JPH02137375A - 光導電型受光素子 - Google Patents
光導電型受光素子Info
- Publication number
- JPH02137375A JPH02137375A JP63292213A JP29221388A JPH02137375A JP H02137375 A JPH02137375 A JP H02137375A JP 63292213 A JP63292213 A JP 63292213A JP 29221388 A JP29221388 A JP 29221388A JP H02137375 A JPH02137375 A JP H02137375A
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- Japan
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- type
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- layers
- type semiconductor
- gainas
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Links
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
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Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
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。
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、光を受けると電気伝導度が著しく増大すると
いう光導電作用を利用した受光素子、すなわち光導電型
受光素子に関するものである。
いう光導電作用を利用した受光素子、すなわち光導電型
受光素子に関するものである。
第２図は、アプライド フィジックス レターズ（Ａｐ
ｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、４５（１０） １０８３−
１０８５ ）に記載されている光導電型受光素子を示す
断面図である。
ｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、４５（１０） １０８３−
１０８５ ）に記載されている光導電型受光素子を示す
断面図である。
ＩｎＰ基板２１上に受光層としてＦｅドープのＧａｌｎ
Ａｓ層２２が形成されており、その上に、互いに離隔し
た２つのオーミック電極２３．２４が形成されている。
Ａｓ層２２が形成されており、その上に、互いに離隔し
た２つのオーミック電極２３．２４が形成されている。
オーミック電極２３と２４の間のＧａｌｎＡｓ層２２に
光２５が照射されると、Ｇａ ＩｎＡｓ層２２にホール
と電子が発生してその電気伝導度が変化するので、電極
２３と２４の間の抵抗値変化を監視することにより、入
射されるに光を検知することができる。そして、この素
子は、受光層２２であるＧａｌｎＡｓ層にＦｅがドーピ
ングされており、受光層２２の比抵抗を太きして暗電流
が小さくなるように考慮されている。
光２５が照射されると、Ｇａ ＩｎＡｓ層２２にホール
と電子が発生してその電気伝導度が変化するので、電極
２３と２４の間の抵抗値変化を監視することにより、入
射されるに光を検知することができる。そして、この素
子は、受光層２２であるＧａｌｎＡｓ層にＦｅがドーピ
ングされており、受光層２２の比抵抗を太きして暗電流
が小さくなるように考慮されている。
暗電流が大きいと雑音も大きくなってしまうからである
。
。
しかし、暗電流を小さくするために、上述のように不純
物（Ｆ ｅ）をドーピングすると、電子の移動度が小さ
くなり受光素子の応答速度が遅くなってしまうという問
題があった。
物（Ｆ ｅ）をドーピングすると、電子の移動度が小さ
くなり受光素子の応答速度が遅くなってしまうという問
題があった。
本発明の課題は、このような問題点を解消することにあ
る。
る。
上記課題を解決するために、本発明の光導７Ｂ型受光素
子は、受光層を複数のｎ型半導体層と複数のｐ型半導体
層とが一層ずつ交互に積層された構造としたものである
。そして、望ましくは、ｎ型半導体層の層厚とそのキャ
リア濃度の積が、ｐ型半導体層の層厚とそのキャリア濃
度の積にほぼ等しくなるように設定したものである。
子は、受光層を複数のｎ型半導体層と複数のｐ型半導体
層とが一層ずつ交互に積層された構造としたものである
。そして、望ましくは、ｎ型半導体層の層厚とそのキャ
リア濃度の積が、ｐ型半導体層の層厚とそのキャリア濃
度の積にほぼ等しくなるように設定したものである。
ｎ型半導体層とｐ型半導体層の界面でｐｎ接合が生じ、
空乏層ができる。そして、ｎ型半導体層の層厚とそのキ
ャリア濃度の積が、ｐ型半導体層の層厚とそのキャリア
濃度の積にほぼ等しくなるように設定することにより、
受光層全体が空乏化し、暗電流が大幅に減少する。
空乏層ができる。そして、ｎ型半導体層の層厚とそのキ
ャリア濃度の積が、ｐ型半導体層の層厚とそのキャリア
濃度の積にほぼ等しくなるように設定することにより、
受光層全体が空乏化し、暗電流が大幅に減少する。
第１図は、本発明の一実施例を示す断面図である。Ｆｅ
のドーピングによって高抵抗化されたＩｎＰ基板１上に
、ｐ型のＧａ Ｉ ｎＡｓ層２−１〜２ およびｎ型
のＧａｌｎＡｓ層３〜３−１０が交互に積層されて、受
光層４が形成されている。
のドーピングによって高抵抗化されたＩｎＰ基板１上に
、ｐ型のＧａ Ｉ ｎＡｓ層２−１〜２ およびｎ型
のＧａｌｎＡｓ層３〜３−１０が交互に積層されて、受
光層４が形成されている。
ｐ型のＧａｌｎＡｓ層２〜２ は、いずれもキャリア
濃度が１ ｘ １ （１１７ｃＩ１１−３、膜厚がｌｎ
ｍである。また、ｎ型のＧａｌｎＡｓ層３〜３−１０は
、キャリア濃度が１×１０ ■ 、膜厚が１１００ｎで
ある。ｐ型Ｇａ １ ｎＡｓ層２−１〜２ およびｎ
型ＧａＩｎＡｓ層３〜３−１ｏは、何機金属気相成長法
（ＯＭＶＰＥ法）などにより形成することができる。こ
のとき、ｎ型ＧａＩｎＡｓ層３〜３−１８に対しては積
極的な不純物のドーピングは行わず、ｐ型ＧａＩｎＡｓ
層２−１〜２ に対しては、Ｚｎをドーピングするこ
とにより、それぞれ上述のキャリア濃度を得ることがで
きる。受光層４の表面には、ＡｕＧｅＮｉ合金を用いた
一対のオーミック電極５．６が形成されている。
濃度が１ ｘ １ （１１７ｃＩ１１−３、膜厚がｌｎ
ｍである。また、ｎ型のＧａｌｎＡｓ層３〜３−１０は
、キャリア濃度が１×１０ ■ 、膜厚が１１００ｎで
ある。ｐ型Ｇａ １ ｎＡｓ層２−１〜２ およびｎ
型ＧａＩｎＡｓ層３〜３−１ｏは、何機金属気相成長法
（ＯＭＶＰＥ法）などにより形成することができる。こ
のとき、ｎ型ＧａＩｎＡｓ層３〜３−１８に対しては積
極的な不純物のドーピングは行わず、ｐ型ＧａＩｎＡｓ
層２−１〜２ に対しては、Ｚｎをドーピングするこ
とにより、それぞれ上述のキャリア濃度を得ることがで
きる。受光層４の表面には、ＡｕＧｅＮｉ合金を用いた
一対のオーミック電極５．６が形成されている。
このように構成された本実施例では、ｐ型ＧａＩｎＡｓ
層２〜２ とｎ型ＧａＩｎＡｓ層３〜３−１ｏとの各
界面でｐｎ接合が生じ、空乏層ができる。したがって、
受光層４全体をほぼ均一に空乏化することができる。特
に、ｐ型ＧａＩｎＡｓ層２〜２−１１の層厚とキャリア
濃度との積（ＩＸ１０’ｃｍ″″”Ｘｌｎｍ）が、ｎ型
ＧａＩｎＡｓ層３〜３ の層厚とキャリア濃度との積
（Ｉ Ｘ １０１５ｃｍ−８Ｘ １００ ｎｍ） トラ
等りくすることによって、ｐ型Ｇａ Ｉ ｎＡｓ層３−
１〜３−１０のキャリア（ホール）密度を可能なかぎり
小さく抑えた状態で、電子が走るｎ型ＧａＩｎＡｓ層２
〜２ を全体に空乏化することかで−ｉ −ｔｔ き、暗電流を非常に小さくすることができる。
層２〜２ とｎ型ＧａＩｎＡｓ層３〜３−１ｏとの各
界面でｐｎ接合が生じ、空乏層ができる。したがって、
受光層４全体をほぼ均一に空乏化することができる。特
に、ｐ型ＧａＩｎＡｓ層２〜２−１１の層厚とキャリア
濃度との積（ＩＸ１０’ｃｍ″″”Ｘｌｎｍ）が、ｎ型
ＧａＩｎＡｓ層３〜３ の層厚とキャリア濃度との積
（Ｉ Ｘ １０１５ｃｍ−８Ｘ １００ ｎｍ） トラ
等りくすることによって、ｐ型Ｇａ Ｉ ｎＡｓ層３−
１〜３−１０のキャリア（ホール）密度を可能なかぎり
小さく抑えた状態で、電子が走るｎ型ＧａＩｎＡｓ層２
〜２ を全体に空乏化することかで−ｉ −ｔｔ き、暗電流を非常に小さくすることができる。
本実施例の光導電型受光素子に、波長１．３μｍ１パル
ス幅４０ｐｓのパルス光を照射したときの性能を評価し
た。その結果、暗電流１０ ｎ Ａ ｓ光電流のパルス
幅１５０ｐｓを得た。この結果は、同一条件での従来の
光導電型受光素子の暗電流が１５μＡ１光電流のパルス
幅が２００ｐｓであることと比較するといずれも大幅に
改善されていることがわかる。特に、暗電流に関しては
、１／１０００に減少しており、ノイズの極めて少ない
素子とすることができる。
ス幅４０ｐｓのパルス光を照射したときの性能を評価し
た。その結果、暗電流１０ ｎ Ａ ｓ光電流のパルス
幅１５０ｐｓを得た。この結果は、同一条件での従来の
光導電型受光素子の暗電流が１５μＡ１光電流のパルス
幅が２００ｐｓであることと比較するといずれも大幅に
改善されていることがわかる。特に、暗電流に関しては
、１／１０００に減少しており、ノイズの極めて少ない
素子とすることができる。
なお、本実施例では、ｐ型Ｇａ Ｉ ｎＡｓ層が１１層
、ｎ型ＧａＩｎＡｓ層が１０層となっているが、これら
の層の数はこれに限定されるものではなく、また、ｐ層
とｎ層の層の数の大小関係も本実施例に限定されない。
、ｎ型ＧａＩｎＡｓ層が１０層となっているが、これら
の層の数はこれに限定されるものではなく、また、ｐ層
とｎ層の層の数の大小関係も本実施例に限定されない。
ただし、本実施例のように、ｐ型Ｇａ Ｉ ｎＡｓ層が
ｎ型Ｇａ ＩｎＡｓ層よりも１層多ければ、受光層４は
最下層ならびに最上層共にｐ型ＧａＩｎＡｓ層となる。
ｎ型Ｇａ ＩｎＡｓ層よりも１層多ければ、受光層４は
最下層ならびに最上層共にｐ型ＧａＩｎＡｓ層となる。
したがって、電子が走るｎ型Ｇａ Ｉ ｎＡｓ層はすべ
てｐ型Ｇａ Ｉ ｎＡｓ層に挟まれることになり、すべ
てのｎ型Ｇａ Ｉ ｎＡｓ層は上下両面から空乏層が拡
がることになる。また、本実施例のようにホールをキャ
リアとするｐ型ＧａＩｎＡｓ層を最上層とすることによ
り、表面電流を小さくすることができる。
てｐ型Ｇａ Ｉ ｎＡｓ層に挟まれることになり、すべ
てのｎ型Ｇａ Ｉ ｎＡｓ層は上下両面から空乏層が拡
がることになる。また、本実施例のようにホールをキャ
リアとするｐ型ＧａＩｎＡｓ層を最上層とすることによ
り、表面電流を小さくすることができる。
また、受光層４を構成する半導体としてＧａｌｎＡｓ層
が用いられているが、これに限定されるものではなく、
例えば、ｐ層としてＩｎＰまたはＡｌ１１ｎＡｓを用い
、ｎ層としてＧａＩｎＡｓを用いても良い。
が用いられているが、これに限定されるものではなく、
例えば、ｐ層としてＩｎＰまたはＡｌ１１ｎＡｓを用い
、ｎ層としてＧａＩｎＡｓを用いても良い。
以上説明したように、本発明の光導電型受光素子によれ
ば、受光層を複数のｎ型半導体層と複数のｎ型半導体層
とを一層ずつ交互に積層した構造としたので、受光層全
体が空乏化し、暗電流が大幅に減少する。したがって、
雑音がほとんど無い。
ば、受光層を複数のｎ型半導体層と複数のｎ型半導体層
とを一層ずつ交互に積層した構造としたので、受光層全
体が空乏化し、暗電流が大幅に減少する。したがって、
雑音がほとんど無い。
しかも、従来のように電子が走行するｎ型半導体層に高
抵抗化のための不純物が一層ドーピングされていないの
で、電子の移動度を高い状態に保持することができ、高
速に動作させることができる。
抵抗化のための不純物が一層ドーピングされていないの
で、電子の移動度を高い状態に保持することができ、高
速に動作させることができる。
第１図は、本発明の一実施例を示す断面図、第２図は、
従来の光導電型受光素子を示す断面図である。 １−Ｆ ｅドープのＩｎＰ基板、２−ｔ〜２−ｔｔｎ型
Ｇａ Ｉ ｎＡｓ層、３〜３−１ｏ・・・ｐ型ＧａＩｎ
Ａｓ、４・・・受光層、５．６・・・電極。
従来の光導電型受光素子を示す断面図である。 １−Ｆ ｅドープのＩｎＰ基板、２−ｔ〜２−ｔｔｎ型
Ｇａ Ｉ ｎＡｓ層、３〜３−１ｏ・・・ｐ型ＧａＩｎ
Ａｓ、４・・・受光層、５．６・・・電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板上に受光層が形成されその受光層上に一対の電
極が形成されている光導電型受光素子において、前記受
光層は複数のｎ型半導体層と複数のｐ型半導体層とが一
層ずつ交互に積層された構造であることを特徴とする光
導電型受光素子。 ２、ｎ型半導体層の層厚とそのキャリア濃度の積が、ｐ
型半導体層の層厚とそのキャリア濃度の積にほぼ等しい
ことを特徴とする請求項１記載の光導電型受光素子。 ３、ｎ型半導体層がｎ型のＧａＩｎＡｓであり、ｐ型半
導体層がｐ型のＧａＩｎＡｓであることを特徴とする請
求項１または２記載の光導電型受光素子。 ４、ｎ型半導体層がｎ型のＧａＩｎＡｓであり、ｐ型半
導体層がｐ型のＩｎＰあるいはＡｌＩｎＡｓであること
を特徴とする請求項１または２記載の光導電型受光素子
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63292213A JPH02137375A (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 光導電型受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63292213A JPH02137375A (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 光導電型受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02137375A true JPH02137375A (ja) | 1990-05-25 |
Family
ID=17778980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63292213A Pending JPH02137375A (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 光導電型受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02137375A (ja) |
-
1988
- 1988-11-18 JP JP63292213A patent/JPH02137375A/ja active Pending
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