JPS62147786A - 光検出素子 - Google Patents
光検出素子Info
- Publication number
- JPS62147786A JPS62147786A JP60289029A JP28902985A JPS62147786A JP S62147786 A JPS62147786 A JP S62147786A JP 60289029 A JP60289029 A JP 60289029A JP 28902985 A JP28902985 A JP 28902985A JP S62147786 A JPS62147786 A JP S62147786A
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- Japan
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- inp
- thickness
- ingaasp
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、光検出素子に関し、特に低バイアスにおけ
る高速応答性を改善した光検出素子に関するものである
。
る高速応答性を改善した光検出素子に関するものである
。
第２図はエレクトロニクスレターズ第１８巻１９８２年
９４５ （Ｅ（ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ １．ｅｔｔｅｒｓ
１８（１９８２） ９４５）に示された従来の光検出
素子の断面図であり、図において、１はｎ” −ＩｎＰ
基板、２はｎ′″−ＴｎＰバッファ層、３はｎ−ＩｎＣ
ａＡｓ光吸収層、６はｎ−１ｎＰ増倍層、７は保護膜、
８はｐ”−ＩｎＰ領域、９は無反射コート膜、１０はｐ
型電極、１）はｎ型電極、１２はｎ −１ｎ Ｇ ａ
Ａ Ｓ Ｐ第１キャリア加速層、１３はｎ−ＴｎＧａＡ
ｓｐ第２キャリア加速層である。
９４５ （Ｅ（ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ １．ｅｔｔｅｒｓ
１８（１９８２） ９４５）に示された従来の光検出
素子の断面図であり、図において、１はｎ” −ＩｎＰ
基板、２はｎ′″−ＴｎＰバッファ層、３はｎ−ＩｎＣ
ａＡｓ光吸収層、６はｎ−１ｎＰ増倍層、７は保護膜、
８はｐ”−ＩｎＰ領域、９は無反射コート膜、１０はｐ
型電極、１）はｎ型電極、１２はｎ −１ｎ Ｇ ａ
Ａ Ｓ Ｐ第１キャリア加速層、１３はｎ−ＴｎＧａＡ
ｓｐ第２キャリア加速層である。
次に動作について説明する。上側から入射した光は光吸
収層３で吸収されて電子−正孔対を生成し、増倍層６か
ら第２キャリア加速層１３および第１キヤリア加速ｌ１
）２を通して光吸収Ｉ！Ｉ３にまで伸びているｐ−ｎ接
合の空乏領域の電界により、正孔がｐ”−１ｎＰ領域８
に向かって加速され、光吸収による電流として検出する
ことができる。
収層３で吸収されて電子−正孔対を生成し、増倍層６か
ら第２キャリア加速層１３および第１キヤリア加速ｌ１
）２を通して光吸収Ｉ！Ｉ３にまで伸びているｐ−ｎ接
合の空乏領域の電界により、正孔がｐ”−１ｎＰ領域８
に向かって加速され、光吸収による電流として検出する
ことができる。
ここでｐ−ｎ接合は逆方向にバイアスされており、各接
合での電界はトンネル電流が支配的にならないぐらいに
小さくかつ各接合で正札の蓄積が生じない程度に大きく
し、ｐ−ｎ接合での電界がなだれ破壊を生じる程度に大
きくすれば、空乏領域で加速された正札はなだれ破壊に
より、あらたに電子−正孔対を生成するため、光電流は
増倍され、これにより感度を大きくすることができる。
合での電界はトンネル電流が支配的にならないぐらいに
小さくかつ各接合で正札の蓄積が生じない程度に大きく
し、ｐ−ｎ接合での電界がなだれ破壊を生じる程度に大
きくすれば、空乏領域で加速された正札はなだれ破壊に
より、あらたに電子−正孔対を生成するため、光電流は
増倍され、これにより感度を大きくすることができる。
また光吸収層３．第１キャリア加速層１２および第２キ
ャリア加速層１３のバンドギャップに相当する波長はそ
れぞれ１．６６μｍ、 １．５５ｕ ｍ、 １．３μｍ
であり、１．５μｍ帯の光に対しては第１キャリア加速
層１２でも吸収がなされるが、第１キャリア加速層１２
の層厚が薄いため、光吸収層３まで十分空乏領域が伸び
るような高バイアス電圧でしか十分な感度および応答速
度が得られない。
ャリア加速層１３のバンドギャップに相当する波長はそ
れぞれ１．６６μｍ、 １．５５ｕ ｍ、 １．３μｍ
であり、１．５μｍ帯の光に対しては第１キャリア加速
層１２でも吸収がなされるが、第１キャリア加速層１２
の層厚が薄いため、光吸収層３まで十分空乏領域が伸び
るような高バイアス電圧でしか十分な感度および応答速
度が得られない。
従来の光検出素子は以上のように構成されているので、
十分な高バイアス電圧を印加しないと、十分な感度、応
答速度を得ることができず、低いバイアス電圧を印加す
る場合、すなわちｐｉｎフォトダイオードとして動作さ
せる場合においては良好な特性が得られないという欠点
があった。
十分な高バイアス電圧を印加しないと、十分な感度、応
答速度を得ることができず、低いバイアス電圧を印加す
る場合、すなわちｐｉｎフォトダイオードとして動作さ
せる場合においては良好な特性が得られないという欠点
があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、高バイアス電圧の印加によってアバランシェ
フォトダイオードとして使えるとともに、低バイアス電
圧の印加によってｐｉｎフォトダイオードとしても使用
できる光検出素子を得ることを目的とする。
たもので、高バイアス電圧の印加によってアバランシェ
フォトダイオードとして使えるとともに、低バイアス電
圧の印加によってｐｉｎフォトダイオードとしても使用
できる光検出素子を得ることを目的とする。
この発明に係る光検出素子は、キャリア加速層であるＩ
ｎＧａＡｓＰ層群に、そのバンドギャップが波長１．５
μｍに相当する０、８３ｅＶ以下で、か ゛つその層
厚が０．５μｍ以上の層を持たせたものである。
ｎＧａＡｓＰ層群に、そのバンドギャップが波長１．５
μｍに相当する０、８３ｅＶ以下で、か ゛つその層
厚が０．５μｍ以上の層を持たせたものである。
この発明においては、バッドギャップが波長１．５μｍ
に相当する０、８３ｅＶ以下で、その層厚が０．５μｍ
以上のＩｎＧａＡｓＰキャリア加速層を設けたことから
、１．５μｍ帯の光に対してはこのＩｎＧａＡｓＰキャ
リア加速層が光吸収層として作用することとなる。
に相当する０、８３ｅＶ以下で、その層厚が０．５μｍ
以上のＩｎＧａＡｓＰキャリア加速層を設けたことから
、１．５μｍ帯の光に対してはこのＩｎＧａＡｓＰキャ
リア加速層が光吸収層として作用することとなる。
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第１図は本発明の一実施例による°光検出素子を示す。
図におイテ、１はｎ”−Ｉｎｐ基板、２はｎ゛−ｒｎＰ
バフファ層、３はｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層、４はバン
ドギャップの相当波長が１．５５μｍで、かつその層厚
が０．５層ｍのｎ−夏ｎＧａＡｓＰ第１キャリア加速層
、５はバンドギャップの相当波長が１．２μｍでその層
厚が０．１μｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ第２キャリア加速
層、６はｎ−ＩｎＰ増倍層、７は保護膜、８はｐ” −
１ｎＰ領域、９は無反射コート膜、１０はｐ型電極、１
）はｎ型電極である。
バフファ層、３はｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層、４はバン
ドギャップの相当波長が１．５５μｍで、かつその層厚
が０．５層ｍのｎ−夏ｎＧａＡｓＰ第１キャリア加速層
、５はバンドギャップの相当波長が１．２μｍでその層
厚が０．１μｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ第２キャリア加速
層、６はｎ−ＩｎＰ増倍層、７は保護膜、８はｐ” −
１ｎＰ領域、９は無反射コート膜、１０はｐ型電極、１
）はｎ型電極である。
次に動作について説明する。上側から入射した波長１．
２〜１．５５μｍの光は第１キャリア加速層４および光
吸収層３で吸収されて電子−正孔対を生成し、増倍Ｎ６
から第２キャリア加速層５および第１キヤリア加速Ｎ４
を通して光吸収層３まで伸びているｐ−ｎ接合の空乏領
域の電界により、正孔がｐ”−１ｎＰ領域８に向かって
加速され、光吸収による電流として検出することができ
る。
２〜１．５５μｍの光は第１キャリア加速層４および光
吸収層３で吸収されて電子−正孔対を生成し、増倍Ｎ６
から第２キャリア加速層５および第１キヤリア加速Ｎ４
を通して光吸収層３まで伸びているｐ−ｎ接合の空乏領
域の電界により、正孔がｐ”−１ｎＰ領域８に向かって
加速され、光吸収による電流として検出することができ
る。
ここでアバランシェフォトダイオードとして動作させる
ときは、ｐ−ｎ接合の逆方向電圧を高めて各接合での電
界をトンネル電流が支配的にならない程度に小さくかつ
各接合で正孔の蓄積が生じない程度に大き′＜シ、ｐ−
ｎ接合部でのなだれ破壊によりあらたに電子−正孔対を
生成させて光電流を増倍する。
ときは、ｐ−ｎ接合の逆方向電圧を高めて各接合での電
界をトンネル電流が支配的にならない程度に小さくかつ
各接合で正孔の蓄積が生じない程度に大き′＜シ、ｐ−
ｎ接合部でのなだれ破壊によりあらたに電子−正孔対を
生成させて光電流を増倍する。
またｐｉｎフォトダイオードとして動作させるときは、
増倍層６．第２キャリア加速層５及び第１キャリア加速
層４の各接合での電界が正孔の蓄積を生じない程度にｐ
−ｎ接合を逆バイアスすればよく、十分低いバイアスで
も動作が可能である。
増倍層６．第２キャリア加速層５及び第１キャリア加速
層４の各接合での電界が正孔の蓄積を生じない程度にｐ
−ｎ接合を逆バイアスすればよく、十分低いバイアスで
も動作が可能である。
また０、９〜１．２μｍの波長の光については光の吸収
が第２キヤリア加速層５．第１キャリア加速層４および
光吸収層３の３層で生じ、１．５５〜１．７μｍの波長
の光についてはそれが光吸収層３の１層で生じる点で異
なるが、アバランシェフォトダイオードとしての動作は
同様である。
が第２キヤリア加速層５．第１キャリア加速層４および
光吸収層３の３層で生じ、１．５５〜１．７μｍの波長
の光についてはそれが光吸収層３の１層で生じる点で異
なるが、アバランシェフォトダイオードとしての動作は
同様である。
以上のような本実施例の光検出素子では、第１キャリア
加速層をバンドギャップの相当波長が１゜５５μｍで、
かつ層厚が０．５μｍの層としたので、波長１．５μｍ
の光に対してはこの第１キャリア加速層が光吸収層とし
て作用し、その結果低いバ・イアスミ圧によっても十分
な感度、応答速度を得ることができる。
加速層をバンドギャップの相当波長が１゜５５μｍで、
かつ層厚が０．５μｍの層としたので、波長１．５μｍ
の光に対してはこの第１キャリア加速層が光吸収層とし
て作用し、その結果低いバ・イアスミ圧によっても十分
な感度、応答速度を得ることができる。
なお上記実施例ではＩ ｎＣｙａＡｓ Ｐ層として２層
構造のものを示したが、これは１層のみあるいは３層以
上からなるものでもよい。
構造のものを示したが、これは１層のみあるいは３層以
上からなるものでもよい。
また上記実施例ではｎ−１ｎＰ増倍層として１層構造の
もを示したが、２層以上の多層構造のものでも同様であ
る。
もを示したが、２層以上の多層構造のものでも同様であ
る。
さらに上記実施例ではｐ” −ＩｎＰ？＋Ｘ域として１
つのプレーナ接合からなるものを示したが、複数個のプ
レーナ接合を組みあわせたものでも同様である。
つのプレーナ接合からなるものを示したが、複数個のプ
レーナ接合を組みあわせたものでも同様である。
以上のように、この発明によれば、ＩｎＧａＡｓＰキャ
リア加速層に、層厚が０．５μｍ以上でバンドギャップ
が０．８３ｅＶ以下の層を含ませるようにしたので、低
バイアス電圧を印加する場合においても十分な感度と応
答速度が得られる効果がある。
リア加速層に、層厚が０．５μｍ以上でバンドギャップ
が０．８３ｅＶ以下の層を含ませるようにしたので、低
バイアス電圧を印加する場合においても十分な感度と応
答速度が得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による光検出素子を示す断
面図、第２図は従来の光検出素子を示す断面図である。 １はｎ”−ＴｎＰ基板、２はｎ” −Ｉ ｎ ｐハフフ
ッ層、３はｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層、４はｎ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ第１キャリア加速層、５はｎ−ＩｎＧａＡｓＰ
第２キャリア加速層、６はｎ−１ｎＰ増倍層、８はｐ”
−ＩｎＰ領域である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
面図、第２図は従来の光検出素子を示す断面図である。 １はｎ”−ＴｎＰ基板、２はｎ” −Ｉ ｎ ｐハフフ
ッ層、３はｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層、４はｎ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ第１キャリア加速層、５はｎ−ＩｎＧａＡｓＰ
第２キャリア加速層、６はｎ−１ｎＰ増倍層、８はｐ”
−ＩｎＰ領域である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- （１）光を吸収するためのＩｎＧａＡｓ層と、光起電力
効果により光を検出するためのｐ−ｎ接合を含むＩｎＰ
層と、 光生成キャリアをヘテロ界面に蓄積させないように上記
ＩｎＰ層とＩｎＧａＡｓ層との間に挿入された少なくと
も１つ以上のＩｎＧａＡｓＰ層とを備えたフォトダイオ
ード光検出素子において、上記ＩｎＧａＡｓＰ層はバン
ドギャップが０．８３ｅＶ以下で層厚が０．５μｍ以上
の層を含むことを特徴とする光検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60289029A JPS62147786A (ja) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | 光検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60289029A JPS62147786A (ja) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | 光検出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62147786A true JPS62147786A (ja) | 1987-07-01 |
Family
ID=17737903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60289029A Pending JPS62147786A (ja) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | 光検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62147786A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0362977A (ja) * | 1989-07-31 | 1991-03-19 | Mitsubishi Electric Corp | 長波長アバランシエフォトダイオード |
| US5053837A (en) * | 1987-09-16 | 1991-10-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Ingaas/inp type pin photodiodes |
| CN110707181A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-01-17 | 武汉敏芯半导体股份有限公司 | 台面型光电探测器的制作方法 |
-
1985
- 1985-12-20 JP JP60289029A patent/JPS62147786A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5053837A (en) * | 1987-09-16 | 1991-10-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Ingaas/inp type pin photodiodes |
| JPH0362977A (ja) * | 1989-07-31 | 1991-03-19 | Mitsubishi Electric Corp | 長波長アバランシエフォトダイオード |
| CN110707181A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-01-17 | 武汉敏芯半导体股份有限公司 | 台面型光电探测器的制作方法 |
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