JPS62277775A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPS62277775A JPS62277775A JP61121572A JP12157286A JPS62277775A JP S62277775 A JPS62277775 A JP S62277775A JP 61121572 A JP61121572 A JP 61121572A JP 12157286 A JP12157286 A JP 12157286A JP S62277775 A JPS62277775 A JP S62277775A
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- cathode
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- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 claims abstract description 14
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- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 8
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract 1
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- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
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- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
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Landscapes
- 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】
発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野°１
本発明は高速応答の可能な半導体受光素子に関する。
高速・高感度な半導体受光素子として光導電受光素子が
あり、特に２次元電子ガスの高い移動度を利用したもの
が注目されている（アプライド・フィン・ソクス・レタ
ーズ（Ａｐｐ ｌｙ、ｐｈｙｓ。
あり、特に２次元電子ガスの高い移動度を利用したもの
が注目されている（アプライド・フィン・ソクス・レタ
ーズ（Ａｐｐ ｌｙ、ｐｈｙｓ。
Ｉｅｔｔ、ｖｏ １．４４．Ｎｏ、１．Ｐ９９−１０１
．１９８４））。従来知られている素子構造の素子断面
図を第３図に示す。半絶縁性ＩｎＰ基板１上にバッファ
一層としてアンドープのＩｎ。
．１９８４））。従来知られている素子構造の素子断面
図を第３図に示す。半絶縁性ＩｎＰ基板１上にバッファ
一層としてアンドープのＩｎ。
５２Ａ ｌ ｏ、 ４ａＡ ｓ （以下１ｎＡＩＡｓと
記す）層２を０．５μｍ、ｎ型で２ Ｘ １０１″ｃｍ
−’の不純物濃度をもつＩ ｎ ０５３Ｇ ａ １１．
４７Ａ Ｓ （以下１ ｎＧａＡｓと記す）層３を１μ
Ｉｎ 、アンドープのＩｎＡｌＡｓ層４を８０人、ｎ型
でＩ Ｘ １０１８ｃｒｓ−３の不純物濃度ともつｎ′
″−Ｉ ｎ Ａ Ｉ Ａ ｓ層５を１５００人成長した
ウェーハを用い、くし形に陽極７と陰極８をＡｕＧｅＮ
ｉアロイにより形成し、アロイ層９・１０は２次元電子
ガス６まで達する様に形成した。またこの素子の光吸収
層近傍のバンド模式図を第４図に示す。
記す）層２を０．５μｍ、ｎ型で２ Ｘ １０１″ｃｍ
−’の不純物濃度をもつＩ ｎ ０５３Ｇ ａ １１．
４７Ａ Ｓ （以下１ ｎＧａＡｓと記す）層３を１μ
Ｉｎ 、アンドープのＩｎＡｌＡｓ層４を８０人、ｎ型
でＩ Ｘ １０１８ｃｒｓ−３の不純物濃度ともつｎ′
″−Ｉ ｎ Ａ Ｉ Ａ ｓ層５を１５００人成長した
ウェーハを用い、くし形に陽極７と陰極８をＡｕＧｅＮ
ｉアロイにより形成し、アロイ層９・１０は２次元電子
ガス６まで達する様に形成した。またこの素子の光吸収
層近傍のバンド模式図を第４図に示す。
〔発明が解決しようとする問題点１
この様な構造とすることによりＩｎＧａＡｓ層３中で励
起された電子１１はバンドの曲りにより矢印の方向へ動
き、２次元電子ガス６を形成し陽極７に取り出される。
起された電子１１はバンドの曲りにより矢印の方向へ動
き、２次元電子ガス６を形成し陽極７に取り出される。
このとき２次元電子ガス６の高移動度の効果により高速
応答を示すことになる。しかし、正孔にはバンドの曲り
により、より深い方向へ動く。ここで陽極７と陰ｉ８の
間に印加された電圧により電界が生じるがＩ ｎＧａＡ
ｓ層３中では陽極７．陰極８に近い所はど高い電界とな
り、逆に深い（陽極７．陰極８より遠い）位置はど電界
が弱くなる。したがって、バンドの曲りによって深い方
向へ動いた正孔１２や深い位置で光吸収により励起され
た正孔は弱い電界のために速く移動することができず、
光インパルス応答でテールが生じる問題があった。
応答を示すことになる。しかし、正孔にはバンドの曲り
により、より深い方向へ動く。ここで陽極７と陰ｉ８の
間に印加された電圧により電界が生じるがＩ ｎＧａＡ
ｓ層３中では陽極７．陰極８に近い所はど高い電界とな
り、逆に深い（陽極７．陰極８より遠い）位置はど電界
が弱くなる。したがって、バンドの曲りによって深い方
向へ動いた正孔１２や深い位置で光吸収により励起され
た正孔は弱い電界のために速く移動することができず、
光インパルス応答でテールが生じる問題があった。
本発明の目的は、この問題点を解決し、高速応答可能な
半導体受光素子を提供することにある。
半導体受光素子を提供することにある。
この発明の要旨とするところは、変調ドープ構造を有す
る半導体光導電受光素子において、光吸収層中の２次元
電子ガス形成界面近傍に陽極を形成し、この陽極よりも
光吸収層中の深い位置に陰極を形成することを特徴とす
る半導体受光素子である。
る半導体光導電受光素子において、光吸収層中の２次元
電子ガス形成界面近傍に陽極を形成し、この陽極よりも
光吸収層中の深い位置に陰極を形成することを特徴とす
る半導体受光素子である。
（作用）
上記手段によれば、光吸収層中で発生したキャリアのう
ち正孔は光吸収層の深い位置に陰極を設けたことにより
電界が光吸収層中の深い位置でも高くなるために速く動
くことが可能となる。また電子は２次元電子ガスとして
集められ、陽極が２次元電子ガス形成界面近傍に形成さ
れているために、従来と同様、高い移動度の効果のため
に速く動くことができるため高速応答が可能となる。
ち正孔は光吸収層の深い位置に陰極を設けたことにより
電界が光吸収層中の深い位置でも高くなるために速く動
くことが可能となる。また電子は２次元電子ガスとして
集められ、陽極が２次元電子ガス形成界面近傍に形成さ
れているために、従来と同様、高い移動度の効果のため
に速く動くことができるため高速応答が可能となる。
以下本発明について図面を参照して詳細に説明する。第
１図は本発明の実施例を示す断面図である。本実施例は
前述した従来例と同様のウェーハを用い、陽極７は従来
例同様ｎ”−ＩｎＡＩＡｓｎＧａＡｓ層３中のに対し陰
極８は電極形成部をＩ ｎＧａＡｓＧａＡｓ層中２稈０
０ の後陰極８を形成した。その後アロイを行うことにより
陽極７のアロイ層９は２次元電子ガス６に達するまで、
また陰極８のアロイ層１０はＩｎＧａＡｓ層３のほぼ中
央付近まで達する様に形成した。これにより、光励起に
よりＩ ｎＧａＡｓ層３中で発生した電子はバンドの曲
りにより２次元電子ガス６を形成し強い電界により陽極
７に取り出される１，正孔について考えると、表面近傍
で発生した正孔はバンドの曲りにより層厚方向に対し深
い位置に動くが陰極８がＩ ｎＧａＡｓＧａＡｓ層中２
稈００ とになる。また深い位置で発生した正孔には、アロイ層
１０がＩｎＧａＡ’ｓｎＧａＡｓ層３中成されているた
めに従来の構造よりも倍近く強い電界が加わることにな
る。そのために従来構造と比べ電子の高移動度は変わら
す正孔に加わる電界を強くすることができるためにイン
パルス応答のテールを減少することが可能となる。
１図は本発明の実施例を示す断面図である。本実施例は
前述した従来例と同様のウェーハを用い、陽極７は従来
例同様ｎ”−ＩｎＡＩＡｓｎＧａＡｓ層３中のに対し陰
極８は電極形成部をＩ ｎＧａＡｓＧａＡｓ層中２稈０
０ の後陰極８を形成した。その後アロイを行うことにより
陽極７のアロイ層９は２次元電子ガス６に達するまで、
また陰極８のアロイ層１０はＩｎＧａＡｓ層３のほぼ中
央付近まで達する様に形成した。これにより、光励起に
よりＩ ｎＧａＡｓ層３中で発生した電子はバンドの曲
りにより２次元電子ガス６を形成し強い電界により陽極
７に取り出される１，正孔について考えると、表面近傍
で発生した正孔はバンドの曲りにより層厚方向に対し深
い位置に動くが陰極８がＩ ｎＧａＡｓＧａＡｓ層中２
稈００ とになる。また深い位置で発生した正孔には、アロイ層
１０がＩｎＧａＡ’ｓｎＧａＡｓ層３中成されているた
めに従来の構造よりも倍近く強い電界が加わることにな
る。そのために従来構造と比べ電子の高移動度は変わら
す正孔に加わる電界を強くすることができるためにイン
パルス応答のテールを減少することが可能となる。
＆ｅ来構造による素子と本発明の実施例による素子のイ
ンパルス応答を測定した結果を第２図に示す。用いた光
源は１．３μｍの波長のレーザーダイオードを約８０ｐ
ｓの半値幅でドライブしたものである。各素子ともに電
極間隔５μｍの素子で２ｖの電圧を印加した。この場合
のインパルス応答の立ち下り時間（振幅が９０％〜１０
％となる時間）は、従来素子が破線Ｂに示すように１．
１ｎｓｅｃであったものが、本発明素子の場合には曲線
Ａに示すように６００ｐｓ程度に低減されていることが
わかる。
ンパルス応答を測定した結果を第２図に示す。用いた光
源は１．３μｍの波長のレーザーダイオードを約８０ｐ
ｓの半値幅でドライブしたものである。各素子ともに電
極間隔５μｍの素子で２ｖの電圧を印加した。この場合
のインパルス応答の立ち下り時間（振幅が９０％〜１０
％となる時間）は、従来素子が破線Ｂに示すように１．
１ｎｓｅｃであったものが、本発明素子の場合には曲線
Ａに示すように６００ｐｓ程度に低減されていることが
わかる。
尚、本発明はＩ ｎ ０．５２Ａ １ ｇ，４８Ａ Ｓ
／ Ｉ ｎ Ｏ，５３Ｇ ａ ｏ， ４７Ａ Ｓの変
調ドープ構造を有する受光素子について説明を行ったが
、その他の材料により形成された変調ドープ構造を有す
るものでも有効である。また陰極８の形成位置は陽極７
に比べ光吸収層中の深い位置であればどこであっても有
効であるが特に光の吸収は光吸収層表面から吸収層の厚
さに対し対数的に減少していくために光吸収層の中央よ
り表面側に形成する方が本発明の効果は大きくなる。ま
た陽極７はアロイ層９が２次元電子ガス６に達するなら
ば特に限定はしない。
／ Ｉ ｎ Ｏ，５３Ｇ ａ ｏ， ４７Ａ Ｓの変
調ドープ構造を有する受光素子について説明を行ったが
、その他の材料により形成された変調ドープ構造を有す
るものでも有効である。また陰極８の形成位置は陽極７
に比べ光吸収層中の深い位置であればどこであっても有
効であるが特に光の吸収は光吸収層表面から吸収層の厚
さに対し対数的に減少していくために光吸収層の中央よ
り表面側に形成する方が本発明の効果は大きくなる。ま
た陽極７はアロイ層９が２次元電子ガス６に達するなら
ば特に限定はしない。
以上詳細に説明したように、本発明によれば光励起によ
り発生した正孔に強い電界を印加することができるため
に速い速度で動かすことができる。
り発生した正孔に強い電界を印加することができるため
に速い速度で動かすことができる。
すなわち、高速応答を可能とする半導体受光素子が得ら
れる。
れる。
第１図は本発明の１実施例の断面図、第２図は従来およ
び本発明実施例の半導体受光素子の光パルスに対する応
答波形図、第３図は従来の半導体受光素子の断面図、第
４図は第３図の半導体受光素子の光吸収層近傍のバンド
模式図である。 １・・・半絶縁性ＩｎＰ基板、２・４・・・ＩｎＡＩＡ
Ｓ層、３−Ｉ ｎＧａＡｓ層、 ’５−・ｎ” −Ｉ
ｒｉＡ ＩＡｓ層、６・・・２次元電子ガス、７・・・
陽極、８・・・陰極、９・ｌＯ・・・アロイ層、１１・
・・電子、１２・・・正半 Ｉ 図 第２図 ＋ｒＬｓｅｔ：
び本発明実施例の半導体受光素子の光パルスに対する応
答波形図、第３図は従来の半導体受光素子の断面図、第
４図は第３図の半導体受光素子の光吸収層近傍のバンド
模式図である。 １・・・半絶縁性ＩｎＰ基板、２・４・・・ＩｎＡＩＡ
Ｓ層、３−Ｉ ｎＧａＡｓ層、 ’５−・ｎ” −Ｉ
ｒｉＡ ＩＡｓ層、６・・・２次元電子ガス、７・・・
陽極、８・・・陰極、９・ｌＯ・・・アロイ層、１１・
・・電子、１２・・・正半 Ｉ 図 第２図 ＋ｒＬｓｅｔ：
Claims (1)
- 変調ドープ構造を有する半導体光導電受光素子において
、光吸収層中の２次元電子ガス形成界面近傍に陽極を形
成し、該陽極よりも光吸収層中の深い位置に陰極を形成
した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 |
|---|---|---|---|
| JP61121572A JP2617449B2 (ja) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61121572A JP2617449B2 (ja) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | 半導体受光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62277775A true JPS62277775A (ja) | 1987-12-02 |
| JP2617449B2 JP2617449B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=14814552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61121572A Expired - Lifetime JP2617449B2 (ja) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2617449B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0399817A2 (en) | 1989-05-23 | 1990-11-28 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Compositions and process of using in refrigeration |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5726482A (en) * | 1980-07-24 | 1982-02-12 | Fujitsu Ltd | Semiconductor photodetector |
| JPS60247979A (ja) * | 1984-05-24 | 1985-12-07 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体光素子 |
-
1986
- 1986-05-26 JP JP61121572A patent/JP2617449B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5726482A (en) * | 1980-07-24 | 1982-02-12 | Fujitsu Ltd | Semiconductor photodetector |
| JPS60247979A (ja) * | 1984-05-24 | 1985-12-07 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体光素子 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0399817A2 (en) | 1989-05-23 | 1990-11-28 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Compositions and process of using in refrigeration |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2617449B2 (ja) | 1997-06-04 |
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