JP2637962B2 - 光導電性半導体受光素子 - Google Patents
光導電性半導体受光素子Info
- Publication number
- JP2637962B2 JP2637962B2 JP61243639A JP24363986A JP2637962B2 JP 2637962 B2 JP2637962 B2 JP 2637962B2 JP 61243639 A JP61243639 A JP 61243639A JP 24363986 A JP24363986 A JP 24363986A JP 2637962 B2 JP2637962 B2 JP 2637962B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- receiving element
- light receiving
- semiconductor layer
- semiconductor light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光通信用半導体受光素子に関する。
（従来技術とその問題点） 長波長帯（λ＞１μｍ）光通信用受光素子の１つとし
て、光導電性半導体受光素子があげられる。光導電性受
光素子は、キャリア走行領域に空乏層をもたない為、容
量をもたず従ってCR時定数によるパルス応答劣化を受け
ない。
て、光導電性半導体受光素子があげられる。光導電性受
光素子は、キャリア走行領域に空乏層をもたない為、容
量をもたず従ってCR時定数によるパルス応答劣化を受け
ない。
第２図に、従来例として知られる光導電性受光素子を
示す。これは、アプライド・フィジクス・レター第44巻
1142ページにおいてチェン（C.Y.Chen）らが報告してい
る素子と同型である。InP半絶縁性基板１の上にInGaAs
導電層６を積層し、対向するくし型電極5,5′を形成し
た構造となっている。かかる構造において、光は導電層
６で吸収され、発生した電子、正孔キャリアは電極5,
5′間に印加されている電界によって走行する。しかし
ながら、光励起によって生じる正孔キャリアの走行速度
が遅いために第３図（ａ）に示すようにパルス応答にお
いて数nsenの遅いすそ引きが生じ、これによって素子の
周波数帯域が制限されていた。
示す。これは、アプライド・フィジクス・レター第44巻
1142ページにおいてチェン（C.Y.Chen）らが報告してい
る素子と同型である。InP半絶縁性基板１の上にInGaAs
導電層６を積層し、対向するくし型電極5,5′を形成し
た構造となっている。かかる構造において、光は導電層
６で吸収され、発生した電子、正孔キャリアは電極5,
5′間に印加されている電界によって走行する。しかし
ながら、光励起によって生じる正孔キャリアの走行速度
が遅いために第３図（ａ）に示すようにパルス応答にお
いて数nsenの遅いすそ引きが生じ、これによって素子の
周波数帯域が制限されていた。
（発明の目的） そこで本発明は上記の従来の欠点を除去せしめ、高速
応答を示す光導電性半導体受光素子を提供することにあ
る。
応答を示す光導電性半導体受光素子を提供することにあ
る。
（発明の構成） 本発明は、半絶縁性半導体基板上に、該半導体基板に
対して圧縮応力をもつ第１の半導体層、及び該半導体基
板に対して引っ張り応力をもつ第２の半導体層が交互に
少なくとも１対以上の層数をもつ周期構造で積層されて
成る積層構造を少なくとも備え、前記第１の半導体層は
前記第２の半導体層より禁制帯幅が小さく、かつ第１の
半導体層に平行に電界を印加する手段を有することを特
徴とする光導電性半導体受光素子である。上記周期構造
の上に更に、入射光に対して透明なバンドギャップを有
する半導体ウィンドウ層が積層されている構成とすると
さらに良い効果のある半導体受光素子となる。
対して圧縮応力をもつ第１の半導体層、及び該半導体基
板に対して引っ張り応力をもつ第２の半導体層が交互に
少なくとも１対以上の層数をもつ周期構造で積層されて
成る積層構造を少なくとも備え、前記第１の半導体層は
前記第２の半導体層より禁制帯幅が小さく、かつ第１の
半導体層に平行に電界を印加する手段を有することを特
徴とする光導電性半導体受光素子である。上記周期構造
の上に更に、入射光に対して透明なバンドギャップを有
する半導体ウィンドウ層が積層されている構成とすると
さらに良い効果のある半導体受光素子となる。
（発明の作用・原理） 本発明は上述の構成により従来の欠点を解決した。す
なわち、アプライド・フィジックス・レター（Appl.Phy
s.Lett.,）第48巻1678ページ（1986年）のフリッツ（I.
J.Fritz）らの論文によれば、圧縮応力の生じている半
導体薄膜は価電子帯構造の応力による変形のおかけで、
正孔の有効質量がバルクの場合のそれよりも小さくなる
事を報告している。従って電界の印加されている場合、
この時の正孔の易動度はバルクの場合のそれよりも１桁
程度高くなる。それにより、圧縮圧力下の正孔の走行速
度は圧力のない場合に比べて大きくなる。本発明は、光
励起によって生じる電子−正孔キャリア対のうち、応答
速度を支配する正孔キャリアのドリフト速度を高める為
に、正孔キャリアを圧縮応力下の半導体薄膜中を走行さ
せる事を提案している。圧縮応力膜と引っ張り応力膜と
の周期構造の採用は、全体の応力を緩和して素子の特性
に影響を与える欠陥、転位の発生を抑制するためのもの
である。更に、入射光に対し透明なバンドギャップをも
つ半導体ウィンドウ層の積層は、光励起キャリアの表面
再結合損を低減するためのものである。
なわち、アプライド・フィジックス・レター（Appl.Phy
s.Lett.,）第48巻1678ページ（1986年）のフリッツ（I.
J.Fritz）らの論文によれば、圧縮応力の生じている半
導体薄膜は価電子帯構造の応力による変形のおかけで、
正孔の有効質量がバルクの場合のそれよりも小さくなる
事を報告している。従って電界の印加されている場合、
この時の正孔の易動度はバルクの場合のそれよりも１桁
程度高くなる。それにより、圧縮圧力下の正孔の走行速
度は圧力のない場合に比べて大きくなる。本発明は、光
励起によって生じる電子−正孔キャリア対のうち、応答
速度を支配する正孔キャリアのドリフト速度を高める為
に、正孔キャリアを圧縮応力下の半導体薄膜中を走行さ
せる事を提案している。圧縮応力膜と引っ張り応力膜と
の周期構造の採用は、全体の応力を緩和して素子の特性
に影響を与える欠陥、転位の発生を抑制するためのもの
である。更に、入射光に対し透明なバンドギャップをも
つ半導体ウィンドウ層の積層は、光励起キャリアの表面
再結合損を低減するためのものである。
（実施例） 以下、本発明の光導電性半導体検出器の実施例を示
す。第１図において、Feドープ半絶縁性InP基板１の上
に、ハイドライド気相成長法により、ｎ型InPバッファ
層2,In0.2Ga0.8As31とInAs0.8Ｐ0.232とを交互に積層し
た周期構造３を積層した後、InPウィンドウ層４を積層
して層構造を完成させた。In0.2Ga0.8As31は格子定数
（バルク値）が5.74ÅとInPの5.87Åよりも小さく従っ
て引っ張り応力を持ち、InAs0.8Ｐ0.232は格子定数（バ
ルク値）が6.02ÅでInPのそれよりも大きく従って圧縮
応力をもつ。バンドギャップはIn0.2Ga0.8Asで1.15eV
（吸収カットオフ波長〜1.1μｍ）,InAs0.8Ｐ0.2で0.54
eV（吸収カットオフ波長〜2.5μｍ）である。InGaAs,In
AsPの各々の単一層厚は〜100Åであり、20周期積層し
た。
す。第１図において、Feドープ半絶縁性InP基板１の上
に、ハイドライド気相成長法により、ｎ型InPバッファ
層2,In0.2Ga0.8As31とInAs0.8Ｐ0.232とを交互に積層し
た周期構造３を積層した後、InPウィンドウ層４を積層
して層構造を完成させた。In0.2Ga0.8As31は格子定数
（バルク値）が5.74ÅとInPの5.87Åよりも小さく従っ
て引っ張り応力を持ち、InAs0.8Ｐ0.232は格子定数（バ
ルク値）が6.02ÅでInPのそれよりも大きく従って圧縮
応力をもつ。バンドギャップはIn0.2Ga0.8Asで1.15eV
（吸収カットオフ波長〜1.1μｍ）,InAs0.8Ｐ0.2で0.54
eV（吸収カットオフ波長〜2.5μｍ）である。InGaAs,In
AsPの各々の単一層厚は〜100Åであり、20周期積層し
た。
しかる後、対向するAuGe電極5,5′を蒸着によって形
成し、アロイ化によってコンタクト領域を形成した。
成し、アロイ化によってコンタクト領域を形成した。
（発明の効果） 第１図の構造において、光をInPウィンドウ層４の上
よりInGaAs/InAsP歪超格子構造へ入射した。第３図
（ｂ）はこの時のインパルス応答波形を示していて、正
孔キャリア走行速度の改善により、100psec以下の立下
り時間が得られた。これは、第３図（ａ）に示したInGa
AsあるいはInAsP単一層の場合の数100psec立下り時間に
比べて大きく改善された。
よりInGaAs/InAsP歪超格子構造へ入射した。第３図
（ｂ）はこの時のインパルス応答波形を示していて、正
孔キャリア走行速度の改善により、100psec以下の立下
り時間が得られた。これは、第３図（ａ）に示したInGa
AsあるいはInAsP単一層の場合の数100psec立下り時間に
比べて大きく改善された。
以上、本発明によれば高速の光導電性半導体受光素子
を提供することができる。
を提供することができる。
第１図は本発明の光導電性半導体受光素子、第２図は従
来の光導電性半導体受光素子、第３図（ａ）は従来の素
子のインパルス応答波形、第３図（ｂ）は本発明素子の
インパルス応答波形をそれぞれ示している図である。 図において、１は半絶縁性半導体基板、２は１と同種の
半導体バッファ層、３は歪超格子構造でそのうち31は引
っ張り応力、32は圧縮応力を有する半導体薄膜、４は３
よりも大きいバンドギャップをもつ半導体ウィンドウ
層、5,5′は対向する電極である。６は導電層である。
来の光導電性半導体受光素子、第３図（ａ）は従来の素
子のインパルス応答波形、第３図（ｂ）は本発明素子の
インパルス応答波形をそれぞれ示している図である。 図において、１は半絶縁性半導体基板、２は１と同種の
半導体バッファ層、３は歪超格子構造でそのうち31は引
っ張り応力、32は圧縮応力を有する半導体薄膜、４は３
よりも大きいバンドギャップをもつ半導体ウィンドウ
層、5,5′は対向する電極である。６は導電層である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−66878（ＪＰ，Ａ) Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ ｅｔｔｅｒｓ，48（16）Ｐ．1096−1097 （1986年４月) Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ ｅｔｔｅｒｓ，48（23）Ｐ．1606−1608 （1986年６月) Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ ｅｔｔｅｒｓ，48（24）Ｐ．1678−1680 （1986年６月) Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎ ｏｌｏｇｙ Ａ，３（３）Ｐ．826−828 （1985)
Claims (1)
- 【請求項１】半絶縁性半導体基板上に、該半導体基板に
対して圧縮応力をもつ第１の半導体層、及び該半導体基
板に対して引っ張り応力をもつ第２の半導体層が交互に
少なくとも１対以上の層数をもつ周期構造で積層されて
成る積層構造を少なくとも備え、前記第１の半導体層は
前記第２の半導体層より禁制帯幅が小さく、かつ第１の
半導体層に平行に電界を印加する手段を有することを特
徴とする光導電性半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61243639A JP2637962B2 (ja) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | 光導電性半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61243639A JP2637962B2 (ja) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | 光導電性半導体受光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6396967A JPS6396967A (ja) | 1988-04-27 |
| JP2637962B2 true JP2637962B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=17106811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61243639A Expired - Lifetime JP2637962B2 (ja) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | 光導電性半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2637962B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63265471A (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-01 | Toshiba Corp | 光電変換装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6066878A (ja) * | 1983-09-22 | 1985-04-17 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光検出素子 |
-
1986
- 1986-10-13 JP JP61243639A patent/JP2637962B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，４８（１６）Ｐ．１０９６−１０９７（１９８６年４月） |
| Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，４８（２３）Ｐ．１６０６−１６０８（１９８６年６月） |
| Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，４８（２４）Ｐ．１６７８−１６８０（１９８６年６月） |
| Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａ，３（３）Ｐ．８２６−８２８（１９８５） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6396967A (ja) | 1988-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4450463A (en) | Multiple-quantum-layer photodetector | |
| EP0506127B1 (en) | Semiconductor photodetector using avalanche multiplication | |
| US5608230A (en) | Strained superlattice semiconductor photodetector having a side contact structure | |
| JP2637962B2 (ja) | 光導電性半導体受光素子 | |
| JP2590817B2 (ja) | ホトデイテクタ | |
| US5286982A (en) | High contrast ratio optical modulator | |
| JPS60247979A (ja) | 半導体光素子 | |
| JPH06188449A (ja) | Ｍｓｍ型受光素子 | |
| JPH06151940A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH07176783A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH0774381A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JP2671569B2 (ja) | アバランシェフォトダイオード | |
| JPH03291978A (ja) | アバランシェフォトダイオード | |
| JPH04346478A (ja) | 光導電素子及びその製造方法 | |
| JPS62188384A (ja) | 半導体層構造 | |
| JPH0265279A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JP2661548B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| JP3018589B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| JP2508023B2 (ja) | 半導体受光素子の製造方法 | |
| JPH06296037A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JP2974053B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS6130085A (ja) | 光伝導検出素子 | |
| JPH04112582A (ja) | アバランシェフォトダイオード | |
| JPH0818089A (ja) | 半導体光検出器 | |
| JPH02250379A (ja) | 光検出器 |