JP2007281419A - 光伝導素子及びセンサ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光伝導素子1は、光照射により伝導性を示す光伝導膜5と、これを保持する基板6と、光伝導膜5と基板6に挟まれて光伝導膜5及び基板6とは異なる組成の薄膜とを有する。光伝導膜5には、間隙部2を有したアンテナ7、及びアンテナ7に電気接続可能とするための電極4が備えられている。少なくともアンテナ7の間隙部2の配置された部分において、基板6が開口部3を有する。アンテナ7の間隙部2の配置された光伝導膜5の部分は単結晶である。
【選択図】図1
Description
本発明の実施例1について図1(a)、(b)を用いて説明する。本実施例による光伝導素子1では、半絶縁性(SI)GaAs基板6上に、AlAs層(不図示)及び低温成長(Low
temperature:LT)- GaAsから成るエピタキシャル成長膜5が形成されている。LT-GaAs表面には、ダイポールアンテナを兼ねた電極4が形成され、アンテナ中央には5μm程度のギャップ部(間隙部)2がある。ここで、AlAs層は0.1μmの厚さ、LT-GaAs層5は2μmの厚さであり、アンテナ部7のダイポールアンテナを形成している長さは30μmとなっている。ただし、これらの数値やアンテナ形状については、ここに記載したものに限るものではない。図示例では、一対の電極4とアンテナ部7はエピタキシャル成長膜5の同一面上に形成されているが、一対の電極とアンテナ部を、夫々、エピタキシャル成長膜を挟んでその両面上に形成し、ギャップ部をエピタキシャル成長膜中に設ける形態も可能である。
本発明による実施例2を説明する。図4に実施例2を示す。図4に示す基板50とエピタキシャル層51は、夫々、実施例1の基板6とエピタキシャル層5と構造は同じである。本実施例では、基板除去によりできた穴(開口部)に、テラヘルツ波を集光するために、球状、半球状、非球面などのレンズ52を集積化させている。レンズの材料としては、ポリエチレン、ポリオレフィン、テフロン(登録商標)等の樹脂や、石英などを用いることができる。従来は、基板があるために屈折率差(例えば、基板の屈折率3.5と低屈折率材料の屈折率1.5の差)による反射があり、低屈折率材料を用いにくかった。しかし、基板を除去したことで、テラヘルツ発生源の極近傍に低屈折率材料のレンズを配置することができる。こうして、低屈折率材料の低反射ロスの特長を活かせることになる。このレンズ52を固定するためにエポキシ樹脂等の接着剤を使用してもよい。
本発明による実施例3を図5に示す。図5において、基板60、エッチストップ層61、光伝導膜62、アンテナ63は、上記実施例と同じ構成のため説明を省略する。本実施例では、基板除去によりできた穴(開口部)に、テラヘルツ波や光に対して吸収の少ない樹脂などの材料64を適当な厚さで埋めることで、薄膜化した光伝導膜62を補強している。
2、72‥間隙部(ギャップ部)
3、24、73‥開口部(穴)
4、74‥電極
5、22、51、62‥光伝導膜
6、20、50、60‥基板
7、23、63‥アンテナ(アンテナ部)
21‥光伝導膜及び基板とは異なる組成の薄膜(AlAsエッチストップ層)
35‥検体
52‥光学素子(レンズ)
64‥基板とは異なる材料(樹脂)
Claims (10)
- 光照射により伝導性を示す光伝導膜と、
前記光伝導膜を保持する基板と、
前記光伝導膜と前記基板に挟まれて前記光伝導膜及び前記基板とは異なる組成の薄膜と、
を有する電磁波を発生または検出するための光伝導素子であって、
前記光伝導膜に、間隙部を有したアンテナ、及び前記アンテナに電気接続可能とするための電極を備えており、
少なくとも前記アンテナの間隙部の配置された部分において、前記基板が開口部を有しており、
更に、前記アンテナの間隙部の配置された前記光伝導膜の部分は単結晶である、
ことを特徴とする光伝導素子。 - 前記薄膜は、前記基板及び前記光伝導膜とはエッチャントに対するエッチングレートが異なる材料からなることを特徴とする請求項1記載の光伝導素子。
- 前記薄膜は単結晶であって、前記基板と前記光伝導膜の少なくとも一方とは格子定数が異なる歪構造を有することを特徴とする請求項1または2記載の光伝導素子。
- 前記開口部の少なくとも一部には、前記基板とは異なる材料が挿入されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光伝導素子。
- 当該素子の外側に向かって前記開口部の大きさが徐々に大きくなる様に、前記開口部を形成する前記基板の側壁がテーパ形状になっていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光伝導素子。
- 前記間隙部に光照射を行うことで30GHz乃至30THzの周波数領域の少なくとも一部の領域を周波数成分として含む電磁波を発生または検出する様に構成されたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の光伝導素子。
- 前記開口部は、発生または検出する電磁波の波長よりも大きな寸法を有していることを特徴とする請求項1乃6のいずれかに記載の光伝導素子。
- 発生または検出する電磁波を集光するための光学素子が前記開口部に嵌め込まれていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の光伝導素子。
- 電磁波発生素子と電磁波検出素子のうちの少なくとも一方として請求項1乃至8のいずれかに記載の光伝導素子を備え、
前記電磁波発生素子から発生した電磁波を検体と相互作用させて、該相互作用した電磁波を前記電磁波検出素子で検出し、該検出電磁波の伝搬状態と、前記検体がないときまたは検体の状態が変化したときに前記電磁波検出素子で検出した電磁波の伝搬状態との間の変化を計測することで、前記検体の情報を調べることを特徴とするセンサ装置。 - 請求項1乃至8のいずれかに記載の光伝導素子の製造方法であって、
前記基板上に、前記光伝導膜及び基板とは異なる組成の薄膜を形成するステップと、
前記薄膜の表面上に、前記光伝導膜を形成するステップと、
前記光伝導膜の表面に前記間隙部を有したアンテナを形成するステップと、
前記アンテナの間隙部の配置された前記光伝導膜の部分に対応する前記基板の部分において、前記間隙部のある側とは反対側の前記基板の側から、電磁波の波長以上の大きさで前記薄膜の面が露出するまで前記基板をエッチングするステップと、
を含むことを特徴とする光伝導素子の製造方法。
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