JP2006286825A - Photoelectric converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置に関する。特に、複数の波長の光を含む入射光から、必要な波長の光の光エネルギーを選択して電気エネルギーに変換する光電変換装置に関する。
なお、以下の明細書では、プラスチック光ファイバ(Plastic Optical Fiber:以下、POFという)と組合せて用いられ、POFが伝達する光信号を電気信号に変換するために用いる光電変換装置の例を取り上げて説明する。しかし、本明細書で開示される技術はその用途に限定されない。本明細書で開示される技術要素は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置に広く利用され得る。
The present invention relates to a photoelectric conversion device that converts light energy into electrical energy. In particular, the present invention relates to a photoelectric conversion device that selects light energy of light having a required wavelength from incident light including light having a plurality of wavelengths and converts the light energy into electric energy.
In the following specification, an example of a photoelectric conversion device that is used in combination with a plastic optical fiber (hereinafter referred to as POF) and used to convert an optical signal transmitted by the POF into an electrical signal will be taken up. explain. However, the technology disclosed in this specification is not limited to the application. The technical element disclosed in the present specification can be widely used in a photoelectric conversion device that converts light energy into electric energy.
比較的短い距離間に光通信システムを構築し、大量の情報を送受信したい場面が多く存在する。このような場合に、POFを利用して光通信システムを安価に構築する研究がなされている。
POF等を利用する光通信システムでは、伝達損失の小さい可視光域を利用するのが好ましい。このため、POFを利用する光通信システムでは、受光層に可視光を吸収するIII−V族化合物半導体を用いた光電変換装置の研究が進められている。例えば、紫外光域から可視光域を利用する場合には、一般式がAlXGaYIn1-X-YN(ただし、0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦1−X−Y≦1)で表されるIII−V族化合物半導体が多く用いられる。
There are many scenes where an optical communication system is constructed over a relatively short distance and a large amount of information is to be transmitted and received. In such a case, researches have been made to construct an optical communication system at low cost using POF.
In an optical communication system using POF or the like, it is preferable to use a visible light region with a small transmission loss. For this reason, in an optical communication system using POF, research on a photoelectric conversion device using a III-V group compound semiconductor that absorbs visible light in a light receiving layer is underway. For example, when the ultraviolet light region and the visible light region are used, the general formula is Al X Ga Y In 1-XY N (where 0 ≦ X ≦ 1, 0 ≦ Y ≦ 1, 0 ≦ 1−XY). A group III-V compound semiconductor represented by ≦ 1) is often used.
このような光通信システムでは、一本の光ファイバを利用して複数の波長の可視光を含む光信号を一方向に伝達するシステムや、一本の光ファイバを利用して複数の波長の可視光を含む光信号を双方向に送受信するシステムの研究が行われている。このような光通信システムを多重通信システムという。非特許文献1には、POFを利用する多重通信システムに関して記載されている。
可視光域を利用する多重通信システムでは、光ファイバを伝達してくる光信号から、必要な波長の可視光を選択的に受光する技術が必要である。一般的には、着色されたパッケージを光電変換装置に設けて不必要な可視光を遮断する方法や、光ファイバの幹線に波長分波用の光学フィルタを備えたモジュールを設けて必要な波長のみを光電変換装置に導く方法が利用されている。
しかしながら、いずれの方法を採用したとしても、光電変換装置に別個の部品を設ける必要があり、部品点数の増加によるコスト増及び小型化の面で不具合が多い。
In such an optical communication system, a single optical fiber is used to transmit an optical signal including visible light of multiple wavelengths in one direction, or a single optical fiber is used to display multiple wavelengths of visible light. Research is being conducted on systems that transmit and receive optical signals including light in both directions. Such an optical communication system is called a multiple communication system. Non-Patent Document 1 describes a multiplex communication system using POF.
In a multiplex communication system using the visible light region, a technique for selectively receiving visible light having a necessary wavelength from an optical signal transmitted through an optical fiber is required. Generally, a colored package is provided in the photoelectric conversion device to block unnecessary visible light, or a module having an optical filter for wavelength demultiplexing is provided on the main line of the optical fiber, and only a necessary wavelength is provided. A method of guiding the light to a photoelectric conversion device is used.
However, regardless of which method is employed, it is necessary to provide separate components for the photoelectric conversion device, and there are many problems in terms of cost increase and miniaturization due to an increase in the number of components.
このような課題に対処する一つの手法として、特許文献1では光電変換装置の半導体積層に、異なる波長域に光吸収をもつ複数の半導体光吸収層を設ける技術を提案している。この技術を利用すれば、別個の部品を設けることなく、必要な波長の光を選択的に受光することが可能になる。
しかしながら、特許文献1の光電変換装置に設けられている半導体光吸収層は、PIN構造を利用した縦導通型の構造である。PIN構造は、半導体光吸収層に加えて、半導体光吸収層の上下面に接してn型の半導体層とp型の半導体層を備えている。このため、PIN構造を利用する半導体光吸収層は、複数の半導体層を必要とするので製造に要する工程数が増加してしまう。
本発明は、部品点数を増加させないで、必要な波長の光を選択的に受光することが可能であるとともに、構造が簡単な光電変換装置を提供することを目的とする。
However, the semiconductor light absorption layer provided in the photoelectric conversion device of Patent Document 1 has a longitudinal conduction type structure using a PIN structure. In addition to the semiconductor light absorption layer, the PIN structure includes an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer in contact with the upper and lower surfaces of the semiconductor light absorption layer. For this reason, since the semiconductor light absorption layer using the PIN structure requires a plurality of semiconductor layers, the number of steps required for manufacturing increases.
An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device that can selectively receive light having a necessary wavelength without increasing the number of components and that has a simple structure.
本発明は、光電変換装置の半導体積層に、バンドギャップが調整されたフィルタ層を形成することを一つの特徴としている。本発明はさらに、受光層の表面に電位差をもつ一対の電極を形成することを他の一つの特徴としている。
光電変換装置が内蔵するフィルタ層によって不必要な波長の光を遮断する。フィルタ層が半導体積層に組み込まれているので、不必要な波長の遮断用に別個の部品を用意する必要がない。したがって、本発明の光電変換装置は、部品点数を増加させないで、必要な波長の可視光を選択的に受光することが可能となる。
さらに、受光層で生成した電子・正孔は、受光層の面内を横方向に移動して一対の電極から取出される。したがって、受光層の上下面にn型の半導体層とp型の半導体層をそれぞれ形成する必要がない。本発明の光電変換装置は、構造が簡単化されており、製造に要する工程数も少なくて済む。
なお、後述するように、フィルタ層は不必要な波長の光を遮断するだけでなく、フィルタ層で不必要な波長の光を受光することによって生成する電子・正孔を電気エネルギーとして取出すこともできる。すなわち、フィルタ層は受光層からみると不必要な波長の光を遮断するフィルタであるが、不必要な波長の光を受光する受光層でもある。フィルタ層で受光した波長の光が有意な光信号であれば、その有意な光信号を受光する受光層でもある。フィルタ層が受光層でもある構造を採用することによって、一つの光電変換装置で複数の波長の光の光エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。フィルタ層が受光層でもある構造は、多層に積層することもできる。
One feature of the present invention is that a filter layer with an adjusted band gap is formed in a semiconductor stack of a photoelectric conversion device. Another feature of the present invention is that a pair of electrodes having a potential difference is formed on the surface of the light receiving layer.
Light of unnecessary wavelengths is blocked by a filter layer built in the photoelectric conversion device. Since the filter layer is built into the semiconductor stack, there is no need to provide a separate component for blocking unwanted wavelengths. Therefore, the photoelectric conversion device of the present invention can selectively receive visible light having a necessary wavelength without increasing the number of components.
Further, electrons and holes generated in the light receiving layer move in the horizontal direction in the surface of the light receiving layer and are taken out from the pair of electrodes. Therefore, there is no need to form an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer on the upper and lower surfaces of the light receiving layer. The structure of the photoelectric conversion device of the present invention is simplified, and the number of steps required for manufacturing is small.
As will be described later, the filter layer not only blocks light of unnecessary wavelengths, but also extracts electrons and holes generated by receiving light of unnecessary wavelengths with the filter layer as electric energy. it can. That is, the filter layer is a filter that blocks light having an unnecessary wavelength when viewed from the light receiving layer, but is also a light receiving layer that receives light having an unnecessary wavelength. If the light of the wavelength received by the filter layer is a significant optical signal, it is also a light receiving layer that receives the significant optical signal. By adopting a structure in which the filter layer is also a light receiving layer, light energy of light having a plurality of wavelengths can be converted into electric energy by one photoelectric conversion device. The structure in which the filter layer is also the light receiving layer can be laminated in multiple layers.
本発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置に具現化できる。本発明の光電変換装置は、III−V族化合物半導体の受光層と、電位差を持つとともに受光層の表面に電気的に接している一対の電極と、受光層よりも入射面側に設けられているとともに受光層のバンドギャップよりも広いバンドギャップを有するIII−V族化合物半導体のフィルタ層を備えている。フィルタ層は、受光層が吸収する光よりも波長の短い光を吸収する。フィルタ層には、必要に応じて他の波長の光を吸収する第2のフィルタ層を備えていてもよい。
入射面に入射した複数の波長の光を含む入射光のうち、波長の短い光はフィルタ層に吸収される。入射面に入射した複数の波長の光を含む入射光のうち、波長の長い光はフィルタ層を透過して受光層に吸収される。波長の短い光がフィルタ層で除去されているので、受光層で吸収される光は、波長の長い光の割合が増大している。S/N比が向上した光電変換装置を得ることができる。さらに、受光層で生成した電子・正孔は、受光層の面内を横方向に移動して一対の電極から取出される。
本発明の光電変換装置は、光電変換装置の半導体積層にフィルタ層を設けることによって、必要な波長を選択的に受光層に入射させることができる。光電変換装置の外部に他の部品を設けることなく、上記の効果を得ることができる。光電変換装置が実質的に大型化することなく、上記の効果を得ることができる。さらに、受光層の表面に設けられた一対の電極を利用して電荷を取出すことができるので、PIN型のように複数の半導体層を必要としない。光電変換装置の構造が簡単化されている。製造に要する工程も少なくて済むことから、製造コストの低減化にも効果がある。
The present invention can be embodied in a photoelectric conversion device that converts light energy into electrical energy. The photoelectric conversion device of the present invention is provided on the light-receiving layer side of the light-receiving layer of the III-V compound semiconductor, a pair of electrodes having a potential difference and being in electrical contact with the surface of the light-receiving layer. And a III-V group compound semiconductor filter layer having a wider band gap than the light receiving layer. The filter layer absorbs light having a shorter wavelength than the light absorbed by the light receiving layer. The filter layer may include a second filter layer that absorbs light of other wavelengths as necessary.
Of incident light including light having a plurality of wavelengths incident on the incident surface, light having a short wavelength is absorbed by the filter layer. Of the incident light including light having a plurality of wavelengths incident on the incident surface, light having a long wavelength passes through the filter layer and is absorbed by the light receiving layer. Since light having a short wavelength is removed by the filter layer, the proportion of light having a long wavelength is increased in the light absorbed by the light receiving layer. A photoelectric conversion device having an improved S / N ratio can be obtained. Further, electrons and holes generated in the light receiving layer move in the horizontal direction in the surface of the light receiving layer and are taken out from the pair of electrodes.
In the photoelectric conversion device of the present invention, a necessary wavelength can be selectively incident on the light receiving layer by providing a filter layer in the semiconductor stack of the photoelectric conversion device. The above effect can be obtained without providing other components outside the photoelectric conversion device. The above effects can be obtained without substantially increasing the size of the photoelectric conversion device. Furthermore, since a charge can be taken out using a pair of electrodes provided on the surface of the light receiving layer, a plurality of semiconductor layers are not required unlike the PIN type. The structure of the photoelectric conversion device is simplified. Since the number of steps required for manufacturing is small, the manufacturing cost can be reduced.
受光層は、可視光の光エネルギーを吸収するようにバンドギャップの幅が調整されており、フィルタ層は、受光層が吸収する可視光よりも波長の短い可視光を吸収するようにバンドギャップの幅が調整されていることが好ましい。
波長の異なる可視光と可視光を分別する光電変換装置を得ることができる。
The band width of the light receiving layer is adjusted so as to absorb the light energy of visible light, and the filter layer has a band gap so as to absorb visible light having a shorter wavelength than the visible light absorbed by the light receiving layer. It is preferable that the width is adjusted.
A photoelectric conversion device that separates visible light and visible light having different wavelengths can be obtained.
フィルタ層は、受光層の表面のうちの一対の電極の間に形成されていてもよい。この場合、入射光は一対の電極が露出する面の上方から入射する。
上記の構造を採用すると、受光層の表面に一対の電極を設けるとともに、フィルタ層を備えた光電変換装置を得ることができる。
The filter layer may be formed between a pair of electrodes on the surface of the light receiving layer. In this case, incident light enters from above the surface where the pair of electrodes are exposed.
When the above structure is employed, a photoelectric conversion device including a pair of electrodes on the surface of the light receiving layer and including a filter layer can be obtained.
受光層とフィルタ層の間に、受光層とフィルタ層よりもバンドギャップが広いバリア層が形成されていることが好ましい。
バリア層を設けることによって、受光層とフィルタ層の間にエネルギー障壁が形成される。このエネルギー障壁は、フィルタ層で生成された電子・正孔が受光層へ流入することを防止する。受光層で生成された電子・正孔に、フィルタ層で生成された電子・正孔が重畳してしまうことが防止される。S/N比が顕著に向上した光電変換装置を得ることができる。
It is preferable that a barrier layer having a wider band gap than the light receiving layer and the filter layer is formed between the light receiving layer and the filter layer.
By providing the barrier layer, an energy barrier is formed between the light receiving layer and the filter layer. This energy barrier prevents electrons and holes generated in the filter layer from flowing into the light receiving layer. The electron / hole generated in the filter layer is prevented from being superimposed on the electron / hole generated in the light receiving layer. A photoelectric conversion device having a significantly improved S / N ratio can be obtained.
III−V族化合物半導体が、AlXGaYIn1-X-YN(ただし、0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦1−X−Y≦1)であることが好ましい。
上記の材料を利用して受光層及びフィルタ層を形成すると、紫外光域から可視光域を受光することが可能になる。本発明の光電変換装置は、POF等を利用する光通信システムに好適に用いることができる。
The III-V group compound semiconductor is preferably Al X Ga Y In 1-XY N (where 0 ≦ X ≦ 1, 0 ≦ Y ≦ 1, 0 ≦ 1-X−Y ≦ 1).
When the light receiving layer and the filter layer are formed using the above materials, the visible light region can be received from the ultraviolet light region. The photoelectric conversion device of the present invention can be suitably used for an optical communication system using POF or the like.
電位差を持つ一対の電極が、フィルタ層の表面に電気的に接していることが好ましい。
フィルタ層で生成された電子・正孔は、一対の電極間の電位差に基づいて一対の電極に流入し、電気エネルギーに変換される。フィルタ層が受光層としても作用する構造が得られる。したがって、受光層とフィルタ層のそれぞれにおいて、異なる波長の光に応じた電気エネルギーを得ることができる。複数の波長の光を一つの光電変換装置で受光することが可能になる。
A pair of electrodes having a potential difference is preferably in electrical contact with the surface of the filter layer.
Electrons and holes generated in the filter layer flow into the pair of electrodes based on the potential difference between the pair of electrodes, and are converted into electrical energy. A structure in which the filter layer also functions as a light receiving layer is obtained. Accordingly, electrical energy corresponding to light of different wavelengths can be obtained in each of the light receiving layer and the filter layer. Light of a plurality of wavelengths can be received by one photoelectric conversion device.
本発明の光電変換装置は、光電変換装置の半導体積層に、複数の波長の光に対して、適宜に調整されたバンドギャップを有する複数の半導体層が設けられている。これにより、複数の波長の光を含む入射光から、必要な光を選択的に受光することが可能になる。この光電変換装置は、実質的に他の部品を設けることなく、複数の波長の可視光の分別を可能にする。さらに、受光層で生成した電子・正孔は、受光層の表面に設けられている一対の電極から取出される。構造が簡単化されており、製造が容易な構造となっている。 In the photoelectric conversion device of the present invention, a plurality of semiconductor layers having band gaps adjusted appropriately with respect to light of a plurality of wavelengths are provided in the semiconductor stack of the photoelectric conversion device. This makes it possible to selectively receive necessary light from incident light including light of a plurality of wavelengths. This photoelectric conversion device enables the discrimination of visible light having a plurality of wavelengths without substantially providing other components. Furthermore, the electrons and holes generated in the light receiving layer are taken out from a pair of electrodes provided on the surface of the light receiving layer. The structure is simplified and the structure is easy to manufacture.
実施例の主要な特徴を列記する。
(第1形態) 電位差を持つ一対の電極が、受光層の表面に電気的に接しているのが好ましい。これにより、入射光によって生成した電子・正孔が、一対の電極間を横方向に流れる横導通型の構造にすることができる。フィルタ層に干渉されることなく、生成した電子・正孔を一対の電極に流入させることができる。
(第2形態) 複数のフィルタ層が設けられた構造とするのが好ましい。過度な電子・正孔が局所的に生成するのを防止することができる。
(第3形態) III−V族化合物半導体は、AlXGaYIn1-X-YN(ただし、0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦1−X−Y≦1)で表される2元系、3元系又は4元系の半導体材料を用いて形成されるのが好ましい。また、これらのIII族元素の一部は、ボロン(B)、タリウム(Tl)で置き換えてもよい。また、窒素(N)の一部をリン(P)、砒素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)で置き換えてもよい。さらに、これらの半導体材料に、n型の不純物としてSi、Ge、Se、Te、C等を添加してもよく、p型の不純物としてBe、Ca、Sr、Ba等を添加してもよい。
The main features of the examples are listed.
(First Form) It is preferable that a pair of electrodes having a potential difference is in electrical contact with the surface of the light receiving layer. Thereby, it is possible to obtain a lateral conduction type structure in which electrons and holes generated by incident light flow in a lateral direction between a pair of electrodes. The generated electrons and holes can be allowed to flow into the pair of electrodes without being interfered by the filter layer.
(2nd form) It is preferable to set it as the structure provided with the several filter layer. Excessive generation of electrons and holes can be prevented locally.
(Third Embodiment) The III-V group compound semiconductor is represented by Al X Ga Y In 1-XY N (where 0 ≦ X ≦ 1, 0 ≦ Y ≦ 1, 0 ≦ 1-X−Y ≦ 1). It is preferable to use a binary, ternary or quaternary semiconductor material. Some of these group III elements may be replaced with boron (B) or thallium (Tl). Further, part of nitrogen (N) may be replaced with phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), or bismuth (Bi). Furthermore, Si, Ge, Se, Te, C, etc. may be added to these semiconductor materials as n-type impurities, and Be, Ca, Sr, Ba, etc. may be added as p-type impurities.
(第1実施例)
図1に、光電変換装置10の要部断面図を示す。図2に、光電変換装置10の平面図を示す。図2のI−I線に対応した縦断面が、図1の要部断面図に対応している。
図1の矢印に示すように、光電変換装置10は下側から入射光を受け入れる。入射光は、紫外光域から緑色光域までを含む可視光域に及んでいる。
光電変換装置10は、入射面側から順に、基板22、バッファ層24、第1フィルタ層32、第2フィルタ層34、バリア層42、及び受光層52の半導体積層を備えている。第1フィルタ層32及び第2フィルタ層34は、受光層52よりも入射面側に設けられている。バリア層42は、受光層52と第2フィルタ層34の間に設けられている。受光層52の表面に、一対の櫛歯電極72、74が電気的に接して形成されている。
(First embodiment)
In FIG. 1, the principal part sectional drawing of the
As indicated by the arrows in FIG. 1, the
The
基板22は、サファイアを用いて形成されている。基板22の材質は、受光層52で受光される可視光を透過するものであればよく、サファイアに代えて、スピネル、リン化ガリウム、ヒ化ガリウム、炭化シリコン、酸化ガリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化マンガン、又は受光層52及びフィルタ層32、34と同系のIII−V族化合物半導体等を用いることもできる。
The
バッファ層24は、厚みが約0.05μmの窒化アルミニウム(AlN)を用いて形成されている。バッファ層24は、基板22上に形成される半導体積層の結晶欠陥を低減するために形成される。バッファ層24の材質は、バッファ層24上に積層する結晶の格子定数に近い格子定数を持つ材質が採用される。
The
第1フィルタ層32は、厚みが約4.0μmの窒化ガリウム(GaN)を用いて形成されている。第1フィルタ層32の材質は、受光層52及び第2フィルタ層34のバンドギャップよりも広いバンドギャップの材質が採用される。さらに、第1フィルタ層32のバンドギャップは、紫外光の光エネルギーを吸収することができる大きさに調整されている。
The
第2フィルタ層34は、厚みが約0.2μmの窒化ガリウム・インジウム(In0.2Ga0.8N)を用いて形成されている。第2フィルタ層34の材質は、受光層52のバンドギャップよりも広く、第1フィルタ層32のバンドギャップよりも狭いバンドギャップの材質が採用される。さらに、第2フィルタ層34のバンドギャップは、受光層52で受光する可視光よりも波長の短い可視光の光エネルギーを吸収することができる大きさに調整されている。
The
バリア層42は、厚みが約0.015μmの窒化ガリウム(GaN)を用いて形成されている。バリア層42の材質は、受光層52及び第2フィルタ層34のバンドギャップよりも広いバンドギャップの材質が採用される。
The
受光層52は、厚みが約0.020μmの窒化ガリウム・インジウム(In0.4Ga0.6N)を用いて形成されている。受光層52の材質は、第1フィルタ層32及び第2フィルタ層34のバンドギャップよりも狭いバンドギャップの材質が採用される。さらに、受光層52のバンドギャップが、受光したい可視光の光信号(光エネルギーである)の波長を吸収することができる大きさに調整されている。
The
図2に示すように、受光層52の表面に一対の櫛歯電極72、74が電気的に接して形成されている。櫛歯電極72と櫛歯電極74には定電位が印加されており、両者の間には電位差が形成されている。一対の櫛歯電極72、74は、白金(Pt)を用いて形成されており、その厚みは0.05μmである。
入射光によって励起した電子・正孔が一対の櫛歯電極72、74間を流れるように、一対の櫛歯電極72、74間の距離は、約数μmの間隔を保って形成されている。なお、櫛歯電極72と櫛歯電極74の形状は対称であっても、また対称でなくてもよい。
As shown in FIG. 2, a pair of
The distance between the pair of
図3に、光電変換装置10の半導体積層のバンドダイアグラムを示す。図中の符号は、各層の符号と一致している。光電変換装置10の受光層52は、緑色光を感度波長域としており、光電変換装置10は緑色光に応じた光信号を電気信号(この実施例では電流信号)に変換する。
図3に示すように、光電変換装置10は、入射面側にエネルギーバンドが広い第1フィルタ層32が設けられている。第1フィルタ層32は、紫外光域から緑色光域までを含む入射光のうち波長の短い紫外光を吸収する。波長の長い青色光及び緑色光は第1フィルタ層32を透過して第2フィルタ層34に入射する。
第2フィルタ層34は波長の短い青色光を吸収して波長の長い緑色光を透過する。したがって、入射光の波長成分のうち受光層52に達するのは緑色光のみとなる。
受光層52は、緑色光を吸収して電子・正孔を生成する。生成した電子・正孔は、受光層52の面内を横方向に移動して一対の櫛歯電極72、74に流入する。したがって、光電変換装置10を利用すると、複数の波長の可視光を含む入射光から緑色光のみを受光層52に入射させることができる。光電変換装置10は緑色光に応じた光信号を選択的に抽出し、それに応じた電気信号(この実施例では電流信号)を得ることができる。このため、光電変換装置10は、他の波長の光信号及び外部光などによる外乱が顕著に抑制され、S/N比の高いものとなる。
In FIG. 3, the band diagram of the semiconductor lamination of the
As shown in FIG. 3, the
The
The
光電変換装置10は、他に次の特徴を有している。
(1)バリア層42が、第2フィルタ層34と受光層52の間にエネルギー障壁を形成している。バリア層42は、第1フィルタ層32及び第2フィルタ層34において、紫外光及び青色光を吸収して生成した電子・正孔が受光層52に流入することを防止する。特に、高温で動作する場合には、第1フィルタ層32及び第2フィルタ層34と受光層52の両者の間において、熱的な電荷の移動が生じ易いが、このような場合にバリア層42は極めて有効である。このため、光電変換装置10は、緑色光によって生成した電子・正孔のみを一対の櫛歯電極72、74に流入させることができる。一対の櫛歯電極72、74に流入する電子・正孔に、第1フィルタ層32及び第2フィルタ層34で生成した電子・正孔が重畳することが防止されている。S/N比が顕著に向上している。
なお、バリア層42が形成されていなくても、第2フィルタ層34の厚みを大きくすれば、第1フィルタ層32及び第2フィルタ層34で生成した電子・正孔が受光層52に流入することを防止することができる。しかしながら、第2フィルタ層34の厚みを大きくすると、結晶欠陥密度も増加するという問題がある。したがって、バリア層52を設けることによって、第2フィルタ層34の厚みを小さくすることができる、ともいえる。バリア層52を設けることによって、結晶欠陥密度が低減された光電変換装置を得ることができる。
(2)光電変換装置10は、複数のフィルタ層(第1フィルタ層32及び第2フィルタ層34)を設け、紫外光と青色光を分けて吸収している。このため、過度な電子・正孔が局所的に生成されることが防止されており、光電変換装置10の耐久性等が向上している。なお、必要に応じて、第1フィルタ層32のみの構造、又は第2フィルタ層34のみの構造にしてもよい。
(3)光電変換装置10は、入射光によって生成した電子・正孔が、一対の櫛歯電極72、74間を横方向に流れる構造(横導通型という)である。従来から知られている縦導通型のPINフォトダイオードでは、受光層の上下面に接してn型の半導体層とp型の半導体層を備える必要があり構造が複雑化する。さらに、n型の半導体層とp型の半導体層に対して電極をそれぞれ形成する必要がある。n型の半導体層に接する電極とp型の半導体層に接する電極は、同一面内に位置しておらず、厚み方向にオフセットされている。このため、n型の半導体層に接する電極とp型の半導体層に接する電極は、それぞれ専用の製造工程を必要とする。このため、PIN構造を利用する光電変換装置の構造は複雑であり、製造に要する工程数が増加し歩留まりも悪い。
一方、本実施例の光電変換装置10は、受光層52の表面に対して一対の櫛歯電極72、74が設けられた横導通型である。このため、受光層52は一つの半導体層によって構成することができ、構造が簡単化される。さらに、一対の櫛歯電極72、74は同一面内に位置しているので、同一の製造工程で作成することもできる。
(4)光電変換装置10は、基板22の裏面側を入射面とすることができる。このため、櫛歯電極72、74が形成されている面を回路基板に接触させて実装することができる。電極をリードフレームやプリント基板の導体パターンに直接接合するフリップチップ実装が可能となる。したがって、ワイヤ接合部などで雑音を拾うことによって損失が生じることも防止でき、クロストークやノイズの低減が実現できる。また、入射面となる基板22の裏面を表に向けた状態で光電変換装置10を回路基板に実装することができるので、光電変換装置10に光を導く光ファイバや光導波路を実装しやすい。さらに、基板22の裏面に光ファイバや光導波路を直接接合させることができ、両者の間隙から光が漏れて損失することを大幅に低減することができる。
(5)受光層52には、必要に応じてn型の不純物を添加してもよい。不純物を添加すると、電荷の寿命(ライフタイム)を制御することができる。例えば、入射光の強度の変化に対して寿命の長い電界による応答の遅れがある場合には、不純物を添加することによって電荷の寿命を短くすることができる。このため高速な応答特性を有する光電変換装置を得ることができる。
The
(1) The
Even if the
(2) The
(3) The
On the other hand, the
(4) The
(5) An n-type impurity may be added to the
(光電変換装置10の製造方法)
次に、図4を用いて、光電変換装置10の製造方法を説明する。
図4(A)に示すように、サファイアからなる基板22を用意する。基板22の表面にはa面が選択されており、その表面は有機洗浄及び熱処理により洗浄が実施されている。
まず、基板22の温度を1100℃に保持して、水素ガスを流速2リットル/分で供給して基板22の表面を気相エッチングする。
次に、図4(B)に示すように、基板22の温度を400℃まで低下させて、MOCVD法を利用して、基板22上にバッファ層24を形成する。このとき、水素ガスを20リットル/分で供給し、アルミニウム原料としてトリメチルアルミニウム(TMAl)を1.8×10−5モル/分で供給し、窒素原料としてアンモニアガス(NH3)を10リットル/分で供給するのが好ましい。
(Method for manufacturing photoelectric conversion device 10)
Next, the manufacturing method of the
As shown in FIG. 4A, a
First, while maintaining the temperature of the
Next, as shown in FIG. 4B, the temperature of the
次に、基板22の温度を1150℃に保持して、MOCVD法を利用して、バッファ層22上に第1フィルタ層32を形成する。このとき、ガリウム原料としてトリメチルガリウム(TMG)、窒素原料としてアンモニアガス(NH3)を好適に利用することができる。
次に、基板22の温度を850℃に保持して、MOCVD法を利用して、第1フィルタ層32上に第2フィルタ層34を形成する。このとき、水素ガス又は窒素ガスを10リットル/分で供給し、ガリウム原料としてトリメチルガリウム(TMG)を1.0×10−4モル/分で供給し、窒素原料としてアンモニアガス(NH3)を10リットル/分で供給し、インジウム原料としてトリメチルインジウム(TMI)を0.2×10−4モル/分で供給するのが好ましい。
次に、基板22の温度を850℃に保持して、MOCVD法を利用して、第2フィルタ層34上にバリア層42を形成する。このとき、水素ガス又は窒素ガスを20リットル/分で供給し、ガリウム原料としてトリメチルガリウム(TMG)を1.5×10−4モル/分で供給し、窒素原料としてアンモニアガス(NH3)を10リットル/分で供給するのが好ましい。
次に、基板22の温度を730℃に保持して、MOCVD法を利用して、バリア層42上に受光層52を形成する。このとき、水素ガス又は窒素ガスを20リットル/分で供給し、ガリウム原料としてトリメチルガリウム(TMG)を1.0×10−4モル/分で供給し、窒素原料としてアンモニアガス(NH3)を10リットル/分で供給し、インジウム原料としてトリメチルインジウム(TMI)を0.5×10−4モル/分で供給するのが好ましい。
最後に、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術を利用して、受光層52上に一対の櫛歯電極72、74を形成する。一対の櫛歯電極72、74は、同一の製造工程を利用して同時に作成される。
これらの工程を経て、光電変換装置10を得ることができる。
Next, the temperature of the
Next, the temperature of the
Next, the
Next, the
Finally, a pair of
The
(第2実施例)
次に、第2実施例の光電変換装置100を説明する。ただし、第1実施例と略同一構成要素に関しては同一符号を付し、その説明を省略することがある。
図5に、光電変換装置100の要部断面図を示す。図6に、光電変換装置100の平面図を示す。図6のV−V線に対応した縦断面が、図5の要部断面図に対応している。
図5の矢印に示すように、光電変換装置100は上側から入射光を受け入れる。入射光は、青色光域から緑色光域までを含む可視光域に及んでいる。
光電変換装置100は、入射面に対して反対側から順に、基板22、バッファ層24、下地層62、受光層52、及び第3フィルタ層36の半導体積層を備えている。第3フィルタ層36は、受光層52よりも入射面側に設けられている。第3フィルタ層36には、櫛歯状の開口が形成されている。36aは開口の境界を示している。受光層52の表面に、一対の櫛歯電極72、74が電気的に接して形成されている。櫛歯電極72、74は、第3フィルタ層36の櫛歯状の開口に形成されている。第3フィルタ層36は、受光層52の表面のうち、一対の櫛歯電極72、74の間に形成されている。第3フィルタ層36は、受光層52の表面のうち、一対の櫛歯電極72、74が形成されている以外の部分を覆って形成されている、ともいえる。
(Second embodiment)
Next, the
FIG. 5 shows a cross-sectional view of the main part of the
As indicated by an arrow in FIG. 5, the
The
基板22は、サファイアを用いて形成されている。
バッファ層24は、厚みが約0.05μmの窒化アルミニウム(AlN)を用いて形成されている。
下地層62は、厚みが約4.0μmの窒化ガリウム(GaN)を用いて形成されている。下地層62は、バッファ層24と受光層52の間の格子不整合を緩和するために設けられている。
The
The
The
受光層52は、厚みが約0.020μmの窒化ガリウム・インジウム(In0.4Ga0.6N)を用いて形成されている。受光層52の材質は、第3フィルタ層36のバンドギャップよりも狭いバンドギャップの材質が採用される。さらに、受光層52のバンドギャップが、受光したい可視光の光信号(光エネルギーである)の波長を吸収することができる大きさに調整されている。
The
第3フィルタ層36は、厚みが約0.2μmの窒化ガリウム・インジウム(In0.2Ga0.8N)を用いて形成されている。第3フィルタ層36の材質は、受光層52のバンドギャップよりも広い材質が採用される。さらに、第3フィルタ層36のバンドギャップは、受光層52で受光される可視光よりも波長の短い可視光の光エネルギーを吸収することができる大きさに調整されている。
The
図6に示すように、受光層52の表面に一対の櫛歯電極72、74が形成されている。櫛歯電極72と櫛歯電極74には定電位が印加されており、両者の間には電位差が形成されている。一対の櫛歯電極72、74は、ニッケル(Ni)を用いて形成されており、その厚みは0.05μmである。
なお、一対の櫛歯電極72、74は、可視光に対して透明な導電性材料又は不透明な導電性材料のいずれを採用してもよい。透明な材料の場合は、受光層52により多くの可視光を入射させることができる。不透明な材料の場合は、第3フィルタ層36を通過しないと可視光が受光層52に到達できない構造となるので、S/N比の高い光電変換が可能となる。
As shown in FIG. 6, a pair of
The pair of
光電変換装置100に入射してくる入射光は、青色光域から緑色光域までを含む可視光である。第3フィルタ層36は波長の短い青色光を吸収して波長の長い緑色光を透過させる。したがって、入射光の波長成分のうち受光層52に達するのは緑色光のみとなる。
受光層52は、緑色光を吸収して電子・正孔を生成する。生成した電子・正孔は一対の櫛歯電極72、74に流入する。したがって、光電変換装置100を利用すると、青色光域から緑色光域までを含む可視光を含む入射光から緑色光のみを受光層52に入射させることができる。光電変換装置10は緑色光に応じた光信号を選択的に抽出し、それに応じた電気信号(この実施例では電流信号)を得ることができる。このため、光電変換装置100は、他の波長の光信号及び外部光などによる外乱が顕著に抑制され、S/N比の高いものとなる。
なお、受光層52と第3フィルタ層36の間にバリア層を設けて、第3フィルタ層36で生成した電子・正孔が受光層52に流入するのを防止する構造としてもよい。
また、第3フィルタ層36の表面に他の半導体層を設けて、他の波長の可視光を遮断する構造としてもよい。
Incident light entering the
The
Note that a barrier layer may be provided between the
Further, another semiconductor layer may be provided on the surface of the
(光電変換装置100の製造方法)
次に、図7を用いて、光電変換装置100の製造方法を説明する。
図7(A)に示すように、サファイアからなる基板22を用意する。基板22の表面にはa面が選択されており、その表面は有機洗浄及び熱処理により洗浄が実施されている。
まず、基板22の温度を1100℃に保持して、水素ガスを流速2リットル/分で供給して基板22の表面を気相エッチングする。
次に、図7(B)に示すように、基板22の温度を400℃まで低下させて、MOCVD法を利用して、基板22上にバッファ層24を形成する。このとき、水素ガスを20リットル/分で供給し、アルミニウム原料としてトリメチルアルミニウム(TMAl)を1.8×10−5モル/分で供給し、窒素原料としてアンモニアガス(NH3)を10リットル/分で供給するのが好ましい。
(Method for manufacturing photoelectric conversion device 100)
Next, the manufacturing method of the
As shown in FIG. 7A, a
First, while maintaining the temperature of the
Next, as shown in FIG. 7B, the temperature of the
次に、基板22の温度を1150℃に保持して、MOCVD法を利用して、バッファ層22上に下地層62を形成する。このとき、ガリウム原料としてトリメチルガリウム(TMG)、窒素原料としてアンモニアガス(NH3)を好適に利用することができる。
次に、基板22の温度を730℃に保持して、MOCVD法を利用して、下地層62上に受光層52を形成する。このとき、水素ガス又は窒素ガスを20リットル/分で供給し、ガリウム原料としてトリメチルガリウム(TMG)を1.0×10−4モル/分で供給し、窒素原料としてアンモニアガス(NH3)を10リットル/分で供給し、インジウム原料としてトリメチルインジウム(TMI)を0.5×10−4モル/分で供給するのが好ましい。
次に、基板22の温度を850℃に保持して、受光層52上に第3フィルタ層36を形成する。このとき、水素ガス又は窒素ガスを10リットル/分で供給し、ガリウム原料としてトリメチルガリウム(TMG)を1.0×10−4モル/分で供給し、窒素原料としてアンモニアガス(NH3)を10リットル/分で供給し、インジウム原料としてトリメチルインジウム(TMI)を0.2×10−4モル/分で供給するのが好ましい。
Next, the temperature of the
Next, the temperature of the
Next, the temperature of the
最後に、図7(C)に示すように、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術を利用して、第3フィルタ層36を一対の櫛歯電極72、74形成部位に沿って除去する。除去され露出された受光層52の表面にNiを蒸着して一対の櫛歯電極72、74を形成する。一対の櫛歯電極72、74は、同一の製造工程を利用して同時に作成される。
これらの工程を経て、光電変換装置100を得ることができる。
Finally, as shown in FIG. 7C, the
Through these steps, the
(第3実施例)
次に、第3実施例の光電変換装置200を説明する。ただし、第1実施例又は第2実施例と略同一構成要素に関しては同一符号を付し、その説明を省略することがある。
図8に、光電変換装置200の要部断面図を示す。
図8の矢印に示すように、光電変換装置200は上側から入射光を受け入れる。入射光は、紫外光域から緑色光域までを含む可視光域にまで及んでいる。
光電変換装置200は、入射面に対して反対側から順に、基板22、バッファ層24、下地層62、受光層52、バリア層44、第4フィルタ層37、及び第5フィルタ層38の半導体積層を備えている。第4フィルタ層37及び第5フィルタ層38は、受光層52よりも入射面側に設けられている。バリア層44は、受光層52と第4フィルタ層37の間に設けられている。受光層52の表面に、一対の第1櫛歯電極72、74が電気的に接して形成されている。バリア層44、第4フィルタ層37、及び第5フィルタ層38は、受光層52の表面のうち、一対の第1櫛歯電極72、74の間に形成されている。バリア層44、第4フィルタ層37、及び第5フィルタ層38は、受光層52の表面のうち、一対の第1櫛歯電極72、74が形成されている以外の部分を覆って形成されている、ともいえる。
さらに、第4フィルタ層37の表面に、一対の第2櫛歯電極76、78が電気的に接して形成されている。第5フィルタ層38は、第4フィルタ層37の表面のうち、一対の第2櫛歯電極76、78の間に形成されている。第5フィルタ層38は、第4フィルタ層37の表面のうち、一対の第2櫛歯電極76、78が形成されている以外の部分を覆って形成されている、ともいえる。
(Third embodiment)
Next, the
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of the
As indicated by an arrow in FIG. 8, the
The
Further, a pair of
基板22は、サファイアを用いて形成されている。
バッファ層24は、厚みが約0.05μmの窒化アルミニウム(AlN)を用いて形成されている。
下地層62は、厚みが約4.0μmの窒化ガリウム(GaN)を用いて形成されている。
The
The
The
受光層52は、厚みが約0.020μmの窒化ガリウム・インジウム(In0.4Ga0.6N)を用いて形成されている。受光層52の材質は、第4フィルタ層37及び第5フィルタ層38のバンドギャップよりも狭いバンドギャップの材質が採用される。さらに、受光層52のバンドギャップが、受光したい可視光の光信号(光エネルギーである)の波長を吸収することができる大きさに調整されている。
The
バリア層44は、厚みが約0.015μmの窒化ガリウム(GaN)を用いて形成されている。バリア層42の材質は、受光層52及び第4フィルタ層37のバンドギャップよりも広いバンドギャップの材質が採用される。
The
第4フィルタ層37は、厚みが約0.2μmの窒化ガリウム・インジウム(In0.2Ga0.8N)を用いて形成されている。第4フィルタ層37の材質は、受光層52のバンドギャップよりも広い材質が採用される。第4フィルタ層37のバンドギャップは、受光層52で受光する可視光よりも波長の短い可視光の光エネルギーを吸収する大きさに調整されている。
The
第5フィルタ層38は、厚みが約0.2μmの窒化ガリウム(GaN)を用いて形成されている。第5フィルタ層38の材質は、受光層52及び第4フィルタ層37のバンドギャップよりも広いバンドギャップの材質が採用される。第5フィルタ層38のバンドギャップは、紫外光の光エネルギーを吸収する大きさに調整されている。
また、後述するように、第4フィルタ層37は、その機能面から第2の受光層ともいえる。
The
Further, as will be described later, the
受光層52の表面に一対の第1櫛歯電極72、74が形成されている。第1櫛歯電極72と第1櫛歯電極74には定電位が印加されており、両者の間には電位差が形成されている。一対の櫛歯電極72、74は、ニッケル(Ni)を用いて形成されており、その厚みは0.05μmである。
第4フィルタ層37の表面に一対の第2櫛歯電極76、78が形成されている。第2櫛歯電極76と第2櫛歯電極78には定電位が印加されており、両者の間には電位差が形成されている。一対の櫛歯電極76、78は、ニッケル(Ni)を用いて形成されており、その厚みは0.05μmである。
一対の櫛歯電極72、74は、可視光に対して透明な導電性材料又は不透明な導電性材料のいずれを採用してもよい。また、一対の櫛歯電極76、78は、可視光に対して透明な導電性材料又は不透明な導電性材料のいずれも採用してもよい。一方の組の櫛歯電極が透明で、他方の組の櫛歯電極が不透明とすることもできる。光電変換効率とS/N比の両者の特性を考慮して、適宜採用することができる。
A pair of
A pair of
The pair of comb-
光電変換装置200に入射してくる入射光は、紫外光域から緑色光域までを含む可視光である。第5フィルタ層38は、紫外光域から緑色光域までを含む入射光のうち波長の短い紫外光を吸収する。波長の長い青色光及び緑色光は第5フィルタ層38を透過して第4フィルタ層37に入射する。
第4フィルタ層37は波長の短い青色光を吸収して波長の長い緑色光を透過させる。したがって、入射光の波長成分のうち受光層52に達するのは緑色光のみとなる。このとき、第4フィルタ層37は、青色光を吸収して電子・正孔を生成する。生成した電子・正孔は一対の第2櫛歯電極76、78に流入する。これにより、第2櫛歯電極76、78において、青色光に応じた光信号を抽出し、それに応じた電気信号(この例では電流信号)を得ることができる。
さらに、受光層52は、緑色光を吸収して電子・正孔を生成する。生成した電子・正孔は一対の第1櫛歯電極72、74に流入する。これにより、第1櫛歯電極76、78において、緑色光に応じた光信号を抽出し、それに応じた電気信号(この例では電流信号)を得ることができる。
光電変換装置200を利用すると、複数の波長の可視光を含む入射光から青色光及び緑色光を分光し、それぞれの光信号に応じた電気信号を得ることができる。複数の波長の光信号を一つの光電変換装置200で電気信号に変換することができる。
なお、第4フィルタ層37と第5フィルタ層38の間にバリア層が設けて、第5フィルタ層38で生成した電子・正孔が第4フィルタ層37に流入するのを防止する構造としてもよい。
Incident light incident on the
The
Further, the
When the
Note that a barrier layer may be provided between the
(光電変換装置200の製造方法)
次に、図9を用いて、光電変換装置200の製造方法を説明する。
図9(A)に示すように、サファイアからなる基板22を用意する。基板22の表面にはa面が選択されており、その表面は有機洗浄及び熱処理により洗浄が実施されている。
まず、基板22の温度を1100℃に保持して、水素ガスを流速2リットル/分で供給して基板22の表面を気相エッチングする。
次に、図9(B)に示すように、基板22の温度を400℃まで低下させて、MOCVD法を利用して、基板22上にバッファ層24を形成する。このとき、水素ガスを20リットル/分で供給し、アルミニウム原料としてトリメチルアルミニウム(TMAl)を1.8×10−5モル/分で供給し、窒素原料としてアンモニアガス(NH3)を10リットル/分で供給するのが好ましい。
(Method for manufacturing photoelectric conversion device 200)
Next, the manufacturing method of the
As shown in FIG. 9A, a
First, while maintaining the temperature of the
Next, as shown in FIG. 9B, the temperature of the
次に、基板22の温度を1150℃に保持して、MOCVD法を利用して、バッファ層22上に下地層62を形成する。このとき、ガリウム原料としてトリメチルガリウム(TMG)、窒素原料としてアンモニアガス(NH3)を好適に利用することができる。
次に、基板22の温度を730℃に保持して、MOCVD法を利用して、下地層62上に受光層52を形成する。このとき、水素ガス又は窒素ガスを20リットル/分で供給し、ガリウム原料としてトリメチルガリウム(TMG)を1.0×10−4モル/分で供給し、窒素原料としてアンモニアガス(NH3)を10リットル/分で供給し、インジウム原料としてトリメチルインジウム(TMI)を0.5×10−4モル/分で供給するのが好ましい。
次に、基板22の温度を850℃に保持して、MOCVD法を利用して、受光層52上にバリア層44を形成する。このとき、水素ガス又は窒素ガスを20リットル/分で供給し、ガリウム原料としてトリメチルガリウム(TMG)を1.5×10−4モル/分で供給し、窒素原料としてアンモニアガス(NH3)を10リットル/分で供給するのが好ましい。
次に、基板22の温度を850℃に保持して、バリア層44上に第4フィルタ層37を形成する。このとき、水素ガス又は窒素ガスを10リットル/分で供給し、ガリウム原料としてトリメチルガリウム(TMG)を1.0×10−4モル/分で供給し、窒素原料としてアンモニアガス(NH3)を10リットル/分で供給し、インジウム原料としてトリメチルインジウム(TMI)を0.2×10−4モル/分で供給するのが好ましい。
次に、基板22の温度を850℃に保持して、MOCVD法を利用して、第4フィルタ層37上に第5フィルタ層38を形成する。このとき、水素ガス又は窒素ガスを20リットル/分で供給し、ガリウム原料としてトリメチルガリウム(TMG)を1.5×10−4モル/分で供給し、窒素原料としてアンモニアガス(NH3)を10リットル/分で供給するのが好ましい。
Next, the temperature of the
Next, the temperature of the
Next, the temperature of the
Next, the temperature of the
Next, the temperature of the
次に、図9(C)に示すように、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術を利用して、第5フィルタ層38を一対の第2櫛歯電極76、78形成部位に沿って除去する。第5フィルタ層38が除去され露出された第4フィルタ層37の表面にNiを蒸着して一対の第2櫛歯電極76、78を形成する。一対の第2櫛歯電極76、78は、同一の製造工程を利用して同時に作成される。
次に、図9(D)に示すように、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術を利用して、第5フィルタ層38と第4フィルタ層37とバリア層44を一対の第1櫛歯電極72、74形成部位に沿って除去する。除去され露出された受光層52の表面にNiを蒸着して一対の第1櫛歯電極72、74を形成する。一対の第2櫛歯電極72、74は、同一の製造工程を利用して同時に作成される。
これらの工程を経て、光電変換装置100を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 9C, the
Next, as shown in FIG. 9D, the
Through these steps, the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
22:基板
24:バッファ層
32:第1フィルタ層
34:第2フィルタ層
36:第3フィルタ層
37:第4フィルタ層
38:第5フィルタ層
42、44:バリア層
52:受光層
62:下地層
72、74:第1櫛歯電極
76、78:第2櫛歯電極
22: substrate 24: buffer layer 32: first filter layer 34: second filter layer 36: third filter layer 37: fourth filter layer 38:
Claims (6)
III−V族化合物半導体の受光層と、
電位差を持つとともに受光層の表面に電気的に接している一対の電極と、
受光層よりも入射面側に設けられているとともに受光層のバンドギャップよりも広いバンドギャップを有するIII−V族化合物半導体のフィルタ層を備え、
フィルタ層は、受光層が吸収する光よりも波長の短い光を吸収することを特徴とする光電変換装置。 A photoelectric conversion device that converts light energy into electrical energy,
A light-receiving layer of a III-V compound semiconductor;
A pair of electrodes having a potential difference and being in electrical contact with the surface of the light receiving layer;
A filter layer of a III-V compound semiconductor provided on the incident surface side of the light receiving layer and having a wider band gap than the band gap of the light receiving layer;
The filter layer absorbs light having a shorter wavelength than light absorbed by the light receiving layer.
フィルタ層は、受光層が吸収する可視光よりも波長の短い可視光を吸収するようにバンドギャップの幅が調整されていることを特徴とする請求項1の光電変換装置。 The band width of the light receiving layer is adjusted so as to absorb the optical energy of visible light,
The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the filter layer has a band gap width adjusted so as to absorb visible light having a shorter wavelength than visible light absorbed by the light receiving layer.
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