JPH04206577A - 超格子ａｐｄ - Google Patents
超格子ａｐｄInfo
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- JPH04206577A JPH04206577A JP2329114A JP32911490A JPH04206577A JP H04206577 A JPH04206577 A JP H04206577A JP 2329114 A JP2329114 A JP 2329114A JP 32911490 A JP32911490 A JP 32911490A JP H04206577 A JPH04206577 A JP H04206577A
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- Japan
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- inalas
- superlattice
- ingaas
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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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、光通信に用いるアバランシェフォトダイオー
ド（ＡＰＤ）に関し、特に広帯域・低雑音用の超格子Ａ
ＰＤに係る。
ド（ＡＰＤ）に関し、特に広帯域・低雑音用の超格子Ａ
ＰＤに係る。
従来の光吸収層、増倍層分離（ＳＡＭ）型Ｉ ｎ Ｇ
ａ Ａ ｓ ／ Ｉ ｎ Ａ ｎ Ａ ｓ超格子ＡＰＤ
では、両者の間の電界を調整する電界緩和層とじてＩ
ｎＧａＡｓが用いられていた。
ａ Ａ ｓ ／ Ｉ ｎ Ａ ｎ Ａ ｓ超格子ＡＰＤ
では、両者の間の電界を調整する電界緩和層とじてＩ
ｎＧａＡｓが用いられていた。
例えば、スーパラティス アバランシェ フォトダイオ
ード フォア ハイ ビット レートオプティカル ト
ランスミッション システムズ第３回 オプトエレクト
ロニツクス コンファレンス ＯＥＣ’９０ テクニ
カル ダイジェスト７月 １９９０年 １９４頁乃至１
９５頁（Ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ Ａｖａｌａｎｃｋ
ｅ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ ｆｏｒ ＨｉｇｈＢｉｔ
Ｒａｔｅ ０ｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｔｈ１ｒｄＯｐｔ ｏｅｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｉｃａ
ｌ Ｄｉｇｅｓｔ。
ード フォア ハイ ビット レートオプティカル ト
ランスミッション システムズ第３回 オプトエレクト
ロニツクス コンファレンス ＯＥＣ’９０ テクニ
カル ダイジェスト７月 １９９０年 １９４頁乃至１
９５頁（Ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ Ａｖａｌａｎｃｋ
ｅ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ ｆｏｒ ＨｉｇｈＢｉｔ
Ｒａｔｅ ０ｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｔｈ１ｒｄＯｐｔ ｏｅｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｉｃａ
ｌ Ｄｉｇｅｓｔ。
Ｊｕｌｙ １９９０ ｐ１９４−１９５）参照〔発明
が解決しようとする課題〕 上記従来技術では、素子の暗電流が増大し、そのため、
雑音レベルが上昇することが問題であった。
が解決しようとする課題〕 上記従来技術では、素子の暗電流が増大し、そのため、
雑音レベルが上昇することが問題であった。
本発明の目的は、上記暗電流を低減し、それに伴う雑音
を減少させることである。
を減少させることである。
上記目的を達成するため、電界緩和層にＩｎＧａＡｓに
替り、Ｉ ｎＡ４Ａｓを用いるものである。
替り、Ｉ ｎＡ４Ａｓを用いるものである。
以下の実施例に示す実験により、ＩｎＧａＡｓを電界緩
和層（ＬＨ）に持つＳＡＭ型Ｉ ｎＧａＡｓ／ Ｉ ｎ
Ａ Ｑ Ａｓ超格子ＡＰＤの暗電流は、ＩｎＧａＡｓＬ
ｅ層でのトンネル電流が主成分であること、及び同トン
ネル電流は、ＩｎＡｌｌＡ５ＬＥ層を用いることにより
低減できることがわかった。これは、Ｉ ｎＧａＡｓの
バンドギャップ、約０．７５ｅＶに対し、ＩｎＡＱＡｓ
のそれは、約１．５０ ｅＶと２倍はど大きいため、ト
ンネル確立が減少するためである。
和層（ＬＨ）に持つＳＡＭ型Ｉ ｎＧａＡｓ／ Ｉ ｎ
Ａ Ｑ Ａｓ超格子ＡＰＤの暗電流は、ＩｎＧａＡｓＬ
ｅ層でのトンネル電流が主成分であること、及び同トン
ネル電流は、ＩｎＡｌｌＡ５ＬＥ層を用いることにより
低減できることがわかった。これは、Ｉ ｎＧａＡｓの
バンドギャップ、約０．７５ｅＶに対し、ＩｎＡＱＡｓ
のそれは、約１．５０ ｅＶと２倍はど大きいため、ト
ンネル確立が減少するためである。
以下、本発明に至るまでの一連の実験結果、及び、本発
明の実施例について述べる。
明の実施例について述べる。
第１図に、素子Ａ、Ｈの構造を示す。Ａ、Ｂは、ＳＡＭ
型Ｚ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｉ ｎ Ａ Ｑ Ａ
ｓ超格子ＡＰＤの１部のみを持つダイオードである。第
１図（Ａ）は、ＩｎＧａＡｓ光吸収層１１ （ｐ＝３Ｘ
１０”ｌ−３，膜厚ｄ＝１．０ｐｍ）を高濃度ＩｎＡＱ
Ａｓ層１４ （ｐ＝２Ｘ１０”ｃｎ−３，ｄ＝：１．０
μｍ）、及び１５ （ｎ＝２Ｘ１０”ａｎ−’、ｄ＝１
．０μｍ）で狭んだＰＩＮダイオードである。第２図（
Ｂ）は、Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｉ ｎ Ａ Ｑ
Ａ ｓ超格子１２（井戸幅Ｌｗ＝５ｎｍ、障壁層幅Ｌ
ｂ＝１０ｎｍ、全膜厚ＬＭ＝０．５μｍ、キャリア濃度
（Ｉ Ｘ １０”ａｌ−３）を、Ａと同様１４．１５で
挾んでいる。
型Ｚ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｉ ｎ Ａ Ｑ Ａ
ｓ超格子ＡＰＤの１部のみを持つダイオードである。第
１図（Ａ）は、ＩｎＧａＡｓ光吸収層１１ （ｐ＝３Ｘ
１０”ｌ−３，膜厚ｄ＝１．０ｐｍ）を高濃度ＩｎＡＱ
Ａｓ層１４ （ｐ＝２Ｘ１０”ｃｎ−３，ｄ＝：１．０
μｍ）、及び１５ （ｎ＝２Ｘ１０”ａｎ−’、ｄ＝１
．０μｍ）で狭んだＰＩＮダイオードである。第２図（
Ｂ）は、Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｉ ｎ Ａ Ｑ
Ａ ｓ超格子１２（井戸幅Ｌｗ＝５ｎｍ、障壁層幅Ｌ
ｂ＝１０ｎｍ、全膜厚ＬＭ＝０．５μｍ、キャリア濃度
（Ｉ Ｘ １０”ａｌ−３）を、Ａと同様１４．１５で
挾んでいる。
これらの素子の作製には、結晶成長には、分子線エピタ
キシ法（成長温度５００℃、砒素圧２×１０−’Ｔｏｒ
ｒ、１６：ｎ−ＩｎＰ基板（ｎ＝２Ｘ１０１″０１１−
３）、メサエッチングには、Ｂｒ／ＨＢｒ／Ｈ２０系ウ
ェットエッチを、パシベーション膜には、Ｐ−ＣＶＤ法
によるＳｉＮ膜を用いた。ｐ。
キシ法（成長温度５００℃、砒素圧２×１０−’Ｔｏｒ
ｒ、１６：ｎ−ＩｎＰ基板（ｎ＝２Ｘ１０１″０１１−
３）、メサエッチングには、Ｂｒ／ＨＢｒ／Ｈ２０系ウ
ェットエッチを、パシベーション膜には、Ｐ−ＣＶＤ法
によるＳｉＮ膜を用いた。ｐ。
ｎ側の電極には、Ｔ ｉ／ Ａ ｕ、及びＡｕＧｅＮｉ
を用いた。
を用いた。
第２図に、Ａ、Ｂの暗電流と、最大電界の関係を示す。
素子Ａの２５０ＫＶ／■以上での電流の立ち上りは、ト
ンネル電流成分の増化に対応する。
ンネル電流成分の増化に対応する。
また、Ｂの４８０ＫＶ／Ｃ１１以上での立ち上りは、超
格子層でのアバランシェ増倍である。
格子層でのアバランシェ増倍である。
次に、第３図に示すような（Ａ）、 （Ｂ）を組み合せ
たＳＡＭ型超格子ＡＰＤを試作した。１３は、電界緩和
層であり、１３にＩｎＡｌｌＡｓを用いた素子（Ｃ）、
及びＩｎＧａＡｓを用いた素子（Ｄ）の２種類のＳＡＭ
型超格子ＡＰＤを試作した。
たＳＡＭ型超格子ＡＰＤを試作した。１３は、電界緩和
層であり、１３にＩｎＡｌｌＡｓを用いた素子（Ｃ）、
及びＩｎＧａＡｓを用いた素子（Ｄ）の２種類のＳＡＭ
型超格子ＡＰＤを試作した。
（Ｃ）は、本発明の提案構造であり、（Ｄ）は従来例で
ある。両構造とも、電界緩和層は、膜厚０．２ μｍ、
キャリア濃度Ｐ ＝ １ 、 ＯＸ １０１７ｄｌ−３
とした。本仕様では、増倍率Ｍ＝１０でのＩ ｎ Ｇ
ａ Ａ ｓ光吸収層１１の最大電界強度２００Ｋ Ｖ
／ ｃｍとなる０本素子の作製法は、前述の（Ａ）。
ある。両構造とも、電界緩和層は、膜厚０．２ μｍ、
キャリア濃度Ｐ ＝ １ 、 ＯＸ １０１７ｄｌ−３
とした。本仕様では、増倍率Ｍ＝１０でのＩ ｎ Ｇ
ａ Ａ ｓ光吸収層１１の最大電界強度２００Ｋ Ｖ
／ ｃｍとなる０本素子の作製法は、前述の（Ａ）。
（Ｂ）と同様である。
第４図に（Ｃ）、（Ｄ）の暗電流特性を示す。図から明
らかなように、（Ｃ）の暗電流は、（Ｄ）に比べ増大し
ている。この傾向は、増倍を生ずる４００ＫＶ／３以上
の領域で特に顕著になった。
らかなように、（Ｃ）の暗電流は、（Ｄ）に比べ増大し
ている。この傾向は、増倍を生ずる４００ＫＶ／３以上
の領域で特に顕著になった。
Ｍ＝１０での（Ｃ）、（Ｄ）の暗電流は、それぞれ４
Ｘ １０’″７Ａ、及び５Ｘ１０−’Ａであった。この
違いは、電界緩和層の材質の違いによるものと考えられ
、本発明による明らかな改善効果を示すものである。ま
た、第２図（Ａ）、（Ｂ）を基に増倍層、光吸収層によ
る暗電流をみつもると、はぼ（Ｃ）に−紋する値となる
。このことは、本発明のＩ ｎ Ａ Ｑ Ａ ｓを用い
た電界緩和層では、はとんど暗電流の増化を生じないこ
とになる。
Ｘ １０’″７Ａ、及び５Ｘ１０−’Ａであった。この
違いは、電界緩和層の材質の違いによるものと考えられ
、本発明による明らかな改善効果を示すものである。ま
た、第２図（Ａ）、（Ｂ）を基に増倍層、光吸収層によ
る暗電流をみつもると、はぼ（Ｃ）に−紋する値となる
。このことは、本発明のＩ ｎ Ａ Ｑ Ａ ｓを用い
た電界緩和層では、はとんど暗電流の増化を生じないこ
とになる。
本実施例は、超格子増倍層、光吸収層とも特定の１種類
の構造に対する試作結果を述べたが、本発明が、暗厚、
キャリア濃度等構造の異なる他のＩ ｎ Ｇ ａ Ａ
ｓ ／ Ｉ ｎ Ａ Ｑ Ａ ｓ超格子構造、光吸収層
を持つ場合にも有効なことは明らかである。
の構造に対する試作結果を述べたが、本発明が、暗厚、
キャリア濃度等構造の異なる他のＩ ｎ Ｇ ａ Ａ
ｓ ／ Ｉ ｎ Ａ Ｑ Ａ ｓ超格子構造、光吸収層
を持つ場合にも有効なことは明らかである。
また５本発明に用いたＩ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ、及びＩ
ｎＡＱＡｓ層はすべてＩｎＰ基板に比較的よく格子整合
する組成を用いている。
ｎＡＱＡｓ層はすべてＩｎＰ基板に比較的よく格子整合
する組成を用いている。
本発明によれば、ＳＡＭ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡＱＡｓ
超格子ＡＰＤの暗電流を、従来構造に比べ１００倍以上
低減できる。その結果、超格子ＡＰＤ本来の利点である
優れた雑音特性を引き出すことができる。
超格子ＡＰＤの暗電流を、従来構造に比べ１００倍以上
低減できる。その結果、超格子ＡＰＤ本来の利点である
優れた雑音特性を引き出すことができる。
第１図は本発明の効果を確認するための基本ダイオート
の断面図、第２図は第１図のダイオードの暗電流特性、
第３図は本発明、及び従来のＳＡＭ型ＡＰＤの断面図、
第４図は第３図のダイオードの暗電流特性。 １１−１ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ光吸収層、１２− Ｉ
ｎＧａＡｓ／ Ｉ ｎ Ａ Ｑ Ａ ｓ超格子増倍層、
１３・・・電界緩和層（本発明ＩｎＡＱＡｓ、従来Ｉ
ｎＧａＡｓ）、Ｉｆ、＋ 口 （Ａ） （Ｂ）猶 ２ 目
の断面図、第２図は第１図のダイオードの暗電流特性、
第３図は本発明、及び従来のＳＡＭ型ＡＰＤの断面図、
第４図は第３図のダイオードの暗電流特性。 １１−１ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ光吸収層、１２− Ｉ
ｎＧａＡｓ／ Ｉ ｎ Ａ Ｑ Ａ ｓ超格子増倍層、
１３・・・電界緩和層（本発明ＩｎＡＱＡｓ、従来Ｉ
ｎＧａＡｓ）、Ｉｆ、＋ 口 （Ａ） （Ｂ）猶 ２ 目
Claims (1)
- １、光吸収層と超格子増倍層を空間的に分離し、増倍層
にＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ系超格子を用いる超格子
アバランシェ・フォトダイオードにおいて、前記光吸収
層と超格子増倍層との間に両者の電界強度を調整するた
めの層として、ＩｎＡｌＡｓ層を用いることを特長とす
る超格子アバランシェ・フォトダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2329114A JPH04206577A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 超格子ａｐｄ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2329114A JPH04206577A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 超格子ａｐｄ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04206577A true JPH04206577A (ja) | 1992-07-28 |
Family
ID=18217769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2329114A Pending JPH04206577A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 超格子ａｐｄ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04206577A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01200798A (ja) * | 1988-02-04 | 1989-08-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ボタン電話装置 |
| JPH04263477A (ja) * | 1991-02-19 | 1992-09-18 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2329114A patent/JPH04206577A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01200798A (ja) * | 1988-02-04 | 1989-08-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ボタン電話装置 |
| JPH04263477A (ja) * | 1991-02-19 | 1992-09-18 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
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