WO2020149264A1 - 光検出器 - Google Patents

光検出器 Download PDF

Info

Publication number
WO2020149264A1
WO2020149264A1 PCT/JP2020/000915 JP2020000915W WO2020149264A1 WO 2020149264 A1 WO2020149264 A1 WO 2020149264A1 JP 2020000915 W JP2020000915 W JP 2020000915W WO 2020149264 A1 WO2020149264 A1 WO 2020149264A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
photodiode
layer
photodetector
germanium
resistor
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/000915
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
浩太郎 武田
Original Assignee
日本電信電話株式会社
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 日本電信電話株式会社 filed Critical 日本電信電話株式会社
Priority to US17/423,045 priority Critical patent/US11901378B2/en
Publication of WO2020149264A1 publication Critical patent/WO2020149264A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L27/1443—Devices controlled by radiation with at least one potential jump or surface barrier
    • 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
    • H01L31/105—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PIN type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02016—Circuit arrangements of general character for the devices
    • H01L31/02019—Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • 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
    • H01L31/028—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • 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
    • H01L31/103—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type

Definitions

  • the present invention relates to a photodetector used in an optical communication system or an optical information processing system, and particularly to a photodetector using germanium.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the structure of a conventional waveguide coupled vertical GePD.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. In order to make the structure easy to understand, in FIG. 1, the upper cladding layer 103 and the electrodes 116 to 118 shown in FIG.
  • the electrodes 116 to 118 are implanted with the first impurity and the silicon electrode portions 112, 113 and The electrodes 116 to 118 are shown as squares only at positions in contact with the Ge region 115 into which the second impurity has been implanted.
  • GePD is formed on a SOI (Silicon On Insulator) substrate including a Si substrate, a Si oxide film, and a surface Si layer by using a lithography technique or the like.
  • the GePD 100 shown in FIG. 2 includes a Si substrate 101, a lower cladding layer 102 including a Si oxide film on the Si substrate, a core layer 110 that guides signal light, and a Ge that absorbs light formed on the core layer 110.
  • the layer 114 and the upper clad layer 103 formed on the core layer 110 and the Ge layer 114 are provided.
  • the core layer 110 is divided into a waveguide layer 1101 and a silicon slab 1102.
  • the silicon slab 1102 is formed with a Si slab 111 into which a first impurity is implanted, and silicon electrode portions 112 and 113 that are doped with the first impurity at a high concentration and that act as electrodes.
  • the Ge layer 114 is stacked by epitaxial growth, and the Ge region 115 doped with the second impurity is formed on the top thereof.
  • Reference numeral 114 may be a layer containing a germanium compound.
  • electrodes 116 to 118 are provided on the silicon electrode portions 112 and 113 and the Ge region 115 so as to contact them.
  • the lateral GePD of FIG. 3 instead of the p-type Si slab 111 in which the first impurity (for example, p-type semiconductor) is implanted (ion implantation), and the Ge region 115 doped with the second impurity (for example, n-type semiconductor) is used. There is a germanium region 121 into which a first impurity is implanted and a germanium region 122 into which a second impurity is implanted.
  • the Ge layer 114 is in contact with the core layer 110.
  • Reference numeral 114 may be a layer containing a germanium compound instead of the layer containing germanium.
  • FIG. 5 is a graph plotting the sensitivity of the GePD in the communication wavelength bands C and L bands (wavelengths 1530 to 1565 nm and 1565 to 1625 nm) at a reverse bias of 1.6 V with respect to temperature. For example, at 31° C., the sensitivity is almost constant up to the C band, but the sensitivity decreases at the L band. This change in sensitivity is caused by a change in the optical absorption spectrum of germanium. At ⁇ 5° C., sensitivity tends to decrease even in the C band.
  • C and L bands wavelengths 1530 to 1565 nm and 1565 to 1625 nm
  • FIG. 6 shows the temperature dependence of the light absorption spectrum of germanium (Non-Patent Document 1).
  • the horizontal axis and the vertical axis represent the photon energy and the square root of the absorption coefficient k, respectively.
  • the edge of the optical absorption spectrum of germanium used for GePD is 31° C., which is just around 1565 nm on the long wavelength side of the C band. Therefore, even at a temperature of 31° C., even a GePD showing a constant sensitivity in the entire C band, the sensitivity gradually decreases from the long wavelength side as the temperature decreases. This tendency is shown in FIG. 5, in which the sensitivity tends to decrease at ⁇ 5° C., which is a lower temperature for longer wavelengths.
  • the decrease in sensitivity means the deterioration of the signal noise ratio when the input signal is small, so there is a problem that the minimum light receiving sensitivity in the optical communication system deteriorates.
  • there is a means for applying a high voltage to the GePD. Patent Document 1
  • the driving method described in Patent Document 1 can obtain a GePD having high sensitivity even at a low temperature and in an L band, while applying a voltage higher than a general voltage of about 7 to 12 V when the thickness of the Ge layer is about 1 ⁇ m.
  • the application of high voltage brings about the decrease of the maximum optical input power.
  • the electric power obtained by the product of the photocurrent and the applied voltage of GePD exceeds a certain value, the heat destroys the germanium and the GePD does not operate.
  • the photocurrent is proportional to the optical input power
  • the breakdown threshold value changes depending on the applied voltage. This breakdown power varies depending on the design of the GePD, but is generally 5 to 30 mW.
  • the allowable current value is about 0.4 to 4 mA. If the sensitivity of GePD is 1 A/W, the allowable value of the optical input power is about 0.4 to 4 mW. However, the maximum input power is about 1 to 20 mW in the system that employs the optical digital coherent communication technology in which GePD is generally used, and when the drive method described in Patent Document 1 is adopted, the maximum input power causes the destruction threshold value. There is a problem of exceeding.
  • the present invention is characterized by having the following configuration in order to solve such a problem.
  • the resistor 202 is connected to the cathode of the GePD 200, and the power supply (DC) 201 is connected to the end thereof.
  • One end of the capacitor 203 is connected to the connection point between the resistor 202 and the GePD 200, and the other end is grounded.
  • An IC such as a transimpedance amplifier or a digital signal processor is connected to extract a signal from the anode of the GePD 200.
  • the cathode side and the anode side may be reversed.
  • the value of the resistor 202 is determined such that the power applied to the GePD is below the breakdown threshold so that it can withstand the maximum operating light input power.
  • the sensitivity when a relatively high voltage of about 7 to 12 V is applied to the GePD as the bias voltage, the sensitivity is improved by the Franz-Keldish (FK) effect when the optical input power is small, and when the optical input power is large. Since a voltage obtained by subtracting the voltage drop caused by the resistance from 7 to 12 V is applied to the GePD, the sensitivity is not improved by the FK effect, but since the applied voltage drops, the breakdown power falls below the signal noise ratio. It is possible to prevent the deterioration of
  • the photodetector of the present embodiment is a photodetector using a germanium photodetector (GePD200) using germanium or a germanium compound in the photoabsorption layer. And a resistor 202 connected in series to the cathode or anode of the GePD 200, and a capacitor 203 having one end connected to the connection point between the resistor and the cathode or anode of the GePD and the other end grounded, Another connection point of the resistor is characterized in that it is connected to the bias power supply.
  • the specific driving method of this photodetector is shown below.
  • the power supply 201 applies a voltage to the GePD 200 through the resistor 202.
  • the power source 201 applies a relatively high voltage of about 7 to 12 V adopted in Patent Document 1.
  • the GePD changes its sensitivity by the Franz-Keldish (FK) effect as shown in FIG. 8, and the sensitivity is not significantly deteriorated even in the L band.
  • FK Franz-Keldish
  • the optical input power becomes large, a photocurrent flows through the resistor 202, so that a voltage drop occurs at this resistor and the voltage applied to the GePD 200 becomes small. Therefore, when the optical input power is small, a high voltage of about 7 to 12 V is applied to the GePD 200, and the sensitivity is improved by the FK effect.
  • both the GePD 200 and the resistor 202 can be seen from the power source 201 side, which causes a new problem that the high-speed drive characteristic determined by the CR time constant is deteriorated. It is solved by connecting to the connection point between the resistor 202 and the GePD 200 and grounding the other end. As seen from the DC signal, the capacitor 203 has an extremely high resistance, so it is ignored and the line of the power source 201 to the resistor 202 to the GePD 200 serves as the route. Seen from the RF signal, since the capacitor 203 can pass, the line from the ground 204 to the capacitor 203 to the GePD 200 is the route.
  • the resistor 202 cannot be seen from the RF signal, and the influence of the resistor 202 can be eliminated from the CR time constant. Therefore, even if the resistor 202 is added, the high speed characteristics of the GePD 200 are not deteriorated.
  • FIG. 9 shows an example in which the GePD 200 of FIG. 7 of the present invention is replaced with the GePD shown in FIG. 1 and the resistor 202 and the capacitor 203 are connected to the cathode.
  • the GePD 200 takes out a signal from the anode.
  • the anode and the cathode may be reversed.
  • the resistors 202 and the capacitors 203 may be external components such as chip resistors and capacitors, or resistors or capacitors formed by implanting impurities on the core layer (silicon core layer) 110 or metal or metal embedded in the upper clad layer. It may be a resistance or capacitance made of a compound.
  • the voltage applied to the power source 201 is 7 to 12 V with respect to the thickness of the Ge layer of about 1 ⁇ m, and the value of the voltage to be applied changes depending on the thickness of the depletion layer in the Ge layer. Therefore, it is correct to express it as an electric field, and the electric field applied to the depletion layer is 15 to 30 kV/mm.
  • the thickness of Ge is 1 ⁇ m
  • the thickness of the depletion layer is 400 to 500 nm
  • the voltage to be applied is 7 to 12V.
  • the breakdown power of GePD varies depending on the design of GePD, but is generally 5 to 30 mW. Therefore, when a high voltage of 7 to 12 V is applied, the allowable current value is about 0.4 to 4 mA. If the sensitivity of GePD is 1 A/W, the allowable value of the optical input power is about 0.4 to 4 mW.
  • the maximum input power in a system adopting the optical digital coherent communication technology is about 1 to 20 mW, it is necessary to determine the value of the resistor 202 so that the power applied to the GePD falls below the destruction threshold when this input power comes. ..
  • the value of R obtained from this is 337.5 ⁇ when Vbias is 7V, and 587.5 ⁇ when Vbias is 12V.
  • Vbias 7 to 12V and the resistance value 337.5 to 587.5 ⁇ are much larger than the general drive bias, and the load resistance is much smaller.
  • V_M Vbias-RM x Iphoto_M, where RM is the resistance value at this time. So
  • the RM derived by this formula is the value of the resistance 202 that can be withstood when the maximum operating light input power is received.
  • the value of the resistor 202 is RAM or more and RM or less.
  • the voltage V applied to the GePD 200 becomes zero even if the maximum optical input power is less than the maximum optical input power.
  • the value of the resistor 202 is preferably smaller than RM in order to prevent the GePD 200 from being sufficiently reverse-biased at the maximum operating light input power or less.
  • the voltage that should be applied to the PD when the maximum operating light input power is V_M.
  • the depletion layer thickness l, the sensitivity M, the breakdown power Pbreak of the GePD 200, the maximum optical input power rating PphotoAM of the system, and the maximum operating optical input power PphotoM of the system are all matters determined by the design of the GePD 200 and the system specifications. It depends on the structure and process of the GePD and the system configuration.
  • the electric field E is a value determined by the physical properties of germanium or a germanium compound, and 15 to 30 kV/mm is required to cause the FK effect to secure sufficient sensitivity. In the present invention, this value is used as a limiting condition to determine the resistance value.
  • a resistor 202 is connected from the cathodes of two GePDs of GePD 210 and GePD 200, a capacitor 203 is connected to a connection point between the resistor 202 and GePD 210, 200, and a power source 201 is connected to the other end of the resistor 202.
  • the GePD 210, 200 those whose cross sections are adopted from FIGS. 2 to 4 can be used.
  • the GePDs 200 and 210 take out a signal from the anode. In this embodiment, the anode and the cathode may be reversed. In the GePDs 210 and 200, all cathodes or all anodes are connected to each other.
  • the resistor 202 sums up the currents of the GePDs 210 and 200 and receives them, when an equivalent photocurrent flows through the GePDs 200 and 210, a voltage drop that is double that in the first embodiment is brought about. Therefore, the design formula has changed,
  • PphotoAM1 is the maximum optical input power rating of the system entering the GePD 200
  • the RAM can be smaller. This is the same when three or more GePDs are arranged, and the resistance value RAM becomes smaller as the number of arranged GePDs increases.
  • n is the number of PDs in common, and PphotoAM_n, PphotoM_n, and Mn are the maximum rated optical power, the maximum operating optical power, and the sensitivity given to the Nth PD.
  • the present invention can be applied to a photodetector used in an optical communication system or an optical information processing system.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

シグナルノイズ比の劣化を防ぐことを課題とする。本発明の光検出器は、光吸収層にゲルマニウム、またはゲルマニウム化合物を用いたゲルマニウム光検出器（ＧｅＰＤ）を用いた光検出器であって、ＧｅＰＤのカソードまたはアノードに直列に接続された抵抗（２０２）と、当該抵抗（２０２）とＧｅＰＤのカソードまたはアノードとの間の接続点に一端が接続され他端が接地された容量（２０３）とを備え、前記抵抗（２０２）のもう一つの接続点はバイアス電源（２０１）に接続され、最大動作光入力パワーを受けた時に耐えうるように、ＧｅＰＤに掛かる電力が破壊閾値を下回るように抵抗の値を決定されたことを特徴とする。

Description

光検出器
　本発明は、光通信システムや光情報処理システムにおいて用いられる光検出器に関し、特にゲルマニウムを用いた光検出器に関するものである。
　近年の光通信の普及に伴い、光通信装置の低コスト化が求められている。その解決策の１つとして、光通信装置を構成する光回路を、シリコンウエハのような大口径ウエハ上に、シリコンフォトニクスのような微小光回路技術を用いて形成する方法がある。これにより、１チップあたりの材料費を劇的に下げ、光通信装置の低コスト化を図ることが出来る。
　このような技術を用いたシリコン（Ｓｉ）基板上に形成する代表的な光検出器としては、モノリシック集積が可能なゲルマニウム光検出器（Ｇｅｒｍａｎｉｕｍ　Ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＧｅＰＤ）がある。図１は、従来の導波路結合型の縦型ＧｅＰＤの構造を模式的に示す図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩにおける断面図である。尚、構造を分かり易くするために、図１では、図２に示す上部クラッド層１０３、電極１１６～１１８を省き、電極１１６～１１８が第一の不純物をインプラしたシリコン電極部１１２、１１３および第二の不純物をインプラしたＧｅ領域１１５に接する位置のみ四角形で電極１１６～１１８を示している。
　ＧｅＰＤは、Ｓｉ基板、Ｓｉ酸化膜、及び表面Ｓｉ層からなるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板にリソグラフィ技術等を用いて形成される。図２に示すＧｅＰＤ１００は、Ｓｉ基板１０１と、Ｓｉ基板上のＳｉ酸化膜とを含む下部クラッド層１０２と、信号光を導くコア層１１０と、コア層１１０上に形成された光を吸収するＧｅ層１１４と、コア層１１０およびＧｅ層１１４上に形成された上部クラッド層１０３とを備える。図１に示されるようにコア層１１０は導波路層１１０１とシリコンスラブ１１０２に分けられる。
　シリコンスラブ１１０２は、第一の不純物をインプラしたＳｉスラブ１１１、および第一の不純物が高濃度にドーピングされ、電極として作用するシリコン電極部１１２、１１３が形成されている。Ｇｅ層１１４は、エピタキシャル成長によって積層され、その上部に第二の不純物がドーピングされたＧｅ領域１１５が形成されている。符号１１４は、ゲルマニウム化合物を含む層であることもある。そして、シリコン電極部１１２、１１３およびＧｅ領域１１５上には、それらに接するように電極１１６～１１８を備える。
　ＧｅＰＤは、導波路層１１０１からシリコンスラブ１１０２に光が入射されてＧｅ層１１４で光が吸収されると、電極１１７と電極１１６、１１８との間に光電流が流れるので、その電流を検出することで光を検出する。
　図１、２に示すようなＧｅＰＤの他にも図３、４に示すような横型のＧｅＰＤも存在する。図３の横型のＧｅＰＤは第一の不純物（例えばｐ型半導体）をインプラ（イオン注入）したｐ型Ｓｉスラブ１１１、第二の不純物（例えばｎ型半導体）がドーピングされたＧｅ領域１１５の代わりに第一の不純物をインプラしたゲルマニウム領域１２１と第二の不純物をインプラしたゲルマニウム領域１２２がある。図４の横型のＧｅＰＤは第一の不純物をインプラしたｐ型Ｓｉスラブ１１１、第二の不純物がドーピングされたＧｅ領域１１５の代わりに第一の不純物をインプラしたシリコン領域１３１と第二の不純物をインプラしたシリコン領域１３２、第二の不純物が高濃度にドーピングされ、電極として作用するシリコン電極部１３３がある。シリコン領域１３１とシリコン領域１３２の間の領域１２３では、Ｇｅ層１１４がコア層１１０と接している。符号１１４は、ゲルマニウムを含む層の代わりに、ゲルマニウム化合物を含む層であることもある。
　図２，３，及び４に示すＧｅＰＤ１００は感度（光入力パワーに対する電流出力の特性、単位Ａ/Ｗ）の温度特性が一定ではないという特性がある。図５はＧｅＰＤの通信波長帯域Ｃ、Ｌ帯（波長１５３０～１５６５ｎｍ、１５６５～１６２５ｎｍ）における温度に対する逆バイアス１．６Ｖ時における感度をプロットした図である。例えば３１℃ではＣ帯付近まではほぼ一定の感度を示すが、Ｌ帯になると感度を落とす。この感度変化はゲルマニウムの光吸収スペクトルの変化によってもたらされている。―５℃になるとＣ帯においても感度を落とす傾向を示す。図６はゲルマニウムの光吸収スペクトルの温度依存性である（非特許文献１）。横軸、縦軸は、それぞれ、光子エネルギー、吸収係数ｋの平方根を示す。温度が低温になるとゲルマニウムのバンドギャップは高エネルギー側にシフトする。すなわち光吸収スペクトル端は短波長側にシフトする。ＧｅＰＤに用いているゲルマニウムの光吸収スペクトル端は３１℃でちょうどＣ帯の長波長側の１５６５ｎｍ付近にある。従って３１℃ではＣ帯全域に一定の感度を示すＧｅＰＤであっても、温度が低くなるにつれ、長波長側から徐々に感度が落ちてゆく。この傾向を示したのが図５であり、長波長ほど低温である―５℃において感度を落とす傾向がある。
　感度が減少してしまうことは入力シグナルが小さい時においてシグナルノイズ比の劣化を意味するため、光通信システムにおける最小受光感度が劣化してしまうという問題が有る。これを解決する手段として、ＧｅＰＤに高い電圧を印加する手段がある。（特許文献１）
特開２０１５－１５３８９９号公報
Macfarlane G. G., T. P. McLean, J. E. Quarrington and V. Roberts, Phys. Rev. 108, 6 (1957) 1377-1383.
　特許文献１に記載された駆動方法では、低温、Ｌ帯においても高い感度を有するＧｅＰＤが得られるが、一方でＧｅ層の厚さが１μｍ程度の時に７～１２Ｖ程度と一般より高い電圧を印加する必要がある。高い電圧の印加は最高光入力パワーの低下をもたらす。一般にＧｅＰＤは光電流と印加電圧の積で得られる電力が一定の値を超えると、その熱によってゲルマニウムが破壊されＧｅＰＤが動作しなくなる。光電流は光入力パワーに比例するため、高い光入力パワーを持つ光をＧｅＰＤに入れると、印加電圧次第で破壊閾値が変わる。この破壊電力はＧｅＰＤの設計によって変わるが、一般的に５～３０ｍＷとなる。すなわち７～１２Ｖの高い電圧を印加すると、許容できる電流値は０．４～４ｍＡ程度になる。ＧｅＰＤの感度が１Ａ/Ｗとすると、光入力パワーの許容値は０．４～４ｍＷ程度となる。しかしながらＧｅＰＤが一般的に用いられる光デジタルコヒーレント通信技術を採用するシステムにおいては最大入力パワーが１～２０ｍＷ程度であり、特許文献１に記載の駆動方法を採用した場合は最大入力パワーが破壊閾値を超えてしまうという問題が有る。
　本発明は、このような課題を解決するために、以下のような構成を備えることを特徴とする。図７に示すようにＧｅＰＤ２００のカソードに抵抗２０２が接続され、電源（ＤＣ）２０１がその先に繋がる。容量２０３の一端は抵抗２０２とＧｅＰＤ２００の間の接続点に接続され、他端は接地される。ＧｅＰＤ２００のアノードからは信号を取り出すため、トランスインピーダンスアンプやデジタルシグナルプロセッサなどのＩＣが接続される。カソード側とアノード側は逆転しても良い。最大動作光入力パワーを受けた時に耐えうるように、ＧｅＰＤに掛かる電力が破壊閾値を下回るように抵抗２０２の値を決定する。
　本発明は、バイアス電圧として７～１２Ｖ程度の比較的高電圧をＧｅＰＤに印加した状態において、光入力パワーが小さい時にはフランツケルディッシュ（ＦＫ）効果によって感度を向上させ、光入力パワーが大きい時はＧｅＰＤには７～１２Ｖから抵抗で起きる電圧降下分を引いた電圧が印加されるため、ＦＫ効果による感度向上は起きないものの、印加電圧が下がったことにより破壊電力を下回ることで、シグナルノイズ比の劣化を防ぐことができるという効果を有する。
一般的な縦型ＧｅＰＤを示す図である。 図１のＧｅＰＤの断面構造を示す図である。 一般的な横型ＧｅＰＤを示す図である。 一般的な横型ＧｅＰＤを示す図である。 ＧｅＰＤの感度の温度および波長依存特性を示す図である。 Ｇｅの光吸収スペクトルの温度依存特性を示す図である。 本発明の光検出器（ＧｅＰＤ）の構成を示す図である。 本発明の光検出器（ＧｅＰＤ）の感度の印加電圧および波長依存特性を示す図である。 実施例１の光検出器の構成を示す図である。 実施例２の光検出器の構成を示す図である。
　以下、本発明の光検出器の形態について、実施例を用いて詳細に説明する。
（実施例１）
　本発明に係る光検出器においては、図７に示す通り、本実施例の光検出器は、光吸収層にゲルマニウム、またはゲルマニウム化合物を用いたゲルマニウム光検出器（ＧｅＰＤ２００）を用いた光検出器であって、ＧｅＰＤ２００のカソードまたはアノードに直列に接続された抵抗２０２と、当該抵抗とＧｅＰＤのカソードまたはアノードとの間の接続点に一端が接続され他端が接地された容量２０３とを備え、抵抗のもう一つの接続点はバイアス電源に接続されていることを特徴とする。この光検出器の具体的な駆動方法を以下に示す。電源２０１がＧｅＰＤ２００に抵抗２０２を通して電圧を印加する。電源２０１は特許文献１で採用された７～１２Ｖ程度の比較的高電圧を印加する。これによってＧｅＰＤは図８に示すようにフランツケルディッシュ（ＦＫ）効果によって感度を変化させ、Ｌ帯においても感度を著しく劣化させることが無くなる。光入力パワーが大きくなった時は光電流が抵抗２０２に流れるため、この抵抗で電圧降下が起き、ＧｅＰＤ２００に印加される電圧が小さくなる。このため、光入力パワーが小さい時にはＧｅＰＤ２００に７～１２Ｖ程度の高い電圧がかかり、ＦＫ効果によって感度を向上させる。光入力パワーが大きい時はＧｅＰＤには７～１２Ｖから抵抗２０２で起きる電圧降下分を引いた電圧が印加されるため、ＦＫ効果による感度向上は起きないものの、印加電圧が下がったことにより破壊電力を下回る。光入力パワーが大きい時はシグナル成分が大きいことを意味するため、例え感度が低くなってもシグナルノイズ比の劣化を引き起こさない。
　また抵抗２０２が入ることにより、電源２０１側からはＧｅＰＤ２００と抵抗２０２の抵抗両方が見えるため、ＣＲ時定数で決定される高速駆動特性が劣化するという問題が新たに生まれるが、容量２０３の一端を抵抗２０２とＧｅＰＤ２００の間の接続点に接続し、他端を接地することで解決される。ＤＣシグナルから見れば容量２０３は超高抵抗のため、無視され、電源２０１～抵抗２０２～ＧｅＰＤ２００のラインがルートとなる。ＲＦシグナルから見ると、容量２０３は通過可能のため、接地２０４～容量２０３～ＧｅＰＤ２００のラインがルートとなる。従ってＲＦ信号からは抵抗２０２が見えず、ＣＲ時定数から抵抗２０２の影響を排除できる。このため、抵抗２０２を加えてもＧｅＰＤ２００の高速特性は劣化しない。
　図９は本発明の図７のＧｅＰＤ２００を図１に示されたＧｅＰＤにし、抵抗２０２、容量２０３をカソードに接続させた例である。ＧｅＰＤ２００はアノードから信号を取り出す。本実施例はアノードとカソードが逆になっても良い。抵抗２０２、容量２０３はチップ抵抗やコンデンサなどの外付け部品でもよいし、コア層（シリコンコア層）１１０上に不純物をインプラして作った抵抗や容量または上部クラッド層に埋め込まれた金属または金属化合物で作製した抵抗または容量でもよい。
　電源２０１に印加する電圧は１μｍ程度のＧｅ層の厚さに対して７～１２Ｖであり、印加すべき電圧の値はＧｅ層中の空乏層の厚さによって変化する。従って電界で表現するのが正しく、空乏層に掛かる電界としては１５～３０ｋＶ/ｍｍとなる。
　以下具体的な数字を用いて例を説明する。ここでは簡便さのためＧｅ厚さを１ｕｍ, 空乏層の厚さを４００～５００ｎｍとして、印加すべき電圧を７～１２Ｖとする。ＧｅＰＤの破壊電力はＧｅＰＤの設計によって変わるが、一般的に５～３０ｍＷとなる。従って７～１２Ｖの高い電圧を印加すると、許容できる電流値は０．４～４ｍＡ程度になる。ＧｅＰＤの感度が１Ａ/Ｗとすると、光入力パワーの許容値は０．４～４ｍＷ程度となる。光デジタルコヒーレント通信技術を採用するシステムにおいての最大入力パワーは１～２０ｍＷ程度なので、この入力パワーが来たときに、ＧｅＰＤに掛かる電力が破壊閾値を下回るように抵抗２０２の値を決める必要がある。感度を１Ａ/Ｗとすると２０ｍＷ入力時の光電流は２０ｍＡであり、印加電圧が０．２５Ｖの時に破壊電力の最低値５ｍＷを下回ることが出来る。従って抵抗２０２の抵抗値Ｒは
０．２５ ＝ Ｖｂｉａｓ - Ｒ ｘ Ｉｐｈｏｔｏ
となる。ＶｂｉａｓはＰＤに印加している電圧（ここでは７～１２Ｖ）、Ｉｐｈｏｔｏはシステムからの入力光電流(ここでは２０ｍＡ)となる。ここから求められるＲの値はＶｂｉａｓが７Ｖならば３３７．５Ω、１２Ｖならば５８７．５Ωとなる。
　これらＶｂｉａｓ７～１２Ｖ、抵抗値３３７．５～５８７．５Ωは一般的な駆動バイアスより遥かに大きく、負荷抵抗は遥かに小さい。
　以下一般的な式にまとめると
空乏層厚さをl, としたときＶｂｉａｓは
Ｅ ｘ ｌ = Ｖｂｉａｓ
となる。この時Ｅは空乏層にかかるべき電界であり、ＧｅＰＤであれば１５～３０ｋＶ/ｍｍとなる。
　システムの最大定格光入力電流をＩｐｈｏｔｏ＿ＡＭ、最大動作光入力電流をＩｐｈｏｔｏ＿Ｍとすると感度Ｍ, システムの最大光入力パワー定格をＰｐｈｏｔｏ＿ＡＭ、システムの最大動作光入力パワーＰｐｈｏｔｏ＿Ｍをとして
Ｉｐｈｏｔｏ＿ＡＭ ＝ Ｍ ｘ Ｐｐｈｏｔｏ＿ＡＭ
Ｉｐｈｏｔｏ＿Ｍ ＝ Ｍ ｘ Ｐｐｈｏｔｏ＿Ｍ
となる。
　ＧｅＰＤの破壊電力をＰｂｒｅａｋとすると
最大入力光パワー定格を受けた時にＧｅＰＤが耐えられる印加電圧Ｖｍａｘは
Ｖｍａｘ = Ｐｂｒｅａｋ ／ Ｉｐｈｏｔｏ＿ＡＭ
となる。この時の抵抗値をＲＡＭとすると
Ｖｍａｘ = Ｖｂｉａｓ - ＲＡＭ ｘ Ｉｐｈｏｔｏ＿ＡＭ
なので
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
となる。この式によって導かれたＲＡＭが最大光入力パワー定格を受けた時に耐えうる抵抗２０２の値となる。
　同様に、最大動作入力光パワーを受けた時にＧｅＰＤ２００が印加されるべき電圧をＶ＿Ｍ(１～３Ｖが妥当）とするとＶ＿Ｍこの時の抵抗値をＲＭとすると
Ｖ＿Ｍ = Ｖｂｉａｓ - ＲＭ x Ｉｐｈｏｔｏ＿Ｍ
なので
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
となる。この式によって導かれたＲＭが最大動作光入力パワーを受けた時に耐えうる抵抗２０２の値となる。
　抵抗２０２の値はＲＡＭ以上ＲＭ以下とする。抵抗２０２の値がＲＡＭより大きい時は、最大光入力パワー定格を受ける前にＧｅＰＤ２００に掛かる電圧Ｖ ＝ Ｖｂｉａｓ - Ｒ ｘ Ｉｐｈｏｔｏがゼロとなるため、ＧｅＰＤ２００に与えられる電力が破壊電力を上回ることは無い。一方でＲが大きいと、最大光入力パワー以下でもＧｅＰＤ２００に掛かる電圧Ｖがゼロになってしまう。最大動作光入力パワー以下でＧｅＰＤ２００に十分な逆バイアスがかからなくなってしまう事を避けるため、抵抗２０２の値はＲＭよりは小さい事が望ましい。最大動作光入力パワー時にＰＤに掛かっているべき電圧がＶ＿Ｍとなる。
　空乏層厚さｌ、感度Ｍ, ＧｅＰＤ２００の破壊電力Ｐｂｒｅａｋ、システムの最大光入力パワー定格ＰｐｈｏｔｏＡＭ、システムの最大動作光入力パワーＰｐｈｏｔｏＭ、は全てＧｅＰＤ２００の設計やシステムのスペックによって決定される事項であり、ＧｅＰＤの構造やプロセス、システムの構成によって決まる。一方で電界Ｅはゲルマニウムまたはゲルマニウム化合物の物性によって決まる値であり、十分な感度を確保するほどＦＫ効果を起こすためには１５～３０ｋＶ/ｍｍを必要とする。本発明ではこの値を限定条件とし、抵抗の値を決める。
（実施例２）
　図１０はＧｅＰＤ２１０とＧｅＰＤ２００の二つのＧｅＰＤのカソードから抵抗２０２を接続し、抵抗２０２とＧｅＰＤ２１０, ２００との間の接続点に容量２０３を接続し、抵抗２０２のもう片端には電源２０１を接続した例である。ＧｅＰＤ２１０, ２００は、それらの断面を図２～４から採用したものを用いることができる。ＧｅＰＤ２００，２１０はアノードから信号を取り出す。本実施例はアノードとカソードが逆になっても良い。
ＧｅＰＤ２１０, ２００は全てのカソードまたは全てのアノードが互いに接続される。抵抗２０２はＧｅＰＤ２１０と２００の電流を合算させて受け取るため、ＧｅＰＤ２００，２１０に同等の光電流が流れた場合、実施例１と比べて倍の電圧降下をもたらす。このため設計式が変わり、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
となる。ＰｐｈｏｔｏＡＭ１はＧｅＰＤ２００に入るシステムの最大光入力パワー定格、ＰｐｈｏｔｏＡＭ２はＧｅＰＤ２１０に入るシステムの最大光入力パワー定格である。同じ最大光入力パワー定格がＧｅＰＤに入る時にはＰｐｈｏｔｏＡＭ１＝ＰｐｈｏｔｏＡＭ２なので
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
となる。
　実施例１の式と比べ、ＲＡＭが小さい値で済む。
これはＧｅＰＤが３つ以上並んだ時も同様で、並ぶ数が多いほど抵抗値ＲＡＭは小さくなる。
　ＲＭについても同様で
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
となり、同じ最大光入力パワー定格がＧｅＰＤに入る時にはＰｐｈｏｔｏＭ１＝ＰｐｈｏｔｏＭ２なので
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
となる。
　Ｎ個のＰＤに対してカソードまたはアノードを共通化させた時の一般式は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
となる。ｎは共通化してあるＰＤの数であり、ＰｐｈｏｔｏＡＭ＿ｎ、ＰｐｈｏｔｏＭ＿ｎ, 及びＭｎはＮ番目のＰＤに与えられる最大定格光パワー、最大動作光パワー、感度である。
　本発明は、光通信システムや光情報処理システムにおいて用いられる光検出器に適用することができる。
２００　ＧｅＰＤ
２０１　電源
２０２　抵抗
２０３　容量
２０４　接地（出力ポート）

Claims (8)

  1. 　ゲルマニウム、またはゲルマニウム化合物を含む光吸収層を備えたフォトダイオードと、
    　前記フォトダイオードのカソードまたはアノードに直列に接続された抵抗と、
    　前記抵抗と前記カソードまたは前記アノードとの間の接続点に接続された容量とを備え、
    　前記抵抗のもう一つの接続点はバイアス電源に接続された光検出器であって、
    　前記抵抗の抵抗値をR, 前記フォトダイオードの空乏層に掛かる電界をE,前記フォトダイオードの空乏層厚さをl、前記フォトダイオードの破壊電力をPbreak, 前記フォトダイオードの感度をM, 前記フォトダイオードへの最大定格光入力パワーをPphotoAM,前記フォトダイオードへの最大動作光入力パワーをPphotoM,最大動作光入力パワーが前記フォトダイオードに入力された時に前記フォトダイオードに印加する電圧の値をV_Mとしたときに
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     で求められる抵抗値RAM以上、かつ、RM以下の値を前記抵抗が持つ
    ことを特徴とする光検出器。
  2. 　ゲルマニウム、またはゲルマニウム化合物を含む光吸収層を備えた二つ以上のフォトダイオードであり、
    　全てのカソードまたは全てのアノードが互いに接続された前記二つ以上のフォトダイオードと、
    　前記カソードまたは前記アノードは直列に接続された抵抗と、
    　前記抵抗とカソードまたはアノードとの間の接続点に接続された容量とを備え、
    　前記抵抗のもう一つの接続点はバイアス電源に接続された光検出器であって、
    　前記抵抗の抵抗値をR, 前記フォトダイオードの空乏層に掛かる電界をE,前記フォトダイオードの空乏層厚さをl、前記フォトダイオードの破壊電力をPbreak, 最大動作光入力パワーがフォトダイオードに入力された時に前記フォトダイオードに印加する電圧の値をV_M,一つ目のフォトダイオードの感度をM1, 二つ目のフォトダイオードの感度をM2,とフォトダイオードの数ｎだけ感度Mnを定義し、一つ目のフォトダイオードへの最大定格光入力パワーをPphotoAM_１、二つ目のフォトダイオードへの最大定格光入力パワーをPphotoAM_2、とフォトダイオードの数ｎだけ最大定格光入力パワーPphotoAM_nを定義し、
    　一つ目のフォトダイオードへの最大動作光入力パワーをPphotoM_１、二つ目のフォトダイオードへの最大動作光入力パワーをPphotoM_2、とフォトダイオードの数ｎだけ最大動作光入力パワーPphotoM_nを定義したときに
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
     で求められる抵抗値RAM以上、かつ、RM以下の値を前記抵抗が持つ、
    ことを特徴とする光検出器。
  3. 　前記フォトダイオードの空乏層に掛かる電界Ｅとは１５～３０ｋＶ／ｍｍの範囲に有る、
    事を特徴とする請求項１または請求項２に記載の光検出器。
  4. 　前記フォトダイオードは
    　シリコン基板と、
    　前記シリコン基板上の下部クラッド層と、
    　前記下部クラッド層上にあり、かつ、第一の導電型不純物イオンがドーピングされたシリコン領域を含むシリコンコア層と、
    　前記シリコンコア層上にあり、かつ、第二の導電型不純物がドーピングされたゲルマニウム領域を含むゲルマニウム層と、
    　前記シリコンコア層および前記ゲルマニウム層上の上部クラッド層と、
    　前記シリコン領域および前記ゲルマニウム領域にそれぞれ接続された電極をと備える、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光検出器。
  5. 　前記フォトダイオードは
    　シリコン基板と、
    　前記シリコン基板上の下部クラッド層と、
    　前記下部クラッド層上のシリコンコア層と、
    　前記シリコンコア層上にあり、かつ、第一の導電型不純物及び第二の導電型不純物がドーピングされたゲルマニウム領域を含むゲルマニウム層と、
    　前記シリコンコア層および前記ゲルマニウム層上の上部クラッド層と、
    　前記第一の導電型不純物及び前記第二の導電型不純物がドーピングされたゲルマニウム領域にそれぞれ接続された電極とを備える、
    　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光検出器。
  6. 　前記フォトダイオードは
    　シリコン基板と、
    　前記シリコン基板上の下部クラッド層と、
    　前記下部クラッド層上にあり、第一と第二の導電型不純物イオンがドーピングされたシリコン領域を含むシリコンコア層と、
    　前記シリコンコア層上のゲルマニウム層と、
    　前記シリコンコア層および前記ゲルマニウム層上の上部クラッド層と、
    　前記シリコン領域に接続された電極とを備える、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光検出器。
  7. 　前記抵抗体および前記容量はシリコンコア層に第一の導電型不純物または第二の導電型不純物を含む
    　事を特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光検出器。
  8. 　前記抵抗体および前記容量は、前記上部クラッド層に埋め込まれた金属または金属化合物を含む
    　ことを特徴とする
    　請求項４乃至６のいずれか一項に記載の光検出器。
PCT/JP2020/000915 2019-01-16 2020-01-14 光検出器 WO2020149264A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/423,045 US11901378B2 (en) 2019-01-16 2020-01-14 Photodetector

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019005532A JP7081508B2 (ja) 2019-01-16 2019-01-16 光検出器
JP2019-005532 2019-03-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020149264A1 true WO2020149264A1 (ja) 2020-07-23

Family

ID=71613901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/000915 WO2020149264A1 (ja) 2019-01-16 2020-01-14 光検出器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11901378B2 (ja)
JP (1) JP7081508B2 (ja)
WO (1) WO2020149264A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002084235A (ja) * 2000-09-07 2002-03-22 Fujitsu Ltd Ａｐｄバイアス電圧制御回路
JP2008300726A (ja) * 2007-06-01 2008-12-11 Ntt Electornics Corp 光受信装置
JP2016092048A (ja) * 2014-10-30 2016-05-23 日本電信電話株式会社 受光素子
JP2017059601A (ja) * 2015-09-15 2017-03-23 日本電信電話株式会社 ゲルマニウム受光器
US20180188356A1 (en) * 2015-11-06 2018-07-05 Artilux Corporation High-speed light sensing apparatus ii
JP2018181918A (ja) * 2017-04-04 2018-11-15 日本電信電話株式会社 光検出器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4303861A (en) * 1980-03-28 1981-12-01 Battelle Development Corporation Photon detector system
US20040245592A1 (en) * 2003-05-01 2004-12-09 Yale University Solid state microchannel plate photodetector
DE102007037020B3 (de) * 2007-08-06 2008-08-21 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Avalanche-Photodiode
WO2012052542A1 (en) * 2010-10-21 2012-04-26 Tag Hammam Arrangement in a solar panel
JP2015153899A (ja) 2014-02-14 2015-08-24 日本電信電話株式会社 受光素子の制御方法
CN106463566A (zh) * 2014-03-10 2017-02-22 科锐安先进科技有限公司 无金属接触的近红外锗光电探测器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002084235A (ja) * 2000-09-07 2002-03-22 Fujitsu Ltd Ａｐｄバイアス電圧制御回路
JP2008300726A (ja) * 2007-06-01 2008-12-11 Ntt Electornics Corp 光受信装置
JP2016092048A (ja) * 2014-10-30 2016-05-23 日本電信電話株式会社 受光素子
JP2017059601A (ja) * 2015-09-15 2017-03-23 日本電信電話株式会社 ゲルマニウム受光器
US20180188356A1 (en) * 2015-11-06 2018-07-05 Artilux Corporation High-speed light sensing apparatus ii
JP2018181918A (ja) * 2017-04-04 2018-11-15 日本電信電話株式会社 光検出器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SCHMID, M. ET AL.: "Franz-keldysh effect of german ium-on-silicon p-i-n diodes within a wide temperature range", THIN SOLID FILMS, vol. 525, 5 November 2012 (2012-11-05), pages 110 - 114, XP055726250 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20220077202A1 (en) 2022-03-10
JP2020113719A (ja) 2020-07-27
JP7081508B2 (ja) 2022-06-07
US11901378B2 (en) 2024-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101113364B1 (ko) 실리콘 광전자 증배관 및 상기 실리콘 광전자 증배관을위한 셀
JP5523317B2 (ja) アバランシェフォトダイオード及びアバランシェ照射検出器
Iiyama et al. Hole-Injection-Type and Electron-Injection-Type Silicon Avalanche Photodiodes Fabricated by Standard 0.18-$\mu $ m CMOS Process
WO2016178678A1 (en) Integrated avalanche photodiode arrays
US7808065B2 (en) Semiconductor light receiving element
KR20070115901A (ko) 반절연성 산화아연 반도체 박막과 실리콘의 헤테로 접합을가지는 광다이오드
WO2019220891A1 (ja) 光検出器
WO2020149264A1 (ja) 光検出器
JP2014090138A (ja) フォトダイオード
JP7445152B2 (ja) アバランシェフォトダイオード
JP6660338B2 (ja) 光検出器
US20220099486A1 (en) Photodetector
EP0003219B1 (en) Radiation sensing device
US12119419B2 (en) Photodetector
US12087800B2 (en) Photodector including germanium layer and doped region
JP2008198937A (ja) 半導体受光素子および光信号処理装置
Iiyama et al. Silicon lateral avalanche photodiodes fabricated by standard 0.18 µm CMOS process
JP5218370B2 (ja) 電流増幅回路及び光検出デバイス
Jonak-Auer et al. PIN photodiodes with significantly improved responsivities implemented in a 0.35 µm CMOS/BiCMOS technology
US8294232B2 (en) High quantum efficiency optical detectors
Novo et al. Study of Total Quantum Efficiency of Lateral SOI PIN Photodiodes with Back-Gate Bias, Intrinsic Length and Temperature Variation
Chang et al. Enhanced irradiance sensitivity of 4H-SiC based ultraviolet sensor introducing laterally gated Al/SiO2/SiC tunnel diode structure with low gate bias
JP2017228750A (ja) フォトダイオード並びにその製造方法
KR20200066435A (ko) 항복전압이 개선된 수직형 pin 다이오드 및 이의 제조방법
Hohenbild et al. Advanced photodiodes and circuits for OPTO-ASICs

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20741460

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20741460

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1