JPS6157716B2 - - Google Patents
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- JPS6157716B2 JPS6157716B2 JP52081316A JP8131677A JPS6157716B2 JP S6157716 B2 JPS6157716 B2 JP S6157716B2 JP 52081316 A JP52081316 A JP 52081316A JP 8131677 A JP8131677 A JP 8131677A JP S6157716 B2 JPS6157716 B2 JP S6157716B2
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- light absorption
- compound semiconductor
- absorption layer
- semiconductor layer
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Links
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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
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
- H01L31/1075—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes in which the active layers, e.g. absorption or multiplication layers, form an heterostructure, e.g. SAM structure
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光通信システム等に用いる高速・高感
度で低雑音な光検出器に関するものである。
度で低雑音な光検出器に関するものである。
半導体光検出器のなかでアバランシ・フオトダ
イオード（以下APDと呼ぶ）は高感度かつ高速
で光通信システムにおける受光器として最も重要
視されている。これにはSi単結晶を用いたAPD
が広く使用されているが、１μｍ以上の波長光を
検出することは困難で、光フアイバー伝送の伝送
損失の低い波長帯とされている1.1〜1.4μｍでは
使用することができない。またSi―APDでは長
波長になるほど吸収係数が小さくなり有効に光を
吸収するためには数10μｍ〜数100μｍの空乏層
を必要とし高速化できなくなる。また、長波長用
としてGe・APDもあるが暗電流と過剰雑音が大
きく光通信用として最適な検出器ではない。
イオード（以下APDと呼ぶ）は高感度かつ高速
で光通信システムにおける受光器として最も重要
視されている。これにはSi単結晶を用いたAPD
が広く使用されているが、１μｍ以上の波長光を
検出することは困難で、光フアイバー伝送の伝送
損失の低い波長帯とされている1.1〜1.4μｍでは
使用することができない。またSi―APDでは長
波長になるほど吸収係数が小さくなり有効に光を
吸収するためには数10μｍ〜数100μｍの空乏層
を必要とし高速化できなくなる。また、長波長用
としてGe・APDもあるが暗電流と過剰雑音が大
きく光通信用として最適な検出器ではない。
本発明はこのような欠点のない光通信用検出器
を提供するもので、多層化合物半導体で構成する
半導体装置であり、各層の格子定数が、0.1％以
下の程度で同一となる多層構造半薄体において、
光励起により電子と正孔を生成する光吸収層を備
え、その光吸収層と同一導電型で禁制帯幅が前記
光吸収層の禁制帯幅より大である半導体層中に
PN接合を形成することによりアバランシ領域と
光吸収領域をヘテロ接合により分離したことを特
徴とするAPDで、従来のAPDにおけるアバラン
シ領域での光励起による電子と正孔がほゞ同程度
増倍に寄与することによる雑音の増大を軽減しか
つヘテロ接合により暗電流の低減を計ることを目
的としている。
を提供するもので、多層化合物半導体で構成する
半導体装置であり、各層の格子定数が、0.1％以
下の程度で同一となる多層構造半薄体において、
光励起により電子と正孔を生成する光吸収層を備
え、その光吸収層と同一導電型で禁制帯幅が前記
光吸収層の禁制帯幅より大である半導体層中に
PN接合を形成することによりアバランシ領域と
光吸収領域をヘテロ接合により分離したことを特
徴とするAPDで、従来のAPDにおけるアバラン
シ領域での光励起による電子と正孔がほゞ同程度
増倍に寄与することによる雑音の増大を軽減しか
つヘテロ接合により暗電流の低減を計ることを目
的としている。
図は本発明の一実施例を示す構成図で、１は
N+型GaAs基板で、この基板上にハロゲン輸送法
による気相成長によりＮ型GaAs層２を不純物濃
度１×1015cm-3で厚さ５μｍエピタキシヤル成長
する。次に層２上に気相あるいは液相成長法によ
りＮ型GaAlAs層３を不純物濃度１×1016cm-3で
厚さ1.5μｍエピタキシヤル成長する。次にＮ型
GaAlAs層３の表面よりZnの熱拡散によりP+型
GaAlAs層４を0.5μｍ作製する。５は電極でＣ
γ，Al，Auを順次蒸着したものであり、６はAu
―Ge合金を蒸着した電極である。この装置の特
長は、GaAsでは正孔のイオン化率が電子のイオ
ン化率より大であることから光吸収層２を正孔が
小数キヤリアとなるようにＮ型GaAsとし厚みを
入射光の大部分が吸収されるように吸収係数を逆
数より充分大きく５μｍにし、不純物濃度を
GaAlAs層内にある接合面から空乏層が効果的に
広がるように低不純物濃度1016cm-3以下としたこ
とである。またこの上にGaAlAs層を有し、この
中に接合面を形成して光に対しては窓として通過
させ、層２で光励起によりできた正孔をアバラン
シ増倍させるアバランシ領域を３のＮ型GaAlAs
層内に持つように濃度と厚みをそれぞれ約１×
1016cm-3および１μｍとしたことである。このよ
うにして作製した装置の特性は増倍率100以上、
周波数応答2GHz以上、増倍率100での過剰雑音が
8dB以下、量子効率60％以上の優れた特性が得ら
れる。
N+型GaAs基板で、この基板上にハロゲン輸送法
による気相成長によりＮ型GaAs層２を不純物濃
度１×1015cm-3で厚さ５μｍエピタキシヤル成長
する。次に層２上に気相あるいは液相成長法によ
りＮ型GaAlAs層３を不純物濃度１×1016cm-3で
厚さ1.5μｍエピタキシヤル成長する。次にＮ型
GaAlAs層３の表面よりZnの熱拡散によりP+型
GaAlAs層４を0.5μｍ作製する。５は電極でＣ
γ，Al，Auを順次蒸着したものであり、６はAu
―Ge合金を蒸着した電極である。この装置の特
長は、GaAsでは正孔のイオン化率が電子のイオ
ン化率より大であることから光吸収層２を正孔が
小数キヤリアとなるようにＮ型GaAsとし厚みを
入射光の大部分が吸収されるように吸収係数を逆
数より充分大きく５μｍにし、不純物濃度を
GaAlAs層内にある接合面から空乏層が効果的に
広がるように低不純物濃度1016cm-3以下としたこ
とである。またこの上にGaAlAs層を有し、この
中に接合面を形成して光に対しては窓として通過
させ、層２で光励起によりできた正孔をアバラン
シ増倍させるアバランシ領域を３のＮ型GaAlAs
層内に持つように濃度と厚みをそれぞれ約１×
1016cm-3および１μｍとしたことである。このよ
うにして作製した装置の特性は増倍率100以上、
周波数応答2GHz以上、増倍率100での過剰雑音が
8dB以下、量子効率60％以上の優れた特性が得ら
れる。
以上GaAs―GaAlAsへテロ接合によるAPD実
施例について述べたが、本装置はGaAs―
GaAlAs半導体レーザの受光器として有用であ
る。また長波長用光検出器を実用化する場合に
も、GaInAs，GaAsSb，GaInAsP等の多元化合
物半導体を用いて作製することが可能であり、ヘ
テロ接合により暗電流の低減等に有用な装置が得
られる。
施例について述べたが、本装置はGaAs―
GaAlAs半導体レーザの受光器として有用であ
る。また長波長用光検出器を実用化する場合に
も、GaInAs，GaAsSb，GaInAsP等の多元化合
物半導体を用いて作製することが可能であり、ヘ
テロ接合により暗電流の低減等に有用な装置が得
られる。
図は本発明の一実施例を示す構成図で、１は
N+型GaAs基板、２はＮ型GaAs層光吸収層、３
はＮ型GaAlAs層、４はP+型GaAlAs層、５およ
び６は電極である。
N+型GaAs基板、２はＮ型GaAs層光吸収層、３
はＮ型GaAlAs層、４はP+型GaAlAs層、５およ
び６は電極である。
Claims (1)
- １ 光励起により電子と正孔を生成する化合物半
導体から成る光吸収層と、この光吸収層と同じ導
電型で、かつ禁制帯幅が前記光吸収層の禁制帯幅
よりも大きい化合物半導体層との積層構造、及び
前記禁制帯幅の大きい化合物半導体層中に形成し
たPN接合を少なくとも備え、動作時に空乏層が
前記光吸収層内に拡がり、かつ、アバランシ領域
が前記化合物半導体層中に存在するよう、前記禁
制帯幅の大きい化合物半導体層の不純物濃度と層
厚を定めたことを特徴とするヘテロ接合アバラン
シ・フオトダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8131677A JPS5416196A (en) | 1977-07-06 | 1977-07-06 | Hetero junction avalanche photo diode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8131677A JPS5416196A (en) | 1977-07-06 | 1977-07-06 | Hetero junction avalanche photo diode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5416196A JPS5416196A (en) | 1979-02-06 |
| JPS6157716B2 true JPS6157716B2 (ja) | 1986-12-08 |
Family
ID=13742981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8131677A Granted JPS5416196A (en) | 1977-07-06 | 1977-07-06 | Hetero junction avalanche photo diode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5416196A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5664477A (en) * | 1979-10-30 | 1981-06-01 | Nec Corp | Hetero-junction avalanche-photodiode |
| JPS577978A (en) * | 1980-06-18 | 1982-01-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Opto-electronic switch |
| US4390889A (en) * | 1980-10-09 | 1983-06-28 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Photodiode having an InGaAs layer with an adjacent InGaAsP p-n junction |
| AT12494U9 (de) | 2011-01-19 | 2012-09-15 | Plansee Se | Röntgendrehanode |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3889284A (en) * | 1974-01-15 | 1975-06-10 | Us Army | Avalanche photodiode with varying bandgap |
| JPS5316593A (en) * | 1976-07-30 | 1978-02-15 | Hitachi Ltd | Semiconductor photo detector |
| JPS5397386A (en) * | 1977-02-07 | 1978-08-25 | Hitachi Ltd | Avalanche photo diode |
-
1977
- 1977-07-06 JP JP8131677A patent/JPS5416196A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3889284A (en) * | 1974-01-15 | 1975-06-10 | Us Army | Avalanche photodiode with varying bandgap |
| JPS5316593A (en) * | 1976-07-30 | 1978-02-15 | Hitachi Ltd | Semiconductor photo detector |
| JPS5397386A (en) * | 1977-02-07 | 1978-08-25 | Hitachi Ltd | Avalanche photo diode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5416196A (en) | 1979-02-06 |
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