JP4571920B2 - 光検知器 - Google Patents
光検知器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4571920B2 JP4571920B2 JP2006069232A JP2006069232A JP4571920B2 JP 4571920 B2 JP4571920 B2 JP 4571920B2 JP 2006069232 A JP2006069232 A JP 2006069232A JP 2006069232 A JP2006069232 A JP 2006069232A JP 4571920 B2 JP4571920 B2 JP 4571920B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- quantum dot
- contact layer
- type
- gaas
- 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 - Fee Related
Links
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims description 193
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 151
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 54
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 26
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 9
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 211
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical class [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 21
- 101100063942 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) dot-1 gene Proteins 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 241000220317 Rosa Species 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035236—Superlattices; Multiple quantum well structures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/105—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PIN type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
InAs量子ドット100は、分子線エピタキシャル装置で自己形成法によって形成されるため、成長方向に対して垂直な面内に分布する。通常、赤外線検知効率を高めるために、この面内に分布したInAs量子ドット100を含む量子ドット層102を複数層(例えば10層)積層したものをデバイスとして用いている。
量子ドット層102が複数積層されている領域には不純物が添加されていないため、n型GaAsコンタクト層103から電子が供給される。
フェルミ準位Efは、電子があるエネルギ準位を占有する確率が1/2となるとき、そのエネルギ準位に等しいと定義される。ここでは、フェルミ準位Efは、InAs量子ドット100の基底準位と等しくなっている。
このため、概ねn型GaAsコンタクト層103のフェルミ準位に等しい伝導帯端のエネルギレベルとInAs量子ドット100の基底準位とが一定のエネルギレベルとなるように、伝導帯端プロファイルは、図13(A)に示すように、量子ドット層102が積層されている部分の伝導帯端が盛り上がった形状になる。
このような量子ドット型赤外線検知器は、n型GaAsコンタクト層103間に電位差を与えた状態で用いられる。
このような量子ドット型赤外線検知器では、図14に示すように、外部から赤外線が入射すると、i型GaAs埋込層101に埋め込まれたInAs量子ドット100内の基底準位に位置する電子が、外部から入射してきた赤外線によって、励起準位へ励起される。n型GaAsコンタクト層103間に電位差が与えられているため、励起された電子はn型GaAsコンタクト層103間を流れ、電流(以下、光電流)となる。この光電流を検知することで赤外線を検知するようになっている。
Eui-Tae Kim et al. "Tailoring detection bands of InAs quantum-dot infrared photodetectors using InxGa1-xAs strain-relieving quantum wells", APPLIED PHYSICS LETTERS, VOLUME 79, NUMBER 20, pp.3341-3343, 12 NOVEMBER 2001 Eui-Tae Kim et al. "High detectivity InAs quantum dot infrared photodetectors", APPLIED PHYSICS LETTERS, VOLUME 84, NUMBER 17, pp.3277-3279, 26 APRIL 2004
つまり、上述の量子ドット型赤外線検知器では、図14に示すように、電位差を与えた状態で、低電位側のn型GaAsコンタクト層103から数層先のi型GaAs埋込層101の伝導帯端のエネルギレベルが最も高くなるが、低電位側のn型GaAsコンタクト層103から流れ出た電子はこれを越えて暗電流となる。
暗電流を低減するには、低電位側のn型GaAsコンタクト層103から数層先のi型GaAs埋込層101の伝導帯端のエネルギレベルを高くすることが考えられる。
しかし、InAs量子ドット100を成長させる場合、素子温度を500℃程度にすることが要求されており、600℃程度の素子温度で成長させることが標準的であるAlGaAs層を量子ドットの近傍に成長させることは、成長条件の最適化が難しいなど困難が伴う。
[第1実施形態]
まず、本発明の第1実施形態にかかる光検知器について、図1〜図6を参照しながら説明する。
以下、本発明を、例えば赤外線の入射量に応じて光電流を発生しうる赤外線検知器であって、量子ドットを赤外線吸収部として用いる量子ドット型赤外線検知器に適用した場合を例に説明する。
ここでは、量子ドット層2は、InAs量子ドット1をGaAs埋込層3で埋め込んだものとして構成している。なお、量子ドット層2は、これに限られるものではなく、例えばInAs量子ドット1をInGaAsキャップ層又はInAlAsキャップ層で覆い、このキャップ層上にGaAs中間層を形成したものとして構成しても良い。これにより、量子ドット型赤外線検知器の応答波長の長波長化又は短波長化を図ることができる。
ここで、図2は、GaAs層5にp型不純物を添加した場合の伝導帯端プロファイルを示している。
つまり、図2に示すように、n型GaAsコンタクト層4Aに最も近いGaAs層5にp型不純物を添加することで、低電位側のコンタクト層4Aに最も近いGaAs層5の伝導帯側のエネルギレベルを、従来構造の低電位側のコンタクト層から数層先のi型GaAs埋込層の伝導帯端のエネルギレベルと同程度のレベルまで上げることができる[図13(A),図14参照]。
一方、図2に示すように、GaAs層(第1半導体層)5と他方のn型GaAsコンタクト層4Bとの間に形成されている量子ドット層2では、p型不純物が添加されてGaAs層5の伝導帯側のエネルギレベルが上がったのに対応して、伝導帯端がp型不純物を添加していない場合[図13(A)参照]よりも持ち上がる。
この場合、不純物数を量子ドット数に概ね一致させておけば、量子ドット1の基底準位に概ね1個の電子が供給され、図3に示すように、フェルミ準位は量子ドット1の基底準位に等しくなる。これにより、量子ドット1の基底準位に位置する電子数が減少してしまうのを抑制することができ、光電流量の低下を抑制することができる。
ところで、従来のように、p型不純物を添加していない場合、電位差を与えた状態で、低電位側のコンタクト層から数層先のi−GaAs埋込層の伝導帯端のエネルギレベルが最も高くなるが、低電位側のコンタクト層から流れ出た電子はこれを越えて暗電流となっていた(図14参照)。
上述のように、一方のn型GaAsコンタクト層4Aとこれに最も近い第1量子ドット層2Aとの間に形成されたGaAs層5にp型不純物を添加すると、図4に示すように、電位差を与えた場合に、低電位側のn型GaAsコンタクト層4Aに最も近いGaAs層5の伝導帯端のエネルギレベルが最も高くなり、これが、低電位側のn型GaAsコンタクト層4Aに位置する電子(キャリア)に対する障壁となる。
なお、上述のp型不純物添加及びn型不純物添加は、例えば分子線エピタキシャル法によって形成する場合には、p型不純物として用いるBeセルのシャッタ開閉やn型不純物として用いるSiセルのシャッタ開閉などといった簡易な方法によって行なうことができる。
なお、本量子ドット型赤外線検知器を構成する各結晶層は例えば分子線エピタキシー(MBE;Molecular Beam Epitaxy)法による結晶成長によって形成される。
まず、図5に示すように、GaAs基板10上に、例えば基板温度600℃で、下部コンタクト層(下部電極層)となるn型GaAs層(第1導電型のコンタクト層)4Aを成長させる。厚さは例えば1000nmとする。n型不純物としてSiを用い、その濃度は2×1018/cm3とする。
本実施形態では、このGaAs層5を成長させる際に、例えば厚さ25nmの領域にp型不純物(第2導電型の不純物)としてBeを濃度1×1017/cm3で添加する。なお、p型不純物添加領域(GaAs層5)におけるp型不純物添加濃度(厚さ×濃度)は、2.5×1010〜2.5×1012/cm2程度であれば良い。
本実施形態では、InAsを供給する期間に、n型不純物としてSiを、量子ドット1個あたり例えば1個となる濃度で供給する。その濃度は、量子ドット1個あたり0.1〜10個程度となる濃度であれば良い。
なお、ここでは、量子ドット層2は、InAs量子ドット1をGaAs埋込層3で埋め込んだものとして構成しているが、これに限られるものではなく、例えば、InAs量子ドット1をInGaAsキャップ層又はInAlAsキャップ層で覆い、このキャップ層上にGaAs中間層を形成したものとして構成しても良い。これにより、量子ドット型赤外線検知器の応答波長の長波長化又は短波長化を図ることができる。
本実施形態では、上述のように、各量子ドット層2を構成する量子ドット1にn型不純物を添加することで、量子ドット1の基底準位に位置する電子数が減少してしまうのを抑え、光電流量の低下を抑制している。
このようにして、図6に示すように、複数の量子ドット層2がn型GaAsコンタクト層4A,4Bによって挟み込まれた積層構造が形成される。
なお、本実施形態では、電位差を与えた場合に低電位になる側のn型GaAs下部コンタクト層4Aに最も近いGaAs層(第1半導体層)5にp型不純物を添加しているが、これに限られるものではなく、n型GaAs上部コンタクト層4Bに最も近いGaAs埋込層(第1半導体層)にp型不純物を添加するようにしても良い。この場合、n型GaAs上部コンタクト層4B上に形成される電極が低電位側となるような極性の電位差を電極間に与えて検知器を動作させることになる。
したがって、本実施形態にかかる光検知器(量子ドット型赤外線検知器)によれば、一方のn型GaAsコンタクト層4Aに最も近いGaAs層(第1半導体層)5にp型不純物を添加するだけで、簡易に暗電流を低減させることができ、検知器の性能を向上させることができるという利点がある。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態にかかる光検知器について、図7を参照しながら説明する。
つまり、本実施形態では、図7に示すように、他方のn型GaAs上部コンタクト層(第1導電型コンタクト層)4Bに位置する電子(キャリア)に対する障壁となるように、他方のn型GaAs上部コンタクト層4Bと、他方のn型GaAs上部コンタクト層4Bに最も近い第2量子ドット層2Bを構成する量子ドット1Bとの間に形成されたGaAs埋込層(第2半導体層)3Bに、p型不純物(第2導電型の不純物)が添加されている。つまり、量子ドットを埋め込む埋込層の材料や組成を変えることなく、不純物を添加することで、障壁を形成し、暗電流を低減できるようにしている。なお、図7では、上述の第1実施形態(図1参照)と同一のものには同一の符号を付している。
ここで、図8は、GaAs層5及びGaAs埋込層3Bにp型不純物を添加した場合の伝導帯端プロファイルを示している。
図8に示すように、他方のn型GaAsコンタクト層4Bとこれに最も近い第2量子ドット層2Bを構成する量子ドット1Bとの間に形成されたGaAs埋込層3Bにp型不純物を添加すると、p−n接合の原理により、p型不純物を添加したGaAs埋込層(第2半導体層)3Bの伝導帯端のエネルギレベルが、p型不純物を添加していない場合[i−n接合の場合;図13(A)参照]よりも持ち上がる。
そして、上述の第1実施形態の場合と同様に、第2量子ドット層2Bを構成するGaAs埋込層3BとGaAs層5との間の領域では、フェルミ準位が相対的に下がるため(即ち、フェルミ準位が量子ドット1の基底準位よりも下がるため)、量子ドット1,1B内の電子がn型GaAsコンタクト層4A,4Bへ向けて拡散していき、量子ドット1,1Bの基底準位に位置する電子数が減少してしまう。量子ドット1,1Bの基底準位に位置する電子は、赤外線が入射したときに励起されて光電流の素となるものであるため、その数の減少は光電流量の低下を招くことになる。
ここで、図9(A),(B)は、n型GaAsコンタクト層4A,4B間に電位差を与えた場合の伝導帯端プロファイルを示している。
一方、電極間に負極性の電位差を与えた場合、他方のn型GaAsコンタクト層(上部コンタクト層)4Bとこれに最も近い第2量子ドット層2Bを構成する量子ドット1Bとの間に形成されたGaAs埋込層(第2半導体層)3Bにp型不純物を添加しているため、図9(B)に示すように、低電位側のn型GaAsコンタクト層4Bに最も近いGaAs埋込層(第2半導体層)3Bの伝導帯端のエネルギレベルが最も高くなり、これが、低電位側のn型GaAsコンタクト層4Bに位置する電子に対する障壁となる。
次に、本実施形態にかかる光検知器(量子ドット型赤外線検知器)の製造方法について説明する。
つまり、n型GaAs上部コンタクト層4Bの直下のGaAs埋込層(第2半導体層)3Bを例えば厚さ50nm成長させる際に、例えば厚さ25nmの領域にp型不純物(第2導電型の不純物)としてBeを濃度1×1017/cm3で添加する。なお、p型不純物添加領域(埋込層3B)におけるp型不純物添加濃度(厚さ×濃度)は、2.5×1010〜2.5×1012/cm2程度であれば良い。
したがって、本実施形態にかかる光検知器(量子ドット型赤外線検知器)によれば、上述の第1実施形態のものと同様に、簡易に暗電流を低減させることができ、検知器の性能を向上させることができるという利点がある。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態にかかる光検知器について、図10〜図12を参照しながら説明する。
ところで、本実施形態では、p型GaAsコンタクト層4A′,4B′を用いているため、赤外線を検知するのに荷電子帯の量子構造を利用することとなる。つまり、本実施形態にかかる量子ドット型赤外線検知器では、赤外線が入射すると、荷電子帯の量子ドット内に形成される基底準位に位置する正孔が励起され、p型GaAsコンタクト層4B′へ向けて流れる光電流となるため、これを検知することで赤外線を検知するようになっている。
図11に示すように、一方のp型GaAsコンタクト層4A′とこれに最も近い第1量子ドット層2Aとの間に形成されたGaAs層(第1半導体層)5にn型不純物を添加すると、p−n接合の原理により、n型不純物を添加したGaAs層5の価電子帯端のエネルギレベルが、n型不純物を添加していない場合(i−n接合の場合)よりも下がる。
また、上述の第1実施形態と同様に、図10に示すように、GaAs層(第1半導体層)5と他方のp型GaAsコンタクト層4B′(ここでは電位差を与えた場合に低電位になる側のp型GaAsコンタクト層)との間の領域(ここではこの領域に形成される量子ドット1)に、p型不純物(第1導電型の不純物)が添加されている。
ここで、図12は、p型GaAsコンタクト層4A′,4B′間に電位差を与えた場合の価電子帯端プロファイルを示している。
なお、その他の構成は、上述の第1実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
なお、本実施形態では、上述の第1実施形態の変形例として説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、本実施形態のものを上述の第2実施形態の変形例として構成しても良い。
[その他]
なお、本発明は、上述した各実施形態に記載した構成、方法、条件などに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
また、上述の各実施形態では、成長方法として分子線エピタキシャル成長法を用いているが、これに限られるものではなく、例えば有機金属気相成長法(MOCVD法)や原子層成長法(ALE法)などの他の成長方法を用いても良い。
(付記1)
量子ドットを含む複数の量子ドット層と、
前記複数の量子ドット層を挟み込むように両側に設けられた第1導電型のコンタクト層とを備え、
一方の第1導電型コンタクト層に位置するキャリアに対する障壁となるように、前記一方の第1導電型コンタクト層と前記一方の第1導電型コンタクト層に最も近い第1量子ドット層との間に形成された第1半導体層に第2導電型の不純物が添加されていることを特徴とする、光検知器。
前記第1半導体層と他方の第1導電型コンタクト層との間に形成された量子ドット層に第1導電型の不純物が添加されていることを特徴とする、付記1記載の光検知器。
(付記3)
前記一方の第1導電型コンタクト層が、電位差を与えた場合に低電位になる側のn型コンタクト層であり、
前記第1量子ドット層が、前記低電位側のn型コンタクト層に最も近い量子ドット層であり、
前記第1半導体層が、前記低電位側のn型コンタクト層と前記第1量子ドット層との間に形成されており、
前記第2導電型不純物が、p型不純物であり、
前記第1導電型不純物が、n型不純物であることを特徴とする、付記2記載の光検知器。
前記一方の第1導電型コンタクト層が、電位差を与えた場合に高電位になる側のp型コンタクト層であり、
前記第1量子ドット層が、前記高電位側のp型コンタクト層に最も近い量子ドット層であり、
前記第1半導体層が、前記高電位側のp型コンタクト層と前記第1量子ドット層との間に形成されており、
前記第2導電型不純物が、n型不純物であり、
前記第1導電型不純物が、p型不純物であることを特徴とする、付記2記載の光検知器。
他方の第1導電型コンタクト層に位置するキャリアに対する障壁となるように、前記他方の第1導電型コンタクト層と前記他方の第1導電型コンタクト層に最も近い第2量子ドット層を構成する量子ドットとの間に形成された第2半導体層に第2導電型の不純物が添加されていることを特徴とする、付記1記載の光検知器。
前記第2量子ドット層が、前記量子ドットを埋め込む埋込層を備え、
前記第2半導体層が、前記埋込層であることを特徴とする、付記5記載の光検知器。
(付記7)
前記第2半導体層と前記第1半導体層との間に形成された量子ドット層に第1導電型の不純物が添加されていることを特徴とする、付記5又は6記載の光検知器。
前記第1導電型コンタクト層が、n型コンタクト層であり、
前記第2導電型不純物が、p型不純物であり、
前記第1導電型不純物が、n型不純物であることを特徴とする、付記7記載の光検知器。
前記第1導電型コンタクト層が、p型コンタクト層であり、
前記第2導電型不純物が、n型不純物であり、
前記第1導電型不純物が、p型不純物であることを特徴とする、付記7記載の光検知器。
前記量子ドット層が、前記量子ドットを覆うキャップ層と、前記キャップ層上に形成される中間層とを含むことを特徴とする、付記1〜9のいずれか1項に記載の光検知器。
(付記11)
前記量子ドットが、InAsからなり、
前記コンタクト層及び前記中間層が、GaAsからなることを特徴とする、付記1〜10のいずれか1項に記載の光検知器。
請求項1〜11のいずれか1項に記載の構成を備えること特徴とする、量子ドット型赤外線検知器。
2 量子ドット層
2A 第1量子ドット層
2B 第2量子ドット層
3 GaAs埋込層
3B GaAs埋込層(第2半導体層)
4A,4B n型GaAsコンタクト層(第1導電型コンタクト層)
4A′,4B′ p型GaAsコンタクト層(第1導電型コンタクト層)
5 GaAs層(第1半導体層)
10 GaAs基板
11 AuGe/Ni/Au電極
Claims (9)
- 量子ドットを含む複数の量子ドット層と、
前記複数の量子ドット層を挟み込むように両側に設けられた第1導電型のコンタクト層とを備え、
一方の第1導電型コンタクト層に位置するキャリアに対する障壁となるように、前記一方の第1導電型コンタクト層と前記一方の第1導電型コンタクト層に最も近い第1量子ドット層との間に形成された第1半導体層に第2導電型の不純物が添加されており、
前記第1半導体層と他方の第1導電型コンタクト層との間に形成された量子ドット層に第1導電型の不純物が添加されており、前記第1導電型の不純物の数が前記量子ドットの数に概ね一致していることを特徴とする、光検知器。 - 前記一方の第1導電型コンタクト層が、電位差を与えた場合に低電位になる側のn型コンタクト層であり、
前記第1量子ドット層が、前記低電位側のn型コンタクト層に最も近い量子ドット層であり、
前記第1半導体層が、前記低電位側のn型コンタクト層と前記第1量子ドット層との間に形成されており、
前記第2導電型不純物が、p型不純物であり、
前記第1導電型不純物が、n型不純物であることを特徴とする、請求項1記載の光検知器。 - 前記一方の第1導電型コンタクト層が、電位差を与えた場合に高電位になる側のp型コンタクト層であり、
前記第1量子ドット層が、前記高電位側のp型コンタクト層に最も近い量子ドット層であり、
前記第1半導体層が、前記高電位側のp型コンタクト層と前記第1量子ドット層との間に形成されており、
前記第2導電型不純物が、n型不純物であり、
前記第1導電型不純物が、p型不純物であることを特徴とする、請求項1記載の光検知器。 - 他方の第1導電型コンタクト層に位置するキャリアに対する障壁となるように、前記他方の第1導電型コンタクト層と前記他方の第1導電型コンタクト層に最も近い第2量子ドット層を構成する量子ドットとの間に形成された第2半導体層に第2導電型の不純物が添加されていることを特徴とする、請求項1記載の光検知器。
- 前記第2量子ドット層が、前記量子ドットを埋め込む埋込層を備え、
前記第2半導体層が、前記埋込層であることを特徴とする、請求項4記載の光検知器。 - 前記第2半導体層と前記第1半導体層との間に形成された量子ドット層に第1導電型の不純物が添加されていることを特徴とする、請求項4又は5記載の光検知器。
- 前記第1導電型コンタクト層が、n型コンタクト層であり、
前記第2導電型不純物が、p型不純物であり、
前記第1導電型不純物が、n型不純物であることを特徴とする、請求項6記載の光検知器。 - 前記第1導電型コンタクト層が、p型コンタクト層であり、
前記第2導電型不純物が、n型不純物であり、
前記第1導電型不純物が、p型不純物であることを特徴とする、請求項6記載の光検知器。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の構成を備えること特徴とする、量子ドット型赤外線検知器。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006069232A JP4571920B2 (ja) | 2006-03-14 | 2006-03-14 | 光検知器 |
US11/452,241 US8076740B2 (en) | 2006-03-14 | 2006-06-14 | Photo detector with a quantum dot layer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006069232A JP4571920B2 (ja) | 2006-03-14 | 2006-03-14 | 光検知器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007250648A JP2007250648A (ja) | 2007-09-27 |
JP4571920B2 true JP4571920B2 (ja) | 2010-10-27 |
Family
ID=38516846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006069232A Expired - Fee Related JP4571920B2 (ja) | 2006-03-14 | 2006-03-14 | 光検知器 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8076740B2 (ja) |
JP (1) | JP4571920B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014087549A1 (ja) * | 2012-12-05 | 2014-06-12 | 日本電気株式会社 | 赤外線検出器 |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11245048B2 (en) * | 2006-03-19 | 2022-02-08 | Shimon Maimon | Reduced dark current photodetector with charge compensated barrier layer |
USRE48693E1 (en) | 2006-03-19 | 2021-08-17 | Shimon Maimon | Application of reduced dark current photodetector with a thermoelectric cooler |
US11264528B2 (en) * | 2006-03-19 | 2022-03-01 | Shimon Maimon | Reduced dark current photodetector with charge compensated barrier layer |
USRE48642E1 (en) | 2006-03-19 | 2021-07-13 | Shimon Maimon | Application of reduced dark current photodetector |
JP5681965B2 (ja) * | 2007-09-26 | 2015-03-11 | 瑞穂 森田 | 検出素子およびそれを用いた検出装置 |
JP4836203B2 (ja) * | 2007-12-17 | 2011-12-14 | 富士通株式会社 | 量子ドット型赤外線検知器 |
JP4829209B2 (ja) * | 2007-12-18 | 2011-12-07 | 富士通株式会社 | 量子ドット型赤外線検知器 |
JP4459286B2 (ja) * | 2008-08-08 | 2010-04-28 | 防衛省技術研究本部長 | 赤外線検知器 |
JP2009065142A (ja) * | 2008-08-08 | 2009-03-26 | Technical Research & Development Institute Ministry Of Defence | 量子ドット型赤外線検知器 |
JP2010114247A (ja) * | 2008-11-06 | 2010-05-20 | Fujitsu Ltd | 半導体受光素子 |
US8895840B2 (en) | 2009-07-23 | 2014-11-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device |
JP4927911B2 (ja) * | 2009-07-23 | 2012-05-09 | 防衛省技術研究本部長 | 量子ドット型光検知器 |
JP5278291B2 (ja) * | 2009-11-27 | 2013-09-04 | 富士通株式会社 | 量子ドット型光検知器及びその製造方法 |
JP5858421B2 (ja) * | 2011-07-13 | 2016-02-10 | 国立大学法人名古屋大学 | 太陽電池の製造方法 |
JP5522639B2 (ja) * | 2011-12-08 | 2014-06-18 | 防衛省技術研究本部長 | 光検知素子及び撮像装置 |
JP6252884B2 (ja) * | 2013-03-01 | 2017-12-27 | 日本電気株式会社 | 赤外線検出器の製造方法および波長スペクトル測定装置の製造方法 |
US9520514B2 (en) * | 2013-06-11 | 2016-12-13 | National Taiwan University | Quantum dot infrared photodetector |
KR102446410B1 (ko) | 2015-09-17 | 2022-09-22 | 삼성전자주식회사 | 광전소자 및 이를 포함하는 전자장치 |
US10236400B2 (en) | 2016-02-01 | 2019-03-19 | Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. | Quantum dot film based demodulation structures |
JP6782476B2 (ja) | 2018-06-22 | 2020-11-11 | シャープ株式会社 | 赤外線検出器 |
KR20210100408A (ko) | 2020-02-06 | 2021-08-17 | 삼성전자주식회사 | 접합형 전계 효과 트랜지스터의 구조를 갖는 광전 소자 및 이를 포함하는 이미지 센서 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006216734A (ja) * | 2005-02-03 | 2006-08-17 | Fujitsu Ltd | 赤外線検知器 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0824131B2 (ja) * | 1985-10-07 | 1996-03-06 | 株式会社日立製作所 | 電界効果トランジスタ |
JPH10256588A (ja) * | 1997-03-06 | 1998-09-25 | Fujitsu Ltd | 赤外線センサ |
JPH10326906A (ja) * | 1997-05-26 | 1998-12-08 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出素子及び撮像素子 |
US6906326B2 (en) * | 2003-07-25 | 2005-06-14 | Bae Systems Information And Elecronic Systems Integration Inc. | Quantum dot infrared photodetector focal plane array |
US7217951B2 (en) * | 2003-09-23 | 2007-05-15 | Stc@Unm | Detector with tunable spectral response |
US7271405B2 (en) * | 2003-10-14 | 2007-09-18 | Stc.Unm | Intersubband detector with avalanche multiplier region |
US7425296B2 (en) * | 2004-12-03 | 2008-09-16 | Pressco Technology Inc. | Method and system for wavelength specific thermal irradiation and treatment |
JP4639107B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2011-02-23 | 富士通株式会社 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
-
2006
- 2006-03-14 JP JP2006069232A patent/JP4571920B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2006-06-14 US US11/452,241 patent/US8076740B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006216734A (ja) * | 2005-02-03 | 2006-08-17 | Fujitsu Ltd | 赤外線検知器 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014087549A1 (ja) * | 2012-12-05 | 2014-06-12 | 日本電気株式会社 | 赤外線検出器 |
US9472707B2 (en) | 2012-12-05 | 2016-10-18 | Nec Corporation | Infrared detector |
JPWO2014087549A1 (ja) * | 2012-12-05 | 2017-01-05 | 日本電気株式会社 | 赤外線検出器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8076740B2 (en) | 2011-12-13 |
US20070215858A1 (en) | 2007-09-20 |
JP2007250648A (ja) | 2007-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4571920B2 (ja) | 光検知器 | |
JP4435748B2 (ja) | 赤外線検知器 | |
JP4977695B2 (ja) | 紫外受光素子 | |
JP4829004B2 (ja) | 光検知装置およびその製造方法 | |
JP6137195B2 (ja) | 赤外線検出器 | |
JP2009065142A (ja) | 量子ドット型赤外線検知器 | |
JP2010135360A (ja) | アバランシェフォトダイオード | |
US11152210B2 (en) | Semiconductor crystal substrate, infrared detector, and method for producing semiconductor crystal substrate | |
JP4809684B2 (ja) | 半導体装置 | |
US10297701B2 (en) | Optical switching device, optical switching apparatus | |
JP5217140B2 (ja) | 光半導体装置 | |
JP5278291B2 (ja) | 量子ドット型光検知器及びその製造方法 | |
JP4829209B2 (ja) | 量子ドット型赤外線検知器 | |
JP2012255714A (ja) | 赤外線検出器及びその製造方法 | |
JP6398408B2 (ja) | 赤外線検出素子 | |
JP2012019083A (ja) | 量子ドット型赤外線検知素子及び量子ドット型赤外線撮像装置 | |
JP4694417B2 (ja) | 量子ドット光半導体素子 | |
JP6477211B2 (ja) | イメージセンサ及びその製造方法 | |
JP2020126955A (ja) | 赤外線検出器およびそれを用いたイメージセンサ | |
JP5522639B2 (ja) | 光検知素子及び撮像装置 | |
JP2018182261A (ja) | 半導体受光デバイス | |
JP5983716B2 (ja) | Iii−v族化合物半導体受光素子 | |
JP5659864B2 (ja) | Iii−v族化合物半導体受光素子 | |
JP2017147323A (ja) | 赤外線検出素子、赤外線検出器および赤外線検出素子の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080605 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090825 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090825 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091215 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100309 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100528 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20100615 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100727 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100813 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130820 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4571920 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |