JPH0818089A - 半導体光検出器 - Google Patents
半導体光検出器Info
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- JPH0818089A JPH0818089A JP6147331A JP14733194A JPH0818089A JP H0818089 A JPH0818089 A JP H0818089A JP 6147331 A JP6147331 A JP 6147331A JP 14733194 A JP14733194 A JP 14733194A JP H0818089 A JPH0818089 A JP H0818089A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速応答可能な半導体光検出器を実現する。
【構成】 ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層（バンドギャップエネ
ルギー０．９ｅＶ）１０２と、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層
（０．９ｅＶ）１０５，ｐ型ＩｎＰ層（１．３ｅＶ）１
０６との間に、低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓ光吸収層
（０．７ｅＶ）１０３及び低キャリア濃度層（１．３ｅ
Ｖ，０．９ｅＶ）１０４を備える。光吸収層１０３は、
ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層１０２に接し、ｎ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層１０２，ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層１０５，ｐ型ＩｎＰ
層１０６よりもバンドギャップエネルギーが小さい。低
キャリア濃度層１０４はｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層１０５に
接し、光吸収層１０３よりもバンドギャップエネルギー
が大きい。光吸収層１０３と低キャリア濃度層１０４の
界面において、低速なホールの高周波成分は失なわれ、
高速な電子の信号成分のみが取り出され、高速応答にな
る。
ルギー０．９ｅＶ）１０２と、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層
（０．９ｅＶ）１０５，ｐ型ＩｎＰ層（１．３ｅＶ）１
０６との間に、低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓ光吸収層
（０．７ｅＶ）１０３及び低キャリア濃度層（１．３ｅ
Ｖ，０．９ｅＶ）１０４を備える。光吸収層１０３は、
ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層１０２に接し、ｎ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層１０２，ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層１０５，ｐ型ＩｎＰ
層１０６よりもバンドギャップエネルギーが小さい。低
キャリア濃度層１０４はｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層１０５に
接し、光吸収層１０３よりもバンドギャップエネルギー
が大きい。光吸収層１０３と低キャリア濃度層１０４の
界面において、低速なホールの高周波成分は失なわれ、
高速な電子の信号成分のみが取り出され、高速応答にな
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には半導体内に
ｐｎ接合を設けて形成した半導体光検出器に関し、さら
に具体的には光電変換で生じたホールの走行時間を増大
させうる構造に特徴を有する高速応答可能な半導体光検
出器に関するものである。
ｐｎ接合を設けて形成した半導体光検出器に関し、さら
に具体的には光電変換で生じたホールの走行時間を増大
させうる構造に特徴を有する高速応答可能な半導体光検
出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の一般的な半導体光検出器は、半導
体導波路型光検出器の場合を例にとると、図３に示した
断面構造の様に、半絶縁性ＩｎＰ基板２０１上に、ｎ型
半導体としてＩｎＧａＡｓＰ層２０２（バンドギャップ
エネルギー０．９ｅＶ）と、ｐ型半導体としてＩｎＧａ
ＡｓＰ層２０４（バンドギャップエネルギー０．９ｅ
Ｖ）およびＩｎＰ層２０５（バンドギャップエネルギー
１．３ｅＶ）を用い、これらｎ型半導体２０２とｐ型半
導体２０４，２０５との間に低キャリア濃度のＩｎＧａ
Ａｓ光吸収層２０３（バンドギャップエネルギー０．７
ｅＶ）を配置している。ｎ型半導体２０２上にはｎ型オ
ートミック電極２０６が、ｐ型半導体２０５上にはｐ型
オーミック電極２０７が形成されている（加藤他、「Hi
gh efficiency waveguide InGaAs pin photodiode with
bandwidth of over 40 GHz 」、IEEEPhotonics Tachno
logy Letters, vol.３，no.5, ｐ473 ，1991年）。
体導波路型光検出器の場合を例にとると、図３に示した
断面構造の様に、半絶縁性ＩｎＰ基板２０１上に、ｎ型
半導体としてＩｎＧａＡｓＰ層２０２（バンドギャップ
エネルギー０．９ｅＶ）と、ｐ型半導体としてＩｎＧａ
ＡｓＰ層２０４（バンドギャップエネルギー０．９ｅ
Ｖ）およびＩｎＰ層２０５（バンドギャップエネルギー
１．３ｅＶ）を用い、これらｎ型半導体２０２とｐ型半
導体２０４，２０５との間に低キャリア濃度のＩｎＧａ
Ａｓ光吸収層２０３（バンドギャップエネルギー０．７
ｅＶ）を配置している。ｎ型半導体２０２上にはｎ型オ
ートミック電極２０６が、ｐ型半導体２０５上にはｐ型
オーミック電極２０７が形成されている（加藤他、「Hi
gh efficiency waveguide InGaAs pin photodiode with
bandwidth of over 40 GHz 」、IEEEPhotonics Tachno
logy Letters, vol.３，no.5, ｐ473 ，1991年）。
【０００３】図３の実線Ａ−Ｂに沿った方向の断面のバ
ンドダイアグラムを図４に示す。この導波路型光検出器
においてはｎ型オーミック電極２０６とｐ型オーミック
電極２０７との間に逆バイアス電圧を印加することによ
って光吸収層２０３を空乏化し、この光吸収層内に信号
光を入射して生じた光励起キャリアである電子とホール
をそれぞれｎ型半導体側、ｐ型半導体側に走行させて電
気信号として取り出す。
ンドダイアグラムを図４に示す。この導波路型光検出器
においてはｎ型オーミック電極２０６とｐ型オーミック
電極２０７との間に逆バイアス電圧を印加することによ
って光吸収層２０３を空乏化し、この光吸収層内に信号
光を入射して生じた光励起キャリアである電子とホール
をそれぞれｎ型半導体側、ｐ型半導体側に走行させて電
気信号として取り出す。
【０００４】また従来のＡＰＤ（アバランシェフォトダ
イオード）の場合を例にとると、図５に示した断面構造
の様に、ｎ型ＩｎＰ基板３０１上に、厚さ０．０１２μ
ｍのＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップエネルギー１．０
３ｅＶ）と厚さ０．０１２μｍのＩｎＡｌＡｓ（バンド
ギャップエネルギー１．３ｅＶ）を交互にそれぞれ１３
層積層した低キャリア濃度アバランシェ増倍層３０２、
厚さ１．３μｍの低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓ光吸収層
３０３（バンドギャップエネルギー０．７ｅＶ）、ｐ型
ＩｎＰ層３０４（バンドギャップエネルギー１．３ｅ
Ｖ）をこの順に配置している。ｎ型半導体基板３０１の
裏面にはｎ型オーミック電極３０５が、ｐ型ＩｎＰ層３
０４上にはｐ型オーミック電極３０６が形成されている
（香川、「超格子アバランシェフォトダイオード」、応
用物理，第６０巻，第１号，ｐ１４，１９９１年）。
イオード）の場合を例にとると、図５に示した断面構造
の様に、ｎ型ＩｎＰ基板３０１上に、厚さ０．０１２μ
ｍのＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップエネルギー１．０
３ｅＶ）と厚さ０．０１２μｍのＩｎＡｌＡｓ（バンド
ギャップエネルギー１．３ｅＶ）を交互にそれぞれ１３
層積層した低キャリア濃度アバランシェ増倍層３０２、
厚さ１．３μｍの低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓ光吸収層
３０３（バンドギャップエネルギー０．７ｅＶ）、ｐ型
ＩｎＰ層３０４（バンドギャップエネルギー１．３ｅ
Ｖ）をこの順に配置している。ｎ型半導体基板３０１の
裏面にはｎ型オーミック電極３０５が、ｐ型ＩｎＰ層３
０４上にはｐ型オーミック電極３０６が形成されている
（香川、「超格子アバランシェフォトダイオード」、応
用物理，第６０巻，第１号，ｐ１４，１９９１年）。
【０００５】図５の実線Ａ−Ｂに沿った方向の断面のバ
ンドダイアグラムを図６に示す。このＡＰＤにおいては
ｎ型オーミック電極３０５とｐ型オーミック電極３０６
との間に逆バイアス電圧を印加することによって光吸収
層３０３およびアバランシェ増倍層３０２を空乏化し、
光吸収層３０３内に信号光を入射して生じた光励起キャ
リアである電子とホールをそれぞれｎ型半導体側、ｐ型
半導体側に走行させる。ここでこれら光励起キャリアの
うち電子はｎ型半導体に達する途中でアバランシェ増倍
層３０２を通過し、アバランシェ増倍層３０２内の伝導
バンドの不連続ΔＥｃによって生じた障壁で増倍され
る。
ンドダイアグラムを図６に示す。このＡＰＤにおいては
ｎ型オーミック電極３０５とｐ型オーミック電極３０６
との間に逆バイアス電圧を印加することによって光吸収
層３０３およびアバランシェ増倍層３０２を空乏化し、
光吸収層３０３内に信号光を入射して生じた光励起キャ
リアである電子とホールをそれぞれｎ型半導体側、ｐ型
半導体側に走行させる。ここでこれら光励起キャリアの
うち電子はｎ型半導体に達する途中でアバランシェ増倍
層３０２を通過し、アバランシェ増倍層３０２内の伝導
バンドの不連続ΔＥｃによって生じた障壁で増倍され
る。
【０００６】このアバランシェフォトダイオードにおい
ては価電子バンドの不連続ΔＥｖが小さくなるような半
導体の組み合わせでアバランシェ増倍層３０２内に生じ
たホールが減速しないようにしている。図７にはΔＥｖ
とΔＥｃとの比に対するホール速度を示した。すなわち
アバランシェフォトダイオードにおいてはΔＥｖとΔＥ
ｃとの比が１よりも小さくなるような半導体の組み合わ
せを用いてホールが減速されないようにしている。
ては価電子バンドの不連続ΔＥｖが小さくなるような半
導体の組み合わせでアバランシェ増倍層３０２内に生じ
たホールが減速しないようにしている。図７にはΔＥｖ
とΔＥｃとの比に対するホール速度を示した。すなわち
アバランシェフォトダイオードにおいてはΔＥｖとΔＥ
ｃとの比が１よりも小さくなるような半導体の組み合わ
せを用いてホールが減速されないようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで図３に示す光
検出器を高速で動作させるためには信号光の変調速度よ
りも遅い高周波電流成分を低減する必要がある。しかし
従来の光吸収層２０３内のみが空乏化された光検出器で
は、ホールは電子と同じ距離を走行するため、ホールの
速度が電子の速度の約２分の１であることを反映して、
電子の走行によって生じる高周波電流の応答の他に、そ
れよりも約２分の１遅い高周波電流が生じる。したがっ
て従来の光検出器では、高速に変調された光信号を忠実
に高周波電流に変換することは困難であった。
検出器を高速で動作させるためには信号光の変調速度よ
りも遅い高周波電流成分を低減する必要がある。しかし
従来の光吸収層２０３内のみが空乏化された光検出器で
は、ホールは電子と同じ距離を走行するため、ホールの
速度が電子の速度の約２分の１であることを反映して、
電子の走行によって生じる高周波電流の応答の他に、そ
れよりも約２分の１遅い高周波電流が生じる。したがっ
て従来の光検出器では、高速に変調された光信号を忠実
に高周波電流に変換することは困難であった。
【０００８】また図５に示すＡＰＤではホールの速度は
もともと電子の速度の約２分の１であるうえ、アバラン
シェ増倍層３０２がｎ型半導体側に配置されているため
電子の速度が低下し、アバランシェフォトダイオードに
おいても高速に変調された光信号を忠実に高周波電流に
変換することは困難であった。
もともと電子の速度の約２分の１であるうえ、アバラン
シェ増倍層３０２がｎ型半導体側に配置されているため
電子の速度が低下し、アバランシェフォトダイオードに
おいても高速に変調された光信号を忠実に高周波電流に
変換することは困難であった。
【０００９】本発明の目的は、遅いホールの周波数成分
が高周波特性を劣化させるという問題点を解消し、高速
応答可能な半導体光検出器を提供することにある。
が高周波特性を劣化させるという問題点を解消し、高速
応答可能な半導体光検出器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、ｐｉｎ型光検
出器において光吸収層とｐ型半導体との間に光吸収層よ
りもバンドギャップの大きな低キャリア濃度層を設ける
ことを特徴としている。従来のｐｉｎ型光検出器にはこ
の低キャリア濃度層はない。また本発明は前記低キャリ
ア濃度層として、バンドギャップの異なる２種の半導体
の積層構造からなる事を特徴としている。従来この様な
２種の半導体の積層構造を光吸収層に隣接させて配置し
たＡＰＤがあるが、本発明は光吸収層とｐ型半導体の間
に配置するのに対し、ＡＰＤは光吸収層とｎ型半導体の
間に配置するところが異なる。本発明の第３の特徴は、
低キャリア濃度層を構成する半導体の格子定数を他の層
を構成する半導体の格子定数と異ならせるところにあ
る。従来は、光検出器を構成する各層の格子定数は同じ
になるように構成していた。
出器において光吸収層とｐ型半導体との間に光吸収層よ
りもバンドギャップの大きな低キャリア濃度層を設ける
ことを特徴としている。従来のｐｉｎ型光検出器にはこ
の低キャリア濃度層はない。また本発明は前記低キャリ
ア濃度層として、バンドギャップの異なる２種の半導体
の積層構造からなる事を特徴としている。従来この様な
２種の半導体の積層構造を光吸収層に隣接させて配置し
たＡＰＤがあるが、本発明は光吸収層とｐ型半導体の間
に配置するのに対し、ＡＰＤは光吸収層とｎ型半導体の
間に配置するところが異なる。本発明の第３の特徴は、
低キャリア濃度層を構成する半導体の格子定数を他の層
を構成する半導体の格子定数と異ならせるところにあ
る。従来は、光検出器を構成する各層の格子定数は同じ
になるように構成していた。
【００１１】
【作用】光吸収層とｐ型半導体の間に光吸収層よりもバ
ンドギャップの大きな低キャリア濃度層が配置されてい
るため、光吸収層で発生したホールは低キャリア濃度層
を走行しなければならない。ホールは光吸収層と低キャ
リア濃度層の界面においてバンドギャップの差に相当す
るポテンシャル障壁を乗りこえるために、走行速度が減
少する。また余分な低キャリア濃度層を走行するための
走行時間が増加する。そのため、低速なホールの高周波
成分は失なわれ高速な電子の信号成分のみを取り出すこ
とができて、光検出器の高速応答性が改善される。ホー
ルの走行時間の増加は、低キャリア濃度層を、バンドギ
ャップの異なる２種の半導体からなる積層構造にしても
現れる。このとき図７に示すように価電子帯のバンド不
連続ΔＥｖを、伝導帯のバンド不連続ΔＥｃに対し大き
くすると一層効果がある。低キャリア濃度層を構成する
半導体の格子定数の他の半導体層の格子定数から大きく
異ならせ、低キャリア濃度層に結晶欠陥を多数導入して
も、ホールの走行時間を増加させる効果がある。
ンドギャップの大きな低キャリア濃度層が配置されてい
るため、光吸収層で発生したホールは低キャリア濃度層
を走行しなければならない。ホールは光吸収層と低キャ
リア濃度層の界面においてバンドギャップの差に相当す
るポテンシャル障壁を乗りこえるために、走行速度が減
少する。また余分な低キャリア濃度層を走行するための
走行時間が増加する。そのため、低速なホールの高周波
成分は失なわれ高速な電子の信号成分のみを取り出すこ
とができて、光検出器の高速応答性が改善される。ホー
ルの走行時間の増加は、低キャリア濃度層を、バンドギ
ャップの異なる２種の半導体からなる積層構造にしても
現れる。このとき図７に示すように価電子帯のバンド不
連続ΔＥｖを、伝導帯のバンド不連続ΔＥｃに対し大き
くすると一層効果がある。低キャリア濃度層を構成する
半導体の格子定数の他の半導体層の格子定数から大きく
異ならせ、低キャリア濃度層に結晶欠陥を多数導入して
も、ホールの走行時間を増加させる効果がある。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の実施例を説明する導波路型光
検出器の断面図であって、１０１は半絶縁性ＩｎＰ（バ
ンドギャップエネルギー１．３ｅＶ）基板、１０２は厚
さ０．６μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップエ
ネルギー０．９ｅＶ）層、１０３は厚さ０．６μｍの低
キャリア濃度ＩｎＧａＡｓ（バンドギャップエネルギー
０．７ｅＶ）光吸収層、１０４は厚さ０．０５μｍのＩ
ｎＰ（バンドギャップエネルギー１．３ｅＶ）と厚さ
０．０５μｍのＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップエネル
ギー０．９ｅＶ）を交互にそれぞれ１０層積層した低キ
ャリア濃度層、１０５は厚さ０．６μｍのｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ（バンドギャップエネルギー０．９ｅＶ）層、１
０６はｐ型ＩｎＰ（バンドギャップエネルギー１．３ｅ
Ｖ）層、１０７はｎ型オーミック電極、１０８はｐ型オ
ーミック電極である。ここでｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層１０
５内のΔＥｖとΔＥｃとの比は１．２となっている。
検出器の断面図であって、１０１は半絶縁性ＩｎＰ（バ
ンドギャップエネルギー１．３ｅＶ）基板、１０２は厚
さ０．６μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップエ
ネルギー０．９ｅＶ）層、１０３は厚さ０．６μｍの低
キャリア濃度ＩｎＧａＡｓ（バンドギャップエネルギー
０．７ｅＶ）光吸収層、１０４は厚さ０．０５μｍのＩ
ｎＰ（バンドギャップエネルギー１．３ｅＶ）と厚さ
０．０５μｍのＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップエネル
ギー０．９ｅＶ）を交互にそれぞれ１０層積層した低キ
ャリア濃度層、１０５は厚さ０．６μｍのｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ（バンドギャップエネルギー０．９ｅＶ）層、１
０６はｐ型ＩｎＰ（バンドギャップエネルギー１．３ｅ
Ｖ）層、１０７はｎ型オーミック電極、１０８はｐ型オ
ーミック電極である。ここでｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層１０
５内のΔＥｖとΔＥｃとの比は１．２となっている。
【００１３】図１の実線Ａ−Ｂに沿った方向の断面のバ
ンドダイアグラムを図２に示す。この導波路型光検出器
においてはｎ型オーミック電極１０７とｐ型オーミック
電極１０８との間に逆バイアス電圧を印加することによ
って低キャリア濃度の光吸収層１０３および低キャリア
濃度層１０４を空乏化する。光吸収層１０３内に高速に
変調された信号光を入射して生じた光励起キャリアであ
る電子とホールはそれぞれｎ型半導体側、ｐ型半導体側
に走行するが、このうちホールは光吸収層１０３を通過
後、低キャリア濃度層１０４に入る。ここで低キャリア
濃度層１０４内には、図２に示したように、ＩｎＰとＩ
ｎＧａＡｓＰとの境界にバンドの不連続による障壁が形
成されている。したがって、ホールはこれらの障壁に衝
突して減速され、交流成分を失って、直流電流となる。
その結果、光検出器から取り出される信号のうち、交流
成分のみを抽出することによって、電子の高速性のみを
反映した、極めて速い変調信号を得ることが可能とな
る。
ンドダイアグラムを図２に示す。この導波路型光検出器
においてはｎ型オーミック電極１０７とｐ型オーミック
電極１０８との間に逆バイアス電圧を印加することによ
って低キャリア濃度の光吸収層１０３および低キャリア
濃度層１０４を空乏化する。光吸収層１０３内に高速に
変調された信号光を入射して生じた光励起キャリアであ
る電子とホールはそれぞれｎ型半導体側、ｐ型半導体側
に走行するが、このうちホールは光吸収層１０３を通過
後、低キャリア濃度層１０４に入る。ここで低キャリア
濃度層１０４内には、図２に示したように、ＩｎＰとＩ
ｎＧａＡｓＰとの境界にバンドの不連続による障壁が形
成されている。したがって、ホールはこれらの障壁に衝
突して減速され、交流成分を失って、直流電流となる。
その結果、光検出器から取り出される信号のうち、交流
成分のみを抽出することによって、電子の高速性のみを
反映した、極めて速い変調信号を得ることが可能とな
る。
【００１４】また、低キャリア濃度層１０４によって空
乏層全体の厚さが厚くなるため、空乏層の厚さに反比例
する素子容量が小さくなり、ＣＲ時定数が小さくなると
いう観点からも高速応答に有利である。実際に、本発明
による導波路型光検出器において、同じ厚さの光吸収層
を有する従来型光検出器の約２倍の１００ＧＨｚの動作
速度を実現することができた。
乏層全体の厚さが厚くなるため、空乏層の厚さに反比例
する素子容量が小さくなり、ＣＲ時定数が小さくなると
いう観点からも高速応答に有利である。実際に、本発明
による導波路型光検出器において、同じ厚さの光吸収層
を有する従来型光検出器の約２倍の１００ＧＨｚの動作
速度を実現することができた。
【００１５】本実施例においては、低キャリア濃度層１
０４の構成要素として、バンドギャップエネルギーの異
なる半導体層の積層構造を用いた例を示したが、低キャ
リア濃度で光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが
大きくかつホールを減速する効果のある構造であれば同
様の効果が期待できる。ホールを減速する効果のある構
造としては、例えば、光吸収層と格子定数の異なる半導
体、低温で成長した半導体、イオン注入や不純物拡散で
結晶に欠陥が導入された構造などがあげられる。
０４の構成要素として、バンドギャップエネルギーの異
なる半導体層の積層構造を用いた例を示したが、低キャ
リア濃度で光吸収層よりもバンドギャップエネルギーが
大きくかつホールを減速する効果のある構造であれば同
様の効果が期待できる。ホールを減速する効果のある構
造としては、例えば、光吸収層と格子定数の異なる半導
体、低温で成長した半導体、イオン注入や不純物拡散で
結晶に欠陥が導入された構造などがあげられる。
【００１６】本実施例においては、光吸収層、ｎ型半導
体、ｐ型半導体としてＩｎＰ基板と格子整合する材料を
用いた例を示したが、低キャリア濃度層１０４の一部ま
たは全部をＩｎＰと格子整合しない材料としても同様の
効果が期待できる。また、信号光波長が１．５５μｍの
場合についての例を示したが、材料を適当に選ぶことに
より波長１．５５μｍ以外の信号光に対して本実施例と
同様の効果がある半導体光検出器が実現できる。
体、ｐ型半導体としてＩｎＰ基板と格子整合する材料を
用いた例を示したが、低キャリア濃度層１０４の一部ま
たは全部をＩｎＰと格子整合しない材料としても同様の
効果が期待できる。また、信号光波長が１．５５μｍの
場合についての例を示したが、材料を適当に選ぶことに
より波長１．５５μｍ以外の信号光に対して本実施例と
同様の効果がある半導体光検出器が実現できる。
【００１７】さらに本実施例においては本構造を半導体
光検出器に適用した例を示したが、本構造を半導体レー
ザ、光変調器、光スイッチ、光増幅器、波長変換器、光
フィルタなどの他の光素子に適用することも可能であ
る。
光検出器に適用した例を示したが、本構造を半導体レー
ザ、光変調器、光スイッチ、光増幅器、波長変換器、光
フィルタなどの他の光素子に適用することも可能であ
る。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
吸収層とｐ型半導体との間に、光吸収層よりもバンドギ
ャップの大きな低キャリア濃度層を設けることによっ
て、光吸収層で生じたホールをこの低キャリア濃度層内
で走行させ、かつ走行中にホールを減速させ得る光検出
器構造によって、極めて高速に変調された光信号を電気
信号に変換可能な半導体光検出器を実現できるという利
点がある。
吸収層とｐ型半導体との間に、光吸収層よりもバンドギ
ャップの大きな低キャリア濃度層を設けることによっ
て、光吸収層で生じたホールをこの低キャリア濃度層内
で走行させ、かつ走行中にホールを減速させ得る光検出
器構造によって、極めて高速に変調された光信号を電気
信号に変換可能な半導体光検出器を実現できるという利
点がある。
【図１】本発明の半導体光検出器を示す断面図。
【図２】図１のＡ−Ｂ線に沿った方向の断面のバンドエ
ネルギー状態を示す特性図。
ネルギー状態を示す特性図。
【図３】従来の半導体光検出器を示す断面図。
【図４】図３のＡ−Ｂ線に沿った方向の断面のバンドエ
ネルギー状態を示す特性図。
ネルギー状態を示す特性図。
【図５】従来のアバランシェフォトダイオードを示す断
面図。
面図。
【図６】図５のＡ−Ｂ線に沿った方向の断面のバンドエ
ネルギー状態を示す特性図。
ネルギー状態を示す特性図。
【図７】ΔＥｖとΔＥｃとの比に対するホール速度を示
す特性図。
す特性図。
１０１ 半絶縁性ＩｎＰ基板 １０２ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層 １０３ 低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓ光吸収層 １０４ 低キャリア濃度層 １０５ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層 １０６ ｐ型ＩｎＰ層 １０７ ｎ型オーミック電極 １０８ ｐ型オーミック電極 ２０１ 半絶縁性ＩｎＰ基板 ２０２ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層 ２０３ 低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓ光吸収層 ２０４ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層 ２０５ ｐ型ＩｎＰ層 ２０６ ｎ型オーミック電極 ２０７ ｐ型オーミック電極 ３０１ ｎ型ＩｎＰ基板 ３０２ 低キャリア濃度アバランシェ増倍層 ３０３ 低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓ光吸収層 ３０４ ｐ型ＩｎＰ層 ３０５ ｎ型オーミック電極 ３０６ ｐ型オーミック電極
Claims (3)
- 【請求項１】 ｐ型半導体とｎ型半導体との間に低キャ
リア濃度半導体を配置したｐｉｎ型光検出器において、
該低キャリア濃度半導体が、上記ｐ型半導体およびｎ型
半導体のいずれのバンドギャップエネルギーよりも小さ
いバンドギャップエネルギーを有する第１の半導体と、
第１の半導体のバンドギャップエネルギーよりも大きい
バンドギャップエネルギーを有する第２の半導体との二
つの領域からなり、かつ第１の半導体がｎ型半導体と接
する側に、また第２の半導体がｐ型半導体と接する側に
配置されていることを特徴とする半導体光検出器。 - 【請求項２】 前記第２の半導体は、バンドギャップエ
ネルギーの異なる少なくとも二種類の半導体層を積層し
て構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導
体光検出器。 - 【請求項３】 前記第２の半導体の一部分あるいは全部
の格子定数が、第１の半導体の格子定数と異なることを
特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体光検出
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6147331A JPH0818089A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 半導体光検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6147331A JPH0818089A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 半導体光検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0818089A true JPH0818089A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15427772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6147331A Pending JPH0818089A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 半導体光検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818089A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5949120A (en) * | 1996-02-28 | 1999-09-07 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Semiconductor photodetector |
| JP2004146408A (ja) * | 2002-10-21 | 2004-05-20 | Mitsubishi Electric Corp | 導波路型フォトダイオードおよびその製造方法 |
-
1994
- 1994-06-29 JP JP6147331A patent/JPH0818089A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5949120A (en) * | 1996-02-28 | 1999-09-07 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Semiconductor photodetector |
| JP2004146408A (ja) * | 2002-10-21 | 2004-05-20 | Mitsubishi Electric Corp | 導波路型フォトダイオードおよびその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010807 |