JPH04279066A - 光半導体装置 - Google Patents
光半導体装置Info
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- JPH04279066A JPH04279066A JP3145634A JP14563491A JPH04279066A JP H04279066 A JPH04279066 A JP H04279066A JP 3145634 A JP3145634 A JP 3145634A JP 14563491 A JP14563491 A JP 14563491A JP H04279066 A JPH04279066 A JP H04279066A
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Landscapes
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- Junction Field-Effect Transistors (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光の照射によって電子
の移動度を変化させる半導体装置に関する。本発明の半
導体装置は、光検出器あるいは光信号をゲートとして電
流のスイッチングを行なう光ゲートトランジスタなどに
用いられる。
の移動度を変化させる半導体装置に関する。本発明の半
導体装置は、光検出器あるいは光信号をゲートとして電
流のスイッチングを行なう光ゲートトランジスタなどに
用いられる。
【０００２】
【従来の技術】従来、光検出器として次の様なものが提
案されている。
案されている。
【０００３】第１に、降伏電圧以下に逆バイアスされた
ｐｎ接合が電磁放射を受けて電子・ホール対を生成しキ
ャリア数を変えて光電流を変調するｐｎ接合型フォトダ
イオードが使われている。
ｐｎ接合が電磁放射を受けて電子・ホール対を生成しキ
ャリア数を変えて光電流を変調するｐｎ接合型フォトダ
イオードが使われている。
【０００４】第２に、近年、赤外光の光検出器として提
案されているもので、量子井戸のサブバンド間遷移を用
いている光検出器がある。例えば、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ｖｏｌ．５０，Ｎｏ．
１６，ｐｐ．１０９２−１０９４ で提案されている赤
外光検出器のエネルギーバンド図を図７及び図８に示す
。この検出器において、先ず、図７に示される様に、ド
ーピングされた多重量子井戸構造７０の井戸面に垂直に
、即ち図７の水平方向に電界を印加しておく。この光検
出器に量子井戸のサブバンド間遷移エネルギーに等しい
光が照射されると、図８の様に、基底状態から励起状態
に遷移したエレクトロンがトンネリングによってバリア
層を通り抜け、ホットエレクトロン７１となって井戸層
間を流れる。その結果、赤外光、即ち上記サブバンド間
遷移エネルギーに等しい光子エネルギーを有する光の検
出が可能となる。
案されているもので、量子井戸のサブバンド間遷移を用
いている光検出器がある。例えば、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ｖｏｌ．５０，Ｎｏ．
１６，ｐｐ．１０９２−１０９４ で提案されている赤
外光検出器のエネルギーバンド図を図７及び図８に示す
。この検出器において、先ず、図７に示される様に、ド
ーピングされた多重量子井戸構造７０の井戸面に垂直に
、即ち図７の水平方向に電界を印加しておく。この光検
出器に量子井戸のサブバンド間遷移エネルギーに等しい
光が照射されると、図８の様に、基底状態から励起状態
に遷移したエレクトロンがトンネリングによってバリア
層を通り抜け、ホットエレクトロン７１となって井戸層
間を流れる。その結果、赤外光、即ち上記サブバンド間
遷移エネルギーに等しい光子エネルギーを有する光の検
出が可能となる。
【０００５】更に、Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｖｏｌ．２
１，ＮＯ．６，ｐｐ．Ｌ３８１〜Ｌ３８３において、電
界効果トランジスタの究極的な速度限界つまりソースか
らドレインに電子が遷移する時間よりも高速なスイッチ
ングが行なえるトランジスタとして、ｖｅｌｏｃｉｔｙ
ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（ＶＭ
Ｔ）が提案されている。このトランジスタは、チャネル
中に存在する電子数Ｎは殆ど一定に保ったまま、チャン
ネル内を走る電子の移動度つまり速度を、ゲートに印加
する電圧によって変えて、ソース・ドレイン間の電流を
変調する構造を有している。その為、キャリア数Ｎを変
える時間、すなわち、ソース・ドレイン間の電子のトラ
ンジットタイムに依らない高速な動作が可能である。
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｖｏｌ．２
１，ＮＯ．６，ｐｐ．Ｌ３８１〜Ｌ３８３において、電
界効果トランジスタの究極的な速度限界つまりソースか
らドレインに電子が遷移する時間よりも高速なスイッチ
ングが行なえるトランジスタとして、ｖｅｌｏｃｉｔｙ
ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（ＶＭ
Ｔ）が提案されている。このトランジスタは、チャネル
中に存在する電子数Ｎは殆ど一定に保ったまま、チャン
ネル内を走る電子の移動度つまり速度を、ゲートに印加
する電圧によって変えて、ソース・ドレイン間の電流を
変調する構造を有している。その為、キャリア数Ｎを変
える時間、すなわち、ソース・ドレイン間の電子のトラ
ンジットタイムに依らない高速な動作が可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例には以下の如き問題点があった。
記従来例には以下の如き問題点があった。
【０００７】先ず、ｐｎ接合型フォトダイオードでは、
その応答時間がｐｎ接合の容量Ｃと負荷抵抗Ｒで決まる
ＣＲ時定数に依るので、高速な応答が困難である。
その応答時間がｐｎ接合の容量Ｃと負荷抵抗Ｒで決まる
ＣＲ時定数に依るので、高速な応答が困難である。
【０００８】一方、図７及び図８の如き光検出器では、
ホットエレクトロン化するのに予め量子井戸構造に高電
界を印加していなければならない為、トンネリングによ
って生じる電流、いわゆる暗電流が多い。また、この種
の検出素子の応答速度は、究極的には光励起されたキャ
リアが量子井戸層間を突き抜けて電極に到達する時間（
トランジットタイム）で決定されており、約３０ｐｓと
見積もられている。
ホットエレクトロン化するのに予め量子井戸構造に高電
界を印加していなければならない為、トンネリングによ
って生じる電流、いわゆる暗電流が多い。また、この種
の検出素子の応答速度は、究極的には光励起されたキャ
リアが量子井戸層間を突き抜けて電極に到達する時間（
トランジットタイム）で決定されており、約３０ｐｓと
見積もられている。
【０００９】また、ＶＭＴは前述の様に応答速度がトラ
ンジットタイムに依って制限されないが、エレクトロン
の移動度を変調するのにゲート電極に電圧を印加するこ
とを用いているので、ゲートキャパシタンスＣと電圧印
加電源抵抗とチャネル抵抗の直列抵抗Ｒに依って決まる
ＣＲ時定数に依って素子の応答時間が制限され、十分な
応答速度が得られなかった。
ンジットタイムに依って制限されないが、エレクトロン
の移動度を変調するのにゲート電極に電圧を印加するこ
とを用いているので、ゲートキャパシタンスＣと電圧印
加電源抵抗とチャネル抵抗の直列抵抗Ｒに依って決まる
ＣＲ時定数に依って素子の応答時間が制限され、十分な
応答速度が得られなかった。
【００１０】従って、本発明の目的は、上記従来技術の
問題点を解決し、光に対して電流が極めて高速に応答す
る半導体装置を提供することにある。
問題点を解決し、光に対して電流が極めて高速に応答す
る半導体装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明では、ソースとドレインに電子を流すチャネル構造と
このチャネル構造に光を入射する手段とを有する光検出
器、光ゲートトランジスタなどの光半導体装置において
、チャネル構造が、電子を２次元的に閉じ込める量子細
線、或は電子を１次元的に閉じ込める量子井戸や単一ヘ
テロ界面等によって形成され、光照射により、この量子
閉じ込め構造の量子準位の間で電子の遷移を起こさせ、
チャネル構造における電子の波動関数の空間的分布を変
えてチャネル構造を伝搬する電子の移動度を変調し、そ
れによってソース・ドレイン間を流れる電流量を変調し
ている。
明では、ソースとドレインに電子を流すチャネル構造と
このチャネル構造に光を入射する手段とを有する光検出
器、光ゲートトランジスタなどの光半導体装置において
、チャネル構造が、電子を２次元的に閉じ込める量子細
線、或は電子を１次元的に閉じ込める量子井戸や単一ヘ
テロ界面等によって形成され、光照射により、この量子
閉じ込め構造の量子準位の間で電子の遷移を起こさせ、
チャネル構造における電子の波動関数の空間的分布を変
えてチャネル構造を伝搬する電子の移動度を変調し、そ
れによってソース・ドレイン間を流れる電流量を変調し
ている。
【００１２】こうした構成を有するので、直接、移動度
を変調することでソース・ドレイン間のコンダクタンス
を制御し、従って光信号に対する応答速度は、光信号に
よってチャネル内を走行する荷電粒子がサブバンド内で
遷移する時間のみに依存している。この為、サブピコ秒
程度の高速のスイッチングが可能であり、極めて高速の
応答が可能な光半導体装置が実現できる。
を変調することでソース・ドレイン間のコンダクタンス
を制御し、従って光信号に対する応答速度は、光信号に
よってチャネル内を走行する荷電粒子がサブバンド内で
遷移する時間のみに依存している。この為、サブピコ秒
程度の高速のスイッチングが可能であり、極めて高速の
応答が可能な光半導体装置が実現できる。
【００１３】
【実施例】図１は、本発明の半導体装置の概略構成を示
す斜視図である。図１において、符号１は半導体基板を
示す。この基板１上には、複数の半導体層から成る量子
井戸構造のチャネル部２および半導体キャップ層１０が
形成されている。キャップ層１０の中央には、入射光３
の入射方向に沿って延びるリッジが形成されている。こ
のリッジは、入射光３を伝搬させる導波路として働く。 また、このリッジは、キャップ層１０を成長させた後、
キャップ層の一部をメサエッチングによって除去するこ
とによって形成される。
す斜視図である。図１において、符号１は半導体基板を
示す。この基板１上には、複数の半導体層から成る量子
井戸構造のチャネル部２および半導体キャップ層１０が
形成されている。キャップ層１０の中央には、入射光３
の入射方向に沿って延びるリッジが形成されている。こ
のリッジは、入射光３を伝搬させる導波路として働く。 また、このリッジは、キャップ層１０を成長させた後、
キャップ層の一部をメサエッチングによって除去するこ
とによって形成される。
【００１４】キヤップ層１０のリッジの両側には、ソー
ス電極６及びドレイン電極７がそれぞれ形成されている
。これらの電極の下部には、それぞれソース電極拡散領
域４及びドレイン電極拡散領域５が設けられている。 これらの電極拡散領域は、チャネル部２と電極とをコン
タクトさせる為のものである。これらの拡散領域４及び
５は、キャップ層１０上に電極を形成した後、この装置
を恒温槽に入れて加熱し、電極を形成する金属をキャッ
プ層１０、チャネル部２および基板１の一部に拡散させ
ることによって形成される。
ス電極６及びドレイン電極７がそれぞれ形成されている
。これらの電極の下部には、それぞれソース電極拡散領
域４及びドレイン電極拡散領域５が設けられている。 これらの電極拡散領域は、チャネル部２と電極とをコン
タクトさせる為のものである。これらの拡散領域４及び
５は、キャップ層１０上に電極を形成した後、この装置
を恒温槽に入れて加熱し、電極を形成する金属をキャッ
プ層１０、チャネル部２および基板１の一部に拡散させ
ることによって形成される。
【００１５】電極６及び７には、電圧源８が接続され、
この電圧源８によってソース−ドレイン間に電圧が印加
される。また、ソース−ドレイン間を流れる電流量は、
電流検出器９によって検知される。チャネル部２には、
光が入射される。この入射光３は、その偏光方向がチャ
ネル部を構成する半導体層の厚さ方向、即ち基板１の表
面に垂直な方向と平行な直線偏光光である。
この電圧源８によってソース−ドレイン間に電圧が印加
される。また、ソース−ドレイン間を流れる電流量は、
電流検出器９によって検知される。チャネル部２には、
光が入射される。この入射光３は、その偏光方向がチャ
ネル部を構成する半導体層の厚さ方向、即ち基板１の表
面に垂直な方向と平行な直線偏光光である。
【００１６】図２は、前記チャネル部２の構成の第１実
施例を示す伝導帯のエネルギーバンド図である。本実施
例においては、チャネル部２は、基板１上に半導体層４
１〜４７を順次成長させることによって形成される。こ
れらの半導体層の成長は、例えば分子線エピタキシー（
ＭＢＥ）あるいは有機金属化学気相堆積法（ＭＯ−ＣＶ
Ｄ）などを用いて行なわれる。
施例を示す伝導帯のエネルギーバンド図である。本実施
例においては、チャネル部２は、基板１上に半導体層４
１〜４７を順次成長させることによって形成される。こ
れらの半導体層の成長は、例えば分子線エピタキシー（
ＭＢＥ）あるいは有機金属化学気相堆積法（ＭＯ−ＣＶ
Ｄ）などを用いて行なわれる。
【００１７】図２において、符号４１及び４７は、ドナ
ーがドーピングされた厚さ５００Åのｎ−ＡｌｘＧａ１
−ｘＡｓ層を示す。また、符号４２及び４６は厚さ１０
０Åのｉ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層を示す。符号４３及
び４５はノンドープの厚さ４０ÅのＧａＡｓ層を示す。 また、符号４４は厚さ２０ÅのδドープＧａＡｓ層を示
す。ここで、ｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層４１及び４７
、ノンドープｉ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層４２及び４６
のＡｌの混晶比ｘは０．３に設定してあり、またドナー
のドーピング密度は１０１８ｃｍ−３である。
ーがドーピングされた厚さ５００Åのｎ−ＡｌｘＧａ１
−ｘＡｓ層を示す。また、符号４２及び４６は厚さ１０
０Åのｉ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層を示す。符号４３及
び４５はノンドープの厚さ４０ÅのＧａＡｓ層を示す。 また、符号４４は厚さ２０ÅのδドープＧａＡｓ層を示
す。ここで、ｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層４１及び４７
、ノンドープｉ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層４２及び４６
のＡｌの混晶比ｘは０．３に設定してあり、またドナー
のドーピング密度は１０１８ｃｍ−３である。
【００１８】こうした構成において、図１に示す様に量
子井戸層の表面に垂直な方向に偏光した光で、且つその
フォトンエネルギーが基底準位（第１のサブバンド準位
）と高次のサブバンド準位（図２では第２サブバンドと
して示されている）との間のエネルギーに等しい光が、
リッジ導波路に導かれてチャネル部２に入射したとする
。このとき、基底準位（第１サブバンド）にあったエレ
クトロンは、一部、光強度に依存したレートで励起準位
（第２サブバンド）に励起される。ここで、図２に示す
様に、第１サブバンド内の電子の波動関数φ１は量子井
戸内で偶関数的な分布を持ち、第２サブバンド内の電子
の波動関数φ２は量子井戸内で奇関数的な分布を持つ。 従って、基底準位では、電子はドナーの多く分布した位
置（δドープＧａＡｓ層４４の部分）にその存在確率が
高く、励起準位では、電子はドナーの多く分布した位置
にその存在確率が低くなる。
子井戸層の表面に垂直な方向に偏光した光で、且つその
フォトンエネルギーが基底準位（第１のサブバンド準位
）と高次のサブバンド準位（図２では第２サブバンドと
して示されている）との間のエネルギーに等しい光が、
リッジ導波路に導かれてチャネル部２に入射したとする
。このとき、基底準位（第１サブバンド）にあったエレ
クトロンは、一部、光強度に依存したレートで励起準位
（第２サブバンド）に励起される。ここで、図２に示す
様に、第１サブバンド内の電子の波動関数φ１は量子井
戸内で偶関数的な分布を持ち、第２サブバンド内の電子
の波動関数φ２は量子井戸内で奇関数的な分布を持つ。 従って、基底準位では、電子はドナーの多く分布した位
置（δドープＧａＡｓ層４４の部分）にその存在確率が
高く、励起準位では、電子はドナーの多く分布した位置
にその存在確率が低くなる。
【００１９】その結果、チャネル方向へ走行する電子の
移動度は、基底状態ではドナーによる散乱の影響を比較
的大きく受けて小さく、励起状態ではその影響力は小さ
くなって大きくなる。
移動度は、基底状態ではドナーによる散乱の影響を比較
的大きく受けて小さく、励起状態ではその影響力は小さ
くなって大きくなる。
【００２０】従って、光が照射されることによってその
強度に応じて電流が変調され、光信号の検出、光による
ソース−ドレイン間電流のスイッチングなどが可能とな
る。図３は、本実施例における入射光の光強度に対する
ソース−ドレイン間の電流の関係を示す。ただし、この
電流は、光照射後およそ１ｐｓ後の値を測定している。 また、図３において、横軸が入射光強度、縦軸がソース
−ドレイン間電流を夫々示す。こうして、電流の高速変
調が可能な半導体装置が得られる。
強度に応じて電流が変調され、光信号の検出、光による
ソース−ドレイン間電流のスイッチングなどが可能とな
る。図３は、本実施例における入射光の光強度に対する
ソース−ドレイン間の電流の関係を示す。ただし、この
電流は、光照射後およそ１ｐｓ後の値を測定している。 また、図３において、横軸が入射光強度、縦軸がソース
−ドレイン間電流を夫々示す。こうして、電流の高速変
調が可能な半導体装置が得られる。
【００２１】図４は、チャネル部の構成の第２実施例を
示す伝導帯のエネルギーバンド図である。このチャネル
部以外は、図１の様に構成されている。
示す伝導帯のエネルギーバンド図である。このチャネル
部以外は、図１の様に構成されている。
【００２２】図４において、符号４８及び５４は、ドナ
ーがドーピングされた厚さ５００Åのｎ−ＡｌｘＧａ１
−ｘＡｓ層を示す。また、符号４９及び５３はノンドー
プの厚さ１００Åのｉ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層を示す
。符号５０及び５２はノンドープの厚さ４０ÅのＧａＡ
ｓ層を示す。また、符号５１は厚さ８Åのｉ−ＡｌｘＧ
ａ１−ｘＡｓ層を示す。ここで、ｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘ
Ａｓ層４８及び５４、ノンドープｉ−ＡｌｘＧａ１−ｘ
Ａｓ層４９及び５３のＡｌの混晶比ｘは０．３に設定し
てあり、またドナーのドーピング密度は１０１８ｃｍ−
３である。
ーがドーピングされた厚さ５００Åのｎ−ＡｌｘＧａ１
−ｘＡｓ層を示す。また、符号４９及び５３はノンドー
プの厚さ１００Åのｉ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層を示す
。符号５０及び５２はノンドープの厚さ４０ÅのＧａＡ
ｓ層を示す。また、符号５１は厚さ８Åのｉ−ＡｌｘＧ
ａ１−ｘＡｓ層を示す。ここで、ｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘ
Ａｓ層４８及び５４、ノンドープｉ−ＡｌｘＧａ１−ｘ
Ａｓ層４９及び５３のＡｌの混晶比ｘは０．３に設定し
てあり、またドナーのドーピング密度は１０１８ｃｍ−
３である。
【００２３】この素子の動作原理は第１実施例と殆ど同
じである。即ち、量子井戸層の表面に垂直な方向に偏光
した光で、且つそのフォトンエネルギーが基底準位（第
１のサブバンド準位）と高次のサブバンド準位（図４で
は第２サブバンドとして示されている）との間のエネル
ギーに等しい光が、リッジ導波路に導かれてチャネル部
２に入射したとする。このとき、基底準位（第１サブバ
ンド）にあったエレクトロンは、一部、光強度に依存し
たレートで励起準位（第２サブバンド）に励起される。 ここで、図４に示す様に、第１サブバンド内の電子の波
動関数φ１は量子井戸内で偶関数的な分布を持ち、第２
サブバンド内の電子の波動関数φ２は量子井戸内で奇関
数的な分布を持つ。
じである。即ち、量子井戸層の表面に垂直な方向に偏光
した光で、且つそのフォトンエネルギーが基底準位（第
１のサブバンド準位）と高次のサブバンド準位（図４で
は第２サブバンドとして示されている）との間のエネル
ギーに等しい光が、リッジ導波路に導かれてチャネル部
２に入射したとする。このとき、基底準位（第１サブバ
ンド）にあったエレクトロンは、一部、光強度に依存し
たレートで励起準位（第２サブバンド）に励起される。 ここで、図４に示す様に、第１サブバンド内の電子の波
動関数φ１は量子井戸内で偶関数的な分布を持ち、第２
サブバンド内の電子の波動関数φ２は量子井戸内で奇関
数的な分布を持つ。
【００２４】従って、基底準位では、電子はｉ−Ａｌｘ
Ｇａ１−ｘＡｓ層５１にその存在確率が高く、励起準位
では、電子はｉ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層５１にその存
在確率が低くなる。その結果、チャネル方向に走行する
電子は、基底状態ではその有効質量が比較的大きい為、
その移動度は小さい。一方、励起状態では反対に電子の
移動度が大きくなる。よって、第１実施例と同様な高速
光検出、スイッチングが可能となる。
Ｇａ１−ｘＡｓ層５１にその存在確率が高く、励起準位
では、電子はｉ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層５１にその存
在確率が低くなる。その結果、チャネル方向に走行する
電子は、基底状態ではその有効質量が比較的大きい為、
その移動度は小さい。一方、励起状態では反対に電子の
移動度が大きくなる。よって、第１実施例と同様な高速
光検出、スイッチングが可能となる。
【００２５】本実施例において、層５１の厚さは、Ｇａ
Ａｓ層５０及び５２における電子の波動関数が連続する
分布をとる様に、十分薄く、例えば数Å〜１０Å程度に
形成されている。即ち、層５０〜５２は、単一の量子井
戸を構成する様に形成されている。
Ａｓ層５０及び５２における電子の波動関数が連続する
分布をとる様に、十分薄く、例えば数Å〜１０Å程度に
形成されている。即ち、層５０〜５２は、単一の量子井
戸を構成する様に形成されている。
【００２６】図５は、本実施例を光ゲートトランジスタ
に適用した例を示すブロック図である。図５において、
符号５８は図１のようなデバイスである。このデバイス
５８の電極間には、電流５９によって電圧が印加されて
いる。このデバイス５８には半導体レーザなどのレーザ
光源６１よりゲート光ＬＧが照射される。この光ＬＧを
レーザ駆動回路６０からレーザ光源に供給する電流ｉＧ
で変調することによって、デバイス５８のドレイン電流
ｉＤが変調される。ゲート光ＬＧをパルス幅１ｐｓ以下
のパルス光とすると、ドレイン電流ｉＤをこの速度で変
調することができ、高速な電流変調器を実現することが
できる。
に適用した例を示すブロック図である。図５において、
符号５８は図１のようなデバイスである。このデバイス
５８の電極間には、電流５９によって電圧が印加されて
いる。このデバイス５８には半導体レーザなどのレーザ
光源６１よりゲート光ＬＧが照射される。この光ＬＧを
レーザ駆動回路６０からレーザ光源に供給する電流ｉＧ
で変調することによって、デバイス５８のドレイン電流
ｉＤが変調される。ゲート光ＬＧをパルス幅１ｐｓ以下
のパルス光とすると、ドレイン電流ｉＤをこの速度で変
調することができ、高速な電流変調器を実現することが
できる。
【００２７】図６は、本発明の半導体装置を光通信シス
テムの光検出器として用いた例を説明するブロック図で
ある。図６において、符号６６は光信号を伝送する光フ
ァイバーである。この光ファイバー６６には、光ノード
６７１，６７２，・・・，６７ｎを夫々介して、複数の
ターミナル６８１，６８２，・・・，６８ｎが接続され
ている。夫々のターミナルには、キーボード、表示素子
などを有する端末装置６９１，６９２，・・・，６９ｎ
が接続されている。
テムの光検出器として用いた例を説明するブロック図で
ある。図６において、符号６６は光信号を伝送する光フ
ァイバーである。この光ファイバー６６には、光ノード
６７１，６７２，・・・，６７ｎを夫々介して、複数の
ターミナル６８１，６８２，・・・，６８ｎが接続され
ている。夫々のターミナルには、キーボード、表示素子
などを有する端末装置６９１，６９２，・・・，６９ｎ
が接続されている。
【００２８】各ターミナルは、変調回路６３及びレーザ
光源６２から成る光信号送信機を有している。また、各
ターミナルは、光検出器８０及び復調回路８１から成る
光信号受信機を有している。これら送信機及び受信機は
、端末装置６９１からの指令に基づいて制御回路６４に
よって制御される。前記光検出器８０として、図１で説
明した様な本発明の電子波干渉デバイスを好適に用いる
ことができる。
光源６２から成る光信号送信機を有している。また、各
ターミナルは、光検出器８０及び復調回路８１から成る
光信号受信機を有している。これら送信機及び受信機は
、端末装置６９１からの指令に基づいて制御回路６４に
よって制御される。前記光検出器８０として、図１で説
明した様な本発明の電子波干渉デバイスを好適に用いる
ことができる。
【００２９】本発明は、以上説明した実施例の他にも種
々の応用が可能である。例えば、実施例は、井戸層をバ
リア層でサンドイッチにしているが、単一のヘテロ界面
によって量子閉じ込めを行なった構成としてもよい。ま
た、実施例の様に１次元の量子閉じ込めを行なう場合に
限らず、２次元の量子閉じ込めを行なった量子井戸層、
いわゆる量子ライン構造の装置にも本発明を適用するこ
とができる。
々の応用が可能である。例えば、実施例は、井戸層をバ
リア層でサンドイッチにしているが、単一のヘテロ界面
によって量子閉じ込めを行なった構成としてもよい。ま
た、実施例の様に１次元の量子閉じ込めを行なう場合に
限らず、２次元の量子閉じ込めを行なった量子井戸層、
いわゆる量子ライン構造の装置にも本発明を適用するこ
とができる。
【００３０】更に、実施例ではデバイスをＡｌＡｓ及び
ＡｌＧａＡｓを用いて作製しているが、ＩｎＧａＡｓな
どの他のＩＩＩ−Ｖ族半導体を用いて作製してもよい。 また、本発明のデバイスは、ＺｎＭｎＳｅ、ＣｄＭｎＴ
ｅなどのＩＩ−ＶＩ族半導体或は、ＣｕＣｌなどのＩ−
ＶＩＩ族半導体を用いて作製することもできる。本発明
は、特許請求の範囲を逸脱しない限りにおいて、この様
な応用例を全て包含するものである。
ＡｌＧａＡｓを用いて作製しているが、ＩｎＧａＡｓな
どの他のＩＩＩ−Ｖ族半導体を用いて作製してもよい。 また、本発明のデバイスは、ＺｎＭｎＳｅ、ＣｄＭｎＴ
ｅなどのＩＩ−ＶＩ族半導体或は、ＣｕＣｌなどのＩ−
ＶＩＩ族半導体を用いて作製することもできる。本発明
は、特許請求の範囲を逸脱しない限りにおいて、この様
な応用例を全て包含するものである。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、光により量子井戸内の
サブバンド間遷移を生じさせ移動度を変調することでソ
ース・ドレイン間のコンダクタンスを制御するので、光
励起されたキャリアが電極間を遷移するトランジットタ
イムに制限されない高速の光信号の検出が可能となる。 更に、この素子をトランジスタとして見れば、通常のＦ
ＥＴの様にゲート駆動回路のＣＲ時定数によって制限さ
れない高速の電流スイッチングが可能となる。
サブバンド間遷移を生じさせ移動度を変調することでソ
ース・ドレイン間のコンダクタンスを制御するので、光
励起されたキャリアが電極間を遷移するトランジットタ
イムに制限されない高速の光信号の検出が可能となる。 更に、この素子をトランジスタとして見れば、通常のＦ
ＥＴの様にゲート駆動回路のＣＲ時定数によって制限さ
れない高速の電流スイッチングが可能となる。
【図１】本発明の第１実施例の概略構成図である。
【図２】第１実施例の量子井戸構造のバンド構造を示す
図である。
図である。
【図３】第１実施例の照射光の強度とソース・ドレイン
間電流の関係を示す図である。
間電流の関係を示す図である。
【図４】第２実施例の量子井戸構造のバンド構造を示す
図である。
図である。
【図５】本発明の装置を光ゲートトランジスタとして用
いた例を示すブロック図である。
いた例を示すブロック図である。
【図６】本発明の装置を光通信システムの光検出器とし
て用いた例を示すブロック図である。
て用いた例を示すブロック図である。
【図７】従来の光検出器の検出原理を説明する為のエネ
ルギーバンド図である。
ルギーバンド図である。
【図８】従来の光検出器の検出原理を説明する為のエネ
ルギーバンド図である。
ルギーバンド図である。
１
半
導体基板 ２
量
子井戸構造層 ４
ソ
ース電極拡散領域 ５
ド
レイン電極拡散領域 ６
ソ
ース電極 ７
ド
レイン電極 ８
電
圧源 ９
電
流検出器 １０
キャ
ップ層 ４１，４７，４８，５４
ｎ−ＡｌＧａＡｓ層 ４１，４６，４９，５１，５３
ｉ−ＡｌＧａＡｓ層 ４３，４５，５０，５２
ＧａＡｓ層 ４４
δ−
ドープＧａＡｓ層 ５８
半導
体装置 ５９
電源 ６０
レー
ザ駆動回路 ６１，６２
レーザ光源 ６３
変調
回路 ６４
制御
回路 ６６
光フ
ァイバ ６８ｎ
ターミ
ナル ６７ｎ
光ノー
ド ６９ｎ
端末 ８０
光検
出器 ８１
復調
回路
半
導体基板 ２
量
子井戸構造層 ４
ソ
ース電極拡散領域 ５
ド
レイン電極拡散領域 ６
ソ
ース電極 ７
ド
レイン電極 ８
電
圧源 ９
電
流検出器 １０
キャ
ップ層 ４１，４７，４８，５４
ｎ−ＡｌＧａＡｓ層 ４１，４６，４９，５１，５３
ｉ−ＡｌＧａＡｓ層 ４３，４５，５０，５２
ＧａＡｓ層 ４４
δ−
ドープＧａＡｓ層 ５８
半導
体装置 ５９
電源 ６０
レー
ザ駆動回路 ６１，６２
レーザ光源 ６３
変調
回路 ６４
制御
回路 ６６
光フ
ァイバ ６８ｎ
ターミ
ナル ６７ｎ
光ノー
ド ６９ｎ
端末 ８０
光検
出器 ８１
復調
回路
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ソースとドレインに電子を流すチャネ
ル構造と該チャネル構造に光を入射する手段とを有する
光半導体装置において、該チャネル構造が電子を閉じ込
める量子閉じ込め構造によって形成され、該光入射手段
による該チャネル構造の光照射により、該量子閉じ込め
構造の量子準位の間で電子の遷移を起こさせ、該チャネ
ル構造における電子の波動関数の空間的分布を変えてチ
ャネル構造を伝搬する電子の移動度を変調し、それによ
りソース・ドレイン間を流れる電流を変調することを特
徴とする光半導体装置。 【請求項２】 前記量子閉じ込め構造が電子を１次元
的に閉じ込める量子井戸によって形成されている請求項
１記載の光半導体装置。 【請求項３】 前記量子閉じ込め構造が電子を１次元
的に閉じ込める単一ヘテロ界面によって形成されている
請求項１記載の光半導体装置。 【請求項４】 前記量子閉じ込め構造が電子を２次元
的に閉じ込める量子細線によって形成されている請求項
１記載の光半導体装置。 【請求項５】 前記量子閉じ込め構造がＡｌＧａＡｓ
系の材料で形成されている請求項１記載の光半導体装置
。 【請求項６】 当該光半導体装置は光検出器として構
成されている請求項１記載の光半導体装置。 【請求項８】 当該光半導体装置は光ゲートトランジ
スタとして構成されている請求項１記載の光半導体装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3145634A JP2962870B2 (ja) | 1990-05-24 | 1991-05-21 | 光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-134727 | 1990-05-24 | ||
| JP13472790 | 1990-05-24 | ||
| JP3145634A JP2962870B2 (ja) | 1990-05-24 | 1991-05-21 | 光半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04279066A true JPH04279066A (ja) | 1992-10-05 |
| JP2962870B2 JP2962870B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=26468751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3145634A Expired - Fee Related JP2962870B2 (ja) | 1990-05-24 | 1991-05-21 | 光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2962870B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0737545A (ja) * | 1992-12-22 | 1995-02-07 | Korea Electron & Telecommun Res Inst | 光ゲートを有するトランジスタおよびその製造方法 |
-
1991
- 1991-05-21 JP JP3145634A patent/JP2962870B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0737545A (ja) * | 1992-12-22 | 1995-02-07 | Korea Electron & Telecommun Res Inst | 光ゲートを有するトランジスタおよびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2962870B2 (ja) | 1999-10-12 |
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