JPS5992580A - 光検出器 - Google Patents
光検出器Info
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- JPS5992580A JPS5992580A JP58195394A JP19539483A JPS5992580A JP S5992580 A JPS5992580 A JP S5992580A JP 58195394 A JP58195394 A JP 58195394A JP 19539483 A JP19539483 A JP 19539483A JP S5992580 A JPS5992580 A JP S5992580A
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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】
技術分野
本発明は光検出器に係る。
約数十分の１ピコセカンド又はそれ以下の応答速度をも
つ光検出器に、最近関心が持たれている。高速光検出器
に関するこの関心は、いくつかの開発により刺激されて
きた。たとえば、光源及び光検出器を光学的に結合する
ために、一般に、１光フアイバ“とよばれるガラスファ
イがを用いる通信システムは、現在ギガビットデータ速
度が考えられる捷で開発されてきた。そのようなシステ
ムに用いられる光検出器は、ピコセカンドの応答時間を
もつ必要がある。高速光検出器はまた、精密測定及び評
価、たとえば半導体レーザのダイナミック応答のよう々
速い光−電子プロセスの評価用として、次第に必要とさ
れるようになっている。
つ光検出器に、最近関心が持たれている。高速光検出器
に関するこの関心は、いくつかの開発により刺激されて
きた。たとえば、光源及び光検出器を光学的に結合する
ために、一般に、１光フアイバ“とよばれるガラスファ
イがを用いる通信システムは、現在ギガビットデータ速
度が考えられる捷で開発されてきた。そのようなシステ
ムに用いられる光検出器は、ピコセカンドの応答時間を
もつ必要がある。高速光検出器はまた、精密測定及び評
価、たとえば半導体レーザのダイナミック応答のよう々
速い光−電子プロセスの評価用として、次第に必要とさ
れるようになっている。
予想されるように、高速光検出器を開発するために、い
くつかの方法が試みられてきた。
くつかの方法が試みられてきた。
そのような方法の一つは、高速光検出器として一般にＭ
ＥＳＦＥＴとよばれるＧａＡｓ 金属−半導体電界効
果トランジスタを用いることである。そのようなＭＥＳ
ＦＥＴは最初個別のマイクロ波デバイス及び高速論理回
路用に開発された。ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ の高速光
応答については、バック（Ｂａａｃｋ ）らによりエレ
クトロニクスレターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ ）、１３．１９３頁、１９７７に報告され
ている。
ＥＳＦＥＴとよばれるＧａＡｓ 金属−半導体電界効
果トランジスタを用いることである。そのようなＭＥＳ
ＦＥＴは最初個別のマイクロ波デバイス及び高速論理回
路用に開発された。ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ の高速光
応答については、バック（Ｂａａｃｋ ）らによりエレ
クトロニクスレターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ ）、１３．１９３頁、１９７７に報告され
ている。
別の高速ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴデバイスについては、ジ
ャパニーズ、ジャーナル、オブ、アプライド、フィジッ
クス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡｐｐ
ｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ）、１９、Ｌ２７−Ｌ２９
頁、１９８０年１月及びガンメル（Ｇａｍｍｅ ］ ）
らによりＩＥＩ）Ｍ テクニカル・ダイジェスト（Ｔ
ｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ） １２０頁１９７８
年に述べられている。この方法を用いたデバイスは、そ
れらの高速応答及び光利得をもつ可能性により、魅力の
ある候補である。
ャパニーズ、ジャーナル、オブ、アプライド、フィジッ
クス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡｐｐ
ｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ）、１９、Ｌ２７−Ｌ２９
頁、１９８０年１月及びガンメル（Ｇａｍｍｅ ］ ）
らによりＩＥＩ）Ｍ テクニカル・ダイジェスト（Ｔ
ｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ） １２０頁１９７８
年に述べられている。この方法を用いたデバイスは、そ
れらの高速応答及び光利得をもつ可能性により、魅力の
ある候補である。
しかし、文献で報告されているＭＥＳＦＥＴ光検出器は
一般に光伝送系における光検出器としてそれらを用いる
ことの有用性に限界があるという欠点をもつ。たとえば
、それらば典型的な場合的０．２μｍの薄い活性層を有
し、従って入射光は主として半絶縁性基板中で吸収され
、基板はしばしばトラップで満ちている。更に光検出器
は一般に典型的な場合的２μｍ という小さなゲート−
トレイン間隔をもち、それ罠よりたとえば光ファイバか
らの入射光と光検出器間の光の結合効率を悪くするか、
光ビームと検出器の精密な位置合せを必要とする。
一般に光伝送系における光検出器としてそれらを用いる
ことの有用性に限界があるという欠点をもつ。たとえば
、それらば典型的な場合的０．２μｍの薄い活性層を有
し、従って入射光は主として半絶縁性基板中で吸収され
、基板はしばしばトラップで満ちている。更に光検出器
は一般に典型的な場合的２μｍ という小さなゲート−
トレイン間隔をもち、それ罠よりたとえば光ファイバか
らの入射光と光検出器間の光の結合効率を悪くするか、
光ビームと検出器の精密な位置合せを必要とする。
本発明の要約
本発明は、変調ドープヘテロ構造ＭＥＳＦＥＴは比較的
大きなゲート−ドレイン間隔をもつ時でも、速い光検出
器であるという発見に基く。光検出器は小さい禁制帯を
もつ第１の半導体、第２の伝導形及び大きい禁制帯を有
する第２の半導体層及び該第２の層上のソース及びトレ
イン電極から成る。バンドの曲りが存在し、その結果二
次元電子ガス（２ＤＥＣ）が、第１及び第２層の界面近
くに存在する。
大きなゲート−ドレイン間隔をもつ時でも、速い光検出
器であるという発見に基く。光検出器は小さい禁制帯を
もつ第１の半導体、第２の伝導形及び大きい禁制帯を有
する第２の半導体層及び該第２の層上のソース及びトレ
イン電極から成る。バンドの曲りが存在し、その結果二
次元電子ガス（２ＤＥＣ）が、第１及び第２層の界面近
くに存在する。
デバイスは更に該第２層上のゲート電極から成る。第１
の好ましい実施例において、電子の高い移動度のため、
第１の伝導形はｎ形である。別の好ましい実施例におい
て、光検出器は７Ｉ／ｘＧａ、−ｘＡｓ又はＩ ｎｘＧ
ａ Ｉ −ｘ Ａｓのような■−Ｖ族化合物半導体から
成る。これらの光検出器はまた、第１及び第２の半導体
層間にスペーサ層を含む。
の好ましい実施例において、電子の高い移動度のため、
第１の伝導形はｎ形である。別の好ましい実施例におい
て、光検出器は７Ｉ／ｘＧａ、−ｘＡｓ又はＩ ｎｘＧ
ａ Ｉ −ｘ Ａｓのような■−Ｖ族化合物半導体から
成る。これらの光検出器はまた、第１及び第２の半導体
層間にスペーサ層を含む。
実施例の説明
第１図を参照すると、本発明の具体例が断面図で示され
ている。明瞭にするため、デバイスの要素は実際の比率
どう（灯には描かれていない。一般に１と記されたデバ
イスは、基板３、小さな禁制帯を有する第１の半導体か
ら成る第１の半導体層５、光半導体層７、大きな禁制帯
を有する第２の半導体から成る第２の半導体層９及び１
１及び１３と記された半導体層部分から成る。デバイス
は更に第３の半導体層９への電極１γ及び半導体層部分
１１及び１３への各電極１５及び１９から成る。電極１
５．１７及び１９はそれぞれソース、ゲート及びドレイ
ン電極を構成する。半導体層５及び９間のバンドの曲り
は、層５及び７間の界面に近い層５中に、２１で記され
る２ＤＥＧが存在するようなものである。層５及び７け
名目上アンドープで、層９は層部分１１及び１３ととも
に、第１の伝導形をもち、高ドープである。層７は比較
的薄く、すなわちそれは１５． Ｏｎｍ より薄くす
べきで、名目上アンドープであり、スペーサ層又はバッ
ファ層として働き、必要ならば省いてもよい。ある種の
実施例では、ゲート電極は省いてもよい。好ましい実施
例において、高い電子移動度のため、第１の伝導形はｎ
形である。
ている。明瞭にするため、デバイスの要素は実際の比率
どう（灯には描かれていない。一般に１と記されたデバ
イスは、基板３、小さな禁制帯を有する第１の半導体か
ら成る第１の半導体層５、光半導体層７、大きな禁制帯
を有する第２の半導体から成る第２の半導体層９及び１
１及び１３と記された半導体層部分から成る。デバイス
は更に第３の半導体層９への電極１γ及び半導体層部分
１１及び１３への各電極１５及び１９から成る。電極１
５．１７及び１９はそれぞれソース、ゲート及びドレイ
ン電極を構成する。半導体層５及び９間のバンドの曲り
は、層５及び７間の界面に近い層５中に、２１で記され
る２ＤＥＧが存在するようなものである。層５及び７け
名目上アンドープで、層９は層部分１１及び１３ととも
に、第１の伝導形をもち、高ドープである。層７は比較
的薄く、すなわちそれは１５． Ｏｎｍ より薄くす
べきで、名目上アンドープであり、スペーサ層又はバッ
ファ層として働き、必要ならば省いてもよい。ある種の
実施例では、ゲート電極は省いてもよい。好ましい実施
例において、高い電子移動度のため、第１の伝導形はｎ
形である。
デバイス動作のためのゲート電圧は、典型的な場合０．
０ボルトないしビンチーオフ電圧の・間である。
０ボルトないしビンチーオフ電圧の・間である。
本発明のデバイスはＴＩ−ＶＩ及び■−■化合物半導体
で製作するのが便利である。とれらの半導体により、可
視から赤外まで延びる領域内に光感度を有する光検出の
製作が可能になる。たとえば、Ａ１．３Ｇａ、７ Ａｓ
により０．８μｍにおいて高い感度を有する光検出器が
可能になり、一方Ｇａ 、７１ Ｉｎ、、、３Ａｓによ
り約０．９６μｍないし１．６５μｍで感度をもつ光検
出器ができる。当業者にＦｉ認識されるであろうが、こ
の領域内の感度は、現在考えられている光伝送で望まし
い。
で製作するのが便利である。とれらの半導体により、可
視から赤外まで延びる領域内に光感度を有する光検出の
製作が可能になる。たとえば、Ａ１．３Ｇａ、７ Ａｓ
により０．８μｍにおいて高い感度を有する光検出器が
可能になり、一方Ｇａ 、７１ Ｉｎ、、、３Ａｓによ
り約０．９６μｍないし１．６５μｍで感度をもつ光検
出器ができる。当業者にＦｉ認識されるであろうが、こ
の領域内の感度は、現在考えられている光伝送で望まし
い。
本発明に従うデバイスは、たとえば分子ビームエピタキ
シーにより、半導体層を成長させることにより製作する
のが便利である。この方法は当業者にはよく知られてお
り、詳細に述べる必要はない。すべての層は基板に格子
整合するように成長させるべきである。次に、層部分１
１及び１３を含む全体の構造を規定するために、通常の
リングラフィ及びエツチング技術が用いられる。ゲート
電極は、たとえばショットキー障壁である。ソース及び
トレインオーム性電極１５及び１９けそれぞれたとえば
Ｇｅ／Ａｕ／Ｎｉのような金属蒸着で作ると便利で、そ
れは次にたとえば約４，５０℃の温度で、たとえば１５
秒間合金化させると、確実にオーム性電極が形成される
。もちろん他の金属も使用できる。ゲート１７の長さは
０．５ないし２０．０μｍが望ましく、ゲート−トレイ
ン間隔は２．０ないし１００．０μｍ が望ましい。０
．５μｍ より小さな長さはリングラフィが困難なため
現在望ましくなく、一方２００μｍ より大きな長さは
走行時間が長いため、光利得は小さくなる可能性がある
。２．０μｍ より小さなゲート−トレイン間隔は、光
結合効率を下げ、１００．０／ｊｍ より大きな間隔は
好ましくない高ＲＣ時定数を生じる可能性がある。
シーにより、半導体層を成長させることにより製作する
のが便利である。この方法は当業者にはよく知られてお
り、詳細に述べる必要はない。すべての層は基板に格子
整合するように成長させるべきである。次に、層部分１
１及び１３を含む全体の構造を規定するために、通常の
リングラフィ及びエツチング技術が用いられる。ゲート
電極は、たとえばショットキー障壁である。ソース及び
トレインオーム性電極１５及び１９けそれぞれたとえば
Ｇｅ／Ａｕ／Ｎｉのような金属蒸着で作ると便利で、そ
れは次にたとえば約４，５０℃の温度で、たとえば１５
秒間合金化させると、確実にオーム性電極が形成される
。もちろん他の金属も使用できる。ゲート１７の長さは
０．５ないし２０．０μｍが望ましく、ゲート−トレイ
ン間隔は２．０ないし１００．０μｍ が望ましい。０
．５μｍ より小さな長さはリングラフィが困難なため
現在望ましくなく、一方２００μｍ より大きな長さは
走行時間が長いため、光利得は小さくなる可能性がある
。２．０μｍ より小さなゲート−トレイン間隔は、光
結合効率を下げ、１００．０／ｊｍ より大きな間隔は
好ましくない高ＲＣ時定数を生じる可能性がある。
図示されたデバイスの実施例においテ、層５はアンドー
プＧａＡｓの１μｍの厚さの層から成り、層７はアンド
ープＡｔ、ｌ Ｇａ、７ Ａｓ ７．５ｎｍの厚さの層
から成り、層９はドーパント濃度２Ｘ１０”／ｉ のＳ
ｔドープｎ形／１／、３ Ｇａ、７ Ａ８ の５２、０
ｎｍ 厚の層から成り、層１１及び１３はドーパント
濃度２Ｘ１０′８／−を有するｎ＋形ＧａＡｓ の２
０． Ｏｎｍ厚の層から成った。層５は名目上ｐ形で、
ドーパント濃度１０′４／ｄであった。層はＩ ｎ ｚ
Ｇａ＋ −Ｘ ＡｓＹ ＰＩ 、がら成ってもよい。
プＧａＡｓの１μｍの厚さの層から成り、層７はアンド
ープＡｔ、ｌ Ｇａ、７ Ａｓ ７．５ｎｍの厚さの層
から成り、層９はドーパント濃度２Ｘ１０”／ｉ のＳ
ｔドープｎ形／１／、３ Ｇａ、７ Ａ８ の５２、０
ｎｍ 厚の層から成り、層１１及び１３はドーパント
濃度２Ｘ１０′８／−を有するｎ＋形ＧａＡｓ の２
０． Ｏｎｍ厚の層から成った。層５は名目上ｐ形で、
ドーパント濃度１０′４／ｄであった。層はＩ ｎ ｚ
Ｇａ＋ −Ｘ ＡｓＹ ＰＩ 、がら成ってもよい。
別のデバイスにおいて、層はＩｎＰ基板に格子整合して
成長させたＩｎｚＧａｌ−２Ａ８、すなわちＸ＝０．５
３及びｙ ＝ １．０を有する層から成った。
成長させたＩｎｚＧａｌ−２Ａ８、すなわちＸ＝０．５
３及びｙ ＝ １．０を有する層から成った。
光検出器の応答速度は、基本的には半導体層５及び９間
のへテロ接合により生じた強い埋め込み電界により決る
。これにより０．５ボルトより小さな極めて低い印加電
圧を有するピコセカンド光検出器が可能になる。
のへテロ接合により生じた強い埋め込み電界により決る
。これにより０．５ボルトより小さな極めて低い印加電
圧を有するピコセカンド光検出器が可能になる。
速い応答時間の理由は、以下の議論を考えればよく理解
されるであろう。ＭＥＳＦＥＴ中の光利得を説明するい
くつかの機構が文献で提案されているが、光利得は最初
にガンメル（Ｇａｍｍｅ ］ ）及びバランティン（Ｂ
ａｌｌａｎｔｙｎｅ）により仮説が説えられた機構、す
なわち光導電性と矛盾しないと信じられる。検出プロセ
スの議論において、半導体層５は比較的厚く、光を吸収
し、比較的短い波長の入射光が用いられると仮定される
であろう。従って、半絶縁性基板中での吸収は、それが
小さいため無視できる。更に、検出器は約２０．０μｍ
のゲート長を有し、従って、飽和速度領域より低い電界
領域で動作すると仮定される。ゲート長に関する仮定は
、デバイス動作を説明する（１１） ためにのみ行われる。もちろん、ゲート長がよね小さけ
れば、光利得はよくるる。更に、ＡＩＸ Ｇ１−ＸＡ３
及びＩ ｎｚ Ｇａ 、−Ｘ Ａ３ の場合に成りた
つように、電子移動度よりはるかに大きく、従って、光
電流は電子の流れにより支配されると仮定されるであろ
う。従って、光利得Ｇは外部回路により集められたキャ
リヤ数の吸収されたフォトン数に対する比と定義すると
便利であり、以下のように書ける。
されるであろう。ＭＥＳＦＥＴ中の光利得を説明するい
くつかの機構が文献で提案されているが、光利得は最初
にガンメル（Ｇａｍｍｅ ］ ）及びバランティン（Ｂ
ａｌｌａｎｔｙｎｅ）により仮説が説えられた機構、す
なわち光導電性と矛盾しないと信じられる。検出プロセ
スの議論において、半導体層５は比較的厚く、光を吸収
し、比較的短い波長の入射光が用いられると仮定される
であろう。従って、半絶縁性基板中での吸収は、それが
小さいため無視できる。更に、検出器は約２０．０μｍ
のゲート長を有し、従って、飽和速度領域より低い電界
領域で動作すると仮定される。ゲート長に関する仮定は
、デバイス動作を説明する（１１） ためにのみ行われる。もちろん、ゲート長がよね小さけ
れば、光利得はよくるる。更に、ＡＩＸ Ｇ１−ＸＡ３
及びＩ ｎｚ Ｇａ 、−Ｘ Ａ３ の場合に成りた
つように、電子移動度よりはるかに大きく、従って、光
電流は電子の流れにより支配されると仮定されるであろ
う。従って、光利得Ｇは外部回路により集められたキャ
リヤ数の吸収されたフォトン数に対する比と定義すると
便利であり、以下のように書ける。
Ｇ＝（ηｉτｎＬｇ）／ｌｎＬｇｄ
と＆、７７４は内部量子効率、τ。は過剰電子の寿命、
ｔｎはゲート間の電子走行時間、Ｌｇはゲート長、Ｌｇ
ｄはゲート−トレイン間隔である。この式の中のυｎは
ゲート−ドレイン間隔よりも、ゲート長で決ることに注
意すべきである。更に、この利得を完全に実現するため
に、入射パルスは電流が定常状態に達するように十分長
くすべきである。
ｔｎはゲート間の電子走行時間、Ｌｇはゲート長、Ｌｇ
ｄはゲート−トレイン間隔である。この式の中のυｎは
ゲート−ドレイン間隔よりも、ゲート長で決ることに注
意すべきである。更に、この利得を完全に実現するため
に、入射パルスは電流が定常状態に達するように十分長
くすべきである。
（１２）
電流はほとんど完全に電子により支配され、光検出器の
応答速度は、発生した電子をいかに速く集めるかにより
、基本的に決る。少数キャリヤである光電子は、ＧａＡ
ｓ 層５中で吸収されたフォトンにより生じ、ヘテロ
接合のバンドの曲りに伴う垂直電界と、印加したトレイ
ン電圧に伴う横方向電界を経験する。垂直方向に大きな
速度成分を有する電子がＧａＡｓ層を横切り、はとんど
が２ＤＥＣ層に到達し集められる。この層中で、電子は
高い移動度をもち、誘電緩和時間内にドレイン電極に到
達する。■−Ｖ族材料では、これは典型的な場合０．１
ピコセカンドより小さい。この状況は通常のｐ−ｎ接合
光検出器中のｎ形半導体により、光生成電子を集める場
合に類似する。
応答速度は、発生した電子をいかに速く集めるかにより
、基本的に決る。少数キャリヤである光電子は、ＧａＡ
ｓ 層５中で吸収されたフォトンにより生じ、ヘテロ
接合のバンドの曲りに伴う垂直電界と、印加したトレイ
ン電圧に伴う横方向電界を経験する。垂直方向に大きな
速度成分を有する電子がＧａＡｓ層を横切り、はとんど
が２ＤＥＣ層に到達し集められる。この層中で、電子は
高い移動度をもち、誘電緩和時間内にドレイン電極に到
達する。■−Ｖ族材料では、これは典型的な場合０．１
ピコセカンドより小さい。この状況は通常のｐ−ｎ接合
光検出器中のｎ形半導体により、光生成電子を集める場
合に類似する。
従って、検出器の応答時間は、８．０μｍの間隔より垂
直方向のアンドープＧａＡｓ 層を越える電子走行時間
により決る。このことは、大きなゲート−トレイン間隔
を有するように製作されたデバイスは、速い応答時間を
もっことを意味するから、デバイス設計上重要である。
直方向のアンドープＧａＡｓ 層を越える電子走行時間
により決る。このことは、大きなゲート−トレイン間隔
を有するように製作されたデバイスは、速い応答時間を
もっことを意味するから、デバイス設計上重要である。
以下で述べる実験結果は走行時間は横方向印加電界より
埋め込み垂直方向電界により決ることを強く示した。
埋め込み垂直方向電界により決ることを強く示した。
検出器の感度は約０．８２μｍの波長で放射するＡｚＸ
ｃａ、−ＸＡ８レーザを用いて測定し、レーザは５０
ｍ５ｅｃの電気パルスで駆動した。
ｃａ、−ＸＡ８レーザを用いて測定し、レーザは５０
ｍ５ｅｃの電気パルスで駆動した。
この測定技術は測定装置の応答速度に付随した困難さを
避け、光検出器を定常状態に到達させた。感度補正ＫＦ
ｉシリコンフォトダイオードを用いた。ゼロゲートバイ
アスにおいて、検出器は約５ボルトのＶＤＳで４．２
Ａ／Ｗ 以上のＡＣ感度を示した。これは約６３０パ
ーセントの外部量子効率に対応する。観測された光利得
は、導電性チャネル内のキャリヤ数の増加による。
避け、光検出器を定常状態に到達させた。感度補正ＫＦ
ｉシリコンフォトダイオードを用いた。ゼロゲートバイ
アスにおいて、検出器は約５ボルトのＶＤＳで４．２
Ａ／Ｗ 以上のＡＣ感度を示した。これは約６３０パ
ーセントの外部量子効率に対応する。観測された光利得
は、導電性チャネル内のキャリヤ数の増加による。
一般に、光検出器の感度は、ｖＤｓが増すとともに増加
する。光利得は！・ドレイン−ソース電圧が増すととも
に徐々に増加し、最終的には第２図に示されるように飽
和する。第２図は垂直軸の光利得対水平軸のボルト単位
のドレイン−ソース電圧をプロットしたものである。２
０．０μｍゲート長間の観測された飽和電圧５．６ボル
トは、ＧａＡＳ 中のに空間での遷移に必要な３ Ｘ
１０ ”Ｖ／ｍ の電界と実験的によく一致した。
する。光利得は！・ドレイン−ソース電圧が増すととも
に徐々に増加し、最終的には第２図に示されるように飽
和する。第２図は垂直軸の光利得対水平軸のボルト単位
のドレイン−ソース電圧をプロットしたものである。２
０．０μｍゲート長間の観測された飽和電圧５．６ボル
トは、ＧａＡＳ 中のに空間での遷移に必要な３ Ｘ
１０ ”Ｖ／ｍ の電界と実験的によく一致した。
このことは、光検出器中の観測された光利得が、伝達増
幅によるものではないことを示している。
幅によるものではないことを示している。
光検出器１の応答速度は、約０．６μｍで放射し、６ピ
コセカンドの持続時間と８０ ＭＨｚのくり返し速度及
び平均１パワー５ｍＷのパルスを有するモードロック・
ダイレーザを用いて試験した。ビームはゲート及びトレ
イン間の光検出器上に入射した。２０．０μｍ のゲー
ト長を有するデバイスの場合、約３０ピコセカンドの立
上り時間と約４０ピコセカンドの半値幅が観測された。
コセカンドの持続時間と８０ ＭＨｚのくり返し速度及
び平均１パワー５ｍＷのパルスを有するモードロック・
ダイレーザを用いて試験した。ビームはゲート及びトレ
イン間の光検出器上に入射した。２０．０μｍ のゲー
ト長を有するデバイスの場合、約３０ピコセカンドの立
上り時間と約４０ピコセカンドの半値幅が観測された。
応答速度は、第３図において水平軸にピコセカンド単位
の時間を、垂直軸に任意目盛で強度をプロットして示し
である。これらの値はサンプリングオシロス（１５） コープにより大きく制限された。応答速度のより正確な
測定は、二つの同様の検出器を有する光サンプリングゲ
ートを用いた相関測定により行った。この接続では、パ
ルス応答は入射光パルスが同期した時にのみ観測される
ようになる。１２ピコセカンドの立上り時間と、２７ピ
コセカンドの半値幅を観測した。
の時間を、垂直軸に任意目盛で強度をプロットして示し
である。これらの値はサンプリングオシロス（１５） コープにより大きく制限された。応答速度のより正確な
測定は、二つの同様の検出器を有する光サンプリングゲ
ートを用いた相関測定により行った。この接続では、パ
ルス応答は入射光パルスが同期した時にのみ観測される
ようになる。１２ピコセカンドの立上り時間と、２７ピ
コセカンドの半値幅を観測した。
ソース−ゲート容量はデバイス特性を解析する上で重要
ではない。なぜならば、光検出にはこの容量の充放電は
必要でないからである。
ではない。なぜならば、光検出にはこの容量の充放電は
必要でないからである。
第１図は本発明に従う光検出器の例を断面で示す図、
第２図は本発明に従うデバイスの場合について、垂直軸
の光利得を水平軸のボルト単位のトレイン電圧に対して
プロットした図、第３図は本発明に従うデバイスの応答
速度をプロットした図である。 （１６） 〔主要部分の符号の説明〕 ５・・・第１の半導体層 ７・・・半導体バッファ層 ９・・・第２の半導体層 １５・・・ソース電極 １７・・・ゲート電極 １９・・・ドレイン電極 ２１・・・二次元電子ガス
の光利得を水平軸のボルト単位のトレイン電圧に対して
プロットした図、第３図は本発明に従うデバイスの応答
速度をプロットした図である。 （１６） 〔主要部分の符号の説明〕 ５・・・第１の半導体層 ７・・・半導体バッファ層 ９・・・第２の半導体層 １５・・・ソース電極 １７・・・ゲート電極 １９・・・ドレイン電極 ２１・・・二次元電子ガス
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、第１及び第２の半導体層及び該第２の半導体層への
電極から成る光検出器において、該第１の半導体層は狭
禁制帯を有する第１の半導体から成り、該第２の半導体
層は第１の伝導形と広い禁制帯を有する第２の半導体か
ら成り、それによって該第１及び第２の層の近くに二次
元電子ガス（２ＤＥＧ）が形成され、該電極はソース及
びトレイン電極を含み、ゲート電極を含んでもよいこと
を特徴とする光検出器。 ２、前記第１項に記載された光検出器において、 半導体バッファ層が該第１及び第２の半導体層間にある
ことを特徴とする光検出器。 ３、前記第１項又は第２項に記載された光検出器におい
て、 該第１及び第２の半導体はＴＩ−ＶＩ族又は■−ｖ族化
合物半導体の一方又は両方から選択されることを特徴と
する光検出器。 ４、前記第３項に記載された光検出器において、 該第１及び第２の半導体は■−ｖ族化合物半導体から成
ることを特徴とする光検出器。 ５、前記第、４項に記載された光検出器において、 該■−Ｖ族化合物半導体ばＡｔｘＧａ＋−２Ａｓから成
ることを特徴とする光検出器。 ６、前記第４項に記載された光検出器において、 該■−ｖ族化合物半導体はＩｎｘＧａｌ−２ＡｓｙＰ、
−アから成ることを特徴とする光検出器。 ７、前記第６項に記載された光検出器において、 ｙ ＝ １．０であることを特徴とする光検出器。 ８、 前記各項のいずれかに記載された光検出器におい
て、 ゲート電極は該第２の半導体層に対するものであること
を特徴とする光検出器。 ９、前記第８項に記載された光検出器において、 該ゲート及びドレイン電極間の距離は、少くとも２．０
μｍであることを特徴とする光検出器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US43570282A | 1982-10-21 | 1982-10-21 | |
| US435702 | 1995-05-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5992580A true JPS5992580A (ja) | 1984-05-28 |
Family
ID=23729478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58195394A Pending JPS5992580A (ja) | 1982-10-21 | 1983-10-20 | 光検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5992580A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5010266A (en) * | 1987-09-03 | 1991-04-23 | Fanuc Ltd | Anti-clogging offset for rotor of synchronous motor |
| JP2008253007A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Kawasaki Precision Machinery Ltd | 直動形電動機の永久磁石固定構造 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57147284A (en) * | 1981-03-06 | 1982-09-11 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
-
1983
- 1983-10-20 JP JP58195394A patent/JPS5992580A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57147284A (en) * | 1981-03-06 | 1982-09-11 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5010266A (en) * | 1987-09-03 | 1991-04-23 | Fanuc Ltd | Anti-clogging offset for rotor of synchronous motor |
| JP2008253007A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Kawasaki Precision Machinery Ltd | 直動形電動機の永久磁石固定構造 |
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