JP7433898B2 - 光電変換素子、光電変換システム - Google Patents

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Description

本発明は、共振器型光電変換素子、光電変換システムに関する。
光電変換層を２つの反射鏡で挟んだ共振器型光電変換素子が知られている。
例えば、特許文献１では、ＩｎＰ基板上に、ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ：分布ブラッグ反射鏡）と、ＩｎＧａＡｓＳｂ光電変換層と、ＩｎＧａＡｓと、を有する共振器型光電変換素子が開示されている。上記ＤＢＲは、ＩｎＰとＩｎＧａＡｓＰが交互に積層されており、これにより下部反射鏡が構成されている。また、上記ＩｎＧａＡｓと空気との界面により、上部反射鏡が構成されている。
共振器型光電変換素子では、検出したい光が共振効果により光電変換層を何度も往復するため、光電変換層が数１０ｎｍ程度と薄くても、感度を稼ぐことができる。また、光電変換層の厚さを薄くできるため、厚い光電変換層を有する光電変換装置と比較して、暗電流を低減できる。そのため、共振型光電変換素子は、感度を維持しつつ、暗電流を低減することが可能である。
特開２０１４－１９２４８８号公報
特許文献１では、光電変換層の位置に関する検討が不十分であり、より高性能の共振器型光電変換素子の提供ができていなかった。
本発明に係る光電変換素子は、光電変換層を有し、基板上に設けられた第１の反射鏡と、
前記第１の反射鏡の上に設けられた共振器と、前記共振器の上に設けられた第２の反射鏡と、を有し、前記第１の反射鏡は、複数の半導体層を備えたＤＢＲを有し、前記複数の半導体層の少なくとも１層に、前記光電変換層が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、より高性能の共振器型光電変換素子の提供を行うことができる。
第１の実施形態に係る光電変換素子を説明する図 実施例１を説明する図 実施例２を説明する図 実施例３を説明する図 実施例４を説明する図 実施例５を説明する図 実施例６を説明する図 実施例６を説明する図 比較例を説明する図 共振器長を変えた場合の光電変換感度曲線 第２の実施形態に係る光電変換システムを説明する図 第３の実施形態に係る光電変換システムを説明する図 実施例１を説明する図 実施例１を説明する図
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、いずれも本発明の一例を示すものであり、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、本発明を限定するものではない。また、以下で説明する図面において、同じ機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略、又は簡潔にすることがある。さらに、上および下という方向性を示す用語は、下から上に向けて素子を形成することに由来するものであり、基板が設けられている側を下といい、その反対側を上と呼称するものである。そのため、素子が設置された場合の上下方向とは無関係である。
本発明は、以下の実施の形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、いずれかの実施の形態の一部の構成を他の実施の形態に追加した例や、他の実施の形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施の形態である。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な態様で実施することができる。
まず、図９を用いて、比較例となる共振器型光電変換素子について説明する。基板１００上に、下部反射鏡１０１（第１の反射鏡）、光電変換層１０４を含む共振器１０２、上部反射鏡１０３（第２の反射鏡）が、この順に形成されている。共振器型光電変換素子では、感度を向上させるため、共振器１０２内に形成される光強度分布の腹に位置するように、光電変換層１０４を設ける場合がある。
ここで、第２の反射鏡１０３が、例えば金属部材で構成されている場合、プロセス中の温度上昇時において、金属部材からの金属拡散により、光電変換層１０４などの結晶性が低下し、感度が低下する可能性がある。この問題は、金属部材と光電変換層１０４との間の距離、すなわち、共振器１０２と第２の反射鏡１０３の界面と、光電変換層１０４との間の距離が短い場合に顕著となる。
また、第２の反射鏡を誘電体のＤＢＲで形成する場合であっても、第２の反射鏡または第２の反射鏡の上に形成されている部材をドライエッチング等で加工する場合、ダメージが光電変換層１０４に与えられ、感度が低下する可能性がある。さらに、共振器１０２上に電極として使用する金属部材を形成する場合、プロセス中の温度上昇時において、金属部材からの金属拡散により、光電変換層１０４などの結晶性が低下し、感度が低下する可能性がある。これらの問題も同様に、共振器１０２と第２の反射鏡１０３の界面と、光電変換層１０４との間の距離が短い場合に顕著となる。そこで、本実施形態においては、上記した課題を解決する手段について説明を行う。
（第１実施形態）
図１１に本発明の一実施形態である光電変換装置１１０１のブロック図を示す。光電変換装置１１０１は、画素部１１０２、駆動パルス生成部１１０３、垂直走査回路１１０４、信号処理部１１０５、出力部１１０６、垂直信号線１１０７を有している。
画素部１１０２は、画素１１００が複数設けられている。複数の画素１１００は行列状に配され、アレイ化されている。複数の画素１１００のそれぞれには、光を電気信号へ変換する光電変換素子が設けられている。垂直信号線１１０７は複数配されており、各垂直信号線１１０７は複数の画素１１００の画素列毎に配されている。駆動パルス生成部１１０３は駆動パルスを生成し、垂直走査回路１１０４は駆動パルス生成部１１０３からの駆動パルスを受け、各画素に制御パルスを供給する。
信号処理部１１０５には、垂直信号線１１０７を介して並列に出力された信号が入力される。そして、複数の画素列から並列に出力された信号をシリアライズして出力部１１０６に伝達する。信号処理部１１０５は、信号の増幅、ＡＤ変換等を行なう列回路を有していてもよい。また、光電変換装置１１０１は、積層構造であってもよい。
図１に本実施形態に係る光電変換素子を示す。基板１００上に第１の反射鏡１０１、共振器１０２、第２の反射鏡１０３が形成されている。図１に示すように、本実施形態においては、光電変換層１０４は共振器１０２に設けられているのではなく、共振器１０２よりも基板１００側に配されている。すなわち、図１において、光電変換層１０４は、第１の反射鏡１０１内に配されている。この点が比較例と異なる点である。光電変換素子で受光する光は、基板１００側から入射する光でもよいし、第２の反射鏡１０３の上部側から入射する光であってもよい。
（共振器）
共振器１０２の光学膜厚Ｌは、式（１）を満たす。
Figure 0007433898000001
ここで、λ０は、光電変換素子について、各波長に対する感度特性を取得した場合、最も感度特性が良い波長であり、各波長に対する共振器１０２の設計波長である。
本明細書では、第一の反射鏡１０１を構成している層の最上層と、共振器１０２との境界を、共振器１０２の下端と定義する。また、共振器１０２と、第二の反射鏡１０３を構成している層の最下層との境界を、共振器１０２の上端と定義する。実効的な反射面は、上記上端および下端と一致している場合もあるが、例えば反射鏡がＤＢＲ反射鏡である場合等、実行的な反射面がこの境界とは一致しない場合もありうる。このため、上記式（１）に示すように、共振器１０２の光学膜厚Ｌは、０．５λの整数倍に対して、±λ／８の光学膜厚を追加した膜厚となっている。
上記式（１）において、例えば、ｍ＝０の場合、上記式（１）は以下のとおりとなり、０．５λ共振器となる。
Figure 0007433898000002
また、例えば、ｍ＝１の場合、上記式（１）は以下のとおりとなり、１．０λ共振器となる。
Figure 0007433898000003
また、例えば、ｍ＝２の場合、上記式（１）は以下のとおりとなり、１．５λ共振器となる
Figure 0007433898000004
また更に、上記式（１）のＬの範囲をより制限したものとして、以下の式がある。
Figure 0007433898000005
すなわち、上記式（１）は、（典型的モデルに基づく光学膜厚）±λ／８の光学膜厚を示す式であるが、上記式（５）は（典型的モデルに基づく光学膜厚）±λ／１６の光学膜厚を示す式であり、より光学膜厚Ｌの範囲を制限する式となっている。
共振器１０２は、光電変換層１０４を除き、基本的には単一物質から形成される連続膜より形成される。ただし、光学的な特性に大きく影響を与えない厚さの層を含んでいてもよい。具体的には、場所により共振器長を変えるためのエッチングストップ膜や、キャリアブロック層等の膜を含んでいてもよい。
（第２の反射鏡）
上部反射鏡である第２の反射鏡１０３は、波長λ０に対し、反射率が高くなるような単層または複数の層で構成される。例えば、金属からなる単層、金属を含む複数層、ＤＢＲで構成される。ＤＢＲは、屈折率がそれぞれ異なる第１の層と第２の層を交互に積層したものであり、誘電体層を交互に積層したものでも、半導体層を交互に積層したものであってもよい。
また、高屈折率層である第１の層の光学膜厚をＴｈ、低屈折率層である第２の層の光学膜厚をＴｌとすると、これらの光学膜厚は式（６）の条件を満たす。
Ｔｈ ＋ Ｔｌ ＝ Ｍ・λｔ／２（Ｍは自然数） （６）
ここで、λｔは、第２の反射鏡１０３の設計波長である。第２反射鏡１０３は、各波長に対して、所定の反射率以上の帯域を有しており、この帯域のほぼ中心波長が第２の反射鏡１０３の設計波長となる。
ＴｈとＴｌは、典型的にはλｔ／４の光学膜厚であるが、上記式（６）を満たせば、λｔ／８の光学膜厚と３λｔ／８の光学膜厚を有する層の交互積層膜であってもよい。
上記のとおり、λｔとλ０は同じ波長である必要はない。第２の反射鏡１０３が示す所定の反射率以上の帯域の中にλ０が入るように設計される。例えば、所定の反射率は、１０％以上である。より好ましくは１５％以上である。もっとも、λｔとλ０は同じ波長でもよい。
第２の反射鏡１０３が金属膜から構成される場合、第２の反射鏡１０３と共振器１０２との境界面（第２の反射鏡１０３の端面）は、金属膜の基板１００側の面となる。また、第２の反射鏡１０３がＤＢＲで構成される場合、第２の反射鏡１０３と共振器１０２との境界面（第２の反射鏡１０３の端面）は、式（６）の条件を満たす交互積層膜において、この交互積層膜のうち、最も基板１００側に近い層の基板１００側の面となる。
（第１の反射鏡）
下部反射鏡である第１の反射鏡１０１は、半導体層からなるＤＢＲから形成される。上記式（６）と同様に、第１の層の光学膜厚と第２の層の光学膜厚を合わせた１ペア分の光学膜厚が、第１の反射鏡１０１の設定波長λｂの半分の自然数倍となっている。第１の反射鏡１０１の設定波長λｂは、波長λ０と異なっていてもよい。ただし、第１の反射鏡１０１が示す所定の反射率以上の帯域の中にλ０が入るように設計される。例えば、所定の反射率は、１０％以上である。より好ましくは１５％以上である。
（光電変換層）
光電変換層１０４は、波長λ０のフォトンのエネルギーに相当するバンドギャップよりもバンドギャップが小さい材料で形成する。光電変換層１０４を設ける位置は、光電変換素子として機能させるために逆バイアスの電圧を印加した場合に空乏層が形成される位置とする。このため、光電変換層１０４の上下には、それぞれ異なる導電型の半導体層を設ける。例えば、光電変換層１０４の下にｎ型半導体層を設けた場合には、光電変換層１０４の上にはｐ型半導体層が設けられる。逆バイアスの電圧を印加するために、半導体層には、電極（不図示）が設けられている。
光電変換層１０４に対して上下に設けられている半導体層のドーピング元素の拡散により、光電変換層１０４に欠陥等が発生し、光電変換感度の低下や、暗電流が増加する可能性がある。この場合、光電変換層１０４をｉ層とし、光電変換層１０４の直上の層と直下の層にｉ型の半導体層を設けてもよい。ここで、ｉ型の半導体層とは、ノンドープ（アンドープ）の半導体層を指す。ノンドープ（アンドープ）とは、半導体層を成長中に、導電型を制御するためのドーパント（不純物）を意図的にドープしていないことを指す。例えば、ｉ型の半導体層におけるドーパント濃度は、１×１０１６ｃｍ－３以下である。
上記のとおり、本実施形態においては、光電変換層１０４を、共振器１０２よりも基板１００側に配置している。これにより、共振器１０２と第２の反射鏡１０３の界面と、光電変換層１０４との間の距離を確保することが可能になっている。これにより、光電変換層１０４に対する影響を低減させることができる。
（その他の効果の説明）
ところで、光電変換層１０４に与えられる影響を低減させるために、共振器１０２の共振器長を延ばすことも考えられる。しかし、共振器１０２の共振器長を延ばすと、感度が低下する。共振器長を延ばした場合の影響を確認するために、転送行列法を用いて、光電変換感度曲線を算出するシミュレーションを行った。
シミュレーションモデルとしての下部反射鏡１０１は、ＩｎＰ層とＩｎＧａＡｓＰ層とが交互に積層された５ペアのＤＢＲである。ＤＢＲの反射帯域の中心波長（設計波長）は１．５２μｍとした。また、共振器１０２は、その内部に形成される光強度分布の腹の位置に、厚さ７０ｎｍのＩｎＧａＡｓ層である光電変換層１０４を含む構成とした。
共振器１０２の残りの層はＩｎＰ層とし、光電変換層１０４を含む共振器１０２の光学膜厚を１．５２μｍとした。設計波長は１．５２μｍであるため、共振器は１．０λ共振器となる。上部反射鏡１０３は、ＴｉＯ２層とＳｉＯ２層とが交互に積層された４．５ペアのＤＢＲである。ＤＢＲの反射帯域の中心波長は、１．４５μｍである。
シミュレーションにより求めた光電変換感度曲線の波長依存性を、図１０に示す。横軸は波長で、縦軸は光電変換感度である。光電変換感度とは、入射光量をワット（Ｗ）、光電流をアンペア（Ａ）で表したときの両者の比で、単位はＡ／Ｗである。共振器１０２の共振器長を長くするにつれて、設計波長における光電変換感度曲線の半値幅の値が低下することが分かる。
表１に、共振器長が１．０λの場合の半値幅を１として、共振器長を延ばした際の半値幅を規格化し、光電変換感度比として記載した。
Figure 0007433898000006
表１より、共振器長が１．５倍になると、光電変換感度比の半値幅が２割程度狭くなり、光電変換感度が低下することが分かる。また、共振器長が３倍になると光電変換感度比の半値幅が半分程度まで狭くなり、光電変換感度が低下することが分かる。
すなわち、本実施形態においても、共振器１０２は、２．０λ共振器以下とするのがよい。例えば、２．０λ共振器、１．５λ共振器、１．０λ共振器、０．５λ共振器のいずれかとするのがよい。すなわち、上記式（１）において、ｍ＝０、１、２、３とするのがよい。より好ましくは、１．０λまたは０．５λ共振器とするのがよい。すなわち、上記式（１）において、ｍ＝０または１とするのがよい。
図２（ａ）に本実施例に係る光電変換素子の断面図を示す。また、図２（ｂ）に、図２（ａ）の一部の詳細図を示す。本実施例において、波長λ０は１．５２μｍとする。
図２（ａ）において、ＩｎＰ基板３００上には、第１の反射鏡３０１、共振器３０２、第２の反射鏡３０３がこの順で設けられている。第１の反射鏡３０１は、ＩｎＧａＡｓＰ層とＩｎＰ層との交互積層からなる半導体ＤＢＲである。共振器３０２はｐ型のＩｎＰ層であり、例えば厚さは約４８０ｎｍである。第２の反射鏡３０３は、ＴｉＯ２層とＳｉＯ２層の交互積層からなる誘電体ＤＢＲである。第２の反射鏡３０３の設定波長は１．６０μｍである。光電変換層３０４はＩｎＧａＡｓであり、例えば厚さは約７０ｎｍである。光電変換層３０４は第１の反射鏡３０１の中に設けられている。
光電変換層３０４が設けられる位置について、図２（ｂ）を用いて詳細に説明する。図２（ｂ）の左側には、第１の反射鏡３０１に存在する光強度分布を模式的に示している。
図２（ｂ）においては、第１の反射鏡３０１を構成する一部の層を例示しており、全ての層は示していない。第１の反射鏡３０１は、厚さ約１１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層３０５と、厚さ約１２０ｎｍのＩｎＰ層３０６の交互積層で構成されている。また、符号３０５と３０６の後に付与されているアルファベットは、ＤＢＲを構成する各ペアを特定するための記号である。例えば、「ａ」は共振器３０２に最も近い、第１のペアを意味する。また、「ｂ」は次に共振器３０２に近い、第２のペアを意味する。このようにＤＢＲは、少なくとも、屈折率の異なる２層を有するペアを複数有している。
光電変換層３０４は、ＩｎＰ層３０６ａの一部を置き換えるように設けられている。すなわち、複数のＩｎＰ層３０６のうち、最上層の一部が光電変換層３０４に置き換えられている。この場合、光電変換層３０４とＩｎＰ層３０６ａの２層を合わせた光学膜厚が、他のＩｎＰ層３０６ｂ、３０６ｃ等と設計値が同じになるように構成する。例えば、光電変換層３０４の厚さが７０ｎｍ（光学膜厚：２４５ｎｍ）の場合、ＩｎＰ層３０６ａの厚さは、４１ｎｍ（光学膜厚：１２９ｎｍ）とする。
また、ＩｎＧａＡｓ光電変換層３０４は、光強度分布の腹の位置になるよう、本実施例では、最上層のＩｎＧａＡｓＰ層３０５ａの直下の位置に配する。本願明細書において、光強度分布の腹とは、光強度分布の振幅の極大値のみを意味しない。
例えば、図１４（ａ）に示すように、光強度分布の振幅の極大値１５０１から極小値１５０２を、極大値側の第１の領域１５１１と極小値側の第２の領域１５１２の２つに分割した場合、第１の領域１５１１を占める範囲も光強度分布の腹という。
あるいは、図１４（ｂ）に示すように、３つの領域に分割して光強度分布の腹を定義してもよい。すなわち、光強度分布の振幅の極大値１５０１から極小値１５０２を、極大値側の第１の領域１５１１、極小値側の第２の領域１５１２、第１の領域１５１１と第２の領域１５１２の間の第３の領域１５１３に分割する。この場合、第１の領域１５１１を占める範囲も光強度分布の腹ということもある。本実施例では、３つの領域に分割した場合に、第１の領域１５１１を占める範囲に光電変換層３０４の重心が属している例を示している。
ＩｎＧａＡｓ光電変換層３０４と、その上下に位置しているＩｎＧａＡｓＰ層３０５ａ、ＩｎＰ層３０６ａは、ｉ型の半導体層とする。
それより基板側の、ＩｎＧａＡｓＰ層３０５ｂ、３０５ｃ、ＩｎＰ層３０６ｂ、３０６ｃ、不図示の他の半導体層はｎ型半導体とする。
光電変換素子に電圧を印加するために、共振器３０２上に上部電極と、第１の反射鏡３０１中のＩｎＧａＡｓ層３０５ｂ上に下部電極を形成する（不図示）。下部電極はＩｎＧａＡｓ層３０５ｂ上に限られるものではなく、ｎ型半導体層と電気的なコンタクトが取れる位置であればどこでも良い。
本実施例の構成によれば、共振器３０２と第２の反射鏡３０３の界面と、光電変換層３０４との間の距離を確保することが可能になり、光電変換層３０４に対する影響を低減させることができる。
光電変換感度比をシミュレーションにより求めた。共振器長を１．０λとして、光電変換層３０４の重心を共振器内の光強度分布の腹の位置に配した場合の光電変換感度を１とすると、本実施例の構成は、光電変換感度比が０．８７となった。
また、メタル拡散度合いについて、実際に作製したデバイスの深さ方向の成分分析結果を元に推測した。光電変換層３０４の重心を共振器内の光強度分布の腹の位置に配した場合のメタル拡散度合いを１とすると、本実施例の構成は、メタル拡散度合いが０．００３となった。これらの結果により、上記構成によれば、光電変換感度比の低下をある程度の範囲に抑えつつ、表面からの金属拡散の影響を非常に小さくすることができる。
比較例として、長共振器化した場合について説明する。半導体表面からの距離として本実施例と同程度の位置に光電変換層があるのは、１．５λ共振器である。表１より、この構成では光電変換感度比は０．７９であり、半導体表面からの距離が同程度であっても、本実施例の構成とすることで、光電変換感度の低下量を抑えることができる。
本実施例では、光電変換層３０４の上側は、ＩｎＧａＡｓＰ層３０５ａとなるため、光電変換層３０４とのバンドギャップ差がＩｎＰ層３０６ａと比較して小さい。そのため、キャリアの熱励起による暗電流を低減させたい場合は、光学的に大きく影響を与えない膜厚で、キャリアブロック層を設けてもよい。具体的には、エピタキシャル成長で安定して成膜できる程度に薄いＩｎＰ層や、それよりバンドギャップの大きい材料から構成される層を、ＩｎＧａＡｓＰ層３０５ａ内の光電変換層３０４との界面付近に設置してもよい。
（他の構成例）
本実施例では、第１の反射鏡３０１を構成する低屈折率層であるＩｎＰ層３０６ａの一部を光電変換層３０４に置換した例を説明した。光電変換層３０４として用いたＩｎＧａＡｓ層は屈折率が高いため、この置換により、第１の反射鏡の反射率が低下する可能性がある。反射率低下が問題となる場合には、図２（ｃ）に示すように、高屈折率層であるＩｎＧａＡｓＰ層３０７ａの一部を光電変換層３０４に置換してもよい。
この場合に、光電変換層３０４上のｉ型ＩｎＧａＡｓＰ層３０５ａの厚さが薄くなるため、共振器３０２を構成する半導体層からのドーパントの拡散の影響が問題となる場合は、共振器３０２のうち、基板３００側の一部の領域のみｉ型としてもよい。また、光電変換層３０４下のｉ型ＩｎＰ層３０６ａの厚さが厚すぎる場合は、ＩｎＰ層３０６ａのうち基板３００側の一部のみｎ型としてもよい。
本実施例に係る光電変換素子を図３に示す。図３には、図２（ｂ）または（ｃ）に対応する図を示している。実施例１と比較すると、光電変換層３０４が設けられている位置が異なる。すなわち、本実施例では、光電変換層３０４の重心位置が、第１の反射鏡３０１内において、最上層のＩｎＧａＡｓＰ層３０５ａと、最上層のＩｎＰ層３０６ｂの界面、つまり、光強度分布の極大値となっている。この場合においては、光電変換層３０４の光学膜厚の半分とＩｎＰ層３０６ａの光学膜厚を合計した光学膜厚を、他のＩｎＰ層の光学膜厚と設計値が同じになるように構成する。また、同様に、光電変換層３０４の光学膜厚の半分とＩｎＧａＡｓＰ層３０５ａの光学膜厚を合計した光学膜厚を、他のＩｎＧａＡｓＰ層の光学膜厚と設計値が同じになるように構成する。本実施例の構成によれば、実施例１と比較して、光強度分布の効果が増すため、感度が増加する。
本実施例では、光電変換層の重心を、光強度分布の極大値の位置とした場合について記載したが、光電変換層の重心は、光強度分布の極大値の近くの位置であればよい。具体的には、光電変換層３０４の厚さをｄとすると、光電変換層３０４の重心が、光強度分布の極大値の位置からｄ／２以下の距離であることが好ましい。この範囲に光電変換層３０４を設けることにより、実施例１と比較して、光強度分布による光電変換感度が増す効果をより得ることができる。
本実施例に係る光電変換素子を図４に示す。図４（ａ）に示すように、実施例１と比較すると、光電変換層３０４の層数が異なる。すなわち、本実施例では、第１の光電変換層３０４と、第２の光電変換層４０４とが設けられている。
各光電変換層３０４、４０４は、第１の反射鏡３０１のうち、低屈折率層であるＩｎＰ層３０６中の光定在波の腹に設けられている。本実施例の構成によれば、光電変換層が１つの場合である実施例１と比較して、光電変換層の体積が増加するため、感度が増加する。
本実施例では、光電変換層が２層の場合について記載したが、感度が足りない場合は、光電変換層を３層以上配置してもよい。その場合、第１の反射鏡３０１中の、光強度分布の腹に配されることが好ましい。
また、光電変換層３０４、４０４の位置として、高屈折率層であるＩｎＧａＡｓＰ層３０５内の光強度分布の腹や、ＩｎＧａＡｓＰ層３０５とＩｎＰ層３０６の間の光強度分布の腹としてもよい。さらに、光電変換層３０４を低屈折率層に設け、光電変換層４０４を高屈折率層に設けるなど、光電変換層３０４と光電変換層４０４を設ける位置を異ならしめてもよい。
本実施例に係る光電変換素子を図５に示す。図５に示すように、本実施例では、光電変換層３０４を挿入する第１の反射鏡３０１を構成する層のうち、少なくとも１層において、その層内部において光強度分布の極大値の位置が来るように厚さを変える。これにより、定在波の腹の極大値に光電変換層３０４の重心を配することができ、実施例１と比較して、光電変換感度比の低下をより抑制することが可能となる。
図５に、第１の反射鏡３０１を構成する複数の層は、ＩｎＧａＡｓＰ層３０５、ＩｎＰ層３０６の光学膜厚の設計値がほぼ同じとなっているが、このうち、ＩｎＰ層３０６ａのみ、他のＩｎＰ層（３０６ｂ等）よりも光学膜厚が厚くなっている。具体的には、他の層のほぼ３倍の光学膜厚としている。このような構成とすることで、ＩｎＰ層３０６ａ内部に光強度分布の極大値が存在することが可能になる。
具体的には、光電変換層３０４と、その上下の層であるＩｎＰ層３０６ａの一部はｉ型とする。具体的には、光電変換層３０４から下側（基板３００側）約５０ｎｍ厚さ分のＩｎＰ層３０６ａをｉ型とし、それより下側はｎ型とする。また、光電変換層３０４から上側約１００ｎｍ厚さ分のＩｎＰ層３０６ａをｉ型とし、それより上側はｐ型とする。
実施例１で説明したシミュレーションを用いて計算を行ったところ、本実施例の光電変換感度比は０．９２となった。また、実施例１で説明した推測方法を用いたところ、本実施例のメタル拡散度合いは０．００３以下となった。
なお、本実施例では、光電変換層は１層の場合について記載したが、光電変換層の層数を増やしてもよい。２層目以降の光電変換層の位置も、光強度分布の極大値の位置に配することが好ましい。
また、本実施例では、一部のＩｎＰ層の光学膜厚を厚く設定したが、同様に一部のＩｎＧａＡｓ層の光学膜厚を厚く設定し、その内部の光強度分布の極大値の位置に光電変換層の重心が位置するように、光電変換層を配してもよい。例えば、第１の反射鏡３０１において最上層であるＩｎＧａＡｓ層３０５ａの厚さを厚くし、その内部に形成される光強度分布の極大値の位置に光電変換層の重心が位置するように光電変換膜を配すると、光電変換感度比は０．９５となった。また、本実施例のメタル拡散度合いは０．００７であった。
本実施例では、光電変換層の重心を、光強度分布の極大値の位置とした場合について記載したが、光電変換層の重心は、光強度分布の極大値の近くの位置であればよい。具体的には、光電変換層３０４の厚さをｄとすると、光電変換層３０４の重心が、光強度分布の極大値の位置からｄ／２以下の距離であることが好ましい。この範囲に光電変換層３０４を設けることにより、実施例１と比較して、光強度分布による光電変換感度が増す効果をより得ることができる。
また、本実施例では、光電変換層を設置する層の光学厚さを他の層厚のほぼ３倍、すなわち、３λ／４程度としているが、本発明はこれに限定されるものではない。厚くする層（厚膜）の光学膜厚をＴとすると、以下の式（７）を満たせばよい。
Figure 0007433898000007
ただし、λｂは第１の反射鏡の設計光学波長である。例えば、Ｐ＝１の場合、厚膜の光学膜厚は、５λ／８から７λ／８までの範囲であり、３λ／４の光学膜厚はこの範囲に属する。また、Ｐ＝２の場合、厚膜の光学膜厚は、９λ／８から１１λ／８までの範囲である。この範囲に属する光学膜厚は、例えば、５λ／４である。
また、上記式（７）のＴの範囲をより制限したものとして、以下の式がある。
Figure 0007433898000008
すなわち、上記式（７）は、（典型的モデルに基づく光学膜厚）±λ／８の光学膜厚を示す式であるが、上記式（８）は（典型的モデルに基づく光学膜厚）±λ／１６の光学膜厚を示す式であり、より光学膜厚Ｔの範囲を制限する式となっている。
実施例１と比較すると、本実施例は、光強度分布の極大値付近に光電変換層を配置するため、光電変換感度をより向上させることができる。また、実施例１と比較すると、本実施例は、ＤＢＲを構成する層数が低減することから、異なる層間での反射による光の損失が低下するため、光電変換感度をより向上させることができる。
本実施例に係る光電変換素子を図６に示す。本実施例では、１．５０μｍを第１の検出波長とする第１の光電変換素子６００１と、１．５５μｍを第２の検出波長とする第２の光電変換素子６００２とを有している。
ＩｎＰ基板３００上に、第１の反射鏡６０１が設けられている。第１の反射鏡６０１は、ＩｎＰ層とＩｎＧａＡｓＰ層の交互積層膜となっており、その設計波長は１．５２μｍである。第１の反射鏡６０１内の交互積層膜のうち、その一部を置き換える形で、光強度分布の腹の位置に、厚さ７０ｎｍのｉ型ＩｎＧａＡｓ層３０４を形成する。ＩｎＧａＡｓ層３０４の下から約５０ｎｍの範囲に属する交互積層膜はｉ型の半導体層で構成する。また、ｉ型の半導体層で構成された交互積層膜よりも基板側（下側）に配されている交互積層膜はｎ型半導体層で構成する。ＩｎＧａＡｓ層３０４の上から約１００ｎｍの範囲に属する交互積層膜はｉ型の半導体層で構成する。また、ｉ型の半導体層で構成された交互積層膜よりも基板とは反対側（上側）に配されている交互積層膜はｐ型の半導体層で構成する。
第１の光電変換素子６００１部分の第１の反射鏡６０１上には第１のｐ型共振器６０２１、第２の光電変換素子６００２部分の第１の反射鏡６０１上には第２のｐ型共振器６０２２を設ける。第１のｐ型共振器６０２１と６０２２のそれぞれの上には、第２の反射鏡３０３が形成されている。２つの第２の反射鏡３０３は両方ともＴｉＯ２とＳｉＯ２の交互積層膜で構成される誘電体ＤＢＲである。また、不図示であるが、ｐ型共振器６０２１、６０２２と電気的に接続している上部電極、ｎ型半導体層と電気的に接続している共通の下部電極が設けられている。
ｐ型共振器６０２１、６０２２は、基本的にｐ型のＩｎＰ層で構成されているが、一部にエッチングストップ層としてｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層を含む。具体的には、基板側から、ｐ型ＩｎＰ層４５２ｎｍ、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層３０ｎｍ、ｐ型ＩｎＰ層４０ｎｍの順に形成する。第１のｐ型共振器６０２１は、上層のＩｎＰ層と、ＩｎＧａＡｓＰ層がウェットエッチングにより除去されており、その光学膜厚が１．５０μｍとなっている。第２のｐ型共振器６０２２は除去されず、その光学膜厚は１．５５μｍのままである。基板側から共振器部分までをエピタキシャル成長で連続して成膜し、共振器部分の上層のみエッチングプロセスにて除去することにより、各共振器長を精度よく形成できる。また、その上部の第２の反射鏡３０３は、複数の異なる波長を検出する光電変換素子に対して、同じ層構成を有するＤＢＲで作製する。このため、複数波長を検出できる光電変換素子を、モノリシックに低コストかつ精度よく形成できる。
上部電極は共振器直上に形成されるため、光電変換層３０４が共振器内に設置されている場合は、プロセス中の温度上昇によるメタル拡散やプロセスにより、光電変換層３０４はダメージを受ける可能性がある。また、上記した実施例１～４で説明した構成を用いることで、光電変換感度の低下量を低く抑えつつ、かつ、光電変換層への影響を低減することができる。
本実施例に係る光電変換素子を図７に示す。実施例５では、第１の検出波長を１．５０μｍとし、第２の検出波長を１．５５μｍとしていたが、本実施例では、第１の検出波長を１．４０μｍとし、第２の検出波長を１．６０μｍとする。すなわち、実施例５では、２波長の差が、５０ｎｍであったが、本実施例では、２波長の差が、２００ｎｍと大きい。このため、通常のＤＢＲではこの２つの波長に対して反射帯域が実現できない点である。
ＩｎＰ基板３００上に、第１の反射鏡７０１を設ける。第１の反射鏡７０１は、基本的にはＩｎＰ層とＩｎＧａＡｓＰ層の交互積層膜となっており、その設計波長は１．５２μｍである。第１の反射鏡７０１内の交互積層膜のうち、上述のようにその一部を置き換える形で、光強度分布の腹の位置に、厚さ７０ｎｍのｉ型ＩｎＧａＡｓ層３０４を設ける。第１の反射鏡７０１のうち、ＩｎＧａＡｓ層３０４の下から約５０ｎｍの範囲に属する交互積層膜はｉ型の半導体層で構成する。また、ｉ型の半導体層で構成された交互積層膜よりも基板側（下側）に配されている交互積層膜はｎ型半導体層で構成する。ＩｎＧａＡｓ層３０４の上から約１００ｎｍの範囲に属する交互積層膜はｉ型の半導体層で構成する。また、ｉ型の半導体層で構成された交互積層膜よりも基板とは反対側（上側）に配されている交互積層膜はｐ型の半導体層で構成する。
第１の光電変換素子７００１部分の第１の反射鏡７０１上には第１のｐ型共振器７０２１、第２の光電変換素子７００２部分の第１の反射鏡７０１上には第２のｐ型共振器７０２２を設ける。
第１のｐ型共振器７０２１と７０２２のそれぞれの上には、第２の反射鏡３０３が構成されている。第２の反射鏡３０３は実施例５に記載したものと同様の構成である。また、不図示であるが、上部電極と下部電極も実施例５に記載したものと同様の構成である。
共振器は、基本的にｐ型ＩｎＰ層で構成されているが、一部にエッチングストップ層としてｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層を含む。具体的には、基板側から、ｐ型ＩｎＰ層約４１０ｎｍ、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層約３０ｎｍ、ｐ型ＩｎＰ層約１００ｎｍの順に形成する。
第１のｐ型共振器７０２１は、上層のＩｎＰ層と、ＩｎＧａＡｓＰ層がウェットエッチングにより除去されており、その光学膜厚が１．４０μｍとなっている。第２のｐ型共振器７０２２は除去されず、その光学膜厚は１．６０μｍのままである。
図７（ｂ）は、第１の反射鏡７０１の構成を示す図である。図７（ｂ）では、第１の反射鏡７０１を構成する一部の層を記載している。また、図７（ｂ）では、基板３００と、第１の反射鏡７０１の下部分を記載している。
第１の反射鏡７０１は厚さ約１１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層７０４１と厚さ約１２０ｎｍのＩｎＰ層７０４２の交互積層で構成されており、それぞれの層の光学膜厚は波長１５２０ｎｍの１／４となっている。つまり、通常のＤＢＲ構成と同じ厚さの設計となっている。ただし、第１の反射鏡７０１は通常のＤＢＲ構成と完全に同じ設計思想ではなく、半導体基板３００側から数えて６ペア目のＩｎＰの層７０４３のみ厚さが２１０ｎｍとなっている。
次に、第１の反射鏡７０１の反射率スペクトルの設計についてより詳細に説明する。第１の反射鏡７０１は、上述のように通常のＤＢＲ構成の１層のみ厚さの異なる構成となっている。図８に第１の反射鏡７０１の反射スペクトルを示す。
図８（ａ）はＩｎＰ層７０４３もλ／４構成となっている、つまり第１の反射鏡７０１が通常のＤＢＲ構成となっている場合である。この場合、反射スペクトルも通常のＤＢＲ構成と同じであり、中心波長にピークを持つスペクトル形状となる。図８（ｂ）はＩｎＰ層７０４３がλ／４から９０ｎｍ増えた、２１０ｎｍの場合である。この場合、極大値が２つ並ぶ形状となっている。すなわち、第１の検出波長（１．４０μｍ）に対応した第１の反射率ピークと、第２の検出波長（１．６０μｍ）に対応した第２の反射率ピークを有する。このように、ＩｎＰ層７０４３の膜厚を変えることで、図８（ｂ）に現れている２つの極大値を光電変換素子７００１、７００２の共振波長に合わせることができる。このようにすることで、最少のＤＢＲ層数で離れた特定の２波長での反射率を最大化し、共振器の効果を最大化することである。
さらに、反射率スペクトルの極大値付近を使うため、各光電変換素子の共振波長と反射率極大値がずれた際にも、反射率のずれが小さいという効果もある。図８（ａ）に示されるような通常のＤＢＲにおいては、本実施例で使用している波長１．４μｍと１．６μｍでは、反射率スペクトルに傾きがある位置となっている。そのため、スペクトルに傾きがある付近で光電変換素子の共振波長がずれた場合、共振器を構成する反射鏡の反射率がずれることになり、結果として光電変換素子の素子特性、具体的な分光感度のピーク値の変動が大きくなる。このため、図８（ｂ）で示されるような極大値付近に共振波長を設定することが好ましい。
上述のように、基板側から共振器部分までをエピタキシャル成長で連続して成膜し、共振器部分の上層のみエッチングプロセスで除去することにより、各共振器長を精度よく形成できる。また、その上部の第２の反射鏡３０３は、複数の異なる波長を検出する光電変換素子に対して、同じ層構成を有するＤＢＲで作製する。さらに、第１の反射鏡７０１は、最小の層数で離れた特定の２波長での反射率を最大化できる。そのため、複数波長を検出できる光電変換素子を、モノリシックに低コストかつ精度よく形成できる。
上部電極は共振器直上に形成されるため、光電変換層３０４が共振器内に設置されている場合は、プロセス中の温度上昇によるメタル拡散やプロセスにより、光電変換層３０４はダメージを受ける可能性がある。また、上記した実施例１～４で説明した構成を用いることで、光電変換感度の低下量を低く抑えつつ、かつ、光電変換層への影響を低減することができる。
また、長共振器化した構成と比較すると、光電変換感度の低下量を低く抑えつつ、半導体表面からの影響を低減することができる。特に、長共振器化すると縦モード間隔が狭くなるため、設計波長である２つのピーク（本実施例の場合は、１．４μｍと１．６μｍ）の間に、不要な感度ピークができてしまう。しかし、本実施例のように、光電変換層３０４を第１の反射鏡内に設置することで、２つの受光ピークの間に不要なピークが形成されることなく、所望の波長のみに受光感度を有する光電変換素子が形成できる。
本実施例では、下部反射鏡の一部に位相調整層を設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、下部反射鏡の反射スペクトルの帯域を広げるために中心波長の異なるＤＢＲ構成を２つ重ねた構成としてもよい。
（その他の実施形態）
上記実施例は、ＩｎＰ基板上に結晶成長可能な半導体材料を用いて構成されている。しかし、共振器型光電変換素子を構成する材料系は、ＧａＡｓ基板に結晶成長可能な材料系、ＧａＳｂ基板に結晶成長可能な材料系など、他の半導体材料系でも良い。すなわち、半導体材料系は、検知波長帯などに応じて適宜選択することができる。
また、共振器型光電変換素子の波長の種類は、実施例５および実施例６は２種類であったが、３種類以上でも同様の思想で実現することができる。
さらに、反射鏡部について、上記実施例で説明したＤＢＲのうち、主要なものは、単膜の高屈折率層および単膜の低屈折率層で構成されているが、高屈折率層と低屈折率層のそれぞれを複数層で構成してもよい。
（第２実施形態）
本実施形態に係る撮像システムについて、図１２を用いて説明する。図１２は、本実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
上記実施形態で述べた光電変換装置は、種々の撮像システムに適用可能である。適用可能な撮像システムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星、医療用カメラなどの各種の機器が挙げられる。また、レンズなどの光学系と光電変換装置とを備えるカメラモジュールも、撮像システムに含まれる。図１２にはこれらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図を例示している。
撮像システム５００は、光電変換装置５０００、撮像光学系５０２、ＣＰＵ５１０、レンズ制御部５１２、撮像装置制御部５１４、画像処理部５１６、絞りシャッタ制御部５１８、表示部５２０、操作スイッチ５２２、記録媒体５２４を備える。
撮像光学系５０２は、被写体の光学像を形成するための光学系であり、レンズ群、絞り５０４等を含む。絞り５０４は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行なう機能を備えるほか、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッタとしての機能も備える。レンズ群及び絞り５０４は、光軸方向に沿って進退可能に保持されており、これらの連動した動作によって変倍機能（ズーム機能）や焦点調節機能を実現する。撮像光学系５０２は、撮像システムに一体化されていてもよいし、撮像システムへの装着が可能な撮像レンズでもよい。
撮像光学系５０２の像空間には、その撮像面が位置するように光電変換装置５０００が配置されている。光電変換装置５０００は、上記実施形態および上記実施例で説明した光電変換装置である。光電変換装置５０００は、撮像光学系５０２により結像された被写体像を光電変換し、画像信号や焦点検出信号として出力する。
レンズ制御部５１２は、撮像光学系５０２のレンズ群の進退駆動を制御して変倍操作や焦点調節を行うためのものであり、その機能を実現するように構成された回路や処理装置により構成されている。絞りシャッタ制御部５１８は、絞り５０４の開口径を変化して（絞り値を可変として）撮影光量を調節するためのものであり、その機能を実現するように構成された回路や処理装置により構成される。
ＣＰＵ５１０は、カメラ本体の種々の制御を司るカメラ内の制御装置であり、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェイス回路等を含む。ＣＰＵ５１０は、ＲＯＭ等に記録されたコンピュータプログラムに従ってカメラ内の各部の動作を制御し、撮像光学系５０２の焦点状態の検出（焦点検出）を含むＡＦ、撮像、画像処理、記録等の一連の撮影動作を実行する。ＣＰＵ５１０は、信号処理部でもある。
撮像装置制御部５１４は、光電変換装置１０００の動作を制御するとともに、光電変換装置５０００から出力された信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ５１０に送信するためのものであり、それら機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。Ａ／Ｄ変換機能は、光電変換装置５０００が備えていてもかまわない。画像処理部５１６は、Ａ／Ｄ変換された信号に対してγ変換やカラー補間等の画像処理を行って画像信号を生成するためのものであり、その機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。表示部５２０は、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像、撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態等を表示する。操作スイッチ５２２は、電源スイッチ、レリーズ（撮影トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。記録媒体５２４は、撮影済み画像等を記録するためのものであり、撮像システムに内蔵されたものでもよいし、メモリカード等の着脱可能なものでもよい。
このようにして、上記実施形態で説明した光電変換装置５０００を適用した撮像システム５００を構成することにより、高性能の撮像システムを実現することができる。
（第３実施形態：撮像システムおよび移動体）
本実施形態に係る撮像システム及び移動体について、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）を用いて説明する。図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
図１３（Ａ）は、車載カメラに関する撮像システム１４００の一例を示したものである。撮像システム１４００は、光電変換装置１４１０を有する。光電変換装置１４１０は、上記で説明した光電変換装置のいずれかである。撮像システム１４００は、光電変換装置１４１０により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う処理装置である画像処理部１４１２を有する。また、撮像システム１４００は、光電変換装置１４１０により取得された複数のデータから視差の算出を行う処理装置である視差取得部１４１４を有する。また、撮像システム１４００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する処理装置である距離取得部１４１６と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する処理装置である衝突判定部１４１８と、を有する。ここで、視差取得部１４１４や距離取得部１４１６は、対象物までの距離情報等の情報を取得する情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部１４１８はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。上述した各種の処理装置は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールに基づいて演算を行う汎用のハードウェアによって実現されてもよい。また、処理装置は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等によって実現されてもよい。また、これらの組合せによって実現されてもよい。
撮像システム１４００は、車両情報取得装置１４２０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム１４００は、衝突判定部１４１８での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ＥＣＵ１４３０が接続されている。すなわち、制御ＥＣＵ１４３０は、距離情報に基づいて移動体を制御する移動体制御手段の一例である。また、撮像システム１４００は、衝突判定部１４１８での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置１４４０とも接続されている。例えば、衝突判定部１４１８の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ１４３０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置１４４０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。
本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム１４００で撮像する。図１３（Ｂ）に、車両前方（撮像範囲１４５０）を撮像する場合の撮像システム１４００を示した。車両情報取得装置１４２０は、撮像システム１４００を動作させ撮像を実行させるように指示を送る。上述の実施形態に記載した光電変換装置を光電変換装置１４１０として用いることにより、本実施形態の撮像システム１４００は、測距の精度をより向上させることができる。また、測距を行わずに、画像認識に基づいて、車両を制御してもよい。
以上の説明では、他の車両と衝突しないように制御する例を述べたが、他の車両に追従して自動運転する制御、車線からはみ出さないように自動運転する制御等にも適用可能である。更に、撮像システムは、自動車等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（輸送機器）に適用することができる。移動体（輸送機器）における移動装置はエンジン、モーター、車輪、プロペラなどの各種の移動手段である。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。
その他、上記で説明した実施形態および実施例は、本発明の課題解決原理を満たす範囲内において、相互に置換することができる。
１００ 基板
１０１ 第１の反射鏡（下部反射鏡）
１０２ 共振器
１０３ 第２の反射鏡（上部反射鏡）
１０４ 光電変換層

Claims (13)

  1. 光電変換層を有する光電変換素子において、
    基板上に設けられた第１の反射鏡と、
    前記第１の反射鏡の上に設けられた共振器と、
    前記共振器の上に設けられた第２の反射鏡と、
    を有し、
    前記第１の反射鏡は、複数の半導体層を備えたＤＢＲを有し、
    前記複数の半導体層の少なくとも１層に、前記光電変換層が設けられており、
    前記複数の半導体層を有するＤＢＲは、第１の半導体層と、前記第１の半導体層が有する屈折率とは異なる屈折率を有する第２の半導体層とを有するペアを複数有し、
    前記複数のペアのうち少なくとも１つのペアにおいて、前記第１の半導体層および前記第２の半導体層の一部を置換して、前記光電変換層が設けられていることを特徴とする光電変換素子。
  2. 光電変換層を有する光電変換素子において、
    基板上に設けられた第１の反射鏡と、
    前記第１の反射鏡の上に設けられた共振器と、
    前記共振器の上に設けられた第２の反射鏡と、
    を有し、
    前記第１の反射鏡は、複数の半導体層を備えたＤＢＲを有し、
    前記複数の半導体層の少なくとも１層に、前記光電変換層が設けられており、
    前記複数の半導体層を有するＤＢＲは、第１の半導体層と、前記第１の半導体層が有する屈折率とは異なる屈折率を有する第２の半導体層とを有するペアを複数有し、
    前記複数のペアのうち少なくとも１つのペアにおいて、前記第１の半導体層は、λ０／４（λ０：前記光電変換素子について感度特性を取得した場合に、最も感度が高い波長）の光学膜厚よりも厚い光学膜厚を有し、
    前記λ０／４よりも厚い光学膜厚を有する前記第１の半導体層の一部を置換して、前記光電変換層が設けられていることを特徴とする光電変換素子。
  3. 光電変換層を有する光電変換素子において、
    基板上に設けられた第１の反射鏡と、
    前記第１の反射鏡の上に設けられた共振器と、
    前記共振器の上に設けられた第２の反射鏡と、
    を有し、
    前記第１の反射鏡は、複数の半導体層を備えたＤＢＲを有し、
    前記複数の半導体層の少なくとも１層に、前記光電変換層が設けられており、
    前記光電変換層はｉ型半導体であり、
    前記複数の半導体層は、前記光電変換層の直上の第１層と、前記光電変換層の直下の第２層と、を含み、
    前記第１層と前記第２層はｉ型半導体であることを特徴とする光電変換素子。
  4. 前記共振器の光学膜厚Ｌが以下の式（１）の条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換素子。
    Figure 0007433898000009
    ただし、λ０は、前記光電変換素子について感度特性を取得した場合に、最も感度が高い波長である。
  5. 前記共振器の光学膜厚Ｌが以下の式（２）の条件を満たすことを特徴とする請求項４に記載の光電変換素子。
    Figure 0007433898000010
  6. 前記共振器の光学膜厚Ｌが以下の式（３）の条件を満たすことを特徴とする請求項４に記載の光電変換素子。
    Figure 0007433898000011
  7. 前記第２の反射鏡は、複数の層を有するＤＢＲであり、
    前記複数の層は、第１の層と、前記第１の層が有する屈折率とは異なる屈折率を有する第２の層とからなるペアを複数有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光電変換素子。
  8. 前記第２の反射鏡は、金属膜を有し、
    前記金属膜は、単層または複数層から構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光電変換素子。
  9. 前記光電変換素子で生じる光強度分布の腹に前記光電変換層が配されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光電変換素子。
  10. 前記共振器は、第１の共振器と第２の共振器とを有し、
    前記第１の共振器の光学膜厚と、前記第２の共振器の光学膜厚が異なることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光電変換素子。
  11. 前記第１の反射鏡は、第１の波長に対応した第１の反射率ピークと、前記第１の波長とは異なる第２の波長に対応した第２の反射率ピークとを有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光電変換素子。
  12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光電変換素子が複数設けられた光電変換装置と、
    前記光電変換装置から出力される信号を処理する処理装置と、
    を有することを特徴とする撮像システム。
  13. 移動体であって、
    請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光電変換素子が複数設けられた光電変換装置と、
    移動装置と、
    前記光電変換装置から出力される信号から情報を取得する処理装置と、
    前記情報に基づいて前記移動装置を制御する制御装置と、
    を有することを特徴とする移動体。
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