JPH03238879A - 半導体受光装置 - Google Patents
半導体受光装置Info
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- JPH03238879A JPH03238879A JP2033757A JP3375790A JPH03238879A JP H03238879 A JPH03238879 A JP H03238879A JP 2033757 A JP2033757 A JP 2033757A JP 3375790 A JP3375790 A JP 3375790A JP H03238879 A JPH03238879 A JP H03238879A
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- Japan
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- superlattice
- semiconductor
- semiconductor layer
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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、高速大容量光通信用のアバランシェフォトダ
イオード（ＡＰＤ）に関する。
イオード（ＡＰＤ）に関する。
従来、第１種超格子とグレーデツド層を組み合わせた超
格子ＡＰＤについては、アイ・イー・イー・イー、・ト
ランザクションズ オン エレクトロン デバイスズ
イーデイ−３０，ｐｐ、３８１−３９０ （１９８３
年） （ＩＥＥＥ、 丁ｒａｎｓ、Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎＤｅｖｉｃｅｓ、 Ｅ Ｄ −３０、ｐｐ、 ３８１
−３９０ （１９８３））において論じられている。
格子ＡＰＤについては、アイ・イー・イー・イー、・ト
ランザクションズ オン エレクトロン デバイスズ
イーデイ−３０，ｐｐ、３８１−３９０ （１９８３
年） （ＩＥＥＥ、 丁ｒａｎｓ、Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎＤｅｖｉｃｅｓ、 Ｅ Ｄ −３０、ｐｐ、 ３８１
−３９０ （１９８３））において論じられている。
従来の第１種超格子とグレーデツド層を組み合わせたＡ
ＰＤは、電子あるいは正孔どちらか一方の走行がへテロ
界面で妨げられたり、蓄積する（パイルアップと呼ぶ）
という問題があった。
ＰＤは、電子あるいは正孔どちらか一方の走行がへテロ
界面で妨げられたり、蓄積する（パイルアップと呼ぶ）
という問題があった。
本発明は、上記の問題を解消し、広帯域低雑音のＡＰＤ
を提供することを目的とする。
を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明においては。
第２種超格子とグレーデツド層を組み合わせた増倍層を
有する受光装置を考案した。
有する受光装置を考案した。
また、上記の第２種超格子がＩｎＧａＡｓとＧａＡｓＳ
ｂからなり、グレーデツド層がＩｎＧａＡｓＳｂである
ことを特徴とする受光装置を考案した。
ｂからなり、グレーデツド層がＩｎＧａＡｓＳｂである
ことを特徴とする受光装置を考案した。
さらに、上記受光装置を用いた光受信システムあるいは
通信システムを考案した。
通信システムを考案した。
第２図は、従来の第１種超格子とグレーデツド層を組み
合わせたＡＰＤにおける増倍層のエネルギーバンド図を
示したものである。この場合、電子はへテロ界面で塞止
められることはないが、正孔はＩｎＧａＡｓ１ｌとＩｎ
Ａ Ｑ Ａｓ１２のへテロ界面で塞止められ蓄積（パイ
プアップ）する。従って、光に対する応答速度が制限さ
れる。
合わせたＡＰＤにおける増倍層のエネルギーバンド図を
示したものである。この場合、電子はへテロ界面で塞止
められることはないが、正孔はＩｎＧａＡｓ１ｌとＩｎ
Ａ Ｑ Ａｓ１２のへテロ界面で塞止められ蓄積（パイ
プアップ）する。従って、光に対する応答速度が制限さ
れる。
本発明の構造では、第１半導体層の禁制帯幅Ｅｌ、と電
子親和力ｘ１が、第２半導体層のＥｇｚとｘ２に対し、
ｘ、）ｘ、かツＥ ｇ １＋ Ｘ ｚ ） Ｅ ｓ ２
＋ Ｘ ２となる第２種超格子の関係にあり、第１半
導体と第２半導体の間に、両者の禁制帯幅をなめらかに
つなぐグレーデッドな第３半導体が設けられている。従
って、第１図のようなバンド図となり、電子・正孔とも
へテロ界面でパイルアップされることがない。
子親和力ｘ１が、第２半導体層のＥｇｚとｘ２に対し、
ｘ、）ｘ、かツＥ ｇ １＋ Ｘ ｚ ） Ｅ ｓ ２
＋ Ｘ ２となる第２種超格子の関係にあり、第１半
導体と第２半導体の間に、両者の禁制帯幅をなめらかに
つなぐグレーデッドな第３半導体が設けられている。従
って、第１図のようなバンド図となり、電子・正孔とも
へテロ界面でパイルアップされることがない。
実施例１
本発明の第１の実施例を第１図および第３図を用いて説
明する。まず、本発明の装置の作製方法について述べる
。
明する。まず、本発明の装置の作製方法について述べる
。
ｎ型ＩｎＰ基板３１上に、分子線エピタキシャル（ＭＢ
Ｅ）法により、ｎ−ＩｎＰバッファ層３２（厚さ１ ｐ
ｍ） 、 ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３３（２μｍ）
、ｎ−４ｎＰ電界緩和層３４ （ｎ＝５ＸＩＯ”ＣＩ
−’、厚さ０．２μｍ）を成長した後、第１図で示した
エネルギーバンドになるように、ＧａＡｓＳｂ層２ （
２００大） 、 ＩｎＧａＡｓＳｂグレーデツド層３
（１００Ａ ） 、 ＩｎＧａＡｓ層１ （１００
Ａ）を組として１０周期形成し、超格子増倍層３５を設
ける。この上にｐ −ＩｎＡ １２ Ａｓバッファ層３
６を成長した。また、メサ形成は通常のウェットエツチ
ング法によって行った。ｐ側電極３７はＴ ｉ ／ Ａ
ｕで電子ビームを用いた真空蒸着法により設け、ｎ側
電極３８のＡｕＧｅＮｉ／ Ａ ｕは抵抗線加熱方式に
より形成した。さらに、基板３１に深さ約３５０μｍの
穴３９を開け、光入射部とする。本素子の接合径は２０
μｍφとした。また、本実施例のＡＰＤは、いわゆる正
孔注入型である。
Ｅ）法により、ｎ−ＩｎＰバッファ層３２（厚さ１ ｐ
ｍ） 、 ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３３（２μｍ）
、ｎ−４ｎＰ電界緩和層３４ （ｎ＝５ＸＩＯ”ＣＩ
−’、厚さ０．２μｍ）を成長した後、第１図で示した
エネルギーバンドになるように、ＧａＡｓＳｂ層２ （
２００大） 、 ＩｎＧａＡｓＳｂグレーデツド層３
（１００Ａ ） 、 ＩｎＧａＡｓ層１ （１００
Ａ）を組として１０周期形成し、超格子増倍層３５を設
ける。この上にｐ −ＩｎＡ １２ Ａｓバッファ層３
６を成長した。また、メサ形成は通常のウェットエツチ
ング法によって行った。ｐ側電極３７はＴ ｉ ／ Ａ
ｕで電子ビームを用いた真空蒸着法により設け、ｎ側
電極３８のＡｕＧｅＮｉ／ Ａ ｕは抵抗線加熱方式に
より形成した。さらに、基板３１に深さ約３５０μｍの
穴３９を開け、光入射部とする。本素子の接合径は２０
μｍφとした。また、本実施例のＡＰＤは、いわゆる正
孔注入型である。
本実施例において、入射光１．５５μｍでの量子効率は
５０％であった。また、雑音測定から求めたイオン化率
比α／βは、増倍率１０で約０．０５と極めて小さな値
が得られた。３ｄＢ遮断周波数は１３ＧＨｚ （増倍率
１０）であった。以上の結果から、本発明の構造は、Ａ
ＰＤの高速化、低雑音化に極めて有効であることがわか
った。
５０％であった。また、雑音測定から求めたイオン化率
比α／βは、増倍率１０で約０．０５と極めて小さな値
が得られた。３ｄＢ遮断周波数は１３ＧＨｚ （増倍率
１０）であった。以上の結果から、本発明の構造は、Ａ
ＰＤの高速化、低雑音化に極めて有効であることがわか
った。
また１本発明の素子を用いて伝送実験を行った。
発振波長１．５５μｍの半導体レーザを用いた帯域１０
Ｇ ｂ ／ ｓの伝送実験において、ピットエラーレ
ート１０−’での最小受信感度−３０ｄＢｍを得た。
Ｇ ｂ ／ ｓの伝送実験において、ピットエラーレ
ート１０−’での最小受信感度−３０ｄＢｍを得た。
実施例２
本発明の第２の実施例を第４図と第３図を用いて説明す
る。
る。
作製方法は実施例１とほぼ同様であり、−超格子増倍層
３５の構造のみ異なる。本実施例の超格子増倍層は、第
４図で示したエネルギーバンドになるように、ＧａＡｓ
Ｓｂ層４２ （２００λ） 、ＩｎＧａＡｓＳｂグレー
デツド層４３ （１５０λ）を組として１５周期形成し
てなる。また、ＩｎＧａＡｓＳｂグレーデツド層は、Ｇ
ａＡｓＳｂからＩｎＧａＡｓへ徐々に組成が変化したも
のとする。これは丁度、実施例１において、ＩｎＧａＡ
ｓ層１を取り除いた構成となっている。
３５の構造のみ異なる。本実施例の超格子増倍層は、第
４図で示したエネルギーバンドになるように、ＧａＡｓ
Ｓｂ層４２ （２００λ） 、ＩｎＧａＡｓＳｂグレー
デツド層４３ （１５０λ）を組として１５周期形成し
てなる。また、ＩｎＧａＡｓＳｂグレーデツド層は、Ｇ
ａＡｓＳｂからＩｎＧａＡｓへ徐々に組成が変化したも
のとする。これは丁度、実施例１において、ＩｎＧａＡ
ｓ層１を取り除いた構成となっている。
本実施例において、入射光１．５５μｍでの量子効率は
５０％であった。また、雑音測定から求めたイオン化率
比α／βは、増倍率１０で０．０８と極めて小さな値が
得られた。３ｄＢ遮断周波数は１２ＧＨｚ（増倍率１０
）であった。以上の結果から第２実施例においても１本
発明がＡＰＤの高速化や低雑音化に対し、非常に有効で
あることがわかった。
５０％であった。また、雑音測定から求めたイオン化率
比α／βは、増倍率１０で０．０８と極めて小さな値が
得られた。３ｄＢ遮断周波数は１２ＧＨｚ（増倍率１０
）であった。以上の結果から第２実施例においても１本
発明がＡＰＤの高速化や低雑音化に対し、非常に有効で
あることがわかった。
以上はＩｎＰに格子整合した材料系に対しての適用につ
いて記載したが、上記の他に本発明は、ＧａＡｓ系ある
いはＧａＳｂ系に対しても適用できる。さらに、格子不
整合な系（杢糸）に対しても有効である。
いて記載したが、上記の他に本発明は、ＧａＡｓ系ある
いはＧａＳｂ系に対しても適用できる。さらに、格子不
整合な系（杢糸）に対しても有効である。
本発明によれば、電子・正孔ともへテロ界面でパイルア
ップすることがなく増倍層中を高速走行できるので、広
帯域・低雑音の超格子ＡＰＤが実現できる。
ップすることがなく増倍層中を高速走行できるので、広
帯域・低雑音の超格子ＡＰＤが実現できる。
第１図は本発明の第１の実施例である受光装置の増倍層
のエネルギーバンド図、第２図は従来の超格子ＡＰＤの
増倍層のエネルギーバンド図、第３図は本発明の実施例
である受光装置の断面図、第４図は本発明の第２の実施
例である受光装置の増倍層のエネルギーバンド図である
。
のエネルギーバンド図、第２図は従来の超格子ＡＰＤの
増倍層のエネルギーバンド図、第３図は本発明の実施例
である受光装置の断面図、第４図は本発明の第２の実施
例である受光装置の増倍層のエネルギーバンド図である
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、禁制帯幅Ｅ＿ｇ＿１をもつ第１半導体層と禁制帯幅
Ｅ＿ｇ＿２をもつ第２半導体層が第二種超格子の関係に
あり、さらに、該第１および第２半導体層の間に第３半
導体層が挾まれており、該第３半導体層は禁制帯幅が上
記第１半導体層側から第２半導体層側へＥ＿ｇ＿１から
Ｅ＿ｇ＿２に徐々に変化しているようなグレーデツド層
であるような３つの層からなる半導体が周期的に配置さ
れている増倍層を有することを特徴とする半導体受光装
置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の半導体受光装置におい
て、上記第１半導体層がＩｎＧａＡｓ、第２半導体層が
ＧａＡｓＳｂ、そして第３半導体層がＩｎＧａＡｓＳｂ
であることを特徴とする半導体受光装置。 ３、特許請求の範囲第１項および第２項記載の半導体受
光装置を用いた光通信システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2033757A JPH03238879A (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 半導体受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2033757A JPH03238879A (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 半導体受光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03238879A true JPH03238879A (ja) | 1991-10-24 |
Family
ID=12395304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2033757A Pending JPH03238879A (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 半導体受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03238879A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06350123A (ja) * | 1993-06-08 | 1994-12-22 | Nec Corp | 組成変調アバランシ・フォトダイオード |
| JPH07312442A (ja) * | 1994-03-22 | 1995-11-28 | Nec Corp | 超格子アバランシェフォトダイオード |
-
1990
- 1990-02-16 JP JP2033757A patent/JPH03238879A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06350123A (ja) * | 1993-06-08 | 1994-12-22 | Nec Corp | 組成変調アバランシ・フォトダイオード |
| JPH07312442A (ja) * | 1994-03-22 | 1995-11-28 | Nec Corp | 超格子アバランシェフォトダイオード |
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