JPS61161752A - 光電変換素子 - Google Patents
光電変換素子Info
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- JPS61161752A JPS61161752A JP60002035A JP203585A JPS61161752A JP S61161752 A JPS61161752 A JP S61161752A JP 60002035 A JP60002035 A JP 60002035A JP 203585 A JP203585 A JP 203585A JP S61161752 A JPS61161752 A JP S61161752A
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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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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、ファクシミリ、複写機、光学文字読取装置等
ｌこ使用されるイメージセンナｔこ関するものであって
、更に詳細には、非晶質半導体物質を使用した光電変換
素子に関するものである。
ｌこ使用されるイメージセンナｔこ関するものであって
、更に詳細には、非晶質半導体物質を使用した光電変換
素子に関するものである。
従来技術
イメージセンナ等の光電変換素子において、光電変換物
質とメタル電極との間のコンタクトはオーミックコンタ
クトとして非整流特性とするのが普通である。その為、
例えば、非晶質シリコンな光電変換用物質として使用す
る場合に、メタルとコンタクト部分にｎ層等の低抵抗層
を形成していた。この様な従来の構成の充電変換素子の
１例を第１図に示しである。即ち、ガラス等の基板１上
−こｎｆｉにドープした非晶質シリコンからなる光電変
換層２を形成し、光電変換層２との間１こ形成された低
抵抗層（ｎ）４．４を介してメタル電極３．３が形成さ
れている。
質とメタル電極との間のコンタクトはオーミックコンタ
クトとして非整流特性とするのが普通である。その為、
例えば、非晶質シリコンな光電変換用物質として使用す
る場合に、メタルとコンタクト部分にｎ層等の低抵抗層
を形成していた。この様な従来の構成の充電変換素子の
１例を第１図に示しである。即ち、ガラス等の基板１上
−こｎｆｉにドープした非晶質シリコンからなる光電変
換層２を形成し、光電変換層２との間１こ形成された低
抵抗層（ｎ）４．４を介してメタル電極３．３が形成さ
れている。
然しなから、この様な低抵抗層４は隣等の不純物を多量
に含有しており、これが非晶質シリコン層ｚ内へ拡散し
特性劣化を引き起こす原因と考えられる。即ち、光電変
換素子として考えた場合には、その重要な特性は、オー
ミック特性というよりも、光応答速度が早いこと、又光
電流が大きいことが挙げられる。
に含有しており、これが非晶質シリコン層ｚ内へ拡散し
特性劣化を引き起こす原因と考えられる。即ち、光電変
換素子として考えた場合には、その重要な特性は、オー
ミック特性というよりも、光応答速度が早いこと、又光
電流が大きいことが挙げられる。
目 的
本発明は以上の点に鑑みなされたものであって、従来の
ものと比較し光応答速度及び光電流を著しく改善し九光
電変換素子を提供することを目的とする。
ものと比較し光応答速度及び光電流を著しく改善し九光
電変換素子を提供することを目的とする。
構成
本発明は、従来光電変換素子においても半導体とメタル
との間はオーミックコンタクトにするといつ常識を打ち
破り、ショットキーバリアを積極的に利用することＥこ
より高光応答速度で且つ高光電流の光電変換素子を提供
するものである。即ち、本発明の光電変換素子は、非晶
質半導体物質から形成される光電変換部と、前記光電変
換部の異なった位置に互いに離隔して接続され九少なく
とも１対の電極とを有するものであって、前記光電変換
部と前記１対の電極との間の接続の少なくとも１方の接
続がショットキーバリア接合であることを特徴とするも
のである。
との間はオーミックコンタクトにするといつ常識を打ち
破り、ショットキーバリアを積極的に利用することＥこ
より高光応答速度で且つ高光電流の光電変換素子を提供
するものである。即ち、本発明の光電変換素子は、非晶
質半導体物質から形成される光電変換部と、前記光電変
換部の異なった位置に互いに離隔して接続され九少なく
とも１対の電極とを有するものであって、前記光電変換
部と前記１対の電極との間の接続の少なくとも１方の接
続がショットキーバリア接合であることを特徴とするも
のである。
以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
ｌこ付いて詳細シこ説明する。本発明の具体的実施形態
としては、電極３をメタルで形成し、少なくとも１方の
低抵抗層４を設けることなく、ゲルマニウムやシリコン
等の非晶質半導体物質からなる光電変換層２に直接的に
接続させ、ショットキーバリア接合とするものである。
ｌこ付いて詳細シこ説明する。本発明の具体的実施形態
としては、電極３をメタルで形成し、少なくとも１方の
低抵抗層４を設けることなく、ゲルマニウムやシリコン
等の非晶質半導体物質からなる光電変換層２に直接的に
接続させ、ショットキーバリア接合とするものである。
基板１としてはガラス等の透明絶縁基板を使用した場合
ｌこは下側からでも上側からでも光を入射させることが
可能となる。尚、絶縁性基板１とは基板１全体が絶縁性
でなくともその上表面のみが絶縁性である場合も包含す
る。
ｌこは下側からでも上側からでも光を入射させることが
可能となる。尚、絶縁性基板１とは基板１全体が絶縁性
でなくともその上表面のみが絶縁性である場合も包含す
る。
本発明の原理を理解する為に、先ず、第２図のバンドモ
デルを参照して光導電効果特性番こ付いて検討する。光
電変換物質に光が照射されると、プロセスａ ＃ｃヨっ
て発生したキャリアはトラップ憂こ一時的昏こ落ち、一
部は熱的に励起されるプロセスｂと、正孔との再結合に
よって消滅するプロセスＣとに大きく分けられる。応答
速度を高めようとスル場合の１つの方法として、プロセ
スＣの割合を増大させる方法がある。この為には、伝導
帯ＯＢ、にある電子が多いこと、或いは再結合センター
に正孔が多数存在することが必要である。
デルを参照して光導電効果特性番こ付いて検討する。光
電変換物質に光が照射されると、プロセスａ ＃ｃヨっ
て発生したキャリアはトラップ憂こ一時的昏こ落ち、一
部は熱的に励起されるプロセスｂと、正孔との再結合に
よって消滅するプロセスＣとに大きく分けられる。応答
速度を高めようとスル場合の１つの方法として、プロセ
スＣの割合を増大させる方法がある。この為には、伝導
帯ＯＢ、にある電子が多いこと、或いは再結合センター
に正孔が多数存在することが必要である。
電子の量を増加するには光量を大きくすれば良いが、光
源側の制約からそれ程大きくすることはできない。そこ
で、正孔を価電子帯Ｖ、 Ｂ、側に多数存在させれば同
様の効果が得られる。通常のオーミックコンタクトとし
た場合には、正孔を価電子帯Ｖ、 Ｂ、側に選択的に多
数存在させるとりうことは不可能であるが、第３図に示
す如く、バリアを存在させることでそのことが可能とな
る。
源側の制約からそれ程大きくすることはできない。そこ
で、正孔を価電子帯Ｖ、 Ｂ、側に多数存在させれば同
様の効果が得られる。通常のオーミックコンタクトとし
た場合には、正孔を価電子帯Ｖ、 Ｂ、側に選択的に多
数存在させるとりうことは不可能であるが、第３図に示
す如く、バリアを存在させることでそのことが可能とな
る。
第３図は、本発明に基づいて構成された光電変換素子の
１例におけるバンドモデルを示しており、中央の光電変
換領域と両端部のメタル電極領域との間の両方の境界ｔ
こショットキーバリアが形成されている場合である。尚
、第３図中、Ｆはフェルミレベルを示している。この様
な構成番こおいて、光が照射されると、プロセスｅによ
ってキャリアが発生される。光がオフされた場合に、伝
導帯Ｃ０Ｂ、＃こ存在するキャリアをプロセスｈで再結
合させることが望まれる。この場合、プロセスｆによっ
て価電子帯Ｖ、 Ｂ、へ正孔を注入してやるプロセスが
あればプロセスｈはスムーズに進行することとなる。そ
して、本例の場合、プロセスｇで他方の電極側からの電
子の注入を妨げる。
１例におけるバンドモデルを示しており、中央の光電変
換領域と両端部のメタル電極領域との間の両方の境界ｔ
こショットキーバリアが形成されている場合である。尚
、第３図中、Ｆはフェルミレベルを示している。この様
な構成番こおいて、光が照射されると、プロセスｅによ
ってキャリアが発生される。光がオフされた場合に、伝
導帯Ｃ０Ｂ、＃こ存在するキャリアをプロセスｈで再結
合させることが望まれる。この場合、プロセスｆによっ
て価電子帯Ｖ、 Ｂ、へ正孔を注入してやるプロセスが
あればプロセスｈはスムーズに進行することとなる。そ
して、本例の場合、プロセスｇで他方の電極側からの電
子の注入を妨げる。
第３図の構成を等価回路で示したものが第４図である。
即ち、非晶質半導体からなる光電変換部Ｐの両端に１対
のメタル電極Ｅ１．Ｅ２が接続されており、光電変換部
Ｐと各電極Ｅ１ ｅ Ｅ２との間の境界にショットキー
バリア接合Ｓ４．Ｓ２が設定されている。第４図に示し
た如く、光の照射されたショットキーバリア接合Ｓ、側
から、光のオフと同時に正電圧のパルスを電極Ｅ、へ印
加すること膠こよって、上述したプロセスｆ＃こ対応す
る正孔の注入が可能となる。一方、第４図の動作上の変
形例として、光電変換部Ｐに所定のバイアスを印加させ
ておき、これに重畳してパルスを入力させても良いＯ 上述し九実施例は光電変換部をｎをとした場合であるが
、本発明はこれに限らず、第５図に示した如くＰ型の光
電変換部とすることも可能である。
のメタル電極Ｅ１．Ｅ２が接続されており、光電変換部
Ｐと各電極Ｅ１ ｅ Ｅ２との間の境界にショットキー
バリア接合Ｓ４．Ｓ２が設定されている。第４図に示し
た如く、光の照射されたショットキーバリア接合Ｓ、側
から、光のオフと同時に正電圧のパルスを電極Ｅ、へ印
加すること膠こよって、上述したプロセスｆ＃こ対応す
る正孔の注入が可能となる。一方、第４図の動作上の変
形例として、光電変換部Ｐに所定のバイアスを印加させ
ておき、これに重畳してパルスを入力させても良いＯ 上述し九実施例は光電変換部をｎをとした場合であるが
、本発明はこれに限らず、第５図に示した如くＰ型の光
電変換部とすることも可能である。
この場合には、光照射側に負の電圧パルスを印加し電子
を注入することが必要である。
を注入することが必要である。
第７図は、本発明の原理番こ基き複数個の光電変換部ｐ
ｔｔ列プレイ状に形成し、各々の光電変換部Ｐにショッ
トキーバリア接合を介して１対のメタル電極Ｅ１ ＋
Ｅ２を設はラインセンサを構成した場合を示している
。読取を行なう為の原稿からの反射光はスリットを介し
てショットキーバリアＳ１の近傍の領域大に照射させ、
光がオフすると同時に電圧パルスを印加させることによ
り順次読取信号がスムーズに採取される。
ｔｔ列プレイ状に形成し、各々の光電変換部Ｐにショッ
トキーバリア接合を介して１対のメタル電極Ｅ１ ＋
Ｅ２を設はラインセンサを構成した場合を示している
。読取を行なう為の原稿からの反射光はスリットを介し
てショットキーバリアＳ１の近傍の領域大に照射させ、
光がオフすると同時に電圧パルスを印加させることによ
り順次読取信号がスムーズに採取される。
以上詳説した如く、本発明は、非晶質シリコンとＰｔ及
びＡｕの如きメタルとの間に形成したショットキーバリ
ア接合を積極的に利用して光電変換素子の光応答速度及
び光電流レベルを増加させるものでおる。ところで、こ
の様なショットキーバリアを使用した場合とオーミック
コンタクトを使用した場合との光応答速度及び光電流シ
こおける実工倹データを第７図（ａ）及び（ｂ） Ｇこ
示しである。このデータから明らかな如く、ショットキ
ーバリアとした方が、光電流で約２０％増大されており
、光応答速度では約４倍高速化されていることが分かる
。
びＡｕの如きメタルとの間に形成したショットキーバリ
ア接合を積極的に利用して光電変換素子の光応答速度及
び光電流レベルを増加させるものでおる。ところで、こ
の様なショットキーバリアを使用した場合とオーミック
コンタクトを使用した場合との光応答速度及び光電流シ
こおける実工倹データを第７図（ａ）及び（ｂ） Ｇこ
示しである。このデータから明らかな如く、ショットキ
ーバリアとした方が、光電流で約２０％増大されており
、光応答速度では約４倍高速化されていることが分かる
。
このことは、第３図に示した如く、バリアによって形成
された空乏層り内に発生するキャリアは、メタル（例え
ば、Ｐｔ）と光電変換部（例えば、非晶質シリコン）と
の接触面積ｌこ比例し、例えば２ｅｖの光１００ ｐＷ
／ Ｃｒｎ”をｔｏｏ ｓｓｍ Ｘ １００ ｎａの区
域に照射し九とき、約ｔｏｏ １ＩＩＡの光電流が流れ
る。
された空乏層り内に発生するキャリアは、メタル（例え
ば、Ｐｔ）と光電変換部（例えば、非晶質シリコン）と
の接触面積ｌこ比例し、例えば２ｅｖの光１００ ｐＷ
／ Ｃｒｎ”をｔｏｏ ｓｓｍ Ｘ １００ ｎａの区
域に照射し九とき、約ｔｏｏ １ＩＩＡの光電流が流れ
る。
このことはバリアが存在しても、光照射の下では、その
効果が殆んど無視できるものであることを示しており、
その結果、全体としての光電流はほぼバルクとしての値
となっている。
効果が殆んど無視できるものであることを示しており、
その結果、全体としての光電流はほぼバルクとしての値
となっている。
効果
以上詳説した如く、本発明ｌこよれば、光電流を増大す
ることが可能であり、又光応答速度を著しく高速化（特
に、光オフ後の立ち下がりが早い）させることが可能で
ある。特に、製造工程が複雑化されたり工程数が増加し
たりすることがないので製造上も有利である。
ることが可能であり、又光応答速度を著しく高速化（特
に、光オフ後の立ち下がりが早い）させることが可能で
ある。特に、製造工程が複雑化されたり工程数が増加し
たりすることがないので製造上も有利である。
尚、本発明は上述した特定の実施例に限定されるべきも
のではなく、本発明の技術的範囲を逸脱するＣとなし膠
こ穫々の変形が可能であることば勿論である。
のではなく、本発明の技術的範囲を逸脱するＣとなし膠
こ穫々の変形が可能であることば勿論である。
第１図は従来の充電変換素子の１９１を示した断面図、
第２図は光導電効果を説明する為のバンドモデル図、第
３図は本発明の詳細な説明する為のバンドモデル図、第
４図は第３図の構成の等価回路図、第５図は別の実施例
を示し九バンドモデル図、第６図は本発明に基づきライ
ンセンサを構成した場合の概略図、第７図（ｉ及び（鴫
は実験データを示し九グラフ図、である。 （符号の説明） に基 板 ２：光電変換層（非晶質シリコン） ４：電極（メタル） 特許出願人 株式会社 リ コ 一 代 理 人 小 橋 正 明 ゛・
（パ１ ＼−−−′ｌ 第１図 第２０ 第３Ｚ 第４ ｒ
第２図は光導電効果を説明する為のバンドモデル図、第
３図は本発明の詳細な説明する為のバンドモデル図、第
４図は第３図の構成の等価回路図、第５図は別の実施例
を示し九バンドモデル図、第６図は本発明に基づきライ
ンセンサを構成した場合の概略図、第７図（ｉ及び（鴫
は実験データを示し九グラフ図、である。 （符号の説明） に基 板 ２：光電変換層（非晶質シリコン） ４：電極（メタル） 特許出願人 株式会社 リ コ 一 代 理 人 小 橋 正 明 ゛・
（パ１ ＼−−−′ｌ 第１図 第２０ 第３Ｚ 第４ ｒ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、非晶質半導体物質から形成される光電変換部と、前
記光電変換部の異なつた位置に互いに離隔して接続され
た少なくとも１対の電極とを有しており、前記光電変換
部と前記１対の電極との間の接続の少なくとも１方の接
続がシヨツトキーバリア接合であることを特徴とする光
電変換素子。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記光電変換部及
び電極を基板上に形成したことを特徴とする光電変換素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60002035A JPH0732243B2 (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60002035A JPH0732243B2 (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 光電変換素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61161752A true JPS61161752A (ja) | 1986-07-22 |
| JPH0732243B2 JPH0732243B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=11518072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60002035A Expired - Lifetime JPH0732243B2 (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 光電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0732243B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55127078A (en) * | 1979-03-24 | 1980-10-01 | Anritsu Corp | Radiating wave detector |
| JPS5628565A (en) * | 1979-08-16 | 1981-03-20 | Fuji Electric Co Ltd | Solid image pickup device |
| JPS58115853A (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-09 | Seiko Epson Corp | イメ−ジセンサの製造方法 |
| JPS5954962U (ja) * | 1982-10-04 | 1984-04-10 | 沖電気工業株式会社 | 光センサ |
-
1985
- 1985-01-11 JP JP60002035A patent/JPH0732243B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55127078A (en) * | 1979-03-24 | 1980-10-01 | Anritsu Corp | Radiating wave detector |
| JPS5628565A (en) * | 1979-08-16 | 1981-03-20 | Fuji Electric Co Ltd | Solid image pickup device |
| JPS58115853A (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-09 | Seiko Epson Corp | イメ−ジセンサの製造方法 |
| JPS5954962U (ja) * | 1982-10-04 | 1984-04-10 | 沖電気工業株式会社 | 光センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0732243B2 (ja) | 1995-04-10 |
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