JPH04348085A - 半導体光学素子 - Google Patents
半導体光学素子Info
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- JPH04348085A JPH04348085A JP3012260A JP1226091A JPH04348085A JP H04348085 A JPH04348085 A JP H04348085A JP 3012260 A JP3012260 A JP 3012260A JP 1226091 A JP1226091 A JP 1226091A JP H04348085 A JPH04348085 A JP H04348085A
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Landscapes
- Led Devices (AREA)
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オプトエレクトロニク
スにおける基本素子である発光素子や受光素子等の半導
体光学素子に係り、特に発光素子としても、受光素子と
しても使用可能な半導体発光・受光兼用素子に関する。
スにおける基本素子である発光素子や受光素子等の半導
体光学素子に係り、特に発光素子としても、受光素子と
しても使用可能な半導体発光・受光兼用素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の発光素子は、図７に示すように、
ｎ型又はｐ型基板２１上に、ｎ型又はｐ型クラッド層２
２、アンド−プトＧａＡｓからなる活性層２３、ｐ型又
はｎ型クラッド層２４を順次積層し、この積層体の両面
にオ−ミック電極２５，２６を設けた構造を有する。即
ち、活性層２３が２つのクラッド層２２，２４に挟まれ
た構造を有する。なお、活性層２３の屈折率は、クラッ
ド層２２，２４の屈折率より大きく、バンドギャップは
クラッド層２２，２４の方が活性層２３よりも大きくさ
れている。
ｎ型又はｐ型基板２１上に、ｎ型又はｐ型クラッド層２
２、アンド−プトＧａＡｓからなる活性層２３、ｐ型又
はｎ型クラッド層２４を順次積層し、この積層体の両面
にオ−ミック電極２５，２６を設けた構造を有する。即
ち、活性層２３が２つのクラッド層２２，２４に挟まれ
た構造を有する。なお、活性層２３の屈折率は、クラッ
ド層２２，２４の屈折率より大きく、バンドギャップは
クラッド層２２，２４の方が活性層２３よりも大きくさ
れている。
【０００３】この図７に示す発光素子に順方向バイアス
を印加すると、クラッド層２２，２４から電子と正孔が
活性層２３に注入される。注入された電子と正孔は、バ
ンドギャップの小さい活性層２３中に閉じ込められるの
で、そこで再結合し、発光が生ずる。発光した光は、屈
折率の大きい活性層中に閉じ込められ、紙面と垂直方向
に伝搬し、素子の端面から出射される。
を印加すると、クラッド層２２，２４から電子と正孔が
活性層２３に注入される。注入された電子と正孔は、バ
ンドギャップの小さい活性層２３中に閉じ込められるの
で、そこで再結合し、発光が生ずる。発光した光は、屈
折率の大きい活性層中に閉じ込められ、紙面と垂直方向
に伝搬し、素子の端面から出射される。
【０００４】従来の受光素子は、図８に示すように、ｎ
型又はｐ型基板２１上に、ｎ型又はｐ型エピタキシャル
層２７、アンド−プトＧａＡｓからなるｉ型層２８、ｐ
型又はｎ型エピタキシャル層２９を順次積層し、この積
層体の両面にオ−ミック電極２５，２６を設けた構造を
有する。即ち、ｉ型層２８が２つのエピタキシャル層２
７，２９に挟まれた構造を有する。
型又はｐ型基板２１上に、ｎ型又はｐ型エピタキシャル
層２７、アンド−プトＧａＡｓからなるｉ型層２８、ｐ
型又はｎ型エピタキシャル層２９を順次積層し、この積
層体の両面にオ−ミック電極２５，２６を設けた構造を
有する。即ち、ｉ型層２８が２つのエピタキシャル層２
７，２９に挟まれた構造を有する。
【０００５】この図８に示す受光素子のｉ型層２８に、
そのバンドギャップより大きいエネルギ−を有する光が
入射すると、ｉ型層２８内で電子−正孔対が発生し、エ
ピタキシャル層２７，２９に流れる。入射光量が多いほ
ど発生する電子−正孔対の数も多いので、受光素子の両
端から取り出すことが出来る電流も多くなる。従って、
入射光量に応じた電流が流れるため、光検出が可能とな
る。
そのバンドギャップより大きいエネルギ−を有する光が
入射すると、ｉ型層２８内で電子−正孔対が発生し、エ
ピタキシャル層２７，２９に流れる。入射光量が多いほ
ど発生する電子−正孔対の数も多いので、受光素子の両
端から取り出すことが出来る電流も多くなる。従って、
入射光量に応じた電流が流れるため、光検出が可能とな
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図７に示す発光素子と
図８に示す受光素子と比較から明らかなように、発光素
子と受光素子とは同一の基本構造を有しており、従って
、同一の素子で発光と受光が可能であると考えられる。
図８に示す受光素子と比較から明らかなように、発光素
子と受光素子とは同一の基本構造を有しており、従って
、同一の素子で発光と受光が可能であると考えられる。
【０００７】発光素子の活性層に反転分布を形成するた
めには、活性層に１０１８ｃｍ−３以上のキャリア（電
子、正孔）を閉じ込めなければならない。このため、キ
ャリアの供給源であるクラッド層のキャリア濃度を出来
るだけ高く（１０１８ｃｍ−３以上）する必要がある。 しかし、現在のところ、高キャリア濃度は、ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓで４×１０１８ｃｍ−３、ｐ型ＧａＡｓで２×１
０１９ｃｍ−３程度しか得られていない。高キャリア濃
度を得るためには、高濃度のドナ−又はアクセプタ不純
物をＡｌＧａＡｓ中に混入する必要があり、過度の混入
では結晶欠陥等が発生して、高キャリア濃度を得ること
が出来ない。従って、現状以上の高キャリア濃度を得る
ことは困難である。
めには、活性層に１０１８ｃｍ−３以上のキャリア（電
子、正孔）を閉じ込めなければならない。このため、キ
ャリアの供給源であるクラッド層のキャリア濃度を出来
るだけ高く（１０１８ｃｍ−３以上）する必要がある。 しかし、現在のところ、高キャリア濃度は、ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓで４×１０１８ｃｍ−３、ｐ型ＧａＡｓで２×１
０１９ｃｍ−３程度しか得られていない。高キャリア濃
度を得るためには、高濃度のドナ−又はアクセプタ不純
物をＡｌＧａＡｓ中に混入する必要があり、過度の混入
では結晶欠陥等が発生して、高キャリア濃度を得ること
が出来ない。従って、現状以上の高キャリア濃度を得る
ことは困難である。
【０００８】１０１８〜１０１９ｃｍ−３のキャリア濃
度を有するクラッド層から活性層に注入されるキャリア
は１０１８〜１０１９ｃｍ−３以下であるので、反転分
布を形成するためには、活性層を薄く（活性層の体積を
小さく）しなければならない。現状としては１０００オ
ングストロ−ム程度の厚さの活性層がよく用いられる。
度を有するクラッド層から活性層に注入されるキャリア
は１０１８〜１０１９ｃｍ−３以下であるので、反転分
布を形成するためには、活性層を薄く（活性層の体積を
小さく）しなければならない。現状としては１０００オ
ングストロ−ム程度の厚さの活性層がよく用いられる。
【０００９】一方、受光素子の受光部であるｉ型層（発
光素子の活性層に相当）では、電子−正孔対の発生量を
出来るだけ多くし、光検出感度を高くする必要がある。 従って、発光素子をそのまま受光素子として使用した場
合、ｉ型層が厚さ１０００オングストロ−ム程度と薄い
ため、光検出感度が著しく低下する。
光素子の活性層に相当）では、電子−正孔対の発生量を
出来るだけ多くし、光検出感度を高くする必要がある。 従って、発光素子をそのまま受光素子として使用した場
合、ｉ型層が厚さ１０００オングストロ−ム程度と薄い
ため、光検出感度が著しく低下する。
【００１０】従って、発光素子と受光素子とを同一基板
上に同一プロセスで作製した場合、即ち発光素子と受光
素子とを集積化した場合、活性層（ｉ型層）を厚くする
とレ−ザ発振せず、逆に薄くすると受光感度が低下する
ため、実用的な発光・受光素子を得ることが出来ない。
上に同一プロセスで作製した場合、即ち発光素子と受光
素子とを集積化した場合、活性層（ｉ型層）を厚くする
とレ−ザ発振せず、逆に薄くすると受光感度が低下する
ため、実用的な発光・受光素子を得ることが出来ない。
【００１１】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、発光素子及び受光素子の兼用が可能な、高発光
効率でかつ高感度の半導体光学素子を提供することを目
的とする。
もので、発光素子及び受光素子の兼用が可能な、高発光
効率でかつ高感度の半導体光学素子を提供することを目
的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体光学素子
は、一方の面に電極が形成されれた第１導電型の半導体
基板と、この半導体基板の他方の面に形成された第２導
電型の半導体活性層と、この半導体活性層上に形成され
たトンネル層と、このトンネル層の上に形成されたゲ−
ト電極とを具備することを特徴とする。
は、一方の面に電極が形成されれた第１導電型の半導体
基板と、この半導体基板の他方の面に形成された第２導
電型の半導体活性層と、この半導体活性層上に形成され
たトンネル層と、このトンネル層の上に形成されたゲ−
ト電極とを具備することを特徴とする。
【００１３】このように構成された本発明の半導体光学
素子は、発光素子として用いることが出来る。即ち、電
圧の印加によりトンネル現象によって前記ゲ−ト電極か
ら前記活性層にキャリアが注入され、前記半導体基板と
活性層とからなるｐｎ接合から前記活性層にキャリアが
注入され、発光が生ずる。
素子は、発光素子として用いることが出来る。即ち、電
圧の印加によりトンネル現象によって前記ゲ−ト電極か
ら前記活性層にキャリアが注入され、前記半導体基板と
活性層とからなるｐｎ接合から前記活性層にキャリアが
注入され、発光が生ずる。
【００１４】また、本発明の半導体光学素子は、受光素
子装置として用いることが出来る。即ち、前記活性層近
傍に光を入射し、そこで生成したキャリアにより電圧が
発生する。 このように、本発明の半導体光学素子は
、発光素子及び受光素子兼用に用いることが出来る。即
ち、半導体活性層が低抵抗状態のときに発光素子として
用いることが出来、半導体活性層が高抵抗状態のときに
受光素子素子として用いることが出来る。
子装置として用いることが出来る。即ち、前記活性層近
傍に光を入射し、そこで生成したキャリアにより電圧が
発生する。 このように、本発明の半導体光学素子は
、発光素子及び受光素子兼用に用いることが出来る。即
ち、半導体活性層が低抵抗状態のときに発光素子として
用いることが出来、半導体活性層が高抵抗状態のときに
受光素子素子として用いることが出来る。
【００１５】本発明の半導体光学素子において、半導体
基板と半導体活性層との間に第１導電型の半導体エピタ
キシャル層を設けることが出来る。前記活性層は、前記
エピタキシャル層よりも小さいか又は同一のバンドギャ
ップを有する材料から構成することが出来る。また、前
記活性層は、前記エピタキシャル層よりも大きい屈折率
を有する材料から構成することが出来る。
基板と半導体活性層との間に第１導電型の半導体エピタ
キシャル層を設けることが出来る。前記活性層は、前記
エピタキシャル層よりも小さいか又は同一のバンドギャ
ップを有する材料から構成することが出来る。また、前
記活性層は、前記エピタキシャル層よりも大きい屈折率
を有する材料から構成することが出来る。
【００１６】前記ゲ−ト電極は透明低抵抗材料により構
成した場合、ゲ−ト電極を通して発光又は受光を行うこ
とが出来る。また、前記トンネル層を反射膜とした場合
には、前記活性層内に光を効率よく閉込めることが出来
る。
成した場合、ゲ−ト電極を通して発光又は受光を行うこ
とが出来る。また、前記トンネル層を反射膜とした場合
には、前記活性層内に光を効率よく閉込めることが出来
る。
【００１７】
【作用】本発明の半導体発光・受光素子は、ｐｎ接合（
活性層／エピタキシャル層）とＭＩＳ構造（ゲ−ト電極
／トンネル層／活性層）とを組合せたＭＩＳＳ構造を有
する。その発光・受光作用はそれぞれ次の通りである。
活性層／エピタキシャル層）とＭＩＳ構造（ゲ−ト電極
／トンネル層／活性層）とを組合せたＭＩＳＳ構造を有
する。その発光・受光作用はそれぞれ次の通りである。
【００１８】（１）発光作用
ｐｎ接合構造がｎ型活性層／ｐ型エピタキシャル層の場
合について説明すると、図２に示すようにＭＩＳＳ素子
１１を保護抵抗１２を介して可変電圧源１３に接続する
。可変電圧源１３の極性は、図示するようにｐｎ接合部
に順バイアス、ＭＩＳ接合部に逆バイアスが印加される
ように選択する。なお、ｐｎ接合構造がｐ型活性層／ｎ
型エピタキシャル層の場合には、可変電圧源１３の極性
を逆にすればよい。
合について説明すると、図２に示すようにＭＩＳＳ素子
１１を保護抵抗１２を介して可変電圧源１３に接続する
。可変電圧源１３の極性は、図示するようにｐｎ接合部
に順バイアス、ＭＩＳ接合部に逆バイアスが印加される
ように選択する。なお、ｐｎ接合構造がｐ型活性層／ｎ
型エピタキシャル層の場合には、可変電圧源１３の極性
を逆にすればよい。
【００１９】このようにＭＩＳＳ素子１１に電圧を印加
し、その電圧を増加していくと、図３に示すようなＶＩ
特性（スイッチング特性）が得られる。図中、点線［Ｉ
＝（Ｖ０ ／Ｒ）−（Ｖ１ ／Ｒ）］は負荷線を示す。 即ち、ＭＩＳＳ素子２１に電圧を印加すると、１０１９
ｃｍ−３程度の正孔濃度を有するｐ型エピタキシャル層
から正孔がｎ型活性層（電子濃度：１０１６ｃｍ−３程
度）に注入され、ＭＩＳ界面に蓄積される（第３図、ａ
点）。更に電圧を増加すると、ｐ型エピタキシャル層か
らｎ型活性層に多くの正孔が注入され、ＭＩＳ界面に反
転層が形成される。その結果、トンネル層両端に高電圧
が生ずるため、ゲ−ト電極からｎ型活性層に、トンネル
電子が注入される。注入された電子は、ｐｎ接合をより
深く順方向にバイアスする（正帰還）ので、ｐ型エピタ
キシャル層からますます多くの正孔がＭＩＳ界面に注入
される（図３ａ→ｂ、図５）。なお、図４はＭＩＳＳ素
子１１の熱平行状態のエネルギ−バンド図、図５はオフ
状態のエネルギ−バンド図を示す。
し、その電圧を増加していくと、図３に示すようなＶＩ
特性（スイッチング特性）が得られる。図中、点線［Ｉ
＝（Ｖ０ ／Ｒ）−（Ｖ１ ／Ｒ）］は負荷線を示す。 即ち、ＭＩＳＳ素子２１に電圧を印加すると、１０１９
ｃｍ−３程度の正孔濃度を有するｐ型エピタキシャル層
から正孔がｎ型活性層（電子濃度：１０１６ｃｍ−３程
度）に注入され、ＭＩＳ界面に蓄積される（第３図、ａ
点）。更に電圧を増加すると、ｐ型エピタキシャル層か
らｎ型活性層に多くの正孔が注入され、ＭＩＳ界面に反
転層が形成される。その結果、トンネル層両端に高電圧
が生ずるため、ゲ−ト電極からｎ型活性層に、トンネル
電子が注入される。注入された電子は、ｐｎ接合をより
深く順方向にバイアスする（正帰還）ので、ｐ型エピタ
キシャル層からますます多くの正孔がＭＩＳ界面に注入
される（図３ａ→ｂ、図５）。なお、図４はＭＩＳＳ素
子１１の熱平行状態のエネルギ−バンド図、図５はオフ
状態のエネルギ−バンド図を示す。
【００２０】ＭＩＳＳ素子間電圧Ｖ１ が、あるしきい
値（Ｖ１ｔｈ ） を越えると、動作点がｂからｃに移
動し（オフ状態→オン状態）、スイッチング現象が生ず
る。ｃ，ｄ，ｅ点のようなオン状態では、ゲ−ト電極か
ら大量の電子（〜１０２３ｃｍ−３）がトンネル現象に
よってｎ型活性層に注入されるので、図６に示すように
、ｎ型活性層では容易に反転分布が形成され、レ−ザ発
振が生ずる。 このように大量の電子が活性層に注入されるので、従来
の発光素子のように活性層の厚さを薄くする必要がない
。
値（Ｖ１ｔｈ ） を越えると、動作点がｂからｃに移
動し（オフ状態→オン状態）、スイッチング現象が生ず
る。ｃ，ｄ，ｅ点のようなオン状態では、ゲ−ト電極か
ら大量の電子（〜１０２３ｃｍ−３）がトンネル現象に
よってｎ型活性層に注入されるので、図６に示すように
、ｎ型活性層では容易に反転分布が形成され、レ−ザ発
振が生ずる。 このように大量の電子が活性層に注入されるので、従来
の発光素子のように活性層の厚さを薄くする必要がない
。
【００２１】このようにして発光した光は、活性層より
屈折率の小さいｐ型エピタキシャル層と、反射率の大き
いゲ−ト電極との間に閉込められ、紙面に垂直な方向に
出射される。なお、電圧Ｖ１ をｃ点から小さくしてい
くと、Ｖ１ ＝Ｖ１ｆで動作点がｅからｆに移動し（オ
ン状態→オフ状態）、発振が停止する。
屈折率の小さいｐ型エピタキシャル層と、反射率の大き
いゲ−ト電極との間に閉込められ、紙面に垂直な方向に
出射される。なお、電圧Ｖ１ をｃ点から小さくしてい
くと、Ｖ１ ＝Ｖ１ｆで動作点がｅからｆに移動し（オ
ン状態→オフ状態）、発振が停止する。
【００２２】（２）受光作用
ＭＩＳＳ素子両端を解放し、ｎ型活性層にそのバンドギ
ャップより大きい光を入射すると、そこで生成された電
子−正孔対のうち正孔はＭＩＳ界面及びｐｎ界面に移動
する。一方、電子は活性層の中央部付近に集まる。従っ
て、ＭＩＳ接合に逆バイアスが、ｐｎ接合に順バイアス
が印加された状態（例えば第３図ａ点）となり、素子間
に電圧が発生する。
ャップより大きい光を入射すると、そこで生成された電
子−正孔対のうち正孔はＭＩＳ界面及びｐｎ界面に移動
する。一方、電子は活性層の中央部付近に集まる。従っ
て、ＭＩＳ接合に逆バイアスが、ｐｎ接合に順バイアス
が印加された状態（例えば第３図ａ点）となり、素子間
に電圧が発生する。
【００２３】以上説明したように、ＭＩＳＳ素子を、オ
ン状態において発光素子として用いることが出来、オフ
状態において受光素子として用いることが出来る。
ン状態において発光素子として用いることが出来、オフ
状態において受光素子として用いることが出来る。
【００２４】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を示し
、本発明をより具体的に説明する。 実施例１第１図
は、本発明の一実施例に係る半導体発光・受光素子を示
す断面図である。この半導体発光・受光素子は、次のよ
うにして製造される。
、本発明をより具体的に説明する。 実施例１第１図
は、本発明の一実施例に係る半導体発光・受光素子を示
す断面図である。この半導体発光・受光素子は、次のよ
うにして製造される。
【００２５】まず、ｐ−ＧａＡｓ基板１（正孔濃度：２
×１０１９ｃｍ−３）上に、ｐ−Ａｌ０．４５Ｇａ０．
５５Ａｓ層２（厚さ：約２μｍ、正孔濃度：２×１０１
９ｃｍ−３）、ｎ−ＧａＡｓ活性層３（厚さ：約１μｍ
、電子濃度：２×１０１６ｃｍ−３）をエピタキシャル
成長させた。次いで、ｐ−ＧａＡｓ基板１に対するオ−
ミック電極５（Ａｕ−Ｚｎ合金）を形成した後、ｎ−Ｇ
ａＡｓ活性層１３上に１００オングストロ−ムの厚さの
ＳｉＯ２ 膜をスパッタ法等により形成し、トンネル膜
４とした。そして、このトンネル膜４上にＡｇを真空蒸
着した後、パタ−ニングし、５０μｍ×５００μｍのゲ
−ト電極６を形成した。
×１０１９ｃｍ−３）上に、ｐ−Ａｌ０．４５Ｇａ０．
５５Ａｓ層２（厚さ：約２μｍ、正孔濃度：２×１０１
９ｃｍ−３）、ｎ−ＧａＡｓ活性層３（厚さ：約１μｍ
、電子濃度：２×１０１６ｃｍ−３）をエピタキシャル
成長させた。次いで、ｐ−ＧａＡｓ基板１に対するオ−
ミック電極５（Ａｕ−Ｚｎ合金）を形成した後、ｎ−Ｇ
ａＡｓ活性層１３上に１００オングストロ−ムの厚さの
ＳｉＯ２ 膜をスパッタ法等により形成し、トンネル膜
４とした。そして、このトンネル膜４上にＡｇを真空蒸
着した後、パタ−ニングし、５０μｍ×５００μｍのゲ
−ト電極６を形成した。
【００２６】このようにして作製されたＭＩＳＳ構造を
有する素子１１を、第２図に示すように、１ｋΩの保護
抵抗１２と直列に接続し、ゲ−ト電極６がマイナス、オ
−ミック電極５がプラスとなるようにバイアスを印加し
たところ、発光しきい値であるスイッチング電圧（Ｖ１
ｔｈ ） は約５Ｖであり、一方、オン状態において流
れる電流は約１ｍＡと低かった。また、発振波長は室温
で約８７０ｎｍであることを確認した。 次に、素子
両面に電圧計を接続し、素子両面から活性層からＡｒレ
−ザ（５１４５オングストロ−ム）を約１ｍＷ／ｃｍ２
で照射したところ、素子の両端に最大１Ｖの電圧を発
生した。
有する素子１１を、第２図に示すように、１ｋΩの保護
抵抗１２と直列に接続し、ゲ−ト電極６がマイナス、オ
−ミック電極５がプラスとなるようにバイアスを印加し
たところ、発光しきい値であるスイッチング電圧（Ｖ１
ｔｈ ） は約５Ｖであり、一方、オン状態において流
れる電流は約１ｍＡと低かった。また、発振波長は室温
で約８７０ｎｍであることを確認した。 次に、素子
両面に電圧計を接続し、素子両面から活性層からＡｒレ
−ザ（５１４５オングストロ−ム）を約１ｍＷ／ｃｍ２
で照射したところ、素子の両端に最大１Ｖの電圧を発
生した。
【００２７】このように、この実施例に係る素子は、発
光及び受光の両作用を示すことが確認された。
光及び受光の両作用を示すことが確認された。
【００２８】実施例２
ゲ−ト電極６として透明電極ＳｎＯ２ を用いたことを
除き、実施例１と同様の素子を作製したところ、ゲ−ト
電極６側からの光に対しても受光可能であることが確認
された。
除き、実施例１と同様の素子を作製したところ、ゲ−ト
電極６側からの光に対しても受光可能であることが確認
された。
【００２９】実施例３
トンネル膜４としてＳｉＯ２ ／ＴｉＯ２ 多層膜を用
いたことを除き、実施例１と同様の素子を作製したとこ
ろ、スイッチング電圧（Ｖ１ｔｈ）は約１０Ｖに増加し
たが、発光強度も増加することがわかった。
いたことを除き、実施例１と同様の素子を作製したとこ
ろ、スイッチング電圧（Ｖ１ｔｈ）は約１０Ｖに増加し
たが、発光強度も増加することがわかった。
【００３０】また、約１ｍＷ／ｃｍ２ のＡｒレ−ザを
入射したところ、最大で約２Ｖの電圧が得られることが
わかった。
入射したところ、最大で約２Ｖの電圧が得られることが
わかった。
【００３１】以上の実施例では、トンネル膜としてＳｉ
Ｏ２ 膜又はＳｉＯ２ ／ＴｉＯ２ 多層膜を用いたが
、これらに限らず、有機薄膜でも上述と同様の効果が得
られる。
Ｏ２ 膜又はＳｉＯ２ ／ＴｉＯ２ 多層膜を用いたが
、これらに限らず、有機薄膜でも上述と同様の効果が得
られる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体光
学素子によると、ｐｎ接合とＭＩＳ構造とを組合せたＭ
ＩＳＳ構造を有しているため、電極から大量のキャリア
をトンネル現象により注入できるので、活性層の膜厚を
厚くすることが可能であり、従って発光素子としてだけ
でなく受光素子としても使用可能である。
学素子によると、ｐｎ接合とＭＩＳ構造とを組合せたＭ
ＩＳＳ構造を有しているため、電極から大量のキャリア
をトンネル現象により注入できるので、活性層の膜厚を
厚くすることが可能であり、従って発光素子としてだけ
でなく受光素子としても使用可能である。
【図１】本発明の一実施例に係るＭＩＳＳ素子の構造を
示す断面図。
示す断面図。
【図２】図１のＭＩＳＳ素子の駆動回路図。
【図３】図１のＭＩＳＳ素子のＩＶ特性図。
【図４】図１のＭＩＳＳ素子の熱平衡状態のエネルギ−
バンド図。
バンド図。
【図５】図１のＭＩＳＳ素子のオフ状態のエネルギ−バ
ンド図。
ンド図。
【図６】図１のＭＩＳＳ素子のオン状態のエネルギ−バ
ンド図。
ンド図。
【図７】従来の発光素子を概略的に示す図。
【図８】従来の受光素子を概略的に示す図。
１…ｐ−ＧａＡｓ基板、２…ｐ−Ａｌ０．４５Ｇａ０．
５５Ａｓ層、３…ｎ−ＧａＡｓ活性層、４…トンネル膜
、５…オ−ミック電極、６…ゲ−ト電極。
５５Ａｓ層、３…ｎ−ＧａＡｓ活性層、４…トンネル膜
、５…オ−ミック電極、６…ゲ−ト電極。
Claims (10)
- 【請求項１】一方の面に電極が形成されれた第１導電型
の半導体基板と、この半導体基板の他方の面に形成され
た第２導電型の半導体活性層と、この半導体活性層上に
形成されたトンネル層と、このトンネル層の上に形成さ
れたゲ−ト電極とを具備することを特徴とする半導体光
学素子。 - 【請求項２】一方の面に電極が形成されれた第１導電型
の半導体基板と、この半導体基板の他方の面に形成され
た第２導電型の半導体活性層と、この半導体活性層上に
形成されたトンネル層と、このトンネル層の上に形成さ
れたゲ−ト電極とを具備することを特徴とする半導体発
光素子。 - 【請求項３】一方の面に電極が形成されれた第１導電型
の半導体基板と、この半導体基板の他方の面に形成され
た第２導電型の半導体活性層と、この半導体活性層上に
形成されたトンネル層と、このトンネル層の上に形成さ
れたゲ−ト電極とを具備することを特徴とする半導体受
光素子。 - 【請求項４】一方の面に電極が形成されれた第１導電型
の半導体基板と、この半導体基板の他方の面に形成され
た第２導電型の半導体活性層と、この半導体活性層上に
形成されたトンネル層と、このトンネル層の上に形成さ
れたゲ−ト電極とを具備することを特徴とする半導体発
光・受光兼用素子。 - 【請求項５】前記半導体基板と半導体活性層との間に第
１導電型の半導体エピタキシャル層が設けられているこ
とを特徴とする請求項４に記載の半導体発光・受光兼用
素子。 - 【請求項６】前記半導体活性層は、前記半導体エピタキ
シャル層よりも小さいか又は同一のバンドギャップを有
する材料から構成される請求項５に記載の半導体発光・
受光兼用素子。 - 【請求項７】前記半導体活性層は、前記半導体エピタキ
シャル層よりも大きい屈折率を有する材料から構成され
る請求項５に記載の半導体発光・受光兼用素子。 - 【請求項８】前記半導体活性層の低抵抗状態において発
光素子として用い、高抵抗状態において受光素子装置と
して用いることを特徴とする請求項４に記載の半導体発
光・受光兼用素子。 - 【請求項９】前記ゲ−ト電極は透明低抵抗材料から構成
され、ゲ−ト電極を通して発光又は受光が行われること
を特徴とする請求項４に記載の半導体発光・受光兼用素
子。 - 【請求項１０】前記トンネル層は反射膜から構成される
ことを特徴とする請求項４又は８に記載の半導体発光・
受光兼用素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3012260A JPH04348085A (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 半導体光学素子 |
| US07/827,724 US5247193A (en) | 1991-02-01 | 1992-01-29 | Semiconductor insulated gate device with four electrodes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3012260A JPH04348085A (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 半導体光学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04348085A true JPH04348085A (ja) | 1992-12-03 |
Family
ID=11800401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3012260A Withdrawn JPH04348085A (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 半導体光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04348085A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017123370A (ja) * | 2016-01-05 | 2017-07-13 | 日本電信電話株式会社 | 電磁波発生装置 |
-
1991
- 1991-02-01 JP JP3012260A patent/JPH04348085A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017123370A (ja) * | 2016-01-05 | 2017-07-13 | 日本電信電話株式会社 | 電磁波発生装置 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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