JP2773227B2 - Photo conductor - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フォトコンダクタの構造に係わり、特にそ
の応答速度を向上することを可能にするフォトコンダク
タの構造に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a photoconductor, and more particularly, to a structure of a photoconductor capable of improving its response speed.
第5図に従来技術によるフォトコンダクタの一例を示
す。このようなフォトコンダクタは、フィジクス・オブ
・セミコンダクタ・デバイス(Physics of Semiconduct
or Devices),744頁にジー(Sze)によって報告されて
いる。半絶縁性GaAs基板1上にノンドープGaAsからなる
活性層53が形成され、活性層53の両端にはオーム性電極
A1,A2が形成されている。電極A1とA2の間に電圧を印加
した状態で、活性層53の上面からGaAsのバンドギャップ
以上のエネルギーを有する光が入射されると、電子−正
孔対が生成され、光電流が流れる。FIG. 5 shows an example of a conventional photoconductor. Such a photoconductor is known as a Physics of Semiconductor device.
or Devices), page 744, reported by Sze. An active layer 53 made of non-doped GaAs is formed on a semi-insulating GaAs substrate 1, and ohmic electrodes are provided at both ends of the active layer 53.
A1 and A2 are formed. When light having energy equal to or greater than the band gap of GaAs is incident on the upper surface of the active layer 53 with a voltage applied between the electrodes A1 and A2, electron-hole pairs are generated and a photocurrent flows.
フォトコンダクタにおける利得(Gain)と応答時間
(tr)は下式のように表される。The gain (Gain) and the response time (tr) in the photoconductor are represented by the following equations.
Gain=μn・τ・E/L (1) tr =L/(μn・E) (2) ここで、μnはキャリア移動度、τはキャリア寿命、
Eは電界、Lは電極間隔である。ここで、活性層がノン
ドープの半導体から形成される上述した従来のフォトコ
ンダクタにおいては、キャリア寿命が長いため高利得が
得られる反面、電極間隔が長く低電界で使用されるた
め、フォトダイオード等と比較して応答時間が長いとい
う問題があった。Gain = μ n · τ · E / L (1) tr = L / (μ n · E) (2) where μ n is carrier mobility, τ is carrier lifetime,
E is the electric field, and L is the electrode spacing. Here, in the above-mentioned conventional photoconductor in which the active layer is formed from a non-doped semiconductor, a long carrier life is obtained and thus a high gain is obtained. There was a problem that the response time was long in comparison.
本発明の目的は、この問題点を解決し、高利得を維持
しつつ、応答時間の短縮を可能にするフォトコンダクタ
を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a photoconductor that solves this problem and that can shorten the response time while maintaining a high gain.
第1の発明のフォトコンダクタは、 不純物濃度1×1017/cm3以下の一導電型でキャリアの
ド・ブロイ波長程度の厚みを有する第1の半導体層を活
性層として有し、前記第1の半導体層からなる活性層
は、ノンドープで第1の半導体層よりバンドギャップの
大きい第2の半導体層上に形成されていると共に、前記
第1の半導体層からなる活性層中には不純物濃度1×10
17/cm3以下の反対導電型領域がキャリアのド・ブロイ波
長程度の間隔をもってストライプ状に配列して形成され
ており、更に前記ストライプ状の反対導電型領域の長手
方向には対向した電極が設けられていることを特徴とす
る。A photoconductor according to a first aspect of the present invention includes, as an active layer, a first semiconductor layer having a conductivity of 1 × 10 17 / cm 3 or less and having a thickness of about the de Broglie wavelength of a carrier. Is formed on a second semiconductor layer which is non-doped and has a larger band gap than the first semiconductor layer, and has an impurity concentration of 1 in the first semiconductor layer. × 10
Opposite conductivity type regions of 17 / cm 3 or less are formed in a striped arrangement with an interval of about the de Broglie wavelength of the carrier, and furthermore, electrodes facing each other in the longitudinal direction of the stripe-shaped opposite conductivity type regions are formed. It is characterized by being provided.
第2の発明のフォトコンダクタは、 ノンドープでキャリアのド・ブロイ波長程度の厚みを
有する第1の半導体層とノンドープで前記第1の半導体
層よりバンドギャップの大きい第2の半導体層とが交互
に積層されてなる超格子層を活性層として有し、前記超
格子層からなる活性層は、ノンドープで第1の半導体層
よりバンドギャップの大きい第3の半導体層の上に形成
されていると共に、前記超格子層からなる活性層中には
ノンドープで第1の半導体よりバンドギャップの大きい
半導体領域がキャリアのド・ブロイ波長程度の間隔をも
ってストライプ状に配列して形成されており、更に前記
ストライプ状のノンドープ半導体領域の長手方向には対
向した電極が設けられていることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a photoconductor in which a first semiconductor layer which is non-doped and has a thickness of about the de Broglie wavelength of a carrier and a second semiconductor layer which is non-doped and has a band gap larger than that of the first semiconductor layer are alternately formed. An active layer comprising a superlattice layer formed by lamination, the active layer comprising the superlattice layer being formed on a third semiconductor layer which is non-doped and has a larger band gap than the first semiconductor layer; In the active layer composed of the superlattice layer, non-doped semiconductor regions having a bandgap larger than that of the first semiconductor are formed in a stripe pattern at intervals of about the de Broglie wavelength of carriers. Characterized in that an opposed electrode is provided in the longitudinal direction of the non-doped semiconductor region.
ジャパン・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジク
ス(Jpn.J.Appl.Phys.)第19巻,L735頁,1980年に榊によ
って報告されているように、1次元伝導では小角散乱が
阻止されるため、イオン化不純物散乱が支配的となる低
温において、電子の低電界移動度は106cm2/Vs以上に達
することが期待される。また、1次元の状態密度はエネ
ルギーと共に減少するため、高電界において光学フォノ
ンエネルギー以上に加速された電子は加速されればされ
るほど散乱を受けにくくなり、ドリフト速度が急速に大
きくなることが、山田らによって、電子情報通信学会技
術報告,第ED87−99,15頁,1987年に報告されている。As reported by Sakaki in Japan Journal of Applied Physics (Jpn. J. Appl. Phys.), Vol. 19, p. L735, 1980, one-dimensional conduction blocks small-angle scattering, At low temperatures, where ionized impurity scattering is dominant, the low field mobility of electrons is expected to reach 10 6 cm 2 / Vs or more. In addition, since the one-dimensional density of states decreases with energy, electrons accelerated to higher than the optical phonon energy in a high electric field are less likely to be scattered as they are accelerated, and the drift velocity increases rapidly. Yamada et al., IEICE Technical Report, ED87-99, pp. 15, 1987.
本発明は、このような原理に基づき、従来はバルクの
半導体で形成されていた活性層を1次元伝導チャネルに
よって構成することによって、キャリア移動度を向上
し、フォトコンダクタの応答時間を著しく短縮するもの
である。すなわち、高移動度が得られる1次元伝導チャ
ネルによって、フォトコンダクタの活性層を構成すれ
ば、(1),(2)式に従って応答時間を短縮できると
共に、より高い利得を達成できる。ここで、1次元チャ
ネルとしては、エッチングによって細線を形成する方法
がある。しかしながら、細線の場合には、表面ポテンシ
ャルによるチャネルの空乏化が起こりチャネル幅の制御
が難しく、また、表面準位の影響などの問題が考えられ
る。According to the present invention, the carrier mobility is improved and the response time of the photoconductor is remarkably reduced by forming the active layer, which is conventionally formed of a bulk semiconductor, with a one-dimensional conduction channel based on such a principle. Things. That is, if the active layer of the photoconductor is constituted by a one-dimensional conduction channel that can provide a high mobility, the response time can be reduced according to the equations (1) and (2), and a higher gain can be achieved. Here, as the one-dimensional channel, there is a method of forming a fine line by etching. However, in the case of thin wires, channel depletion occurs due to surface potential, making it difficult to control the channel width, and problems such as the influence of surface levels are conceivable.
そこで、本発明では低キャリア濃度の薄膜チャネル層
中に低キャリア濃度で反対導電型の領域が電子のド・ブ
ロイ波長程度のピッチでストライプ状に形成されること
によって、表面超格子が形成されている。このような構
造にすることによって、表面ポテンシャルや表面準位の
影響を最小限にできる。光キャリアは表面超格子全体で
励起されるが、内部電界によって電子はn-領域に正孔は
p-領域に集められてそれぞれド・ブロイ波長程度の断面
形状を有するチャネル中を走行するため、擬1次元チャ
ネルが形成される。また、表面超格子中のバックラウン
ドのキャリア濃度は、1×1017/cm3以下と光励起キャリ
アに比較して十分低いため、暗電流による検出精度の低
下が避けられている。ここで、1次元伝導による効果を
十分に引き出すためには、入射光は1次元チャネルのみ
で吸収され、バルク層の伝導の寄与は無いほうが望まし
い。そこで、1次元チャネル下のバルク層は活性層を構
成する半導体よりバンドギャップの大きい半導体で構成
し、入射光として、バルク層のバンドギャップより低エ
ネルギーで、かつ、活性層のバンドギャップより高エネ
ルギーの光を用いることによって、バルク層の影響を排
除できる。Therefore, in the present invention, the surface superlattice is formed by forming the regions of the opposite conductivity type with the low carrier concentration in the thin film channel layer with the low carrier concentration in the form of stripes at a pitch of about the electron de Broglie wavelength. I have. With such a structure, the influence of the surface potential and the surface level can be minimized. Although the light carriers are excited in the entire surface superlattice, electrons n by an internal electric field - the hole in the region
The quasi-one-dimensional channels are formed because they are collected in the p - region and travel through channels each having a cross-sectional shape of about the de Broglie wavelength. In addition, since the carrier concentration in the backround in the surface superlattice is 1 × 10 17 / cm 3 or less, which is sufficiently lower than that of the photoexcited carriers, a decrease in detection accuracy due to dark current is avoided. Here, in order to sufficiently bring out the effect of one-dimensional conduction, it is desirable that incident light be absorbed only by the one-dimensional channel and that no contribution of conduction of the bulk layer be made. Therefore, the bulk layer below the one-dimensional channel is formed of a semiconductor having a band gap larger than that of the active layer. As incident light, the energy is lower than the band gap of the bulk layer and higher than the band gap of the active layer. By using this light, the influence of the bulk layer can be eliminated.
また、1次元チャネルは高移動度である反面、単位チ
ャネル幅当りの電流量が小さいという問題点を伴ってい
る。これは、1次元チャネルの断面積が100Å×100Å程
度に限られるためで、1次元チャネルの本数を増やすこ
とでこの問題は解決可能ではある。しかしながら、チャ
ネルの本数を増やすことは素子寸法の増大につながり、
望ましくない。そこで、活性層を単層の薄膜から超格子
層に代えることによって素子寸法の増加を防ぎつつ電流
の増大を図ることができる。超格子構造において、各々
の量子井戸部が1次元チャネルを構成し、量子障壁部が
量子井戸間のキャリアのしみ出しを制御し、チャネルの
1次元性を確保する。In addition, the one-dimensional channel has a high mobility, but has a problem that a current amount per unit channel width is small. This is because the cross-sectional area of the one-dimensional channel is limited to about 100 ° × 100 °, and this problem can be solved by increasing the number of one-dimensional channels. However, increasing the number of channels leads to an increase in element size,
Not desirable. Therefore, by changing the active layer from a single-layer thin film to a superlattice layer, the current can be increased while preventing an increase in element size. In the superlattice structure, each quantum well constitutes a one-dimensional channel, and the quantum barrier controls the exudation of carriers between the quantum wells to ensure one-dimensionality of the channel.
更に、活性層を超格子構造とすることによって別のメ
リットもある。例えば、植松らによって電子情報通信学
会技術研究報告,第ED−87巻,92号,15頁に報告されてい
るように、イオン注入で超格子構造を混晶化すれば、そ
の領域のバンドギャップは量子井戸部より大きくなる。
この方法でストライプ状に混晶化領域を形成することに
よってチャネルが作製されたフォトコンダクタでは、1
次元チャネルはそれよりバンドギャップの大きい量子障
壁層と混晶化領域によって四方から囲まれることによっ
て、光キャリアは1次元チャネル部のみで励起されると
共に、キャリアの閉じ込め効果がより向上する。Further, there is another merit by making the active layer have a superlattice structure. For example, as reported by Uematsu et al. In IEICE Technical Report, Vol. ED-87, No. 92, p. 15, if the superlattice structure is mixed-crystallized by ion implantation, the band gap Is larger than the quantum well.
In a photoconductor in which a channel is formed by forming a mixed crystal region in a stripe shape by this method, 1
Since the dimensional channel is surrounded on all sides by the quantum barrier layer having a larger band gap and the mixed crystal region, the optical carrier is excited only in the one-dimensional channel portion, and the effect of confining the carrier is further improved.
第1図(a),(b)に第1の発明による実施例のフ
ォトコンダクタの素子構造を示す。半絶縁性GaAs基板1
上にノンドープAl0.4Ga0.6Asバッファ層2が1μmの膜
厚で形成され、その表面に膜厚200Å程度の不純物濃度
1×1016/cm3のn-GaAsから成る活性層3が形成されてい
る。活性層3中には数百Åの幅を有する不純物濃度1×
1016/cm3程度p-領域3Iが200Å間隔でストライプ状に形
成されている。活性層3の両端には、オーム性電極A1,A
2が設けられている。第1図(b)は第1図(a)に示
した実施例のx1−x2−x3−x4−x1面における素子断面図
である。ここで、0.65μm以上0.85μm以下の波長の光
を素子上面から入射すると、入射光はGaAs中でのみ吸収
され、活性層3中にキャリアが励起されチャネル中を流
れる。ここでAlGaAs層2で入射光が吸収されることはな
いので、活性層3中の光で流だけを電極A1,A2間に取り
出すことができる。1 (a) and 1 (b) show an element structure of a photoconductor of an embodiment according to the first invention. Semi-insulating GaAs substrate 1
A non-doped Al 0.4 Ga 0.6 As buffer layer 2 is formed thereon with a thickness of 1 μm, and an active layer 3 of n - GaAs with an impurity concentration of 1 × 10 16 / cm 3 having a thickness of about 200 ° is formed on the surface thereof. I have. The active layer 3 has an impurity concentration of 1.times.
A p - region 3I of about 10 16 / cm 3 is formed in a stripe shape at intervals of 200 °. At both ends of the active layer 3, ohmic electrodes A1, A
Two are provided. Figure 1 (b) is a device sectional view of x 1 -x 2 -x 3 -x 4 -x 1 side of the embodiment shown in FIG. 1 (a). Here, when light having a wavelength of not less than 0.65 μm and not more than 0.85 μm is incident from the upper surface of the element, the incident light is absorbed only in GaAs, and carriers are excited in the active layer 3 and flow through the channel. Here, since the incident light is not absorbed by the AlGaAs layer 2, only the flow can be extracted between the electrodes A1 and A2 by the light in the active layer 3.
このようなフォトコンダクタは、以下に述べるような
製造方法によって作製される。半絶縁性GaAs基板1上
に、例えば分子線エピタキシャル成長法(MBE法)を用
いてノンドープAaGaAs層2を1μm、不純物濃度1×10
16/cm3のn-GaAs層3を200Å順次成長する。次に、レジ
ストパターンを形成後、集束イオン線露光(FIB)法を
用いてGaイオンを2×1010/cm2注入することによってp-
領域3Iを形成する。最後に、通常の方法によってチャネ
ルへのオーム性電極A1,A2を形成すれば、本実施例のよ
うなフォトコンダクタが作製される。Such a photoconductor is manufactured by a manufacturing method described below. A non-doped AaGaAs layer 2 is formed on a semi-insulating GaAs substrate 1 by using, for example, a molecular beam epitaxial growth method (MBE method) to a thickness of 1 μm and an impurity concentration of 1 × 10 5.
A 16 / cm 3 n - GaAs layer 3 is sequentially grown at 200 °. Next, after forming a resist pattern, Ga ions are implanted at a concentration of 2 × 10 10 / cm 2 by using a focused ion beam exposure (FIB) method, so that p −
The region 3I is formed. Finally, if the ohmic electrodes A1 and A2 to the channels are formed by an ordinary method, the photoconductor as in this embodiment is manufactured.
第2図は本実施例によるフォトコンダクタの活性層に
おけるチャネル幅方向(第1図(b)のy1−y2)断面の
バンド構造図である。図において、3はn-GaAsで電子の
1次元チャネルを形成し、3Iはp-領域である。Ecは伝導
帯下端、Evは価電子帯上端を示す。図のように、活性層
中にはチャネル幅方向に表面超格子構造が形成される。
光キャリアは活性層全体(n-GaAsとp-領域の両方)で励
起されるが、内部電界のために電子はn-の部分3に、正
孔はp-の部分3Iに集められ、それぞれ1次元チャネル中
を走行する。チャネルの断面は電子のド・ブロイ波長程
度のディメンションを有するのでキャリアは1次元的に
振る舞い、〔作用〕の項で述べたように原理に基づいて
高移動度,高ドリフト速度が実現される。FIG. 2 is a band structure diagram of a cross section in the channel width direction (y 1 -y 2 in FIG. 1B) of the active layer of the photoconductor according to the present embodiment. In the figure, reference numeral 3 denotes a one-dimensional channel of electrons in n - GaAs, and 3I denotes a p - region. Ec indicates the lower end of the conduction band, and Ev indicates the upper end of the valence band. As shown, a surface superlattice structure is formed in the active layer in the channel width direction.
While excited with (both areas n - - GaAs and p), the electrons to the internal electric field n - photocarriers entire active layer in the portion 3 of the hole is p - is collected in the portion 3I, respectively Run in a one-dimensional channel. Since the cross section of the channel has a dimension on the order of the de Broglie wavelength of electrons, carriers behave one-dimensionally, and high mobility and high drift velocity are realized based on the principle as described in the section of [Action].
第3図(a),(b)に第2の発明による実施例のフ
ォトコンダクタの素子構造を示す。半絶縁性GaAs基板1
上にノンドープAl0.4Ga0.6Asバッファ層2が1μmの膜
厚で形成され、その表面にノンドープGaAs層33Aとノン
ドープAl0.4Ga0.6As層33Bの超格子から成る活性層33が
形成されている。活性層33中には数百Åの幅を有するノ
ンドープAl0.2Ga0.8As領域33Iが200Å間隔でストライプ
状に形成されている。活性層33の両端には、オーム性電
極A1,A2が形成されている。第3図(b)は第3図
(a)に示した実施例のx1−x2−x3−x4−x1面における
素子断面図である。超格子活性層33はノンドープGaAs層
33AとノンドープAl0.4Ga0.6As層33Bの積層構造から構成
され、ノンドープGaAs層33Aの厚さは200Å程度、ノンド
ープAl0.4Ga0.6As層33Bも200Å程度である。FIGS. 3A and 3B show an element structure of a photoconductor according to an embodiment of the second invention. Semi-insulating GaAs substrate 1
A non-doped Al 0.4 Ga 0.6 As buffer layer 2 is formed thereon with a thickness of 1 μm, and an active layer 33 composed of a superlattice of a non-doped GaAs layer 33A and a non-doped Al 0.4 Ga 0.6 As layer 33B is formed on the surface. In the active layer 33, non-doped Al 0.2 Ga 0.8 As regions 33I having a width of several hundreds of squares are formed in stripes at intervals of 200 °. Ohmic electrodes A1 and A2 are formed at both ends of the active layer 33. Figure 3 (b) is a device sectional view of x 1 -x 2 -x 3 -x 4 -x 1 side of the embodiment shown in FIG. 3 (a). Superlattice active layer 33 is a non-doped GaAs layer
It is composed of a laminated structure of 33A and a non-doped Al 0.4 Ga 0.6 As layer 33B, the thickness of the undoped GaAs layer 33A is about 200 Å, an undoped Al 0.4 Ga 0.6 As layer 33B also is about 200 Å.
このようなフォトコンダクタは以下に述べるような製
造方法によって、作製される。半絶縁性GaAs基板1上
に、例えば分子線エピタキシャル成長法(MBE法)を用
いてノンドープAlGaAs層2を1μm、ノンドープGaAs層
200ÅとノンドープAl0.4Ga0.6As層200Åの積層からなる
超格子層33を順次成長する。次に、レジストパターンを
形成後、集束イオン線露光(FIB法)を用いてGaイオン
を1×1015/cm2注入しランプアニールを行ってストライ
プ状に領域の超格子層を混晶化することによってノンド
ープAl0.2Ga0.8As領域33Iを形成する。最後に、通常の
方法によってチャネルへのオーム性電極A1,A2を形成す
れば、本実施例のようなフォトコンダクタが作製され
る。Such a photoconductor is manufactured by a manufacturing method described below. On a semi-insulating GaAs substrate 1, a non-doped AlGaAs layer 2 is formed to a thickness of 1 μm using a molecular beam epitaxial growth method (MBE method).
A superlattice layer 33 composed of a stack of 200 Å and a non-doped Al 0.4 Ga 0.6 As layer 200 順次 is sequentially grown. Next, after a resist pattern is formed, Ga ions are implanted at 1 × 10 15 / cm 2 using focused ion beam exposure (FIB method), and lamp annealing is performed to crystallize the superlattice layer in the stripe region. As a result, a non-doped Al 0.2 Ga 0.8 As region 33I is formed. Finally, if the ohmic electrodes A1 and A2 to the channels are formed by an ordinary method, the photoconductor as in this embodiment is manufactured.
第4図は本実施例の活性層におけるバンド構造図であ
る。第4図(a)は超格子の量子井戸層におけるチャネ
ル幅方向(第3図(b)のy1−y2)断面を示し、第4図
(b)は超格子の量子障壁層におけるチャネル幅方向
(第3図(b)のy3−y4)断面を示す。図において、33
Aは1次元チャネルを構成する量子井戸層、33Bは量子障
壁層であり、33IはAl0.2Ga0.8As領域である。チャネル
層33A(バンドギャップ〜1.42eV)はそれよりバンドギ
ャップの大きい量子障壁層33B(バンドギャップ〜1.92e
V)および高抵抗領域33I(バンドギャップ〜1.67eV)に
よって四方から囲まれた構造になっている。ここで、0.
75μm以上0.85μm以下の波長の光を素子上面から入射
すると、入射光はGaAs中でのみ吸収され、AlGaAs中は無
吸収で透過するため、各チャネル層33Aにおいてのみキ
ャリアが励起される。AlGaAs層33Bおよび33Iはキャリア
のしみ出しを抑制するのに十分な厚さを有するため、各
GaAs層33Aはそれぞれ独立した擬1次元チャネルを形成
し、ヘテロ接合のバリアで閉じ込められた1次元チャネ
ル中をキャリアは走行する。各GaAs層33Aの断面は、
幅,厚さ共に電子のド・ブロイ波長程度のディメンショ
ンを有するので、キャリアは1次元的に振る舞い、高移
動度、高ドリフト速度が実現される。FIG. 4 is a band structure diagram in the active layer of the present embodiment. FIG. 4A shows a cross section in the channel width direction (y 1 -y 2 in FIG. 3B) in the quantum well layer of the superlattice, and FIG. 4B shows the channel in the quantum barrier layer of the superlattice. shows a cross section (y 3 -y 4 of FIG. 3 (b)) width direction. In the figure, 33
A is a quantum well layer constituting a one-dimensional channel, 33B is a quantum barrier layer, and 33I is an Al 0.2 Ga 0.8 As region. The channel layer 33A (bandgap ~ 1.42eV) is larger than the quantum barrier layer 33B (bandgap ~ 1.92eV).
V) and the high-resistance region 33I (band gap: 1.67 eV). Where 0.
When light having a wavelength of not less than 75 μm and not more than 0.85 μm is incident from the upper surface of the element, the incident light is absorbed only in GaAs and transmitted in AlGaAs without absorption, so that carriers are excited only in each channel layer 33A. Each of the AlGaAs layers 33B and 33I has a thickness sufficient to suppress the exudation of carriers.
Each of the GaAs layers 33A forms an independent pseudo one-dimensional channel, and carriers travel in the one-dimensional channel confined by the heterojunction barrier. The cross section of each GaAs layer 33A is
Since both the width and the thickness have dimensions about the electron de Broglie wavelength, the carriers behave one-dimensionally, realizing high mobility and high drift velocity.
以上の各実施例では、GaAs/AlGaAs/GaAs系のフォトコ
ンダクタを用いて説明したが、本発明はもちろん、GaIn
As/GaInAsP/InP系やGaInAs/AlInAs/InP系などの多の材
料系にも適用できる。In each of the above embodiments, the description has been made using a GaAs / AlGaAs / GaAs-based photoconductor.
It can be applied to various material systems such as As / GaInAsP / InP system and GaInAs / AlInAs / InP system.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、擬
1次元チャネルを活性層とするフォトコンダクタが得ら
れるため、利得を向上し、応答速度を著しく改善するこ
とが可能になり、更に、チャネルを超格子構造とすれ
ば、電流が増大できると共にキャリアの閉じ込めを向上
する構造が容易に得られる。As is clear from the above description, according to the present invention, a photoconductor having a quasi-one-dimensional channel as an active layer can be obtained, so that the gain can be improved and the response speed can be significantly improved. If the channel has a superlattice structure, a structure that can increase the current and improve the confinement of carriers can be easily obtained.
第1図(a),(b)は第1の発明によるフォトコンダ
クタの実施例の素子構造図、 第2図は第1図のフォトコンダクタのバンド構造図、 第3図(a),(b)は第2の発明によるフォトコンダ
クタの実施例の素子構造図、 第4図は第3図のフォトコンダクタのバンド構造図、 第5図は従来技術によるフォトコンダクタの一例の素子
構造図である。 1……半絶縁性GaAs基板 2……ノンドープAl0.4Ga0.6Asバッファ層 3……n-GaAs層 3I……P-GaAs領域 A1,A2……オーム性電極 33……超格子層 33A……ノンドープGaAs層 33B……ノンドープAl0.4Ga0.6As層 33I……ノンドープAl0.2Ga0.8As領域 53……ノンドープGaAs層1 (a) and 1 (b) are element structure diagrams of an embodiment of the photoconductor according to the first invention, FIG. 2 is a band structure diagram of the photoconductor of FIG. 1, and FIGS. 3 (a) and 3 (b) ) Is an element structure diagram of an embodiment of the photoconductor according to the second invention, FIG. 4 is a band structure diagram of the photoconductor of FIG. 3, and FIG. 5 is an element structure diagram of an example of a conventional photoconductor. 1 ... Semi-insulating GaAs substrate 2 ... Non-doped Al 0.4 Ga 0.6 As buffer layer 3 ... n - GaAs layer 3I ... P - GaAs region A1, A2 ... Ohm electrode 33 ... Superlattice layer 33A ... Non-doped GaAs layer 33B Non-doped Al 0.4 Ga 0.6 As layer 33I Non-doped Al 0.2 Ga 0.8 As region 53 Non-doped GaAs layer
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/08 H01L 31/10 H01S 3/18Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 31/08 H01L 31/10 H01S 3/18
Claims (2)
キャリアのド・ブロイ波長程度の厚みを有する第1の半
導体層を活性層として有し、前記第1の半導体層からな
る活性層は、ノンドープで第1の半導体層よりバンドギ
ャップの大きい第2の半導体層上に形成されていると共
に、前記第1の半導体層からなる活性層中には不純物濃
度1×1017/cm3以下の反対導電型領域がキャリアのド・
ブロイ波長程度の間隔をもってストライプ状に配列して
形成されており、更に前記ストライプ状の反対導電型領
域の長手方向には対向した電極が設けられていることを
特徴とするフォトコンダクタ。An active layer comprising a first semiconductor layer of one conductivity type having an impurity concentration of 1 × 10 17 / cm 3 or less and having a thickness of about the de Broglie wavelength of a carrier as an active layer. becomes active layer, with which is formed on the first semiconductor layer than the band gap larger second semiconductor layer on the non-doped, the impurity concentration in the active layer formed of the first semiconductor layer 1 × 10 17 / The opposite conductivity type area of cm 3 or less is
A photoconductor characterized by being formed in a stripe pattern with an interval of about the Broy wavelength, and further provided with electrodes facing each other in the longitudinal direction of the opposite conductivity type region of the stripe pattern.
度の厚みを有する第1の半導体層とノンドープで前記第
1の半導体層よりバンドギャップの大きい第2の半導体
層とが交互に積層されてなる超格子層を活性層として有
し、前記超格子層からなる活性層は、ノンドープで第1
の半導体層よりバンドギャップの大きい第3の半導体層
の上に形成されていると共に、前記超格子層からなる活
性層中にはノンドープで第1の半導体よりバンドギャッ
プの大きい半導体領域がキャリアのド・ブロイ波長程度
の間隔をもってストライプ状に配列して形成されてお
り、更に前記ストライプ状のノンドープ半導体領域の長
手方向には対向した電極が設けられていることを特徴と
するフォトコンダクタ。2. A non-doped first semiconductor layer having a thickness of about the de Broglie wavelength of a carrier and a non-doped second semiconductor layer having a band gap larger than that of the first semiconductor layer are alternately laminated. An active layer comprising a superlattice layer as an active layer, and
In the active layer formed of the superlattice layer, a non-doped semiconductor region having a band gap larger than that of the first semiconductor is formed on the third semiconductor layer having a band gap larger than that of the first semiconductor layer. -A photoconductor characterized in that it is formed in a stripe pattern with an interval of about the Broy wavelength, and furthermore, an electrode facing the longitudinal direction of the striped non-doped semiconductor region is provided.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
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1989
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