JPH02137376A - 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

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JPH02137376A
JPH02137376A JP63291583A JP29158388A JPH02137376A JP H02137376 A JPH02137376 A JP H02137376A JP 63291583 A JP63291583 A JP 63291583A JP 29158388 A JP29158388 A JP 29158388A JP H02137376 A JPH02137376 A JP H02137376A
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inp
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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
    • H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
    • H01L31/1075—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes in which the active layers, e.g. absorption or multiplication layers, form an heterostructure, e.g. SAM structure

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光通信等に用いる受光素子に関する。
（従来の技術） 光通信に用いられる受光素子は高速・高感度で０．８μ
ｍ帯に用いられるＳｉの場合、α／β比は２０程ｌ＆あ
り高い性能が得られる。いっぽう１．５５μｍ帯で用い
られるアバランシェフォトダイオードでは電子増倍層に
ＩｎＰ　を用いているためα／β比は２程度で低雑音化
には限界があった。
最近チンら（Ｃｈｉｎ、Ｒ，ｅｔａｌ・）によってエレ
クトｏ＝クスレターズ誌（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ）１６巻、４６７頁（１９８０）で提案さ
れ、カバンら（Ｃａｐａｓｏ、Ｆ＋ｅｔａ１．　）によ
りアプライド７４ジツクレターズ誌（Ａｐｐｌｉｅｄ　
Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）４７巻、５９７頁（
１９８５）で報告されたアバランシェフォトダイオード
は電子増倍層にＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ超格子を用
いてＩ　ｎＧａＡｓとＩ　ｎＡ　ＩＡｓの間の大きな伝
導帯不連続（０，５ｅＶ）　　によりα／β比を高める
ことを試みている。
（発明が解決しようとする課題） しかし、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ超格子においては
価電子帯にも不連続は存在しくｏ、ｚｅｖ）電子増倍層
のα／β比を大きくするための障害となってい友。本発
明はα／β比の大きな電子増倍層を持つ低雑音アバラン
シェフォトダイオードを提供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、ＩｎＰ　に
格子整合するＩｎＡｌＡｓ　混晶と、ＩｎＰに格子整合
し室温における禁制帯幅が１．０ｅＶから１．２ｅＶ　
の間にあるＩｎＧａＡｓＰ混晶を交互に積層した超格子
を電子増倍層とすることを特徴とする。
（作用） 超格子を用いた電子増倍層でα／β比を大きくするため
には伝導帯の不連続を大きくシ、価電子帯の不連続をで
きるだけ小さくすることが必要である。ＩｎＰ　に格子
整合するＩｎＡｌＡｓ混晶の価電子帯のエネルギーＢｙ
　（Ｉ　ｎＡ　ＩＡｓ　）はＩｎＰの価電子の頂上から
測って１５０　ｍｅＶ　の位置にある。
一方、ＩｎＰ　　に格子整合するＩｎＧａＡｓＰ　混晶
の価電子帯のエネルギーＥｖ（ＩｎＧａＡｓＰ）は、Ｉ
ｎＰの禁制帯幅をＥｇ　１　、　Ｉ　ｎＧａＡｓＰ　　
混晶のＭ制帝都をＥｇ２とすると Ｅｖ（ＩｎＧａＡｓＰ）＝０．６　Ｘ　（Ｅｇｌ　−Ｅ
ｇ２）の位置にある。ＩｎＧａＡｓＰ混晶の禁制帯幅は
０．７５ｅＶ（ＩｎＧａＡｓ）から１．３５ｅＶ（Ｉｎ
Ｐ）まで変化するからＥｖ（ＩｎＧａＡｓＰ）は０から
３６０　ｍｅＶまで変化させることができる。１．０ｅ
Ｖ＜Ｅｇ２＜１．２ｅＶの範囲ではＥｙ（ＩｎＡｌＡｓ
）とＥｖ（ＩｎＧａＡｓＰ）の差は６０ｍｅＶ以下とな
りＩｎＡｌＡｓとＩ　ｎＧａＡｓＰとの価電子帯不連続
を小さくできる。このとき伝導帯の不連続は３２０　ｍ
ｅＶ　以上あって十分大きい。このため、ＩｎＰ　　に
格子整合するＩｎＡｌＡｓ混晶と、ＩｎＰ　に格子整合
して室温における禁制帯幅が１．０ｅＶから１．２ｅＶ
の間にあるＩｎＧａＡｓＰ混晶を交互に積層し九超格子
を電子増倍層とすることによりα／β比を大きくするこ
とができる。
（実施例） 第１図は本発明の実施例の７バランシエ７オトダイオー
ドの一例を示す構造図である。実施例の７バランシエフ
オトダイオードは以下のような手順で炸裂される。ｐ”
−ＩｎＰの基板ｌｌ上にＺｎをドープ（ｎ＝２Ｘ１０　
　ｃｒｒｔ　　）した厚さ１．０４ｍのｐ−ＩｎＰより
なるバッファ層１２、アンドープで厚さ２μｒｎのＩｎ
ｏ、ｓｓ　Ｇａ　ｏ、ＨＡｓからなる光吸収層１３、専
さ１０ｎｍのＩ　ｎ　ｏ、ｓｚ　Ａｌ。、、、　Ａｓの
ｌＩ壁層１４１と厚さが１０ｎｍのＩｎｏ、５ｓＧａｏ
、ｔｙＡｓｏ、５ｙｐｏ、ｓｓの井戸層１４２を交互に
４０回積層した電子増倍１１４、および厚さ２μｍのア
ンドープＩｎＰ　よりなるウィンド層１５を有機金属気
相成長法により積層する。ウィンド層１５にはＳｎを拡
敵し、ＡｕＧｅＮｉ　合金よりなるリング型のｎ側電極
１６をウィンド層上に形成し、ＡｕＺｎ合金からなる９
個電極１７は基板１１を１５０μｍの厚さに研磨した後
基板１１の裏面に形成される。
本実施例におけるアバランシェフォトダイオードの電子
増倍層１４の井戸層１４２となるＩｎｏ、＠ｓＧａ　ｏ
、ｘｔＡｓｏ、ｓｔ　Ｐｏ、ｓｓは禁制帯幅が１．０ｅ
Ｖであり、障壁層１４１となるＩ　ｎ　Ｏ，＋５１１　
Ａ　Ｉ（１，４１１Ａｓ　　ｊこ対する伝導帯不連続は
０．４６ｅＶあり、一方価′シ子フォトダイオードが得
られる。
（発明の効果） 本発明の効果を要約すると、α／β比が大きい低雑音の
７バランシエフオトダイオードが得られることである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の構造図である。図中、 １１・・・・−・基板、１２・・・・・・バッファ層、
１３・・・・・・光吸収層、１４・・・・・・電子増倍
層、１５・・・・・・ウィンド層、１６・・・・・・ｎ
＠電極、１７・・・・・・ｐ＃Ｊ％極、１４１・・・・
・・障壁層、１４２・・・・・・井戸層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アバランシェ増倍に与る電子増倍層とキャリア発生に与
    る光吸収層とを少くとも積層した多層構造をＩｎＰ基板
    上に備えたアバランシェフォトダイオードにおいて、Ｉ
    ｎＰに格子整合するＩｎＡｌＡｓ混晶と、ＩｎＰに格子
    整合し室温における禁制帯幅が１．０ｅＶから１．２ｅ
    Ｖの間にあるＩｎＧａＡｓＰ混晶を交互に積層した超格
    子を電子増倍層とすることを特徴とするアバランシェフ
    ォトダイオード。
JP63291583A 1988-11-18 1988-11-18 アバランシェフォトダイオード Expired - Lifetime JPH0821727B2 (ja)

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