JP5642704B2 - 非常に薄い半導体領域を有する光検出器 - Google Patents
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Description
− 公知のプラズモン共鳴光検出器より周波数が選択的ではなく、すなわち、吸収スペクトルの中間の高さでの幅が、検出されるべき波長の3分の1程度である。
− 入射光ビームの入射角にほとんど反応しない。
− 入射光ビームの偏光にほとんど反応しない。
− 2つの基本的な偏光の内の1つを選択することができる。
− 検出されるべき光ビームの波長より小さい大きさを有する。
また、本発明の実施形態によれば、前記光共振器の厚さは、前記比率の10分の1である。
また、本発明の実施形態によれば、前記負の誘電率を有する材料は、イオン結晶である。
L ≒ (λ/2.neff)−△(λ) (式1)
neffは、半導体層33の光学指数より大きいプラズモンモードの有効光学指数であり、△(λ)は、位相シフト又は光検出器での吸収能に関連付けられたスペクトルシフトを反映する正項である。より簡単には、金属パッド37の幅L は以下の式を満たす必要がある。
L < λ/2.neff (式2)
D < (3/4)(λ/n) (式3)
Claims (13)
- 反射層の少なくとも一部に直接形成され、光ビームによって照射されるべき半導体層の少なくとも一部を備えた光検出器であって、
少なくとも1つのパッドが、前記反射層の前記一部の反対側の前記半導体層の前記一部に形成されており、
前記パッド及び前記反射層の前記一部は、金属か、又は負の誘電率を有する材料から形成されており、
前記反射層の前記少なくとも一部と前記少なくとも1つのパッドとの間に形成された光共振器の厚さが、前記半導体層の光学指数に対する光ビームの波長の比率の4分の1より小さく、
前記半導体層は、厚さが一定の層であることを特徴とする光検出器。 - 前記光共振器の厚さは、前記比率の10分の1であることを特徴とする請求項1に記載の光検出器。
- 前記半導体層と平行な面での前記パッドの少なくとも1つの寸法が、前記半導体層の光学指数の2倍に対する光ビームの波長の比率より小さいことを特徴とする請求項1に記載の光検出器。
- 前記半導体層の前記一部は水平又は垂直のPN接合又はPIN 接合を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光検出器。
- 正方形又は矩形状の複数の前記パッドは、前記半導体層の前記一部の表面に形成されており、前記パッドは、0.75λ/n未満の周期に従って周期的に配置されており、λは前記光ビームの波長であり、n は前記半導体層の光学指数であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光検出器。
- 前記光検出器を覆う透明な材料から形成された層を更に備えていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の光検出器。
- 前記反射層と前記半導体層との間の界面に接着層、及び/又は屈折率勾配を有する層を更に備えていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の光検出器。
- 前記パッド及び前記反射層は、前記半導体層が照射されるときに前記半導体層にキャビティプラズモンモードを生成することが可能な金属から形成されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の光検出器。
- 前記反射層は金属から形成されており、該金属の厚さは、前記光ビームの波長に関する該金属の表皮深さより大きいことを特徴とする請求項8に記載の光検出器。
- 前記金属から形成されたパッドの厚さは、前記光ビームの波長に関して、前記パッドを形成する金属の表皮深さの1倍乃至3倍であることを特徴とする請求項9に記載の光検出器。
- 前記パッド及び前記反射層は、負の誘電率を有する材料から形成されており、それにより、前記半導体層が照射されるときに前記材料から形成された前記パッド及び前記反射層と前記半導体層との間の界面にフォノンが形成されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の光検出器。
- 前記負の誘電率を有する材料は、イオン結晶であることを特徴とする請求項11に記載の光検出器。
- 請求項1乃至12のいずれかの複数の基本的な光検出器を備えており、各基本的な光検出器のパッドの大きさが、検出されるべきスペクトルに適合されていることを特徴とするマルチスペクトルイメージセンサ。
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