JPS6058685A - 光トランジスタ - Google Patents
光トランジスタInfo
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- JPS6058685A JPS6058685A JP58167792A JP16779283A JPS6058685A JP S6058685 A JPS6058685 A JP S6058685A JP 58167792 A JP58167792 A JP 58167792A JP 16779283 A JP16779283 A JP 16779283A JP S6058685 A JPS6058685 A JP S6058685A
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- Japan
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- gate electrode
- photo
- waveguide
- electrode
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
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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
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/112—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor
- H01L31/1124—Devices with PN homojunction gate
- H01L31/1126—Devices with PN homojunction gate the device being a field-effect phototransistor
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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】
本発明は光検知素子としての光トランジスタの改良に関
する。光フアイバ通信の分野では、長距離の信号伝送に
よって減衰した微弱光を高感度かつ広い周波数帯域特性
をもって検出することが必要とされ、これまで種々の光
検知素子が開発され実用に供されてきた。その代表的な
ものは、Ｓｉ。
する。光フアイバ通信の分野では、長距離の信号伝送に
よって減衰した微弱光を高感度かつ広い周波数帯域特性
をもって検出することが必要とされ、これまで種々の光
検知素子が開発され実用に供されてきた。その代表的な
ものは、Ｓｉ。
Ｇｅ 、ＧａＡ１ 、 Ｉ ｎＧａＡｓ 等の単元素あ
るいは化合物の半導体を素材としたフォトダイオード（
ＰＤ）やアバランシフォトダイオード（ＡＰＤ）である
。これらの光検知素子は光フアイバ通信用素子として必
要な高感度、広帯域性を有しているもののＰＤは出力電
圧が小さいために高利得、低雑音の増幅器と組合せて使
用しなければならないこと、またＡＰＤは出力電圧が大
きい反面、動作に必要なバイアス印加電圧が通常の電子
回路の電源電圧よシもかなり高いこと等の欠点があった
。一方、これらＰＤ、ＡＰＤ以外の光検知素子としてｐ
ｎｐあるいはｎｐｎトランジスタのベース領域を受光領
域としたシ、また電界効果型のトランジスタのゲート電
極部分を受光領域とするいわゆる光トランジスタが知ら
れている。しかし従来の光トランジスタでは動作電圧が
低いという利点の反面で、内部に導波構造を有しなかっ
たために、光の吸収を効率的に行ない感度を高めるため
には、光吸収部であるペース領域やゲート電極直下のチ
ャネル領域の半導体層厚を大きくする必要があった。ペ
ース領域の厚さ増大はトランジスタの利得低下となるば
かシか、注入された少数キャリヤの走行時間と蓄積キャ
リヤ量の増大となシ、結局、高感度、広帯域性の両者を
満すことは極めて困難であった。電界効果型トランジス
タの場合は広帯域性を満足させやすいもののチャネル領
域の層厚増大は利得の低下と、層厚のばらつきによって
発生するピンチオフ電圧のばらつきを大きくしやすいと
いう欠点を招いていた。
るいは化合物の半導体を素材としたフォトダイオード（
ＰＤ）やアバランシフォトダイオード（ＡＰＤ）である
。これらの光検知素子は光フアイバ通信用素子として必
要な高感度、広帯域性を有しているもののＰＤは出力電
圧が小さいために高利得、低雑音の増幅器と組合せて使
用しなければならないこと、またＡＰＤは出力電圧が大
きい反面、動作に必要なバイアス印加電圧が通常の電子
回路の電源電圧よシもかなり高いこと等の欠点があった
。一方、これらＰＤ、ＡＰＤ以外の光検知素子としてｐ
ｎｐあるいはｎｐｎトランジスタのベース領域を受光領
域としたシ、また電界効果型のトランジスタのゲート電
極部分を受光領域とするいわゆる光トランジスタが知ら
れている。しかし従来の光トランジスタでは動作電圧が
低いという利点の反面で、内部に導波構造を有しなかっ
たために、光の吸収を効率的に行ない感度を高めるため
には、光吸収部であるペース領域やゲート電極直下のチ
ャネル領域の半導体層厚を大きくする必要があった。ペ
ース領域の厚さ増大はトランジスタの利得低下となるば
かシか、注入された少数キャリヤの走行時間と蓄積キャ
リヤ量の増大となシ、結局、高感度、広帯域性の両者を
満すことは極めて困難であった。電界効果型トランジス
タの場合は広帯域性を満足させやすいもののチャネル領
域の層厚増大は利得の低下と、層厚のばらつきによって
発生するピンチオフ電圧のばらつきを大きくしやすいと
いう欠点を招いていた。
本発明の目的は、上述の欠点を除去した光トランジスタ
を提供することにある。
を提供することにある。
本発明によれば、ドレイン電極とソース電極及びドレイ
ン電極、ソース電極間に電流を制御するチャネル領域と
ゲート電極を有する電界効果型の光トランジスタにおい
て、ゲート電極下に位置するチャネル領域中に、周囲領
域よシも屈折率が高くかつ光吸収性の半導体から成る光
導波路を含むことを特徴とする光トランジスタが得られ
る。
ン電極、ソース電極間に電流を制御するチャネル領域と
ゲート電極を有する電界効果型の光トランジスタにおい
て、ゲート電極下に位置するチャネル領域中に、周囲領
域よシも屈折率が高くかつ光吸収性の半導体から成る光
導波路を含むことを特徴とする光トランジスタが得られ
る。
次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明に基づく一実施例の模式図である。
本実施例はＦｅ ドープの半絶縁性ＩｎＰ単結晶からな
る基板１上にエピタキシャル成長されたＳｎドープのＩ
ｎＰ （ドープ量２Ｘ Ｉ Ｑ” ａｒｔ−’、厚さ０
．７ＰＭ ）から成るチャネル層２、チャネル層２の中
に埋め込まれた帯状のＩ ｎ ｒｃｙ＋ Ｇａ ［Ｌ２
？ Ａｓ （１６２Ｐｒｈｕ （吸収端波長１．３５／
’７７ｆ 、ノンドープ厚さ０，１〜０．３／ｊＦ＃、
幅２μｍ）から成る導波路３、チャネル層２上に形成さ
れたいずれも帯状でＡｕＧｅＮｉ合金から成るドレイン
電極４、ＡｕＺｎ合金から成るゲート電極５ 、ＡｕＧ
ｅＮ１合金から成るソース電極６から構成されている。
る基板１上にエピタキシャル成長されたＳｎドープのＩ
ｎＰ （ドープ量２Ｘ Ｉ Ｑ” ａｒｔ−’、厚さ０
．７ＰＭ ）から成るチャネル層２、チャネル層２の中
に埋め込まれた帯状のＩ ｎ ｒｃｙ＋ Ｇａ ［Ｌ２
？ Ａｓ （１６２Ｐｒｈｕ （吸収端波長１．３５／
’７７ｆ 、ノンドープ厚さ０，１〜０．３／ｊＦ＃、
幅２μｍ）から成る導波路３、チャネル層２上に形成さ
れたいずれも帯状でＡｕＧｅＮｉ合金から成るドレイン
電極４、ＡｕＺｎ合金から成るゲート電極５ 、ＡｕＧ
ｅＮ１合金から成るソース電極６から構成されている。
ゲート電極５の寸法は３μｍ×３００Ｐｍである。ゲー
ト電極５の下にはＺｎ拡散領域２ｂが導波路３にほぼ達
するように設けられている。ゲート電極５の下に形成さ
れるチャネル領域２ａはゲート電極５に印加される電圧
に応じて空乏化される厚みが変化し、電流通路となる部
分は導波路３と基板１に挾まれたチャネル層２の一部に
限定されたシ、あるいは逆に導波路３の部分にまで拡が
ったシして、ドレイン電極４とソース電極６０間に流れ
る電流を制御する。
ト電極５の下にはＺｎ拡散領域２ｂが導波路３にほぼ達
するように設けられている。ゲート電極５の下に形成さ
れるチャネル領域２ａはゲート電極５に印加される電圧
に応じて空乏化される厚みが変化し、電流通路となる部
分は導波路３と基板１に挾まれたチャネル層２の一部に
限定されたシ、あるいは逆に導波路３の部分にまで拡が
ったシして、ドレイン電極４とソース電極６０間に流れ
る電流を制御する。
本実施例の動作はドレイン電極４に正電圧、ソース電極
６に負電圧、ゲート電極５には抵抗を介して負電圧を印
加することによって得られる。光は導波路３の端面に集
光し、ゲート電極５の延長方向へ入射させる。本実施例
では波長１．３５ｐｍ以下の入射光は導波路３を伝ばん
しながら吸収され減衰し、光電流を生じる。この光電流
はゲート電極５を通して外部に接続された抵抗に流れ、
そこでの電圧降下によってゲート電極５の電位を変化さ
せ、先に述べた原理に基づきドレイン電極４とソース電
極６０間の大きな電流変化を生じさせる。
６に負電圧、ゲート電極５には抵抗を介して負電圧を印
加することによって得られる。光は導波路３の端面に集
光し、ゲート電極５の延長方向へ入射させる。本実施例
では波長１．３５ｐｍ以下の入射光は導波路３を伝ばん
しながら吸収され減衰し、光電流を生じる。この光電流
はゲート電極５を通して外部に接続された抵抗に流れ、
そこでの電圧降下によってゲート電極５の電位を変化さ
せ、先に述べた原理に基づきドレイン電極４とソース電
極６０間の大きな電流変化を生じさせる。
例えばゲート電極５に接続する抵抗が１００にΩ、トラ
ンジスタとしての相互コンダクタンスが１０−ｍ５とす
れば、１μＡの光電流が１ｍＡのドレイン電流の変化と
なって現われ１ｏｏｏ倍の増幅度が得られる。
ンジスタとしての相互コンダクタンスが１０−ｍ５とす
れば、１μＡの光電流が１ｍＡのドレイン電流の変化と
なって現われ１ｏｏｏ倍の増幅度が得られる。
本実施例においては、光吸収を行なう部分が導波路構造
となっているために、吸収層の厚みが極めて薄くても十
分な光吸収が可能となシ、ゲート電極５の下に形成され
るチャネル領域２ａの厚みも従来例に比べ大幅に低減さ
れ電流通路部の厚みの制御が容易となるために、高利得
の光トランジスタが再現性良く得られる。また、光吸収
がチャネル領域２ａでしか生じないので、不要な光吸収
とそれによる光電流によってトランジスタの動作が乱さ
れる恐れがないという利点もある。
となっているために、吸収層の厚みが極めて薄くても十
分な光吸収が可能となシ、ゲート電極５の下に形成され
るチャネル領域２ａの厚みも従来例に比べ大幅に低減さ
れ電流通路部の厚みの制御が容易となるために、高利得
の光トランジスタが再現性良く得られる。また、光吸収
がチャネル領域２ａでしか生じないので、不要な光吸収
とそれによる光電流によってトランジスタの動作が乱さ
れる恐れがないという利点もある。
なお本実施例の導波路３はＩｎＰとＩｎえＧａ１−χＡ
ｓ−，ｙＰ ＋−）’ （１≧χｙ≧Ｏ）の長油膜構造
を形成後、Ｉ ｎ２：Ｇａ１−２Ａｓ７Ｐ１−ｙ層を所
定の幅にエラプラグ除去した後、 ＩｎＰを再成長する
ことによって形成することができる。上述の実施例では
ＩｎＧａＡｓＰ系混晶を素材としたが、これに限らすＡ
ｌＧａＡｓ糸。
ｓ−，ｙＰ ＋−）’ （１≧χｙ≧Ｏ）の長油膜構造
を形成後、Ｉ ｎ２：Ｇａ１−２Ａｓ７Ｐ１−ｙ層を所
定の幅にエラプラグ除去した後、 ＩｎＰを再成長する
ことによって形成することができる。上述の実施例では
ＩｎＧａＡｓＰ系混晶を素材としたが、これに限らすＡ
ｌＧａＡｓ糸。
ＩｎＧａＡｓＳｂ系、 ＡｌＧａＡｇＳｂ系等、他の半
導体を用いてもよいことは明らかである。また導波路３
はチャネル層２の内部に光電に埋め込まれるものとした
が、基板１に接していても艮い。
導体を用いてもよいことは明らかである。また導波路３
はチャネル層２の内部に光電に埋め込まれるものとした
が、基板１に接していても艮い。
最後に本発明が有する利点＞ｐ約すり、ば、高感度かつ
広Ｖｉ城特性の光トランジスタが再現性良く得られるこ
とである。
広Ｖｉ城特性の光トランジスタが再現性良く得られるこ
とである。
第１図は本発明の一実施例の模式図である。図中、１は
基板、２はチャネル層、３は導波路、４はドレイン電極
、５はゲート電極、６はソース電極である。 オ ｌ 図
基板、２はチャネル層、３は導波路、４はドレイン電極
、５はゲート電極、６はソース電極である。 オ ｌ 図
Claims (1)
- ドレイン電極とソース電極及びそれらドレイン電極、ソ
ース電極間に電流を制御するチャネル領域とゲート電極
を有する電界効果型の光トランジスタにおいて、ゲート
電極下に位置するチャネル領域中に、周囲領域よルも屈
折率が高くかつ光吸収性の半導体から成る光導波路を含
むことを特徴とする光トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58167792A JPS6058685A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 光トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58167792A JPS6058685A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 光トランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6058685A true JPS6058685A (ja) | 1985-04-04 |
| JPH051630B2 JPH051630B2 (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=15856190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58167792A Granted JPS6058685A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 光トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6058685A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0524824U (ja) * | 1991-09-18 | 1993-03-30 | 一男 桜井 | 屋根の融雪装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50131495A (ja) * | 1974-04-03 | 1975-10-17 |
-
1983
- 1983-09-12 JP JP58167792A patent/JPS6058685A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50131495A (ja) * | 1974-04-03 | 1975-10-17 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0524824U (ja) * | 1991-09-18 | 1993-03-30 | 一男 桜井 | 屋根の融雪装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH051630B2 (ja) | 1993-01-08 |
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