JPS6260824B2 - - Google Patents
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- JPS6260824B2 JPS6260824B2 JP58172342A JP17234283A JPS6260824B2 JP S6260824 B2 JPS6260824 B2 JP S6260824B2 JP 58172342 A JP58172342 A JP 58172342A JP 17234283 A JP17234283 A JP 17234283A JP S6260824 B2 JPS6260824 B2 JP S6260824B2
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/1446—Devices controlled by radiation in a repetitive configuration
-
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- 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
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- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
-
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- H01L31/109—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN heterojunction type
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Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、半導体素子に於ける光エネルギから
電気エネルギへの変換に係る。その様な素子は、
光が半導体内にキヤリヤを生ぜしめ、それらのキ
ヤリヤは素子構造体内を或る距離だけ移動し、そ
こで出力電流を放出する様に働く原理に基いて動
作する。光の波長は、半導体内に異なる深さ迄透
過して、異なる量のキヤリヤを生じる。生じるキ
ヤリヤの数及びそれらが移動しなければならない
距離は、その様な構造体の設計に於て考慮すべき
問題である。
電気エネルギへの変換に係る。その様な素子は、
光が半導体内にキヤリヤを生ぜしめ、それらのキ
ヤリヤは素子構造体内を或る距離だけ移動し、そ
こで出力電流を放出する様に働く原理に基いて動
作する。光の波長は、半導体内に異なる深さ迄透
過して、異なる量のキヤリヤを生じる。生じるキ
ヤリヤの数及びそれらが移動しなければならない
距離は、その様な構造体の設計に於て考慮すべき
問題である。
益々多くの光の波長スペクトルを用いそしてキ
ヤリヤにより短い距離を移動させることが望まし
となるとともに、より多くの光がより多くのキヤ
リヤを生じそしてより高い効率の出力が達成され
る様に、各々異なる波長に適合する特性を有す
る、幾つかの薄い層が用いられる様になつた。
ヤリヤにより短い距離を移動させることが望まし
となるとともに、より多くの光がより多くのキヤ
リヤを生じそしてより高い効率の出力が達成され
る様に、各々異なる波長に適合する特性を有す
る、幾つかの薄い層が用いられる様になつた。
改良された単色光用の多層構造体が米国特許第
4127862号明細書に示されており、その構造体
は、より多くの単色光を吸収しそして高い電圧出
力を生ぜしめるために量子力学的トンネル接合を
用いることにより、異なる厚さのドープ層が低イ
ンピーダンスの接点で結合されている、光電変換
素子である。しかしながら、上記素子は、厚さ
1000Å程度の別個のトンネル接合により結合され
た、多数の異なる層を有する別個のフオトダイオ
ードを用いており、その結果得られる光電流は主
として拡散により生じ、そしてGaAs及び
AlGaAsの半導体材料を用いて1.75V程度の出力
電圧を生じる。
4127862号明細書に示されており、その構造体
は、より多くの単色光を吸収しそして高い電圧出
力を生ぜしめるために量子力学的トンネル接合を
用いることにより、異なる厚さのドープ層が低イ
ンピーダンスの接点で結合されている、光電変換
素子である。しかしながら、上記素子は、厚さ
1000Å程度の別個のトンネル接合により結合され
た、多数の異なる層を有する別個のフオトダイオ
ードを用いており、その結果得られる光電流は主
として拡散により生じ、そしてGaAs及び
AlGaAsの半導体材料を用いて1.75V程度の出力
電圧を生じる。
本発明は、高い性能を得るために、薄いトンネ
ル接合により結合された非ドープ領域の吸収素子
が一体として働く、半導体光電変換原理を用いて
いる。本発明の構造体に於ては、キヤリヤが非ド
ープ領域に於て生じ、その非ドープ領域は該非ド
ープ領域の重要部分に亘つてキヤリヤの加速及び
比較的衝突の少ない移動を生ぜしめるための高い
電界を与え、該非ドープ領域は電子の平均自由行
程の程度の薄い量子力学的トンネル接合により結
合されている。非ドープ領域の厚さは、選択され
た材料に於けるキヤリヤの弾道輸送距離の程度で
ある。
ル接合により結合された非ドープ領域の吸収素子
が一体として働く、半導体光電変換原理を用いて
いる。本発明の構造体に於ては、キヤリヤが非ド
ープ領域に於て生じ、その非ドープ領域は該非ド
ープ領域の重要部分に亘つてキヤリヤの加速及び
比較的衝突の少ない移動を生ぜしめるための高い
電界を与え、該非ドープ領域は電子の平均自由行
程の程度の薄い量子力学的トンネル接合により結
合されている。非ドープ領域の厚さは、選択され
た材料に於けるキヤリヤの弾道輸送距離の程度で
ある。
それらの２つの規準は、キヤリヤが拡散でなく
主にドリフトにより移動され、従つてより多くの
キヤリヤが有効になつて、効率が高められ、そし
て又、キヤリヤがより迅速に移動し得るので、
10-12秒の範囲のより速いターン・オン及びター
ン・オフが生じる様な状態を生ぜしめる様に働
く。その非ドープ領域は、光により生じたキヤリ
ヤの存在の下で高い電界が生じる様に、充分に真
性であるべきである。これは、一般的に、多くの
材料に於ては、1016原子／c.c.よりも低い。非ドー
プ領域の寸法は、少くとも相当なキヤリヤが生じ
る様に充分な寸法でなければならないが、相当部
分のキヤリヤがそれを越えて弾道輸送されない様
な距離であるべきである。これは、多くの材料に
於て、約50乃至3000Åの範囲である。PNトンネ
ル接合を形成する境界のＰ型及びＮ型領域は、非
ドープ領域から、高濃度にドープされた領域を経
て、用いられている半導体に於ける電子の平均自
由行路の長さの程度であるべきである。これは、
多くの材料に於て、約50Åである。本発明は、特
に単色光とともに有利に用いられる。入射面上に
入射する単一波長の光から最大量を得るために、
複数の非ドープ領域が用いられ、それらの各非ド
ープ領域は、弾道輸送距離に近い厚さを有し、上
記入射面から遠くなるに従つて徐々に厚くなつて
おり、すべての領域の合計が光の透過する距離を
超えない様に、電子の平均自由行程の厚さを有す
る量子力学的トンネル接合に於て、隣接する非ド
ープ領域に結合されている。徐々に厚くなつてい
る非ドープ領域は、各領域に同量のキヤリヤを有
する様に設計されている。入射面から遠くなるに
従つて厚さが徐々に増加されているのは、光の吸
収が指数関数的減衰に依存することによる。
主にドリフトにより移動され、従つてより多くの
キヤリヤが有効になつて、効率が高められ、そし
て又、キヤリヤがより迅速に移動し得るので、
10-12秒の範囲のより速いターン・オン及びター
ン・オフが生じる様な状態を生ぜしめる様に働
く。その非ドープ領域は、光により生じたキヤリ
ヤの存在の下で高い電界が生じる様に、充分に真
性であるべきである。これは、一般的に、多くの
材料に於ては、1016原子／c.c.よりも低い。非ドー
プ領域の寸法は、少くとも相当なキヤリヤが生じ
る様に充分な寸法でなければならないが、相当部
分のキヤリヤがそれを越えて弾道輸送されない様
な距離であるべきである。これは、多くの材料に
於て、約50乃至3000Åの範囲である。PNトンネ
ル接合を形成する境界のＰ型及びＮ型領域は、非
ドープ領域から、高濃度にドープされた領域を経
て、用いられている半導体に於ける電子の平均自
由行路の長さの程度であるべきである。これは、
多くの材料に於て、約50Åである。本発明は、特
に単色光とともに有利に用いられる。入射面上に
入射する単一波長の光から最大量を得るために、
複数の非ドープ領域が用いられ、それらの各非ド
ープ領域は、弾道輸送距離に近い厚さを有し、上
記入射面から遠くなるに従つて徐々に厚くなつて
おり、すべての領域の合計が光の透過する距離を
超えない様に、電子の平均自由行程の厚さを有す
る量子力学的トンネル接合に於て、隣接する非ド
ープ領域に結合されている。徐々に厚くなつてい
る非ドープ領域は、各領域に同量のキヤリヤを有
する様に設計されている。入射面から遠くなるに
従つて厚さが徐々に増加されているのは、光の吸
収が指数関数的減衰に依存することによる。
本発明の原理は、今日、当技術分野に於て最も
関心を持たれているSi及びGaAsを含む、多くの
半導体材料に適用され得る。
関心を持たれているSi及びGaAsを含む、多くの
半導体材料に適用され得る。
説明を簡単にするために、本発明の原理を、
GaAsの材料を用いた場合について説明するが、
それらのパラメータを他の型の半導体材料の値に
変更し得ることは当業者に明らかである。
GaAsの材料を用いた場合について説明するが、
それらのパラメータを他の型の半導体材料の値に
変更し得ることは当業者に明らかである。
第１図に於て、光は入射面Ｓに於て入射し、各
非ドープ領域Ｎは1016原子／c.c.よりも低い不純物
濃度を有し、徐々に厚さが増加する非ドープ領域
の境界のPN接合は光の入射面から測定される。
非ドープ領域の厚さは、約500乃至3500Åであ
る。トンネル接合のためのP+領域及びN+領域の
境界の厚さは、電子の平均自由行程の程度であ
り、GaAsの場合には約50Åである。
非ドープ領域Ｎは1016原子／c.c.よりも低い不純物
濃度を有し、徐々に厚さが増加する非ドープ領域
の境界のPN接合は光の入射面から測定される。
非ドープ領域の厚さは、約500乃至3500Åであ
る。トンネル接合のためのP+領域及びN+領域の
境界の厚さは、電子の平均自由行程の程度であ
り、GaAsの場合には約50Åである。
基板SUBは、外部回路接続を容易にするため
に、高濃度のN+導電型である。半透明の電極又
は格子を有する標準的受光面の技術を用いてい
る、光の入射面に、もう１つの外部回路接続が行
われる。
に、高濃度のN+導電型である。半透明の電極又
は格子を有する標準的受光面の技術を用いてい
る、光の入射面に、もう１つの外部回路接続が行
われる。
照射されない場合及び照射された場合の素子の
エネルギ帯図が各々第２図及び第３図に示されて
おり、それらの図に於けるＥC、ＥF及びＥVは
各々、伝導体エネルギ・レベル、フエルミ準位及
び価電子帯エネルギ・レベルである。
エネルギ帯図が各々第２図及び第３図に示されて
おり、それらの図に於けるＥC、ＥF及びＥVは
各々、伝導体エネルギ・レベル、フエルミ準位及
び価電子帯エネルギ・レベルである。
GaAsの各区分の厚さは、素子が或る特定の波
長の単色光により照射されたときに、それらの各
区分に同数の正孔−電子対が生じる様に、設計さ
れる。それらの各区分は、入射面から遠くなるに
従つて、より広い幅を有し、最も幅の広い区分が
W9として図に示されている。全体の厚さ、従つ
て区分の数は、その特定の半導体材料に於ける光
の有効な透過の深さによつて決定される。
長の単色光により照射されたときに、それらの各
区分に同数の正孔−電子対が生じる様に、設計さ
れる。それらの各区分は、入射面から遠くなるに
従つて、より広い幅を有し、最も幅の広い区分が
W9として図に示されている。全体の厚さ、従つ
て区分の数は、その特定の半導体材料に於ける光
の有効な透過の深さによつて決定される。
上記構造体の設計パラメータは、次式１に示さ
れる関係を有する。
れる関係を有する。
（式 １）
ｅ-〓(〓)〓n−ｅ-〓(〓)〓n+1＝Ｃ
上記式に於て、
−α（λ）＝単色光源の吸収係数、
χo＝ｎ番目の層の開始位置、
χo+1＝ｎ番目の層の終了位置、
Ｃ＝各区分に吸収された光の部分、及び
χo−χo+1＝ｎ番目の層の幅
である。
第１図に示されている仕様のGaAs素子に於て
は、Ｃは0.1に等しく、α（λ）は２×104cm-1に
等しく、そして禁止帯の幅は1.42eVである。
は、Ｃは0.1に等しく、α（λ）は２×104cm-1に
等しく、そして禁止帯の幅は1.42eVである。
ドープされていないGaAsの区分の薄さ及びn+
及びp+型トンネル境界領域の存在により、外部
バイアスを必要とせずに、極めて高い電界が存在
する。これは、第２図に於て、エネルギ帯が上記
の領域を横切る際に呈せられる、エネルギ帯に於
ける大きな勾配によつて示されている。4000V／
cm以上の電界がすべての個々の区分に存在して、
極めて迅速なキヤリヤの移動を生じ得る。しかし
ながら、弾道輸送（ballistic transport）距離の
厚さ寸法の範囲にある非ドープ領域は余りに薄す
ぎるために、それらの高電界は谷の間のキヤリヤ
の遷移を生じない。従つて、上記構造体は、より
厚い層の素子に於ける輸送を支配する非弾道キヤ
リヤに関連する飽和ドリフト速度よりも相当に速
いキヤリヤ速度を与える。
及びp+型トンネル境界領域の存在により、外部
バイアスを必要とせずに、極めて高い電界が存在
する。これは、第２図に於て、エネルギ帯が上記
の領域を横切る際に呈せられる、エネルギ帯に於
ける大きな勾配によつて示されている。4000V／
cm以上の電界がすべての個々の区分に存在して、
極めて迅速なキヤリヤの移動を生じ得る。しかし
ながら、弾道輸送（ballistic transport）距離の
厚さ寸法の範囲にある非ドープ領域は余りに薄す
ぎるために、それらの高電界は谷の間のキヤリヤ
の遷移を生じない。従つて、上記構造体は、より
厚い層の素子に於ける輸送を支配する非弾道キヤ
リヤに関連する飽和ドリフト速度よりも相当に速
いキヤリヤ速度を与える。
第１図に於て、すべての区分の光電圧が90％の
量子効率を生じ、それらが合計されて、多くの半
導体回路に直接適合する5V程度の出力を生じ
る。
量子効率を生じ、それらが合計されて、多くの半
導体回路に直接適合する5V程度の出力を生じ
る。
第３図に於て、電圧が合計された結果が、次式
２により表わされる開放回路電圧（Ｖpc）の場合
に於て見られる。
２により表わされる開放回路電圧（Ｖpc）の場合
に於て見られる。
（式 ２）
Ｖpc＝１／Ｑ（ＥFT−ＥFB）
上記式に於て、
ＥFT＝照射された表面に於けるフエルミ準位、
ＥFB＝照射された表面の下のフエルミ準位、及
び Ｑ＝電荷 である。
び Ｑ＝電荷 である。
本発明による素子の遷移応答は、最も幅の広い
区分W9に於て光により生じたキヤリヤの遷移時
間である。これは、光電流がすべての区分により
同時に集められるためであり、最も幅の広い区分
W9は最も遅い。第１図の素子に於て、遷移時間
（ｔr）は次式３により表わされる。
区分W9に於て光により生じたキヤリヤの遷移時
間である。これは、光電流がすべての区分により
同時に集められるためであり、最も幅の広い区分
W9は最も遅い。第１図の素子に於て、遷移時間
（ｔr）は次式３により表わされる。
（式 ３）
ｔr＝Ｗ９／Ｖ遷移＝３４６３×１０−８cm／１
０８cm／秒 ＝0.35ピコ秒 上記式に於て、 W9＝９個の領域中で最も幅の行い領域の幅、
及び Ｖ遷移＝最も遅いキヤリヤが幅W9の領域を弾
道輸送された場合に有し得る平均速度 である。
０８cm／秒 ＝0.35ピコ秒 上記式に於て、 W9＝９個の領域中で最も幅の行い領域の幅、
及び Ｖ遷移＝最も遅いキヤリヤが幅W9の領域を弾
道輸送された場合に有し得る平均速度 である。
比較に於て、90％の同一の量子効率を有する、
従来の単一の接合を有するGaAsフオトダイオー
ドに於ける限定された遷移応答は、最も幅の広い
即ち唯一の区分の幅が1.15×10-4cmに増加するだ
けでなく、Ｖ遷移が非弾道キヤリヤに於て107
cm／秒に限定されるので、1.15×10-4／107＝
11.5psとなる。従つて、本発明による第１図の構
造体に於ける0.35ピコ秒の遷移時間は、実質的に
30倍の遷移時間の増加である。素子の遷移時間は
又、弾道キヤリヤが結合端部迄熱されるために要
する時間を含む。
従来の単一の接合を有するGaAsフオトダイオー
ドに於ける限定された遷移応答は、最も幅の広い
即ち唯一の区分の幅が1.15×10-4cmに増加するだ
けでなく、Ｖ遷移が非弾道キヤリヤに於て107
cm／秒に限定されるので、1.15×10-4／107＝
11.5psとなる。従つて、本発明による第１図の構
造体に於ける0.35ピコ秒の遷移時間は、実質的に
30倍の遷移時間の増加である。素子の遷移時間は
又、弾道キヤリヤが結合端部迄熱されるために要
する時間を含む。
本発明の構造体は、前述の米国特許第4127862
号明細書に於ける従来技術と比較され得る。その
従来技術による構造体に於ては、別個のフオトダ
イオードがトンネル接合により結合されており、
それらの接合は独立しているので狭くされる必要
がない。これに対して、本発明に於ては、トンネ
ル接合として働く薄い平担なｐ及びｎ型領域を非
ドープ領域に設けることにより、上記両素子が１
つのより簡単でより高性能の構造体に併合されて
おり、それら両者がキヤリヤを集めて、トンネ
ル・ダイオードとして働く。
号明細書に於ける従来技術と比較され得る。その
従来技術による構造体に於ては、別個のフオトダ
イオードがトンネル接合により結合されており、
それらの接合は独立しているので狭くされる必要
がない。これに対して、本発明に於ては、トンネ
ル接合として働く薄い平担なｐ及びｎ型領域を非
ドープ領域に設けることにより、上記両素子が１
つのより簡単でより高性能の構造体に併合されて
おり、それら両者がキヤリヤを集めて、トンネ
ル・ダイオードとして働く。
更に、前述の米国特許第4127862号明細書に於
ける従来技術に於ては、トンネル境界領域の厚さ
が1000Å以上であり、光活性領域が均一にドープ
されている。これは、少くとも２つの意味で、よ
り遅い遷移応答を生じる。第１に、ドープ領域の
実質的な厚さがドリフトでなく拡散を生じて、光
により生じたキヤリヤの収集時間を決定する。第
二に、実施例の構造体の最初の電流収集領域に於
ける6000Åの比較的大きな厚さにより、次の電流
収集領域の厚さがより大きくなければならず、従
つて実質的により遅くなる。その実施例の構造体
に於ける２層構造体は81000Åの厚さを要する
が、GaAsの場合の第１図の９層構造体は11510Å
の厚さしか必要としない。
ける従来技術に於ては、トンネル境界領域の厚さ
が1000Å以上であり、光活性領域が均一にドープ
されている。これは、少くとも２つの意味で、よ
り遅い遷移応答を生じる。第１に、ドープ領域の
実質的な厚さがドリフトでなく拡散を生じて、光
により生じたキヤリヤの収集時間を決定する。第
二に、実施例の構造体の最初の電流収集領域に於
ける6000Åの比較的大きな厚さにより、次の電流
収集領域の厚さがより大きくなければならず、従
つて実質的により遅くなる。その実施例の構造体
に於ける２層構造体は81000Åの厚さを要する
が、GaAsの場合の第１図の９層構造体は11510Å
の厚さしか必要としない。
以上の比較から、本発明の原理は極めて狭い電
流収集領域を形成することが出来、それらの領域
は、サブピコ秒の範囲の遷移応答を有する弾道的
なキヤリヤの輸送を行わせる。
流収集領域を形成することが出来、それらの領域
は、サブピコ秒の範囲の遷移応答を有する弾道的
なキヤリヤの輸送を行わせる。
本発明の原理を用いた構造体は、半導体回路に
直接適合可能であり、光の波長に於ける電磁放射
の直接的な整流及び混合のために有用である。
直接適合可能であり、光の波長に於ける電磁放射
の直接的な整流及び混合のために有用である。
従来の光検出器の多くは、パルス応答回路とと
もに用いられるとき、前置増幅器、レベル再生手
段及びパルス成形回路を必要とする。更に、本発
明の原理から、パルス応答回路との直接的インタ
ーフエースが容易に用いられることは明らかであ
る。光フアイバ・パルス通信システムが用いられ
る場合、そのことは、光フアイバ通信システムの
複雑さを減少させ、コストを低下させ、そして信
頼性を増加させる。更に、光フアイバ・システム
が半導体チツプに接続された場合には、より小さ
いチツプ領域を占める、より少数の素止が用いら
れる。
もに用いられるとき、前置増幅器、レベル再生手
段及びパルス成形回路を必要とする。更に、本発
明の原理から、パルス応答回路との直接的インタ
ーフエースが容易に用いられることは明らかであ
る。光フアイバ・パルス通信システムが用いられ
る場合、そのことは、光フアイバ通信システムの
複雑さを減少させ、コストを低下させ、そして信
頼性を増加させる。更に、光フアイバ・システム
が半導体チツプに接続された場合には、より小さ
いチツプ領域を占める、より少数の素止が用いら
れる。
第１図の構造体は、分子ビーム・エピタキシヤ
ル技術の分野に於て周知の技術によつて製造され
得る。その場合には、分子ビームを用いることに
より、結晶材料及びドパントの両方がエピタキシ
ヤル層中に設けられ、各層及び各境界が基板から
正確に成長される。
ル技術の分野に於て周知の技術によつて製造され
得る。その場合には、分子ビームを用いることに
より、結晶材料及びドパントの両方がエピタキシ
ヤル層中に設けられ、各層及び各境界が基板から
正確に成長される。
分子ビーム・エピタキシヤル技術の１つの利点
は、結晶周期を保つて、１つの型の材料から他の
型の材料へ遷移が迅速に行われ得ることである。
この技術を用いて、所望の50Åのn+型及びp+型
トンネル接合境界が容易に達成される。その様な
遷移を達成する技術の１つは、当技術分野に於
て、プレーナ・ドーピングとして知られており、
その技術はElectronics Letters、1980年10月、
第16巻、第22号、第836頁に於て詳細に記載され
ている。
は、結晶周期を保つて、１つの型の材料から他の
型の材料へ遷移が迅速に行われ得ることである。
この技術を用いて、所望の50Åのn+型及びp+型
トンネル接合境界が容易に達成される。その様な
遷移を達成する技術の１つは、当技術分野に於
て、プレーナ・ドーピングとして知られており、
その技術はElectronics Letters、1980年10月、
第16巻、第22号、第836頁に於て詳細に記載され
ている。
安全性の理由から、素子に於けるp+型GaAs領
域は、従来技術による素子の多くに於て用いられ
ているBeドーピングでなく、Mgドーピングを用
いて形成されることが好ましい。Beは有毒であ
り、多大な配慮を要する。Mgを用いた効率的な
ドーピングは、本出願人により提案されている特
別な揮発性の酸化物による抑制技術を用いて達成
される。
域は、従来技術による素子の多くに於て用いられ
ているBeドーピングでなく、Mgドーピングを用
いて形成されることが好ましい。Beは有毒であ
り、多大な配慮を要する。Mgを用いた効率的な
ドーピングは、本出願人により提案されている特
別な揮発性の酸化物による抑制技術を用いて達成
される。
以上に於て、弾道輸送距離の厚さを有する非ド
ープ層が電子の平均自由行程の程度の厚さを有す
るトンネル障壁により結合される、光電変換の原
理について述べた。略等しいキヤリヤの発生に
各々適合された、徐々に増加する厚さを有する幾
つかの層が、高出力電圧で、迅速な応答の構造体
中に設けられている。トンネル境界領域及びキヤ
リヤが生じる非ドープ領域の両方が極めて薄いの
で、キヤリヤが輸送機構として拡散よりもドリフ
トにより移動し、これは素子をより高い出力電圧
でより迅速に動作させ得る。この構造体は異なる
型の回路に直接適合可能にされ得る。
ープ層が電子の平均自由行程の程度の厚さを有す
るトンネル障壁により結合される、光電変換の原
理について述べた。略等しいキヤリヤの発生に
各々適合された、徐々に増加する厚さを有する幾
つかの層が、高出力電圧で、迅速な応答の構造体
中に設けられている。トンネル境界領域及びキヤ
リヤが生じる非ドープ領域の両方が極めて薄いの
で、キヤリヤが輸送機構として拡散よりもドリフ
トにより移動し、これは素子をより高い出力電圧
でより迅速に動作させ得る。この構造体は異なる
型の回路に直接適合可能にされ得る。
第１図、第２図及び第３図は、各々、１例とし
てGaAsの材料を用いている本発明の構造体、照
射されていない場合のエネルギ帯図及び照射され
ている場合のエネルギ帯図を相互に寸法的に関連
づけて示している図である。
てGaAsの材料を用いている本発明の構造体、照
射されていない場合のエネルギ帯図及び照射され
ている場合のエネルギ帯図を相互に寸法的に関連
づけて示している図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体材料に於けるキヤリヤの平均自由行程
ていどの量子力学的トンネル接合によつて結合さ
れた光吸収性の未ドープ領域を有する、半導体光
電エネルギ変換素子。 ２ 未ドープ領域が該領域に於けるキヤリヤの弾
道輸送距離程度の厚さを有する、特許請求の範囲
第１項記載の半導体光電エネルギ変換素子。 ３ 光吸収性の領域が複数個直列に配列されると
共に、各領域が光入射面から隔たるにつれて次第
に厚さを増す様構成されてなる、特許請求の範囲
第１項記載の半導体光電エネルギ変換素子。 ４ 半導体材料がGaAsである、特許請求の範囲
第１項記載の半導体光電エネルギ変換素子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US454784 | 1982-12-30 | ||
| US06/454,784 US4525731A (en) | 1982-12-30 | 1982-12-30 | Semiconductor conversion of optical-to-electrical energy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59124776A JPS59124776A (ja) | 1984-07-18 |
| JPS6260824B2 true JPS6260824B2 (ja) | 1987-12-18 |
Family
ID=23806069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58172342A Granted JPS59124776A (ja) | 1982-12-30 | 1983-09-20 | 半導体光電エネルギ変換素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4525731A (ja) |
| EP (1) | EP0115591B1 (ja) |
| JP (1) | JPS59124776A (ja) |
| DE (1) | DE3376712D1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4590507A (en) * | 1984-07-31 | 1986-05-20 | At&T Bell Laboratories | Variable gap devices |
| US4745452A (en) * | 1984-09-24 | 1988-05-17 | Massachusetts Institute Of Technology | Tunneling transfer devices |
| US4882609A (en) * | 1984-11-19 | 1989-11-21 | Max-Planck Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschafter E.V. | Semiconductor devices with at least one monoatomic layer of doping atoms |
| US5060234A (en) * | 1984-11-19 | 1991-10-22 | Max-Planck Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften | Injection laser with at least one pair of monoatomic layers of doping atoms |
| US5216260A (en) * | 1984-11-19 | 1993-06-01 | Max-Planck Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E.V. | Optically bistable semiconductor device with pairs of monoatomic layers separated by intrinsic layers |
| JPS62183570A (ja) * | 1986-02-07 | 1987-08-11 | Mitsubishi Electric Corp | 光検出装置 |
| US4894526A (en) * | 1987-01-15 | 1990-01-16 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Infrared-radiation detector device |
| US4903101A (en) * | 1988-03-28 | 1990-02-20 | California Institute Of Technology | Tunable quantum well infrared detector |
| US5047810A (en) * | 1989-01-09 | 1991-09-10 | At&T Bell Laboratories | Optically controlled resonant tunneling electronic devices |
| US6417528B1 (en) * | 2000-01-28 | 2002-07-09 | Agere Systems Guardian Corp. | High speed semiconductor photodetector |
| US7619159B1 (en) * | 2002-05-17 | 2009-11-17 | Ugur Ortabasi | Integrating sphere photovoltaic receiver (powersphere) for laser light to electric power conversion |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4127862A (en) * | 1977-09-06 | 1978-11-28 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Integrated optical detectors |
| US4179702A (en) * | 1978-03-09 | 1979-12-18 | Research Triangle Institute | Cascade solar cells |
| US4332974A (en) * | 1979-06-28 | 1982-06-01 | Chevron Research Company | Multilayer photovoltaic cell |
| US4282541A (en) * | 1979-12-26 | 1981-08-04 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Planar P-I-N photodetectors |
-
1982
- 1982-12-30 US US06/454,784 patent/US4525731A/en not_active Expired - Lifetime
-
1983
- 1983-09-20 JP JP58172342A patent/JPS59124776A/ja active Granted
- 1983-12-06 EP EP83112245A patent/EP0115591B1/en not_active Expired
- 1983-12-06 DE DE8383112245T patent/DE3376712D1/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0115591B1 (en) | 1988-05-18 |
| DE3376712D1 (en) | 1988-06-23 |
| US4525731A (en) | 1985-06-25 |
| EP0115591A3 (en) | 1986-03-12 |
| EP0115591A2 (en) | 1984-08-15 |
| JPS59124776A (ja) | 1984-07-18 |
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