JPS6255966A - 赤外線検知装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 亜鉛を含むカドミュウムテルルまたは水銀カドミュウム
テルルをもって光電変換層または再結合層が形成されて
いるカドミュウムテルル／水銀カドミュウムテルル系の
ＭＩＳ型の赤外線検知装置である。亜鉛を含むカドミュ
ウムテルルまたは水銀カドミュウムテルルは、結晶成長
中に格子不整転位が動きにくく、格子定数を異にする他
の半導体との界面（本発明においては、光電変換層と再
結合層との界面）においても、その界面に極めて近接し
た領域以外には格子不整転位が発生しないので、光電変
換層で発生した電子が光電変換層中で再結合することが
なく感度が向上する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は赤外線検知装置に関する。特に、カドミュウム
テルル／水銀カドミュウムテルル系のＭＩＳ型の赤外線
検知装置の感度を向上する改良に関する。

〔従来の技術〕

従来技術に係るカドミュウムテルル／水銀カドミュウム
テルル系のＭＩＳ型の赤外線検知装置の層構造を第４図
に示す。図において１はカドミュウムテルル基板であり
、２は一導電型の水銀カドミュウムテルル層よりなる再
結合層であり、３−再結合層よりカドミュウムの混晶比
が大きい水銀カドミュウムテルル層よりなる光電変換層
であり、４は絶縁物層であり、５は第１の電極であり、
６は第２の電極であり一般に接地される。

これを動作させるには、第１の電極５に負電圧を印加し
て第１の電極５の下部領域にポテンシャルウェル７を形
成しておき、この状態で赤外線を光電変換層３に入射す
ると、赤外線によって励起された正孔が上記のポテンシ
ャルウェル７に集まってここに溜り、第１の電極５と第
２の電極６との間の反転層容量を変化させる。そこで、
この反転層容量の変化を読み取って入射赤外線を代表す
る信号とする。その後、第１の電極５に正電圧を印加し
て上記のポテンシャルウェルを消滅させてポテンシャル
ウェルに溜っていた正孔を放出して再結合層２で再結合
させる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

再結合層を構成する水銀カドミュウムテルルの混晶比と
光電変換層を構成する水銀カドミュウムテルルの混晶比
とが相違するので、これら２層の界面には格子不整転位
が不可避的に発生し、これが光電変換層中に広がってい
るため１．光電変換層中で発生した電子の一部が、光電
変換層中で再結合してしまいポテンシャルウェルには到
達せず、入射赤外線によって励起された正孔の一部しか
信号発生に寄与せず、感度が劣るという欠点がある。

本発明の目的はこの欠点を解消することにあり、感度の
向上された水銀カドミュウムテルル（Ｈｇｔ−、Ｃｄ、
Ｔｅ）　／水銀カドミュウムテルル（Ｈｇ１−。

Ｃｄ　Ｔｅ）系のＭＩＳ型の赤外線検知装置を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明が採った手段は、カ
ドミュウムテルルまたは水銀カドミュウムテルルよりな
る光電変換層９と再結合層８とを有するＭＩＳ型の赤外
線検知装置の光電変換層９または再結合層８は亜鉛を含
む水銀カドミュウムテルルをもって構成することにある
。

〔作用〕

上記の欠点は、水銀カドミュウムテルルのへテロ界面に
発生する格子不整転位が水銀カドミュウムテルル層中に
広がることに原因があるから、格子不整転位が水銀カド
ミュウムテルル層中に広がらないようにすれば解消しう
る筈である。

ところで、本発明の発明者は、亜鉛を僅かに例えば約１
０”ｃｍ−３含む水銀カドミュウムテルルは、結晶強度
が大きく、成長中に格子不整転位が水銀カドミュウムテ
ルル中を動きにくく、その結果、格子不整転位が当初発
生した領域すなわちペテロ界面に極めて近接した領域の
みに閉じ込められるという性質を発見した。

本発明は、この新たに発見された性質（亜鉛を僅かに含
む水銀カドミュウムテルルが、結晶強度が大きく、成長
中に格子不整転位が水銀カドミュウムテルル中を動きに
くいという性質）を活用して、ＭＩＳ型の赤外線検知装
置を構成する光電変換層と再結合層とのいづれかの層は
亜鉛を含む水銀カドミュウムテルルをもって形成するこ
ととしたものであり、実験の結果によれば、感度が３ｄ
Ｂ程度に向上するほか、雑音も３ｄＢ程度に低減される
。

亜鉛を含む水銀カドミュウムテルルの層を光電変換層と
するか再結合層とするかによる利害得失は全くない８い
づれにせよ、光電変換層も再結合層もｌ工程をもって形
成することが一般であるから、いづれの層を亜鉛を含む
水銀カドミュウムテルル層としてもまた双方を亜鉛を含
む水銀カドミュウムテルル層としてもよい。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつ一１本発明の一実施例に係る赤外
線検知装置についてさらに説明する。

第２図参照 液相成長法、メタルオーガニックＣＶＤ法、分子線エピ
タキシー法等を使用して、カドミュウムテルル基板ｌ上
に、亜鉛を含みｎ型不純物としてインジュウムを１０’
ｃｍ−３程度に含むｎ型の水銀カドミュウムテルル層８
を厚さ約５絡麿に形成する、この層は再結合層として機
能させるため、水銀程品比は０．８５とする。この層８
の格子不整転位は、界面８１と８８とに極めて近接した
領域以外には発生しない。

つづいて、ｎ型不純物としてインジュウムを１０１４Ｃ
１１−３程度に含むｎ型の水銀カドミュウムテルル層９
を厚さ約１０ｐ腸に形成する。この層は光電ｆ検層とし
て機能させるため、水銀混品比は　（１７とする。隣接
する層８が亜鉛を含む水銀カドミュウムテルル層である
から、格子不整転位は界面８９に極めて近接した領域の
みに限定され、その領域以外には発生しない。

第１図、第３図参照 スパッタ法等を使用して、厚さＩｇｍの硫化亜鉛層を形
成して絶縁物層４を形成する。

絶縁物層４上の一部領域に厚さ約２，０００〜３．００
０への金層を形成して第１の電極５とする。

この工程は、リソグラフィー法を使用してもリフト十）
法を使用してもよい。

再結合層８に接触して金層を形成して第２の電極６とす
る。この第２の電極６は、第３図に示すように、一部の
領域において光電変換層９を除去しておいて、ここに絶
縁物層１０を介して金層を形成する７種々な構造があリ
ラる。

以−１−の工程をもって製造された赤外線検知装置を動
作させるには、従来技術の項に述へたとおり、第１の電
極５に負電圧を印加して第１の電極５の下部領域にポテ
ンシャルウェル７を形成しておき、この状態で赤外線を
光電変換層３に入射すると、赤外線によって励起された
正孔が上記のポテンシャルウェル７に集まってここに溜
り、第１の電極５と第２の電極６との間の反転層容量を
変化させる。そこで、この反転層容量の変化を読み取っ
て入射赤外線を代表する信号とする。

その後、第１の電極５に正電圧を印加して上記のポテン
シャルウェルを消滅させポテンシャルウェルに溜ってい
た正孔を放出して再結合層８で再結合させる。このとき
、光電変換層８には、再結合層９との界面８９に極めて
近い領域以外には格子不整転位が存在しないので、入射
赤外線によって励起された正孔の利用効率が向上して感
度が向上する。

〔発明の効果〕

以上説明せるとおり１本発明に係るカドミュウムテルル
または水銀カドミュウムテルルよりなる光電変換層と再
結合層とを有するＭＩＳ型の赤外線検知装置においては
、光電変換層または再結合層が亜鉛を含む水銀力１”　
ミュウムテルル層とされており、この亜鉛を含む水銀カ
ドミュウムテルル層中には、界面に極めて近接した領域
以外には格子不整転位が存在しないので、入射赤外線に
よって励起された正孔は、お−むね全量がポテンシャル
ウェルに到達して、信号発生に寄与し、感度がすぐれて
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る赤外線検知装置の断
面図である。 第２図は、本発明の一実施例に係る赤外線検知装置のＴ
程Ｍで訊ス− 第３図は、本発明の一実施例に係る赤外線検知装置の第
２の電極領域を示す断面図である。 第４図は、従来技術に係る赤外線検知装置の断面図であ
る。 １・・―カドミュウムテルル基板、　　２・・Φ従来技
術における再結合層（ｎ型の水銀カドミュウムテルル層
）、　　３轡・・従来技術における光電変換層（ｎ型の
水銀カドミュウムテルル層）、４・Φ・絶縁物層（硫化
亜鉛層）、　　５・・・第１の電極、　　６・・９第２
の電極、　　７拳φ・ポテンシャルウェル、　８・−・
本発明の再結合層（亜鉛を含む水銀カドミュウムテルル
層）、９φ・・本発明の光電変換層（ｎ型の水銀カドミ
ュウムテルル層）、　１０・・・絶縁物層。 エＪＬ　ｌ刀 第２図 本発州 第１図 文２チお乙、インタ・１ 第３図 従和攻財 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　カドミュウムテルルまたは水銀カドミュウムテルルよ
   りなる光電変換層（９）と再結合層（８）とを有するＭ
   ＩＳ型の赤外線検知装置において、前記光電変換層（９
   ）を構成するカドミュウムテルルまたは水銀カドミュウ
   ムテルルと前記再結合層（８）を構成するカドミュウム
   テルルまたは水銀カドミュウムテルルとのいづれかは、
   亜鉛を含んでなることを特徴とする赤外線検知装置。