JPS63100782A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPS63100782A JPS63100782A JP61246523A JP24652386A JPS63100782A JP S63100782 A JPS63100782 A JP S63100782A JP 61246523 A JP61246523 A JP 61246523A JP 24652386 A JP24652386 A JP 24652386A JP S63100782 A JPS63100782 A JP S63100782A
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- absorption layer
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Links
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- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 12
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- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 5
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は高速応答の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層受光素子
、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・フィジックス・レターズ（
Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 Ｖｏｌ、 ４４
゜Ｎｏ、１． ｐ９９−１０１．１９８４） ） 。
、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・フィジックス・レターズ（
Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 Ｖｏｌ、 ４４
゜Ｎｏ、１． ｐ９９−１０１．１９８４） ） 。
従来知られている構造で、光吸収層をＧａＡｓとした素
子の断面図を第４図に示す、半絶縁性ＧａＡｓ基板２１
上にｎ型で２．５Ｘ１０”ｃｍ−”の不純物濃度をもツ
ｎ −−ＧａＡｓ層２２を１．５Ｐｒｒｎ、Ｈ型で２Ｘ
１０”ｃｍ−”の不純物濃度をも”）ｎ−ＡＪｌｍ、ｓ
Ｇａ＠、Ｊｓ層２３を８０人。
子の断面図を第４図に示す、半絶縁性ＧａＡｓ基板２１
上にｎ型で２．５Ｘ１０”ｃｍ−”の不純物濃度をもツ
ｎ −−ＧａＡｓ層２２を１．５Ｐｒｒｎ、Ｈ型で２Ｘ
１０”ｃｍ−”の不純物濃度をも”）ｎ−ＡＪｌｍ、ｓ
Ｇａ＠、Ｊｓ層２３を８０人。
ｎ型でＩ ＸＩＯ”Ｃｌ１１−”の不純物濃度をもつｎ
”−Ｍ＊、１Ｇａ６．ｇＡｓ層２４を５００人を成長し
たウェーハを用いｎ型電極２５としてＡｕＧｅＮｉのア
ロイ電極を形成したもである。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。
”−Ｍ＊、１Ｇａ６．ｇＡｓ層２４を５００人を成長し
たウェーハを用いｎ型電極２５としてＡｕＧｅＮｉのア
ロイ電極を形成したもである。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 −−ＧａＡｓＪ］
２２で光により励起された電子２７は矢印の方向に動き
、電子は２次元電子ガス２６を形成し、電極２５により
取り出されることとなり、２次元電子ガス２６の効果に
より高速応答を示すことになる。しかし、正孔２８はバ
ンドの曲がりにより、より深い方向へ動く、ここでｎ空
電ａ２５に印加きれた電圧により電界が生じるが、光吸
収層であるｎ−−ＧａＡｓ層２２中では電界の深さ依存
性が存続し、電極２５に近い位置はど高電界となり、電
極に遠い位置はど電界が弱くなる。したがってバンドの
曲がりにより深い方向（Ｎ、極２５より遠い位置）へ動
いた正孔２８は弱い電界のために速く移動することがで
きず、インパルス応答にテールが生じる問題があった。
２２で光により励起された電子２７は矢印の方向に動き
、電子は２次元電子ガス２６を形成し、電極２５により
取り出されることとなり、２次元電子ガス２６の効果に
より高速応答を示すことになる。しかし、正孔２８はバ
ンドの曲がりにより、より深い方向へ動く、ここでｎ空
電ａ２５に印加きれた電圧により電界が生じるが、光吸
収層であるｎ−−ＧａＡｓ層２２中では電界の深さ依存
性が存続し、電極２５に近い位置はど高電界となり、電
極に遠い位置はど電界が弱くなる。したがってバンドの
曲がりにより深い方向（Ｎ、極２５より遠い位置）へ動
いた正孔２８は弱い電界のために速く移動することがで
きず、インパルス応答にテールが生じる問題があった。
本発明の目的は、従来技術のかかる問題点を解決し、高
速応答可能な半導体受光素子を提供することにある。
速応答可能な半導体受光素子を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、変調ドープ構造を有する光伝導形半導体受光素子であ
って、光吸収層の禁制帯幅が届厚方向に波状に変わり、
前記光吸収層は、電極に最も近い側にあって２次元電子
ガスを生成する第１の小禁制帯幅層と、この第１の小禁
制帯幅層から基板に近ずくに従い次第に禁制帯幅が大き
くなって再び小さくなったところにある第２の小禁制帯
幅層とを有し、前記電極は半導体層の表面から前記第２
の小禁制帯幅層に達するまで伸びていることを特徴とす
る。
、変調ドープ構造を有する光伝導形半導体受光素子であ
って、光吸収層の禁制帯幅が届厚方向に波状に変わり、
前記光吸収層は、電極に最も近い側にあって２次元電子
ガスを生成する第１の小禁制帯幅層と、この第１の小禁
制帯幅層から基板に近ずくに従い次第に禁制帯幅が大き
くなって再び小さくなったところにある第２の小禁制帯
幅層とを有し、前記電極は半導体層の表面から前記第２
の小禁制帯幅層に達するまで伸びていることを特徴とす
る。
（作用）
上記手段によれば光吸収層で発生した光吸収層のバンド
幅の差異により、電子は２次元電子ガスに、正孔は！極
から離れた側の小さな禁制帯幅の半導体層中にそれぞれ
集められる。したがって、本発明の構造では、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
。また、正孔と電子が別々の半導体層中に集められるか
ら、再結合により寿命が短くなることを防ぎゲインも高
くなる。
幅の差異により、電子は２次元電子ガスに、正孔は！極
から離れた側の小さな禁制帯幅の半導体層中にそれぞれ
集められる。したがって、本発明の構造では、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
。また、正孔と電子が別々の半導体層中に集められるか
ら、再結合により寿命が短くなることを防ぎゲインも高
くなる。
（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０本実施
例の製造においては、まず、半絶縁性ＧａＡｓ基板１上
にｎ型で約２．５Ｘ１０”ｃｍ−”の不純物濃度をもち
０．５−の厚さ内でほぼ一様にｌ’Ｊ１＠、＠Ｇａ、、
、ＡｓからＧａＡｓへ連続的に組成変化をもつｎ−−Ａ
ｌ１、Ｇａ、、Ａｓ（Ｘ ＝０．３−＋ Ｘ ＝ Ｏ）
第１Ｊ’ｉ！２（以下第１光吸収層と記す）を形成し、
その上に同じくｎ型で約２．５ＸＩＱ”ｃｍ−”の不純
物濃度をもち０．５−の厚さ内でほぼ一様にＧａＡｓか
らＡｌｌ ＠ 、 ｘＧａ＊ 、 ｔＡｓへ連続的に組
成変化をもツｎ −ＡＱｘＧａｔ−ＨＡｓ（Ｘ −０＝
Ｘ−０，３）第２層３（以下第２光吸収層と記す）を形
成し、その上に同じくｎ型で約２．５Ｘ１０”ｃｍ−”
の不純物濃度をもち０．５−の厚さ内でほぼ一様にＭｅ
、ｓＧａ＊、ｔＡｓから連続的に組成変化をもつｎ−−
ＡＱｘＧａｔ−ｘＡｓ（Ｘ −０，３→Ｘ −０）第３
層４（以下第３光吸収層と記す）を形成した。この第３
光吸収層４の形成の後に、ｎ型で２Ｘ１０”Ｃ１１１−
”の不純物濃度をもつｎ−ＡＬ、ｉＧａ＊、ｍＡＳ層５
（以下スペーサ一層と記す）を８０人、ｎ型で１×１０
″（至）−１の不純物濃度をもつｎ′″−ＡＪＩ ＠
、 ｓＧａ＊ 、 ｓＡｓ層６（以下ドーピング層と記
す）を５００人形成した。基板１上に半導体層２〜６を
ｍ［てなるウェーハに対し、ｎ型電極８としてＡｕＧｅ
Ｎｉのアロイ層９を少なくとも第１光吸収層２に達する
まで形成した。
例の製造においては、まず、半絶縁性ＧａＡｓ基板１上
にｎ型で約２．５Ｘ１０”ｃｍ−”の不純物濃度をもち
０．５−の厚さ内でほぼ一様にｌ’Ｊ１＠、＠Ｇａ、、
、ＡｓからＧａＡｓへ連続的に組成変化をもつｎ−−Ａ
ｌ１、Ｇａ、、Ａｓ（Ｘ ＝０．３−＋ Ｘ ＝ Ｏ）
第１Ｊ’ｉ！２（以下第１光吸収層と記す）を形成し、
その上に同じくｎ型で約２．５ＸＩＱ”ｃｍ−”の不純
物濃度をもち０．５−の厚さ内でほぼ一様にＧａＡｓか
らＡｌｌ ＠ 、 ｘＧａ＊ 、 ｔＡｓへ連続的に組
成変化をもツｎ −ＡＱｘＧａｔ−ＨＡｓ（Ｘ −０＝
Ｘ−０，３）第２層３（以下第２光吸収層と記す）を形
成し、その上に同じくｎ型で約２．５Ｘ１０”ｃｍ−”
の不純物濃度をもち０．５−の厚さ内でほぼ一様にＭｅ
、ｓＧａ＊、ｔＡｓから連続的に組成変化をもつｎ−−
ＡＱｘＧａｔ−ｘＡｓ（Ｘ −０，３→Ｘ −０）第３
層４（以下第３光吸収層と記す）を形成した。この第３
光吸収層４の形成の後に、ｎ型で２Ｘ１０”Ｃ１１１−
”の不純物濃度をもつｎ−ＡＬ、ｉＧａ＊、ｍＡＳ層５
（以下スペーサ一層と記す）を８０人、ｎ型で１×１０
″（至）−１の不純物濃度をもつｎ′″−ＡＪＩ ＠
、 ｓＧａ＊ 、 ｓＡｓ層６（以下ドーピング層と記
す）を５００人形成した。基板１上に半導体層２〜６を
ｍ［てなるウェーハに対し、ｎ型電極８としてＡｕＧｅ
Ｎｉのアロイ層９を少なくとも第１光吸収層２に達する
まで形成した。
またこの素子の光吸収層近傍のバンド模式図を第２図に
示す０本図に示すように、ドーピング層６とスペーサ一
層５と第３光吸収層４とによりスペーサ一層５と第３光
吸収層４の界面近傍の第３光吸収層４中に２次元電子ガ
ス７が形成され、第３光吸収層４と第２光吸収層３との
界面１２近傍ではＡＪＬ、ｓＧａ＠、ｙＡＳなる組成の
禁制帯幅の大きな層が形成され、第２光吸収層３と第１
光吸収層２との界面１３近傍ではＧａＡｓなる組成の禁
制帯幅の小許な層が形成されている。この様な構造によ
り、光吸収層中にくぼみのあるバンド構造となる。ｎ型
電極８の間から入射した光により励起され電子１０と正
孔１１が発生する。電子１０はバンドの曲がりと禁制帯
幅の差により、スペーサ一層５と第１光吸収層４との界
面近くに集まり２次元電子ガス７となり高い移動度で動
く、正孔１１はバンドの曲がりと東側帯幅の差により第
２光吸収層３と第３光吸収Ｍ４との界面１３に集まり、
この界面１３まで形成された電極８に印加された電圧に
より強電界を受は高速となる。このとき界面１３には電
子１０も集まることになるが、バンドの曲がりや熱的に
界面１２の障壁はのり越えることができる。
示す０本図に示すように、ドーピング層６とスペーサ一
層５と第３光吸収層４とによりスペーサ一層５と第３光
吸収層４の界面近傍の第３光吸収層４中に２次元電子ガ
ス７が形成され、第３光吸収層４と第２光吸収層３との
界面１２近傍ではＡＪＬ、ｓＧａ＠、ｙＡＳなる組成の
禁制帯幅の大きな層が形成され、第２光吸収層３と第１
光吸収層２との界面１３近傍ではＧａＡｓなる組成の禁
制帯幅の小許な層が形成されている。この様な構造によ
り、光吸収層中にくぼみのあるバンド構造となる。ｎ型
電極８の間から入射した光により励起され電子１０と正
孔１１が発生する。電子１０はバンドの曲がりと禁制帯
幅の差により、スペーサ一層５と第１光吸収層４との界
面近くに集まり２次元電子ガス７となり高い移動度で動
く、正孔１１はバンドの曲がりと東側帯幅の差により第
２光吸収層３と第３光吸収Ｍ４との界面１３に集まり、
この界面１３まで形成された電極８に印加された電圧に
より強電界を受は高速となる。このとき界面１３には電
子１０も集まることになるが、バンドの曲がりや熱的に
界面１２の障壁はのり越えることができる。
（発明の効果）
従来構造による素子と本発明の第１図実施例によるイン
パルス応答を測定し、第３図に示す、用いた光源は０．
７ｐｒｎの波長の半導体レーザーをｃｏａ＋ｂｇｅｎｅ
ｒａｔｏｒを用い約８０ｐｓｅｃの半値幅でドライブし
たものである。各素子とも電極８，２５には２ｖ印加し
た。パルスの立ち下がり時間（９０％−１０％）は従来
素子では約１．５ｎｓｅｃであったものが本実施例では
約６００ｐｓｅｃであり大幅に短縮されている。
パルス応答を測定し、第３図に示す、用いた光源は０．
７ｐｒｎの波長の半導体レーザーをｃｏａ＋ｂｇｅｎｅ
ｒａｔｏｒを用い約８０ｐｓｅｃの半値幅でドライブし
たものである。各素子とも電極８，２５には２ｖ印加し
た。パルスの立ち下がり時間（９０％−１０％）は従来
素子では約１．５ｎｓｅｃであったものが本実施例では
約６００ｐｓｅｃであり大幅に短縮されている。
ここでゲインは規格してあり、入射パワー約１０ｐにお
ける本実施例によるものは従来のものと比べ１．５倍程
度大きくなっており、入射光のパワーが大きくなる程そ
の差は大きくなる。これはキルリアの分離のために再結
合が生じにくくなるためである。
ける本実施例によるものは従来のものと比べ１．５倍程
度大きくなっており、入射光のパワーが大きくなる程そ
の差は大きくなる。これはキルリアの分離のために再結
合が生じにくくなるためである。
以上詳細に述べた通り、本発明によれば、ホールが高速
に移動し、光パルスに対し高速に応答する半導体受光素
子が提供できる。
に移動し、光パルスに対し高速に応答する半導体受光素
子が提供できる。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は第１図実
施例の光吸収層近傍のバンド概略図、第３図は従来技術
による半導体受光素子と第１図実施例との光パルスに対
する応答波形を比較して示す図、第４図は従来技術によ
る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図である。 １ 、２１・・・ＧａＡｓ基板、２ ” ｎ −Ａｆｌ
ｘＧａ＋−ｘＡｓ（Ｘ−０，３→Ｘ−０”）第１層、３
・・・ｎ −−ＡｕｘＧａ ｒ−ｘＡＳ（Ｘ−０４Ｘ
−０，３）第２層、４− ｎ −−Ａｎ、Ｇａ、−。 Ａｓ（Ｘ＝０．３−”Ｘ−０）第３層、５ 、２３・・
・ｎ −−Ａｌ＊、ｓＧａ＊、ｘＡＳ層、６ 、２４”
・ｎ ” Ａ１１ｍ、５Ｇａａ、ｉＡ！ＳＪ？！Ｌ７
．２６・・・２次元電子ガス、８，２５・・・電極、９
・・・アロイ層、１０．２７・・・電子、１１ 、２８
・・・正孔、２２・・・ｎ−−ＧａＡｓ層。
施例の光吸収層近傍のバンド概略図、第３図は従来技術
による半導体受光素子と第１図実施例との光パルスに対
する応答波形を比較して示す図、第４図は従来技術によ
る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図である。 １ 、２１・・・ＧａＡｓ基板、２ ” ｎ −Ａｆｌ
ｘＧａ＋−ｘＡｓ（Ｘ−０，３→Ｘ−０”）第１層、３
・・・ｎ −−ＡｕｘＧａ ｒ−ｘＡＳ（Ｘ−０４Ｘ
−０，３）第２層、４− ｎ −−Ａｎ、Ｇａ、−。 Ａｓ（Ｘ＝０．３−”Ｘ−０）第３層、５ 、２３・・
・ｎ −−Ａｌ＊、ｓＧａ＊、ｘＡＳ層、６ 、２４”
・ｎ ” Ａ１１ｍ、５Ｇａａ、ｉＡ！ＳＪ？！Ｌ７
．２６・・・２次元電子ガス、８，２５・・・電極、９
・・・アロイ層、１０．２７・・・電子、１１ 、２８
・・・正孔、２２・・・ｎ−−ＧａＡｓ層。
Claims (1)
- 変調ドープ構造を有する光伝導形半導体受光素子におい
て、光吸収層の禁制帯幅が層厚方向に波状に変わり、前
記光吸収層は、電極に最も近い側にあって２次元電子ガ
スを生成する第１の小禁制帯幅層と、この第１の小禁制
帯幅層から基板に近ずくに従い次第に禁制帯幅が大きく
なって再び小さくなったところにある第２の小禁制帯幅
層とを有し、前記電極は半導体層の表面から前記第２の
小禁制帯幅層に達するまで伸びていることを特徴とする
半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61246523A JPS63100782A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61246523A JPS63100782A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63100782A true JPS63100782A (ja) | 1988-05-02 |
Family
ID=17149666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61246523A Pending JPS63100782A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63100782A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63265471A (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-01 | Toshiba Corp | 光電変換装置 |
| US5854662A (en) * | 1992-06-01 | 1998-12-29 | Casio Computer Co., Ltd. | Driver for plane fluorescent panel and television receiver having liquid crystal display with backlight of the plane fluorescent panel |
| JP2001036101A (ja) * | 1999-06-21 | 2001-02-09 | Agilent Technol Inc | 改良された半導体構造を備える光導電性スイッチ |
| JP2014502044A (ja) * | 2010-11-16 | 2014-01-23 | テールズ | Ｉｒを透過させてｒｆを反射するオプトロニクス窓 |
-
1986
- 1986-10-17 JP JP61246523A patent/JPS63100782A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63265471A (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-01 | Toshiba Corp | 光電変換装置 |
| US5854662A (en) * | 1992-06-01 | 1998-12-29 | Casio Computer Co., Ltd. | Driver for plane fluorescent panel and television receiver having liquid crystal display with backlight of the plane fluorescent panel |
| JP2001036101A (ja) * | 1999-06-21 | 2001-02-09 | Agilent Technol Inc | 改良された半導体構造を備える光導電性スイッチ |
| JP2014502044A (ja) * | 2010-11-16 | 2014-01-23 | テールズ | Ｉｒを透過させてｒｆを反射するオプトロニクス窓 |
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