JP2850488B2 - フォトディテクタ - Google Patents
フォトディテクタInfo
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- JP2850488B2 JP2850488B2 JP2140561A JP14056190A JP2850488B2 JP 2850488 B2 JP2850488 B2 JP 2850488B2 JP 2140561 A JP2140561 A JP 2140561A JP 14056190 A JP14056190 A JP 14056190A JP 2850488 B2 JP2850488 B2 JP 2850488B2
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- superlattice
- photodetector
- axis
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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、フォドディテクタに関し、特に、超格子を
用いたフォトディテクタに関するものである。
用いたフォトディテクタに関するものである。
本発明は、フォトディテクタにおいて、基板上にその
超格子軸が基板の表面と角θをなす超格子が形成され、
かつ ｜θ｜≦sin-1（1/n） （n:超格子の屈折率） である。これによって、フォトディテクタの検出効率を
大幅に向上させることができる。
超格子軸が基板の表面と角θをなす超格子が形成され、
かつ ｜θ｜≦sin-1（1/n） （n:超格子の屈折率） である。これによって、フォトディテクタの検出効率を
大幅に向上させることができる。
従来、赤外光の検出に用いられるフォトディテクタと
しては、HgCdTeなどのII−VI族化合物半導体系のナロー
ギャップ半導体を用いたものが知られている。しかし、
このフォトディテクタは、II−VI族化合物半導体の結晶
がもろいなどの理由により取り扱いが難しく、実用化で
きる範囲が限られていた。
しては、HgCdTeなどのII−VI族化合物半導体系のナロー
ギャップ半導体を用いたものが知られている。しかし、
このフォトディテクタは、II−VI族化合物半導体の結晶
がもろいなどの理由により取り扱いが難しく、実用化で
きる範囲が限られていた。
一方、赤外光のフォトディテクタとしては、半導体超
格子における量子井戸のサブバンド間遷移を用いるもの
も提案されている。このサブバンド間遷移を用いるフォ
トディテクタにおいては、サブバンド間遷移を生じさせ
るためには、入射光の偏向方向、すなわち入射光の電場
及び磁場の振動方向が量子井戸面内にあってはならない
ため、そのための構造上の工夫がなされている。例え
ば、第３図に示す例では、基板101上に量子井戸層102及
び障壁層103を交互に積層することにより超格子を形成
し、この超格子をその超格子軸（ｚ軸）に対して斜めに
切ることにより形成される端面に入射光104を入射させ
るようにすることによって、入射光104の電場及び磁場
が超格子軸に平行な方向に大きな成分を持つようにして
いる。また、第４図に示す例では、基板101上にグレー
ティング（回折格子）105を形成し、このグレーティン
グ105で入射光104を超格子軸に対して斜めの方向に回折
させることによってこの入射光104の電場及び磁場が超
格子軸に平行な方向に成分を持つ確率が大きくなるよう
にしたものである。なお、符号106は基板101と異なる半
導体層である。
格子における量子井戸のサブバンド間遷移を用いるもの
も提案されている。このサブバンド間遷移を用いるフォ
トディテクタにおいては、サブバンド間遷移を生じさせ
るためには、入射光の偏向方向、すなわち入射光の電場
及び磁場の振動方向が量子井戸面内にあってはならない
ため、そのための構造上の工夫がなされている。例え
ば、第３図に示す例では、基板101上に量子井戸層102及
び障壁層103を交互に積層することにより超格子を形成
し、この超格子をその超格子軸（ｚ軸）に対して斜めに
切ることにより形成される端面に入射光104を入射させ
るようにすることによって、入射光104の電場及び磁場
が超格子軸に平行な方向に大きな成分を持つようにして
いる。また、第４図に示す例では、基板101上にグレー
ティング（回折格子）105を形成し、このグレーティン
グ105で入射光104を超格子軸に対して斜めの方向に回折
させることによってこの入射光104の電場及び磁場が超
格子軸に平行な方向に成分を持つ確率が大きくなるよう
にしたものである。なお、符号106は基板101と異なる半
導体層である。
しかし、上述の第３図に示す従来のフォトディテクタ
は、入射面の面積が小さいため、検出効率が低いという
問題があった。また、第４図に示す従来のフォトディテ
クタは、入射光104の電場及び磁場の振動方向が超格子
軸と平行には決してならないため、検出効率はやはり低
かった。
は、入射面の面積が小さいため、検出効率が低いという
問題があった。また、第４図に示す従来のフォトディテ
クタは、入射光104の電場及び磁場の振動方向が超格子
軸と平行には決してならないため、検出効率はやはり低
かった。
従って本発明の目的は、検出効率を大幅に向上させる
ことができるフォトディテクタを提供することにある。
ことができるフォトディテクタを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、フォトディテ
クタにおいて、基板上にその超格子軸が基板の表面と角
θをなす超格子が形成され、かつ ｜θ｜≦sin-1（1/n） （n:超格子の屈折率） である。
クタにおいて、基板上にその超格子軸が基板の表面と角
θをなす超格子が形成され、かつ ｜θ｜≦sin-1（1/n） （n:超格子の屈折率） である。
第２図を参照して本発明のフォトディテクタの作用を
説明する。第２図において、符号11は基板、12は量子井
戸層、13は障壁層を示す。これらの量子井戸層12及び障
壁層13により超格子が形成されている。この場合、この
超格子の超格子軸（ｚ軸）は、基板11の表面の角θ（≠
90゜）をなす。後述のように、本発明においては、この
θは一般に小さい。このような超格子は、超格子軸が基
板表面に垂直である通常の超格子とは異なるもので、縦
超格子と呼ばれる。
説明する。第２図において、符号11は基板、12は量子井
戸層、13は障壁層を示す。これらの量子井戸層12及び障
壁層13により超格子が形成されている。この場合、この
超格子の超格子軸（ｚ軸）は、基板11の表面の角θ（≠
90゜）をなす。後述のように、本発明においては、この
θは一般に小さい。このような超格子は、超格子軸が基
板表面に垂直である通常の超格子とは異なるもので、縦
超格子と呼ばれる。
今、基板11の表面の法線と角θ′をなす方向からこの
超格子に入射光が入射し、この入射光が超格子の量子井
戸層12及び障壁層13の面に平行な方向、すなわち屈折角
θの方向に屈折される場合を考える。この場合、スネル
の法則により sinθ/sin′＝1/n （１） が成立する。
超格子に入射光が入射し、この入射光が超格子の量子井
戸層12及び障壁層13の面に平行な方向、すなわち屈折角
θの方向に屈折される場合を考える。この場合、スネル
の法則により sinθ/sin′＝1/n （１） が成立する。
（１）式においてθ′＝π/2（入射光の方向が基板表
面に平行な場合）とおき、この場合のθをθｃで表すと sinθｃ＝1/n （２） となる。
面に平行な場合）とおき、この場合のθをθｃで表すと sinθｃ＝1/n （２） となる。
このことから、−θｃ≦θ≦θｃ、すなわち｜θ｜≦
sin-1（1/n）を満たすようにθを選ぶことにより、超格
子に入射した入射光がこの超格子内を進む方向は、この
入射光がどのような方向からこの超格子に入射するかに
かかわらず、基板11の表面の法線に対する角度が±θｃ
の範囲内となる。ところで、超格子を構成する半導体の
屈折率は一般に大きいため、θｃは小さい。例えば、ヒ
化ガリウム（GaAs）のｎは約3.6であり、この場合のθ
ｃは約16゜である。このようにθｃは一般に小さいた
め、超格子内を進む入射光が量子井戸層102の面となす
角は小さく、従って入射光の電場及び磁場が超格子軸に
平行な方向に成分を持つ確率は大きくなる。しかも、本
発明において用いられる超格子は縦超格子であるので、
入射面の面積を極めて大きくすることができる。
sin-1（1/n）を満たすようにθを選ぶことにより、超格
子に入射した入射光がこの超格子内を進む方向は、この
入射光がどのような方向からこの超格子に入射するかに
かかわらず、基板11の表面の法線に対する角度が±θｃ
の範囲内となる。ところで、超格子を構成する半導体の
屈折率は一般に大きいため、θｃは小さい。例えば、ヒ
化ガリウム（GaAs）のｎは約3.6であり、この場合のθ
ｃは約16゜である。このようにθｃは一般に小さいた
め、超格子内を進む入射光が量子井戸層102の面となす
角は小さく、従って入射光の電場及び磁場が超格子軸に
平行な方向に成分を持つ確率は大きくなる。しかも、本
発明において用いられる超格子は縦超格子であるので、
入射面の面積を極めて大きくすることができる。
以上により、フォトディテクタの検出効率の大幅に向
上させることができる。
上させることができる。
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。この実施例は、AlGaAs/GaAs縦超格子を用い
たフォトディテクタに本発明を適用した実施例である。
説明する。この実施例は、AlGaAs/GaAs縦超格子を用い
たフォトディテクタに本発明を適用した実施例である。
第１図は本発明の一実施例によるフォトディテクタを
示す。
示す。
第１図に示すように、この実施例においては、例えば
半絶縁性GaAs基板１上に、量子井戸層としてのGaAs層２
と障壁層としてのAlGaAs層３とが基板表面に平行な方向
に交互に積層されたAlGaAs/GaAs縦超格子が形成されて
いる。この場合、この縦超格子の超格子軸（ｚ軸）は基
板表面と平行である。すなわち、この場合、超格子軸が
基板表面となす角θは０゜である。
半絶縁性GaAs基板１上に、量子井戸層としてのGaAs層２
と障壁層としてのAlGaAs層３とが基板表面に平行な方向
に交互に積層されたAlGaAs/GaAs縦超格子が形成されて
いる。この場合、この縦超格子の超格子軸（ｚ軸）は基
板表面と平行である。すなわち、この場合、超格子軸が
基板表面となす角θは０゜である。
この実施例によるフォトディテクタは、AlGaAs/GaAs
縦超格子に入射光４を入射させ、量子井戸のサブバンド
間遷移を生じさせることによりこの入射光４を検出する
ものである。
縦超格子に入射光４を入射させ、量子井戸のサブバンド
間遷移を生じさせることによりこの入射光４を検出する
ものである。
この実施例によれば、基板表面に平行なAlGaAs/GaAs
縦超格子の上面を入射面とすることができるので、超格
子軸が基板表面に対して垂直な超格子を用いた従来のフ
ォトディテクタに比べて、入射面の面積を極めて大きく
することができる。しかも、AlGaAs/GaAs縦超格子内を
進む入射光の電場及び磁場が超格子軸に平行な方向に成
分を持つ確率は大きい。特に、基板表面に垂直に入射し
た入射光４に対しては、この入射光４の電場及び磁場の
振動方向は超格子軸と完全に平行になり、この場合には
入射光４の電場及び磁場が超格子軸に平行な方向に成分
を持つ確率は最も大きくなる。
縦超格子の上面を入射面とすることができるので、超格
子軸が基板表面に対して垂直な超格子を用いた従来のフ
ォトディテクタに比べて、入射面の面積を極めて大きく
することができる。しかも、AlGaAs/GaAs縦超格子内を
進む入射光の電場及び磁場が超格子軸に平行な方向に成
分を持つ確率は大きい。特に、基板表面に垂直に入射し
た入射光４に対しては、この入射光４の電場及び磁場の
振動方向は超格子軸と完全に平行になり、この場合には
入射光４の電場及び磁場が超格子軸に平行な方向に成分
を持つ確率は最も大きくなる。
以上により、従来のフォトディテクタに比べて検出効
率を大幅に向上させることができる。この実施例による
フォトディテクタは、特に赤外光の検出に用いて好適な
ものである。
率を大幅に向上させることができる。この実施例による
フォトディテクタは、特に赤外光の検出に用いて好適な
ものである。
また、この実施例によるフォトディテクタにおいて
は、II−VI族化合物半導体に比べて強度が高いAlGaAs/G
aAs縦超格子を用いているので、このフォトディテクタ
の製造や取り扱いは容易である。また、このフォトディ
レクタは、バンドギャップそのものを用いるものではな
いので、検出可能な入射光４の波長帯は設計により可変
である。さらに、第３図及び第４図に示す従来のフォト
ディテクタのように、超格子を超格子軸に対して斜めに
切ったり、グレーティング105を形成したりする必要が
ないので、製造が極めて容易である。
は、II−VI族化合物半導体に比べて強度が高いAlGaAs/G
aAs縦超格子を用いているので、このフォトディテクタ
の製造や取り扱いは容易である。また、このフォトディ
レクタは、バンドギャップそのものを用いるものではな
いので、検出可能な入射光４の波長帯は設計により可変
である。さらに、第３図及び第４図に示す従来のフォト
ディテクタのように、超格子を超格子軸に対して斜めに
切ったり、グレーティング105を形成したりする必要が
ないので、製造が極めて容易である。
以上、本発明の実施例につき具体的に説明したが、本
発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施例においては、AlGaAs/GaAs縦超
格子内の超格子軸が基板表面に平行な場合、すなわち超
格子軸が基板となす角θが０゜である場合について説明
したが、一般にはこのθは｜θ｜＜sin-1（1/n）を満た
す限りどのような値であってもよい。
格子内の超格子軸が基板表面に平行な場合、すなわち超
格子軸が基板となす角θが０゜である場合について説明
したが、一般にはこのθは｜θ｜＜sin-1（1/n）を満た
す限りどのような値であってもよい。
また、上述の実施例においては、AlGaAs/GaAs縦超格
子を用いたフォトディテクタに本発明を適用した場合に
ついて説明したが、本発明は、AlGaAs/GaAs縦超格子以
外の各種の縦超格子を用いたフォトディテクタに適用す
ることが可能である。
子を用いたフォトディテクタに本発明を適用した場合に
ついて説明したが、本発明は、AlGaAs/GaAs縦超格子以
外の各種の縦超格子を用いたフォトディテクタに適用す
ることが可能である。
本発明は、以上述べたように構成されているので、入
射面の面積を極めて大きくすることができ、しかも超格
子内を進む入射光の電場及び磁場が超格子軸に平行な方
向に成分を持つ確率が大きくなる。これによって、フォ
トディテクタの検出効率を大幅に向上させることができ
る。
射面の面積を極めて大きくすることができ、しかも超格
子内を進む入射光の電場及び磁場が超格子軸に平行な方
向に成分を持つ確率が大きくなる。これによって、フォ
トディテクタの検出効率を大幅に向上させることができ
る。
第１図は本発明の一実施例によるフォトディテクタを示
す断面図、第２図は本発明の原理を説明するための断面
図、第３図は従来のフォトディテクタを示す断面図、第
４図は他の従来のフォトディテクタを示す断面図であ
る。 図面における主要な符号の説明 1:半絶縁性GaAs基板、2:GaAs層（量子井戸層）、3:AlGa
As層（障壁層）、4:入射光。
す断面図、第２図は本発明の原理を説明するための断面
図、第３図は従来のフォトディテクタを示す断面図、第
４図は他の従来のフォトディテクタを示す断面図であ
る。 図面における主要な符号の説明 1:半絶縁性GaAs基板、2:GaAs層（量子井戸層）、3:AlGa
As層（障壁層）、4:入射光。
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 - 31/10
Claims (1)
- 【請求項１】基板上にその超格子軸が上記基板の表面と
角θをなす超格子が形成され、かつ ｜θ｜≦sin-1（1/n） （n:超格子の屈折率） であることを特徴とするフォトディテクタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2140561A JP2850488B2 (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | フォトディテクタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2140561A JP2850488B2 (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | フォトディテクタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0434983A JPH0434983A (ja) | 1992-02-05 |
| JP2850488B2 true JP2850488B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=15271547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2140561A Expired - Fee Related JP2850488B2 (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | フォトディテクタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2850488B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4775906B2 (ja) * | 2005-11-29 | 2011-09-21 | 日東電工株式会社 | 光起電力装置及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-05-30 JP JP2140561A patent/JP2850488B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0434983A (ja) | 1992-02-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |