JPS62179163A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
- Publication number
- JPS62179163A JPS62179163A JP61019751A JP1975186A JPS62179163A JP S62179163 A JPS62179163 A JP S62179163A JP 61019751 A JP61019751 A JP 61019751A JP 1975186 A JP1975186 A JP 1975186A JP S62179163 A JPS62179163 A JP S62179163A
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- Japan
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- electric field
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- layer
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- Pending
Links
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- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract 6
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 4
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- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
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- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Light Receiving Elements (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】
〔概要〕
半導体受光素子の光吸収層にその深さ方向に電界または
擬似的電界を形成し、光によって光吸収層に発生したホ
ールをウィンドウ層側に運ぶようにして素子の応答速度
を速くする。
擬似的電界を形成し、光によって光吸収層に発生したホ
ールをウィンドウ層側に運ぶようにして素子の応答速度
を速くする。
本発明は、半導体受光素子に係り、特にその応答速度の
向上を図るものである。
向上を図るものである。
第４図に従来のブレーナ型ホトコンダクタの構成を示し
、図（Ａ）にの要部断面を図（Ｂ）にその素子の深さ方
向Ｘでのエネルギ・バンド図を示す。第４図において、
１はＩｎＰの基板、４２は光吸収層で例えばＩｎＧａＡ
ｓで形成される。また３はウィンドウ層のｒｎＰであり
、該ウィンドウ層４２を貫いて素子表面に電極４，５が
形成されている。
、図（Ａ）にの要部断面を図（Ｂ）にその素子の深さ方
向Ｘでのエネルギ・バンド図を示す。第４図において、
１はＩｎＰの基板、４２は光吸収層で例えばＩｎＧａＡ
ｓで形成される。また３はウィンドウ層のｒｎＰであり
、該ウィンドウ層４２を貫いて素子表面に電極４，５が
形成されている。
ところが、従来のブレーナ型ホトコンダクタは、パルス
応答時の立ち下がり時間が長くなり、高速応答の点で問
題があった。第４図の構造では、光吸収層４２の表面か
ら離れた領域で発生したキャリアは、弱い電界しか感す
ることができず、特に、移動度の小さいホールは、電極
５に到達する移動時間が長くなり、ホールの実行的な寿
命が長いため高速応答の障害となっていたものと考えら
れる。
応答時の立ち下がり時間が長くなり、高速応答の点で問
題があった。第４図の構造では、光吸収層４２の表面か
ら離れた領域で発生したキャリアは、弱い電界しか感す
ることができず、特に、移動度の小さいホールは、電極
５に到達する移動時間が長くなり、ホールの実行的な寿
命が長いため高速応答の障害となっていたものと考えら
れる。
本発明では、上記問題点を解決するために、ホオト・コ
ンダクタの光吸収層で発生したホールを素子の深さ方向
に発生する電界または擬似的電界により、電界の強い領
域に引き寄せるようにする。
ンダクタの光吸収層で発生したホールを素子の深さ方向
に発生する電界または擬似的電界により、電界の強い領
域に引き寄せるようにする。
本発明の構成において、ホールは電界の強い領域に電界
もしくは擬似的電界により引き寄せられる結果、ホール
の電極間移動時間を短くし、ホールの実効的なライフタ
イムを短くし、応答速度の改善を行なうことができる。
もしくは擬似的電界により引き寄せられる結果、ホール
の電極間移動時間を短くし、ホールの実効的なライフタ
イムを短くし、応答速度の改善を行なうことができる。
第１図に本発明の実施例１の構成図を示し、図（Ａ）に
素子の要部断面構成を、また図（Ｂ）に素子の深さＸ方
向のエネルギ・バンド図を示している。第１図において
、１は基板で、例えばＩｎＰで構成され、２は光吸収層
でこの場合ハンド・ギャップ傾斜層で形成される。また
３はウィンドウ層で、例えばＩｎＰで形成される。４，
５は素子表面に形成され、ウィンドウ層２を貫いて２の
光吸収層にオーミックに接触する一対の電極である。
素子の要部断面構成を、また図（Ｂ）に素子の深さＸ方
向のエネルギ・バンド図を示している。第１図において
、１は基板で、例えばＩｎＰで構成され、２は光吸収層
でこの場合ハンド・ギャップ傾斜層で形成される。また
３はウィンドウ層で、例えばＩｎＰで形成される。４，
５は素子表面に形成され、ウィンドウ層２を貫いて２の
光吸収層にオーミックに接触する一対の電極である。
ここで、２の光吸収層のバンド・ギャップ傾斜層は、例
えば以下のように形成されている。
えば以下のように形成されている。
（光吸収層２ ： Ｉｎ１−ｘＧａｘＡ５ｙ Ｐ Ｉ−
７を用いた場合）ｙ値： 入射側のウィンドウ層３と接する側のｙ＝１基板１に接
する側のｙ＝０．６ になるように組成をリニアに変化させる。
７を用いた場合）ｙ値： 入射側のウィンドウ層３と接する側のｙ＝１基板１に接
する側のｙ＝０．６ になるように組成をリニアに変化させる。
Ｘ値：
格子整合条件から次の式に従うようにする。
）’ ＝０．４２ｘ／ （０，１８＋０．０２ｘ） ）
なお、ここで光吸収層２の厚さは例えば１．５μｍ程度
とする。
なお、ここで光吸収層２の厚さは例えば１．５μｍ程度
とする。
その結果、第１図（Ｂ）のエネルギ・バンド図のように
、ウィンドウ層３例のエネルギ・バンド・ギャップが狭
く、基板Ｉ Ｉｌｌのそれが広くなり、充満帯の端■に
傾斜が生じる。従って、光の入射によって光吸収層２の
内部で発生したキャリア（エレクトロンｅ、ホールｈ）
のうちホールｈは、ウィンドウ層３の側に引き寄せられ
る。即ち、光吸収層のホールｈは素子のウィンドウ層３
側に向かう擬似的電界を感する。この光吸収層２のウィ
ンドウ層３に近い部分は電極４，５に与えるバイアス電
圧による電界強度が大きいから、ホールｈは速やかに電
界によって電極５に到達することができる。その結果、
従来例の第４図の場合より、ずっとホールの電極到達時
間を短（することができ、素子の応答速度の高速化が可
能になる。
、ウィンドウ層３例のエネルギ・バンド・ギャップが狭
く、基板Ｉ Ｉｌｌのそれが広くなり、充満帯の端■に
傾斜が生じる。従って、光の入射によって光吸収層２の
内部で発生したキャリア（エレクトロンｅ、ホールｈ）
のうちホールｈは、ウィンドウ層３の側に引き寄せられ
る。即ち、光吸収層のホールｈは素子のウィンドウ層３
側に向かう擬似的電界を感する。この光吸収層２のウィ
ンドウ層３に近い部分は電極４，５に与えるバイアス電
圧による電界強度が大きいから、ホールｈは速やかに電
界によって電極５に到達することができる。その結果、
従来例の第４図の場合より、ずっとホールの電極到達時
間を短（することができ、素子の応答速度の高速化が可
能になる。
第２図は、本発明の実施例２の構成図であり、図（Ａ）
は素子の要部断面図、図（Ｂ）はその素子の深さ方向Ｘ
でのエネルギ・ハンド図である。
は素子の要部断面図、図（Ｂ）はその素子の深さ方向Ｘ
でのエネルギ・ハンド図である。
なお、第２図において、第１図と同一部分には同一符号
で指示している。
で指示している。
この第２図においては、光吸収層２２が不純物濃度傾斜
層になっていることが特徴である。
層になっていることが特徴である。
即ち、本実施例によれば、ウィンドウ層３に接する側の
光吸収層のｎ型の不純物濃度を低くし、基板に行く程不
純物濃度を高くする。ｎ型の不純物としては、ＩｎＰ系
の場合例えば硫黄（Ｓ）を用い、濃度分布は入射側で１
０１５ｃＩ１１−３、基板側で１０１１０ｌ７’程度の
濃度になるようにリニアに変化させる。
光吸収層のｎ型の不純物濃度を低くし、基板に行く程不
純物濃度を高くする。ｎ型の不純物としては、ＩｎＰ系
の場合例えば硫黄（Ｓ）を用い、濃度分布は入射側で１
０１５ｃＩ１１−３、基板側で１０１１０ｌ７’程度の
濃度になるようにリニアに変化させる。
その他は第１図と同様である。
この構成において、光の入射により光吸収層２２で発生
したキャリア（エレクトロンｅ、ホールｈ）のうち、ホ
ールｈは、ドーピング濃度の傾きによって生じるビルト
インポテンシャルによって、ウィンドウ層３に近い側の
強い電界領域に運ばれる。従って、従来の第４図の構造
に比べてホールｈの電極到達時間を短くできる。
したキャリア（エレクトロンｅ、ホールｈ）のうち、ホ
ールｈは、ドーピング濃度の傾きによって生じるビルト
インポテンシャルによって、ウィンドウ層３に近い側の
強い電界領域に運ばれる。従って、従来の第４図の構造
に比べてホールｈの電極到達時間を短くできる。
第３図に本発明の実施例３の構成図を示し、図（Ａ）は
素子の要部断面を示し、図（Ｂ）はその素子表面から深
さ方向Ｘへとったエネルギ・バンド図である。各部の符
号のうち、第１図と同一部分については同一符号で指示
している。
素子の要部断面を示し、図（Ｂ）はその素子表面から深
さ方向Ｘへとったエネルギ・バンド図である。各部の符
号のうち、第１図と同一部分については同一符号で指示
している。
この実施例３では、第１図のバンド・ギャップ傾斜層か
らなる光吸収層２をもった素子の基板１に背面電極（バ
ンクゲート）３３を設けたことが特徴である。その他は
、上記第１図の素子構造と同様である。
らなる光吸収層２をもった素子の基板１に背面電極（バ
ンクゲート）３３を設けたことが特徴である。その他は
、上記第１図の素子構造と同様である。
この実施例３では、第３図（Ｂ）のエネルギ・バンド図
のように背面電極に正電圧をかけて動作せしめる。従っ
て、光の入射によって発生した光吸収層のホールｈは、
第１図の擬似的な電界に加えて、背面電極の正電圧によ
る電界により、電界が強いウィンドウ層３側に運ばれる
ので、従来の構造に比べてホールｈの電極５への到達時
間を短くすることができる。
のように背面電極に正電圧をかけて動作せしめる。従っ
て、光の入射によって発生した光吸収層のホールｈは、
第１図の擬似的な電界に加えて、背面電極の正電圧によ
る電界により、電界が強いウィンドウ層３側に運ばれる
ので、従来の構造に比べてホールｈの電極５への到達時
間を短くすることができる。
以上のように、本発明によれば、光吸収層で発生したホ
ールは電界の強い領域に電界もしくは擬似的電界により
引き寄せられる結果、ホールの電極間移動時間が短かく
なり、ホールの実効的なライフタイムを短くすることが
でき、応答速度の改善を行なうことができる。
ールは電界の強い領域に電界もしくは擬似的電界により
引き寄せられる結果、ホールの電極間移動時間が短かく
なり、ホールの実効的なライフタイムを短くすることが
でき、応答速度の改善を行なうことができる。
第１図（Ａ）、 （Ｂ）は本発明の実施例１の構成図
のそれぞれ素子の要部断面図及びエネルギ・バンド図、
第２図（Ａ）、 （Ｂ）は本発明の実施例２の構成図
のそれぞれ素子の要部断面図及びエネルギ・バンド図、
第３図（Ａ）、 （Ｂ）は本発明の実施例３の構成
図のそれぞれ素子の要部断面図及びエネルギ・バンド図
、第４図（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来例の素子断面図
及びエネルギ・バンド図である。 １・・・基板 ２．２２．４２・・・光吸収層 ３・・・ウィンドウ層 ４．５・・・電極 ３３・・・背面電極
のそれぞれ素子の要部断面図及びエネルギ・バンド図、
第２図（Ａ）、 （Ｂ）は本発明の実施例２の構成図
のそれぞれ素子の要部断面図及びエネルギ・バンド図、
第３図（Ａ）、 （Ｂ）は本発明の実施例３の構成
図のそれぞれ素子の要部断面図及びエネルギ・バンド図
、第４図（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来例の素子断面図
及びエネルギ・バンド図である。 １・・・基板 ２．２２．４２・・・光吸収層 ３・・・ウィンドウ層 ４．５・・・電極 ３３・・・背面電極
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 バンドギャップが広く光を透過するウィンドウ層の半
導体層と、該半導体層の下に形成され光を吸収する光吸
収層と、該ウィンドウ層の半導体層側から形成され該光
吸収層にオーミックコンタクトをとる１対の電極とを有
する半導体受光素子において、 前記光吸収層にはその深さ方向に電界または擬似的電界
が形成され、該電界または擬似的電界の向きは、前記光
吸収層内に発生したホールを前記ウィンドウ層側に運ぶ
ように形成されてなることを特徴とする半導体受光素子
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61019751A JPS62179163A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61019751A JPS62179163A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62179163A true JPS62179163A (ja) | 1987-08-06 |
Family
ID=12008040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61019751A Pending JPS62179163A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62179163A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62281479A (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-07 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| JPS6373570A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-04 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| US5345093A (en) * | 1991-04-15 | 1994-09-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Graded bandgap semiconductor device for real-time imaging |
-
1986
- 1986-01-31 JP JP61019751A patent/JPS62179163A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62281479A (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-07 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| JPS6373570A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-04 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| US5345093A (en) * | 1991-04-15 | 1994-09-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Graded bandgap semiconductor device for real-time imaging |
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