JP2844822B2 - アバランシェフォトダイオード - Google Patents
アバランシェフォトダイオードInfo
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- JP2844822B2 JP2844822B2 JP2093402A JP9340290A JP2844822B2 JP 2844822 B2 JP2844822 B2 JP 2844822B2 JP 2093402 A JP2093402 A JP 2093402A JP 9340290 A JP9340290 A JP 9340290A JP 2844822 B2 JP2844822 B2 JP 2844822B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、高感度、低雑音特性を有するアバランシェ
フォトダイオード(APD)に関する。
フォトダイオード(APD)に関する。
(従来の技術) 高速大容量光通信システムを構成するには、超高速か
つ、低雑音・高感度特性を有する半導体受光素子が不可
欠である。このため、近年シリカ系ファイバの低損失波
長域1.0〜1.6μmに適応できるInP/InGaAs系アバランシ
ェ・フォトダイオード(APD)の高速化・高感度化に対
する研究が活発となっている。このInP/InGaAs系APDで
は現在、小受光径化による低容量化、層厚最適化による
キャリア走行時間の低域、ヘテロ界面への中間層導入に
よるキャリア・トラップの抑制により、利得帯域幅(G
B)積75GHzの高速化が実現されている。しかしながら、
その素子構造では、アバランシェ増倍層であるInPのイ
オン化率比β/αが〜2と小さいため(α:電子のイオ
ン化率、β:正孔のイオン化率)、過剰雑音指数x(イ
オン化率比が小さいほど大きくなる)が〜0.7と大きく
なり、低雑音化・高感度化には限界がある。これは、他
のIII−V族化合物半導体をアバランシェ増倍層に用い
た場合も同様であり、低雑音化・高GB積化を達成するに
はイオン化率比α/βを人工的に増大させる必要があ
る。
つ、低雑音・高感度特性を有する半導体受光素子が不可
欠である。このため、近年シリカ系ファイバの低損失波
長域1.0〜1.6μmに適応できるInP/InGaAs系アバランシ
ェ・フォトダイオード(APD)の高速化・高感度化に対
する研究が活発となっている。このInP/InGaAs系APDで
は現在、小受光径化による低容量化、層厚最適化による
キャリア走行時間の低域、ヘテロ界面への中間層導入に
よるキャリア・トラップの抑制により、利得帯域幅(G
B)積75GHzの高速化が実現されている。しかしながら、
その素子構造では、アバランシェ増倍層であるInPのイ
オン化率比β/αが〜2と小さいため(α:電子のイオ
ン化率、β:正孔のイオン化率)、過剰雑音指数x(イ
オン化率比が小さいほど大きくなる)が〜0.7と大きく
なり、低雑音化・高感度化には限界がある。これは、他
のIII−V族化合物半導体をアバランシェ増倍層に用い
た場合も同様であり、低雑音化・高GB積化を達成するに
はイオン化率比α/βを人工的に増大させる必要があ
る。
そこで、カパッソ(F.Capasso)等はアプライド・フ
ィジックス・レター(Appl.Phys.Lett.,40(1),pp.38
−40,1982)で、超格子による伝導帯エネルギー不連続
量ΔEcを電子のイオン化に利用してイオン化率比α/β
を人工的に増大させる構造を提案し、実際にGaAs/GaAlA
s系超格子でイオン化率比α/βの増大(バルクGaAsの
〜2に対して超格子層で〜8)を確認した。そのアバラ
ンシェ増倍層のバイアス印加時のエネルギーバンド図を
第4図に示す。11は厚さ550Åのn-型GaAlAs障壁層、12
は厚さ450Åのn-型GaAs井戸層であり、11と12の25周期
の繰り返しが超格子アバランシェ増倍層を構成してい
る。また、13、14はそれぞれ伝導帯不連続量ΔEc、価電
子帯不連続量ΔEvである。また、15、16はそれぞれ電子
と正孔である。この構造では伝導帯不連続量ΔEcが0.35
eVと価電子帯不連続量ΔEvの0.15eVより大きく、井戸層
に入ったときバンド不連続により獲得するエネルギーが
電子の方が大きく、これによって電子がイオン化しきい
値エネルギーに達しやすくすることで電子イオン化率を
増大させ、イオン化率比α/βの増大を図っている。し
かしながら、このGaAlAs/GaAs系超格子では長距離光通
信に用いられる波長1.0〜1.6μm帯に受光感度をもたな
いという欠点を有する。更に広帯域と高量子効率を同時
に実現していなかった。
ィジックス・レター(Appl.Phys.Lett.,40(1),pp.38
−40,1982)で、超格子による伝導帯エネルギー不連続
量ΔEcを電子のイオン化に利用してイオン化率比α/β
を人工的に増大させる構造を提案し、実際にGaAs/GaAlA
s系超格子でイオン化率比α/βの増大(バルクGaAsの
〜2に対して超格子層で〜8)を確認した。そのアバラ
ンシェ増倍層のバイアス印加時のエネルギーバンド図を
第4図に示す。11は厚さ550Åのn-型GaAlAs障壁層、12
は厚さ450Åのn-型GaAs井戸層であり、11と12の25周期
の繰り返しが超格子アバランシェ増倍層を構成してい
る。また、13、14はそれぞれ伝導帯不連続量ΔEc、価電
子帯不連続量ΔEvである。また、15、16はそれぞれ電子
と正孔である。この構造では伝導帯不連続量ΔEcが0.35
eVと価電子帯不連続量ΔEvの0.15eVより大きく、井戸層
に入ったときバンド不連続により獲得するエネルギーが
電子の方が大きく、これによって電子がイオン化しきい
値エネルギーに達しやすくすることで電子イオン化率を
増大させ、イオン化率比α/βの増大を図っている。し
かしながら、このGaAlAs/GaAs系超格子では長距離光通
信に用いられる波長1.0〜1.6μm帯に受光感度をもたな
いという欠点を有する。更に広帯域と高量子効率を同時
に実現していなかった。
このため、香川らはアプライド・フィジックス・レタ
ー(Appl.Phys.Lett.,55(10)pp.993−995,1989)に、
上記の波長域に受光感度を有するInAlAs/InGaAs超格子A
PDの検討結果を報告した。
ー(Appl.Phys.Lett.,55(10)pp.993−995,1989)に、
上記の波長域に受光感度を有するInAlAs/InGaAs超格子A
PDの検討結果を報告した。
そのバイアス印加時のエネルギーバンド図を第5図に
示す。21はp+型InGaAs光吸収層、22は厚さ200Åのn-型I
nAlAs障壁層、23は厚さ400Åのn-型InGaAs井戸層であ
り、22と23の25周期の繰り返しが超格子アバランシェ増
倍層を構成している。また24はn+型InGaAs層、また、2
5、26はそれぞれ電子と正孔である。
示す。21はp+型InGaAs光吸収層、22は厚さ200Åのn-型I
nAlAs障壁層、23は厚さ400Åのn-型InGaAs井戸層であ
り、22と23の25周期の繰り返しが超格子アバランシェ増
倍層を構成している。また24はn+型InGaAs層、また、2
5、26はそれぞれ電子と正孔である。
これによると、実験的にはイオン化率比α/βは9程
度(電界強度280kV/cm)が得られたが、5倍以上の十分
な増倍率を得る電界強度が250kV/cm以上となり、バルク
InGaAsのトンネル降伏限界を超えるため、超格子層に隣
接するInGaAs光吸収層21に電界が印加されないよう、こ
のInGaAs光吸収層21に不純物Znを添加してp+型化しなけ
ればならなかった。しかし、この構造ではInGaAs光吸収
層21に電界が印加されないことから、応答周波数はキャ
リアの拡散速度に律速されるので、5GHz程度の広帯域特
性を実現するには、該InGaAs光吸収層21の厚さをキャリ
アの拡散長、約1μm程度以下と小さくしなければなら
ず、60%以上の十分な量子効率を実現することは不可能
であった(波長1.3μmに対して量子効率16%であっ
た)。
度(電界強度280kV/cm)が得られたが、5倍以上の十分
な増倍率を得る電界強度が250kV/cm以上となり、バルク
InGaAsのトンネル降伏限界を超えるため、超格子層に隣
接するInGaAs光吸収層21に電界が印加されないよう、こ
のInGaAs光吸収層21に不純物Znを添加してp+型化しなけ
ればならなかった。しかし、この構造ではInGaAs光吸収
層21に電界が印加されないことから、応答周波数はキャ
リアの拡散速度に律速されるので、5GHz程度の広帯域特
性を実現するには、該InGaAs光吸収層21の厚さをキャリ
アの拡散長、約1μm程度以下と小さくしなければなら
ず、60%以上の十分な量子効率を実現することは不可能
であった(波長1.3μmに対して量子効率16%であっ
た)。
第6図と第7図は高い量子効率を実現するためのAPD
の別の従来例の構造断面図を示す。両図において、31は
n+型半導体基板、32はn型バッファ層、33はn-型アバラ
ンシェ倍増層(バルクもしくは、超格子層)であり、34
はn-型光吸収層、35はn-型キャップ層、36はp+領域、37
はn側電極、38はp側電極、39は絶縁保護膜であり、40
は金属膜(Au)反射鏡、41はn-型またはn型半導体多層
膜反射鏡である。
の別の従来例の構造断面図を示す。両図において、31は
n+型半導体基板、32はn型バッファ層、33はn-型アバラ
ンシェ倍増層(バルクもしくは、超格子層)であり、34
はn-型光吸収層、35はn-型キャップ層、36はp+領域、37
はn側電極、38はp側電極、39は絶縁保護膜であり、40
は金属膜(Au)反射鏡、41はn-型またはn型半導体多層
膜反射鏡である。
これらの従来例では、p+型InGaAs光吸収層34の厚さが
1μmと薄いとき、波長1.55μm入射の光の48%がこの
InGaAs層34に吸収され、残りの52%は透過する。量子効
率を上げるためにこの透過光を再びInGaAs吸収層34に入
射させるためには、InGaAs光吸収層34をはさんで、最初
入射した面(p側)と対向する位置(n側)に反射鏡を
設ける必要がある。
1μmと薄いとき、波長1.55μm入射の光の48%がこの
InGaAs層34に吸収され、残りの52%は透過する。量子効
率を上げるためにこの透過光を再びInGaAs吸収層34に入
射させるためには、InGaAs光吸収層34をはさんで、最初
入射した面(p側)と対向する位置(n側)に反射鏡を
設ける必要がある。
この様な反射鏡を形成するには、従来例では、第6
図に示すように基板31裏面を鏡面研磨して、ここに、金
属膜あるいは誘電体多層膜による反射鏡40を形成する、
第7図に示すようにn+型基板31と光吸収層34の間に半
導体多層膜反射鏡41を形成する、等が考えられる。しか
し、については、光ファイバ出射光が広がり角をもつ
ため、十分な反射率を得るには、基板31を50〜70μm程
度ときわめて薄く研磨して、ビームの広がりの影響を少
なくする必要がある。このため基板が薄くなった状態で
の反射鏡40形成は、非常に複雑な工程となりかつ歩留り
が低下するという欠点がある。また、については、結
晶成長で多層膜反射鏡41を形成するが、この多層膜反射
鏡41は、これを構成する半導体の屈折率差が通常0.2〜
0.3と小さいため厚さ2〜3μm程度と厚くなる。これ
にバルクまたは超格子増倍層33の(多層)膜厚1〜2μ
mが加わって、多層反射鏡41をn型またはn-型層とした
場合は、光吸収層34以外のキャリア走行領域の厚さが3
〜4μmと厚くなってしまい、結晶成長に多大の時間を
必要とすると共に、キャリア走行時間制限による帯域劣
化が起きる。
図に示すように基板31裏面を鏡面研磨して、ここに、金
属膜あるいは誘電体多層膜による反射鏡40を形成する、
第7図に示すようにn+型基板31と光吸収層34の間に半
導体多層膜反射鏡41を形成する、等が考えられる。しか
し、については、光ファイバ出射光が広がり角をもつ
ため、十分な反射率を得るには、基板31を50〜70μm程
度ときわめて薄く研磨して、ビームの広がりの影響を少
なくする必要がある。このため基板が薄くなった状態で
の反射鏡40形成は、非常に複雑な工程となりかつ歩留り
が低下するという欠点がある。また、については、結
晶成長で多層膜反射鏡41を形成するが、この多層膜反射
鏡41は、これを構成する半導体の屈折率差が通常0.2〜
0.3と小さいため厚さ2〜3μm程度と厚くなる。これ
にバルクまたは超格子増倍層33の(多層)膜厚1〜2μ
mが加わって、多層反射鏡41をn型またはn-型層とした
場合は、光吸収層34以外のキャリア走行領域の厚さが3
〜4μmと厚くなってしまい、結晶成長に多大の時間を
必要とすると共に、キャリア走行時間制限による帯域劣
化が起きる。
(発明が解決しようとする課題) そこで、本発明は、高イオン化率比α/βで低雑音特
性・広帯域の周波数応答特性を有し、かつ高量子効率の
アバランシェ・フォトダイオードを実現することを目的
とする。
性・広帯域の周波数応答特性を有し、かつ高量子効率の
アバランシェ・フォトダイオードを実現することを目的
とする。
(課題を解決するための手段) 本発明のアバランシェフォトダイオードは超格子構造
をアバランシェ増倍層とするアバランシェフォトダイオ
ードにおいて、該超格子層が、設計受光波長のブラッグ
反射条件を満たす構造であることを特徴とする。例え
ば、該超格子層の屈折率が、ブラック反射条件を満たし
て、周期的に変化していてもよい。あるいは該超格子層
の屈折率と膜厚がブラック反射条件を満たしたまま変動
していてもよい。
をアバランシェ増倍層とするアバランシェフォトダイオ
ードにおいて、該超格子層が、設計受光波長のブラッグ
反射条件を満たす構造であることを特徴とする。例え
ば、該超格子層の屈折率が、ブラック反射条件を満たし
て、周期的に変化していてもよい。あるいは該超格子層
の屈折率と膜厚がブラック反射条件を満たしたまま変動
していてもよい。
(作用) 本発明は、上述の構成により従来より特性を改善し
た。第1図は、本発明のアバランシェフォトダイオード
の一例を示す構造断面図、第2図はそのバイアス印加時
エネルギーバンド図である。両図において、1はn+型半
導体基板、2はn型バッファー層である。3は本発明で
あるところのn-型超格子アバランシェ倍増層であり、4
の高屈折率領域(倍増領域)と、5の低屈折領域との周
期的繰り返しにより構成される。また、6はp+型光吸収
層、7はp+型キャップ層、8はn側電極、9はp側電
極、10は絶縁保護膜である。これらの図を用いて本発明
の作用を説明する。
た。第1図は、本発明のアバランシェフォトダイオード
の一例を示す構造断面図、第2図はそのバイアス印加時
エネルギーバンド図である。両図において、1はn+型半
導体基板、2はn型バッファー層である。3は本発明で
あるところのn-型超格子アバランシェ倍増層であり、4
の高屈折率領域(倍増領域)と、5の低屈折領域との周
期的繰り返しにより構成される。また、6はp+型光吸収
層、7はp+型キャップ層、8はn側電極、9はp側電
極、10は絶縁保護膜である。これらの図を用いて本発明
の作用を説明する。
第2図に示す本発明の一実施例の超格子アバランシェ
増倍層3は、その屈折率が、設計受光波長のブラッグ反
射条件を満たすように周期的に変化する構造、すなわ
ち、高屈折率領域(増倍層)4と低屈折率5の各々の厚
さが設計受光波長の1/4n倍(nは半導体層の屈折率)の
層を交互に積層した構造となっていることから、増倍層
が反射鏡としても働く。即ち、超格子アバランシェ増倍
層3と半導体多層膜反射鏡を一体化して層厚を薄くで
き、結晶成長に要する時間が短縮できると共に、光吸収
層6以外のキャリア走行領域の厚さを薄くできる。この
ためキャリア走行時間制限による帯域を上げることが可
能となる。第2図では高屈折率領域(増倍層)4が更に
短周期の周期構造となっているが、これは高増倍を得る
ためである。
増倍層3は、その屈折率が、設計受光波長のブラッグ反
射条件を満たすように周期的に変化する構造、すなわ
ち、高屈折率領域(増倍層)4と低屈折率5の各々の厚
さが設計受光波長の1/4n倍(nは半導体層の屈折率)の
層を交互に積層した構造となっていることから、増倍層
が反射鏡としても働く。即ち、超格子アバランシェ増倍
層3と半導体多層膜反射鏡を一体化して層厚を薄くで
き、結晶成長に要する時間が短縮できると共に、光吸収
層6以外のキャリア走行領域の厚さを薄くできる。この
ためキャリア走行時間制限による帯域を上げることが可
能となる。第2図では高屈折率領域(増倍層)4が更に
短周期の周期構造となっているが、これは高増倍を得る
ためである。
したがって、光吸収層6の厚さが、何らかの理由で
(本発明では、p+型InGaAs層6でのキャリア拡散速度制
限の影響がでないように)厚くできず十分な量子効率が
取れない場合には特に、本発明の超格子アバラシェ増倍
層を用いれば、高量子効率・低雑音(高イオン化率化)
・広帯域のアバランシェフォトダイオードを得ることが
できる。材料としてInP/InGaAs/InAlAs系を選べば波長
1μm帯の本発明のAPDが得られる。
(本発明では、p+型InGaAs層6でのキャリア拡散速度制
限の影響がでないように)厚くできず十分な量子効率が
取れない場合には特に、本発明の超格子アバラシェ増倍
層を用いれば、高量子効率・低雑音(高イオン化率化)
・広帯域のアバランシェフォトダイオードを得ることが
できる。材料としてInP/InGaAs/InAlAs系を選べば波長
1μm帯の本発明のAPDが得られる。
(実施例) 以下、本発明の実施例として、波長1.0〜1.6μm帯に
用いられるInAlAs/InGaAs系超格子アバランシェ・フォ
トダイオードを用いて説明する。第1図に示すアバラン
シェフォトダイオードを以下の製造工程によって製作し
た。
用いられるInAlAs/InGaAs系超格子アバランシェ・フォ
トダイオードを用いて説明する。第1図に示すアバラン
シェフォトダイオードを以下の製造工程によって製作し
た。
n+型InP基板1上に、n型InPバッファ層2を1μm
厚に、キャリア濃度〜1×1015cm-3のn-型InAlGaAs−In
AlAsよりなる超格子層3を約3.4μm厚に、キャリア濃
度〜2×1018cm-3のp+型In0.53Ga0.47As光吸収層6を〜
1μm厚に、キャリア濃度〜2×1018cm-3のp+型In0.52
Al0.48Asキャップ層7を0.5μm厚に順次、有機金属気
相成長法(MOVPE)を用いて成長する。この超格子増倍
層3は、厚さ1185Åのn-型In0.52Al0.48Asの低屈折率領
域5と、厚さd1=37.1ÅのIn0.52Al0.48Asと厚さd2=7
6.2ÅのInAlGaAs(禁制帯幅に相当する波長1.45μm相
当)10周期からなる高屈折率領域4を、15周期繰り返し
た構造となっている。各層の膜厚は、波長λ=1.55μm
の光に対するIn0.52Al0.48Asの屈折率n1が3.17、InAlGa
As(禁制帯幅は波長1.45μmに相当)の屈折率n2が3.36
であることから、低屈折率領域5はλ/4n1、高屈折率領
域4はλ/4nAVをその膜厚とした。ここでnAVは次式より
得られた平均屈折率である。
厚に、キャリア濃度〜1×1015cm-3のn-型InAlGaAs−In
AlAsよりなる超格子層3を約3.4μm厚に、キャリア濃
度〜2×1018cm-3のp+型In0.53Ga0.47As光吸収層6を〜
1μm厚に、キャリア濃度〜2×1018cm-3のp+型In0.52
Al0.48Asキャップ層7を0.5μm厚に順次、有機金属気
相成長法(MOVPE)を用いて成長する。この超格子増倍
層3は、厚さ1185Åのn-型In0.52Al0.48Asの低屈折率領
域5と、厚さd1=37.1ÅのIn0.52Al0.48Asと厚さd2=7
6.2ÅのInAlGaAs(禁制帯幅に相当する波長1.45μm相
当)10周期からなる高屈折率領域4を、15周期繰り返し
た構造となっている。各層の膜厚は、波長λ=1.55μm
の光に対するIn0.52Al0.48Asの屈折率n1が3.17、InAlGa
As(禁制帯幅は波長1.45μmに相当)の屈折率n2が3.36
であることから、低屈折率領域5はλ/4n1、高屈折率領
域4はλ/4nAVをその膜厚とした。ここでnAVは次式より
得られた平均屈折率である。
nAV=n1×d1/(d1+d2)+n2×d2/(d1+d2)=3.30 膜厚d1、d2が、実効波長λ/nに対して1/10ないし1/20
と十分小さいため、上式のような平均値で平均屈折率n
AVが与えられるとすることは妥当である。
と十分小さいため、上式のような平均値で平均屈折率n
AVが与えられるとすることは妥当である。
この様な本発明の構造の超格子層の反射率の波長依存
性を第3図に示す。これより中心波長1.55μmに対して
反射率が60%になることがわかる。これにより、厚さ1
μmの光吸収層6のみの場合の波長1.55μm光に対する
量子効率48%が、63%程度まで大きく改善できる。
性を第3図に示す。これより中心波長1.55μmに対して
反射率が60%になることがわかる。これにより、厚さ1
μmの光吸収層6のみの場合の波長1.55μm光に対する
量子効率48%が、63%程度まで大きく改善できる。
次に、SiO2マスクを用いて直径50μm高さ5μmの円
形メサを0.5%臭素メタノールにて形成する。SiO2マス
クを除去した後、絶縁保護膜10を形成し、裏面研磨を行
ってから、n側電極8をAuGeで、p型電極9をAuZnで形
成した。
形メサを0.5%臭素メタノールにて形成する。SiO2マス
クを除去した後、絶縁保護膜10を形成し、裏面研磨を行
ってから、n側電極8をAuGeで、p型電極9をAuZnで形
成した。
上記の実施例で、電子と正孔のイオン化率比α/βは
8程度、過剰雑音指数x〜0.3と低雑音化がなされた。
また、周波数応答特性については、厚さ1μmのp+型In
GaAs光吸収層中のキャリア拡散速度で決まる帯域約5GHz
が得られた。
8程度、過剰雑音指数x〜0.3と低雑音化がなされた。
また、周波数応答特性については、厚さ1μmのp+型In
GaAs光吸収層中のキャリア拡散速度で決まる帯域約5GHz
が得られた。
さらに、波長1.55μmに対する量子効率は、InGaAs光
吸収層厚1μmから予想される値約48%より大きい約60
%が得られ、本発明による高量子効率化が確認された。
吸収層厚1μmから予想される値約48%より大きい約60
%が得られ、本発明による高量子効率化が確認された。
以上、本発明の本実施例により、波長1.0〜1.6μmの
感度を有する低雑音高感度APDが実現でき、本発明の価
値は極めて大きい。
感度を有する低雑音高感度APDが実現でき、本発明の価
値は極めて大きい。
本実施例では高屈折率領域4がInAlAsとInAlGaAsの短
周期構造となっているが、1116Å(=λ/4n2)のInAlGa
As層でもよい。しかし短周期構造とした方が超格子増倍
層の増倍効果が大きい。通常500Å以下の周期の超格子
層にして、障壁数も多い方が増倍効果が大きくなる。障
壁層の高さ(エネルギー)及びその幅と数を最適化すれ
ばよい。このとき、前述したように層厚と屈折率(多層
のときは平均屈折率)がブラッグ反射条件を満たすよう
にすることは言うまでもない。
周期構造となっているが、1116Å(=λ/4n2)のInAlGa
As層でもよい。しかし短周期構造とした方が超格子増倍
層の増倍効果が大きい。通常500Å以下の周期の超格子
層にして、障壁数も多い方が増倍効果が大きくなる。障
壁層の高さ(エネルギー)及びその幅と数を最適化すれ
ばよい。このとき、前述したように層厚と屈折率(多層
のときは平均屈折率)がブラッグ反射条件を満たすよう
にすることは言うまでもない。
本実施例では材料としてInGaAs/InAlGaAs/InAlAs/InP
系としたがこれに限らず他のIII−V族化合物半導体に
適用できる。
系としたがこれに限らず他のIII−V族化合物半導体に
適用できる。
本実施例ではアバランシェ増倍層3の超格子層、即ち
高屈折率領域4と低屈折率5の屈折率nと層厚dがそれ
ぞれd=λ/4nのブラッグ反射条件を満たした周期構造
であったが、必ずしも周期構造でなくてもよい。ブラッ
グ反射条件を満たした高屈折率領域や低屈折率のそれぞ
れの層厚と屈折率(多層の場合には平均屈折率)が変動
したり、漸増、漸減していても同様の効果が得られる。
高屈折率領域4と低屈折率5の屈折率nと層厚dがそれ
ぞれd=λ/4nのブラッグ反射条件を満たした周期構造
であったが、必ずしも周期構造でなくてもよい。ブラッ
グ反射条件を満たした高屈折率領域や低屈折率のそれぞ
れの層厚と屈折率(多層の場合には平均屈折率)が変動
したり、漸増、漸減していても同様の効果が得られる。
(発明の効果) 本発明によれば高イオン化率比で低雑音特性、広帯域
周波数応答特性を有し、しかも高量子効率のアバランシ
ェフォトダイオードが得られる。
周波数応答特性を有し、しかも高量子効率のアバランシ
ェフォトダイオードが得られる。
第1図は、本発明のアバランシェフォトダイオードの一
実施例を示す構造断面図、第2図はそのバイアス印加時
エネルギーバンド図である。第3図は、本発明の実施例
の超格子層の反射率の波長依存性を示す図である。第4
図は、従来例のアバランシェ増倍層のバイアス印加時の
エネルギーバンド図を示す。第5図は、他の従来例のバ
イアス印加時のエネルギーバンド図を示す。第6図及び
第7図はそれぞれ他の従来例の構造断面図を示す。 各図において 1,31……n+型半導体基板、 2,32……n型バッファー層、 3,33……n-型超格子アバランシェ増倍層、 4……高屈折率領域、5……低屈折率領域、 6……p+型光吸収層、7……p+型キャップ層、 8,37……n側電極、9,38……p側電極、 10,39……絶縁保護膜、11……n-型GaAlAs障壁層、 12……n-型GaAs井戸層、13……伝導帯不連続量、 14……価電子帯不連続量、15,25……電子、 16,26……正孔、21……p+型InGaAs光吸収層、 22……n-型InAlAs障壁層、 23……n-型InGaAs井戸層、24……n+型InGaAs層、 34……n-型光吸収層、35……n-型キャップ層、 36……p+型領域、40……金属反射膜、 41……半導体多層膜反射鏡 である。
実施例を示す構造断面図、第2図はそのバイアス印加時
エネルギーバンド図である。第3図は、本発明の実施例
の超格子層の反射率の波長依存性を示す図である。第4
図は、従来例のアバランシェ増倍層のバイアス印加時の
エネルギーバンド図を示す。第5図は、他の従来例のバ
イアス印加時のエネルギーバンド図を示す。第6図及び
第7図はそれぞれ他の従来例の構造断面図を示す。 各図において 1,31……n+型半導体基板、 2,32……n型バッファー層、 3,33……n-型超格子アバランシェ増倍層、 4……高屈折率領域、5……低屈折率領域、 6……p+型光吸収層、7……p+型キャップ層、 8,37……n側電極、9,38……p側電極、 10,39……絶縁保護膜、11……n-型GaAlAs障壁層、 12……n-型GaAs井戸層、13……伝導帯不連続量、 14……価電子帯不連続量、15,25……電子、 16,26……正孔、21……p+型InGaAs光吸収層、 22……n-型InAlAs障壁層、 23……n-型InGaAs井戸層、24……n+型InGaAs層、 34……n-型光吸収層、35……n-型キャップ層、 36……p+型領域、40……金属反射膜、 41……半導体多層膜反射鏡 である。
Claims (1)
- 【請求項1】超格子構造をアバランシェ増倍層とするア
バランシェフォドダイオードにおいて、該超格子層が、
設計受光波長のブラッグ反射条件を満たす構造であるこ
とを特徴とするアバランシェフォトダイオード。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2093402A JP2844822B2 (ja) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | アバランシェフォトダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2093402A JP2844822B2 (ja) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | アバランシェフォトダイオード |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03291979A JPH03291979A (ja) | 1991-12-24 |
JP2844822B2 true JP2844822B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=14081307
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2093402A Expired - Fee Related JP2844822B2 (ja) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | アバランシェフォトダイオード |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2844822B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100557826C (zh) * | 2004-10-25 | 2009-11-04 | 三菱电机株式会社 | 雪崩光电二极管 |
CN101232057B (zh) * | 2004-10-25 | 2012-05-09 | 三菱电机株式会社 | 雪崩光电二极管 |
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JP4370203B2 (ja) * | 2004-05-25 | 2009-11-25 | 三菱電機株式会社 | 半導体素子 |
JP2009021323A (ja) * | 2007-07-11 | 2009-01-29 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 半導体発光素子 |
JP4985298B2 (ja) * | 2007-10-10 | 2012-07-25 | 三菱電機株式会社 | アバランシェフォトダイオード |
-
1990
- 1990-04-09 JP JP2093402A patent/JP2844822B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100557826C (zh) * | 2004-10-25 | 2009-11-04 | 三菱电机株式会社 | 雪崩光电二极管 |
CN101232057B (zh) * | 2004-10-25 | 2012-05-09 | 三菱电机株式会社 | 雪崩光电二极管 |
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---|---|
JPH03291979A (ja) | 1991-12-24 |
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