JP2024003684A - Photonic crystal and infrared optical device - Google Patents

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理 諸原
Tadashi Morohara
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photonic crystal and an infrared optical device which can be widely used in a mid-infrared light region.
SOLUTION: The photonic crystal includes a periodic structure made in plural regions containing impurities in different concentrations, and is made of AlxGayIn1-x-yAszSb1-z (0≤x+y≤0.5, 0≤z≤1.0). The periodic structure may have a periodicity in three different directions which are not in the same flat surface. The material may be AlxGayIn1-x-yAszSb1-z (0≤x+y≤0.5, 0≤z≤0.5).
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本開示は、フォトニック結晶及び赤外線光デバイスに関する。 TECHNICAL FIELD This disclosure relates to photonic crystals and infrared light devices.

一般に波長が2μm以上の長波長帯の赤外線は、その熱的効果及びガスによる赤外線吸収の効果から、人体を検知する人感センサ、非接触温度センサ及びガスセンサ等に使用されている。特に2~15μm程度の波長を有する、短波長から、中波長、長波長赤外線の領域(中赤外域と称する)の赤外線は、気体分子が特有の吸収帯を示すことから、非分散赤外吸収式のガス濃度測定装置に用いられてきた。その中で、赤外線光デバイスは、ガス濃度測定器の検出分解能及び消費電力といった主要性能を大きく左右する重要な部材であり、所望の波長における高い発光強度又は受光感度を有する赤外線光デバイスが求められてきた。ここで、光デバイスは発光素子又は受光素子を意味する。例えば、発光素子として発光ダイオード(LED)が用いられる。また、例えば、受光素子としてフォトダイオード(PD)が用いられる。このような半導体を用いた赤外線光デバイスは、材料設計により、所望の波長帯での受発光が可能であり、ガス濃度測定器に用いられてきた。 Generally, infrared rays in a long wavelength band of 2 μm or more are used in human sensors, non-contact temperature sensors, gas sensors, etc. that detect the human body because of their thermal effects and the effects of infrared absorption by gases. In particular, infrared rays in the short, medium, and long wavelength infrared regions (referred to as the mid-infrared region), which have wavelengths of about 2 to 15 μm, are non-dispersed infrared absorbers because gas molecules exhibit a unique absorption band. It has been used in type gas concentration measuring devices. Among these, infrared light devices are important components that greatly influence the main performance of gas concentration measuring instruments, such as detection resolution and power consumption, and infrared light devices with high emission intensity or light reception sensitivity at desired wavelengths are required. It's here. Here, the optical device means a light emitting element or a light receiving element. For example, a light emitting diode (LED) is used as the light emitting element. Further, for example, a photodiode (PD) is used as the light receiving element. Infrared light devices using such semiconductors are capable of receiving and emitting light in a desired wavelength band depending on material design, and have been used in gas concentration measuring instruments.

しかしながら、現在のところ、特に赤外線光デバイスを用いた分析機器は広く普及するに至っていない。その理由の一つとして、公知の赤外線光デバイスでは十分な発光強度又は受光感度が得られないために、分析機器全体として十分な信号強度(S/N比)が得られないことが挙げられる。 However, at present, analytical instruments that use infrared light devices have not become widely used. One of the reasons for this is that known infrared light devices do not provide sufficient light emission intensity or light reception sensitivity, and therefore, sufficient signal strength (S/N ratio) cannot be obtained for the analytical instrument as a whole.

一般にLEDの発光強度が小さくなる原因の一つとして、光取り出し効率が小さいことが挙げられる。光取り出し効率を上げる方法として、光の波長程度の周期を有するフォトニック結晶を用いる手法が知られている。フォトニック結晶は周期的な屈折率分布を持つ結晶であり、光子エネルギーに対してバンド構造が形成されているという特徴を持つ。フォトニック結晶のバンド構造を適切に設計することで、所望の波長の透過率又は反射率を制御することができる。 Generally, one of the reasons why the light emission intensity of an LED becomes low is that the light extraction efficiency is low. As a method of increasing light extraction efficiency, a method using a photonic crystal having a period comparable to the wavelength of light is known. A photonic crystal is a crystal with a periodic refractive index distribution, and is characterized by the formation of a band structure with respect to photon energy. By appropriately designing the band structure of a photonic crystal, the transmittance or reflectance of a desired wavelength can be controlled.

例えば特許文献1は、光出射面にフォトニック結晶を形成することで、LEDの光取り出し効率を向上する手法を開示する。また特許文献2は、発光層に対して光出射面と反対の面に反射型フォトニック結晶を形成することで、光取り出し効率を向上する手法を開示する。 For example, Patent Document 1 discloses a method of improving the light extraction efficiency of an LED by forming a photonic crystal on a light exit surface. Moreover, Patent Document 2 discloses a method of improving light extraction efficiency by forming a reflective photonic crystal on a surface of a light-emitting layer opposite to a light-emitting surface.

国際公開第2013/008556号International Publication No. 2013/008556 国際公開第2015/133000号International Publication No. 2015/133000

フォトニック結晶周期構造は、異なる屈折率を有する2つの構造体の界面において形成され、主にピラー構造又はホール構造からなる凹凸を有することが一般的である。しかしながら凹凸を形成するためにドライエッチングを使用することが多く、被エッチング層がダメージを受け光デバイスの特性が低下するという問題がある。また化合物半導体層の表面に凹凸を形成するため、半導体表面の保護膜形成における被覆性及び均一性に問題が生じ得る。 A photonic crystal periodic structure is formed at an interface between two structures having different refractive indexes, and generally has irregularities mainly consisting of a pillar structure or a hole structure. However, dry etching is often used to form unevenness, and there is a problem in that the layer to be etched is damaged and the characteristics of the optical device are deteriorated. Furthermore, since the surface of the compound semiconductor layer is uneven, problems may occur in the coverage and uniformity of the protective film formed on the semiconductor surface.

本開示はこのような事情を鑑みてされたものであって、中赤外域で広く利用可能なフォトニック結晶及び赤外線光デバイスを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of these circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a photonic crystal and an infrared optical device that can be widely used in the mid-infrared region.

(1)本開示の一実施形態に係るフォトニック結晶は、
不純物濃度が互いに異なる複数の領域で構成される周期構造を有し、
構成材料がAlGaIn1-x-yAsSb1-z(0≦x+y≦0.5、0≦z≦1.0)である。
(1) The photonic crystal according to an embodiment of the present disclosure is
It has a periodic structure composed of multiple regions with different impurity concentrations,
The constituent material is Al x Ga y In 1-x-y As z Sb 1-z (0≦x+y≦0.5, 0≦z≦1.0).

(2)本開示の一実施形態として、(1)において、
前記周期構造は、同一平面にない異なる3つの方向に周期性を持つ。
(2) As an embodiment of the present disclosure, in (1),
The periodic structure has periodicity in three different directions that are not on the same plane.

(3)本開示の一実施形態として、(1)又は(2)において、
前記構成材料がAlGaIn1-x-yAsSb1-z(0≦x+y≦0.5、0≦z≦0.5)である。
(3) As an embodiment of the present disclosure, in (1) or (2),
The constituent material is Al x Ga y In 1-xy As z Sb 1-z (0≦x+y≦0.5, 0≦z≦0.5).

(4)本開示の一実施形態として、(1)から(3)のいずれかにおいて、
前記周期構造は、低屈折率領域と高屈折率領域からなり、
前記低屈折率領域は、1.0×1018/cm以上の不純物濃度を持つN型半導体領域を含み、
前記高屈折率領域は、P型半導体領域、真性半導体領域及び前記低屈折率領域のN型半導体領域より不純物濃度の低いN型半導体領域のうち少なくとも1つを含む。
(4) As an embodiment of the present disclosure, in any one of (1) to (3),
The periodic structure consists of a low refractive index region and a high refractive index region,
The low refractive index region includes an N-type semiconductor region having an impurity concentration of 1.0×10 18 /cm 3 or more,
The high refractive index region includes at least one of a P-type semiconductor region, an intrinsic semiconductor region, and an N-type semiconductor region having a lower impurity concentration than the N-type semiconductor region of the low refractive index region.

(5)本開示の一実施形態として、(4)において、
前記低屈折率領域は、3.0×1018/cm以上の不純物濃度を持つN型半導体領域を含む。
(5) As an embodiment of the present disclosure, in (4),
The low refractive index region includes an N-type semiconductor region having an impurity concentration of 3.0×10 18 /cm 3 or more.

(6)本開示の一実施形態として、(4)又は(5)において、
前記高屈折率領域は、P型半導体領域、真性半導体領域及び3.0×1017/cm未満の不純物濃度を持つN型半導体領域のうち少なくとも1つを含む。
(6) As an embodiment of the present disclosure, in (4) or (5),
The high refractive index region includes at least one of a P-type semiconductor region, an intrinsic semiconductor region, and an N-type semiconductor region having an impurity concentration of less than 3.0×10 17 /cm 3 .

(7)本開示の一実施形態として、(1)から(6)のいずれかにおいて、
基板上に設けられ、前記基板の一方の主面の平面方向に周期性を持つ周期構造を有する。
(7) As an embodiment of the present disclosure, in any one of (1) to (6),
It is provided on a substrate and has a periodic structure having periodicity in the plane direction of one main surface of the substrate.

(8)本開示の一実施形態に係る赤外線光デバイスは、
基板と、
赤外線の受光又は発光を行う受発光層と、
(1)から(7)のいずれかのフォトニック結晶と、を備える。
(8) The infrared light device according to an embodiment of the present disclosure includes:
A substrate and
a light receiving and emitting layer that receives or emits infrared light;
A photonic crystal according to any one of (1) to (7) is provided.

(9)本開示の一実施形態として、(8)において、
前記フォトニック結晶の構成材料のバンドギャップが、前記受発光層のバンドギャップよりも大きい。
(9) As an embodiment of the present disclosure, in (8),
The bandgap of the constituent material of the photonic crystal is larger than the bandgap of the light emitting/receiving layer.

(10)本開示の一実施形態として、(8)又は(9)において、
赤外線を出射する、又は、入射する入出射面を有し、前記フォトニック結晶が前記受発光層に対して前記入出射面の側に形成されている。
(10) As an embodiment of the present disclosure, in (8) or (9),
It has an entrance/exit surface that emits or enters infrared rays, and the photonic crystal is formed on the side of the entrance/exit surface with respect to the light emitting/receiving layer.

(11)本開示の一実施形態として、(10)において、
前記フォトニック結晶が、前記入出射面に形成されている。
(11) As an embodiment of the present disclosure, in (10),
The photonic crystal is formed on the input/output surface.

(12)本開示の一実施形態として、(8)から(11)のいずれかにおいて、
前記フォトニック結晶と前記受発光層との距離が、前記受発光層のバンドギャップに対応する光の波長の1波長以内である。
(12) As an embodiment of the present disclosure, in any one of (8) to (11),
A distance between the photonic crystal and the light emitting/receiving layer is within one wavelength of light corresponding to a band gap of the light emitting/receiving layer.

(13)本開示の一実施形態として、(8)又は(9)において、
赤外線を出射する、又は、入射する入出射面を有し、前記フォトニック結晶が前記受発光層に対して前記入出射面の反対側に形成されている。
(13) As an embodiment of the present disclosure, in (8) or (9),
It has an entrance/exit surface that emits or enters infrared rays, and the photonic crystal is formed on the opposite side of the entrance/exit surface with respect to the light receiving/emitting layer.

本開示によれば、中赤外域で広く利用可能なフォトニック結晶及び赤外線光デバイスを提供することができる。赤外線光デバイスについては、中赤外の波長域において強い発光特性又は受光特性を有することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a photonic crystal and an infrared optical device that can be widely used in the mid-infrared region. Infrared light devices can have strong light emitting or light receiving characteristics in the mid-infrared wavelength range.

図1は、フォトニック結晶の構成及び形成方法を例示する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the structure and formation method of a photonic crystal. 図2は、フォトニック結晶における領域の配置及び形状を例示する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the arrangement and shape of regions in a photonic crystal. 図3は、フォトニック結晶における領域の配置及び形状を例示する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the arrangement and shape of regions in a photonic crystal. 図4は、フォトニック結晶における領域の形状を例示する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the shape of a region in a photonic crystal. 図5は、フォトニック結晶における領域の形状を例示する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the shape of a region in a photonic crystal. 図6は、フォトニック結晶における2水準の領域を例示する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating two-level regions in a photonic crystal. 図7は、フォトニック結晶における2水準の領域を例示する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating two-level regions in a photonic crystal. 図8は、フォトニック結晶の構成及び形成方法を例示する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating the structure and formation method of a photonic crystal. 図9は、フォトニック結晶における点欠陥を例示する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating point defects in a photonic crystal. 図10は、赤外線光デバイスにおけるフォトニック結晶の配置を例示する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the arrangement of photonic crystals in an infrared light device. 図11は、赤外線光デバイスにおけるフォトニック結晶の配置を例示する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating the arrangement of photonic crystals in an infrared light device. 図12は、赤外線光デバイスにおけるフォトニック結晶の配置を例示する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating the arrangement of photonic crystals in an infrared light device. 図13は、赤外線光デバイスにおけるフォトニック結晶の配置を例示する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the arrangement of photonic crystals in an infrared light device. 図14は、InSb層の屈折率のn型不純物濃度に対する依存性を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing the dependence of the refractive index of the InSb layer on the n-type impurity concentration.

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態が説明される。ただし、図面は模式的なものである。例えば厚み、長さ、周期等は現実のものと異なる。本開示の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、様々な変更を加えることができる。以下の実施形態は、本開示の内容を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが解決手段に必須であるとは限らない。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. However, the drawings are schematic. For example, the thickness, length, period, etc. are different from the real thing. The technical idea of the present disclosure can be modified in various ways within the technical scope defined by the claims. The following embodiments do not limit the content of this disclosure. Furthermore, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the solution.

<フォトニック結晶>
本実施形態に係るフォトニック結晶は、AlGaIn1-x-yAsSb1-z(0≦x≦0.5、0≦y≦0.5、0≦x+y≦0.5、0≦z≦1.0)を含み、不純物濃度が互いに異なる複数の領域で構成される周期構造を有する。本開示の発明者らは、中赤外域において、材料に不純物ドープを行い、不純物濃度(キャリア濃度)を制御することで、屈折率を広く制御することができることを発見した。ここでキャリア濃度は、不純物濃度と活性化率により決まる。
<Photonic crystal>
The photonic crystal according to this embodiment has Al x Ga y In 1-x-y As z Sb 1-z (0≦x≦0.5, 0≦y≦0.5, 0≦x+y≦0.5 , 0≦z≦1.0), and has a periodic structure composed of a plurality of regions having mutually different impurity concentrations. The inventors of the present disclosure have discovered that the refractive index can be broadly controlled in the mid-infrared region by doping a material with impurities and controlling the impurity concentration (carrier concentration). Here, the carrier concentration is determined by the impurity concentration and activation rate.

低屈折率領域は、1.0×1018/cm以上の不純物濃度を持つN型半導体領域を含んで形成される。 The low refractive index region is formed including an N-type semiconductor region having an impurity concentration of 1.0×10 18 /cm 3 or more.

また高屈折率領域は、P型半導体領域、真性半導体領域及びN型半導体領域のうち少なくとも1つを含んで形成される。ここで高屈折率領域としてN型半導体領域を用いる場合に、低屈折率領域のN型半導体領域よりも不純物濃度の低いN型半導体領域を用いることができる。P型半導体領域としては、例えば1.0×1016/cmから1.0×1019/cmの不純物濃度を持つ半導体領域を用いることができる。 Further, the high refractive index region is formed including at least one of a P-type semiconductor region, an intrinsic semiconductor region, and an N-type semiconductor region. When an N-type semiconductor region is used as the high refractive index region, an N-type semiconductor region having a lower impurity concentration than the N-type semiconductor region of the low refractive index region can be used. As the P-type semiconductor region, for example, a semiconductor region having an impurity concentration of 1.0×10 16 /cm 3 to 1.0×10 19 /cm 3 can be used.

低屈折率領域は、1.5×1018/cm以上の不純物濃度を持つN型半導体領域を含んでよい。さらに、低屈折率領域は、3.0×1018/cm以上の不純物濃度を持つN型半導体領域を含むことが好ましく、4.0×1018/cm以上の不純物濃度とすることで、さらに屈折率を下げることができる。 The low refractive index region may include an N-type semiconductor region having an impurity concentration of 1.5×10 18 /cm 3 or more. Further, the low refractive index region preferably includes an N-type semiconductor region having an impurity concentration of 3.0×10 18 /cm 3 or more, and by setting the impurity concentration to 4.0×10 18 /cm 3 or more. , the refractive index can be further lowered.

高屈折率領域としてN型半導体領域を用いる場合に、上述のように低屈折率領域の不純物濃度よりも低いことが必要であって、1.5×1018/cm未満の不純物濃度を持つN型半導体領域を含むことがより好ましい。また高屈折率領域は、N型半導体領域の不純物濃度を8.0×1017/cm未満とすることで、さらに屈折率を上げることができる。高屈折率領域は、例えば3.0×1017/cm未満の不純物濃度を持つN型半導体領域を含んでよく、さらに1.0×1017/cm未満の不純物濃度であってよい。 When using an N-type semiconductor region as a high refractive index region, it is necessary to have an impurity concentration lower than the impurity concentration of the low refractive index region as described above, and less than 1.5 × 10 18 /cm 3 More preferably, it includes an N-type semiconductor region. Furthermore, the refractive index of the high refractive index region can be further increased by setting the impurity concentration of the N-type semiconductor region to less than 8.0×10 17 /cm 3 . The high refractive index region may include, for example, an N-type semiconductor region with an impurity concentration of less than 3.0×10 17 /cm 3 and further may have an impurity concentration of less than 1.0×10 17 /cm 3 .

これら低屈折率領域と高屈折率領域を周期的に配置した周期構造により、フォトニック結晶を形成することが可能となる。 A periodic structure in which these low refractive index regions and high refractive index regions are periodically arranged makes it possible to form a photonic crystal.

ここで不純物としては、例えばSn、Teがn型ドープの材料として用いられ、Zn、Be、Geがp型ドープの材料として用いられる。またSiは、母体の半導体に応じて、n型又はp型のドープ材料として用いられる。しかしながら不純物の材料は、これらに限定されない。不純物濃度については、例えば二次イオン質量分析法(SIMS)により評価することができる。 Here, as impurities, for example, Sn and Te are used as n-type doped materials, and Zn, Be, and Ge are used as p-type doped materials. Further, Si is used as an n-type or p-type dopant material depending on the base semiconductor. However, the impurity materials are not limited to these. The impurity concentration can be evaluated by, for example, secondary ion mass spectrometry (SIMS).

不純物濃度(すなわち、不純物のドープ濃度)の異なる複数の領域を形成することで、屈折率の異なる領域が形成される。異なる領域は、それぞれ異なる材料であってよいし、不純物のドープ濃度が異なるだけの同じ材料であってよい。 By forming a plurality of regions with different impurity concentrations (that is, impurity doping concentrations), regions with different refractive indexes are formed. The different regions may be of different materials or the same material with only different impurity doping concentrations.

本実施形態のように、AlGaIn1-x-yAsSb1-zは基板上に形成することができる。ここで基板としては、例えばSi基板、GaAs基板、InP基板、InSb基板、InAs基板、GaSb基板などを用いることができる。 As in this embodiment, Al x Ga y In 1-x-y As z Sb 1-z can be formed on the substrate. Here, as the substrate, for example, a Si substrate, a GaAs substrate, an InP substrate, an InSb substrate, an InAs substrate, a GaSb substrate, etc. can be used.

不純物濃度の異なる複数の領域は、例えば以下のように形成することができる。AlGaIn1-x-yAsSb1-zに対して、パターニングしたフォトレジストをマスクとして、イオン注入又は熱拡散処理により不純物が導入される。これにより、所定の不純物をドープした領域を形成することができる(図1)。図1において、マスクは白い小さな四角で示されており、不純物が導入された領域が色付けされて示されている。図2~図13においても、不純物が導入された領域は色付けされて示されている。また、不純物の活性化のためのアニール等の処理が行われてよい。これにより、フォトニック結晶が基板上に設けられている場合、基板の一方の主面の平面方向(主面に沿った方向)に周期性を持つ周期構造を容易に形成することができる。これはいわゆる二次元フォトニック結晶に相当する。 A plurality of regions having different impurity concentrations can be formed, for example, as follows. Impurities are introduced into Al x Ga y In 1-x-y As z Sb 1-z by ion implantation or thermal diffusion treatment using a patterned photoresist as a mask. Thereby, a region doped with a predetermined impurity can be formed (FIG. 1). In FIG. 1, the mask is shown as a small white square, and the regions into which impurities have been introduced are shown in color. In FIGS. 2 to 13 as well, regions into which impurities have been introduced are shown in color. Further, a treatment such as annealing may be performed to activate impurities. Thereby, when a photonic crystal is provided on a substrate, it is possible to easily form a periodic structure having periodicity in the plane direction of one main surface of the substrate (direction along the main surface). This corresponds to a so-called two-dimensional photonic crystal.

ここで、図1及び後述する図2~図13において共通の直交座標が設定される。本実施形態において、z軸方向は、基板の主面に直交する軸方向である。x軸方向とy軸方向のそれぞれは、上述のフォトニック結晶が周期性を有する方向である。例えば図1においてx軸方向に沿った周期構造が示されており、二次元フォトニック結晶はy軸方向も同様に周期構造を有する(例えば図2参照)。また、本実施形態において、xy平面は基板の主面と平行である。xy平面を正面から見る視線方向を、以下において平面視と称することがある。 Here, common orthogonal coordinates are set in FIG. 1 and FIGS. 2 to 13, which will be described later. In this embodiment, the z-axis direction is an axial direction perpendicular to the main surface of the substrate. The x-axis direction and the y-axis direction are directions in which the photonic crystal described above has periodicity. For example, FIG. 1 shows a periodic structure along the x-axis direction, and the two-dimensional photonic crystal similarly has a periodic structure along the y-axis direction (for example, see FIG. 2). Furthermore, in this embodiment, the xy plane is parallel to the main surface of the substrate. The line of sight direction in which the xy plane is viewed from the front may be referred to as a planar view below.

図1に戻ると、不純物がドープされていない真性半導体であるAlGaIn1-x-yAsSb1-zに対して、フォトレジストをパターニングした後、イオン注入により所定の深さだけn型不純物を導入する。この手法によって、n型不純物が導入された領域を低屈折率領域、n型不純物が導入されていない領域を高屈折率領域としたフォトニック結晶を形成することができる。ここで、不純物が導入される材料を、フォトニック結晶の構成材料と称することがある。本実施形態において、構成材料はAlGaIn1-x-yAsSb1-zである。 Returning to FIG. 1, after patterning a photoresist for Al x Ga y In 1-x-y As z Sb 1-z , which is an intrinsic semiconductor that is not doped with impurities, ion implantation is performed to a predetermined depth. n-type impurity is introduced. By this method, it is possible to form a photonic crystal in which the region into which the n-type impurity is introduced is a low refractive index region, and the region into which the n-type impurity is not introduced is a high refractive index region. Here, the material into which impurities are introduced is sometimes referred to as the constituent material of the photonic crystal. In this embodiment, the constituent materials are Al x Ga y In 1-xy As z Sb 1-z .

同様の例として、p型不純物がドープされたp型半導体であるAlGaIn1-x-yAsSb1-zに対して、フォトレジストをパターニングした後、イオン注入により所定の深さだけn型不純物を導入する。この手法によっても、n型不純物が導入された領域を低屈折率領域、n型不純物が導入されていない領域を高屈折率領域としたフォトニック結晶を形成することができる。すなわち、元のp型不純物濃度を上回る濃度のn型不純物を導入することで、低屈折率領域の形成が可能である。 As a similar example, after patterning a photoresist for Al x Ga y In 1-x-y As z Sb 1-z , which is a p-type semiconductor doped with p-type impurities, a predetermined depth is formed by ion implantation. Only a small amount of n-type impurity is introduced. This method also makes it possible to form a photonic crystal in which the region into which the n-type impurity is introduced is a low refractive index region, and the region into which the n-type impurity is not introduced is a high refractive index region. That is, by introducing an n-type impurity at a concentration higher than the original p-type impurity concentration, a low refractive index region can be formed.

不純物をドープした領域又は不純物をドープしない領域は、任意の形状に配列されてよい。例えば不純物をドープした領域が、平面視で正方格子状(図2)に配置されてよいし、三角格子状(図3)に配置されてよい。 The doped or undoped regions may be arranged in any shape. For example, the impurity-doped regions may be arranged in a square lattice shape (FIG. 2) or a triangular lattice shape (FIG. 3) in plan view.

不純物をドープした領域又は不純物をドープしない領域は、任意の形状をしていてよい。例えば不純物をドープした領域が、平面視で円形(図2及び図3)、三角形(図4)又は四角形(図5)であってよい。 The doped or undoped regions may have any shape. For example, the impurity-doped region may be circular (FIGS. 2 and 3), triangular (FIG. 4), or square (FIG. 5) in plan view.

不純物をドープした領域又は不純物をドープしない領域は、2水準以上の異なる不純物濃度により形成されていて良い(図6)。 The region doped with impurities or the region not doped with impurities may be formed with two or more different impurity concentrations (FIG. 6).

例えばドープした領域が平面視で円形に形成されて、その外側に異なる濃度にてドープした領域が平面視で円環状に形成されてよい(図7)。 For example, a doped region may be formed in a circular shape in a plan view, and outside the doped region, a region doped with different concentrations may be formed in an annular shape in a plan view (FIG. 7).

フォトニック結晶が基板上に設けられている場合、基板と垂直方向(z軸方向)にも周期性を持つ周期構造は例えば以下のように形成することができる。上述のように不純物濃度が互いに異なる複数の領域を形成した後に、再び構成材料であるAlGaIn1-x-yAsSb1-zを成長させる。成長の前にCMP(Chemical Mechanical Polishment)などにより表面の平坦化が行われてよい。成長の後に、再び、不純物濃度が互いに異なる複数の領域を形成する。この工程を一定数行うことで、基板と垂直方向にも周期性を持つ周期構造を容易に形成することができる。これはいわゆる三次元フォトニック結晶に相当する(図8)。 When a photonic crystal is provided on a substrate, a periodic structure having periodicity also in the direction perpendicular to the substrate (z-axis direction) can be formed, for example, as follows. After forming a plurality of regions having mutually different impurity concentrations as described above, the constituent material Al x Ga y In 1-xy As z Sb 1-z is grown again. Before growth, the surface may be flattened by CMP (Chemical Mechanical Polishing) or the like. After the growth, a plurality of regions having mutually different impurity concentrations are formed again. By performing this process a certain number of times, it is possible to easily form a periodic structure that also has periodicity in the direction perpendicular to the substrate. This corresponds to a so-called three-dimensional photonic crystal (Figure 8).

不純物をドープした領域又は不純物をドープしない領域を下の層と一致させることができる。例えば正方格子状に不純物ドープを施し、構成材料の再成長の後、平面視で下の層と同じ位置に正方格子状に不純物ドープを施すことで、立方格子状の三次元フォトニック結晶を形成することができる。 The doped or undoped regions can be coincident with the underlying layer. For example, by doping impurities in a square lattice shape, and after regrowing the constituent materials, doping the impurities in a square lattice shape at the same position as the layer below in plan view, a three-dimensional photonic crystal in a cubic lattice shape is formed. can do.

ここで、不純物をドープした領域又は不純物をドープしない領域を、下の層と一致させる必要はない。フォトレジストマスクの設計に応じて不純物ドープの位置を自由に設計することで、三次元フォトニック結晶を任意に設計することができる。例えば体心立方格子状又は六方最密充填構造状の三次元フォトニック結晶を形成することができる。このように、互いに同一平面にない異なる3つの方向に基本並進ベクトルを持つ単位格子からなる周期構造を形成することができる。つまり、三次元フォトニック結晶の周期構造は、同一平面にない異なる3つの方向に周期性を持つように形成される。 Here, there is no need for the doped or undoped regions to coincide with the underlying layer. By freely designing the impurity doping position according to the design of the photoresist mask, a three-dimensional photonic crystal can be designed arbitrarily. For example, a three-dimensional photonic crystal having a body-centered cubic lattice structure or a hexagonal close-packed structure can be formed. In this way, a periodic structure consisting of a unit cell having basic translation vectors in three different directions that are not on the same plane can be formed. In other words, the periodic structure of the three-dimensional photonic crystal is formed to have periodicity in three different directions that are not on the same plane.

ここで、フォトレジストマスクの設計により、局所的な不純物ドープの有無を自由に設計することができる。例えば上述のように再成長とドープを繰り返す際に、一層だけ一部分のドープを行わないことで、点欠陥を導入することができる(図9)。この設計によりフォトニック結晶中にいわゆる線欠陥又は点欠陥といった欠陥を導入することができ、光導波路の形成又は光閉じ込めを行うことができる。 Here, the presence or absence of local impurity doping can be freely designed by designing the photoresist mask. For example, point defects can be introduced by not doping only a portion of the layer when repeating regrowth and doping as described above (FIG. 9). With this design, defects such as so-called line defects or point defects can be introduced into the photonic crystal, and optical waveguides or optical confinement can be performed.

また、三次元フォトニック結晶の他の形成方法として、再成長を行わずにイオン注入のみで形成する方法が挙げられる。イオン打ち込みはイオン化された不純物を高速に加速し、試料に打ち込むことで不純物をドープする手法である。このとき、加速エネルギーに応じて不純物が打ち込まれる深さが変わる。したがって、異なる加速エネルギーを用いて複数回不純物を打ち込むことで、異なる複数の深さ領域に不純物を打ち込むことができる。これにより再成長を行わずに三次元フォトニック結晶を形成することができる。 Further, as another method for forming a three-dimensional photonic crystal, there is a method in which it is formed only by ion implantation without performing regrowth. Ion implantation is a method of doping impurities by accelerating ionized impurities at high speed and implanting them into a sample. At this time, the depth into which the impurity is implanted changes depending on the acceleration energy. Therefore, by implanting impurities multiple times using different acceleration energies, it is possible to implant impurities into multiple different depth regions. Thereby, a three-dimensional photonic crystal can be formed without regrowth.

本実施形態に係るフォトニック結晶は、不純物濃度の互いに異なる複数の領域で構成される周期構造を有する。ただし、本実施形態における周期構造とは、隣り合う複数の領域の位置、大きさ又はドープ濃度の完全な一致を意図するものではない。 The photonic crystal according to this embodiment has a periodic structure composed of a plurality of regions having mutually different impurity concentrations. However, the periodic structure in this embodiment is not intended to completely match the positions, sizes, or doping concentrations of a plurality of adjacent regions.

例えば隣り合う複数の領域の位置又は大きさが変調されてよい。また、上述のように線欠陥又は点欠陥といった欠陥が導入されてよい。ドープ濃度についても同様に、一部だけドープ濃度が変調されてよい。 For example, the positions or sizes of a plurality of adjacent regions may be modulated. Additionally, defects such as line defects or point defects may be introduced as described above. Similarly, the dope concentration may be partially modulated.

また、本実施形態に係るフォトニック結晶は、AlGaIn1-x-yAsSb1-z(0≦x≦0.5、0≦y≦0.5、0≦x+y≦0.5、0≦z≦1.0)を含む。 In addition, the photonic crystal according to the present embodiment has Al .5, 0≦z≦1.0).

ここでAlGaIn1-x-yAsSb1-zのAsの組成範囲を狭めることによって、より良い結晶成長が可能となり、赤外線光デバイスの性能向上が得られることから、AlGaIn1-x-yAsSb1-z(0≦x+y≦0.5、0≦z≦0.3)が用いられてよい。またAl及びGaの組成範囲を狭めることによって、より良い結晶成長が可能になり、赤外線光デバイスの性能向上が得られることから、AlGaIn1-x-yAsSb1-z(0≦x+y≦0.3、0≦z≦0.3)が用いられてよい。さらに、AlGaIn1-x-yAsSb1-z(0≦x+y≦0.2、0≦z≦0.2)が用いられてよい。また、例えばGa組成を示すyが0である4元混晶とすることで、より構造を制御し易い、簡便な構造とすることもできる。 Here , by narrowing the composition range of As in Al Ga y In 1-xy As z Sb 1-z (0≦x+y≦0.5, 0≦z≦0.3) may be used. In addition , narrowing the composition range of Al and Ga enables better crystal growth and improves the performance of infrared light devices . 0≦x+y≦0.3, 0≦z≦0.3) may be used. Furthermore, Al x Ga y In 1-x-y As z Sb 1-z (0≦x+y≦0.2, 0≦z≦0.2) may be used. Further, for example, by using a quaternary mixed crystal in which y indicating the Ga composition is 0, a simple structure whose structure can be more easily controlled can be obtained.

AlGaIn1-x-yAsSb1-zは、MBE又はMOCVDなど種々の方法で形成することができる。また転位欠陥の低減のために、いわゆる転位フィルタ層が導入されてよい。 Al x Ga y In 1-x-y As z Sb 1-z can be formed by various methods such as MBE or MOCVD. In order to reduce dislocation defects, so-called dislocation filter layers may also be introduced.

<赤外線光デバイス>
上述のフォトニック結晶を用いることで、赤外線光デバイスの特性を向上することができる。例えば、発光ダイオード(LED)の発光強度を向上することができる。また、例えばフォトダイオード(PD)の受光感度を向上することができる。ここで、赤外線光デバイスは、赤外線発光素子又は赤外線受光素子であって、これらをまとめた名称である。
<Infrared light device>
By using the above-described photonic crystal, the characteristics of an infrared light device can be improved. For example, the light emission intensity of a light emitting diode (LED) can be improved. Further, for example, the light receiving sensitivity of a photodiode (PD) can be improved. Here, the infrared light device is an infrared light emitting element or an infrared light receiving element, and is a collective name for these elements.

フォトニック結晶は、屈折率の周期構造を有する。そのため、光波の分散関係はいわゆるフォトニックバンド構造をとる。これは通常の媒質中の分散関係とは大きく異なり、通常の媒質中では見られない様々な機能を発現する。例えば光の伝播が不可能となる波長領域、いわゆるフォトニックバンドギャップを形成することができる。フォトニックバンドギャップは材料の屈折率及び周期構造の周期長等によって定まる。 A photonic crystal has a periodic structure of refractive index. Therefore, the dispersion relationship of light waves takes a so-called photonic band structure. This is very different from the dispersion relationship in normal media, and it exhibits various functions not seen in normal media. For example, it is possible to form a wavelength range in which light propagation is impossible, a so-called photonic bandgap. The photonic bandgap is determined by the refractive index of the material, the periodic length of the periodic structure, etc.

例えば二次元フォトニック結晶の場合、ライトコーンと呼ばれる条件を利用することで、光がフォトニック結晶内に閉じ込められなくなるため、光の取出効率、すなわち光の透過率を向上することができる。以下において、このように透過率を向上する機能を有するフォトニック結晶は「透過型のフォトニック結晶」と称される。 For example, in the case of a two-dimensional photonic crystal, by utilizing a condition called a light cone, light is no longer confined within the photonic crystal, so the light extraction efficiency, that is, the light transmittance, can be improved. In the following, a photonic crystal having the function of improving transmittance in this manner will be referred to as a "transmission type photonic crystal."

例えばフォトニックバンドギャップ内の光は、フォトニック結晶内での伝播が許されない。このようなフォトニック結晶は反射率を向上することができる。以下において、このように反射率を向上する機能を有するフォトニック結晶は「反射型のフォトニック結晶」と称される。 For example, light within the photonic bandgap is not allowed to propagate within the photonic crystal. Such photonic crystals can improve reflectance. In the following, a photonic crystal having the function of improving reflectance in this manner will be referred to as a "reflection type photonic crystal."

本実施形態に係る赤外線光デバイスは、基板と、赤外線の受光又は発光を行う受発光層と、フォトニック結晶と、を備える。フォトニック結晶は、構成材料がAlGaIn1-x-yAsSb1-z(0≦x+y≦0.5、0≦z≦1.0)であり、不純物濃度の互いに異なる複数の領域で構成される周期構造を有する。また、赤外線光デバイスは、赤外線の入出射面を有する。 The infrared light device according to this embodiment includes a substrate, a light receiving/emitting layer that receives or emits infrared light, and a photonic crystal. The photonic crystal has a constituent material of Al It has a periodic structure consisting of regions. Further, the infrared light device has an infrared input/output surface.

入出射面は、入射面又は出射面であってこれらをまとめた名称である。すなわち、入出射面は、赤外線を出射する出射面、又は、赤外線を入射する入射面である。また受発光層は、受光層又は発光層であってこれらをまとめた名称である。すなわち、受発光層は、発光素子である光デバイスにおいて赤外線の発光を行う発光層、又は、受光素子である光デバイスにおいて赤外線の受光を行う受光層である。 The entrance/exit surface is an entrance surface or an exit surface, and is a collective name for these. That is, the entrance/exit surface is an exit surface that emits infrared rays or an entrance surface that enters infrared rays. Further, the light-receiving and emitting layer is a light-receiving layer or a light-emitting layer, and is a collective name for these layers. That is, the light receiving and emitting layer is a light emitting layer that emits infrared light in an optical device that is a light emitting element, or a light receiving layer that receives infrared light in an optical device that is a light receiving element.

フォトニック結晶内での光吸収を抑える為、フォトニック結晶を構成するAlGaIn1-x-yAsSb1-zのバンドギャップが所望の波長に相当するエネルギーより大きいことが好ましい。光デバイスにおいて発光波長又は受光波長は受発光層のバンドギャップに対応することが多い。したがってフォトニック結晶を構成するAlGaIn1-x-yAsSb1-zのバンドギャップが受発光層のバンドギャップよりも大きいことが好ましい。 In order to suppress light absorption within the photonic crystal, it is preferable that the band gap of Al x Ga y In 1-x-y As z Sb 1-z constituting the photonic crystal is larger than the energy corresponding to the desired wavelength. . In optical devices, the emission wavelength or reception wavelength often corresponds to the bandgap of the light emitting/receiving layer. Therefore, it is preferable that the band gap of Al x Ga y In 1-x-y As z Sb 1-z constituting the photonic crystal is larger than the band gap of the light emitting/receiving layer.

透過型のフォトニック結晶を赤外線の入出射面に形成することで、上述のように光の透過率すなわち光の取出効率を向上し、LEDの発光強度を向上することができる(図10)。PDにおいても空気とデバイスとの屈折率差をなだらかに抑えることができるため、反射が抑えられ受光感度を向上することができる。 By forming a transmissive photonic crystal on the infrared incident/exit surface, the light transmittance, that is, the light extraction efficiency can be improved as described above, and the emission intensity of the LED can be improved (FIG. 10). Even in PDs, the difference in refractive index between air and the device can be suppressed gently, so reflection can be suppressed and light-receiving sensitivity can be improved.

また透過型のフォトニック結晶は、受発光層に対して入出射面の側に形成されるのであれば、必ずしも入出射面に形成されなくてよい(図11)。例えばデバイス内部の屈折率が大きく異なる材料の界面に透過型フォトニック結晶を形成することで、界面の内部反射を抑えることができる。 Furthermore, the transmission type photonic crystal does not necessarily need to be formed on the incident/exit surface as long as it is formed on the incident/exit surface side with respect to the light receiving/emitting layer (FIG. 11). For example, internal reflection at the interface can be suppressed by forming a transmissive photonic crystal at the interface of materials with significantly different refractive indexes inside the device.

二次元フォトニック結晶の場合、フォトニックバンドを適切に設計することにより、周期構造が形成された面内に所望の波長の光の定在波を生じさせることができる。 In the case of a two-dimensional photonic crystal, by appropriately designing a photonic band, it is possible to generate a standing wave of light of a desired wavelength within a plane in which a periodic structure is formed.

このとき受発光層とフォトニック結晶の空間的距離を近くすることで、特性向上が見込める。 At this time, by bringing the spatial distance between the light emitting/receiving layer and the photonic crystal closer, improvements in characteristics can be expected.

例えばPDの場合、入射光をフォトニック結晶内の定在波として局在させ、受光層をフォトニック結晶の近傍に配置することで効率良く入射光を吸収し受光感度を向上することができる。例えばLEDの場合、活性層から発せられた光をフォトニック結晶内の定在波として、電場強度を強めることで、パーセル効果により発光層からの発光強度を高めることが可能である。ここで、近傍配置に関して、フォトニック結晶と受発光層との距離が所望の波長の物質内波長で1波長以内にあることが好ましい。上述のように、光デバイスにおいて発光波長又は受光波長は受発光層のバンドギャップに対応することが多い。したがって、換言すると、フォトニック結晶と受発光層との距離が、受発光層のバンドギャップに対応する光の波長の1波長以内であることが好ましい。 For example, in the case of a PD, by localizing incident light as a standing wave within a photonic crystal and arranging a light-receiving layer near the photonic crystal, it is possible to efficiently absorb the incident light and improve light-receiving sensitivity. For example, in the case of an LED, by using light emitted from the active layer as a standing wave in the photonic crystal and increasing the electric field intensity, it is possible to increase the intensity of light emitted from the light emitting layer due to the Purcell effect. Here, regarding the neighborhood arrangement, it is preferable that the distance between the photonic crystal and the light emitting/receiving layer is within one wavelength of the desired wavelength within the substance. As described above, in optical devices, the emission wavelength or reception wavelength often corresponds to the bandgap of the light emitting/receiving layer. Therefore, in other words, it is preferable that the distance between the photonic crystal and the light emitting/receiving layer is within one wavelength of the light corresponding to the band gap of the light emitting/receiving layer.

また、反射型のフォトニック結晶を受発光層に対して赤外線の入出射面とは反対側に形成することで、赤外線光デバイスの特性を向上することができる(図12)。例えばLEDの場合、発光層から発せられた入出射面とは反対側に発せられた光を、反射により再度入出射面側に向けることができるため、発光強度を向上できる。例えばPDの場合、入射光のうち受光層を通り抜けた光を、反射により再度受光層に向けることができるため、受光感度を向上できる。 Further, by forming a reflective photonic crystal on the opposite side of the infrared ray incident/exit surface of the light emitting/receiving layer, the characteristics of the infrared light device can be improved (FIG. 12). For example, in the case of an LED, the light emitted from the light emitting layer on the side opposite to the entrance/exit surface can be redirected toward the entrance/exit surface by reflection, so that the light emission intensity can be improved. For example, in the case of a PD, the light that has passed through the light-receiving layer among the incident light can be directed to the light-receiving layer again by reflection, so that the light-receiving sensitivity can be improved.

このとき、反射型フォトニック結晶は任意の形状に形成されていてよく、例えばLEDの指向性を高めるために放物面を形成するように配置されていてよい(図13)。 At this time, the reflective photonic crystal may be formed in any shape, for example, it may be arranged to form a paraboloid in order to improve the directivity of the LED (FIG. 13).

(実施例)
図14はInSb層の屈折率のn型不純物濃度に対する依存性を示す。ドーピングはSnを用いて行った。図14に示されるように、n型の不純物濃度、つまりn型キャリア濃度の増加と共に、屈折率が大きく低下する。この傾向は短波長から長波長に向かうにつれて顕著となる。図14の例において、4つの赤外線の波長が示されている。これに対して、p型の不純物濃度については、屈折率の濃度依存性が見られなかった。またInSbに対して、Al、Ga、Asを混晶させた材料についても、同様の傾向が見られた。ここでn型不純物濃度が0となる図14の左端の点は、アンドープのi-InSbの値を示す。
(Example)
FIG. 14 shows the dependence of the refractive index of the InSb layer on the n-type impurity concentration. Doping was performed using Sn. As shown in FIG. 14, as the n-type impurity concentration, that is, the n-type carrier concentration increases, the refractive index decreases significantly. This tendency becomes more noticeable as the wavelength goes from short to long. In the example of FIG. 14, four infrared wavelengths are shown. On the other hand, no concentration dependence of the refractive index was observed with respect to the p-type impurity concentration. A similar tendency was also observed for materials made of InSb mixed with Al, Ga, and As. Here, the leftmost point in FIG. 14 where the n-type impurity concentration is 0 indicates the value of undoped i-InSb.

Claims (13)

不純物濃度が互いに異なる複数の領域で構成される周期構造を有し、
構成材料がAlGaIn1-x-yAsSb1-z(0≦x+y≦0.5、0≦z≦1.0)である、フォトニック結晶。
It has a periodic structure composed of multiple regions with different impurity concentrations,
A photonic crystal whose constituent material is Al x Ga y In 1-x-y As z Sb 1-z (0≦x+y≦0.5, 0≦z≦1.0).
前記周期構造は、同一平面にない異なる3つの方向に周期性を持つ、請求項1に記載のフォトニック結晶。 The photonic crystal according to claim 1, wherein the periodic structure has periodicity in three different directions that are not on the same plane. 前記構成材料がAlGaIn1-x-yAsSb1-z(0≦x+y≦0.5、0≦z≦0.5)である、請求項1又は2に記載のフォトニック結晶。 The photonic according to claim 1 or 2, wherein the constituent material is Al x Ga y In 1-x-y As z Sb 1-z (0≦x+y≦0.5, 0≦z≦0.5). crystal. 前記周期構造は、低屈折率領域と高屈折率領域からなり、
前記低屈折率領域は、1.0×1018/cm以上の不純物濃度を持つN型半導体領域を含み、
前記高屈折率領域は、P型半導体領域、真性半導体領域及び前記低屈折率領域のN型半導体領域より不純物濃度の低いN型半導体領域のうち少なくとも1つを含む、請求項1又は2に記載のフォトニック結晶。
The periodic structure consists of a low refractive index region and a high refractive index region,
The low refractive index region includes an N-type semiconductor region having an impurity concentration of 1.0×10 18 /cm 3 or more,
3. The high refractive index region includes at least one of a P-type semiconductor region, an intrinsic semiconductor region, and an N-type semiconductor region having a lower impurity concentration than the N-type semiconductor region of the low refractive index region. photonic crystal.
前記低屈折率領域は、3.0×1018/cm以上の不純物濃度を持つN型半導体領域を含む、請求項4に記載のフォトニック結晶。 5. The photonic crystal according to claim 4, wherein the low refractive index region includes an N-type semiconductor region having an impurity concentration of 3.0×10 18 /cm 3 or more. 前記高屈折率領域は、P型半導体領域、真性半導体領域及び3.0×1017/cm未満の不純物濃度を持つN型半導体領域のうち少なくとも1つを含む、請求項4に記載のフォトニック結晶。 5. The photoreceptor according to claim 4, wherein the high refractive index region includes at least one of a P-type semiconductor region, an intrinsic semiconductor region, and an N-type semiconductor region having an impurity concentration of less than 3.0 ×10 17 /cm 3 . Nick crystal. 基板上に設けられ、前記基板の一方の主面の平面方向に周期性を持つ周期構造を有する、請求項1又は2に記載のフォトニック結晶。 The photonic crystal according to claim 1 or 2, wherein the photonic crystal is provided on a substrate and has a periodic structure having periodicity in a plane direction of one main surface of the substrate. 基板と、
赤外線の受光又は発光を行う受発光層と、
請求項1又は2に記載のフォトニック結晶と、を備える、赤外線光デバイス
A substrate and
a light receiving and emitting layer that receives or emits infrared light;
An infrared light device comprising the photonic crystal according to claim 1 or 2.
前記フォトニック結晶の構成材料のバンドギャップが、前記受発光層のバンドギャップよりも大きい、請求項8に記載の赤外線光デバイス。 9. The infrared light device according to claim 8, wherein the bandgap of the constituent material of the photonic crystal is larger than the bandgap of the light emitting/receiving layer. 赤外線を出射する、又は、入射する入出射面を有し、前記フォトニック結晶が前記受発光層に対して前記入出射面の側に形成されている、請求項8に記載の赤外線光デバイス。 9. The infrared light device according to claim 8, wherein the infrared light device has an input/output surface that emits or receives infrared rays, and the photonic crystal is formed on the side of the input/output surface with respect to the light receiving/emitting layer. 前記フォトニック結晶が、前記入出射面に形成されている、請求項10に記載の赤外線光デバイス。 The infrared light device according to claim 10, wherein the photonic crystal is formed on the input and output surfaces. 前記フォトニック結晶と前記受発光層との距離が、前記受発光層のバンドギャップに対応する光の波長の1波長以内である、請求項8に記載の赤外線光デバイス。 The infrared light device according to claim 8, wherein a distance between the photonic crystal and the light emitting/receiving layer is within one wavelength of light corresponding to a band gap of the light emitting/receiving layer. 赤外線を出射する、又は、入射する入出射面を有し、前記フォトニック結晶が前記受発光層に対して前記入出射面の反対側に形成されている、請求項8に記載の赤外線光デバイス。 9. The infrared light device according to claim 8, wherein the infrared light device has an input/output surface that emits or receives infrared rays, and the photonic crystal is formed on the opposite side of the input/output surface with respect to the light receiving/emitting layer. .
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