JP2877215B2 - アバランシェフォトダイオ―ド - Google Patents
アバランシェフォトダイオ―ドInfo
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- JP2877215B2 JP2877215B2 JP3070620A JP7062091A JP2877215B2 JP 2877215 B2 JP2877215 B2 JP 2877215B2 JP 3070620 A JP3070620 A JP 3070620A JP 7062091 A JP7062091 A JP 7062091A JP 2877215 B2 JP2877215 B2 JP 2877215B2
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- semiconductor layer
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信用光を検出する
のに用い得るアバランシェフォトダイオ―ドに関する。
のに用い得るアバランシェフォトダイオ―ドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、図３を伴って次に述べるアバラン
シェフォトダイオ―ドが提案されている。
シェフォトダイオ―ドが提案されている。
【０００３】すなわち、例えばＩｎＰでなり且つｎ+ 型
を有する半導体基板２と、その半導体基板２上に形成さ
れ且つ例えばＩｎＰ系でなるとともにｎ+ 型を有するバ
リア層としての半導体層３とからなる半導体領域１を有
する。
を有する半導体基板２と、その半導体基板２上に形成さ
れ且つ例えばＩｎＰ系でなるとともにｎ+ 型を有するバ
リア層としての半導体層３とからなる半導体領域１を有
する。
【０００４】また、半導体領域１上に形成され且つｎ型
不純物及びｐ型不純物のいずれも意図的に導入させてい
ないアバランシェ増倍用層としての半導体領域４を有す
る。この半導体領域４は、バリア層としての半導体層５
ａと井戸層としての半導体層５ｂとが交互順次に積層さ
れている超格子構造５でなり、そして、半導体層５ａ及
び５ｂが、例えばそれぞれＩｎ 0.52 Ａｌ 0.48 Ａｓ及
びＩｎ 0.8Ｇａ 0.2Ａｓ 0.6Ｐ 0.4でなる。
不純物及びｐ型不純物のいずれも意図的に導入させてい
ないアバランシェ増倍用層としての半導体領域４を有す
る。この半導体領域４は、バリア層としての半導体層５
ａと井戸層としての半導体層５ｂとが交互順次に積層さ
れている超格子構造５でなり、そして、半導体層５ａ及
び５ｂが、例えばそれぞれＩｎ 0.52 Ａｌ 0.48 Ａｓ及
びＩｎ 0.8Ｇａ 0.2Ａｓ 0.6Ｐ 0.4でなる。
【０００５】さらに、Ｉｎ 0.53 Ｇａ 0.47 Ａｓでなり
且つ８×１０17cm-3のような高いｐ型不純物濃度と１６
０Ａのような比較的薄い厚さとを有するシ―トド―プ層
としての半導体層７と、その半導体層７上に形成され、
且つＩｎ 0.53 Ｇａ 0.47 Ａｓでなり且つ２×１０15cm
-3のような半導体層７に比し低いｐ型不純物濃度と２μ
ｍのような半導体層７に比し厚い厚さとを有する光吸収
層としての半導体層８と、その半導体層８上に形成さ
れ、且つＩｎ 0.53 Ｇａ 0.47 Ａｓでなり且つ２×１０
17cm-3のような半導体層８に比し高いｐ型不純物濃度と
５００Ａのような半導体層８に比し薄い厚さとを有する
半導体層９と、半導体層９上に形成され、且つＩｎＰで
なり且つ１×１０18cm-3のような高いｐ型不純物濃度と
１０００Ａの厚さとを有する表面再結合防止用窓層とし
ての半導体層１０と、半導体層１０上に形成され、且つ
Ｉｎ 0.53 Ｇａ 0.47 Ａｓでなり且つ１×１０18cm-3の
ような高い不純物濃度と１０００Ａの厚さとを有するキ
ャップ層としての半導体層１１とを有する。この場合、
シ―トド―プ層としての半導体層７が、光吸収層として
の半導体層８と等しいエネルギバンドギャップを有し、
また、光吸収層としての半導体層８が、アバランシェ増
倍用層としての半導体領域４を構成している井戸層と等
しいかそれに比し狭いエネルギバンドギャップを有す
る。
且つ８×１０17cm-3のような高いｐ型不純物濃度と１６
０Ａのような比較的薄い厚さとを有するシ―トド―プ層
としての半導体層７と、その半導体層７上に形成され、
且つＩｎ 0.53 Ｇａ 0.47 Ａｓでなり且つ２×１０15cm
-3のような半導体層７に比し低いｐ型不純物濃度と２μ
ｍのような半導体層７に比し厚い厚さとを有する光吸収
層としての半導体層８と、その半導体層８上に形成さ
れ、且つＩｎ 0.53 Ｇａ 0.47 Ａｓでなり且つ２×１０
17cm-3のような半導体層８に比し高いｐ型不純物濃度と
５００Ａのような半導体層８に比し薄い厚さとを有する
半導体層９と、半導体層９上に形成され、且つＩｎＰで
なり且つ１×１０18cm-3のような高いｐ型不純物濃度と
１０００Ａの厚さとを有する表面再結合防止用窓層とし
ての半導体層１０と、半導体層１０上に形成され、且つ
Ｉｎ 0.53 Ｇａ 0.47 Ａｓでなり且つ１×１０18cm-3の
ような高い不純物濃度と１０００Ａの厚さとを有するキ
ャップ層としての半導体層１１とを有する。この場合、
シ―トド―プ層としての半導体層７が、光吸収層として
の半導体層８と等しいエネルギバンドギャップを有し、
また、光吸収層としての半導体層８が、アバランシェ増
倍用層としての半導体領域４を構成している井戸層と等
しいかそれに比し狭いエネルギバンドギャップを有す
る。
【０００６】また、半導体領域１に、その半導体層３側
とは反対側においてオ―ミックに付された電極１３と、
半導体領域６に、半導体領域４側とは反対側においてオ
―ミックに付され且つ窓１５を有する電極１４とを有す
る。
とは反対側においてオ―ミックに付された電極１３と、
半導体領域６に、半導体領域４側とは反対側においてオ
―ミックに付され且つ窓１５を有する電極１４とを有す
る。
【０００７】以上が、従来提案されているアバランシェ
フォトダイオ―ドの構成である。
フォトダイオ―ドの構成である。
【０００８】このような構成を有する従来のアバランシ
ェフォトダイオ―ドによれば、電極１３及び１４間に、
逆バイアス電源（図示せず）を通じて直流負荷（図示せ
ず）を予め接続している状態で、半導体領域６の光吸収
層としての半導体層８のエネルギバンドギャップに対応
している波長を有する検出されるべき光Ｌを、半導体領
域６上の外部から電極１４の窓１５を通じて内部に入射
させれば、その光Ｌが主として半導体領域６の半導体層
８において吸収され、それにもとずき、半導体領域６の
半導体層８において、光Ｌにもとずくキャリア（電子及
び正孔）が生成し、そのキャリア中の電子がアバランシ
ェ増倍用層としての半導体領域４に到達し、そして、そ
の半導体領域４においてアバランシェ増倍が生じ、それ
にもとずく増倍された光電流が直流負荷に出力される、
という機構で、アバランシェフォトダイオ―ドとしての
機能が得られる。
ェフォトダイオ―ドによれば、電極１３及び１４間に、
逆バイアス電源（図示せず）を通じて直流負荷（図示せ
ず）を予め接続している状態で、半導体領域６の光吸収
層としての半導体層８のエネルギバンドギャップに対応
している波長を有する検出されるべき光Ｌを、半導体領
域６上の外部から電極１４の窓１５を通じて内部に入射
させれば、その光Ｌが主として半導体領域６の半導体層
８において吸収され、それにもとずき、半導体領域６の
半導体層８において、光Ｌにもとずくキャリア（電子及
び正孔）が生成し、そのキャリア中の電子がアバランシ
ェ増倍用層としての半導体領域４に到達し、そして、そ
の半導体領域４においてアバランシェ増倍が生じ、それ
にもとずく増倍された光電流が直流負荷に出力される、
という機構で、アバランシェフォトダイオ―ドとしての
機能が得られる。
【０００９】また、この場合、アバランシェ増倍用層と
しての半導体領域４が、超格子構造５でなるので、半導
体領域４における電子のイオン化率（α）と正孔のイオ
ン化率（β）との比（α／β）が、半導体領域４が超格
子構造５を有するのに代え例えばＧｅまたはＩｎＰでな
る半導体層からなる単層構造を有するとした場合に比
し、１より十分大きな値で得られる。このため、半導体
領域４において生ずるアバランシェ増倍に伴う雑音が、
半導体領域４が超格子構造５を有するのに代え例えばＧ
ｅまたはＩｎＰでなる半導体層からなる単層構造を有す
るとした場合に比し、格段的に少なく、光電流に、格段
的に少ない雑音しか伴わない、という特徴を有する。
しての半導体領域４が、超格子構造５でなるので、半導
体領域４における電子のイオン化率（α）と正孔のイオ
ン化率（β）との比（α／β）が、半導体領域４が超格
子構造５を有するのに代え例えばＧｅまたはＩｎＰでな
る半導体層からなる単層構造を有するとした場合に比
し、１より十分大きな値で得られる。このため、半導体
領域４において生ずるアバランシェ増倍に伴う雑音が、
半導体領域４が超格子構造５を有するのに代え例えばＧ
ｅまたはＩｎＰでなる半導体層からなる単層構造を有す
るとした場合に比し、格段的に少なく、光電流に、格段
的に少ない雑音しか伴わない、という特徴を有する。
【００１０】さらに、半導体領域６を構成している半導
体層７及び９が、光吸収層としての半導体層８に比し高
いｐ型不純物濃度を有するので、それら半導体層には電
子に対する加速電界を実質的に有していないが、半導体
層７及び９間の光吸収層としての半導体層８が、半導体
層７及び９に比し低いｐ型不純物濃度を有するので、そ
の半導体層８に電子に対する加速電界を有し、また、半
導体層７及び９が薄い厚さしか有していないので、上述
したように半導体領域６の半導体層８に生成するキャリ
ア中の電子が、速やかに半導体領域４に到達する。この
ため、光Ｌが入射してから直流負荷に光電流が出力され
るまでの応答速度が、比較的速い、という特徴を有す
る。
体層７及び９が、光吸収層としての半導体層８に比し高
いｐ型不純物濃度を有するので、それら半導体層には電
子に対する加速電界を実質的に有していないが、半導体
層７及び９間の光吸収層としての半導体層８が、半導体
層７及び９に比し低いｐ型不純物濃度を有するので、そ
の半導体層８に電子に対する加速電界を有し、また、半
導体層７及び９が薄い厚さしか有していないので、上述
したように半導体領域６の半導体層８に生成するキャリ
ア中の電子が、速やかに半導体領域４に到達する。この
ため、光Ｌが入射してから直流負荷に光電流が出力され
るまでの応答速度が、比較的速い、という特徴を有す
る。
【００１１】また、上述したように、アバランシェ増倍
用層としての半導体領域４が、光吸収用層としてほとん
ど作用しないので、半導体領域４に正孔が実効的に存在
していず、従って、アバランシェ増倍に伴う雑音が、無
視し得ない比較的多い量生ずる、ということがない、と
いう特徴も有する。
用層としての半導体領域４が、光吸収用層としてほとん
ど作用しないので、半導体領域４に正孔が実効的に存在
していず、従って、アバランシェ増倍に伴う雑音が、無
視し得ない比較的多い量生ずる、ということがない、と
いう特徴も有する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示す従来のアバランシェフォトダイオ―ドの場合、光吸
収層としての半導体層８を有する半導体領域６の、アバ
ランシェ増倍用層としての半導体領域４側に、高いｐ型
不純物濃度を有するシ―トド―プ層としての半導体層７
を有するので、アバランシェ増倍用層としての半導体領
域４に、図４に示すように、高い電界強度を有せしめる
ことができ、従って、半導体領域４においてアバランシ
ェ増倍作用が効果的に得ることができるが、シ―トド―
プ層としての半導体層７の半導体層８側とアバランシェ
増倍用層としての半導体領域４側との間に、図４に示す
ように、高い電位差が生じている。このため、半導体層
７に、トンネル電流が、暗電流として、無視し得ない量
で流れる。従って、光電流に、暗電流が無視し得ない量
伴う、という欠点を有していた。
示す従来のアバランシェフォトダイオ―ドの場合、光吸
収層としての半導体層８を有する半導体領域６の、アバ
ランシェ増倍用層としての半導体領域４側に、高いｐ型
不純物濃度を有するシ―トド―プ層としての半導体層７
を有するので、アバランシェ増倍用層としての半導体領
域４に、図４に示すように、高い電界強度を有せしめる
ことができ、従って、半導体領域４においてアバランシ
ェ増倍作用が効果的に得ることができるが、シ―トド―
プ層としての半導体層７の半導体層８側とアバランシェ
増倍用層としての半導体領域４側との間に、図４に示す
ように、高い電位差が生じている。このため、半導体層
７に、トンネル電流が、暗電流として、無視し得ない量
で流れる。従って、光電流に、暗電流が無視し得ない量
伴う、という欠点を有していた。
【００１３】よって、本発明は、上述した欠点のない、
新規なアバランシェフォトダイオ―ドを提案せんとする
ものである。
新規なアバランシェフォトダイオ―ドを提案せんとする
ものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によるアバランシ
ェフォトダイオ―ドは、図３で上述した従来のアバラン
シェフォトダイオ―ドの場合と同様に、（ｉ）ｎ型を有
する第１の半導体領域と、（ｉｉ）その第１の半導体領
域上に形成され且つｎ型不純物及びｐ型不純物のいずれ
も意図的に導入させていないアバランシェ増倍領域とし
ての第２の半導体領域と、（ｉｉｉ）上記第２の半導体
領域上に形成され且つｐ型を有する第３の半導体領域
と、（ｉｖ）上記第１及び第３の半導体領域にそれぞれ
付された第１及び第２の電極とを有し、（ｖ）そして、
上記第２の半導体領域が、バリア層としての第１の半導
体層と井戸層としての第２の半導体層とが交互順次に積
層されている超格子構造を有し、また、（ｖｉ）上記第
３の半導体領域が、シ―トド―プ層としての第３の半導
体層と、上記第３の半導体層上に形成され且つ上記第３
の半導体層に比し低い不純物濃度と厚い厚さとを有する
光吸収層としての第４の半導体層と、上記第４の半導体
層上に形成され且つ上記第４の半導体層に比し高い不純
物濃度を有する第５の半導体層とを有する。
ェフォトダイオ―ドは、図３で上述した従来のアバラン
シェフォトダイオ―ドの場合と同様に、（ｉ）ｎ型を有
する第１の半導体領域と、（ｉｉ）その第１の半導体領
域上に形成され且つｎ型不純物及びｐ型不純物のいずれ
も意図的に導入させていないアバランシェ増倍領域とし
ての第２の半導体領域と、（ｉｉｉ）上記第２の半導体
領域上に形成され且つｐ型を有する第３の半導体領域
と、（ｉｖ）上記第１及び第３の半導体領域にそれぞれ
付された第１及び第２の電極とを有し、（ｖ）そして、
上記第２の半導体領域が、バリア層としての第１の半導
体層と井戸層としての第２の半導体層とが交互順次に積
層されている超格子構造を有し、また、（ｖｉ）上記第
３の半導体領域が、シ―トド―プ層としての第３の半導
体層と、上記第３の半導体層上に形成され且つ上記第３
の半導体層に比し低い不純物濃度と厚い厚さとを有する
光吸収層としての第４の半導体層と、上記第４の半導体
層上に形成され且つ上記第４の半導体層に比し高い不純
物濃度を有する第５の半導体層とを有する。
【００１５】しかしながら、本発明によるアバランシェ
フォトダイオ―ドは、このような構成を有するアバラン
シェフォトダイオ―ドにおいて、（ｖｉｉ）上記第３の
半導体層が、上記第４の半導体層に比し広いエネルギバ
ンドギャップを有し且つ上記第１の半導体層と等しいか
それに比し狭いエネルギバンドギャップを有する。
フォトダイオ―ドは、このような構成を有するアバラン
シェフォトダイオ―ドにおいて、（ｖｉｉ）上記第３の
半導体層が、上記第４の半導体層に比し広いエネルギバ
ンドギャップを有し且つ上記第１の半導体層と等しいか
それに比し狭いエネルギバンドギャップを有する。
【００１６】
【作用・効果】このような構成を有する本発明によるア
バランシェフォトダイオ―ドによれば、第３の半導体層
が、第４の半導体層に比し広いエネルギバンドギャップ
を有し且つ第１の半導体層と等しいかそれに比し狭いエ
ネルギバンドギャップを有し、また、第４の半導体層
が、第２の半導体層と等しいかそれに比し狭いエネルギ
バンドギャップを有することを除いて、図３で前述した
アバランシェフォトダイオ―ドの場合と同様の構成を有
するので、詳細説明は省略するが、図３で前述した従来
のアバランシェフォトダイオ―ドの場合と同様に、アバ
ランシェフォトダイオ―ドとしての機能が、アバランシ
ェ増倍された光電流に、少ない雑音しか伴わせずに、し
かも光電流を、光の入射に対する速い応答速度で得るこ
とができる、という特徴を有する。
バランシェフォトダイオ―ドによれば、第３の半導体層
が、第４の半導体層に比し広いエネルギバンドギャップ
を有し且つ第１の半導体層と等しいかそれに比し狭いエ
ネルギバンドギャップを有し、また、第４の半導体層
が、第２の半導体層と等しいかそれに比し狭いエネルギ
バンドギャップを有することを除いて、図３で前述した
アバランシェフォトダイオ―ドの場合と同様の構成を有
するので、詳細説明は省略するが、図３で前述した従来
のアバランシェフォトダイオ―ドの場合と同様に、アバ
ランシェフォトダイオ―ドとしての機能が、アバランシ
ェ増倍された光電流に、少ない雑音しか伴わせずに、し
かも光電流を、光の入射に対する速い応答速度で得るこ
とができる、という特徴を有する。
【００１７】しかしながら、本発明によるアバランシェ
フォトダイオ―ドの場合、シ―トド―プ層としての第３
の半導体層が、光吸収層としての第４の半導体層に比し
広いエネルギバンドギャップを有するので、シ―トド―
プ層としての第３の半導体層の光吸収層としての第４の
半導体層側とアバランシェ増倍用層としての第２の半導
体領域側との間に高い電位差が生じていることによっ
て、第３の半導体層に、トンネル電流が、暗電流として
流れんとしても、それが効果的に抑圧される。このた
め、光電流に、暗電流をほとんど伴わないか、伴うとし
ても、図３で前述した従来のアバランシェフォトダイオ
―ドの場合に比し格段的に少ない量でしか伴わない。
フォトダイオ―ドの場合、シ―トド―プ層としての第３
の半導体層が、光吸収層としての第４の半導体層に比し
広いエネルギバンドギャップを有するので、シ―トド―
プ層としての第３の半導体層の光吸収層としての第４の
半導体層側とアバランシェ増倍用層としての第２の半導
体領域側との間に高い電位差が生じていることによっ
て、第３の半導体層に、トンネル電流が、暗電流として
流れんとしても、それが効果的に抑圧される。このた
め、光電流に、暗電流をほとんど伴わないか、伴うとし
ても、図３で前述した従来のアバランシェフォトダイオ
―ドの場合に比し格段的に少ない量でしか伴わない。
【００１８】また、シ―トド―プ層としての第３の半導
体層が、光吸収層としての第４の半導体層に比し広いエ
ネルギバンドギャップを有しているとしても、アバラン
シェ増倍用層としての第２の半導体領域を構成している
バリア層としての第１の半導体層と等しいかそれに比し
狭いエネルギバンドギャップしか有していないので、ア
バランシェ増倍用層としての第２の半導体領域におい
て、光吸収層としての第４の半導体層に比し高い加速電
界が得られることに変りがなく、従って、上述した、図
３で前述した従来のアバランシェフォトダイオ―ドの場
合と同様のアバランシェフォトダイオ―ドとしての機能
が、効果的に得られることに変りはない。
体層が、光吸収層としての第４の半導体層に比し広いエ
ネルギバンドギャップを有しているとしても、アバラン
シェ増倍用層としての第２の半導体領域を構成している
バリア層としての第１の半導体層と等しいかそれに比し
狭いエネルギバンドギャップしか有していないので、ア
バランシェ増倍用層としての第２の半導体領域におい
て、光吸収層としての第４の半導体層に比し高い加速電
界が得られることに変りがなく、従って、上述した、図
３で前述した従来のアバランシェフォトダイオ―ドの場
合と同様のアバランシェフォトダイオ―ドとしての機能
が、効果的に得られることに変りはない。
【００１９】
【実施例】次に、図１を伴って本発明によるアバランシ
ェフォトダイオ―ドの実施例を述べよう。
ェフォトダイオ―ドの実施例を述べよう。
【００２０】図１において、図４との対応部分には同一
符号を付して詳細説明を省略する。図１に示す本発明に
よるアバランシェフォトダイオ―ドは、次の事項を除い
て、図４で上述した従来のアバランシェフォトダイオ―
ドと同様の構成を有する。
符号を付して詳細説明を省略する。図１に示す本発明に
よるアバランシェフォトダイオ―ドは、次の事項を除い
て、図４で上述した従来のアバランシェフォトダイオ―
ドと同様の構成を有する。
【００２１】すなわち、光吸収層としての半導体層８と
等しいエネルギバンドギャップを有している図４で上述
した従来のアバランシェフォトダイオ―ドの場合の半導
体領域６を構成しているシ―トド―プ層としての半導体
層７が、光吸収層としての半導体層８に比し広いエネル
ギバンドギャップを有し且つアバランシェ増倍用層とし
ての半導体領域４を構成しているバリア層としての半導
体層５ａと等しいかそれに比し狭いエネルギバンドギャ
ップを有する半導体領域６を構成しているシ―トド―プ
層としての半導体層１７に置換されている。
等しいエネルギバンドギャップを有している図４で上述
した従来のアバランシェフォトダイオ―ドの場合の半導
体領域６を構成しているシ―トド―プ層としての半導体
層７が、光吸収層としての半導体層８に比し広いエネル
ギバンドギャップを有し且つアバランシェ増倍用層とし
ての半導体領域４を構成しているバリア層としての半導
体層５ａと等しいかそれに比し狭いエネルギバンドギャ
ップを有する半導体領域６を構成しているシ―トド―プ
層としての半導体層１７に置換されている。
【００２２】この場合、シ―トド―プ層としての半導体
層１７は、図４で前述した従来のアバランシェフォトダ
イオ―ドの場合の半導体層７と同様に８×１０17cm-3の
ような高いｐ型不純物濃度を有するのはもちろんである
が、例えばＩｎ 0.52 Ａｌ 0 .48 Ａｓでなるものとし得
る。
層１７は、図４で前述した従来のアバランシェフォトダ
イオ―ドの場合の半導体層７と同様に８×１０17cm-3の
ような高いｐ型不純物濃度を有するのはもちろんである
が、例えばＩｎ 0.52 Ａｌ 0 .48 Ａｓでなるものとし得
る。
【００２３】以上が、本発明によるアバランシェフォト
ダイオ―ドの実施例の構成である。このような構成を有
する本発明によるアバランシェフォトダイオ―ドによれ
ば、上述した事項を除いて、図３で前述した従来のアバ
ランシェフォトダイオ―ドと同様の構成を有するので、
詳細説明は省略するが、図４で前述した従来のアバラン
シェフォトダイオ―ドの場合と同様に、アバランシェフ
ォトダイオ―ドとしての機能が、アバランシェ増倍され
た光電流に、少ない雑音しか伴わせずに、しかも、光電
流を、光Ｌの入射に対する速い応答速度で得ることがで
きる。
ダイオ―ドの実施例の構成である。このような構成を有
する本発明によるアバランシェフォトダイオ―ドによれ
ば、上述した事項を除いて、図３で前述した従来のアバ
ランシェフォトダイオ―ドと同様の構成を有するので、
詳細説明は省略するが、図４で前述した従来のアバラン
シェフォトダイオ―ドの場合と同様に、アバランシェフ
ォトダイオ―ドとしての機能が、アバランシェ増倍され
た光電流に、少ない雑音しか伴わせずに、しかも、光電
流を、光Ｌの入射に対する速い応答速度で得ることがで
きる。
【００２４】しかしながら、図１に示す本発明によるア
バランシェフォトダイオ―ドの場合、図４で前述した従
来のアバランシェフォトダイオ―ドの場合の半導体層７
に対応しているシ―トド―プ層としての半導体層１７
が、光吸収層としての半導体層８に比し広いエネルギバ
ンドギャップを有し且つアバランシェ増倍用層としての
半導体領域４を構成しているバリア層としての半導体層
５ａと等しいかそれに比し狭いエネルギバンドギャップ
を有することを除いて、図３で前述したアバランシェフ
ォトダイオ―ドの場合と同様の構成を有するので、詳細
説明は省略するが、図３で前述した従来のアバランシェ
フォトダイオ―ドの場合と同様に、アバランシェフォト
ダイオ―ドとしての機能が、アバランシェ増倍された光
電流に、少ない雑音しか伴わせずに、しかも光電流を、
光の入射に対する速い応答速度で得ることができる、と
いう特徴を有する。
バランシェフォトダイオ―ドの場合、図４で前述した従
来のアバランシェフォトダイオ―ドの場合の半導体層７
に対応しているシ―トド―プ層としての半導体層１７
が、光吸収層としての半導体層８に比し広いエネルギバ
ンドギャップを有し且つアバランシェ増倍用層としての
半導体領域４を構成しているバリア層としての半導体層
５ａと等しいかそれに比し狭いエネルギバンドギャップ
を有することを除いて、図３で前述したアバランシェフ
ォトダイオ―ドの場合と同様の構成を有するので、詳細
説明は省略するが、図３で前述した従来のアバランシェ
フォトダイオ―ドの場合と同様に、アバランシェフォト
ダイオ―ドとしての機能が、アバランシェ増倍された光
電流に、少ない雑音しか伴わせずに、しかも光電流を、
光の入射に対する速い応答速度で得ることができる、と
いう特徴を有する。
【００２５】しかしながら、図１に示す本発明によるア
バランシェフォトダイオ―ドの場合、シ―トド―プ層と
しての半導体層１７が、光吸収層としての半導体層８に
比し広いエネルギバンドギャップを有するので、シ―ト
ド―プ層としての半導体層１７の光吸収層としての半導
体層８側とアバランシェ増倍用層としての半導体領域４
側との間に、図４で上述したと同様に、高い電位差が生
じていることによって、半導体層１７に、トンネル電流
が、暗電流として流れんとしても、それが効果的に抑圧
される。このため、光電流に、暗電流をほとんど伴わな
いか、伴うとしても、図３で前述した従来のアバランシ
ェフォトダイオ―ドの場合に比し格段的に少ない量でし
か伴わない。
バランシェフォトダイオ―ドの場合、シ―トド―プ層と
しての半導体層１７が、光吸収層としての半導体層８に
比し広いエネルギバンドギャップを有するので、シ―ト
ド―プ層としての半導体層１７の光吸収層としての半導
体層８側とアバランシェ増倍用層としての半導体領域４
側との間に、図４で上述したと同様に、高い電位差が生
じていることによって、半導体層１７に、トンネル電流
が、暗電流として流れんとしても、それが効果的に抑圧
される。このため、光電流に、暗電流をほとんど伴わな
いか、伴うとしても、図３で前述した従来のアバランシ
ェフォトダイオ―ドの場合に比し格段的に少ない量でし
か伴わない。
【００２６】ちなみに、図３で前述した従来のアバラン
シェフォトダイオ―ドの場合、電極１３及び１４間の電
圧（Ｖ）に対する暗電流が、図２の「従来」で示すよう
に得られるとき、図２の「本発明」で示すように、電圧
の２０Ｖ以上の高い値で、従来のアバランシェフォトダ
イオ―ドの場合に比し格段的に低い値で得られた。
シェフォトダイオ―ドの場合、電極１３及び１４間の電
圧（Ｖ）に対する暗電流が、図２の「従来」で示すよう
に得られるとき、図２の「本発明」で示すように、電圧
の２０Ｖ以上の高い値で、従来のアバランシェフォトダ
イオ―ドの場合に比し格段的に低い値で得られた。
【００２７】また、シ―トド―プ層としての半導体層１
７が、光吸収層としての半導体層８に比し広いエネルギ
バンドギャップを有しているとしても、アバランシェ増
倍用層としての半導体領域４を構成しているバリア層と
しての半導体層５ａと等しいかそれに比し狭いエネルギ
バンドギャップしか有していないので、アバランシェ増
倍用層としての半導体領域４において、光吸収層として
の半導体層８に比し高い加速電界が得られることに変り
がなく、従って、上述した、図３で前述した従来のアバ
ランシェフォトダイオ―ドの場合と同様のアバランシェ
フォトダイオ―ドとしての機能が、効果的に得られるこ
とに変りはない。
７が、光吸収層としての半導体層８に比し広いエネルギ
バンドギャップを有しているとしても、アバランシェ増
倍用層としての半導体領域４を構成しているバリア層と
しての半導体層５ａと等しいかそれに比し狭いエネルギ
バンドギャップしか有していないので、アバランシェ増
倍用層としての半導体領域４において、光吸収層として
の半導体層８に比し高い加速電界が得られることに変り
がなく、従って、上述した、図３で前述した従来のアバ
ランシェフォトダイオ―ドの場合と同様のアバランシェ
フォトダイオ―ドとしての機能が、効果的に得られるこ
とに変りはない。
【００２８】なお、上述においては、本発明によるアバ
ランシェフォトダイオ―ドの１つの実施例を示したに過
ぎず、半導体領域１においてバッファ用層としての半導
体層３を省略した構成とすることもできる。
ランシェフォトダイオ―ドの１つの実施例を示したに過
ぎず、半導体領域１においてバッファ用層としての半導
体層３を省略した構成とすることもできる。
【００２９】また、半導体領域６において、半導体層９
及び１０、または半導体層６及び７を省略した構成とす
ることもできる。
及び１０、または半導体層６及び７を省略した構成とす
ることもできる。
【００３０】さらに、半導体領域４において、バリア層
としての半導体層５ａがＩｎ 0.52Ａｌ 0.48 Ａｓでな
るとき、井戸層としての半導体層５ｂをＩｎ 0.53 Ｇａ
0.4 7 Ａｓでなるものとすることもでき、さらに、半導
体領域６において、光吸収層としての半導体層８がＩｎ
0.53 Ｇａ 0.47 Ａｓでなるとき、シ―トド―プ層とし
ての半導体層１７をＩｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ1-y （０＜
ｘ≦１、０≦ｙ＜１）でなるものとすることもでき、も
ちろん、半導体領域１の半導体基板２及び半導体層３、
半導体領域４の超格子構造５の半導体領域５ａ及び５
ｂ、及び半導体領域６の半導体層１７、８及び１１の材
料を、上例の場合とは変更して、上例の場合と同様の作
用効果を得るようにすることもでき、その他、本発明の
その他、本発明の精神を脱することなしに、種々の変
型、変更をなし得るであろう。
としての半導体層５ａがＩｎ 0.52Ａｌ 0.48 Ａｓでな
るとき、井戸層としての半導体層５ｂをＩｎ 0.53 Ｇａ
0.4 7 Ａｓでなるものとすることもでき、さらに、半導
体領域６において、光吸収層としての半導体層８がＩｎ
0.53 Ｇａ 0.47 Ａｓでなるとき、シ―トド―プ層とし
ての半導体層１７をＩｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ1-y （０＜
ｘ≦１、０≦ｙ＜１）でなるものとすることもでき、も
ちろん、半導体領域１の半導体基板２及び半導体層３、
半導体領域４の超格子構造５の半導体領域５ａ及び５
ｂ、及び半導体領域６の半導体層１７、８及び１１の材
料を、上例の場合とは変更して、上例の場合と同様の作
用効果を得るようにすることもでき、その他、本発明の
その他、本発明の精神を脱することなしに、種々の変
型、変更をなし得るであろう。
【図１】本発明によるアバランシェフォトダイオ―ドの
実施例を示す略線的断面図である。
実施例を示す略線的断面図である。
【図２】図１に示す本発明によるアバランシェフォトダ
イオ―ドの暗電流特性を図４に示す従来のアバランシェ
フォトダイオ―ドの場合と対比して示す図である。
イオ―ドの暗電流特性を図４に示す従来のアバランシェ
フォトダイオ―ドの場合と対比して示す図である。
【図３】従来のアバランシェフォトダイオ―ドを示す略
線的断面図である。
線的断面図である。
【図４】図１及び図３に示す本発明によるアバランシェ
フォトダイオ―ドの説明に供する内部の各位置における
電界強度分布図である。
フォトダイオ―ドの説明に供する内部の各位置における
電界強度分布図である。
１ 半導体領域 ２ 半導体基板 ３ 半導体層 ４ 半導体領域 ５ａ、５ｂ 半導体層 ６ 半導体領域 ７、８、９、１０、１１半導体層 １３、１５ 電極 １４ 窓 １７ 半導体層 Ｌ 光
Claims (1)
- 【請求項１】 ｎ型を有する第１の半導体領域と、上記
第１の半導体領域上に形成され且つｎ型不純物及びｐ型
不純物のいずれも意図的に導入させていないアバランシ
ェ増倍領域としての第２の半導体領域と、上記第２の半
導体領域上に形成され且つｐ型を有する第３の半導体領
域と、上記第１及び第３の半導体領域にそれぞれ付され
た第１及び第２の電極とを有し、上記第２の半導体領域
が、バリア層としての第１の半導体層と井戸層としての
第２の半導体層とが交互順次に積層されている超格子構
造を有し、上記第３の半導体領域が、シ―トド―プ層と
しての第３の半導体層と、上記第３の半導体層上に形成
され且つ上記第３の半導体層に比し低い不純物濃度と厚
い厚さとを有する光吸収層としての第４の半導体層と、
上記第４の半導体層上に形成され且つ上記第４の半導体
層に比し高い不純物濃度を有する第５の半導体層とを有
するアバランシェフォトダイオ―ドにおいて、上記第３
の半導体層が、上記第４の半導体層に比し広いエネルギ
バンドギャップを有し且つ上記第１の半導体層と等しい
かそれに比し狭いエネルギバンドギャップを有すること
を特徴とするアバランシェフォトダイオ―ド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3070620A JP2877215B2 (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | アバランシェフォトダイオ―ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3070620A JP2877215B2 (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | アバランシェフォトダイオ―ド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04282874A JPH04282874A (ja) | 1992-10-07 |
| JP2877215B2 true JP2877215B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=13436840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3070620A Expired - Lifetime JP2877215B2 (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | アバランシェフォトダイオ―ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2877215B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109148623A (zh) * | 2018-08-20 | 2019-01-04 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种具有低噪声的AlGaN基雪崩光电二极管及制备方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960001467B1 (ko) * | 1992-12-22 | 1996-01-30 | 한국 전기통신공사 | 초격자구조(superlattice)의 증폭층을 갖는 애벌란체 포토다이오드(APD:Avalanche Photodiode) |
| JP2001332759A (ja) | 2000-03-16 | 2001-11-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アバランシェフォトダイオード |
-
1991
- 1991-03-11 JP JP3070620A patent/JP2877215B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109148623A (zh) * | 2018-08-20 | 2019-01-04 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种具有低噪声的AlGaN基雪崩光电二极管及制备方法 |
| CN109148623B (zh) * | 2018-08-20 | 2020-06-26 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种具有低噪声的AlGaN基雪崩光电二极管及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04282874A (ja) | 1992-10-07 |
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