KR101959141B1 - 애벌란치 포토 다이오드 - Google Patents

애벌란치 포토 다이오드 Download PDF

Info

Publication number
KR101959141B1
KR101959141B1 KR1020170162473A KR20170162473A KR101959141B1 KR 101959141 B1 KR101959141 B1 KR 101959141B1 KR 1020170162473 A KR1020170162473 A KR 1020170162473A KR 20170162473 A KR20170162473 A KR 20170162473A KR 101959141 B1 KR101959141 B1 KR 101959141B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
electric field
quantum well
thickness
avalanche photodiode
Prior art date
Application number
KR1020170162473A
Other languages
English (en)
Inventor
박찬용
박승환
Original Assignee
주식회사 우리로
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 우리로 filed Critical 주식회사 우리로
Priority to KR1020170162473A priority Critical patent/KR101959141B1/ko
Priority to US16/184,856 priority patent/US10600931B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101959141B1 publication Critical patent/KR101959141B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • H01L31/08—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 in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—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 in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • H01L31/08—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 in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—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 in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
    • H01L31/1075—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes in which the active layers, e.g. absorption or multiplication layers, form an heterostructure, e.g. SAM structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • H01L31/035236—Superlattices; Multiple quantum well structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • H01L31/0256—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 the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/0304—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H01L31/03046—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds including ternary or quaternary compounds, e.g. GaAlAs, InGaAs, InGaAsP
    • H01L31/03048—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds including ternary or quaternary compounds, e.g. GaAlAs, InGaAs, InGaAsP comprising a nitride compounds, e.g. InGaN
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • H01L31/035209—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 comprising a quantum structures
    • H01L31/035218—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 comprising a quantum structures the quantum structure being quantum dots

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 애벌란티 포토다이오드에 관한 것으로, 제 1 컨택층, 제 1 컨택층상에 위치되어 복수의 양자우물구조를 갖는 광흡수층, 광흡수층 상에 위치되는 제 1 전기장 조절층, 및 제 1 전기장 조절층 상에 위치되는 캐리어 증폭층을 포함하고, 복수의 양자우물구조 중 적어도 하나는 Ga1-xAlxN (0 ≤ X ≤ 0.3)중 어느 하나로 이루어진 우물층과 Ga1-xAlxN(0.7 ≤ X ≤ 1)중 어느 하나로 이루어진 장벽층(barrier)을 포함한다.

Description

애벌란치 포토 다이오드{AVALANCHE PHOTO DIODE}
본 발명은 양자 암호 통신(Quantum Key Distribution : QKD) 및 그 응용에 사용되는 광자 검출용 애벌란치 포토다이오드(Avalanche Photodiode: APD)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 밴드갭이 큰 질화물계 반도체의 양자 우물 구조(Quantum Well)로 이루어진 광흡수층을 갖는 광자 검출용 애벌란치 포토다이오드에 관한 것이다.
양자 암호 통신을 비롯한 정보 통신 기술의 발달과 함께 단일 광자 수준의 미약한 광 신호를 검출하는 기술의 중요성이 증가하고 있다.
단일 광자와 같이 세기가 미약한 광 신호를 검출할 수 있는 단일 광자 검출 장치(Single Photon Detector)에서는, 수광소자로서 아발란치 포토 다이오드(Avalanche Photo Diode)가 주로 이용된다.
애벌란치 포토다이오드(APD)는 단일 광자에 의해 생성된 하나의 전자에 의해 발생되는 매우 미약한 전류신호를 수만-수십만배의 애벌란치 증폭하게 되고, 이에 따라 충분히 큰 전류 펄스를 출력시키기 위해 항복 전압(breakdown voltage: VB) 보다 높은 바이어스 전압에서 동작된다.
이렇게 애벌란치 포토다이오드(APD)가 항복전압 이상의 전압에서 동작되는 것을 가이거모드 동작(Geiger-mode operation)이라 하고 가이거모드 동작을 하는 애벌란치 포토다이오드를 가이거모드 애벌란치 포토다이오드(GM-APD: Geiger Mode Avalanche Photo Diode)라 부른다.
가이거 모드로 애벌란치 포토다이오드를 동작할 경우, 매우 큰 전류가 가이거모드 애벌란치 포토다이오드의 증폭층을 가로질러 흐르기 때문에 애벌란치 포토다이오드가 치명적인 손상을 입을 수 있다. 이에 따라, 애벌란치 포토다이오드를 짧은 게이트 구간만 가이거 모드로 동작시키게 되는데, 짧은 시간 동안만 매우 큰 증폭을 얻도록 바이어스 전압을 인가하는 방법을 게이트 모드(Gated mode)라 부른다.
도 1은 게이트 신호(GS)의 파형을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 게이트 모드란 애벌란치 포토다이오드에 광신호가 들어오는 순간에만 항복전압(breakdown voltage: VB) 이상의 전압을 인가해 주고 그 이외의 시간에는 항복전압 보다 약간 낮은 전압에서 동작시키는 모드이다. 물론 모든 게이트에 단일광자가 입사하지는 않는다. 이렇게 짧은 시간 동안 전압을 올려주는 구간을 게이트라 하며, 게이트의 빈도(frequency)인 게이트 주파수가 곧 동작속도가 된다. 일반적으로 게이트 주파수는 수십 메가헤르츠(MHz)에서 수 기가헤르츠(GHz)로 운용될 수 있다.
게이트 신호(GS)는, 활성화 기간(Ta) 동안 제 1 전압(Vgh)으로 유지되며, 그 활성화 기간(Ta)을 제외한 나머지 비활성화 기간(Tna) 동안 제 2 전압(Vgl)으로 유지된다. 다시 말하여, 게이트 신호(GS)는 활성화 기간(Ta)에 직류 전압보다 더 높은 제 1 전압(Vgh)으로 유지되며, 비활성화 기간(Tna) 동안 그 제 1 전압(Vgh)보다 더 낮은 제 2 전압(Vgl)으로 유지된다.
게이트 신호(GS)의 제 2 전압(Vgl)은 전술된 직류 전압(Vdc), 즉 바이어스 전압에 해당한다.
도 1에서 VG는 게이트 신호(GS)의 진폭을 의미한다. 그리고, 도 1에서 ΔV는 항복 전압(VB)과 게이트 신호(GS; 즉, 게이트 신호(GS)의 제 1 전압(Vgh)) 간의 차전압(즉, 차전압의 절대값)으로서, 이 차전압(ΔV)은 오버 바이어스(over bias) 전압을 의미한다. Tg는 게이트 신호(GS)의 한 주기를 의미한다
가이거 모드 애벌란치 포토다이오드(GM-APD)에 게이트 구간에 단일광자 신호가 입사하여 캐리어(전자-정공쌍)를 생성하면 전자 또는 정공이 증폭층으로 입사하여 애벌란치 메커니즘에 의해 증폭하게 된다. 이 때 반도체 내에 열적으로 생성된 캐리어가 게이트 시간에 생성되어 증폭되는 경우, 단일 광자 입사에 의해 생성된 캐리어에 의해 증폭된 신호와 구분할 수 없기 때문에 잡음으로 작용하게 되는데, 게이트 펄스가 암전류에 의해 잡음으로 작용할 확률을 암계수(Dark Count Probability per gate: DCP)라 한다. 양자 암호통신에서 이 잡음은 게이트당 0.001% (10-5) 이하로 억제하여야 사용 가능하다.
이 암전류 잡음(DCN: Dark Count Noise)을 줄이기 위해서는 열적으로 생성되는 전류를 줄이는 것이 필수적이다. 열적으로 생성되는 전류를 줄이기 위해서는 검출기의 동작온도를 낮추어서 열적 캐리어 생성을 억제하거나, 밴드갭이 아주 큰 물질을 사용하여 열적 생성이 어렵도록 재료를 선택하여야 한다. 하지만, 밴드갭이 큰 물질은 양자암호통신에 사용되는 파장의 빛을 흡수할 수 없기 때문에 일반적으로 고려대상에서 제외되었다.
검출기의 동작온도를 낮추기 위해 일반적으로 열전냉각소자를 사용하여 온도를 낮추는 방법을 가장 많이 사용하고 있다. 그러나 이 방법은 광검출기 모듈에 열전냉각소자를 내장하기 위해서는 가격이 비싼 패키지를 사용하여야 하고, Hermetic sealing을 고려한 패키징 가격이 매우 비싸지는 단점이 있다. 또한, 지속적으로 온도 control 장치를 가동해야 하므로 운용비용이 많이 소요되는 단점이 있다.
또한 열전냉각소자(TEC)를 광검출기 모듈에 외장할 경우, 즉 외부에 장착할 경우 가격적 측면에서는 훨씬 유리하나, 수분의 응결에 의한 전기적 단락 현상이 발생할 수 있어, 시스템 운용을 중단하고 성애 제거 청소를 해야 하는 등 사용상 매우 불편한 점을 내포하고 있다.
본 발명은 상온에서 동작하되 암전류 잡음이 적은 애벌란치 포토다이오드를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 밴드갭이 매우 큰 질화물 계 반도체를 이용하여 광 흡수를 함으로써 암전류에 의한 잡음을 최소화시켜 TEC 없이도 상온에서 저잡음으로 동작할 수 있는 SPAD를 제공하는 것에 그 목적을 두고 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 애벌란치 포토다이오드는, 기판; 상기 기판상에 위치되는 제 1 컨택층; 상기 제 1 컨택층상에 위치되어 복수의 양자우물구조를 갖는 광흡수층; 상기 광흡수층 상에 위치되는 제 1 전기장 조절층; 및 상기 제 1 전기장 조절층 상에 위치되는 캐리어 증폭층을 포함한다.
복수의 양자우물구조 중 적어도 하나는 Ga1-xAlxN (0 ≤ X ≤ 0.3)로 이루어진 우물층과 Ga1-xAlxN(0.7 ≤ X ≤ 1)로 이루어진 장벽층(barrier)을 포함한다.
장벽층은 적어도 하나의 방향으로 P형 도핑부를 포함한다.
도핑부는 0.1 x 1012 cm-2 ~ 3 x 1012 cm-2 범위의 표면전하밀도를 갖는다.
우물층은 10~20 Å의 두께를 갖고, 장벽층은 15~40 Å의 두께를 갖는다.
우물층은 3.4eV ~ 3.959eV의 밴드갭을 갖고, 장벽층은 5.048eV ~ 6.015eV의 밴드갭을 갖는다.
복수의 양자우물구조는 200 Å ~ 1000 Å의 두께를 갖는다.
캐리어 증폭층은 도핑되지 않은 Ga1-xAlxN(0 ≤ X ≤ 1)를 포함한다.
제 1 전기장 조절층은 p형 Ga1-xAlxN(0 ≤ X ≤ 1)를 포함한다.
제 1 컨택층은 Ga1-xAlxN(0 ≤ X ≤ 1)를 포함한다.
본 발명에 따른 애벌란치 포토다이오드는 캐리어 증폭층 상에 위치하는 제 2 전기장 조절층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 애벌란치 포토다이오드는 제 2 전기장 조절층 상에 위치하는 제 2 컨택층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 애벌란치 포토다이오드는 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명의 다중양자우물구조(MQW)의 광흡수층을 갖는 광검출기는 다음과 같은 작용효과를 갖는다.
첫째, 아주 얇은 흡수층의 두께로 매우 큰 양자효율을 얻을 수 있다. 이것은 흡수계수가 기존 InGaAs 흡수층 대비 수십 배 높기 때문에 가능하다.
둘째, 밴드갭 에너지가 매우 큰 GaN 및 AlN 물질계를 사용하기 때문에 열적으로 생성되는 캐리어를 지수함수적으로 낮출 수 있어 암전류에 의한 잡음을 최소화시킬 수 있다.
셋째, 암전류에 의한 잡음이 상온에서도 극히 낮기 때문에 열전냉각소자(TEC)를 사용하지 않아도 되므로 매우 저렴한 패키징 구조로 제작할 수 있다. 따라서 패키징 가격이 크게 절감되고, 제작공정이 간단해지는 장점이 있다.
넷째, 열전냉각소자 없이도 잡음이 최소화되므로 열전소자 냉각에 소요되는 전력절감 및 이에 따라 운용비용도 크게 절감할 수 있다.
도 1은 애벌란치 포토다이오드를 게이트 신호의 파형을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 애벌란치 포토다이오드의 단면도이다.
도 3은 일반적인 애벌란치 포토다이오드의 구조를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광흡수층의 양자우물구조의 에너지밴드를 나타내는 도면이다.
도 5는 전기장 진동방향에 따른 편광 방향과 양자우물구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광 흡수층에서 양자우물구조에서 광흡수율을 높이기 위한 도핑 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 광흡수층이 광 파장에 따른 흡수계수를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명에 일실시예 따른 GaN/AlN 양자우물구조에서 양자우물의 총 두께에 따른 양자 효율을 나타내는 그래프이다.
도 9는 InGaAs의 두께에 따른 양자 효율을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 그에 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제 1 구성 요소가 제 2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제 2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
일반적으로 양자암호통신은 자유공간을 이용하거나(Free space optical communication), 광섬유를 통하여 이루어지는데, 이 중 주로 많이 사용되는 것은 광섬유를 통한 양자암호통신 방법이다. 광섬유 전송을 할 때 광섬유 내에서 손실이 가장 작은 파장은 1550nm 이며, 따라서 장거리 광통신은 1550nm에서 이루어진다. 그 이유는 손실이 적은 파장을 사용해야 먼 거리를 전송할 수 있어, 설치되어야 할 시스템 수가 줄어들어 경제적이기 때문이다.
애벌란치 포토다이오드는 1550nm 파장을 갖는 광자를 흡수할 수 있는 광흡수층을 포함한다. 1550nm 파장을 갖는 광자 에너지는 다음 식에 의해 결정된다.
Figure 112017119529436-pat00001
이에 따라, 종래의 애벌란치 포토다이오드는 0.8eV 보다 작은 밴드갭 에너지를 갖는 반도체를 광흡수층 재료로 사용할 필요가 있었다. 이 경우 광흡수층의 밴드갭 에너지가 작으면 열적 생성에 의해 암전류가 커지게 된다. 즉, 암전류 생성 확률은 다음 식과 같이 밴드갭 에너지의 지수함수에 반비례한다.
Figure 112017119529436-pat00002
따라서, 광흡수층의 밴드갭 에너지가 증가하면 암전류 발생 확률은 기하급수적으로 낮아지게 된다. 그러나, 광흡수층의 밴드갭이 큰 경우에 1550nm 파장의 광자를 흡수할 수 없기 때문에 이에 대한 해법을 마련하는 것이 중요하다.
종래의 InGaAs/InP 애벌란치 포토다이오드는 캐리어의 증폭을 InP(Eg=1.35eV)에서, 광흡수는 InGaAs(Eg=0.75eV)에서 수행하는 분리된 흡수-증폭(SAM : Separated Absorption and Multiplication) 구조를 갖는다. 밴드갭이 작은 InGaAs를 흡수층으로 사용하기 때문에 필연적으로 열전냉각소자(TEC: Thermo-Electric Cooler)를 사용하여 온도를 내려서 암전류 잡음을 줄여야 양자키분배(QKD: Quantum Key Distribution) 시스템에 사용할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 7b를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 애벌란치 포토다이오드를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 애벌란치 포토다이오드의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 애벌란치 포토다이오드는 제 1 컨택층(101), 광흡수층(102), 제 1 전기장 조절층(103), 캐리어 증폭층(104)을 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 애벌란치 포토다이오드는 제 2 전기장 조절층(105) 및 제 2 컨택층(106)을 더 포함할 수 있다.
제 1 컨택층(101)은 p형 Ga1-xAlxN(0 ≤ X ≤ 1)를 포함하는 도전층일 수 있다.
광흡수층(102)은 제 1 컨택층(101)과 제 1 전기장 조절층(103)사이에 위치한다.
광흡수층(102)은 복수의 양자 우물 구조(Multi Quantum Well Structure)를 포함한다.
광흡수층(102)은 10~20 Å의 두께를 갖는 Ga1-xAlxN (0 ≤ X ≤ 0.3)로 이루어진 우물층과 15~40 Å의 두께를 갖는 Ga1-xAlxN(0.7 ≤ X ≤ 1)중 어느 하나로 이루어진 장벽층(barrier)을 포함하는 적어도 하나의 양자우물 구조를 갖는다.
제 1 전기장 조절층(103)은 p형 Ga1-xAlxN(0 ≤ X ≤ 1)를 포함할 수 있다.
캐리어 증폭층(104)은 광흡수층(102)으로부터 전달된 캐리어를 증폭한다.
캐리어 증폭층(104)은 제 1 전기장 조절층(103) 상에 위치한다.
캐리어 증폭층(104)은 도핑되지 않은 Ga1-xAlxN(0 ≤ X ≤ 1)를 포함하는 증폭층일 수 있다.
제 2 전기장 조절층(105)은 캐리어 증폭층(104) 상에 위치한다.
제 2 전기장 조절층(105)은 n형 Ga1-xAlxN(0 ≤ X ≤ 1)를 포함할 수 있다.
제 2 컨택층(106)은 제 2 전기장 조절층(106) 상에 위치한다.
제 2 컨택층(106)은 n형 Ga1-xAlxN(0 ≤ X ≤ 1)를 포함할 수 있다.
도 3는 일반적인 애벌란치 포토다이오드의 구조를 나타내는 블록도이다. 광흡수층과 증폭층이 분리되어 있기 때문에 분리된 흡수 및 증폭(Separated Absorption and Multiplication) 구조라 부른다. 분리된 흡수 및 증폭 구조에서 증폭층은 매우 큰 전기장을 인가하여야 하므로 터널링에 의한 암전류 증가를 막기 위해 큰 밴드갭을 갖는 물질로 이루어지고, 흡수층은 흡수하고자 하는 파장에너지보다 작은 밴드갭을 갖는 반도체 재료로 이루어진다. 대표적인 예로서 단일광자 검출소자에서 InP(Eg=1.35eV)이 증폭층으로 사용되고, InGaAs(Eg=0.75eV)이 흡수층으로 사용된다. 종래의 애벌란치 포토다이오드의 광 흡수층에 사용되는 반도체 재료의 밴드갭 에너지가 작기 때문에 열적으로 생성된 전자 또는 정공이 증폭층으로 이동하여 전류를 발생시킴으로써 잡음으로 작용하게 된다.
도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 광흡수층의 양자우물구조의 에너지밴드를 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 광흡수층(102)의 장벽층(barrier)은 15 ~ 40 Å의두께를 갖는 Ga1-xAlxN (0.7 ≤ X ≤ 1)로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광흡수층(102)의 우물층은 10 ~ 20 Å의 두께를 갖는 Ga1-xAlxN (0 ≤ X ≤ 0.3)로 이루어질 수 있다.
장벽층이 AlN으로 이루어진 경우 6.015eV의 밴드갭을 갖고 우물층이 GaN으로 이루어진 경우 3.4eV의 밴드갭을 갖는다.
장벽층이 Ga1-xAlxN (0.7 ≤ X ≤ 1)로 이루어진 경우 5.048eV ~ 6.015eV의 밴드갭을 갖고 우물층이 Ga1-xAlxN (0 ≤ X ≤ 0.3)로 이루어진 경우 3.4eV ~ 3.959eV 의 밴드갭을 갖는다. 이 경우에도 장벽층은 우물층보다 높은 밴드갭을 갖는다.
밴드갭이 매우 큰 반도체로 구현한 양자우물구조를 이용하여 ISB(Intersubband)에 의한 광흡수를 수행하면 원하는 파장의 광신호를 흡수하면서도 암전류 잡음을 줄일 수 있다.
도 4을 참조하면, 밴드갭이 매우 크지만 배리어(Barrier)물질에 비해 상대적으로 작은 GaN를 우물층, 밴드갭이 매우 큰 AlN를 장벽층으로 하고 우물층의 두께를 수 옹스트롬(angstrom: Å) ~ 수십 옹스트롬으로 하면 양자우물층 내에 양자효과에 의해 서브밴드(Sub-band)에너지대가 발생하게 되고 이 서브밴드의 에너지 천이를 이용하여 광흡수를 할 수 있다. 이 현상을 ISB(Intersubband) 흡수라 한다. 도 4에 나타난 바와 같이, ISB 흡수는 전도대(Conduction Band) 및 가전자대(Valence Band) 모두에게서 나타날 수 있다.
GaN는 밴드갭 에너지가 3.4ev 이며, AlN는 6.015eV로 매우 크기 때문에, 가전자밴드에서 ISB 흡수에 의하여 열적으로 생성되는 암전류 잡음은 매우 작은 값을 갖게 된다.
도 5는 전기장 진동방향에 따른 편광 방향과 양자우물구조를 도시한 도면이다.
광자가 공간을 진행할 때 진행 방향의 수직 방향으로 전기장과 자기장이 진동하게 되는 것은 Maxwell에 의해 잘 정의되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, TM 모드는 z축을 따라 전기장이 진동하는 것으로 정의된다. 광자를 TM-모드로 입사시키려면 양자우물구조의 성장면에 평행한 x-y평면으로 입사시켜야 한다.
한편, TE 모드는 x-y 평면에 평행하게 전기장이 진동하는 것으로 정의된다. 광자를 양자우물구조의 성장면, 즉 x-y 평면에 수직방향으로 입사시키면 양자우물구조의 성장면에 평행하게 전기장이 진동하게 된다.
일반적으로 광검출기는 광을 z-축을 따라 입사하게 설계된다. 이러한 광검출기에서, 광자는 TE 모드로 입사하는 것을 의미한다. 즉, 양자우물구조를 구성하는 결정면 방향으로 전기장이 진동한다.
일반적으로, ISB 흡수는 얇은 양자우물층 두께에 기반하여 z-축 방향을 따라 일어난다. 따라서, 광자가 TE-모드로 입사되는 경우, ISB 흡수는 bulk 효과에 의하여 발생될 수 없다. 따라서, ISB 흡수가 발생하게 광자를 TM 모드로 입사하는 하나의 방법으로서, 광검출기 표면에 격자를 형성하여 광자가 z-축으로 진동하게 하였으나, 이 방법은 z-축으로 변환효율이 크지 않아 큰 효과를 나타내지 못하였다. 이러한 방법으로 높은 효율을 얻을 수 없는 근본적인 이유는 전도대에서 ISB 천이만 활용하였기 때문이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광 흡수층에서 양자우물구조에서 광흡수율을 높이기 위한 도핑 구조를 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 광흡수층의 양자우물구조는 Wurtzite 구조의 GaN/AlN 반도체를 이용하여 가전자대(valence band)에서 ISB 천이에 의하여 높은 광흡수 효율을 나타낸다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 광흡수층의 양자우물구조는 가전자대에서 ISB 흡수를 수행하여, 양자우물성장방향으로 광신호를 입사시키는 TE 모드에서 높은 광흡수율을 나타낼 수 있다.
우물층은 10~20 Å의두께를 갖는 Ga1-xAlxN (0 ≤ X ≤ 0.3)로 이루어질 수 있다.
장벽층(barrier)은 15~40 Å의 두께를 갖는 Ga1-xAlxN(0.7 ≤ X ≤ 1)로 이루어질 수 있다.
도 6을 참조하면, 장벽층은 양 ?향 중 적어도 하나의 방향으로 p 형 도핑부를 포함한다. 이에 따라, 장벽층은 가전자대에 많은 정공을 제공하기 위하여 도핑부는 0.1 x 1012 cm-2 ~ 3 x 1012 cm-2 범위의 표면전하밀도(surface charge density)를 갖는다. 여기서, 표면전하밀도는 층두께 x 도핑농도로 정의된다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 광흡수층이 광 파장에 따른 흡수계수를 나타내는 그래프이다.
도 7은 구체적으로 장벽층은 30 Å을 갖고, 우물층은 17 Å을 갖고, 장벽층의 양측에 배치된 도핑부는 0.5 x 1012 cm-2 의 전하밀도를 갖는 경우, 광 파장에 따른 광흡수계수를 계산한 결과를 나타낸 것이다.
TM 모드는 일반적인 포토다이오드 구조에서 구현이 어려우므로, TE 모드에서 파장에 따른 광흡수계수를 살펴보기로 한다.
TE 모드의 경우, 광흡수층은 전도대에서 ISB 흡수를 거의 일으키지 않지만, ISB 흡수를 이용하여 가전자대(valence band)에서 흡수계수(a)가 TM 모드와 대등한 3x105 cm-1 ~ 4x105 cm-1 로 증가됨을 알 수 있다. 광검출기의 양자 효율은 흡수층의 두께를 W라 할 때 다음과 같이 표현된다.
Figure 112017119529436-pat00003
여기서 r은 반도체 표면으로 광이 입사할 때 반사계수이다. r=0으로 두면 양자효율(QE)은 다음 식과 같이 주어진다.
Figure 112017119529436-pat00004
도 8은 본 발명에 일실시예 따른 양자우물구조의 총두께에 따른 양자 효율을 나타내는 그래프이다. 도 9는 InGaAs의 두께에 따른 양자 효율을 나타내는 그래프이다.
도 8을 참조하면, 흡수계수(a)=3.5 x 105 cm-1 = 35 ㎛-1을 이용하여 복수의 양자우물구조 두께에 따른 양자효율을 계산한 결과, 본 발명에 따른 광흡수층의 복수의 양자우물구조가 총 500Å의 두께인 경우, 하나의 우물층은 17Å의 두께를 가지므로 30개의 양자우물이 형성되어 84% 이상의 양자효율을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 복수의 양자우물구조는 80%이상의 양자효율을 얻기 위하여 450 Å ~ 1000 Å의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 실제 제품에서 양자효율은 50%이상이면 충분하므로, 본 발명에 따른 복수의 양자우물구조는 200 Å ~ 1000 Å의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 도 9을 참조하면, 단일광자검출소자에 사용되고 있는 InGaAs 재료는 2.5um 이상의 두께를 성장시켜야 동일한 양자효율을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
101: 제 1 컨택층 102: 광흡수층
103: 그레이딩층 104: 제 1 전기장 조절층
105: 캐리어 증폭층 106: 제 2 전기장 조절층
107: 제 2 컨택층

Claims (10)

  1. 제 1 컨택층;
    상기 제 1 컨택층상에 위치되어 복수의 양자우물구조를 갖는 광흡수층;
    상기 광흡수층 상에 위치되는 제 1 전기장 조절층; 및
    상기 제 1 전기장 조절층 상에 위치되는 캐리어 증폭층을 포함하고,
    상기 복수의 양자우물구조 중 적어도 하나는 Ga1-xAlxN (0 ≤ X ≤ 0.3)로 이루어진 우물층과 Ga1-xAlxN(0.7 ≤ X ≤ 1)로 이루어지고 p-형으로 도핑된 도핑부를 포함하는 장벽층을 포함하는 애벌란치 포토다이오드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도핑부는 0.1 x 1012 cm-2 ~ 3 x 1012 cm-2 범위의 표면전하밀도를 갖는 애벌란치 포토다이오드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 우물층은 10 ~ 20 Å의 두께를 갖고, 상기 장벽층은 15 ~ 40 Å의 두께를 갖는 애벌란치 포토다이오드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 우물층은 3.4eV ~ 3.959eV의 밴드갭을 갖고, 상기 장벽층은 5.048 ~ 6.015eV의 밴드갭을 갖는 애벌란치 포토다이오드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 양자우물구조는 200 Å ~ 1000 Å의 두께를 갖는 애벌란치 포토다이오드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어 증폭층은 도핑되지 않은 Ga1-xAlxN(0 ≤ X ≤ 1)를 포함하는 애벌란치 포토다이오드.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전기장 조절층은 p형 Ga1-xAlxN(0 ≤ X ≤ 1)를 포함하는 애벌란치 포토다이오드.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 컨택층은 Ga1-xAlxN(0 ≤ X ≤ 1)를 포함하는 애벌란치 포토다이오드.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어 증폭층 상에 위치하는 제 2 전기장 조절층을 더 포함하는 애벌란치 포토다이오드.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 전기장 조절층 상에 위치하는 제 2 컨택층을 더 포함하는 애벌란치 포토다이오드.






KR1020170162473A 2017-11-30 2017-11-30 애벌란치 포토 다이오드 KR101959141B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170162473A KR101959141B1 (ko) 2017-11-30 2017-11-30 애벌란치 포토 다이오드
US16/184,856 US10600931B2 (en) 2017-11-30 2018-11-08 Avalanche photodiode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170162473A KR101959141B1 (ko) 2017-11-30 2017-11-30 애벌란치 포토 다이오드

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101959141B1 true KR101959141B1 (ko) 2019-03-15

Family

ID=65762360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170162473A KR101959141B1 (ko) 2017-11-30 2017-11-30 애벌란치 포토 다이오드

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10600931B2 (ko)
KR (1) KR101959141B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109980039A (zh) * 2019-04-04 2019-07-05 南通大学 一种高温度稳定性紫外雪崩光电探测器及其制备方法
CN113284972B (zh) * 2021-05-14 2022-08-26 长春理工大学 一种量子阱雪崩光电二极管

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0452927A1 (en) * 1990-04-18 1991-10-23 Nec Corporation Avalanche photodiode
EP0477729A1 (en) * 1990-09-17 1992-04-01 Nec Corporation Avalanche photodiode
JP2664960B2 (ja) * 1988-10-28 1997-10-22 日本電信電話株式会社 アバランシェフォトダイオード
KR0175441B1 (ko) * 1995-12-13 1999-02-01 양승택 애벌랜치 포토다이오드의 제조방법
KR20040057855A (ko) * 2002-12-24 2004-07-02 한국전자통신연구원 광수신소자
KR20080035865A (ko) * 2006-10-20 2008-04-24 삼성전자주식회사 반도체 발광 소자
JP2015177167A (ja) * 2014-03-18 2015-10-05 日本電信電話株式会社 アバランシェフォトダイオード
KR101666400B1 (ko) * 2014-10-30 2016-10-14 한국과학기술연구원 포토다이오드 및 포토다이오드 제조 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2756420B1 (fr) * 1996-11-27 1999-02-12 France Telecom Photodiodes a avalanche
US6806508B2 (en) * 2001-04-20 2004-10-19 General Electic Company Homoepitaxial gallium nitride based photodetector and method of producing
US7432537B1 (en) * 2005-09-14 2008-10-07 Voxtel, Inc. Avalanche photodiode structure
JP2007081185A (ja) * 2005-09-15 2007-03-29 Fujifilm Corp 光検出素子
US10224458B2 (en) * 2015-03-06 2019-03-05 Stanley Electric Co., Ltd. Group III nitride laminate, luminescence element comprising said laminate, and method of producing group III nitride laminate
DE102015114478A1 (de) * 2015-08-31 2017-03-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zu dessen Herstellung

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2664960B2 (ja) * 1988-10-28 1997-10-22 日本電信電話株式会社 アバランシェフォトダイオード
EP0452927A1 (en) * 1990-04-18 1991-10-23 Nec Corporation Avalanche photodiode
EP0477729A1 (en) * 1990-09-17 1992-04-01 Nec Corporation Avalanche photodiode
KR0175441B1 (ko) * 1995-12-13 1999-02-01 양승택 애벌랜치 포토다이오드의 제조방법
KR20040057855A (ko) * 2002-12-24 2004-07-02 한국전자통신연구원 광수신소자
KR20080035865A (ko) * 2006-10-20 2008-04-24 삼성전자주식회사 반도체 발광 소자
JP2015177167A (ja) * 2014-03-18 2015-10-05 日本電信電話株式会社 アバランシェフォトダイオード
KR101666400B1 (ko) * 2014-10-30 2016-10-14 한국과학기술연구원 포토다이오드 및 포토다이오드 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20190165201A1 (en) 2019-05-30
US10600931B2 (en) 2020-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Colace et al. Ge-on-Si approaches to the detection of near-infrared light
EP0275150B1 (en) Infrared-radiation detector device
Hofstetter et al. GaN/AlN-based quantum-well infrared photodetector for 1.55 μm
Machhadani et al. GaN/AlGaN intersubband optoelectronic devices
Sudradjat et al. Far-infrared intersubband photodetectors based on double-step III-nitride quantum wells
JPS6328506B2 (ko)
US6459107B2 (en) Photodetector having a mixed crystal layer of SiGeC
Baek et al. Room temperature quantum key distribution characteristics of low-noise InGaAs/InP single-photon avalanche diode
US5210428A (en) Semiconductor device having shallow quantum well region
KR101959141B1 (ko) 애벌란치 포토 다이오드
JP2004104085A (ja) アバランシェフォトトランジスタ
Karve et al. Geiger mode operation of an In/sub 0.53/Ga/sub 0.47/As-In/sub 0.52/Al/sub 0.48/As avalanche photodiode
EP0440910B1 (en) Optical semiconductor device
Hazari et al. An InN/InGaN/GaN nanowire array guided wave photodiode on silicon
Shiba et al. New approach to the frequency response analysis of an InGaAs avalanche photodiode
Zang et al. High quantum efficiency uni-traveling-carrier photodiode
US7720342B2 (en) Optical device with a graded bandgap structure and methods of making and using the same
JPH10303452A (ja) 半導体光検出素子、半導体光変調素子及び光通信用送信装置
Yu et al. Noise performance of separate absorption, grading, charge and multiplication InP/InGaAs avalanche photodiodes
US11508869B2 (en) Lateral interband type II engineered (LITE) detector
Jin Impact ionization in AlGaAsSb avalanche photodiodes
Agethen et al. InGaAs PIN detectors for frequencies above 100 GHz
Tarof et al. Design and whole-wafer performance of separate absorption, grading, charge, and multiplication InP/InGaAs avalanche photodiodes
JP3114496B2 (ja) 赤外アバランシェ・フォトダイオード
Hartmann et al. Characterization of GaAs/AlGaAs resonant tunneling diodes with a GaInNAs absorption layer as 1.3 μm photo sensors

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant