JP3019132B2 - 窒化ガリウム系化合物半導体受光素子 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体受光素子Info
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- JP3019132B2 JP3019132B2 JP6078294A JP7829494A JP3019132B2 JP 3019132 B2 JP3019132 B2 JP 3019132B2 JP 6078294 A JP6078294 A JP 6078294A JP 7829494 A JP7829494 A JP 7829494A JP 3019132 B2 JP3019132 B2 JP 3019132B2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は太陽電池、フォトダイオ
ード等に使用される半導体受光素子に関し、特に窒化ガ
リウム系化合物半導体（ＩｎaＡｌbＧａ1-a-bＮ、０≦a
≦１、０≦b≦１、a＋b≦１）よりなり３６５ｎｍ〜６
３５ｎｍの特定波長に感度を有する受光素子に関する。
ード等に使用される半導体受光素子に関し、特に窒化ガ
リウム系化合物半導体（ＩｎaＡｌbＧａ1-a-bＮ、０≦a
≦１、０≦b≦１、a＋b≦１）よりなり３６５ｎｍ〜６
３５ｎｍの特定波長に感度を有する受光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池、フォトダイオード等の受光素
子には一般に半導体材料が使用されている。例えば太陽
電池にはＧａＰ、ＣｄＳ／Ｃｕ2Ｓ、Ｓｉ、アモルファ
スシリコン等の材料が知られている。これら半導体材料
はいずれも５００ｎｍ以上の波長に感度を有する材料で
あり、５００ｎｍより短い波長に感度を有する実用的な
材料は余り知られていない。５００ｎｍより短い波長に
感度を有する材料として、例えばＳｉＣが知られている
が、ＳｉＣは間接遷移型であるために変換効率が悪く、
４００ｎｍ以下の紫外用フォトダイオードにしか実用化
されていないのが現状である。
子には一般に半導体材料が使用されている。例えば太陽
電池にはＧａＰ、ＣｄＳ／Ｃｕ2Ｓ、Ｓｉ、アモルファ
スシリコン等の材料が知られている。これら半導体材料
はいずれも５００ｎｍ以上の波長に感度を有する材料で
あり、５００ｎｍより短い波長に感度を有する実用的な
材料は余り知られていない。５００ｎｍより短い波長に
感度を有する材料として、例えばＳｉＣが知られている
が、ＳｉＣは間接遷移型であるために変換効率が悪く、
４００ｎｍ以下の紫外用フォトダイオードにしか実用化
されていないのが現状である。
【０００３】このように従来の受光素子の材料には間接
遷移型のものが多く、間接遷移型では変換効率の大幅な
向上を望むのは難しい。また従来の材料は熱、雰囲気等
に対し劣化しやすいため、例えば宇宙開発に使用する半
導体材料としては不安があり、雰囲気等の外部条件の変
化に対し劣化しにくい半導体材料が求められている。
遷移型のものが多く、間接遷移型では変換効率の大幅な
向上を望むのは難しい。また従来の材料は熱、雰囲気等
に対し劣化しやすいため、例えば宇宙開発に使用する半
導体材料としては不安があり、雰囲気等の外部条件の変
化に対し劣化しにくい半導体材料が求められている。
【０００４】ところで、我々は昨年１１月下旬、世界で
初めて１ｃｄ以上の光度を有する波長４５０ｎｍの青色
発光ダイオードを発表した。その青色発光ダイオードは
窒化ガリウム系化合物半導体（ＩｎaＡｌbＧａ
1-a-bＮ、０≦a≦１、 ０≦b≦１、a＋b≦１）よりな
り、発光層にＩｎＧａＮを用いたダブルへテロ構造とし
ている。
初めて１ｃｄ以上の光度を有する波長４５０ｎｍの青色
発光ダイオードを発表した。その青色発光ダイオードは
窒化ガリウム系化合物半導体（ＩｎaＡｌbＧａ
1-a-bＮ、０≦a≦１、 ０≦b≦１、a＋b≦１）よりな
り、発光層にＩｎＧａＮを用いたダブルへテロ構造とし
ている。
【０００５】窒化ガリウム系化合物半導体は６．０ｅＶ
（ＡｌＮ）〜１．９５ｅＶ（ＩｎＮ）までの広範囲なバ
ンドギャップエネルギーを有する材料として知られてい
たが、窒化ガリウム系化合物半導体に格子整合する適当
な基板がなかったために、実用化には難しい材料と考え
られていた。しかしながら、我々が格子整合しないサフ
ァイア基板を用いて実用化に初めて成功したため、急に
窒化ガリウム系化合物半導体が注目を浴びるようになっ
てきた。
（ＡｌＮ）〜１．９５ｅＶ（ＩｎＮ）までの広範囲なバ
ンドギャップエネルギーを有する材料として知られてい
たが、窒化ガリウム系化合物半導体に格子整合する適当
な基板がなかったために、実用化には難しい材料と考え
られていた。しかしながら、我々が格子整合しないサフ
ァイア基板を用いて実用化に初めて成功したため、急に
窒化ガリウム系化合物半導体が注目を浴びるようになっ
てきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】窒化ガリウム系化合物
半導体は融点が１２００℃以上と非常に高く、またダイ
ヤモンドに近い硬度を有する安定な材料である。従って
この材料を用いて受光素子を実現することにより、外部
条件の変化に対しても信頼性の高い受光素子を提供する
ことができる。従って本発明はこのような事情を鑑みな
されたものであり、その目的とするところは近紫外から
赤色領域まで幅広い領域に感度を有し、また信頼性に優
れた受光素子を提供するにある。
半導体は融点が１２００℃以上と非常に高く、またダイ
ヤモンドに近い硬度を有する安定な材料である。従って
この材料を用いて受光素子を実現することにより、外部
条件の変化に対しても信頼性の高い受光素子を提供する
ことができる。従って本発明はこのような事情を鑑みな
されたものであり、その目的とするところは近紫外から
赤色領域まで幅広い領域に感度を有し、また信頼性に優
れた受光素子を提供するにある。
【０００７】 本発明の窒化ガリウム系化合物半導体受
光素子はｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と、ｐ型窒
化ガリウム系化合物半導体層との間に、受光層としてＩ
ｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜x＜１）層が挟まれたダブルへ
テロ構造を有し、前記ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体
層は三元混晶のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層と、二元混晶
のｐ型ＧａＮコンタクト層とを有することを特徴とす
る。
光素子はｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と、ｐ型窒
化ガリウム系化合物半導体層との間に、受光層としてＩ
ｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜x＜１）層が挟まれたダブルへ
テロ構造を有し、前記ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体
層は三元混晶のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層と、二元混晶
のｐ型ＧａＮコンタクト層とを有することを特徴とす
る。
【０００８】ＩｎXＧａ1-XＮ層はｎ型もしくはｐ型また
は半絶縁性のｉ型いずれでもよく、ｎ型にするためには
Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｂ等のドナー不純物をドープして
ｎ型にすることができ、ｐ型にするにはＺｎ、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂｅ等のアクセプター不純物をドープした
後、４００℃以上でアニーリングすることによりｐ型と
することができる。また、ｉ型ＩｎXＧａ1-XＮ層はアク
セプター不純物とドナー不純物を適量ドープすることに
よりできる。
は半絶縁性のｉ型いずれでもよく、ｎ型にするためには
Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｂ等のドナー不純物をドープして
ｎ型にすることができ、ｐ型にするにはＺｎ、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂｅ等のアクセプター不純物をドープした
後、４００℃以上でアニーリングすることによりｐ型と
することができる。また、ｉ型ＩｎXＧａ1-XＮ層はアク
セプター不純物とドナー不純物を適量ドープすることに
よりできる。
【０００９】ＩｎXＧａ1-XＮ層を挟むｎ型窒化ガリウム
系化合物半導体層はインジウムを含まないＧａ1-XＡｌX
Ｎ（０≦X≦１）であり、同じくｐ型窒化ガリウム系化
合物半導体層もＧａ1-ZＡｌZＮ（０≦Z≦１）であるこ
とが好ましい。なぜなら、一般に窒化ガリウム系化合物
半導体はＭＯＶＰＥ、ＭＢＥ等の気相成長法で成長され
る。現在気相成長法で窒化ガリウム系化合物半導体を成
長させる際、ＩｎＧａＮ半導体は二元混晶、あるいは三
元混晶のＧａＡｌＮ層の上に積層することにより結晶
性、半導体性能に優れた高品質な膜が成長可能となる傾
向にある。従って受光素子として実用的なＩｎＧａＮを
得るために、クラッド層はＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＡｌＮ
のいずれかであることが好ましいからである。また、ク
ラッド層となるｎ型Ｇａ1-YＡｌYＮ、ｐ型Ｇａ1-ZＡｌZ
ＮはＩｎXＧａ1-XＮ層をｎ型あるいはｐ型にする方法と
同様にして得ることができる。
系化合物半導体層はインジウムを含まないＧａ1-XＡｌX
Ｎ（０≦X≦１）であり、同じくｐ型窒化ガリウム系化
合物半導体層もＧａ1-ZＡｌZＮ（０≦Z≦１）であるこ
とが好ましい。なぜなら、一般に窒化ガリウム系化合物
半導体はＭＯＶＰＥ、ＭＢＥ等の気相成長法で成長され
る。現在気相成長法で窒化ガリウム系化合物半導体を成
長させる際、ＩｎＧａＮ半導体は二元混晶、あるいは三
元混晶のＧａＡｌＮ層の上に積層することにより結晶
性、半導体性能に優れた高品質な膜が成長可能となる傾
向にある。従って受光素子として実用的なＩｎＧａＮを
得るために、クラッド層はＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＡｌＮ
のいずれかであることが好ましいからである。また、ク
ラッド層となるｎ型Ｇａ1-YＡｌYＮ、ｐ型Ｇａ1-ZＡｌZ
ＮはＩｎXＧａ1-XＮ層をｎ型あるいはｐ型にする方法と
同様にして得ることができる。
【００１０】
【作用】図１に本願の一実施例に係る受光素子の構造を
表す模式断面図を示す。この受光素子はサファイア基板
１の上にＧａＮよりなるバッファ層２と、ｎ型ＧａＮよ
りなるｎコンタクト層３と、ｎ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎより
なるｎクラッド層４と、Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなる受光
層５と、ｐ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎよりなるｐクラッド層６
と、ｐ型ＧａＮよりなるｐコンタクト層７とを順に積層
した構造としている。
表す模式断面図を示す。この受光素子はサファイア基板
１の上にＧａＮよりなるバッファ層２と、ｎ型ＧａＮよ
りなるｎコンタクト層３と、ｎ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎより
なるｎクラッド層４と、Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなる受光
層５と、ｐ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎよりなるｐクラッド層６
と、ｐ型ＧａＮよりなるｐコンタクト層７とを順に積層
した構造としている。
【００１１】また図２に本願の他の実施例に係る受光素
子の構造を表す模式断面図を示す。この受光素子は図１
の受光素子のｎクラッド層４を除き、ｎコンタクト層３
（この場合はクラッド層）とｐクラッド層６とで受光層
５を挟んだ構造としている。
子の構造を表す模式断面図を示す。この受光素子は図１
の受光素子のｎクラッド層４を除き、ｎコンタクト層３
（この場合はクラッド層）とｐクラッド層６とで受光層
５を挟んだ構造としている。
【００１２】ｎ型ＧａＮ層と、ｎ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎ層
とはＳｉをドープしてｎ型としており、ｐ型Ｇａ0.9Ａ
ｌ0.1Ｎ層とｐ型ＧａＮ層とはＭｇをドープした後、７
００℃でアニーリングしてｐ型としている。
とはＳｉをドープしてｎ型としており、ｐ型Ｇａ0.9Ａ
ｌ0.1Ｎ層とｐ型ＧａＮ層とはＭｇをドープした後、７
００℃でアニーリングしてｐ型としている。
【００１３】まずサファイア基板１は周知のように非常
に熱に対して安定な材料であり、また十分な硬度を有し
ており受光素子に使用する窒化ガリウム系化合物半導体
を成長させる基板としては最適である。またサファイア
基板１の上に成長するバッファ層２はそのバッファ層２
の上に成長するｎコンタクト層３と同一組成にすること
により、ｎコンタクト層３の結晶性を良くすることがで
きる。例えばＭＯＶＰＥ法では９００℃以下の低温でバ
ッファ層２を成長させ、９００℃より高温でｎコンタク
ト層３を成長する。ＭＯＶＰＥ法によると最も結晶性に
優れたｎコンタクト層はＧａＮである傾向があり、バッ
ファ層はＧａＮとすることが好ましい。
に熱に対して安定な材料であり、また十分な硬度を有し
ており受光素子に使用する窒化ガリウム系化合物半導体
を成長させる基板としては最適である。またサファイア
基板１の上に成長するバッファ層２はそのバッファ層２
の上に成長するｎコンタクト層３と同一組成にすること
により、ｎコンタクト層３の結晶性を良くすることがで
きる。例えばＭＯＶＰＥ法では９００℃以下の低温でバ
ッファ層２を成長させ、９００℃より高温でｎコンタク
ト層３を成長する。ＭＯＶＰＥ法によると最も結晶性に
優れたｎコンタクト層はＧａＮである傾向があり、バッ
ファ層はＧａＮとすることが好ましい。
【００１４】次に先にも述べたように、結晶性の良いＩ
ｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層を得て受光層５とするために、受光層
５を挟むｎクラッド層４およびｐクラッド層６を二元混
晶、あるいは三元混晶のＧａＡｌＮとする方が好まし
い。
ｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層を得て受光層５とするために、受光層
５を挟むｎクラッド層４およびｐクラッド層６を二元混
晶、あるいは三元混晶のＧａＡｌＮとする方が好まし
い。
【００１５】受光層であるＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層５はノン
ドープの状態ではｎ型となり電子キャリア濃度で１０17
／cm3〜１０19／cm3を示す。これに前記のようにドナー
不純物をドープして好ましいｎ型としても良いし、アク
セプター不純物をドープした後アニールしてｐ型として
も良い。好ましくはＰＩＮ接合型フォトダイオード、あ
るいはＰＩＮ接合型太陽電池とするため、ノンドープの
Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層５にアクセプター不純物であるＺ
ｎ、Ｃｄ、Ｍｇ等の２族元素をドープするか、もしくは
ドナー、アクセプター両方の不純物をドープして、半絶
縁性のｉ型とする。こうすることにより、ＰＩＮ構造に
おいて逆バイアス下、または逆バイアスなしの状態にお
いて空乏層の領域が広がり、感度がｐｎ接合に比べて数
倍良くなる。
ドープの状態ではｎ型となり電子キャリア濃度で１０17
／cm3〜１０19／cm3を示す。これに前記のようにドナー
不純物をドープして好ましいｎ型としても良いし、アク
セプター不純物をドープした後アニールしてｐ型として
も良い。好ましくはＰＩＮ接合型フォトダイオード、あ
るいはＰＩＮ接合型太陽電池とするため、ノンドープの
Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層５にアクセプター不純物であるＺ
ｎ、Ｃｄ、Ｍｇ等の２族元素をドープするか、もしくは
ドナー、アクセプター両方の不純物をドープして、半絶
縁性のｉ型とする。こうすることにより、ＰＩＮ構造に
おいて逆バイアス下、または逆バイアスなしの状態にお
いて空乏層の領域が広がり、感度がｐｎ接合に比べて数
倍良くなる。
【００１６】さらに最上層であるｐコンタクト層７はそ
の組成を二元混晶のＧａＮとすることにより、電極とオ
ーミックコンタクトが得やすくなる傾向にある。ｎコン
タクト層３およびｐコンタクト層７に形成した電極には
特に符号を付していないが、ｎコンタクト層３にはＴｉ
またはＴｉを含む合金、好ましくはＴｉ−Ａｌを使用
し、ｐコンタクト層７にはＮｉおよびＡｕを含む合金を
使用した方がオーミックコンタクトが得やすい。
の組成を二元混晶のＧａＮとすることにより、電極とオ
ーミックコンタクトが得やすくなる傾向にある。ｎコン
タクト層３およびｐコンタクト層７に形成した電極には
特に符号を付していないが、ｎコンタクト層３にはＴｉ
またはＴｉを含む合金、好ましくはＴｉ−Ａｌを使用
し、ｐコンタクト層７にはＮｉおよびＡｕを含む合金を
使用した方がオーミックコンタクトが得やすい。
【００１７】このように本発明の受光素子は安定な窒化
ガリウム系化合物半導体を使用し、結晶性の良いＩｎＧ
ａＮを受光層としたダブルへテロ構造としているため、
信頼性に優れている。
ガリウム系化合物半導体を使用し、結晶性の良いＩｎＧ
ａＮを受光層としたダブルへテロ構造としているため、
信頼性に優れている。
【００１８】
［実施例１］サファイア基板上にＭＯＶＰＥ法により約
５００℃〜６００℃でＧａＮより成るバッファ層を５０
０オングストロームの膜厚で成長させ、次にＧａＮバッ
ファ層の上に、１０００℃でＳｉドープｎ型ＧａＮクラ
ッド層を４μｍの膜厚で成長させる。次にｎ型ＧａＮク
ラッド層の上に、８００℃でＳｉドープｎ型Ｉｎ0.05Ｇ
ａ0.95Ｎ層を０．１μｍ成長させ、さらにｎ型Ｉｎ0.05
Ｇａ0.95Ｎ層の上に、１０００℃でＭｇドープｉ型Ｇａ
Ｎ層を０．４μｍ成長させる。成長後、窒化ガリウム系
化合物半導体を積層した基板をアニーリング装置に移送
し、７００℃でアニーリングすることにより、Ｍｇドー
プｉ型ＧａＮ層を低抵抗なｐ型ＧａＮとする。
５００℃〜６００℃でＧａＮより成るバッファ層を５０
０オングストロームの膜厚で成長させ、次にＧａＮバッ
ファ層の上に、１０００℃でＳｉドープｎ型ＧａＮクラ
ッド層を４μｍの膜厚で成長させる。次にｎ型ＧａＮク
ラッド層の上に、８００℃でＳｉドープｎ型Ｉｎ0.05Ｇ
ａ0.95Ｎ層を０．１μｍ成長させ、さらにｎ型Ｉｎ0.05
Ｇａ0.95Ｎ層の上に、１０００℃でＭｇドープｉ型Ｇａ
Ｎ層を０．４μｍ成長させる。成長後、窒化ガリウム系
化合物半導体を積層した基板をアニーリング装置に移送
し、７００℃でアニーリングすることにより、Ｍｇドー
プｉ型ＧａＮ層を低抵抗なｐ型ＧａＮとする。
【００１９】その後、ｐ型ＧａＮ層の表面にマスクを形
成し、ｐ型ＧａＮ層およびｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層の
一部をエッチングしてｎ型ＧａＮ層を露出させ、ｐ型Ｇ
ａＮ層の上にＮｉ−Ａｕの合金より成る正電極、ｎ型Ｇ
ａＮ層の上にＴｉ−Ａｌよりなる負電極を形成し、電極
間を直流電流計に接続する。
成し、ｐ型ＧａＮ層およびｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層の
一部をエッチングしてｎ型ＧａＮ層を露出させ、ｐ型Ｇ
ａＮ層の上にＮｉ−Ａｕの合金より成る正電極、ｎ型Ｇ
ａＮ層の上にＴｉ−Ａｌよりなる負電極を形成し、電極
間を直流電流計に接続する。
【００２０】以上のようにして得た１ｍｍ角の受光素子
のｐ型ＧａＮ層の上からキセノンランプ（５００Ｗ）の
白色光を分光して照射し、受光素子の相対感度を測定し
た。一方比較のため、Ｓｉフォトダイオードと、ダブル
へテロ構造のＧａＡｌＡｓよりなる太陽電池の分光感度
も同様に測定した。図３は照射波長と相対分光感度の関
係を示すグラフであり、本発明の受光素子をａ、Ｓｉフ
ォトダイオードをｂ、ＧａＡｌＡｓ太陽電池をｃとして
表している。
のｐ型ＧａＮ層の上からキセノンランプ（５００Ｗ）の
白色光を分光して照射し、受光素子の相対感度を測定し
た。一方比較のため、Ｓｉフォトダイオードと、ダブル
へテロ構造のＧａＡｌＡｓよりなる太陽電池の分光感度
も同様に測定した。図３は照射波長と相対分光感度の関
係を示すグラフであり、本発明の受光素子をａ、Ｓｉフ
ォトダイオードをｂ、ＧａＡｌＡｓ太陽電池をｃとして
表している。
【００２１】この図を見てもわかるように、ｂはその感
度のピークが９６０ｎｍ付近にあり、ｃは８４５ｎｍ付
近にあるので短波長領域の受光感度が悪い。一方本発明
の受光素子は３８０ｎｍ付近に強い受光ピークを示す。
しかもこの受光ピークの波長はＩｎＧａＮのＩｎの組成
を変化させることにより、３６５ｎｍ〜６３５ｎｍ迄自
由に変更可能である。なおこの本発明の受光素子の３８
０ｎｍの実際の感度は、同一面積のＳｉフォトダイオー
ドの３８０ｎｍでの感度の１００倍以上であり、また太
陽電池としての特性はオープンの状態で開放電圧３Ｖで
あり、ショート状態でのショート電流１００μＡであっ
た。
度のピークが９６０ｎｍ付近にあり、ｃは８４５ｎｍ付
近にあるので短波長領域の受光感度が悪い。一方本発明
の受光素子は３８０ｎｍ付近に強い受光ピークを示す。
しかもこの受光ピークの波長はＩｎＧａＮのＩｎの組成
を変化させることにより、３６５ｎｍ〜６３５ｎｍ迄自
由に変更可能である。なおこの本発明の受光素子の３８
０ｎｍの実際の感度は、同一面積のＳｉフォトダイオー
ドの３８０ｎｍでの感度の１００倍以上であり、また太
陽電池としての特性はオープンの状態で開放電圧３Ｖで
あり、ショート状態でのショート電流１００μＡであっ
た。
【００２２】なお実施例ではキセノンランプをｐ型Ｇａ
Ｎ層側から照射したが、サファイア基板は紫外、青色光
に対して透明で光を良く透過することができるので、基
板側からでも照射できるという利点を有する。
Ｎ層側から照射したが、サファイア基板は紫外、青色光
に対して透明で光を良く透過することができるので、基
板側からでも照射できるという利点を有する。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の受光素子
は安定な窒化ガリウム系化合物半導体を用いているため
に受光素子の信頼性が優れており、さらにＩｎＧａＮを
受光層としたダブルへテロ構造であるため広い波長域に
わたって自由に感度を変えることが可能である。また、
サファイア基板を用いることにより、用途に応じて基板
側、窒化ガリウム系化合物半導体層側いずれを受光側と
することもできる。このように従来では、短波長領域に
感度を有する適当な受光素子がなかったが、本発明の受
光素子を用いることにより初めて実現可能となり、その
産業上の利用価値は大きい。
は安定な窒化ガリウム系化合物半導体を用いているため
に受光素子の信頼性が優れており、さらにＩｎＧａＮを
受光層としたダブルへテロ構造であるため広い波長域に
わたって自由に感度を変えることが可能である。また、
サファイア基板を用いることにより、用途に応じて基板
側、窒化ガリウム系化合物半導体層側いずれを受光側と
することもできる。このように従来では、短波長領域に
感度を有する適当な受光素子がなかったが、本発明の受
光素子を用いることにより初めて実現可能となり、その
産業上の利用価値は大きい。
【図１】 本発明の一実施例の受光素子の構造を示す模
式断面図。
式断面図。
【図２】 本発明の他の実施例の受光素子の構造を示す
模式断面図。
模式断面図。
【図３】 受光素子に照射する波長と相対分光感度の関
係を示すグラフ図。
係を示すグラフ図。
１・・・・サファイア基板 ２・・・・バッファ層 ３・・・・ｎコンタクト層 ４・・・・ｎクラッド層 ５・・・・受光層 ６・・・・ｐクラッド層 ７・・・・ｐコンタクト層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−55631（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−21511（ＪＰ，Ａ) Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖ ｏｌ．32（1993）ｐｐ．Ｌ８−Ｌ11，" Ｐ−ＧａＮ／Ｎ−ＩｎＧａＮ／Ｎ−Ｇａ Ｎ Ｄｏｕｂｌｅ−Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒ ｕｃｔｕｒｅ Ｂｌｕｅ−Ｌｉｇｈｔ− Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ”, Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ ｅｔ ａｌ. (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078 H01L 31/10 - 31/119 H01L 33/00
Claims (3)
- 【請求項１】 ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と、
ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との間に、受光層と
してＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜x＜１）層が挟まれたダ
ブルへテロ構造を有し、前記ｐ型窒化ガリウム系化合物
半導体層は三元混晶のｐ型ＡｌＧａＮからなるクラッド
層と、二元混晶のｐ型ＧａＮからなるコンタクト層とを
有することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体受
光素子。 - 【請求項２】 前記ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層
は二元混晶のｎ型ＧａＮからなるコンタクト層を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム系化合
物半導体受光素子。 - 【請求項３】 前記ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体は
三元混晶のｎ型ＡｌＧａＮクラッド層を有することを特
徴とする請求項２に記載の窒化ガリウム系化合物半導体
受光素子。
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-
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