JPH02263484A - 音響電荷転送素子 - Google Patents
音響電荷転送素子Info
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- JPH02263484A JPH02263484A JP1323673A JP32367389A JPH02263484A JP H02263484 A JPH02263484 A JP H02263484A JP 1323673 A JP1323673 A JP 1323673A JP 32367389 A JP32367389 A JP 32367389A JP H02263484 A JPH02263484 A JP H02263484A
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/0296—Surface acoustic wave [SAW] devices having both acoustic and non-acoustic properties
- H03H9/02976—Surface acoustic wave [SAW] devices having both acoustic and non-acoustic properties with semiconductor devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (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、音響電荷転送素子（ａｃｏｕｓｔｉｃｃｈａ
ｒｇｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｄｅｖｉｃｅｓ）に関し
、詳しくは、光変調を行うことが出来る音響電荷転送素
子に関する。
ｒｇｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｄｅｖｉｃｅｓ）に関し
、詳しくは、光変調を行うことが出来る音響電荷転送素
子に関する。
［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］■−■
族半導体物質中の音響電荷転送（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｃ
ｈａｒｇｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ） （Ａ ＣＴ ）現
象は、最近になって説明された現象であるに過ぎない。
族半導体物質中の音響電荷転送（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｃ
ｈａｒｇｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ） （Ａ ＣＴ ）現
象は、最近になって説明された現象であるに過ぎない。
このような素子は、高速アナログ信号処理装置として応
用されている。従来では、内部に転送チャネルが形成さ
れたガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板の上層に沿って表面
弾性波（ＳＡＷ）を送り出す、表面弾性波変換器（トラ
ンスデユーサ）から成るＧ５Ａｓ基板内に、遅延線（ｄ
ｅｌａｙ １ｉｎｅｓ）を組み立てていた。人力電極に
より電荷が発生し、伝搬ポテンシャル井戸（ｐｒｏｐａ
ｇａｔｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉａｌｙｅｌｌｓ） 、及
び信号を入力してその電荷を変調する電極によって、そ
の電荷が転送される。転送チャネル下方の少し離れた所
に、伝搬する電荷を検出する１以上の非破壊検出（ｎｏ
ｎｄｅｓＬｒｕｃｔｉｖｅ ｓｅｎｓｉｎｇ） （ＮＤ
Ｓ）電極が配置し、最後に、電荷を除去するオーミック
出力電極が配置する。
用されている。従来では、内部に転送チャネルが形成さ
れたガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板の上層に沿って表面
弾性波（ＳＡＷ）を送り出す、表面弾性波変換器（トラ
ンスデユーサ）から成るＧ５Ａｓ基板内に、遅延線（ｄ
ｅｌａｙ １ｉｎｅｓ）を組み立てていた。人力電極に
より電荷が発生し、伝搬ポテンシャル井戸（ｐｒｏｐａ
ｇａｔｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉａｌｙｅｌｌｓ） 、及
び信号を入力してその電荷を変調する電極によって、そ
の電荷が転送される。転送チャネル下方の少し離れた所
に、伝搬する電荷を検出する１以上の非破壊検出（ｎｏ
ｎｄｅｓＬｒｕｃｔｉｖｅ ｓｅｎｓｉｎｇ） （ＮＤ
Ｓ）電極が配置し、最後に、電荷を除去するオーミック
出力電極が配置する。
初期の音響電荷転送素子は、垂直方向の電荷閉じ込め（
ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃｈａｒｇｅ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅ
ｎｔ）を有する厚い上層（ｅｐｉｌａｙｅｒ） （Ｔ
Ｅ−ＡＣＴ）により構成されていた。この垂直方向の電
荷閉込めは、ＧａＡｓ基板の上面及び底面の金属電界板
に印加される静電ＤＣポテンシャルによって達成される
ものである。電界板のポテンシャルは、上層を十分に枯
渇させて、その中間部付近でポテンシャルを最大にする
ように調節される。必然的に、チャネルに注入されるど
のような電荷も、最大ＤＣポテンシャルの領域に閉じ込
められる。
ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃｈａｒｇｅ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅ
ｎｔ）を有する厚い上層（ｅｐｉｌａｙｅｒ） （Ｔ
Ｅ−ＡＣＴ）により構成されていた。この垂直方向の電
荷閉込めは、ＧａＡｓ基板の上面及び底面の金属電界板
に印加される静電ＤＣポテンシャルによって達成される
ものである。電界板のポテンシャルは、上層を十分に枯
渇させて、その中間部付近でポテンシャルを最大にする
ように調節される。必然的に、チャネルに注入されるど
のような電荷も、最大ＤＣポテンシャルの領域に閉じ込
められる。
幾つかの方法によって、横方向の電荷閉じ込め（Ｙ一方
向）が達成されている。典型的には、電荷転送チャネル
を画成するために、メサ（ｍｅｓａ）が形成される。し
かし、厚い上層の音響転送素子の場合には、メサは、数
ミクロンの高さでなければならず、組み立てに問題があ
り、伝搬する表面弾性波にとって、大きな障害となる。
向）が達成されている。典型的には、電荷転送チャネル
を画成するために、メサ（ｍｅｓａ）が形成される。し
かし、厚い上層の音響転送素子の場合には、メサは、数
ミクロンの高さでなければならず、組み立てに問題があ
り、伝搬する表面弾性波にとって、大きな障害となる。
プロトン衝撃（ｐｒｏｔｏｎ ｂｏｍｂａｒｄ＋＊ｅｎ
ｔ ）により、チャネルの周囲の物質を半絶縁性にする
ように、遅延線の両側の下方に延在するブロッキング・
ポテンシャル（ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ
）も、チャネルの横方向の広さを規定するために使用さ
れている。
ｔ ）により、チャネルの周囲の物質を半絶縁性にする
ように、遅延線の両側の下方に延在するブロッキング・
ポテンシャル（ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ
）も、チャネルの横方向の広さを規定するために使用さ
れている。
従来では、１子弁戸（ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ）レー
ザーやヘテロ構造電界効果トランジスタＦＥＴ （例え
ば、ＨＦＥＴ％ＭＯＤＦＥＴ、ＨＥＭＴ、ＴＥＧＦＥＴ
素子など）と同様のＧａＡｓ／ＡｆｆＧａＡｓへテロ構
造を使用するヘテロ構造の音響電荷転送（ＨＡＣＴ）素
子が作られていた。ＨＡＣＴ素子は、バンド構造の不連
続性から生ずるポテンシャル・ステップの配列を通じて
、垂直方向に移動キャリアを閉じ込める。固有の垂直方
向の電荷閉込めを規定する以外に、ＨＡＣＴ素子は、薄
いフィルム状の素子であり、この素子のバッファ層を含
む全厚さは、約０．２５ミクロンである。
ザーやヘテロ構造電界効果トランジスタＦＥＴ （例え
ば、ＨＦＥＴ％ＭＯＤＦＥＴ、ＨＥＭＴ、ＴＥＧＦＥＴ
素子など）と同様のＧａＡｓ／ＡｆｆＧａＡｓへテロ構
造を使用するヘテロ構造の音響電荷転送（ＨＡＣＴ）素
子が作られていた。ＨＡＣＴ素子は、バンド構造の不連
続性から生ずるポテンシャル・ステップの配列を通じて
、垂直方向に移動キャリアを閉じ込める。固有の垂直方
向の電荷閉込めを規定する以外に、ＨＡＣＴ素子は、薄
いフィルム状の素子であり、この素子のバッファ層を含
む全厚さは、約０．２５ミクロンである。
周知のＨＡＣＴ素子は、表面弾性波とともに伝搬する電
荷の電気的変調のみを提供する。従って、光ビームによ
って直接変調できるヘテロ構造音響電荷転送素子（ＨＡ
ＣＴ ）を提供することは都合が良いことである。本
発明は、このような素子を提供するものである。
荷の電気的変調のみを提供する。従って、光ビームによ
って直接変調できるヘテロ構造音響電荷転送素子（ＨＡ
ＣＴ ）を提供することは都合が良いことである。本
発明は、このような素子を提供するものである。
［課題を達成するための手段及び作用］従って、本発明
は、変調される光ビームを、直接、対応する電気信号に
変換することが出来るヘテロ構造の音響電荷転送素子を
提供することを目的とする。
は、変調される光ビームを、直接、対応する電気信号に
変換することが出来るヘテロ構造の音響電荷転送素子を
提供することを目的とする。
本発明によれば、直接光変調できる音響電荷転送素子を
、圧電性の半導体基板上に形成する。この音響電荷転送
素子は、その第１の面上に組み立てられて伝搬軸に沿っ
て表面弾性波を送り出すトランスデユーサ（変換器）を
含む。表面弾性波は、電位の最大値と最小値によって規
定され、素子に供給された電荷を転送する。素子の表面
の端部には、トランスデユーサに隣接して、表面弾性波
を反射するりフレフタ（反射器）が形成されている。
、圧電性の半導体基板上に形成する。この音響電荷転送
素子は、その第１の面上に組み立てられて伝搬軸に沿っ
て表面弾性波を送り出すトランスデユーサ（変換器）を
含む。表面弾性波は、電位の最大値と最小値によって規
定され、素子に供給された電荷を転送する。素子の表面
の端部には、トランスデユーサに隣接して、表面弾性波
を反射するりフレフタ（反射器）が形成されている。
この素子は、固有の電磁放射線によって生じた正孔電荷
対（ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｈｏｌｅｓ ｃｈａｒｇｅ ｐ
ａｉｒｓ）が再結合する前に互いに分離され、表面弾性
波に電荷を供給するように、固有の垂直方向の電位によ
って規定される転送チャネルを有する。チャネルは、さ
らに、伝搬する電荷の横方向及び垂直方向の閉じ込めを
規定するように形成される。また、素子は、トランスデ
ユーサ末端の転送チャネルの端部に形成された電極も含
み、この電極は、伝搬する電荷に対応する電気信号を発
生させる。
対（ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｈｏｌｅｓ ｃｈａｒｇｅ ｐ
ａｉｒｓ）が再結合する前に互いに分離され、表面弾性
波に電荷を供給するように、固有の垂直方向の電位によ
って規定される転送チャネルを有する。チャネルは、さ
らに、伝搬する電荷の横方向及び垂直方向の閉じ込めを
規定するように形成される。また、素子は、トランスデ
ユーサ末端の転送チャネルの端部に形成された電極も含
み、この電極は、伝搬する電荷に対応する電気信号を発
生させる。
本発明によれば、圧電性半導体基板に形成されて、直接
光変調を行う音響電荷転送素子は、基板の第１の表面上
に組み立てられるとともに、電位の最大値と最小値によ
って規定される表面弾性波を伝搬軸に沿って送り出し、
供給された電荷を転送する変換手段と、変換手段に隣接
して第１の表面の端部に形成され、表面弾性波を反射す
る反射手段と、固有の電磁放射線によって生じた正孔電
荷対が再結合する前に互いに分離されて、表面弾性波に
電荷が供給されるように、固有の垂直方向の電位によっ
て規定される転送チャネルであって、基板内の形成され
て伝搬する電荷の横方向及び垂直方向の閉じ込めを提供
するとともに、大部分が伝搬軸に平行に延在する転送チ
ャネルと、変換手段の末端の転送チャネルの端部に形成
され、伝搬する電荷に対応する電気信号を供給する電極
手段によって構成される。
光変調を行う音響電荷転送素子は、基板の第１の表面上
に組み立てられるとともに、電位の最大値と最小値によ
って規定される表面弾性波を伝搬軸に沿って送り出し、
供給された電荷を転送する変換手段と、変換手段に隣接
して第１の表面の端部に形成され、表面弾性波を反射す
る反射手段と、固有の電磁放射線によって生じた正孔電
荷対が再結合する前に互いに分離されて、表面弾性波に
電荷が供給されるように、固有の垂直方向の電位によっ
て規定される転送チャネルであって、基板内の形成され
て伝搬する電荷の横方向及び垂直方向の閉じ込めを提供
するとともに、大部分が伝搬軸に平行に延在する転送チ
ャネルと、変換手段の末端の転送チャネルの端部に形成
され、伝搬する電荷に対応する電気信号を供給する電極
手段によって構成される。
基板をガリウム砒素によって構成し、転送チャネルを、
ガリウム砒素の基板上にｐ−型半導体層を形成する第１
のドープ層と、ガリウム砒素の第１のドープ層上に成長
する第２のガリウム砒素層と、第２のガリウム砒素層上
に成長する第１のアルミニウム−ガリウム砒素層と、第
１のアルミニウム−ガリウム砒素層上に成長する第３の
ガリウム砒素層と、第３のガリウム砒素層上に成長した
第２のアルミニウム−ガリウム砒素ドープ層と、第２の
アルミニウム−ガリウム砒素上に成長する第４のガリウ
ム砒素キャップ層とを有する構造物に形成することが出
来る。また、構造物を、さらに、伝搬する電荷の横方向
の閉じ込めを提供するための転送チャネルを含むイオン
注入領域により構成することが出来る。
ガリウム砒素の基板上にｐ−型半導体層を形成する第１
のドープ層と、ガリウム砒素の第１のドープ層上に成長
する第２のガリウム砒素層と、第２のガリウム砒素層上
に成長する第１のアルミニウム−ガリウム砒素層と、第
１のアルミニウム−ガリウム砒素層上に成長する第３の
ガリウム砒素層と、第３のガリウム砒素層上に成長した
第２のアルミニウム−ガリウム砒素ドープ層と、第２の
アルミニウム−ガリウム砒素上に成長する第４のガリウ
ム砒素キャップ層とを有する構造物に形成することが出
来る。また、構造物を、さらに、伝搬する電荷の横方向
の閉じ込めを提供するための転送チャネルを含むイオン
注入領域により構成することが出来る。
また、本発明によれば、光変調ビームを、対応する電気
変調信号に変換する電気回路は、圧電性半導体基板上に
形成された音響電荷転送構造を有する直接光変調音響電
荷転送素子によって構成し、音響電荷転送素子を、基板
の第１の表面上に組み立てられ、電位の最大値と最小値
によって規定される表面弾性波を、入力した電気信号に
対応して、伝搬軸に沿って送り出し、供給された電荷を
転送する変換手段と、変換手段に隣接して表面の端部に
形成され、表面弾性波を反射する反射手段と、固有の電
磁放射線によって生じた正孔電荷対が再結合する前に互
いに分離されて、電荷が表面体性波に供給されるように
、固有の垂直方向の電位によって規定される転送チャネ
ルであって、基板内に形成されて伝搬する電荷の横方向
及び垂直方向の閉じ込めを提供するとともに、大部分が
伝搬軸に平行に延在する転送チャネルと、変換手段の末
端の転送チャネルの端部に形成され、伝搬する電荷に対
応する電気信号を発生させる電極手段と、変換手段に電
気信号を供給して、表面弾性波を励起する駆動手段によ
って構成される。
変調信号に変換する電気回路は、圧電性半導体基板上に
形成された音響電荷転送構造を有する直接光変調音響電
荷転送素子によって構成し、音響電荷転送素子を、基板
の第１の表面上に組み立てられ、電位の最大値と最小値
によって規定される表面弾性波を、入力した電気信号に
対応して、伝搬軸に沿って送り出し、供給された電荷を
転送する変換手段と、変換手段に隣接して表面の端部に
形成され、表面弾性波を反射する反射手段と、固有の電
磁放射線によって生じた正孔電荷対が再結合する前に互
いに分離されて、電荷が表面体性波に供給されるように
、固有の垂直方向の電位によって規定される転送チャネ
ルであって、基板内に形成されて伝搬する電荷の横方向
及び垂直方向の閉じ込めを提供するとともに、大部分が
伝搬軸に平行に延在する転送チャネルと、変換手段の末
端の転送チャネルの端部に形成され、伝搬する電荷に対
応する電気信号を発生させる電極手段と、変換手段に電
気信号を供給して、表面弾性波を励起する駆動手段によ
って構成される。
さらに、本発明によれば、直接光変調音響電荷転送素子
を組み立てる方法は、ガリウム砒素基板上に第１のガリ
ウム砒素層を成長させる工程と、第１のガリウム砒素層
をドープしてｐ−型半導体層を形成する工程と、ドープ
したガリウム砒素層上に第２のガリウム砒素層を成長さ
せる工程と、第２のガリウム砒素層上に第１のアルミニ
ウムガリウム砒素層を成長させる工程と、第１のアルミ
ニウム−ガリウム砒素層上に第３のガリウム砒素層を成
長させる工程と、第３のガリウム砒素層上に第２のアル
ミニウム−ガリウム砒素層を成長させる工程と、第２の
アルミニウム−ガリウム砒素層をドープしてｎ−型半導
体層を形成する工程と、第２のアルミニウム−ガリウム
砒素層上に第４のガリウム砒素キャップ層を成長させる
工程と、これらの層に音響電荷転送構造を画成する工程
とから成り、音響電荷転送構造は、基板の第１の表面上
に組み立てられるとともに、電位の最大値と最小値によ
って規定される表面弾性波を伝搬軸に沿って送り出し、
供給された電荷を転送する変換手段と、変換手段に隣接
して表面の端部に形成され、表面弾性波を反射する反射
手段と、固有の電磁放射線によって生じた正孔電荷対が
再結合する前に互いに分離されて、電荷が表面弾性波に
供給されるように、固有の垂直方向の電位によって規定
される転送チャネルであって、基板内の形成されて伝搬
する電荷の横方向及び垂直方向の閉じ込めを提供すると
ともに、大部分が伝搬軸に平行に延在する転送チャネル
と、変換手段の末端の転送チャネルの端部に形成され、
伝搬する電荷に対応する電気信号を供給する電極手段に
より構成される。
を組み立てる方法は、ガリウム砒素基板上に第１のガリ
ウム砒素層を成長させる工程と、第１のガリウム砒素層
をドープしてｐ−型半導体層を形成する工程と、ドープ
したガリウム砒素層上に第２のガリウム砒素層を成長さ
せる工程と、第２のガリウム砒素層上に第１のアルミニ
ウムガリウム砒素層を成長させる工程と、第１のアルミ
ニウム−ガリウム砒素層上に第３のガリウム砒素層を成
長させる工程と、第３のガリウム砒素層上に第２のアル
ミニウム−ガリウム砒素層を成長させる工程と、第２の
アルミニウム−ガリウム砒素層をドープしてｎ−型半導
体層を形成する工程と、第２のアルミニウム−ガリウム
砒素層上に第４のガリウム砒素キャップ層を成長させる
工程と、これらの層に音響電荷転送構造を画成する工程
とから成り、音響電荷転送構造は、基板の第１の表面上
に組み立てられるとともに、電位の最大値と最小値によ
って規定される表面弾性波を伝搬軸に沿って送り出し、
供給された電荷を転送する変換手段と、変換手段に隣接
して表面の端部に形成され、表面弾性波を反射する反射
手段と、固有の電磁放射線によって生じた正孔電荷対が
再結合する前に互いに分離されて、電荷が表面弾性波に
供給されるように、固有の垂直方向の電位によって規定
される転送チャネルであって、基板内の形成されて伝搬
する電荷の横方向及び垂直方向の閉じ込めを提供すると
ともに、大部分が伝搬軸に平行に延在する転送チャネル
と、変換手段の末端の転送チャネルの端部に形成され、
伝搬する電荷に対応する電気信号を供給する電極手段に
より構成される。
「実施例］
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施例を説明す
る。
る。
第１図は、本発明のよる光変調音響電荷転送素子（ａｎ
ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ａｃｏｕ
ｓｔｉｃ ｃｈａｒｇｅｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｄｅｖｉ
ｃｅ） １０を有する電気回路９の概略図である。素子
ＩＯは、好ましくは、圧電性と半導体性の両方の特性を
有するＧ ａ Ａ ｓ及び（Ａ１２Ｇａ）Ａｓのような
ＩＩＩ−Ｖ族の物質から成る。周知のように、これらの
物質は、非常に接近して整合した格子を有し、それぞれ
の格子定数は、０．０００８ｎｍ以下だけ異なるにすぎ
ない。そのため、これらの三元溶液は、エピタキシャル
成長による製造にとって、はとんど理想的である。
ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ａｃｏｕ
ｓｔｉｃ ｃｈａｒｇｅｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｄｅｖｉ
ｃｅ） １０を有する電気回路９の概略図である。素子
ＩＯは、好ましくは、圧電性と半導体性の両方の特性を
有するＧ ａ Ａ ｓ及び（Ａ１２Ｇａ）Ａｓのような
ＩＩＩ−Ｖ族の物質から成る。周知のように、これらの
物質は、非常に接近して整合した格子を有し、それぞれ
の格子定数は、０．０００８ｎｍ以下だけ異なるにすぎ
ない。そのため、これらの三元溶液は、エピタキシャル
成長による製造にとって、はとんど理想的である。
また、Ａ１２ＧａＡｓ化合物（ＡＱｘＧ ａ ＋−ｘＡ
Ｓ ）のエネルギーバンドギャップは、パラメータＸ
が０゜４にほぼ等しくなるまで、パラメータＸとともに
単調に増加する。パラメータＸが０．４になると、その
三元体のバンドギャップは、２次的になる。
Ｓ ）のエネルギーバンドギャップは、パラメータＸ
が０゜４にほぼ等しくなるまで、パラメータＸとともに
単調に増加する。パラメータＸが０．４になると、その
三元体のバンドギャップは、２次的になる。
０．３ｅＶの大きさのポテンシャルステップが、ヘテロ
構造素子内に得られる。さらに、ヘテロ接合のバンド構
造ポテンシャルは、単に複合材料の特性であり、転送電
荷の負荷によって減少しない。
構造素子内に得られる。さらに、ヘテロ接合のバンド構
造ポテンシャルは、単に複合材料の特性であり、転送電
荷の負荷によって減少しない。
素子１０の表面には、表面弾性波変換器（トランスデユ
ーサ）１２及びリフレクタ（反射器）１４が形成されて
いる。トランスデユーサは、周知の方法で形成され、好
ましくは、表面１６内のエツチングした溝部内に付着し
たアルミニウム銅合金のインターディジタル（ＩＤＴ）
）ランスデューサから成る。同様に、リフレクタ１４は
、エツチングした多数の溝から成り、表面１６に沿って
、表面弾性波を反射する。後述するように、入射電磁ビ
ーム１７に対応する電荷が、表面弾性波のポテンシャル
井戸によって受は取られ、転送チャネル１８に沿って伝
搬される。ショットキー電極１９は、これに与えられた
変調電荷に対応する信号を、ライン２０に供給する。最
後に、電荷は、出力オーミック電極２２において、素子
から抽出される。
ーサ）１２及びリフレクタ（反射器）１４が形成されて
いる。トランスデユーサは、周知の方法で形成され、好
ましくは、表面１６内のエツチングした溝部内に付着し
たアルミニウム銅合金のインターディジタル（ＩＤＴ）
）ランスデューサから成る。同様に、リフレクタ１４は
、エツチングした多数の溝から成り、表面１６に沿って
、表面弾性波を反射する。後述するように、入射電磁ビ
ーム１７に対応する電荷が、表面弾性波のポテンシャル
井戸によって受は取られ、転送チャネル１８に沿って伝
搬される。ショットキー電極１９は、これに与えられた
変調電荷に対応する信号を、ライン２０に供給する。最
後に、電荷は、出力オーミック電極２２において、素子
から抽出される。
素子ＩＯは、連続層の伝導帯エネルギーの差を利用して
、ＧａＡＳ／Ａ１２ＧａＡｓ層構造内にポテンシャル井
戸を形成することによって、垂直方向の電荷閉込め（ｖ
ｅｒｔｉｃａｌ ｃｈａｒｇｅ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎ
ｔ）を提供する。素子ＩＯ内における垂直方向の電荷閉
じ込めのためには、外部に加えられるポテンシャルは必
要ない。転送チャネル内において伝搬する電荷の横方向
の閉込めは、好ましくは、従来のプロトン注入によって
達成され、表面１６上のチャネル１８を囲む半絶縁領域
２１を生ずる。
、ＧａＡＳ／Ａ１２ＧａＡｓ層構造内にポテンシャル井
戸を形成することによって、垂直方向の電荷閉込め（ｖ
ｅｒｔｉｃａｌ ｃｈａｒｇｅ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎ
ｔ）を提供する。素子ＩＯ内における垂直方向の電荷閉
じ込めのためには、外部に加えられるポテンシャルは必
要ない。転送チャネル内において伝搬する電荷の横方向
の閉込めは、好ましくは、従来のプロトン注入によって
達成され、表面１６上のチャネル１８を囲む半絶縁領域
２１を生ずる。
第２図は、第１図の素子の断面図であり、エピタキシャ
ル成長によって生ずる層を横切る伝導帯ポテンシャルを
示している。上述したように、素子ＩＯは、薄いフィル
ム状のへテロ構造素子であり、その電荷閉じ込め層の全
体の厚さは、バッファ層を除いて、典型的には、０．２
５ミクロン以下である。従って、素子１０は、正確に厚
さとドーピングを制御して構造物を生成できる分子線エ
ビタクシ−のような組み立て技術によって組み立てられ
る。周知の素子には、ＧａＡｓ層内の光吸収が、転送チ
ャネルの０．０４ミクロンの薄いフィルム構造を越えて
、主として１ミクロンの深さの所で起こるので、直接光
変調が実質的に実現不能になるという欠点がある。本発
明によれば、この間層を克服することができ、固有の垂
直方向の電界を生ずるエピタキシャル物質構造に特徴が
ある。
ル成長によって生ずる層を横切る伝導帯ポテンシャルを
示している。上述したように、素子ＩＯは、薄いフィル
ム状のへテロ構造素子であり、その電荷閉じ込め層の全
体の厚さは、バッファ層を除いて、典型的には、０．２
５ミクロン以下である。従って、素子１０は、正確に厚
さとドーピングを制御して構造物を生成できる分子線エ
ビタクシ−のような組み立て技術によって組み立てられ
る。周知の素子には、ＧａＡｓ層内の光吸収が、転送チ
ャネルの０．０４ミクロンの薄いフィルム構造を越えて
、主として１ミクロンの深さの所で起こるので、直接光
変調が実質的に実現不能になるという欠点がある。本発
明によれば、この間層を克服することができ、固有の垂
直方向の電界を生ずるエピタキシャル物質構造に特徴が
ある。
転送チャネルの下方に、光学的に生じた正孔電荷対は、
電界によって分離され、電子は表面の方へ押し流されて
、そこで、転送チャネル内の最小ポテンシャルによって
捕らえられる。
電界によって分離され、電子は表面の方へ押し流されて
、そこで、転送チャネル内の最小ポテンシャルによって
捕らえられる。
好ましくは、本発明による素子は、転送ヂャネル下方に
、はぼ１ミクロンに形成された薄いｐ型ＧａＡｓ又は（
ＡＬＧａ）Ａｓ層から成り、ヘテロ接合ＡＣＴ構造内に
存在する薄いｎ−型（Ａｆ２．Ｇλ）Ａｓ［も含む。こ
の構造によって、ｐ−型〜真性（１ｎｔｒｉｎｓｉｃ）
−ｎ−型（ｐ−ｉｎ）物質が形成される。ｐ−型層の
厚さ及びドーピングは、層から移動キャリアが十分に枯
渇することを保証するように、選択される。このような
材料構造とした結果、光学的に発生した正孔対の電子は
、素子の上面の方へ押し流されて、正孔が絶えず移動す
る。電子は転送されて、最終的に検出されるとともに、
正孔は捕獲され、最終的に固有のバックグラウンド電子
（１ｎｔｒｉｎｓｉｃ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｓ）と再結合する。
、はぼ１ミクロンに形成された薄いｐ型ＧａＡｓ又は（
ＡＬＧａ）Ａｓ層から成り、ヘテロ接合ＡＣＴ構造内に
存在する薄いｎ−型（Ａｆ２．Ｇλ）Ａｓ［も含む。こ
の構造によって、ｐ−型〜真性（１ｎｔｒｉｎｓｉｃ）
−ｎ−型（ｐ−ｉｎ）物質が形成される。ｐ−型層の
厚さ及びドーピングは、層から移動キャリアが十分に枯
渇することを保証するように、選択される。このような
材料構造とした結果、光学的に発生した正孔対の電子は
、素子の上面の方へ押し流されて、正孔が絶えず移動す
る。電子は転送されて、最終的に検出されるとともに、
正孔は捕獲され、最終的に固有のバックグラウンド電子
（１ｎｔｒｉｎｓｉｃ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｓ）と再結合する。
半絶縁性のＧａＡｓ基板２４上には、Ｇ ａ Ａ ｓ層
２６が形成されている。Ｇ ａ Ａ ｓ層２６は、好ま
しくは、３０ｎｍの厚さであり、約３ｘｌＯ”／ ｃ
ｍ ３までドープされている。このｐ−型層２６上には
、非選択的にドープした（ ｕｎｉｎｔｅｎｔｉｏｎ−
ａｌｌｙ ｄｏｐｅｄ） 、約１ミクロンの厚さのＧａ
Ａｓ層２８が成長する。その後、ＧλＡｓ層２８上２８
上非選択的にドープした、１１００ｎの厚さの第１の（
ＡＮＧａ）Ａｓ層３０が成長する。この層が、転送チャ
ネルを形成する厚さ４０ｎｍのＧａＡｓ層３２を支持す
る。Ｇ ａ Ａ ｓ層３２上には、（Ａ１２Ｇａ）Ａｓ
の第２の上層３４が成長し、この層は、２ ｘ １０
”ｃｍ’のドーピングと約７０ｎｍの厚さを有する。最
後に、（Ａ１２Ｇ ａ ） Ａ ｓの電荷制御層の酸化
を防止し、電気的接触を形成させるために、非選択的に
ドープしたＧａＡｓのキャップ層３６が形成される。
２６が形成されている。Ｇ ａ Ａ ｓ層２６は、好ま
しくは、３０ｎｍの厚さであり、約３ｘｌＯ”／ ｃ
ｍ ３までドープされている。このｐ−型層２６上には
、非選択的にドープした（ ｕｎｉｎｔｅｎｔｉｏｎ−
ａｌｌｙ ｄｏｐｅｄ） 、約１ミクロンの厚さのＧａ
Ａｓ層２８が成長する。その後、ＧλＡｓ層２８上２８
上非選択的にドープした、１１００ｎの厚さの第１の（
ＡＮＧａ）Ａｓ層３０が成長する。この層が、転送チャ
ネルを形成する厚さ４０ｎｍのＧａＡｓ層３２を支持す
る。Ｇ ａ Ａ ｓ層３２上には、（Ａ１２Ｇａ）Ａｓ
の第２の上層３４が成長し、この層は、２ ｘ １０
”ｃｍ’のドーピングと約７０ｎｍの厚さを有する。最
後に、（Ａ１２Ｇ ａ ） Ａ ｓの電荷制御層の酸化
を防止し、電気的接触を形成させるために、非選択的に
ドープしたＧａＡｓのキャップ層３６が形成される。
第２図（曲線３８）に示す伝導帯ポテンシャルによって
説明されるように、０．２５ｅＶの深さのポテンシャル
井戸が、ＧａＡｓ層３２内に生成され、転送チャネル内
に電荷を閉じ込めるのに役立つ。（Ａ（！Ｇａ）Ａｓ層
３４の厚さ及びドーピングレベルは、十分な数の電子を
供給して、その中の表面エネルギー準位を満たすととも
に、過度のキャリアから実質的に離れた構造の余剰物を
残すようになっている。第１図の素子では、モル分率３
２％のアルミニウムを使用した。上述したように、第２
図について示されたヘテロ構造の構造物は、垂直方向の
電荷閉じ込めを規定し、従来の音響電荷転送素子に必要
であったような、バックゲートを設ける必要がな（、外
部バイアスを加える必要もない。ＧａＡｓ転送チャネル
は、高い電子移動性を供給するために、ドープを行わず
、限定された電荷パケット容ＰＪ （ｐａｃｋｅｔ ｖ
ｏｌｕｍｅ）及び低いバルク電荷トラッピング（ｂｕｌ
ｋ ｃｈａｒｇｅｔｒａｐｐｉｎｇ）によって、電荷転
送効率が増大する。
説明されるように、０．２５ｅＶの深さのポテンシャル
井戸が、ＧａＡｓ層３２内に生成され、転送チャネル内
に電荷を閉じ込めるのに役立つ。（Ａ（！Ｇａ）Ａｓ層
３４の厚さ及びドーピングレベルは、十分な数の電子を
供給して、その中の表面エネルギー準位を満たすととも
に、過度のキャリアから実質的に離れた構造の余剰物を
残すようになっている。第１図の素子では、モル分率３
２％のアルミニウムを使用した。上述したように、第２
図について示されたヘテロ構造の構造物は、垂直方向の
電荷閉じ込めを規定し、従来の音響電荷転送素子に必要
であったような、バックゲートを設ける必要がな（、外
部バイアスを加える必要もない。ＧａＡｓ転送チャネル
は、高い電子移動性を供給するために、ドープを行わず
、限定された電荷パケット容ＰＪ （ｐａｃｋｅｔ ｖ
ｏｌｕｍｅ）及び低いバルク電荷トラッピング（ｂｕｌ
ｋ ｃｈａｒｇｅｔｒａｐｐｉｎｇ）によって、電荷転
送効率が増大する。
素子１０内に形成された転送チャネルは、ＦＥＴトラン
ジスタ内の電荷が（ＡＩ２Ｇａ）Ａｓ層内のドナーによ
って供給されるダブル・ヘテロ構造ＦＥＴ素子とは異な
る。しかし、ＨＡＣＴ素子■０では、転送チャネルが最
初にからになり、電荷がチャネルに引き込まれる。層２
６及び２８内に形成された固有の電界によって、直接光
結合が達成され、光学的に生成した正孔電荷対が再結合
するのを防ぎ、転送チャネル３２の中へ電子を押し流す
。
ジスタ内の電荷が（ＡＩ２Ｇａ）Ａｓ層内のドナーによ
って供給されるダブル・ヘテロ構造ＦＥＴ素子とは異な
る。しかし、ＨＡＣＴ素子■０では、転送チャネルが最
初にからになり、電荷がチャネルに引き込まれる。層２
６及び２８内に形成された固有の電界によって、直接光
結合が達成され、光学的に生成した正孔電荷対が再結合
するのを防ぎ、転送チャネル３２の中へ電子を押し流す
。
上述したように、第１図は素子１０を使用する回路の概
略図を示している。回路９は、素子１０以外に、転送チ
ャネルに沿って表面弾性波を送り出すためのトラスデュ
ーサ駆動装置４０を含む。
略図を示している。回路９は、素子１０以外に、転送チ
ャネルに沿って表面弾性波を送り出すためのトラスデュ
ーサ駆動装置４０を含む。
光ビームＩ７のように形成された正孔対は、素子を照射
し、それに対応して変調された電気信号をショットキー
電極１９に発生させる。従って、ライン２０に与えられ
た信号は、従来の電荷結合素子（ＣＯＤ）結像回路（ｉ
ｍａｇｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ）によって供給される信
号と類似している。
し、それに対応して変調された電気信号をショットキー
電極１９に発生させる。従って、ライン２０に与えられ
た信号は、従来の電荷結合素子（ＣＯＤ）結像回路（ｉ
ｍａｇｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ）によって供給される信
号と類似している。
［発明の効果］
上述したように、本発明によれば、光ビームによって直
接変調できるヘテロ構造音響電荷転送素子を提供するこ
とが出来る。
接変調できるヘテロ構造音響電荷転送素子を提供するこ
とが出来る。
また、周知の素子では、ＧａＡｓ層内の光吸収が、転送
チャネルの０．０４ミクロンの薄いフィルム構造を越え
て、主として１ミクロンの深さの所で起こるので、直接
光変調が実質的に実現不可能になるという欠点があった
が、本発明によれば、転送チャネルの下方に光学的に生
じた正孔電荷対が、電界によって分離され、電子が表面
の方へ押し流されて、そこで、転送チャネル内の最小ポ
テンシャルによって捕らえられるので、上記のような欠
点はない。
チャネルの０．０４ミクロンの薄いフィルム構造を越え
て、主として１ミクロンの深さの所で起こるので、直接
光変調が実質的に実現不可能になるという欠点があった
が、本発明によれば、転送チャネルの下方に光学的に生
じた正孔電荷対が、電界によって分離され、電子が表面
の方へ押し流されて、そこで、転送チャネル内の最小ポ
テンシャルによって捕らえられるので、上記のような欠
点はない。
第１図は、本発明による音響電荷転送素子を有する電気
回路の概略図、 第２図は、第１図の素子内の幾つかの物質層を横切る伝
導帯ポテンシャルを示す概略図である。 ６・・・ＧａＡｓ層（ｐ−型層） ８・・・ＧａＡｓ層 ０・・・第１の（Ａ（２Ｇａ）Ａｓ層 ２・・・ＧａＡｓ層 ４・・・第２の（ＡＩ２Ｇａ）Ａｓ層（電荷制御層）６
・・・ＧａＡｓキャップ層 ８・・・伝導帯ポテンシャル ０・・・トランスデユーサ駆動装置 ９・・・電気回路 ０・・・光変調音響電荷転送素子 ２・・・表面弾性波トランスデユーサ（変換器）４・・
・リフレクタ（反射器） ７・・・入射電磁ビーム ８・・・転送チャネル ９・・・ショットキー電極 ｌ・・・半絶縁領域 ２・・・出力オーミック電極 ４・・・半絶縁性ＧａＡｓ層
回路の概略図、 第２図は、第１図の素子内の幾つかの物質層を横切る伝
導帯ポテンシャルを示す概略図である。 ６・・・ＧａＡｓ層（ｐ−型層） ８・・・ＧａＡｓ層 ０・・・第１の（Ａ（２Ｇａ）Ａｓ層 ２・・・ＧａＡｓ層 ４・・・第２の（ＡＩ２Ｇａ）Ａｓ層（電荷制御層）６
・・・ＧａＡｓキャップ層 ８・・・伝導帯ポテンシャル ０・・・トランスデユーサ駆動装置 ９・・・電気回路 ０・・・光変調音響電荷転送素子 ２・・・表面弾性波トランスデユーサ（変換器）４・・
・リフレクタ（反射器） ７・・・入射電磁ビーム ８・・・転送チャネル ９・・・ショットキー電極 ｌ・・・半絶縁領域 ２・・・出力オーミック電極 ４・・・半絶縁性ＧａＡｓ層
Claims (6)
- （１）圧電性半導体基板に形成されて、直接光変調を行
う音響電荷転送素子において、 前記基板の第１の表面上に組み立てら れるとともに、電位の最大値と最小値によって規定され
る表面弾性波を伝搬軸に沿って送り出し、供給された電
荷を転送する変換手段と、 前記変換手段に隣接して前記第１の表 面の端部に形成され、前記表面弾性波を反射する反射手
段と、 固有の電磁放射線によって生じた正孔 電荷対が再結合する前に互いに分離されて、前記表面弾
性波に電荷が供給されるように、固有の垂直方向の電位
によって規定される転送チャネルであって、前記基板内
の形成されて前記伝搬する電荷の横方向及び垂直方向の
閉じ込めを提供するとともに、大部分が前記伝搬軸に平
行に延在する転送チャネルと、 前記変換手段の末端の前記転送チャネ ルの端部に形成され、前記伝搬する電荷に対応する電気
信号を供給する電極手段とから成る、音響電荷転送素子
。 - （２）前記基板がガリウム砒素から成り、前記転送チャ
ネルが、ガリウム砒素の基板上にｐ−型半導体層を形成
する第１のドープ層と、ガリウム砒素の第１のドープ層
上に成長する第２のガリウム砒素層と、第２のガリウム
砒素層上に成長する第１のアルミニウム−ガリウム砒素
層と、第１のアルミニウム−ガリウム砒素層上に成長す
る第３のガリウム砒素層と、第３のガリウム砒素層上に
成長する第２のアルミニウム−ガリウム砒素ドープ層と
、第２のアルミニウム−ガリウム砒素上に成長する第４
のガリウム砒素キャップ層とを有する構造物に形成され
ることを特徴とする、請求項１項に記載の音響電荷転送
素子。 - （３）前記構造物が、さらに、前記伝搬する電荷の横方
向の閉じ込めを提供するための前記転送チャネルを含む
イオン注入領域から成ることを特徴とする、請求項１項
に記載の音響電荷転送素子。 - （４）光変調ビームを、対応する電気変調信号に変換す
る電気回路において、 前記電気回路は、圧電性半導体基板上 に形成された音響電荷転送構造を有する直接光変調音響
電荷転送素子から成り、 前記音響電荷転送素子は、 前記基板の第１の表面上に組み立てら れ、電位の最大値と最小値によって規定される表面弾性
波を、入力した電気信号に対応して、伝搬軸に沿って送
り出し、供給された電荷を転送する変換手段と、 前記変換手段に隣接して前記表面の端 部に形成され、前記表面弾性波を反射する反射手段と、 固有の電磁放射線によって生じた正孔 電荷対が再結合する前に互いに分離されて、電荷が前記
表面弾性波に供給されるように、固有の垂直方向の電位
によって規定される転送チャネルであって、前記基板内
に形成されて前記伝搬する電荷の横方向及び垂直方向の
閉じ込めを提供するとともに、大部分が前記伝搬軸に平
行に延在する転送チャネルと、 前記変換手段の末端の前記転送チャネ ルの端部に形成され、前記伝搬する電荷に対応する電気
信号を発生させる電極手段と、 前記変換手段に前記電気信号を供給し て、前記表面弾性波を励起する駆動手段とから成ること
を特徴とする電気回路。 - （５）前記構造物が、さらに、前記伝搬する電荷の横方
向の閉じ込めを規定するための前記転送チャネルを含む
イオン注入領域から成ることを特徴とする、請求項４項
に記載の電気回路。 - （６）ガリウム砒素基板上に第１のガリウム砒素層を成
長させる工程と、 第１のガリウム砒素層をドープしてｐ −型半導体層を形成する工程と、 ドープしたガリウム砒素層上に第２の ガリウム砒素層を成長させる工程と、 第２のガリウム砒素層上に第１のアル ミニウム−ガリウム砒素層を成長させる工程と、第１の
アルミニウム−ガリウム砒素層 上に第３のガリウム砒素層を成長させる工程と、第３の
ガリウム砒素層上に第２のアル ミニウム−ガリウム砒素層を成長させる工程と、第２の
アルミニウム−ガリウム砒素層 をドープしてｎ−型半導体層を形成する工程と、第２の
アルミニウム−ガリウム砒素層 上に第４のガリウム砒素キャップ層を成長させる工程と
、 これらの層に音響電荷転送構造を画成 する工程とから成る直接光変調音響電荷転送素子を組み
立てる方法であって、 前記音響電荷転送構造が、 前記基板の第１の表面上に組み立てら れるとともに、電位の最大値と最小値によって規定され
る表面弾性波を伝搬軸に沿って送り出し、供給された電
荷を転送する変換手段と、 前記変換手段に隣接して前記表面の端 部に形成され、前記表面弾性波を反射する反射手段と、 固有の電磁放射線によって生じた正孔 電荷対が再結合する前に互いに分離されて、電荷が前記
表面弾性波に供給されるように、固有の垂直方向の電位
によって規定される転送チャネルであって、前記基板内
の形成されて前記伝搬する電荷の横方向及び垂直方向の
閉じ込めを提供するとともに、大部分が前記伝搬軸に平
行に延在する転送チャネルと、 前記変換手段の末端の前記転送チャネ ルの端部に形成され、前記伝搬する電荷に対応する電気
信号を供給する電極手段とから成ることを特徴とする、
直接光変調音響電荷転送素子を組み立てる方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/283,618 US4980596A (en) | 1988-12-13 | 1988-12-13 | Acoustic charge transport device having direct optical input |
| US283,618 | 1988-12-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02263484A true JPH02263484A (ja) | 1990-10-26 |
Family
ID=23086859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1323673A Pending JPH02263484A (ja) | 1988-12-13 | 1989-12-13 | 音響電荷転送素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4980596A (ja) |
| EP (1) | EP0373605A1 (ja) |
| JP (1) | JPH02263484A (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5101294A (en) * | 1990-03-30 | 1992-03-31 | The University Of Connecticut | Surface acoustic wave optical modulator |
| US5309004A (en) * | 1990-06-27 | 1994-05-03 | United Technologies Corporation | Heterostructure acoustic charge transport device having electron and hole transport |
| US5047363A (en) * | 1990-09-04 | 1991-09-10 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for reducing heterostructure acoustic charge transport device saw drive power requirements |
| US5389806A (en) * | 1990-09-04 | 1995-02-14 | Motorola, Inc. | Apparatus for reducing heterostructure acoustic charge transport device saw drive power requirements |
| US5128734A (en) * | 1990-10-02 | 1992-07-07 | United Technologies Corporation | Surface channel hact |
| US5243307A (en) * | 1991-02-22 | 1993-09-07 | United Technologies Corporation | Act device having optical control of saw velocity |
| US5358877A (en) * | 1991-03-29 | 1994-10-25 | Electronic Decisions Inc. | Soft proton isolation process for an acoustic charge transport integrated circuit |
| JPH0646541A (ja) * | 1991-06-24 | 1994-02-18 | Mitsubishi Electric Corp | 車両用交流発電機 |
| US5270606A (en) * | 1991-07-22 | 1993-12-14 | Motorola, Inc. | Processing robust acoustic reflectors |
| US5181036A (en) * | 1992-01-13 | 1993-01-19 | Westinghouse Electric Corp. | False return signal apparatus |
| US5298772A (en) * | 1992-02-28 | 1994-03-29 | Honeywell Inc. | Integrated heterostructure acoustic charge transport (HACT) and heterostructure insulated gate field effects transistor (HIGFET) devices |
| US6452464B1 (en) * | 1992-07-27 | 2002-09-17 | Trw Inc. | Backgate heterojunction acoustic charge transport device |
| US5262659A (en) * | 1992-08-12 | 1993-11-16 | United Technologies Corporation | Nyquist frequency bandwidth hact memory |
| US5287035A (en) * | 1992-10-05 | 1994-02-15 | United Technologies Corporation | SAW detector |
| DE19701733C2 (de) * | 1997-01-20 | 2000-12-14 | Carsten Rocke | Optische Verzögerungsleitung |
| US6853474B2 (en) * | 2002-04-04 | 2005-02-08 | Cabot Microelectronics Corporation | Process for fabricating optical switches |
| US7662698B2 (en) * | 2006-11-07 | 2010-02-16 | Raytheon Company | Transistor having field plate |
Family Cites Families (17)
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- 1989-12-13 JP JP1323673A patent/JPH02263484A/ja active Pending
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