JPS62190780A - 光トランジスタ - Google Patents
光トランジスタInfo
- Publication number
- JPS62190780A JPS62190780A JP61033287A JP3328786A JPS62190780A JP S62190780 A JPS62190780 A JP S62190780A JP 61033287 A JP61033287 A JP 61033287A JP 3328786 A JP3328786 A JP 3328786A JP S62190780 A JPS62190780 A JP S62190780A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- thickness
- emitter
- mqw
- conductivity type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 16
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 2
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 83
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 9
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 7
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 6
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction
- G02F1/017—Structures with periodic or quasi periodic potential variation, e.g. superlattices, quantum wells
-
- 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
- H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035236—Superlattices; Multiple quantum well structures
-
- 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
- H01L31/11—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by two potential barriers, e.g. bipolar phototransistors
- H01L31/1105—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by two potential barriers, e.g. bipolar phototransistors the device being a bipolar phototransistor
-
- 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
- H01L31/12—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 structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
- H01L31/125—Composite devices with photosensitive elements and electroluminescent elements within one single body
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (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】
（産業上の利用分野）
本発明は光通信ないしは情報処理装置等で利用される光
トランジスタ、特に光双安定素子として機能する光トラ
ンジスタに関する。
トランジスタ、特に光双安定素子として機能する光トラ
ンジスタに関する。
（従来技術）
従来この種の光双安定素子の一種としてアブライドフィ
ジクスレソーズ（ＡＰＬ）４５巻１３〜１５ページに示
されている５ＥＥＤ（Ｓｅｌｆ−ｅｌｅｔｒｏ−ｏｐｔ
ｉｃ ｅｆｆｅｃｔ ｄｅｖｉｃｅ）がある。第６図に
５ＥＥＤの基本構造と光双安定動作のための回路を示す
。この５ＥＥＤ６５はｎ型半導体層６１、ｉ型半導体層
６２、ＭＱＷ層４、ｉ型半導体層６３、ｐ型半導体層６
４の積層構造になっている。第３図は５ＥＥＤ６５に含
まれる多重量子井戸層であるｉ−ＭＱＷ層４の吸収スペ
クトルを模式的に示している。ｉ−ＭＱＷ層４は多重量
子井戸のため通常のバルク結晶と異なり室温でも第３図
に示される様なエキシトンピークが見られる。実線は電
解＝０の場合破線は電解が印加された場合の吸収スペク
トルである。電解を印加することによってエキシトンピ
ークλ０は長波長側のピークλ１に移動することがわが
る。第６図において、波長λ。付近の入射光１０を入射
する。このときに（封−ＭＱＷ層４には電解がががって
いるため第３図の破線の吸収スペクトルとなっている。
ジクスレソーズ（ＡＰＬ）４５巻１３〜１５ページに示
されている５ＥＥＤ（Ｓｅｌｆ−ｅｌｅｔｒｏ−ｏｐｔ
ｉｃ ｅｆｆｅｃｔ ｄｅｖｉｃｅ）がある。第６図に
５ＥＥＤの基本構造と光双安定動作のための回路を示す
。この５ＥＥＤ６５はｎ型半導体層６１、ｉ型半導体層
６２、ＭＱＷ層４、ｉ型半導体層６３、ｐ型半導体層６
４の積層構造になっている。第３図は５ＥＥＤ６５に含
まれる多重量子井戸層であるｉ−ＭＱＷ層４の吸収スペ
クトルを模式的に示している。ｉ−ＭＱＷ層４は多重量
子井戸のため通常のバルク結晶と異なり室温でも第３図
に示される様なエキシトンピークが見られる。実線は電
解＝０の場合破線は電解が印加された場合の吸収スペク
トルである。電解を印加することによってエキシトンピ
ークλ０は長波長側のピークλ１に移動することがわが
る。第６図において、波長λ。付近の入射光１０を入射
する。このときに（封−ＭＱＷ層４には電解がががって
いるため第３図の破線の吸収スペクトルとなっている。
ここで入射光１０の光強度を増していくと光電流が増大
しそれによる抵抗１２での電圧降下が大きくなるためｉ
−ＭＱＷ層４の電解が小さくなる。電解が小さくなると
第６図の実線の吸収スペクトルに徐々に近づくため吸収
が増大し光電流が増大する。これが再びｉ−ＭＱＷ層４
の電解を減少させるというフィードバッりが生じ第４図
に示される様にある入射光強度ＩＯＮにおいて５ＥＥＤ
６５はＯＮ状態となり大きな光電流が流れ吸収が最大と
なり出射光１１が急減する。逆に光強度を減少させてゆ
くと入射光強度ｌ０ＦＦで光電流が減少することにより
ｉ−ＭＱＷ層４の電解が減少し吸収が減少しさらに光電
流が減少するというフィードバックが生じ出射光１１が
急増する。上述した出射光１１が急減する入射光強度Ｉ
ＯＮと、急増する入射光強度ｌ０ＦＦは一般に異なるた
め第４図で示される様に入射光と出射光との関係におい
て双安定状態が出現する。
しそれによる抵抗１２での電圧降下が大きくなるためｉ
−ＭＱＷ層４の電解が小さくなる。電解が小さくなると
第６図の実線の吸収スペクトルに徐々に近づくため吸収
が増大し光電流が増大する。これが再びｉ−ＭＱＷ層４
の電解を減少させるというフィードバッりが生じ第４図
に示される様にある入射光強度ＩＯＮにおいて５ＥＥＤ
６５はＯＮ状態となり大きな光電流が流れ吸収が最大と
なり出射光１１が急減する。逆に光強度を減少させてゆ
くと入射光強度ｌ０ＦＦで光電流が減少することにより
ｉ−ＭＱＷ層４の電解が減少し吸収が減少しさらに光電
流が減少するというフィードバックが生じ出射光１１が
急増する。上述した出射光１１が急減する入射光強度Ｉ
ＯＮと、急増する入射光強度ｌ０ＦＦは一般に異なるた
め第４図で示される様に入射光と出射光との関係におい
て双安定状態が出現する。
（発明が解決しようとする問題点）
上述した５ＥＥＤ６５においては入射光１０がそのまま
電流に変換されるため微弱な入射光１０を受ける場合に
問題があった。すなわち、微弱な入射光１０に対しては
微小な電流が第６図の回路に流れ、これによる抵抗１２
での電圧降下分だけ８ＥＥＤ６５にかかる電圧が減少す
る。このとき、８ＥＥＤ６５が充分動作するだけの電圧
降下を抵抗１２で発生させるには抵抗１２をかなり大き
くする必要がある。しかし抵抗１２を大きくするとＣＲ
時定数が非常に大きくなり高速動作が出来ない。この様
に５ＥＥＤ６５においては微弱な入射光１０に対しては
高速動作出来ないという欠点があった。
電流に変換されるため微弱な入射光１０を受ける場合に
問題があった。すなわち、微弱な入射光１０に対しては
微小な電流が第６図の回路に流れ、これによる抵抗１２
での電圧降下分だけ８ＥＥＤ６５にかかる電圧が減少す
る。このとき、８ＥＥＤ６５が充分動作するだけの電圧
降下を抵抗１２で発生させるには抵抗１２をかなり大き
くする必要がある。しかし抵抗１２を大きくするとＣＲ
時定数が非常に大きくなり高速動作が出来ない。この様
に５ＥＥＤ６５においては微弱な入射光１０に対しては
高速動作出来ないという欠点があった。
本発明の目的は上述の欠点を除去し微弱な入射光に対し
ても高速に動作し、光双安定動作が可能な光トランジス
タを提供することにある。
ても高速に動作し、光双安定動作が可能な光トランジス
タを提供することにある。
（問題点を解決する手段）
前述の問題点を解決するために本発明が提供する光トラ
ンジスタは、第１伝導型のコレクタ層と、このコレクタ
層の上に形成された多重量子井戸層と、この多重量子井
戸層の上に形成された第２伝導型のベース層と、このベ
ース層の上に形成された第１伝導型のエミッタ層とを備
えたこと特徴とする。
ンジスタは、第１伝導型のコレクタ層と、このコレクタ
層の上に形成された多重量子井戸層と、この多重量子井
戸層の上に形成された第２伝導型のベース層と、このベ
ース層の上に形成された第１伝導型のエミッタ層とを備
えたこと特徴とする。
（実施例）
次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の第１の実施例の断面図、第２図（ａ）
は熱平衡状態のエネルギーバンド図、第２図（ｂ）はバ
イアス状態のエネルギーバンド図である。図中、１はｎ
−ＧａＡｓ基板、２はコレクタ層（ｎ−Ａｌｘ、、Ｇａ
１− ｘｃＡｓ。
は熱平衡状態のエネルギーバンド図、第２図（ｂ）はバ
イアス状態のエネルギーバンド図である。図中、１はｎ
−ＧａＡｓ基板、２はコレクタ層（ｎ−Ａｌｘ、、Ｇａ
１− ｘｃＡｓ。
Ｘｃ＞Ｏ厚さ０．１ｐｍ以上、典型的にはＸｃ＝０．２
〜０．４厚さ２ｐｍ）３は１−ＡｌＧａＡｇ層（ＡＩ組
成〜Ｘｃ、厚さ５０Å以上、典型的にはＡＩ組成＝０．
２〜０．４厚さ５００〜１０００人）４はｉ−ＭＱＷ層
（ウェル層三Ａ１ｘｗＧａ１−ｘｗＡｓ、厚さ５３００
人、バリヤ層Ａｌｘ、ｒＧａＩ ＸｂｒＡｓ、厚さ〉２
０人、１≧Ｘｂｒ＞ｘｗ≧０、全体の厚さ２１０００人
、典型的にはｘｗ＝０、ｘｂｒ＝０．２〜０．４、ウェ
ル層厚さ〜１００人、バリヤ層厚さ〜１００人、全体の
厚さ＝０．５〜ｌｐｍ）５は１−ＡＩＧａＡｓ層（ＡＩ
組成〜Ｘｂ、厚さ５０Å以上、典型的にはＡ１組成＝０
゜２〜０．４ 厚 さ５００〜１０００人）６ は
ベー ス 層（ｐ−Ａｌｚ、Ｇａ１−ｘ、Ａｓ、Ｘｂ＞
Ｘｗ、厚さく電子の拡散長、典型的にはＸｂ＝０．２〜
０．４、厚さ５００〜２０００人）７はエミッタ層（ｎ
−ＡｌｘｅＧａｌ−ｘ８Ａｓ、 Ｘｅ≧ｘｂ、厚さ０．
２ｐｍ、典型的にはｘ８＝０．２〜０．６、厚さ”０．
５〜１．５ｐｍ）８はエミッタ電極（入射光用窓付）、
９はコレクタ電極、１２は抵抗、１３はバイアスのため
の電源、１４は入射光用窓、１５は出射光用窓である。
〜０．４厚さ２ｐｍ）３は１−ＡｌＧａＡｇ層（ＡＩ組
成〜Ｘｃ、厚さ５０Å以上、典型的にはＡＩ組成＝０．
２〜０．４厚さ５００〜１０００人）４はｉ−ＭＱＷ層
（ウェル層三Ａ１ｘｗＧａ１−ｘｗＡｓ、厚さ５３００
人、バリヤ層Ａｌｘ、ｒＧａＩ ＸｂｒＡｓ、厚さ〉２
０人、１≧Ｘｂｒ＞ｘｗ≧０、全体の厚さ２１０００人
、典型的にはｘｗ＝０、ｘｂｒ＝０．２〜０．４、ウェ
ル層厚さ〜１００人、バリヤ層厚さ〜１００人、全体の
厚さ＝０．５〜ｌｐｍ）５は１−ＡＩＧａＡｓ層（ＡＩ
組成〜Ｘｂ、厚さ５０Å以上、典型的にはＡ１組成＝０
゜２〜０．４ 厚 さ５００〜１０００人）６ は
ベー ス 層（ｐ−Ａｌｚ、Ｇａ１−ｘ、Ａｓ、Ｘｂ＞
Ｘｗ、厚さく電子の拡散長、典型的にはＸｂ＝０．２〜
０．４、厚さ５００〜２０００人）７はエミッタ層（ｎ
−ＡｌｘｅＧａｌ−ｘ８Ａｓ、 Ｘｅ≧ｘｂ、厚さ０．
２ｐｍ、典型的にはｘ８＝０．２〜０．６、厚さ”０．
５〜１．５ｐｍ）８はエミッタ電極（入射光用窓付）、
９はコレクタ電極、１２は抵抗、１３はバイアスのため
の電源、１４は入射光用窓、１５は出射光用窓である。
第２図（ｂ）において入射光１０を入れるとｉ−ＭＱＷ
層４で吸収されて電子、正孔対が発生し電子はコレクタ
層２に、正孔はベース層に注入される。１個の正孔がベ
ース層に注入されるとそれに対して６個の（１３〉１）
電子がエミッタ層からベース層に注入される。
層４で吸収されて電子、正孔対が発生し電子はコレクタ
層２に、正孔はベース層に注入される。１個の正孔がベ
ース層に注入されるとそれに対して６個の（１３〉１）
電子がエミッタ層からベース層に注入される。
ｐは通常電流増幅率と呼ばれる値で通常５０〜１０００
程度の値を有する。この様にして本実施例の光トランジ
スタは増幅作用があるため１個のフォトンが入射して吸
収された場合にはほぼ６個の電子が流れるこζが判る。
程度の値を有する。この様にして本実施例の光トランジ
スタは増幅作用があるため１個のフォトンが入射して吸
収された場合にはほぼ６個の電子が流れるこζが判る。
第３図はｉ−ＭＱＷ層４の吸収スペクトルを示している
。Ａ０は電界二〇のときのエキシトンピーク、Ａ１はあ
る電界がかかっているときのエキシトンピークである。
。Ａ０は電界二〇のときのエキシトンピーク、Ａ１はあ
る電界がかかっているときのエキシトンピークである。
もし、ｉ−ＭＱＷ層でなく通常のバルク結晶では第３図
に示したエキシトンピークは室温では表われない。
に示したエキシトンピークは室温では表われない。
今、波長λ０の入射光を本実施例の光トランジスタに入
力する場合について説明する。第３図において電界が本
当に零の場合には光電流はあまり流れないが、電界を少
しかけるとエキシトンピークと一致しているため吸収が
太き（大きな光電流が流れる。しかしさらに電界を強め
るとエキシトンピークが第３図に示す様に長波長にシフ
トするため光電流は減少する。従って第７図に示される
様にエキシトンピークに応じて光感度特性にピークを有
する様になる。もし多重量子井戸ｉ−ＭＱＷ層４がない
場合には第７図に示されるピークは無く単調に減少する
光感度特性となる。金弟１図に示される様な回路におい
て、ｉ−ＭＱＷ層４にかかる電圧Ｖ及び光電流■は となる。ここでＲは抵抗１２の抵抗値、Ｓは光感度Ｉｏ
は入力光強度である。上式の関数は第７図において電圧
Ｖｏの点を通り傾き１／ＩｏＲの直線となる。従って入
力強度Ｉｏを増加させると負荷抵抗直線の傾きは小さく
なることがわかる。この負荷抵抗直線と光感度特性曲線
の交点が動作点となる。今、波長λ。の入射光の強度Ｉ
ｏをしだいに増加させてゆくと動作点は第７図において
Ａ点からＢ点に移りＢ点から０点に！＋−薔 ジャンプして、０点からＤ点に移ることがわがる。
力する場合について説明する。第３図において電界が本
当に零の場合には光電流はあまり流れないが、電界を少
しかけるとエキシトンピークと一致しているため吸収が
太き（大きな光電流が流れる。しかしさらに電界を強め
るとエキシトンピークが第３図に示す様に長波長にシフ
トするため光電流は減少する。従って第７図に示される
様にエキシトンピークに応じて光感度特性にピークを有
する様になる。もし多重量子井戸ｉ−ＭＱＷ層４がない
場合には第７図に示されるピークは無く単調に減少する
光感度特性となる。金弟１図に示される様な回路におい
て、ｉ−ＭＱＷ層４にかかる電圧Ｖ及び光電流■は となる。ここでＲは抵抗１２の抵抗値、Ｓは光感度Ｉｏ
は入力光強度である。上式の関数は第７図において電圧
Ｖｏの点を通り傾き１／ＩｏＲの直線となる。従って入
力強度Ｉｏを増加させると負荷抵抗直線の傾きは小さく
なることがわかる。この負荷抵抗直線と光感度特性曲線
の交点が動作点となる。今、波長λ。の入射光の強度Ｉ
ｏをしだいに増加させてゆくと動作点は第７図において
Ａ点からＢ点に移りＢ点から０点に！＋−薔 ジャンプして、０点からＤ点に移ることがわがる。
逆に入射光強度ＩｏをＤ点から減少させるとＤ点がら０
点、０点からＥ点へと移りここでＦ点にジャンプしてＦ
点からＡ点へ移る経路をたどる。この様子を入射光強度
と出射光強度の関係として表わすと第４図に示す様にな
り光双安定状態が実現していることがわかる。
点、０点からＥ点へと移りここでＦ点にジャンプしてＦ
点からＡ点へ移る経路をたどる。この様子を入射光強度
と出射光強度の関係として表わすと第４図に示す様にな
り光双安定状態が実現していることがわかる。
第７図において通常の光トランジスタの様に多重量子井
戸が無くエキシトンピークによる光感度のピークが無い
場合には上述した様な動作点のジャンプが無く光双安定
状態が出現しない。又、本実施例では光トランジスタと
しての光増幅機能を有するために前述した光感度Ｓを従
来の５ＥＥＤの１０倍から１００倍程度大きく出来るた
め抵抗１２を小さくすることが出来る。このためＣＲ時
定数を小さく出来て微弱な入射光でも高速で動作出来る
。
戸が無くエキシトンピークによる光感度のピークが無い
場合には上述した様な動作点のジャンプが無く光双安定
状態が出現しない。又、本実施例では光トランジスタと
しての光増幅機能を有するために前述した光感度Ｓを従
来の５ＥＥＤの１０倍から１００倍程度大きく出来るた
め抵抗１２を小さくすることが出来る。このためＣＲ時
定数を小さく出来て微弱な入射光でも高速で動作出来る
。
次に第１の実施例の素子の製作方法について簡単に説明
する。まずｎ−ＧａＡｓ基板１上にコレクタ層２．１−
ＡＩＧａＡｓ層３、ｉ−ＭＱＷ層４．１−ＡＩＧａＡｓ
層５、ベース層６、エミッタ層７を結晶成長する。次に
エミッタ（１）！ 電極８及びコレクタ電極９を形成し、ｎ−ＧａＡｓ基板
をエツチングによって穴を形成し出射光用窓１５を形成
する。第５図（ａ）、（ｂ）は本発明の第２の実施例の
エネルギーバンド図である。第２の実施例の特徴はベー
ス層６の厚みを電子の平均自由行程と同程度（＜ａｏｏ
Ａ、典型的には５０〜１００Ａ）としたことで、このこ
とによって電子がベースを横ぎる時間を非常に速くする
ことが出来る。又、ベース層と通常のエミッタ層７の間
に電子濃度の低いエミッタ層５０（ｎ−Ａ１ｚ６Ｇａｌ
ｚ６Ａｓ、Ｘ６≧Ｘｂ、ｎ≦ｌＸ１０１８ｃｍ−３，
厚さ≧１０００人、典型的にはＸ６＝Ｘｅ＝０．２〜０
．６．厚さ＝０゜５〜ｌｐｍ）を設けることにより、エ
ミッタ層４０とベース層６からなるバリヤを形成する。
する。まずｎ−ＧａＡｓ基板１上にコレクタ層２．１−
ＡＩＧａＡｓ層３、ｉ−ＭＱＷ層４．１−ＡＩＧａＡｓ
層５、ベース層６、エミッタ層７を結晶成長する。次に
エミッタ（１）！ 電極８及びコレクタ電極９を形成し、ｎ−ＧａＡｓ基板
をエツチングによって穴を形成し出射光用窓１５を形成
する。第５図（ａ）、（ｂ）は本発明の第２の実施例の
エネルギーバンド図である。第２の実施例の特徴はベー
ス層６の厚みを電子の平均自由行程と同程度（＜ａｏｏ
Ａ、典型的には５０〜１００Ａ）としたことで、このこ
とによって電子がベースを横ぎる時間を非常に速くする
ことが出来る。又、ベース層と通常のエミッタ層７の間
に電子濃度の低いエミッタ層５０（ｎ−Ａ１ｚ６Ｇａｌ
ｚ６Ａｓ、Ｘ６≧Ｘｂ、ｎ≦ｌＸ１０１８ｃｍ−３，
厚さ≧１０００人、典型的にはＸ６＝Ｘｅ＝０．２〜０
．６．厚さ＝０゜５〜ｌｐｍ）を設けることにより、エ
ミッタ層４０とベース層６からなるバリヤを形成する。
この素子の機能は第１の実施例と同様で、光の増幅作用
を有し微弱な入射光に対し大きな電流を流すことが出来
るためにＣＲ時定数を小さく出来て高速動作が可能であ
った。又、ベースを電子が横切る時間が小さいために第
１の実施例よりも高速な光双安定動作が実現出来た。
を有し微弱な入射光に対し大きな電流を流すことが出来
るためにＣＲ時定数を小さく出来て高速動作が可能であ
った。又、ベースを電子が横切る時間が小さいために第
１の実施例よりも高速な光双安定動作が実現出来た。
以上の実施例においては全てｎｐｎ ）ランジスタであ
ったがこれに限らずｐｎｐ ）ランジスタにおいても本
発明が適用出来ることは言うまでもない。又、ＭＱＷ層
をｉ層としたがこれに限らずＭＱＷ層が空乏化する程度
にキャリア濃度が低ければ、ｎ型であってもｐ型であっ
ても良い。又、ｉ−ＭＱＷ層４のまわりに１−ＡＩＧａ
Ａｓ層を設けたが、これはドーパントがＭＱＷ層に拡散
するのを防ぐ目的であるので、これらの層無しで良好な
ＭＱＷ層を形成出来るならば無くても良い。又コレクタ
層を形成する前にバッファ層としてＭＱＷ層や超格子を
形成しても良い。
ったがこれに限らずｐｎｐ ）ランジスタにおいても本
発明が適用出来ることは言うまでもない。又、ＭＱＷ層
をｉ層としたがこれに限らずＭＱＷ層が空乏化する程度
にキャリア濃度が低ければ、ｎ型であってもｐ型であっ
ても良い。又、ｉ−ＭＱＷ層４のまわりに１−ＡＩＧａ
Ａｓ層を設けたが、これはドーパントがＭＱＷ層に拡散
するのを防ぐ目的であるので、これらの層無しで良好な
ＭＱＷ層を形成出来るならば無くても良い。又コレクタ
層を形成する前にバッファ層としてＭＱＷ層や超格子を
形成しても良い。
又、実施例ではベース層にベース電極を形成せずにフロ
ーティングとしたが、これに限らずベース電極を形成し
ベースにバイアスをかけても光双安定動作が実現出来る
。又、第５図のエネルギーバンド図では、エミッタ一層
５０とベース層６の禁制帯幅を等しくして示したがこれ
に限らずエミッタ一層５０の禁制帯幅をベース層６より
も大きくしても良い。又実施例ではエミッタ電極をエミ
ッタ層７に直接形成したが、これに限らずエミッタ層７
とエミッ夕電極の間にオーミック電極のためのキャップ
層を形成しても良い。又、実施例では材料としてＡｌＧ
ａＡｓ／ＧａＡｓ系を用いたがこれに限らず他の材料Ｉ
ｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＰ系、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系
等を用いても本発明が適用できることは明らかである。
ーティングとしたが、これに限らずベース電極を形成し
ベースにバイアスをかけても光双安定動作が実現出来る
。又、第５図のエネルギーバンド図では、エミッタ一層
５０とベース層６の禁制帯幅を等しくして示したがこれ
に限らずエミッタ一層５０の禁制帯幅をベース層６より
も大きくしても良い。又実施例ではエミッタ電極をエミ
ッタ層７に直接形成したが、これに限らずエミッタ層７
とエミッ夕電極の間にオーミック電極のためのキャップ
層を形成しても良い。又、実施例では材料としてＡｌＧ
ａＡｓ／ＧａＡｓ系を用いたがこれに限らず他の材料Ｉ
ｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＰ系、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系
等を用いても本発明が適用できることは明らかである。
（発明の効果）
最後に本発明の有する利点及び効果を要約すれば入射光
に対して増幅作用を有するために微弱な入射光に対して
大きな電流を流すことが可能でありＣＲ時定数の小さく
、高速な光双安定動作が可能な光トランジスタが得られ
ることである。
に対して増幅作用を有するために微弱な入射光に対して
大きな電流を流すことが可能でありＣＲ時定数の小さく
、高速な光双安定動作が可能な光トランジスタが得られ
ることである。
第１図は第１の実施例の断面構造と光双安定動作のため
の回路を示す図である。第２図（ａ）は第１の実施例の
熱平衡状態のエネルギーバンド図、（ｂ）はバイアス印
加時のエネルギーバンド図である。第３図はＭＱＷ層の
吸収スピクトルを示す図である。第４図は光双安定動作
時の入出力特性図である。第５図（ａ）は第２の実施例
の熱平衡状態のエネルギーバンド図、（ｂ）はバイアス
印加時のエネルギーバンド図である。第６図は従来の５
ＥＥＤの構造と光双安定動作のための回路を示す図であ
る。第７図は本発明の動作原理を示す図である。 図中、１はｎ−ＧａＡｓ基板、２はコレクタ層、３は１
−ＡＩＧａＡｓ層、４はｉ−ＭＱＷ層、５は１−ＡＩＧ
ａＡｓ層、６はベース層、７はエミッタ層、８はエミッ
タ電極、９はコレクタ電極、１０は入射光、１１は出射
光、１２は抵抗、１３は電源、１４は入射光用窓、１５
は出射光用窓、５０はエミッタ層、６１はｎ型半導体層
、６２はｉ型半導体層、６３はｉ型半導体層、６４はｐ
型半導体層、オ １ 日 尤２ 図 オ ３ 目 波長 升 ４ 口 ０ 入射光強度 オ ５ ロ アＩ−６図 ＩＩ出射光
の回路を示す図である。第２図（ａ）は第１の実施例の
熱平衡状態のエネルギーバンド図、（ｂ）はバイアス印
加時のエネルギーバンド図である。第３図はＭＱＷ層の
吸収スピクトルを示す図である。第４図は光双安定動作
時の入出力特性図である。第５図（ａ）は第２の実施例
の熱平衡状態のエネルギーバンド図、（ｂ）はバイアス
印加時のエネルギーバンド図である。第６図は従来の５
ＥＥＤの構造と光双安定動作のための回路を示す図であ
る。第７図は本発明の動作原理を示す図である。 図中、１はｎ−ＧａＡｓ基板、２はコレクタ層、３は１
−ＡＩＧａＡｓ層、４はｉ−ＭＱＷ層、５は１−ＡＩＧ
ａＡｓ層、６はベース層、７はエミッタ層、８はエミッ
タ電極、９はコレクタ電極、１０は入射光、１１は出射
光、１２は抵抗、１３は電源、１４は入射光用窓、１５
は出射光用窓、５０はエミッタ層、６１はｎ型半導体層
、６２はｉ型半導体層、６３はｉ型半導体層、６４はｐ
型半導体層、オ １ 日 尤２ 図 オ ３ 目 波長 升 ４ 口 ０ 入射光強度 オ ５ ロ アＩ−６図 ＩＩ出射光
Claims (1)
- 第１伝導型のコレクタ層と、このコレクタ層の上に形成
された多重量子井戸層と、この多重量子井戸層の上に形
成された第２伝導型のベース層と、このベース層の上に
形成された第１伝導型のエミッタ層とを備えたこと特徴
とする光トランジスタ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3328786A JPH0728047B2 (ja) | 1986-02-17 | 1986-02-17 | 光トランジスタ |
| US07/015,464 US4833511A (en) | 1986-02-17 | 1987-02-17 | Phototransistor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3328786A JPH0728047B2 (ja) | 1986-02-17 | 1986-02-17 | 光トランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62190780A true JPS62190780A (ja) | 1987-08-20 |
| JPH0728047B2 JPH0728047B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=12382317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3328786A Expired - Lifetime JPH0728047B2 (ja) | 1986-02-17 | 1986-02-17 | 光トランジスタ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4833511A (ja) |
| JP (1) | JPH0728047B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5028969A (en) * | 1988-09-13 | 1991-07-02 | Nec Corporation | Semiconductor device for a space modulation matrix and method for driving a space modulation matrix |
| US5120664A (en) * | 1989-05-30 | 1992-06-09 | Mitsubishi Danki Kabushiki Kaisha | Method of making an infrared imaging device |
| JP2008227328A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光検出器 |
| JP2009038071A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光検出器 |
| JP2009124010A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光検出器 |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5206524A (en) * | 1988-09-28 | 1993-04-27 | At&T Bell Laboratories | Heterostructure bipolar transistor |
| JP2754599B2 (ja) * | 1988-10-05 | 1998-05-20 | 株式会社デンソー | 半導体装置 |
| US4904039A (en) * | 1988-11-18 | 1990-02-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Electro-optic devices utilizing a sapphire substrate |
| IT1232381B (it) * | 1989-01-26 | 1992-02-17 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Modulatore elettro ottico a doppio pozzo quantico |
| DE69020189T2 (de) * | 1989-03-03 | 1996-02-29 | Mitsubishi Electric Corp | Optisches Bauelement. |
| DE3926200A1 (de) * | 1989-08-08 | 1991-02-14 | Siemens Ag | Lichtsteuerbares halbleiterbauelement mit einem feldeffekttransistor |
| EP0416858B1 (en) * | 1989-09-06 | 1996-03-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | A light detection method |
| US5153693A (en) * | 1989-10-18 | 1992-10-06 | At&T Bell Laboratories | Circuit including bistable, bipolar transistor |
| FR2655433B1 (fr) * | 1989-12-01 | 1992-06-26 | France Etat | Procede et dispositif de modulation electro-optique, utilisant la transition oblique a basse energie d'un super-reseau tres couple. |
| US5191784A (en) * | 1989-12-28 | 1993-03-09 | Siemens Corporate Research, Inc. | Opto-electronic gas sensor |
| JP2758472B2 (ja) * | 1990-01-11 | 1998-05-28 | 三菱電機株式会社 | 光変調器 |
| JP2906713B2 (ja) * | 1991-03-29 | 1999-06-21 | 三菱電機株式会社 | 光素子の多重安定性取得方法 |
| US5132982A (en) * | 1991-05-09 | 1992-07-21 | Bell Communications Research, Inc. | Optically controlled surface-emitting lasers |
| US5140152A (en) * | 1991-05-31 | 1992-08-18 | The University Of Colorado Foundation, Inc. | Full duplex optoelectronic device with integral emitter/detector pair |
| US5625636A (en) * | 1991-10-11 | 1997-04-29 | Bryan; Robert P. | Integration of photoactive and electroactive components with vertical cavity surface emitting lasers |
| US5233204A (en) * | 1992-01-10 | 1993-08-03 | Hewlett-Packard Company | Light-emitting diode with a thick transparent layer |
| US5216686A (en) * | 1992-02-03 | 1993-06-01 | Motorola, Inc. | Integrated HBT and VCSEL structure and method of fabrication |
| US5331659A (en) * | 1992-03-13 | 1994-07-19 | Sony Corporation | Optical semiconductor device |
| JPH06260493A (ja) * | 1993-03-05 | 1994-09-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| TWI222219B (en) | 2003-09-10 | 2004-10-11 | Ind Tech Res Inst | Semiconductor optical transistor |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4525687A (en) * | 1983-02-28 | 1985-06-25 | At&T Bell Laboratories | High speed light modulator using multiple quantum well structures |
| US4716449A (en) * | 1984-03-14 | 1987-12-29 | American Telephone And Telegraph Company At&T Bell Laboratories | Nonlinear and bistable optical device |
-
1986
- 1986-02-17 JP JP3328786A patent/JPH0728047B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-02-17 US US07/015,464 patent/US4833511A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5028969A (en) * | 1988-09-13 | 1991-07-02 | Nec Corporation | Semiconductor device for a space modulation matrix and method for driving a space modulation matrix |
| US5120664A (en) * | 1989-05-30 | 1992-06-09 | Mitsubishi Danki Kabushiki Kaisha | Method of making an infrared imaging device |
| JP2008227328A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光検出器 |
| JP2009038071A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光検出器 |
| JP2009124010A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光検出器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4833511A (en) | 1989-05-23 |
| JPH0728047B2 (ja) | 1995-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS62190780A (ja) | 光トランジスタ | |
| US5210428A (en) | Semiconductor device having shallow quantum well region | |
| US5942771A (en) | Semiconductor photodetector | |
| US5107514A (en) | Semiconductor optical element | |
| EP0689250B1 (en) | Semiconductor element with a triangular barrier diode structure | |
| JPH02103021A (ja) | 量子井戸光デバイス | |
| Sasaki et al. | Light-to-light transducers with amplification | |
| US5757025A (en) | Infrared photodetector using delta-doped semiconductors | |
| Reinhart et al. | AlyGa1‐yAs‐AlxGa1‐x as laser structures for integrated optics grown by molecular‐beam epitaxy | |
| US4399448A (en) | High sensitivity photon feedback photodetectors | |
| JP2932059B2 (ja) | 太陽電池 | |
| JP2758472B2 (ja) | 光変調器 | |
| US20240363787A1 (en) | Metal-semiconductor-metal photodetectors | |
| JPH01194476A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH07231108A (ja) | 太陽電池 | |
| JP3286034B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH05218591A (ja) | 半導体レーザ素子および半導体受光素子 | |
| KR20240158834A (ko) | 금속-반도체-금속 광검출기 | |
| JPH1074974A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH10233523A (ja) | 光検出器 | |
| JP2692013B2 (ja) | 光ゲートアレイ | |
| JPH06283744A (ja) | 太陽電池 | |
| JPS62176175A (ja) | 半導体装置 | |
| Stillman | Near infrared detectors for fiber-optics | |
| JPH0451990B2 (ja) |