JP2648533B2 - 反射型光電面 - Google Patents
反射型光電面Info
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- JP2648533B2 JP2648533B2 JP12385291A JP12385291A JP2648533B2 JP 2648533 B2 JP2648533 B2 JP 2648533B2 JP 12385291 A JP12385291 A JP 12385291A JP 12385291 A JP12385291 A JP 12385291A JP 2648533 B2 JP2648533 B2 JP 2648533B2
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- gaas
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は反射型光電面に関する。
【0002】
【従来の技術】III−V族化合物半導体からなる反射
型光電面は、アルカリアンチモン系の光電面に比べて、
高い量子効率を有する。このような従来技術としては、
例えば特開昭49−90869では、n−GaP基板上
にp−AlGaAsを堆積し、その上にp−GaAsを
堆積したものが提案されている。この光電面では、表面
のp−GaAsが光吸収層となっており、量子効率は2
0〜25%が可能である。また、感度波長限界は〜90
0nmであり、近赤外域まで感度を有する。しかし、こ
の光電面では、GaAs光電面においても、活性層厚
(光電面厚)を薄くすると長波長側での吸収が減って、
分光特性をより長波長域で低下させ得るが、波長限界付
近でシャープなカットオフ特性を持たせることは難し
く、結果として波長選択性が低下する。
型光電面は、アルカリアンチモン系の光電面に比べて、
高い量子効率を有する。このような従来技術としては、
例えば特開昭49−90869では、n−GaP基板上
にp−AlGaAsを堆積し、その上にp−GaAsを
堆積したものが提案されている。この光電面では、表面
のp−GaAsが光吸収層となっており、量子効率は2
0〜25%が可能である。また、感度波長限界は〜90
0nmであり、近赤外域まで感度を有する。しかし、こ
の光電面では、GaAs光電面においても、活性層厚
(光電面厚)を薄くすると長波長側での吸収が減って、
分光特性をより長波長域で低下させ得るが、波長限界付
近でシャープなカットオフ特性を持たせることは難し
く、結果として波長選択性が低下する。
【0003】可視域において高効率な光電面としては、
GaAsP光電面が知られている。ここで、GaAsP
光電面では、Asの組成比:0.5において、量子効率
40〜50%の特性が得られている。そして、シャープ
なカットオフ特性を有し、波長限界も〜700nmとな
っている。
GaAsP光電面が知られている。ここで、GaAsP
光電面では、Asの組成比:0.5において、量子効率
40〜50%の特性が得られている。そして、シャープ
なカットオフ特性を有し、波長限界も〜700nmとな
っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな三元素系のIII−V族化合物半導体を用いると、
真空界面における電子親和力を、CsおよびO2 で負に
することが工程的に難しい。また、GaAlAsを用い
ると、Alの酸化されやすい性質から、表面に酸化膜が
形成されやすく光電面とするのが難しい。
うな三元素系のIII−V族化合物半導体を用いると、
真空界面における電子親和力を、CsおよびO2 で負に
することが工程的に難しい。また、GaAlAsを用い
ると、Alの酸化されやすい性質から、表面に酸化膜が
形成されやすく光電面とするのが難しい。
【0005】そこで本発明は、光吸収係数の大きい直接
遷移型半導体であるIII−V族化合物半導体のうち、
特にGaAsに比べて高バンドギャップエネルギーの三
元素以上の化合物半導体を光吸収層に用いた光電面であ
って、製造が容易な反射型光電面を提供することを目的
とする。
遷移型半導体であるIII−V族化合物半導体のうち、
特にGaAsに比べて高バンドギャップエネルギーの三
元素以上の化合物半導体を光吸収層に用いた光電面であ
って、製造が容易な反射型光電面を提供することを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る反射型光電
面は、GaAs基板と、このGaAs基板上に形成さ
れ、GaAsの格子定数との差が±0.3%以内の多元
素III−V族化合物半導体からなる光吸収層と、この
光吸収層上に形成され、当該光吸収層を形成する半導体
よりもバンドギャップが小さく、かつ数原子層〜数十原
子層分の厚さとされた二元素III−V族化合物半導体
からなる表面層とを備えることを特徴とする。
面は、GaAs基板と、このGaAs基板上に形成さ
れ、GaAsの格子定数との差が±0.3%以内の多元
素III−V族化合物半導体からなる光吸収層と、この
光吸収層上に形成され、当該光吸収層を形成する半導体
よりもバンドギャップが小さく、かつ数原子層〜数十原
子層分の厚さとされた二元素III−V族化合物半導体
からなる表面層とを備えることを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明によれば、光吸収層上には低バンドギャ
ップエネルギーの薄い表面層が形成されるので、入射光
は表面層を通過して光吸収層に達し、光電子を発生させ
る。また、表面層は二元素のIII−V族化合物半導体
で構成されるので、トリートメントが容易であり、また
電子親和性を負にすることも容易になし得る。さらに、
光吸収層および表面層をp型とすることで、生成された
光電子に加速エネルギーを与えて効率よく外部放出でき
る。
ップエネルギーの薄い表面層が形成されるので、入射光
は表面層を通過して光吸収層に達し、光電子を発生させ
る。また、表面層は二元素のIII−V族化合物半導体
で構成されるので、トリートメントが容易であり、また
電子親和性を負にすることも容易になし得る。さらに、
光吸収層および表面層をp型とすることで、生成された
光電子に加速エネルギーを与えて効率よく外部放出でき
る。
【0008】
【実施例】以下、添付図面に従って本発明の実施例を説
明する。
明する。
【0009】図1は実施例に係る反射型光電面のバンド
構造図である。図示の通り、GaAs基板1上にはGa
AlAs光吸収層2が2μm程度の厚さに形成され、そ
の上に数〜数十原子層厚分のGaAs表面層3が形成さ
れている。なお、光吸収層2は、電子拡散長程度の厚さ
とすることが好ましい。ここで、電子拡散長とは、電子
がその寿命の間に拡散する距離をいう。また、上記のG
aAs基板1、GaAlAs光吸収層2およびGaAs
表面層3はp型になっている。
構造図である。図示の通り、GaAs基板1上にはGa
AlAs光吸収層2が2μm程度の厚さに形成され、そ
の上に数〜数十原子層厚分のGaAs表面層3が形成さ
れている。なお、光吸収層2は、電子拡散長程度の厚さ
とすることが好ましい。ここで、電子拡散長とは、電子
がその寿命の間に拡散する距離をいう。また、上記のG
aAs基板1、GaAlAs光吸収層2およびGaAs
表面層3はp型になっている。
【0010】上記の構造によれば、GaAlAs光吸収
層2上に安定なGaAs表面層3が形成されているの
で、トリートメント処理が容易かつ確実である。また、
CsO吸着層(図示せず)により電子親和性を界面で負
にして高効率にできる。一方、GaAs表面層3は数〜
数十原子層と薄いので、入射光は効率よくGaAs表面
層3を通過し、GaAlAs光吸収層2に到達する。
層2上に安定なGaAs表面層3が形成されているの
で、トリートメント処理が容易かつ確実である。また、
CsO吸着層(図示せず)により電子親和性を界面で負
にして高効率にできる。一方、GaAs表面層3は数〜
数十原子層と薄いので、入射光は効率よくGaAs表面
層3を通過し、GaAlAs光吸収層2に到達する。
【0011】GaAlAs光吸収層2については、三元
素(Ga,Al,As)からなるため、Alの組成比を
考えることで、バンドギャップを変更できる。具体的に
は、長波長側の波長限界を550〜900nmまでの間
で設定できる。そして、これらはp型であるため、Ga
As表面層3は生成された光電子に対して障壁となるこ
とはなく、むしろ加速エネルギーを与えて外部放出でき
る。
素(Ga,Al,As)からなるため、Alの組成比を
考えることで、バンドギャップを変更できる。具体的に
は、長波長側の波長限界を550〜900nmまでの間
で設定できる。そして、これらはp型であるため、Ga
As表面層3は生成された光電子に対して障壁となるこ
とはなく、むしろ加速エネルギーを与えて外部放出でき
る。
【0012】次に、上記反射型光電面の製造工程を、図
2により説明する。
2により説明する。
【0013】まず、エピタキシャル成長(例えばMOC
VD)法を用いて、GaAs基板1上にGaAlAs光
吸収層2およびGaAs表面層3を形成し、さらにGa
AlAsキャップ層4を形成する。ここで、GaAlA
sキャップ層4は0.1〜1.0μm程度の厚さで、A
l組成比は0.5程度でよい(図2(a)参照)。ここ
で、GaAlAsキャップ層4上にさらにGaAsキャ
ップ層5を形成してもよい(図2(b)参照)。
VD)法を用いて、GaAs基板1上にGaAlAs光
吸収層2およびGaAs表面層3を形成し、さらにGa
AlAsキャップ層4を形成する。ここで、GaAlA
sキャップ層4は0.1〜1.0μm程度の厚さで、A
l組成比は0.5程度でよい(図2(a)参照)。ここ
で、GaAlAsキャップ層4上にさらにGaAsキャ
ップ層5を形成してもよい(図2(b)参照)。
【0014】次に、上記のサンプルをMOCVD装置か
ら取り出し、GaAsキャップ層5とGaAlAsキャ
ップ層4とをエッチングで除去する(図2(c)参
照)。ここで、GaAlAsキャップ層4のエッチング
にはHClを用いればよく、その後に真空中にて表面清
浄化を行う。すなわち、例えば昇温加熱法においては、
600〜630℃にて数分間保持し、非常に良好な清浄
表面とする。しかる後、室温において、CsO吸着層6
を形成し、電子親和力を下げる(図2(d)参照)。
本発明に係る反射型光電面のGaAlAs光吸収層2と
しては、GaAlAsに限らず、種々のものを用い得
る。
ら取り出し、GaAsキャップ層5とGaAlAsキャ
ップ層4とをエッチングで除去する(図2(c)参
照)。ここで、GaAlAsキャップ層4のエッチング
にはHClを用いればよく、その後に真空中にて表面清
浄化を行う。すなわち、例えば昇温加熱法においては、
600〜630℃にて数分間保持し、非常に良好な清浄
表面とする。しかる後、室温において、CsO吸着層6
を形成し、電子親和力を下げる(図2(d)参照)。
本発明に係る反射型光電面のGaAlAs光吸収層2と
しては、GaAlAsに限らず、種々のものを用い得
る。
【0015】まず、三元素のIII−V族化合物半導体
としては、 Al−(As,P) Al−(As,Sb) Al−(P,Sb) Ga−(As,P) Ga−(P,Sb) (Al,Ga)−As (Al,In)−As (Al,In)−P (Ga,In)−P などを用いることができ、四元素のIII−V族化合物
半導体としては、 (Al,Ga)−(As,P) (Al,Ga)−(As,Sb) (Al,Ga)−(P,Sb) (Al,In)−(As,P) (Al,In)−(As,Sb) (Al,In)−(P,Sb) (Ga,In)−(As,P) (Al,Ga,In)−As (Al,Ga,In)−P Ga−(As,P,Sb) Al−(As,P,Sb) などを用いることができ、五元素のIII−V族化合物
半導体としては、 (Al,Ga,In)−(As,P) (Al,Ga,In)−(As,Sb) (Al,Ga,In)−(P,Sb) (Al,Ga)−(As,P,Sb) (Al,In)−(As,P,Sb) (Ga,In)−(As,P,Sb) などを用いることができ、六元素のIII−V族化合物
半導体としては、 (Al,Ga,In)−(As,P,Sb) を用い得る。
としては、 Al−(As,P) Al−(As,Sb) Al−(P,Sb) Ga−(As,P) Ga−(P,Sb) (Al,Ga)−As (Al,In)−As (Al,In)−P (Ga,In)−P などを用いることができ、四元素のIII−V族化合物
半導体としては、 (Al,Ga)−(As,P) (Al,Ga)−(As,Sb) (Al,Ga)−(P,Sb) (Al,In)−(As,P) (Al,In)−(As,Sb) (Al,In)−(P,Sb) (Ga,In)−(As,P) (Al,Ga,In)−As (Al,Ga,In)−P Ga−(As,P,Sb) Al−(As,P,Sb) などを用いることができ、五元素のIII−V族化合物
半導体としては、 (Al,Ga,In)−(As,P) (Al,Ga,In)−(As,Sb) (Al,Ga,In)−(P,Sb) (Al,Ga)−(As,P,Sb) (Al,In)−(As,P,Sb) (Ga,In)−(As,P,Sb) などを用いることができ、六元素のIII−V族化合物
半導体としては、 (Al,Ga,In)−(As,P,Sb) を用い得る。
【0016】上記のIII−V族化合物半導体のエッチ
ング液としては、例えばGaAsPではH2 SO4 :H
2 O2 :H2 O=3:1:1を用いればよく、InGa
AsPでは濃硝酸などを用いればよい。これらのエッチ
ング液は、組成によって微妙に異なるが、急峻なヘテロ
接合界面としておけば、容易に表面層を露出できる。例
えば、図2の実施例のように、GaAs基板1上にGa
AlAs光吸収層2、GaAs表面層3およびGaAl
Asキャップ層4を形成したときは、GaAs表面層3
が数十原子層厚以下であることを考慮して、急峻なヘテ
ロ界面としておき、HClでGaAlAsキャップ層4
をエッチングする。そして、表面組成のずれが生じない
か、生じても極めて浅い層に止めるようにしてGaAs
表面層3を露出させる。
ング液としては、例えばGaAsPではH2 SO4 :H
2 O2 :H2 O=3:1:1を用いればよく、InGa
AsPでは濃硝酸などを用いればよい。これらのエッチ
ング液は、組成によって微妙に異なるが、急峻なヘテロ
接合界面としておけば、容易に表面層を露出できる。例
えば、図2の実施例のように、GaAs基板1上にGa
AlAs光吸収層2、GaAs表面層3およびGaAl
Asキャップ層4を形成したときは、GaAs表面層3
が数十原子層厚以下であることを考慮して、急峻なヘテ
ロ界面としておき、HClでGaAlAsキャップ層4
をエッチングする。そして、表面組成のずれが生じない
か、生じても極めて浅い層に止めるようにしてGaAs
表面層3を露出させる。
【0017】光吸収層がAlのように酸化しやすい元素
を含むときは、表面層に酸化防止膜として作用するの
で、これを考慮して表面層の厚さを決める。しかし、一
般には入射光を吸収しないようにするため、表面層は薄
い方が望ましい。一方、基板と光吸収層の間で格子不整
合があると、結晶性が低下して感度が劣化する。このた
め、基板と光吸収層の間では、格子定数のずれが±0.
3%以下となるようにする。
を含むときは、表面層に酸化防止膜として作用するの
で、これを考慮して表面層の厚さを決める。しかし、一
般には入射光を吸収しないようにするため、表面層は薄
い方が望ましい。一方、基板と光吸収層の間で格子不整
合があると、結晶性が低下して感度が劣化する。このた
め、基板と光吸収層の間では、格子定数のずれが±0.
3%以下となるようにする。
【0018】
【発明の効果】以上の通り本発明では、光吸収層上には
薄い表面層が形成されるので、入射光は表面層を通過し
て光吸収層に達し、光電子を発生させる。また、表面層
は二元素のIII−V族化合物半導体で構成されるの
で、トリートメントが容易であり、また電子親和性を負
にすることも容易になし得る。さらに、光吸収層および
表面層をp型とすることで、生成された光電子に加速エ
ネルギーを与えて効率よく外部放出できる。このため、
高感度の反射型光電面を、簡単な製造工程によって歩留
りよく作製できる。
薄い表面層が形成されるので、入射光は表面層を通過し
て光吸収層に達し、光電子を発生させる。また、表面層
は二元素のIII−V族化合物半導体で構成されるの
で、トリートメントが容易であり、また電子親和性を負
にすることも容易になし得る。さらに、光吸収層および
表面層をp型とすることで、生成された光電子に加速エ
ネルギーを与えて効率よく外部放出できる。このため、
高感度の反射型光電面を、簡単な製造工程によって歩留
りよく作製できる。
【図1】実施例に係る反射型光電面のバンド図である。
【図2】実施例に係る反射型光電面の製造工程図であ
る。
る。
1…GaAs基板 2…GaAlAs光吸収層 3…GaAs表面層 4…GaAlAsキャップ層 5…GaAsキャップ層 6…CsO吸着層
Claims (3)
- 【請求項1】 GaAs基板と、このGaAs基板上に
形成され、GaAsの格子定数との差が±0.3%以内
の多元素III−V族化合物半導体からなる光吸収層
と、 この光吸収層上に形成され、当該光吸収層を形成する半
導体よりもバンドギャップが小さく、かつ数原子層〜数
十原子層分の厚さとされた二元素III−V族化合物半
導体からなる表面層とを備えることを特徴とする反射型
光電面。 - 【請求項2】 前記光吸収層がp型であり、前記表面層
がp型のGaAsからなる請求項1記載の反射型光電
面。 - 【請求項3】 前記表面層上にCsOからなる吸着層が
形成されている請求項1記載の反射型光電面。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12385291A JP2648533B2 (ja) | 1991-05-28 | 1991-05-28 | 反射型光電面 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12385291A JP2648533B2 (ja) | 1991-05-28 | 1991-05-28 | 反射型光電面 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04351827A JPH04351827A (ja) | 1992-12-07 |
JP2648533B2 true JP2648533B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=14870997
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12385291A Expired - Fee Related JP2648533B2 (ja) | 1991-05-28 | 1991-05-28 | 反射型光電面 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2648533B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009272102A (ja) * | 2008-05-02 | 2009-11-19 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電陰極及びそれを備える電子管 |
-
1991
- 1991-05-28 JP JP12385291A patent/JP2648533B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04351827A (ja) | 1992-12-07 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |