電層と、厚さが200Å〜3000Åの間の透明導電酸化層のいずれかとされる、光透過オームコンタクト層と、
該p型コンタクト層の上面の光透過オームコンタクト層で未被覆の部分に位置し、NiとAuの合金で形成された、正電極と、
該光透過オームコンタクト層の上に位置し、SiO2 、SiN4 、TiO2 SiO2 /TiO2 の分散式ブラッグ反射器(Distributed Bragg Reflector;DBR)のいずれかで形成された反射防止層と、を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系紫外光検出器としている。
請求項2の発明は、請求項1記載の窒化ガリウム系紫外光検出器において、光吸収層が、アンドープで、特定組成を有するAlc Gad In1-c-d N(0≦c,d≦1,c+d≦1)で構成されたことを特徴とする、窒化ガリウム系紫外光検出器としている。
請求項3の発明は、請求項1記載の窒化ガリウム系紫外光検出器において、光吸収層が、特定組成のAlm Ga1-m N,0≦m≦1)で構成されたことを特徴とする、窒化ガリウム系紫外光検出器としている。
請求項4の発明は、請求項1記載の窒化ガリウム系紫外光検出器において、複数の積層で構成された超格子構造であり、各積層は2層の単層を具え、この単層の厚さはいずれも50Å〜200Åの間で、アンドープの特定組成のAlu Ga1-u NとAlw Ga1-w N(0≦u,w≦1)で構成されたことを特徴とする、窒化ガリウム系紫外光検出器としている。
請求項5の発明は、請求項1記載の窒化ガリウム系紫外光検出器において、複数の積層で構成された超格子構造であり、各積層は2層の単層を具え、この単層の厚さはいずれも50Å〜200Åの間で、インジウムドープの特定組成のAlu Ga1-u NとAlw Ga1-w N(0≦u,w≦1)で構成されたことを特徴とする、窒化ガリウム系紫外光検出器としている。
請求項6の発明は、請求項1記載の窒化ガリウム系紫外光検出器において、金属導電層は、Ni/Au合金、Ni/Pt合金、Ni/Pd合金、Ni/Co合金、Pd/Au合金、Pt/Au合金、Ti/Au合金、Cr/Au合金、Sn/Au合金、Ta/Au合金、TiN、TiWNx (X≧0)、Wsiy (y≧0)のいずれで形成されたことを特徴とする、窒化ガリウム系紫外光検出器としている。
請求項7の発明は、請求項1記載の窒化ガリウム系紫外光検出器において、透明導電酸化層はITO、CTO、ZnO:Al、ZnGa2 O4 、SnO2 :Sb、Ga2 O3 :Sn、AgInO2 :Sn、In2 O3 :Zn、CuAlO2 、LaCuOS、NiO、CuGaO2 、SrCu2 O2 のいずれかとされることを特徴とする、窒化ガリウム系紫外光検出器としている。
The invention of claim 1 is a gallium nitride based ultraviolet photodetector,
A substrate formed of sapphire, 6H—SiC, 4H—SiC, Si, ZnO, GaAs, spinel (MgAl 2 O 4 ), or a single crystal oxide whose lattice constant approaches a nitride semiconductor;
Located on one side surface of the substrate, it is made of n-type doped aluminum gallium indium nitride (Al a Ga b In 1-ab N, 0 ≦ a, b <1, a + b ≦ 1) having a specific composition and having a thickness of An n-type contact layer between 3000 and 40000,
Located on the n-type contact layer, covers the upper surface of a part of the n-type contact layer, and forms aluminum gallium indium nitride (Al x Ga y In 1-xy N, 0 ≦ x, y <1, x + y ≦ 1), a light absorption layer having a thickness between 100 Å and 10000 あ り and having a band gap greater than 3.4 eV;
A negative electrode made of an alloy of Ti and Al, located on the upper surface of the n-type contact layer, uncoated with the light absorption layer;
A superlattice structure that is formed on a plurality of layers and is located on the light absorption layer, has a larger band gap than the light absorption layer, each layer includes two layers, and the thickness of the single layer is is between 50Å~200Å either, p-type doped Al e Ga f in 1-ef N and Al g Ga h in 1-gh N (0 ≦ e of each specific composition, f, g, h ≦ 1, e + f ≦ 1, g + h ≦ 1), a light-transmitting layer;
It is located on the light absorption layer, is composed of p-type doped Al i Ga j In 1-ij N (0 ≦ i, j ≦ 1, i + j ≦ 1) and has a thickness of 20 to 2000 mm. A p-type contact layer,
One of a metal conductive layer located on the p-type contact layer and covering a part of its surface and having a thickness of 20 to 200 mm and a transparent conductive oxide layer having a thickness of 200 to 3000 mm. A light transmissive ohmic contact layer;
A positive electrode located in an uncovered portion of the light-transmitting ohmic contact layer on the upper surface of the p-type contact layer and formed of an alloy of Ni and Au;
An antireflection layer located on the light-transmitting ohmic contact layer and formed of any one of a distributed Bragg reflector (DBR) of SiO 2 , SiN 4 , TiO 2 SiO 2 / TiO 2 ; A gallium nitride-based ultraviolet photodetector characterized by comprising:
According to a second aspect of the present invention, in the gallium nitride-based ultraviolet photodetector according to the first aspect, the light absorption layer is undoped and has a specific composition Al c Ga d In 1-cd N (0 ≦ c, d ≦ 1) , C + d ≦ 1), a gallium nitride ultraviolet light detector is provided.
The invention of
A fourth aspect of the present invention is the gallium nitride-based ultraviolet photodetector according to the first aspect, wherein the gallium nitride based ultraviolet photodetector has a superlattice structure composed of a plurality of stacked layers, and each stacked layer includes two single layers, and the thickness of the single layer Both are comprised of Al u Ga 1-u N and Al w Ga 1-w N (0 ≦ u, w ≦ 1) having a specific composition of undoped between 50 and 200 mm. A gallium nitride ultraviolet light detector is used.
A fifth aspect of the invention is the gallium nitride based ultraviolet light detector according to the first aspect of the present invention, which is a superlattice structure composed of a plurality of laminated layers, each laminated layer comprising two single layers, and the thickness of the single layer. Both are comprised of Al u Ga 1-u N and Al w Ga 1-w N (0 ≦ u, w ≦ 1) having a specific composition of indium dope between 50 to 200 mm. The gallium nitride ultraviolet light detector is used.
A sixth aspect of the present invention is the gallium nitride based ultraviolet photodetector according to the first aspect, wherein the metal conductive layer comprises a Ni / Au alloy, a Ni / Pt alloy, a Ni / Pd alloy, a Ni / Co alloy, or a Pd / Au alloy. , Pt / Au alloy, Ti / Au alloy, Cr / Au alloy, Sn / Au alloy, Ta / Au alloy, TiN, TiWN x (X ≧ 0), Wsi y (y ≧ 0) This is a gallium nitride ultraviolet light detector.
The invention according to claim 7 is the gallium nitride based ultraviolet light detector according to claim 1, wherein the transparent conductive oxide layer is made of ITO, CTO, ZnO: Al, ZnGa 2 O 4 , SnO 2 : Sb, Ga 2 O 3 : Sn. A gallium nitride-based ultraviolet photodetector characterized by being any one of AgInO 2 : Sn, In 2 O 3 : Zn, CuAlO 2 , LaCuOS, NiO, CuGaO 2 , and SrCu 2 O 2 .
本発明の提出する窒化ガリウム系紫外光検出器は、基板の上に、順にn型コンタクト層、光吸収層、光透過層、p型コンタクト層が設けられている。これらの半導体層はいずれも窒化アルミニウムガリウムインジウム(Ala Gab In1-a-b N,0≦a,b≦1,a+b≦1)の四元化合物半導体材料で構成される。これらの材料のアルミニウム、ガリウム、インジウムの成分組成を改変することで、これらの半導体層が必要なバンドギャップを具え、これにより特定波長の紫外光にに対する反応が特別に敏感となり、また一方で、これらの半導体層がマッチングした格子定数を具備し、これにより応力過大に関係する問題を回避でき、また高品質の格子構造の紫外光検出器を得られる。 The gallium nitride based ultraviolet light detector submitted by the present invention is provided with an n-type contact layer, a light absorption layer, a light transmission layer, and a p-type contact layer in this order on a substrate. Each of these semiconductor layers is made of a quaternary compound semiconductor material of aluminum gallium indium nitride (Al a Ga b In 1-ab N, 0 ≦ a, b ≦ 1, a + b ≦ 1). By modifying the aluminum, gallium, and indium component composition of these materials, these semiconductor layers have the necessary band gap, which makes the response to ultraviolet light of specific wavelengths particularly sensitive, These semiconductor layers have matching lattice constants, thereby avoiding problems related to excessive stress and obtaining a high-quality lattice-structured ultraviolet photodetector.
この構造は更にp型コンタクト層の上の正電極、光透過オームコンタクト層、反射防止層、及びn型コンタクト層の上の負電極を具える。この反射防止層は紫外光波長範囲(365nmより小さい)に対する光の反射率は30%より小さく、ほとんどの光が光透過オームコンタクト層を透過して窒化ガリウム系紫外光検出器に進入する。 The structure further comprises a positive electrode on the p-type contact layer, a light transmissive ohmic contact layer, an antireflection layer, and a negative electrode on the n-type contact layer. This antireflection layer has a light reflectance of less than 30% in the ultraviolet wavelength range (smaller than 365 nm), and most of the light passes through the light-transmitting ohmic contact layer and enters the gallium nitride-based ultraviolet photodetector.
図2は本発明の窒化ガリウム系紫外光検出器の第1実施例の表示図である。図2に示されるように、この実施例はC−Phane或いはR−Plane或いはA−Planeのサファイヤ或いは炭化シリコン(6H−SiC或いは4H−SiC)が基板10とされ、基板10に使用可能なその他の材料としては、Si、ZnO、GaAs、スピネル(MgAl2 O4 )、或いは格子定数が窒化物半導体に接近する単結晶酸化物が包含される。その後、この基板10の一側面にn型コンタクト層20が形成され、このn型コンタクト層20はn型ドープされ、特定組成のAla Gab In1-a-b N(0≦a,b≦1,a+b≦1)で構成され、厚さは3000Å〜40000Åの間とされ、成長温度は摂氏700度から1200度の間とされる。その後、このn型コンタクト層20の上に光吸収層32が形成され、この光吸収層32はアンドープで、特定組成のAlc Gad In1-c-d N(0≦c,d≦1,c+d≦1)で構成され、厚さは100Å〜10000Åの間とされ、成長温度は摂氏700度から1200度の間とされ、且つ一部のn型コンタクト層20の表面を被覆する。そのAl、Ga、Inの材料組成を調整することにより、光吸収層32が3.4電子ボルト(eV)より大きなバンドギャップを具え、これにより紫外光波長範囲(300nm≦λ≦370nm)の光線を鋭敏に検出できる。n型コンタクト層20の表面の未被覆の部分にあって、この実施例ではこのほかにTiとAl合金で構成された負電極30が形成されている。
FIG. 2 is a display diagram of the first embodiment of the gallium nitride ultraviolet detector of the present invention. As shown in FIG. 2, in this embodiment, C-Phane, R-Plane, A-Plane sapphire or silicon carbide (6H-SiC or 4H-SiC) is used as the
この実施例では、光吸収層の上に光透過層40が形成され、この光透過層40は複数層(≧2)の積層により構成された超格子構造であり、そのうち、各一つの積層は二つの、厚さがいずれも50Å〜200Åで、成長温度は摂氏700度から1200度の間の単層を具えている。この二つの単層はそれぞれ特定成分とp型ドープのAle Gaf In1-e-f NとAlg Gah In1-g-h N(0≦e,f,g,h≦1,e+f≦1,g+h≦1)で構成される。超格子構造は高いキャリア濃度及び高いキャリア移動率を具え、これにより、本発明の窒化ガリウム系紫外光検出器は相当に優れた電気特性を有する。
In this embodiment, a
続いて光透過層40の上方に、この実施例ではp型コンタクト層50が形成される。このp型コンタクト層50はp型ドープの、特定組成のAli Gaj In1-i-j N(0≦i,j≦1,i+j≦1)で構成され、その成長温度は摂氏700度から1200度の間とされる。p型コンタクト層50のバンドギャップはあまり広くなく電極と良好なオームコンタクトを形成できるものとされ、細いバンドギャップ窒化物材質の吸光の問題が防止され、p型コンタクト層50の厚さは20Å〜2000Åの間とされる。
Subsequently, a p-
p型コンタクト層50の上方に、この実施例では、相互に不重畳の正電極60と光透過オームコンタクト層62が形成される。正電極60はNiとAuの合金で構成される。光透過オームコンタクト層62は厚さが20Å〜200Åの間の金属導電層、或いは厚さが200Å〜3000Åの間の透明導電酸化層とされる。この金属導電層はNi/Au合金、Ni/Pt合金、Ni/Pd合金、Ni/Co合金、Pd/Au合金、Pt/Au合金、Ti/Au合金、Cr/Au合金、Sn/Au合金、Ta/Au合金、TiN、TiWNx (X≧0)、Wsiy (y≧0)のいずれかとされるか、或いはその他の類似する金属材料で構成される。この透明導電酸化層はITO、CTO、ZnO:Al、ZnGa2O4 、SnO2 :Sb、Ga2 O3 :Sn、AgInO2 :Sn、In2 O3 :Zn、CuAlO2 、LaCuOS、NiO、CuGaO2 、SrCu2 O2 のいずれかとされるか、その他の類似の金属材料で構成される。
In this embodiment, a
光透過オームコンタクト層62の上に、この実施例では続いて正電極60と重畳しない反射防止層64が形成されて紫外光の入射光がこの検出器の表面で反射されるのを防止する。この反射防止層64はSiO2 、SiN4 、TiO2 等の材料のいずれかで構成されるか、或いはSiO2 /TiO2 の分散式ブラッグ反射器(Distributed Bragg Reflector;DBR)で構成される。この反射防止層64の紫外光波長範囲の光に対する反射率は30%より低い。
In this embodiment, an
図3は本発明の窒化ガリウム系紫外光検出器の第2実施例の表示図である。図3に示されるように、この実施例と第1実施例は同じ構造と成長方式を具えている。唯一の違いは光吸収層に使用される材料である。この実施例では、n型コンタクト層20の上に形成される光吸収層34は、インジウムドープの、特定組成のAlm Ga1-m N,0≦m≦1)で構成されている。インジウムドープの窒化物は界面が平坦な特性を有するため、この光吸収層34は第1実施例の長所を有するほかに、そのエピタキシャル結晶品質が更に向上される。
FIG. 3 is a display diagram of a second embodiment of the gallium nitride based ultraviolet photodetector of the present invention. As shown in FIG. 3, this embodiment and the first embodiment have the same structure and growth method. The only difference is the material used for the light absorbing layer. In this embodiment, the
図4は本発明の窒化ガリウム系紫外光検出器の第3実施例の表示図である。図4に示されるように、この実施例と第1、第2実施例は同じ構造と成長方式を有する。唯一の違いは光吸収層の構造、材質及び成長方式である。この実施例中、n型コンタクト層20の上に形成される光吸収層36は、複数層の積層で構成された超格子構造であり、そのうち、各積層は2層を包含し、単層の厚さはいずれも50Å〜200Åの間、成長温度は摂氏700度から1200度の間とされる。この二つの単層はそれぞれ特定組成とアンドープのAlp Gaq In1-p-q NとAlr Gas In1-r-s N(0≦q,p,r,s≦1,q+q≦1、r+s≦1)で構成される。この光吸収層36の全体厚さは100Å〜10000Åの間とされる。この実施例で採用される超格子構造の光吸収層36は、一方で先の二つの実施例で採用した高いアルミニウム含有量の窒化物の単層厚膜のクラックの問題を解決し、また一方で高いアルミニウム含有量の窒化物超格子構造が達成できる更に広いバンドギャップにより、更に短い波長(λ=300nm)の紫外光に対して急速反応の目的を達成できる。
FIG. 4 is a display diagram of a third embodiment of the gallium nitride based ultraviolet photodetector of the present invention. As shown in FIG. 4, this embodiment and the first and second embodiments have the same structure and growth method. The only difference is the structure, material and growth method of the light absorption layer. In this embodiment, the
図5は本発明の窒化ガリウム系紫外光検出器の第4実施例の表示図である。図5に示されるように、この実施例と第3実施例は同じ構造と成長方式を有する。唯一の違いは、光吸収層に使用されている材料にある。この実施例では、n型コンタクト層20の上に形成される光吸収層38は、複数層の積層で構成された超格子構造であり、そのうち各積層は2層を含有し、特定組成を具えインジウムドープのAlu Ga1-u NとAlw Ga1-w N(0≦u,w≦1)で構成される。この超格子構造の光吸収層38は、高いアルミニウム含有量の窒化物の単層厚膜のクラックの問題を回避でき、また一方でインジウムドープ窒化物の界面の平坦化が容易な特性により、この窒化アルミニウムガリウム光吸収層のエピタキシャル結晶品質を向上でき、並びに高いアルミニウム含有量の窒化物半導体材料の広いバンドギャップの特性を利用し、検出器に更に短い波長(λ=300nm)の紫外光に対する反応を快速とすることができる。
FIG. 5 is a display diagram of a fourth embodiment of the gallium nitride based ultraviolet photodetector of the present invention. As shown in FIG. 5, this embodiment and the third embodiment have the same structure and growth method. The only difference is in the materials used for the light absorbing layer. In this embodiment, the
以上は本発明の好ましい実施例の説明であって、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。 The above is a description of the preferred embodiments of the present invention, and is not intended to limit the scope of the present invention. Any modification or alteration in detail that can be made based on the present invention shall fall within the scope of the claims of the present invention. .
10 基板
20 n型コンタクト層
30 負電極
32 光吸収層
34 光吸収層
36 光吸収層
38 光吸収層
40 光透過層
50 p型コンタクト層
60 正電極
62 光透過オームコンタクト層
64 反射防止層
10 substrate 20 n-
Claims (7)
サファイヤ、6H−SiC、4H−SiC、Si、ZnO、GaAs、スピネル(MgAl2 O4 )、或いは格子定数が窒化物半導体に接近する単結晶酸化物のいずれかで形成された基板と、
該基板の一側面に位置し、n型ドープされ特定組成の窒化アルミニウムガリウムインジウム(Ala Gab In1-a-b N,0≦a,b<1,a+b≦1)で構成され、厚さが3000Å〜40000Åの間であるn型コンタクト層と、
このn型コンタクト層の上に位置し、n型コンタクト層の一部の上表面を被覆し、窒化アルミニウムガリウムインジウム(Alx Gay In1-x-y N,0≦x,y<1,x+y≦1)で構成され、厚さが100Å〜10000Åの間であり、3.4電子ボルトより大きいバンドギャップを具えた光吸収層と、
該n型コンタクト層の、光吸収層に未被覆の上表面に位置し、TiとAlの合金で構成された負電極と、
該光吸収層の上に位置し、複数層の積層で構成された超格子構造であり、該光吸収層より大きなバンドギャップを具え、各一つの積層が2層を具え、その単層の厚さはいずれも50Å〜200Åの間であり、それぞれ特定組成のp型ドープのAle Gaf In1-e-fNとAlg Gah In1-g-h N(0≦e,f,g,h≦1,e+f≦1,g+h≦1)を具えた、光透過層と、
該光吸収層の上に位置し、p型ドープで、特定組成のAli Gaj In1-i-j N(0≦i,j≦1,i+j≦1)で構成され、厚さが20Å〜2000Åであるp型コンタクト層と、
該p型コンタクト層の上に位置し且つその一部表面を被覆し、厚さが20Å〜200Åの間の金属導電層と、厚さが200Å〜3000Åの間の透明導電酸化層のいずれかとされる、光透過オームコンタクト層と、
該p型コンタクト層の上面の光透過オームコンタクト層で未被覆の部分に位置し、NiとAuの合金で形成された、正電極と、
該光透過オームコンタクト層の上に位置し、SiO2 、SiN4 、TiO2 SiO2 /TiO2 の分散式ブラッグ反射器(Distributed Bragg Reflector;DBR)のいずれかで形成された反射防止層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系紫外光検出器。 In the gallium nitride based ultraviolet light detector,
A substrate formed of sapphire, 6H—SiC, 4H—SiC, Si, ZnO, GaAs, spinel (MgAl 2 O 4 ), or a single crystal oxide whose lattice constant approaches a nitride semiconductor;
Located on one side surface of the substrate, it is made of n-type doped aluminum gallium indium nitride (Al a Ga b In 1-ab N, 0 ≦ a, b <1, a + b ≦ 1) having a specific composition and having a thickness of An n-type contact layer between 3000 and 40000,
Located on the n-type contact layer, covers the upper surface of a part of the n-type contact layer, and forms aluminum gallium indium nitride (Al x Ga y In 1-xy N, 0 ≦ x, y <1, x + y ≦ 1), a light absorption layer having a thickness between 100 Å and 10000 あ り and having a band gap greater than 3.4 eV;
A negative electrode made of an alloy of Ti and Al, located on the upper surface of the n-type contact layer, uncoated with the light absorption layer;
A superlattice structure that is formed on a plurality of layers and is located on the light absorption layer, has a larger band gap than the light absorption layer, each layer includes two layers, and the thickness of the single layer is is between 50Å~200Å either, p-type doped Al e Ga f in 1-ef N and Al g Ga h in 1-gh N (0 ≦ e of each specific composition, f, g, h ≦ 1, e + f ≦ 1, g + h ≦ 1), a light-transmitting layer;
It is located on the light absorption layer, is composed of p-type doped Al i Ga j In 1-ij N (0 ≦ i, j ≦ 1, i + j ≦ 1) and has a thickness of 20 to 2000 mm. A p-type contact layer,
One of a metal conductive layer located on the p-type contact layer and covering a part of its surface and having a thickness of 20 to 200 mm and a transparent conductive oxide layer having a thickness of 200 to 3000 mm. A light transmissive ohmic contact layer;
A positive electrode located in an uncovered portion of the light-transmitting ohmic contact layer on the upper surface of the p-type contact layer and formed of an alloy of Ni and Au;
An antireflection layer located on the light-transmitting ohmic contact layer and formed of any one of a distributed Bragg reflector (DBR) of SiO 2 , SiN 4 , TiO 2 SiO 2 / TiO 2 ;
A gallium nitride ultraviolet light detector characterized by comprising:
2. The gallium nitride based ultraviolet light detector according to claim 1, wherein the transparent conductive oxide layer is made of ITO, CTO, ZnO: Al, ZnGa 2 O 4 , SnO 2 : Sb, Ga 2 O 3 : Sn, AgInO 2 : Sn, In 2 O 3 : A gallium nitride based ultraviolet photodetector characterized by being any one of Zn, CuAlO 2 , LaCuOS, NiO, CuGaO 2 , and SrCu 2 O 2 .
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CN114864732A (en) * | 2022-03-21 | 2022-08-05 | 电子科技大学 | Ultraviolet light detector and preparation method thereof |
CN114864711A (en) * | 2022-06-08 | 2022-08-05 | 西安电子科技大学 | Pn-type beta-Ga based on polar two-dimensional material quantum well 2 O 3 Solar blind deep ultraviolet photoelectric detector |
CN115188856A (en) * | 2022-07-21 | 2022-10-14 | 华南理工大学 | 2D GaS/AlGaN II-type heterojunction self-driven ultraviolet detector and preparation method and application thereof |
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2004
- 2004-10-12 JP JP2004297928A patent/JP2006114564A/en active Pending
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