JPH01292867A - 受光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、くし型電極構造を有する受光素子に係り、特
にレーザ光の様なあらかじめ波長の定まった光を受光す
るのに用いて好適な受光装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のくし型電極構造を持つ受光器は、ＭＳＭ（Ｍｅｔ
ａｌ　−Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　−Ｍｅｔａｌ）
フォトダイオード等に見られる様に、電極の幅が３μｍ
、電極間隔が３μｍで、周期構造としてみた場合、その
周期は６μｍ程度であった（昭和６０年度電子通信学会
総合全国大会　９３５　及用陽−他）。

〔発明が解決しようとするｍ題〕

この周期は、素子によって異なるが、これまでの素子で
は、その電極が入射光に対して１回折格子として働き、
受光器中に入射する光を減少させる効果について、考慮
されていなかった。

本発明の目的は、上述のくし形電極の周期構造を有する
受光器において、高い効率で受光できる高速の受光器を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

従来のくし形電極を持つ受光素子に、垂直にレーザ光を
入射し、受光器の面に対し、角度を変えながら１回折さ
れるレーザ光の強度を測定した。

その結果、特定の回折角で光強度が増加し、くし型電極
が入射光に対し回折格子となって、本来素子に入るべき
光が回折されていることが明らかとなった。

従って入射効率を向上させるには、このくし型電極が入
射光に対し、回折作用を持たない様に形状を選ぶ必要が
あることがわかった。そこで本発明は、受光部に格子状
電極を有する受光装置において、光の吸収層が、吸収層
の屈折率より、低い屈折率を有する材料ではさまれ、受
光波長の光に対し、導波機能を有しており、その導波路
の等側屈折率をｎｅｘｔとした時に、Δく３・λ／ｎ□
、であることを特徴とする受光装置の構成を採用する。

〔作用〕

第１図は、入射光が、くし型電極によって回折される様
子を表わしたものである。

図中で、１は基板、２はバッファ層、３は光を吸収し、
電子と正孔を発生する領域、４は、キャップ層である。

前述の文献では、１が半絶縁性ＧａＡｓ基板。

２．３及び４は、区別がなく、ｎ　−Ｇ　ａ　Ａ　ｓで
ある。

５は、くし型電極である。

入射光（波長λ）６，７は、周期への電極で回折される
。このとき回折光８と９とが、位相が合うためには、回
折角θとΔとの間には、以下の関係がある。

ｄ＝Ａｓｉｎθ ｄ＝ｍλｏ／ｎ ここでｄは、２つの光波の位相差１ｍは、整数、ｎは、
受光器の外界の屈折率である。

従って、入射光が８３０ｎｍで、Δ＝６μｍの場合には
、ｍエフまでの回折が関与し、受光器内に入る光が減少
する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を用いて説明する。

実施例１ 第１図に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板１の上に、ア
ンドープＩｎＡＱＡｓバッファ層２を１μｍ　Ｍ　Ｂ　
Ｅ法で成長する。その上に、ｎ型Ｉ　ｎ　Ｇ　ａ　Ａ　
ｓ層３を１μ、ｎ型Ｉ　ｎ　Ａ　Ｑ　Ａ　ｓキャップ層
４を０．２μｍ成長する。

ＡＱを互に入り組んだくし型電極として蒸着し、ショッ
トキ電極５とする。受光器の表面に１．５５μｍの波長
に対する反射防止膜を形成した。電極の周期へを１．５
μｍ　とし、受光器上面から、平行ビームにした波長１
．５５μｍの半導体レーザの光を入射させた。

回折光の角度依存性を測定した結果、 Ｏｏ〈θく９０°の範囲で１回折光がなく１周期へが５
μｍの場合と比べ、７％入射効率が改善された。

実施例２ 実施例１と同様の方法で、素子を作製した。電極の間隔
Ａを、０．８７μｍとした。

このΔは、受光器内部から、この電極をみた場合、ｍ　
＝　２の回折条件を満たす大きさである。又、この結晶
構造では、成長層２，３．４は、導波路を形成する構成
となっている。

入射した１、５５μｍの光は、ｍ　＝　１の回折により
、受光器の面内方向に回折され、Ｉ　ｎ　Ｇ　ａ　Ａ　
ｓ層３で、吸収される。又、ｍ＝２の回折による回折光
は、回折される角度が、結晶表面の全反射の条件を満す
ため、ＩｎＧａＡｓ層３で吸収される。

又、入射時の回折光は、八が小さいため、回折条件を満
すことができない。

１．５５μｍのレーザ光を入射させた場合の受光素子の
効率は、八が５μｍの場合と比べ、１２％改善された。

実施例３ 第２図に示す様な裏面入射型受光器を作製した。

ｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板１０上にｎ型Ｇａｏ、７Ａ　Ｑ
　ｏ、５Ａｓ１μｍとアンドープＧ　ａ　０．８３Ａ　
Ｑ　０．１６Ａ　８０　、１μｍよりなるクラッド層１
１，０．５μｍのＧ　ａ　Ａ　ｓのドーピング超格子層
１２．アンドープＧａｏ、ｇＩ！１ＡＱｏ、ｔａＡｓｏ
、１μｍ　、ｐ−Ｇａｏ、７Ａ　Ｑ　ｏ、ａＡｓ　１　
μｍより成る層１３をＭＢＥ法でそれぞれ成長した。

ドーピング超格子層１２は、ｐ型の不純物層２０人とア
ンドープＧ　ａ　Ａ　ｓ層４０人、ｎ型の不純物層２０
人とアンドープＧａＡｓ層４０人を一周期として、４２
周期分成長を行なった。

電子線リソグラフィ法を用いて得られた結晶の表面に、
くし状ｐ型オーミック１４電極を形成した。電極の幅及
び電極の間隔は、０．３μｍである。

結晶の裏面に、光が入射するための２０μｍ中の穴をの
こして、ｎ型のオーミック電極１６を作った。

結晶の表面は１反射率９５％の誘導体多層膜１５を被着
し、裏面の窓の部分には、ＡＲコート１７を行なった。

電極１４と１６の間に、ｐ　−ｎ接合に対し、逆バイア
スをかけ、受光器の裏面から１．３μｍの光１８を入射
した。この波長に対し、ドーピング超格子の吸収係数は
、８００ｎｍ近傍の光に対する吸収係数の数十分の−で
ある。従って、光が一度ドーピング超格子の吸収層を透
過しただけでは、充分な感度が得られない。しかしなが
ら、本実施例で示す様な電極による回折格子により、層
１２に沿う方向しこ光が回折され、導波モード１９が誘
起される。１０μｍはど導波される間に、５０％の光が
吸収される。電極の周期へが５μｍの場合に比べ、７０
％の効率向上がみられた。

本発明で選んだ格子の間隔は、−次元である必要はなく
、２次元的な格子に対しても、同じであることは、いう
までもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、格子状の電極を有する受光器において
、電極格子による回折を防止したり、吸収係数が小さい
受光層に対し、２次の回折格子を用いて、受光層を平行
に、入射光を回折させ、効率良く吸収させることが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、くし型電極を持つ本発明に係る受
光器の実施例を示す断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、受光部に格子状電極を有する受光装置において、格
   子状電極の周期が、受光する光の波長λの２倍以下であ
   ることを特徴とする受光装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、該電極の周期Λが
   、受光層と屈折率をｎｒとした時に、Λ＜３・λ／ｎｒ
   である受光装置。 ３、受光部に格子状電極を有する受光装置において、光
   の吸収層が、一吸収層の屈折率より、低い屈折率を有す
   る材料ではさまれ、受光波長の光に対し、導波機能を有
   しており、その導波路の等価屈折率をｎｅ＿ｆ＿ｆとし
   た時に、Ａ＜３・λ／ｎｅ＿ｆ＿ｆであることを特徴と
   する受光装置。 ４、特許請求の範囲第３項において、入射光が、受光装
   置の基板側から、入射することを特徴とする受光装置。