JPS62281479A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
- Publication number
- JPS62281479A JPS62281479A JP61125466A JP12546686A JPS62281479A JP S62281479 A JPS62281479 A JP S62281479A JP 61125466 A JP61125466 A JP 61125466A JP 12546686 A JP12546686 A JP 12546686A JP S62281479 A JPS62281479 A JP S62281479A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- electrode
- type
- impurity concentration
- light absorption
- 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
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims abstract description 17
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 30
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 7
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 101150064359 SLC6A1 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 239000004047 hole gas Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
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】
３、発明の詳細な説明
（産業上の利用分野）
本発明は、高速応答が可能な半導体受光素子に関する。
（従来の技術）
高速・高感度な半導体受光素子として光伝導形蛍光素子
（以下ＰＣと記す）、特に２次元電子ガスの高い移動度
を利用したＰＣが注目されている（アプライド・フィジ
ックス・レターズ（ＡＴ）ｐｌ。
（以下ＰＣと記す）、特に２次元電子ガスの高い移動度
を利用したＰＣが注目されている（アプライド・フィジ
ックス・レターズ（ＡＴ）ｐｌ。
１９８４）。従来知られているＰＣ構造で、光吸収層を
（）ａＡｓとした素子の断面図を第４図に示す。
（）ａＡｓとした素子の断面図を第４図に示す。
半絶縁性Ｇａ Ａｓ基板１上に６型で２．５ Ｘ Ｌ
Ｏ”二 の不純物濃度をもつｎ−ＧａＡｓ層１０を２μ
ｍ。
Ｏ”二 の不純物濃度をもつｎ−ＧａＡｓ層１０を２μ
ｍ。
ｎ型で２ｘＬＯｃｍ の不純物濃度をもつｎ ＡＪ
ｏ、５Ｃ）ａＯｊ Ａｓ層３を８０人、ｎ型でＬＸＬＯ
ａｎの不純物濃度をもつｎ −ｋｌｏ３ Ｃ）ａＬＩｋ
Ｓ層４を５００人、ｎ型で２ＸＬＯｃｍ の不純物
濃度＋ をもつｎ−ＧａＡｓ層５を２００人のウェーハを用い、
ｎ型電極６としてＡｕ ＧｅＮｉのアロイ電極を形成し
たものである。またこの素子の光吸収層近傍のバンド模
式図を第５図に示す。
ｏ、５Ｃ）ａＯｊ Ａｓ層３を８０人、ｎ型でＬＸＬＯ
ａｎの不純物濃度をもつｎ −ｋｌｏ３ Ｃ）ａＬＩｋ
Ｓ層４を５００人、ｎ型で２ＸＬＯｃｍ の不純物
濃度＋ をもつｎ−ＧａＡｓ層５を２００人のウェーハを用い、
ｎ型電極６としてＡｕ ＧｅＮｉのアロイ電極を形成し
たものである。またこの素子の光吸収層近傍のバンド模
式図を第５図に示す。
（発明が解決しようとする問題点）
この様な構造とすることにより％ ｎ −Ｃ）ａＡｓ層
１０で光により励起された電子７は矢印の方向に動き、
電子は２次元電子ガス９を形成し、１ｔｆｆ１６により
取り出されることとなり、２次元電子ガス９の効果によ
り高速応答を示すことになる。しかし、正孔８はバンド
の曲ってより、より深い方向より電界が生じるが、光吸
収層であるｎ−ＧａＡｓ層１０中では２次元電子ガス９
の生じているｎ型電極６に近い所はど高い電界となり深
い（ｎ型電極６より遠い）位置はど電界が弱くなる。し
たがって、バンドの曲りにより深〜・方向へ動いた正孔
８は弱い電界のために遠く移動することができずインパ
ルス応答でテールが生じる問題があった。
１０で光により励起された電子７は矢印の方向に動き、
電子は２次元電子ガス９を形成し、１ｔｆｆ１６により
取り出されることとなり、２次元電子ガス９の効果によ
り高速応答を示すことになる。しかし、正孔８はバンド
の曲ってより、より深い方向より電界が生じるが、光吸
収層であるｎ−ＧａＡｓ層１０中では２次元電子ガス９
の生じているｎ型電極６に近い所はど高い電界となり深
い（ｎ型電極６より遠い）位置はど電界が弱くなる。し
たがって、バンドの曲りにより深〜・方向へ動いた正孔
８は弱い電界のために遠く移動することができずインパ
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、高速応答が可能
な半導体受光素子を提供することＫある。
な半導体受光素子を提供することＫある。
（問題点を解決するだめの手段）
油述の問題点を解決し上記目的を達成するために本発明
が提供する手段は、光吸収層の禁制帯幅が電極から遠ざ
かるに従い連続的に又は階段的に広くなっていることを
特徴とする光伝導形の半導体受光素子である。
が提供する手段は、光吸収層の禁制帯幅が電極から遠ざ
かるに従い連続的に又は階段的に広くなっていることを
特徴とする光伝導形の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は光吸
収層のバンド幅の差異により正孔、電子ともに電極近傍
に集められ強い電界により電極に移動できることから高
速応答が可能となる。
収層のバンド幅の差異により正孔、電子ともに電極近傍
に集められ強い電界により電極に移動できることから高
速応答が可能となる。
（実施例）
以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。
本実施例は、半絶縁性ＧａＡｓ基板１上にＤ型で約２．
５ＸＬＯα の不純物濃度をもち２μｍの厚さ内でほぼ
一様にＡｌｏ、ｓ Ｇａ６．＋１ ＡｌからＧａＡｓへ
連続的に組成が変化しているｎ−−Ａｌ工Ｇａｔ −１
Ａｓ（Ｑ＜：ｘ（Ｑ、５ ）層２を形成し、その上にｎ
型で２ Ｘ １ ｏ”ｍ−’の不純物濃度をもつｎ−一
人１６．。
５ＸＬＯα の不純物濃度をもち２μｍの厚さ内でほぼ
一様にＡｌｏ、ｓ Ｇａ６．＋１ ＡｌからＧａＡｓへ
連続的に組成が変化しているｎ−−Ａｌ工Ｇａｔ −１
Ａｓ（Ｑ＜：ｘ（Ｑ、５ ）層２を形成し、その上にｎ
型で２ Ｘ １ ｏ”ｍ−’の不純物濃度をもつｎ−一
人１６．。
Ｇａ、）、、 ＡＪ層３を８０人、ｎ型でＬＸＬＯｃｍ
の不純物濃度をもつｎ −ｋＪＪｏ、ｓ Ｇａｏ、
ｓ Ａ１層４を５００人、ｎ型で２ＸＬＯｃｍ の不
純物濃度をもっ＋ ｎ −ＧａＡｓ ：藷５を２００人をそれぞれ積層して
なるウェーハを用い、ｎ型電極６としてＡｕ Ｇｅ Ｎ
ｉのアロイ電極を形成したものである。また第１図実施
例素子の光吸収層近傍のバンド模式図を第２図に示す。
の不純物濃度をもつｎ −ｋＪＪｏ、ｓ Ｇａｏ、
ｓ Ａ１層４を５００人、ｎ型で２ＸＬＯｃｍ の不
純物濃度をもっ＋ ｎ −ＧａＡｓ ：藷５を２００人をそれぞれ積層して
なるウェーハを用い、ｎ型電極６としてＡｕ Ｇｅ Ｎ
ｉのアロイ電極を形成したものである。また第１図実施
例素子の光吸収層近傍のバンド模式図を第２図に示す。
光吸収層ｎ−八へ工ｏａｔ−Ｘ Ａｓ（Ｏ＜ｘ＜ｏ、ｓ
）層２は、はぼ一様にＡｌｏ、５ Ｇａ０１． ｋｓか
らＣ）ａＡｓまで連続的組成変化をもつ。そこで、ｎ−
入！。、ｓ Ｇａａ、ｓ １１層３とＧａ入Ｓとがヘテ
ロ構造をなすから、２次元電子ガス９が生じ、ｎ型電極
６から遠ざかるにつれゆるやかに禁制帯幅が広くなる。
）層２は、はぼ一様にＡｌｏ、５ Ｇａ０１． ｋｓか
らＣ）ａＡｓまで連続的組成変化をもつ。そこで、ｎ−
入！。、ｓ Ｇａａ、ｓ １１層３とＧａ入Ｓとがヘテ
ロ構造をなすから、２次元電子ガス９が生じ、ｎ型電極
６から遠ざかるにつれゆるやかに禁制帯幅が広くなる。
このような構造の実施例は、ｎ型電極６の間から入射し
た光により励起され電子７と正孔８が発生する。電子７
はバンドの曲りと禁制帯幅の差により、また正孔は禁制
帯幅の差により矢印で示す様にｎ ｋｌｏ、ｓ ｏａ
ｏ、５層１層３とｎ −／Ｍ！ｘ（）ａｔ−ｘＡｓ層２
とのへテロ界面近くに集まってくる。このように、本実
施例では電子および正孔がともに光吸収層の最も浅い位
置に集まる。浅い位置の電子および正孔は、ｎ型電極６
に印加された電圧による電界を距離による減少なく受け
ることができるから、この実施例ではキャリアの高い移
動速度が得られる。
た光により励起され電子７と正孔８が発生する。電子７
はバンドの曲りと禁制帯幅の差により、また正孔は禁制
帯幅の差により矢印で示す様にｎ ｋｌｏ、ｓ ｏａ
ｏ、５層１層３とｎ −／Ｍ！ｘ（）ａｔ−ｘＡｓ層２
とのへテロ界面近くに集まってくる。このように、本実
施例では電子および正孔がともに光吸収層の最も浅い位
置に集まる。浅い位置の電子および正孔は、ｎ型電極６
に印加された電圧による電界を距離による減少なく受け
ることができるから、この実施例ではキャリアの高い移
動速度が得られる。
第４図の従来構造による素子と第１図の実施例とにおけ
るインパルス応答を測定し、第３図に示す。この応答特
性の測定に用いた光源は、０．８１μｍの波長のレーザ
ーダイオードを約８０ｐｓの半値幅でドライブしたもの
である。この測定では、画素子のｎ型電極６にはともに
２ｖの電圧を印加した。第３図から明らかなように、本
実施例におけるパルスの立ち下り時間（９０％〜１０％
）は３００ ｐｓｅｃ以下であり、従来の素子における
立ち下り時間Ｌ ｎ５ｅｃに比べ、本実施例では大幅な
高速化が実現できた。
るインパルス応答を測定し、第３図に示す。この応答特
性の測定に用いた光源は、０．８１μｍの波長のレーザ
ーダイオードを約８０ｐｓの半値幅でドライブしたもの
である。この測定では、画素子のｎ型電極６にはともに
２ｖの電圧を印加した。第３図から明らかなように、本
実施例におけるパルスの立ち下り時間（９０％〜１０％
）は３００ ｐｓｅｃ以下であり、従来の素子における
立ち下り時間Ｌ ｎ５ｅｃに比べ、本実施例では大幅な
高速化が実現できた。
尚、本実施例では光吸収層をＡＪｏ、ｉ Ｇａ６．５
Ａｓから（）ａ Ａｓまで連続的に組成変化させたが、
本発明では光吸収層は異なる組成の半導体の多層構造で
も有効であり、材料もＧａＡｓ ｔ ＡＪＧａＡｓ Ｋ
限定するものではない。また２次元電子ガス利用のＰＣ
を用いて説明を行ったが、本発明は単層のＰＣや２次元
ホールガス利用のＰＣ等にも有効である。
Ａｓから（）ａ Ａｓまで連続的に組成変化させたが、
本発明では光吸収層は異なる組成の半導体の多層構造で
も有効であり、材料もＧａＡｓ ｔ ＡＪＧａＡｓ Ｋ
限定するものではない。また２次元電子ガス利用のＰＣ
を用いて説明を行ったが、本発明は単層のＰＣや２次元
ホールガス利用のＰＣ等にも有効である。
（発明の効果）
以上詳細に説明したように、本発明によれば、光励起に
より発生した正孔を高い電界のかかる電極に近い位置に
集めることｂ″−でき、そのため正孔を高速で移動する
ことができるようになり、高速な応答を可能とした半導
体受光素子が得られる。
より発生した正孔を高い電界のかかる電極に近い位置に
集めることｂ″−でき、そのため正孔を高速で移動する
ことができるようになり、高速な応答を可能とした半導
体受光素子が得られる。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は第１図の
半導体受光素子の光吸収層近傍のバンド模式図、第３図
は従来例および本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４図は従来の半導体受光素子の断
面図、第５図は第４図の半導体受光素子の光吸収層近傍
のバンド模式％式％ 次元電子ガス、１０・・・ｎ Ｃ）ａＡｓ層。 代理人 弁理士 本 庄 伸 介 ６ ｎ型電極 第１図 ２・欠元完手寸゛ス −４・４さ 第２図 ｎ瓦 第３図 ｎ９＋ 、Ｊ＋場 第４図 第５図
半導体受光素子の光吸収層近傍のバンド模式図、第３図
は従来例および本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４図は従来の半導体受光素子の断
面図、第５図は第４図の半導体受光素子の光吸収層近傍
のバンド模式％式％ 次元電子ガス、１０・・・ｎ Ｃ）ａＡｓ層。 代理人 弁理士 本 庄 伸 介 ６ ｎ型電極 第１図 ２・欠元完手寸゛ス −４・４さ 第２図 ｎ瓦 第３図 ｎ９＋ 、Ｊ＋場 第４図 第５図
Claims (1)
- 光吸収層の禁制帯幅が電極から遠ざかるに従い連続的に
又は階段的に広くなつていることを特徴とする光伝導形
の半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61125466A JP2637953B2 (ja) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61125466A JP2637953B2 (ja) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | 半導体受光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62281479A true JPS62281479A (ja) | 1987-12-07 |
| JP2637953B2 JP2637953B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=14910784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61125466A Expired - Fee Related JP2637953B2 (ja) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2637953B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010073814A (ja) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Ngk Insulators Ltd | 受光素子および受光素子の作製方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5726482A (en) * | 1980-07-24 | 1982-02-12 | Fujitsu Ltd | Semiconductor photodetector |
| JPS5974618A (ja) * | 1982-10-21 | 1984-04-27 | Agency Of Ind Science & Technol | 超格子結晶 |
| JPS60247979A (ja) * | 1984-05-24 | 1985-12-07 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体光素子 |
| JPS62179163A (ja) * | 1986-01-31 | 1987-08-06 | Fujitsu Ltd | 半導体受光素子 |
-
1986
- 1986-05-30 JP JP61125466A patent/JP2637953B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5726482A (en) * | 1980-07-24 | 1982-02-12 | Fujitsu Ltd | Semiconductor photodetector |
| JPS5974618A (ja) * | 1982-10-21 | 1984-04-27 | Agency Of Ind Science & Technol | 超格子結晶 |
| JPS60247979A (ja) * | 1984-05-24 | 1985-12-07 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体光素子 |
| JPS62179163A (ja) * | 1986-01-31 | 1987-08-06 | Fujitsu Ltd | 半導体受光素子 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010073814A (ja) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Ngk Insulators Ltd | 受光素子および受光素子の作製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2637953B2 (ja) | 1997-08-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4794558B2 (ja) | 横型半導体デバイスを製作する方法 | |
| TWI427824B (zh) | 紅外線發光元件 | |
| JPS61166081A (ja) | 半導体デバイスの改良 | |
| Armiento et al. | Impact ionization in (100),(110), and (111) oriented InP avalanche photodiodes | |
| JPH02292832A (ja) | 共鳴トンネリング半導体デバイス | |
| US9276159B2 (en) | Superlattice structure | |
| EP0393924A2 (en) | Devices having asymmetric delta-doping | |
| JPS62281479A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS6285477A (ja) | 光半導体装置 | |
| RU2025833C1 (ru) | Инфракрасный полупроводниковый излучатель | |
| US4843444A (en) | Magnetic field sensor | |
| JP2617449B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS6450570A (en) | Semiconductor device | |
| von Pock et al. | Identification and separation of rectifier mechanisms in Si/SiGe ballistic cross junctions | |
| JPS62179163A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS63100782A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH02280338A (ja) | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ | |
| JPS62101088A (ja) | アバランシエ・フオトダイオ−ド | |
| JP2005268710A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH04206576A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS61121482A (ja) | 光導電性半導体受光素子 | |
| JPS6355983A (ja) | 光導電性半導体受光素子 | |
| JPS6396969A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS63117471A (ja) | 赤外線検知素子 | |
| JPS6246566A (ja) | 半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |