JPS59132177A - 発光受光装置 - Google Patents
発光受光装置Info
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- JPS59132177A JPS59132177A JP58007024A JP702483A JPS59132177A JP S59132177 A JPS59132177 A JP S59132177A JP 58007024 A JP58007024 A JP 58007024A JP 702483 A JP702483 A JP 702483A JP S59132177 A JPS59132177 A JP S59132177A
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- 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
- H01L31/12—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 structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
- H01L31/16—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 structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources
- H01L31/167—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 structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by at least one potential or surface barrier
- H01L31/173—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 structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by at least one potential or surface barrier formed in, or on, a common substrate
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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】
〔発明の技術分野〕
この発明は発光受光装置、特に集積化した半導体発光受
光装置に関するものである。
光装置に関するものである。
従来のこの種の発光受光装置の概要構成を第1図に示し
である。この第1図において、符号(1)は半絶縁性G
aAs基板、(2)および(M)はこの基板(1)上に
形成される半導体発光および受光素子、(4)はn−G
aAs層、(5)はn−AtGaAsクラッド層、(6
)はp−GaAs活性層、(7)はp−AtGaAsク
ラッド層、(8)および(9)は前記半導体発光素子(
2)のp側およびn側電極、(10)はZn拡散により
形成されたp−GaAs領域、(11)および(12)
は前記半導体受光素子(3)のp側およびn側電極であ
る。
である。この第1図において、符号(1)は半絶縁性G
aAs基板、(2)および(M)はこの基板(1)上に
形成される半導体発光および受光素子、(4)はn−G
aAs層、(5)はn−AtGaAsクラッド層、(6
)はp−GaAs活性層、(7)はp−AtGaAsク
ラッド層、(8)および(9)は前記半導体発光素子(
2)のp側およびn側電極、(10)はZn拡散により
形成されたp−GaAs領域、(11)および(12)
は前記半導体受光素子(3)のp側およびn側電極であ
る。
この従来構成にあって、半導体発光素子(ス)は、電極
(8)、 (9)間に順方向電流を流すことによシ、p
−GaAS活性層(6)で放射再結合が生じて発光し、
また半導体受光素子(3)は、電極(11) 、 (1
2)間に逆方向電圧を印加しておくことにより、n−G
aAs層(4)のバンドギャップ以上のエネルギをもつ
光子の入射があると、光電流が流れてその受光を検出し
得るのである。従ってこれら2つの素子(2) 、 (
3)の組み合わせによシ、発光素子(ス)の出力光のモ
ニタリングとか、フォトカッグラの機能をもだ、せるこ
とかでき、また受光素子())の出力電流を増幅し、こ
れによって発光素子(2)の出力光を直接変調すれば、
光信号を増幅する中継器として動作するもので、この従
来例の場合には、これら2つの素子(2) 、 (3)
を1つの基板(1)上に集積化して、装置の小型化を達
成すると共に、その取シ扱いを容易にしているのである
。
(8)、 (9)間に順方向電流を流すことによシ、p
−GaAS活性層(6)で放射再結合が生じて発光し、
また半導体受光素子(3)は、電極(11) 、 (1
2)間に逆方向電圧を印加しておくことにより、n−G
aAs層(4)のバンドギャップ以上のエネルギをもつ
光子の入射があると、光電流が流れてその受光を検出し
得るのである。従ってこれら2つの素子(2) 、 (
3)の組み合わせによシ、発光素子(ス)の出力光のモ
ニタリングとか、フォトカッグラの機能をもだ、せるこ
とかでき、また受光素子())の出力電流を増幅し、こ
れによって発光素子(2)の出力光を直接変調すれば、
光信号を増幅する中継器として動作するもので、この従
来例の場合には、これら2つの素子(2) 、 (3)
を1つの基板(1)上に集積化して、装置の小型化を達
成すると共に、その取シ扱いを容易にしているのである
。
しかし乍らこの従来構成では、それぞれに独立する2つ
の発光素子(2)、受光素子(3)間の間隔。
の発光素子(2)、受光素子(3)間の間隔。
距離を充分に小さくとることが困難であり、そのために
発光素子(2)から受光素子())への入射光量が少な
く、また高密度の集積化ができないという欠点があるも
ので、AtGaAs結晶では、高抵抗層のエピタキシャ
ル成長がむずかしいために、積層方向への立体的な集積
化が不可能であることが、この欠点をもたらす1つの原
因となっているのである。
発光素子(2)から受光素子())への入射光量が少な
く、また高密度の集積化ができないという欠点があるも
ので、AtGaAs結晶では、高抵抗層のエピタキシャ
ル成長がむずかしいために、積層方向への立体的な集積
化が不可能であることが、この欠点をもたらす1つの原
因となっているのである。
この発明は従来のこのような欠点に鑑み、AtGaAs
およびGeに格子整合するZn Seの高抵抗層を用い
ることにより、エピタキシャル層の厚さ方向に複数個の
素子の集積化を可能としたものである。
およびGeに格子整合するZn Seの高抵抗層を用い
ることにより、エピタキシャル層の厚さ方向に複数個の
素子の集積化を可能としたものである。
以下、この発明に係わる発光受光装置の一実施例につき
、第2図を参照して詳細に説明する。
、第2図を参照して詳細に説明する。
この第2図実施例において、前記第1図従来例と同一符
号は同一1fcは相当部分を示しており、また(21)
はn−GaAg基板、(22)はこの基板(21)上に
成長されたn−GaAs層(4)と、同層(4)にZn
を拡散して形成されるp G&AS領域(10)と、p
側およびn側電極(11) 、’(12)とからなる半
導体受光素子、(旦)はこの受光素子(り上に高抵抗Z
n5e層(24)を介し電気的に絶縁して順次に成長さ
れたn−AtGaAsクラッド層(5)、 p GaA
s活性層(6)、P AtGaAsクラッド層(7)
と、p側およびn側電極(8) 、 (9)とからなる
半導体発光素子である。
号は同一1fcは相当部分を示しており、また(21)
はn−GaAg基板、(22)はこの基板(21)上に
成長されたn−GaAs層(4)と、同層(4)にZn
を拡散して形成されるp G&AS領域(10)と、p
側およびn側電極(11) 、’(12)とからなる半
導体受光素子、(旦)はこの受光素子(り上に高抵抗Z
n5e層(24)を介し電気的に絶縁して順次に成長さ
れたn−AtGaAsクラッド層(5)、 p GaA
s活性層(6)、P AtGaAsクラッド層(7)
と、p側およびn側電極(8) 、 (9)とからなる
半導体発光素子である。
こ\で受光および発光素子(2’2) 、−(23)を
形成する各層は、例えば分子線エピタキシー(MBE)
法を用いることによp 、n GaAs基板(21)
上に順次にエピタキシャル成長させることができるもの
で、これはアルミニウム・ガリウム・砒素AtXGa1
−xAs (0≦X≦1)と、セレン化亜鉛ZH8eの
結晶が共に閃亜鉛鉱構造をとり、かつはソ同じ格子定数
をもっためである。
形成する各層は、例えば分子線エピタキシー(MBE)
法を用いることによp 、n GaAs基板(21)
上に順次にエピタキシャル成長させることができるもの
で、これはアルミニウム・ガリウム・砒素AtXGa1
−xAs (0≦X≦1)と、セレン化亜鉛ZH8eの
結晶が共に閃亜鉛鉱構造をとり、かつはソ同じ格子定数
をもっためである。
一般にALzGal−xAsにおいては、At組成比X
の増加と共にバンドギャップEgO値が増加し、GaA
s (x=o )のEg = 1.42 e VからA
tAs(x=1)のEg = 2.19 eVまで変化
することが知られておシ、一方、Zn SeではEg
= 2.60 eVであってAt A sO値よシもさ
らに太きい。従ってこのためにAtyGaI−yAs
(’! <X )で発光した光は、AAxGaz−xA
sやZn5eによる吸収が少なく、これらの結晶からな
る層を通過することができる。すなわち、第2図実施例
において、p GaAg活性層(6)で生じた光は、
n−AtGaAsクラッド層(5)および高抵抗zBS
e層(24)を容易に通過して受光素子(ムυに至り、
光電流を生起するに至るものである。
の増加と共にバンドギャップEgO値が増加し、GaA
s (x=o )のEg = 1.42 e VからA
tAs(x=1)のEg = 2.19 eVまで変化
することが知られておシ、一方、Zn SeではEg
= 2.60 eVであってAt A sO値よシもさ
らに太きい。従ってこのためにAtyGaI−yAs
(’! <X )で発光した光は、AAxGaz−xA
sやZn5eによる吸収が少なく、これらの結晶からな
る層を通過することができる。すなわち、第2図実施例
において、p GaAg活性層(6)で生じた光は、
n−AtGaAsクラッド層(5)および高抵抗zBS
e層(24)を容易に通過して受光素子(ムυに至り、
光電流を生起するに至るものである。
なお前記実施例構造の場合には、活性層(6)のpGa
Asをp AtGaAs としても、そのAt組
成比がn AtGaAgクラッド層(5)のAt組成
比よシ小さくさえあれば同様の作用を得られる。また実
施例ではG a A sからなる受光素子(22)を設
けているが、同じ結晶構造と格子定数を持つゲルマニウ
ムGeを用いて、p−Ge基板上にp −Geとn”−
Geを形成した受光素子を設けてもよい。この場合、G
eでは波長0.91tm以下の光に対する吸収が大きい
ので、Ge受光素子の感応波長域の下限は約0,9μm
であり、従ってとのGe受光素子(ス!工)にあっては
、AtxGat−xAs(0≦X≦1)の発光素子(2
3)の波長0.9μm以下の光には感応せずp−AtG
a As層の表面から入射する波長0.9μm以上の光
のみを検出することができる。さらにまたGeの代わり
にバンドギャップの値が2.6eVより小さい非晶質の
半導体によって受光素子(22)k形成してもよい。
Asをp AtGaAs としても、そのAt組
成比がn AtGaAgクラッド層(5)のAt組成
比よシ小さくさえあれば同様の作用を得られる。また実
施例ではG a A sからなる受光素子(22)を設
けているが、同じ結晶構造と格子定数を持つゲルマニウ
ムGeを用いて、p−Ge基板上にp −Geとn”−
Geを形成した受光素子を設けてもよい。この場合、G
eでは波長0.91tm以下の光に対する吸収が大きい
ので、Ge受光素子の感応波長域の下限は約0,9μm
であり、従ってとのGe受光素子(ス!工)にあっては
、AtxGat−xAs(0≦X≦1)の発光素子(2
3)の波長0.9μm以下の光には感応せずp−AtG
a As層の表面から入射する波長0.9μm以上の光
のみを検出することができる。さらにまたGeの代わり
にバンドギャップの値が2.6eVより小さい非晶質の
半導体によって受光素子(22)k形成してもよい。
以上詳述したようにこの発明の発光受光装置によるとき
は、アルミニウム・ガリウム・砒素AtxGax−xA
s(0≦X≦1)、ゲルマニウムGe、もしくは゛、 バンドギャップが2.6eVよシ小さい半導体に格子整
合する高抵抗のセレン化亜鉛Zn5e層によシミ気的に
絶縁するようにして、複数の発光および受光素子を層の
厚さ方向に集積化したので、各素子を近接して形成可能
となシ、このために受光効率が向上し、かつ高密度化を
達成し得るなどの特長がある。
は、アルミニウム・ガリウム・砒素AtxGax−xA
s(0≦X≦1)、ゲルマニウムGe、もしくは゛、 バンドギャップが2.6eVよシ小さい半導体に格子整
合する高抵抗のセレン化亜鉛Zn5e層によシミ気的に
絶縁するようにして、複数の発光および受光素子を層の
厚さ方向に集積化したので、各素子を近接して形成可能
となシ、このために受光効率が向上し、かつ高密度化を
達成し得るなどの特長がある。
第1図は従来例による発光受光装置の概要構成を示す断
面図、第2図はこの発明の一実施例による発光受光装置
の概要構成を示す断面図である。 (2)、(23)・・・・発光素子、(3)、(22)
・・・・受光素子、(4)・・・・n −Ga As層
、(5)・・・・n AtGaAsクラッド層、(6
) ” ” ・・p GaAs活性層、(7) ”
” ” ・p AtGaAsクラッド層、(21)−
−−・n −9mAg基板。
面図、第2図はこの発明の一実施例による発光受光装置
の概要構成を示す断面図である。 (2)、(23)・・・・発光素子、(3)、(22)
・・・・受光素子、(4)・・・・n −Ga As層
、(5)・・・・n AtGaAsクラッド層、(6
) ” ” ・・p GaAs活性層、(7) ”
” ” ・p AtGaAsクラッド層、(21)−
−−・n −9mAg基板。
Claims (3)
- (1)複数の半導体発光素子、および受光素子を、同一
の基板上に集積化した発光受光装置において、前記各素
子をバンドギャップが2.6eVよりも小さい半導体に
よシ層の厚さ方向に集積化させると共に、各素子間を高
抵抗のセレン化亜鉛Zn Se層によシミ気的に絶縁さ
せたことを特徴とする発光受光装置。 - (2)発光、受光素子を形成する半導体が、アルミニウ
ム・ガリウム・砒素Atz Ga l−x As (0
≦X≦1)であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の発光受光装置。 - (3)発光、受光素子を形成する半導体が、アルミニウ
ム・ガリウム・砒素ALx Ga1−x As (0≦
X≦1)。 およびゲルマニウムGeであることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の発光受光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58007024A JPS59132177A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | 発光受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58007024A JPS59132177A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | 発光受光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59132177A true JPS59132177A (ja) | 1984-07-30 |
Family
ID=11654466
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58007024A Pending JPS59132177A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | 発光受光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59132177A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0402114A2 (en) * | 1989-06-09 | 1990-12-12 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Opto-semiconductor device and method of fabrication of the same |
-
1983
- 1983-01-17 JP JP58007024A patent/JPS59132177A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0402114A2 (en) * | 1989-06-09 | 1990-12-12 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Opto-semiconductor device and method of fabrication of the same |
US5067809A (en) * | 1989-06-09 | 1991-11-26 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Opto-semiconductor device and method of fabrication of the same |
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