JPS5841330A - 光検出装置 - Google Patents
光検出装置Info
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- JPS5841330A JPS5841330A JP56138624A JP13862481A JPS5841330A JP S5841330 A JPS5841330 A JP S5841330A JP 56138624 A JP56138624 A JP 56138624A JP 13862481 A JP13862481 A JP 13862481A JP S5841330 A JPS5841330 A JP S5841330A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
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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】
に関し、％に半導体装置と複合させて形成するのに好適
な新規な構造の光検出装置に関するものである。
な新規な構造の光検出装置に関するものである。
強誘電体の焦電気効果（ピロ電気効果）を利用した光検
出装置は、光波長に対する感度分布を持たないこと、冷
却を必要としないこと等の点で、従来のｐｎ接合半導体
光検出装置にない利点を有している。これらの利点は特
に７μｍ以上の波長を有する赤外−検出において有効に
発揮される。
出装置は、光波長に対する感度分布を持たないこと、冷
却を必要としないこと等の点で、従来のｐｎ接合半導体
光検出装置にない利点を有している。これらの利点は特
に７μｍ以上の波長を有する赤外−検出において有効に
発揮される。
第７図は硫酸グリシン（ ＴＧＳ ）を用いた従来の焦
１気形光検出装置の概略断面図である。ここで、／は厚
さ１００μｍ根度のＴＧＳ基板であり、その両側に金を
蒸着して電極λおよび３を形成する。入射光ダに対する
電極コは黒色電極であり、低真空度の窒素雰囲気中で金
を蒸着して形成される。入射光ダは黒色電極コで吸収さ
れて熱に変換され、従ってＴＧ８基板ｌの温度変化が誘
起される。この温度変化によってＴＧＳ Ｍ．板／の自
発分極Ｐｇの大きさが変化するので、゛ｌｌｌｔ極コお
よび３には電荷が′発生する。そこで、この電荷を外部
に取り出して光検出を行なう。ちなみに、ＴＧＳの自発
分極Ｐｇの温度に対する変化率ｄＰｓ／ｄＴはＪ．Ｊ
Ｘ １０−８ク一ロン／℃・１・２であり、他の強誘電
体に比べて太きく、従って光検出効率も高い。
１気形光検出装置の概略断面図である。ここで、／は厚
さ１００μｍ根度のＴＧＳ基板であり、その両側に金を
蒸着して電極λおよび３を形成する。入射光ダに対する
電極コは黒色電極であり、低真空度の窒素雰囲気中で金
を蒸着して形成される。入射光ダは黒色電極コで吸収さ
れて熱に変換され、従ってＴＧ８基板ｌの温度変化が誘
起される。この温度変化によってＴＧＳ Ｍ．板／の自
発分極Ｐｇの大きさが変化するので、゛ｌｌｌｔ極コお
よび３には電荷が′発生する。そこで、この電荷を外部
に取り出して光検出を行なう。ちなみに、ＴＧＳの自発
分極Ｐｇの温度に対する変化率ｄＰｓ／ｄＴはＪ．Ｊ
Ｘ １０−８ク一ロン／℃・１・２であり、他の強誘電
体に比べて太きく、従って光検出効率も高い。
かかる従来の光検出装置では、電極コと３との間の電圧
を敢り出すので、その出力インピーダンスが高く、従っ
てその出力を直接に電気的に処理するのは困難である。
を敢り出すので、その出力インピーダンスが高く、従っ
てその出力を直接に電気的に処理するのは困難である。
そこで、電極λと３との間から得た出力を電界効果トラ
ンジスタでインピーダンス変換してから用いるのが通常
であり、装置構成が煩雑になる。また、半導体装置と複
合させて光検出装置を組立てることもできない。
ンジスタでインピーダンス変換してから用いるのが通常
であり、装置構成が煩雑になる。また、半導体装置と複
合させて光検出装置を組立てることもできない。
そこで、本発明の目的は、かかる欠点を排除し、低イン
ピーダンスの出力を得ることができる新規な４１１１の
光検出装置を提供することにある。
ピーダンスの出力を得ることができる新規な４１１１の
光検出装置を提供することにある。
かかる目的を達成するために、本発明では、強誘電体に
よる光検出部にモノリシックに半導体層を形成し、光入
射によって生じる８０％体の自発分極の変化を半導体層
の電気伝導度の変化として取り出す。
よる光検出部にモノリシックに半導体層を形成し、光入
射によって生じる８０％体の自発分極の変化を半導体層
の電気伝導度の変化として取り出す。
本発明光検出装置の／実施例を第２図および第３図に示
す。ここで、５は厚さが約−００μｍの強＃Ｓ電体、例
えばＬｉＴａ０）の２軸板であり、その自発分極Ｐｓは
主たるｍｉｎｉｍ直な方向（２方向）に配向する。この
ＬｉＴａＯ３基板Ｊには基板形状の厚さ約１００ ｔｍ
ｓの動作部６を、スパッタエツチングもしくはマイク−
ドツト研磨法で形成する。りは基板３に被着した８田鵞
または８１．Ｎ４の絶縁体層（厚さ約＜７．／μｍ＋１
）であり、ｓｉｏ、の場合は８１Ｈ４と０８．８１ｓＮ
４の場合は８ｉＨ４とＮＨ４の熱分解法で形成される。
す。ここで、５は厚さが約−００μｍの強＃Ｓ電体、例
えばＬｉＴａ０）の２軸板であり、その自発分極Ｐｓは
主たるｍｉｎｉｍ直な方向（２方向）に配向する。この
ＬｉＴａＯ３基板Ｊには基板形状の厚さ約１００ ｔｍ
ｓの動作部６を、スパッタエツチングもしくはマイク−
ドツト研磨法で形成する。りは基板３に被着した８田鵞
または８１．Ｎ４の絶縁体層（厚さ約＜７．／μｍ＋１
）であり、ｓｉｏ、の場合は８１Ｈ４と０８．８１ｓＮ
４の場合は８ｉＨ４とＮＨ４の熱分解法で形成される。
ｔは絶縁体層７上に被着した非晶質クリコン層（厚さ約
０．Ｊ Ｈ）であり、ＢＬＨ４のプラズマ分解法で形成
されて容易に被着される。デおよＩ？ｙｑ Ｉは非晶質
シリコン層Ｉ上に配置したアルミニ９ムによる交叉指電
極であり、その電極幅および電極間隔とも約ＪＯＪａｍ
である。動作部６０層りおよびｇとは反対側に金やプラ
チナ等による黒色光吸収電極１０を被着し、その一部分
を覆って基板３の層りおよびｌとは反対側にアルミニ９
ム電極１／を被着する。この電極／／を接地しておく。
０．Ｊ Ｈ）であり、ＢＬＨ４のプラズマ分解法で形成
されて容易に被着される。デおよＩ？ｙｑ Ｉは非晶質
シリコン層Ｉ上に配置したアルミニ９ムによる交叉指電
極であり、その電極幅および電極間隔とも約ＪＯＪａｍ
である。動作部６０層りおよびｇとは反対側に金やプラ
チナ等による黒色光吸収電極１０を被着し、その一部分
を覆って基板３の層りおよびｌとは反対側にアルミニ９
ム電極１／を被着する。この電極／／を接地しておく。
このような構成の光検出装置を動作させるには、電極デ
とｔ′との間に負荷抵抗ＲＬを介して直流電圧Ｖｏを印
加し、抵抗Ｒｔ、の両端から出力を取り出す。入射党参
は黒色電極ｉ０で吸収されて熱となり、動作部６は昇温
する。その結果、ＬＩＴａＯｓの自発分極Ｐ１は変化す
るので、その変化分に等しい正の電荷がＬｉＴａ０１の
動作部６と絶縁体層りとの界面に発生する。この界面正
電荷は非晶質シリコン層ｔｔ１ｃ電子を誘起せしめる。
とｔ′との間に負荷抵抗ＲＬを介して直流電圧Ｖｏを印
加し、抵抗Ｒｔ、の両端から出力を取り出す。入射党参
は黒色電極ｉ０で吸収されて熱となり、動作部６は昇温
する。その結果、ＬＩＴａＯｓの自発分極Ｐ１は変化す
るので、その変化分に等しい正の電荷がＬｉＴａ０１の
動作部６と絶縁体層りとの界面に発生する。この界面正
電荷は非晶質シリコン層ｔｔ１ｃ電子を誘起せしめる。
非晶質シリコン層ｔは１０・〜１０１１Ω・傷と高抵抗
なので、通常は、電極９とｔ′との関には電流が流れず
、従って抵抗ＲＬの両端での出力は零である。
なので、通常は、電極９とｔ′との関には電流が流れず
、従って抵抗ＲＬの両端での出力は零である。
一方、光入射によって非晶質半導体層ｌ中に電子が誘起
すると、Ｊ述の界面正電荷により電極デとｔ′との関に
電流が流れて出力が得られる。
すると、Ｊ述の界面正電荷により電極デとｔ′との関に
電流が流れて出力が得られる。
ここで、ＬｉＴｌ０１の自発分極Ｐｇの変化率ｄＰｍ／
ｄＴの値は八りＡＸｌｏ−ａクーロン／℃・１２であり
、上述したＴＧＢよりも小さいが、ＴＧＳは水溶性であ
ること、大形結晶を作９にくいこと等の点でＬｉＴａ０
ｎの方が工業的に有効である。なお、ＬｋＴｈＯｓの代
わりにＬｉＮｂＯ５あるいは上述のＴＧＳを用いても本
発明光検出装置を有効に構成できることは勿論である。
ｄＴの値は八りＡＸｌｏ−ａクーロン／℃・１２であり
、上述したＴＧＢよりも小さいが、ＴＧＳは水溶性であ
ること、大形結晶を作９にくいこと等の点でＬｉＴａ０
ｎの方が工業的に有効である。なお、ＬｋＴｈＯｓの代
わりにＬｉＮｂＯ５あるいは上述のＴＧＳを用いても本
発明光検出装置を有効に構成できることは勿論である。
以上説明したようＫ、本発明によれば、強誘電体からな
る基板上に非晶質シリコン層を形成することによって、
強誘電体の焦電気効果を利用した光検出装置ｉｋ：実現
でき、本発明によれば、光検出出力を、外部でインピー
ダンス変換する必要のない低インピーダンスの状態で取
り出せ、従って、半導体装置と複合させて光検出装置を
構成することもできる。
る基板上に非晶質シリコン層を形成することによって、
強誘電体の焦電気効果を利用した光検出装置ｉｋ：実現
でき、本発明によれば、光検出出力を、外部でインピー
ダンス変換する必要のない低インピーダンスの状態で取
り出せ、従って、半導体装置と複合させて光検出装置を
構成することもできる。
半導体層とし【非晶質シリコンを用いるが、非晶質シリ
コンは上述したように高抵抗であり、入射光がない状態
での暗電諏が小さく、従って、本発明は、オン−オフ比
が高いこと、第一図のよ５な光検出素子を１枚の基板ｊ
の上に多数個配列しても各素子間は電気的に分離してい
るので二次兄光検出素子アレイの製作が容易である等の
利点をも有している。
コンは上述したように高抵抗であり、入射光がない状態
での暗電諏が小さく、従って、本発明は、オン−オフ比
が高いこと、第一図のよ５な光検出素子を１枚の基板ｊ
の上に多数個配列しても各素子間は電気的に分離してい
るので二次兄光検出素子アレイの製作が容易である等の
利点をも有している。
【図面の簡単な説明】
第１図はＴＧＳを用いた従来のＳ＊気形光検出装置の断
面図、第１図は本発明光検出装置のｌ実流側を示す平面
図、第３図は七のｘ−ｉｔ線断面図である。 ｌ・・・ＴＧ８基板、 コ・・・黒色電極、Ｊ・
・・電極、 ダ・・・入射光、ｊ・・・Ｌｉ
ＴａＯ５基板、 ６・・・動作部、り・・・絶縁体
層、 ｔ・・・非晶質シリコン層、 チ、９′・・・交叉指電極、 １０・・・黒色電極、／
か・・アルミニウム電極、 恥・・・抵抗、 Ｖｏ ・・・直流電源
。 特許出願人 日本ＩＥ（Ｎ電話公社 第１図 第２図 第３図
面図、第１図は本発明光検出装置のｌ実流側を示す平面
図、第３図は七のｘ−ｉｔ線断面図である。 ｌ・・・ＴＧ８基板、 コ・・・黒色電極、Ｊ・
・・電極、 ダ・・・入射光、ｊ・・・Ｌｉ
ＴａＯ５基板、 ６・・・動作部、り・・・絶縁体
層、 ｔ・・・非晶質シリコン層、 チ、９′・・・交叉指電極、 １０・・・黒色電極、／
か・・アルミニウム電極、 恥・・・抵抗、 Ｖｏ ・・・直流電源
。 特許出願人 日本ＩＥ（Ｎ電話公社 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 自発分極が主たる面に垂直な方向に配向する強誘電体に
よる基板を有し、該基板の一方の表面に絶縁体層を介在
させて非晶質シリコン層を被着し、該非晶質シリコン層
上に交叉指電極な配置し、前記基板の他方の表面には黒
色光吸収電極を被着し、該黒色光吸収電極に入射した光
を前記交叉指電極間の電気伝導度の変化として検出する
ようにしたことす特徴とする光検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56138624A JPS5841330A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 光検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56138624A JPS5841330A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 光検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5841330A true JPS5841330A (ja) | 1983-03-10 |
| JPS6152929B2 JPS6152929B2 (ja) | 1986-11-15 |
Family
ID=15226408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56138624A Granted JPS5841330A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 光検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5841330A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6053824A (ja) * | 1983-09-02 | 1985-03-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 弾性表面波素子 |
-
1981
- 1981-09-04 JP JP56138624A patent/JPS5841330A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6053824A (ja) * | 1983-09-02 | 1985-03-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 弾性表面波素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6152929B2 (ja) | 1986-11-15 |
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