DE3227683C2 - Halbleiter-Fotodiode - Google Patents
Halbleiter-FotodiodeInfo
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- 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
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Abstract
Die Zusatzmeldung betrifft Fotodioden, deren Wirkungsweise auf der absorptionserhöhenden Wirkung von Resonatoren beruht und die entlang eines Wellenleiters hintereinander auf ein Substrat integriert sind, so daß von mehreren eingestrahlten Wellenlängen in jeweils einer Diode nur jeweils eine Wellenlänge absorbiert wird. Auf das gleiche Substrat können noch andere elektronische oder elektro-optische Elemente integriert sein.
Description
— diese Fotodiode ein Integrationsanteil eines Halbleiterkörpers eines integrierten Bauelementes
ist, bei dem dieser Halbleiterkörper die Elektronik und/oder andere elektrooptische
Elemente enthält,
— der Resonator so ausgebildet ist, daß seine Resonanz-Halbwertsbreite
aufwerte kleiner 2 nm bemessen ist, wozu
— dieser Resonator mit Reflektoren (R\, R2) mit
Reflexionsfaktoren nahe dem Wert 1 versehen ist,
— dieser Resonator für seitliche Lichtführung mit
einer Wellenleiterstruktur (nu m, 113) versehen
ist, die aus Bereichen des Halbleiterkörpers besteht, die Brechungsindices (m, 03) besitzen, die
kleiner als der Brechungsindex (m) der Lichtausbreitungsbereiche
im Halbleiterkörper der Fotodiode sind und
— der Wellenlängenbereich so bestimmt ist, daß
der «Wert nur noch die Größe der «-Werte des Bereiches der Bandkante des Halbleitermaterials
hat, nach Patent 32 05 461,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halbleiter-Fotodiode mit weiteren gleichartigen Fotodioden hintereinander entlang der Wellenleiterstruktur integriert ist, wobei die Reflektoren schmalbandig sind und Reflektoren verschiedener Dioden nur in verschiedenen Wellenlängenbereichen große Reflexionsfaktoren aufweisen, wodurch jede Diode selektiv nur in einem dieser Wellenlängenbereiche erhöhte Absorption aufweist
daß die Halbleiter-Fotodiode mit weiteren gleichartigen Fotodioden hintereinander entlang der Wellenleiterstruktur integriert ist, wobei die Reflektoren schmalbandig sind und Reflektoren verschiedener Dioden nur in verschiedenen Wellenlängenbereichen große Reflexionsfaktoren aufweisen, wodurch jede Diode selektiv nur in einem dieser Wellenlängenbereiche erhöhte Absorption aufweist
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Weiterbildung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1
angegebenen Halbleiter-Fotodiode des Hauptpatentes.
Das Hauptpatent betrifft eine Halbleiter-Fotodiode, deren Lichteintrittsseite und deren der Lichteiiitrittsseite
gegenüberliegende Seite jeweils Reflektoren besitzt, so daß ein optischer Resonator vorliegt, durch den ausreichende
Empfangsempfindlichkeit in einem solchen vorgegebenen Wellenlängenbereich zu erreichen ist, in
dem für sich genommen der Absorptionskoeffizient des Halbleitermaterials für Liehtabsorption in einem begrenzten
Ortsbereich zu klein ist. Diese Fotodiode nach dem Hauptpatent ist ein Integrationsanteil eines Halbleiterkörpers
eines integrierten Bauelementes, bei dem dieser Halbleiterkörper die Elektronik und/oder andere
elektrooptische Elemente enthält. Der Resonator dieser Fotodiode ist so ausgebildet, daß seine Resonanz-Halbwertsbreite
auf Werte kleiner 2 nm bemessen ist, wozu dieser Resonator mit Reflektoren mit Reflexionsfaktoren
nahe dem Wert 1 versehen ist, dieser Resonator für seitliche Lichtführung mit einer Wellenleiterstruktur
versehen ist, die aus Bereichen des Halbleiterkörpers besteht, die Brechungsindices besitzen, die kleiner als
der Brechungsindex der Lichtausbreitungsbereiche im Halbleiterkörper der Fotodiode sind und der Wellenlängenbereich
der Fotodiode so bestimmt ist, daß der ac-Wert
nur noch die Größe der Λ-Werte des Bereiches der Bandkante des Halbleitermaterials hat
Diese Halbleiter-Fotodiode des Hauptpatentes unterscheidet sich gegenüber dem in der Patentschrift des
Hauptpatentes erörterten Stand der Technik in der Weise, wie dies in der Beschreibung des Hauptpatentes
näher ausgeführt ist
Der Erfindung des vorliegenden Zusatzpatentes liegt die Aufgabe zugrunde, die hohe Frequenzselektivität
und die günstige Integrierbarkeit einer Fotoduüe nach
dem Hauptpatent für einen Frequenz-Demultiplexer zu nutzen.
Diese Aufgabe wird mit einer Halbleiter-Fotodiode gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches der vorliegenden
Erfindung aufweist
Bei der Halbleiter-Fotodiode der vorliegenden Erfindung
sind Fotodioden nach dem Hauptpatent entlang des Wellenleiters hintereinander gereiht angeordnet
Eine schichtweise hintereinandergereihte, in einem Halbleiterkörper integrierte Anordnung von Fotodioden
als Demultiplexer ist aus der US-PS 42 97 720 bekannt Die Frequenzselektivität dieser Dioden beruht
jedoch auf dem unterschiedlichen Bandabstand der jeweiligen Schichten.
Der Erfindung haben folgende Gedankengänge zugrundegelegen:
In der optischen Nachrichtentechnik ist es üblich, daß über einen einzigen Wellenleier (Glasfaser)
Information auf mehrere Trägerfrequenzen übertragen werden soll. Auf der Empfängerseite müssen diese
Trägerfrequenzen getrennt und in elektrische Signale verwandelt werden. Für diese Aufgabe des Trennens
und Empfangens mehrerer Signale mit unterschiedüchen Trägerfrequenzen können besonders vorteilhaft
nach dem Hauptpatet ausgebildete Dioden mit Resonatorstruktur verwendet werden. Erfindungsgemäß ist die
Anwendung solcher Dioden nach dem Hauptpatent derart, daß zwei oder mehrere solcher Dioden mit Resonatorstruktur
hintereiander entlang eines Wellenleiters auf ein Substrat integriert sind, wobei die Reflektoren
schmalbandig sind und die Reflektoren verschiedener Dioden nur in verschiedenen Wellenlängenbereichen
große Reflexionsfaktoren aufweisen, wociurch jede Diode
selektiv nur in einem dieser Wellenlängenbereiche erhöhte Adsorption aufweist
Die Wirkungsweise dieser erfindungsgemäßen Anordnung beruht auf der prinzipiell an sich bekannterweise
stark absorptionserhöhenden Wirkung von optisehen Resonatoren, und zwar im Wellenlängenbereich
kleine Absorptionskoeffizienten gemäß dem Hauptpatent mit sehr hoher Frequenzselektivität. Sind z. B. vier
Dioden, die bei den Wellenlängen Ai, A2, A3 und A4
Signale aufnehmen sollen, hintereinander geschaltet, so
6ö wird Licht der Wellenlänge λ 4 zum allergrößten Teil in
derjenigen Fotodiode absorbiert, die aufgrund ihrer auf diese Wellenlänge optimierten Reflektoren Resonanz
mit hoher Güte aufweist. In den anderen Dioden, die für die Bereiche λ 1, A 2 bzw. A 3 optimiert sind, wird hingegen
keine nennenswerte Intensität der Wellenlänge A4 wegen des sehr kleinen Absorptionskoeffizienten cc absorbiert.
Die analoge Überlegung gilt für jede der drei andern Wellenlängen A 1, A 2, A 3.
Reflektoren mit genügend schmalbandigem Reflexionsfaktor sind z. B. GitterspiegeL
Eine vorteilhafte Anwendung sind beispielsweise Dioden aus Silizium, betrieben im Wellenlängenbereich
von 1 μπι bis knapp über 1,1 μπι.
von 1 μπι bis knapp über 1,1 μπι.
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Claims (1)
- Patentanspruch:Halbleiter-Fotodiode,deren Lichteintrittsseite und deren der Lichteintrittsseite gegenüberliegende Seite jeweils Reflektoren besitzt, so daß ein optischer Resonator vorliegt, durch den ausreichende EmpfangsempFindlichkeit in einem solchen vorgegebenen Wellenlängenbereich zu erreichen ist, in dem der Absorptionskoeffizient des Halbleitermaterials für die Lichtabsorption in einem begrenzten Ortsbereich zu klein ist, wobei
Priority Applications (1)
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DE3205461A DE3205461C2 (de) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | Halbleiter-Fotodiode |
DE19823227683 DE3227683C2 (de) | 1982-02-16 | 1982-07-24 | Halbleiter-Fotodiode |
Publications (2)
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DE3227683A1 DE3227683A1 (de) | 1984-02-02 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4004398A1 (de) * | 1990-02-13 | 1991-08-14 | Siemens Ag | Wellenlaengenselektiver photodetektor |
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DE3506569A1 (de) * | 1985-02-25 | 1986-08-28 | Manfred Prof. Dr. 7900 Ulm Börner | Integrierte resonatormatrix zum wellenlaengenselektiven trennen bzw. zusammenfuegen von kanaelen im frequenzbereich der optischen nachrichtentechnik |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2624436C2 (de) * | 1976-06-01 | 1982-11-04 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Lichtwellenleiter mit integriertem Detektorelement |
JPS5516479A (en) * | 1978-07-21 | 1980-02-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Heterojunction light receiving diode |
DE3109653A1 (de) * | 1980-03-31 | 1982-01-28 | Jenoptik Jena Gmbh, Ddr 6900 Jena | "resonanzabsorber" |
-
1982
- 1982-07-24 DE DE19823227683 patent/DE3227683C2/de not_active Expired
Cited By (1)
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DE4004398A1 (de) * | 1990-02-13 | 1991-08-14 | Siemens Ag | Wellenlaengenselektiver photodetektor |
Also Published As
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