JPS6398157A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPS6398157A JPS6398157A JP61242939A JP24293986A JPS6398157A JP S6398157 A JPS6398157 A JP S6398157A JP 61242939 A JP61242939 A JP 61242939A JP 24293986 A JP24293986 A JP 24293986A JP S6398157 A JPS6398157 A JP S6398157A
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- Pending
Links
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- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
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Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
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。
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〕
本発明は長波長1.55μm帯光通信システムに用いら
れる受光素子に係り、特に10 G b / sの高速
応答を達成するのに好適な半導体受光素子に関する。
れる受光素子に係り、特に10 G b / sの高速
応答を達成するのに好適な半導体受光素子に関する。
変調ドープ量子多重井戸を用いた光伝導形の受光素子と
しては、に、 KeadeらがGaA Q /A Q
GaAs系の材料を用いて試作し、全半値幅33psの
高速応答性を実現している(アプライド・フィジックス
・レター第48巻(1986年)第1096〜1097
頁(Appl、 Phys、 Lstt、。
しては、に、 KeadeらがGaA Q /A Q
GaAs系の材料を用いて試作し、全半値幅33psの
高速応答性を実現している(アプライド・フィジックス
・レター第48巻(1986年)第1096〜1097
頁(Appl、 Phys、 Lstt、。
Vol 4g、 1096〜1097 (1986)
)参照) a K、 Kaadeらは光吸収層としてア
ンドープG a A s 、スペーサ層としてアンドー
プGaA Q As1、 ドーピング層としてP型G
aA Q Asの三層を単位周期とする変調ドープ量子
多重井戸を用いた。
)参照) a K、 Kaadeらは光吸収層としてア
ンドープG a A s 、スペーサ層としてアンドー
プGaA Q As1、 ドーピング層としてP型G
aA Q Asの三層を単位周期とする変調ドープ量子
多重井戸を用いた。
上記従来技術において、光吸収層であるGaAsの禁止
帯幅は1.42eV(0,87μm)であり、禁止帯幅
より長波長側にある1、55μm帯用の受光素子として
は使用できないという問題点があった。
帯幅は1.42eV(0,87μm)であり、禁止帯幅
より長波長側にある1、55μm帯用の受光素子として
は使用できないという問題点があった。
本発明の目的は、上記問題点を改善するために1.55
μm帯で受光可能でかっ10Gd/s以上の高速動作を
する受光素子の構造を提供することにある。
μm帯で受光可能でかっ10Gd/s以上の高速動作を
する受光素子の構造を提供することにある。
上記目的は、光吸収層を変調ドープ半導体超格子を用い
た光伝導形の受光素子と実現することにより達成される
。
た光伝導形の受光素子と実現することにより達成される
。
変調ドープした超格子としては、InGaAs層とIn
P層の単一量子井戸または多重量子井戸でInPiをP
型にドープする構造またInGaAs層とInA Q
As層の単一量子井戸または多重量子井戸でInGaA
s層にP型ドープする構造がある。
P層の単一量子井戸または多重量子井戸でInPiをP
型にドープする構造またInGaAs層とInA Q
As層の単一量子井戸または多重量子井戸でInGaA
s層にP型ドープする構造がある。
本発明において、入射した1、55μm帯の光は、In
GaAs層で吸収され、電子・正孔を発生する光吸収に
より発生した電子は、InGaAs層の電位勾配により
I n P / InGaAsのへテロ界面のポテンシ
ャルの溝に落ち2次元電子ガスを形成する。一方、正孔
は電位勾配よりInP基板方向へ移動し、その電位を高
める。
GaAs層で吸収され、電子・正孔を発生する光吸収に
より発生した電子は、InGaAs層の電位勾配により
I n P / InGaAsのへテロ界面のポテンシ
ャルの溝に落ち2次元電子ガスを形成する。一方、正孔
は電位勾配よりInP基板方向へ移動し、その電位を高
める。
以上のように1本発明では、光吸収によって生じた電子
をInGaAs層内に生じる2次元電子ガスとして走行
させるので、電子の移動度すなわちドリフト速度を増大
させることができ、高速応答を達成することができる。
をInGaAs層内に生じる2次元電子ガスとして走行
させるので、電子の移動度すなわちドリフト速度を増大
させることができ、高速応答を達成することができる。
以下1本発明の実施例を図により説明する。
実施例1
第1図(a)はInP系変調ドープ多重量子井戸光伝導
形受光素子の縦断面、(b)は変調ドープ多重量子井戸
の構成図である。
形受光素子の縦断面、(b)は変調ドープ多重量子井戸
の構成図である。
まず1本実施例の構成を説明する。
分子線エピタキシー法(M B E法)、有機金属熱分
解気相成長法(MOCVD法)により半絶縁性InP基
板1上にアンドープInP層2、InGaAsとInP
の変調ドープ多重量子井戸3.アンドープI n P層
4を連続成長させる。 InGaAsとInPの多重量
子井戸3の構成は、アンドープInGaAs層(500
人)7.アンドープInP層(300人)8.P型In
P層(500人)9からなる単位を20層積ねている。
解気相成長法(MOCVD法)により半絶縁性InP基
板1上にアンドープInP層2、InGaAsとInP
の変調ドープ多重量子井戸3.アンドープI n P層
4を連続成長させる。 InGaAsとInPの多重量
子井戸3の構成は、アンドープInGaAs層(500
人)7.アンドープInP層(300人)8.P型In
P層(500人)9からなる単位を20層積ねている。
P型コンタクト層5はZnの選択熱拡散またはMgイオ
ン注入により形成する。P型オーミック電極6はA u
/ F e / T iを用いる。良好なオーミック
特性を得るためコンタクト層5の表面濃度1tlxlo
”■″″8″8以上!する。
ン注入により形成する。P型オーミック電極6はA u
/ F e / T iを用いる。良好なオーミック
特性を得るためコンタクト層5の表面濃度1tlxlo
”■″″8″8以上!する。
次に本実施例の動作について説明する。
入射した光はInGaAs層7で吸収され、電子と正孔
を発生する。発生した電子は電位勾配によりInGaA
s層7とInP層8のへテロ界面に存在するポテンシャ
ルの溝に集められる。集められた電子は、結晶成長面に
平行な電界によってオーミック電極に倒達し、光電流と
して外部に取り出す。ポテンシャルの溝に存在する電子
は二次元電子ガスであり、アンドープInGaAs層内
に形成されるため、イオン化不純物散乱の影響を抑える
ことができ、従来より高い移動度が期待できる。一般に
伝導形量光素子の高速応答性は光を吸収して発生した少
数キャリア(本実施例の場合は電子)のドリフト速度に
よって決まる0本実施例では従来より高い移動度が得ら
れるため、ドリフト速度を速くすることができ、10G
d/sの高速応答性が可能となる。また、量子効率につ
いても、キャリアの寿命とキャリアの走行時間の比で決
まる利得をもち、100%以上を期待できる。
を発生する。発生した電子は電位勾配によりInGaA
s層7とInP層8のへテロ界面に存在するポテンシャ
ルの溝に集められる。集められた電子は、結晶成長面に
平行な電界によってオーミック電極に倒達し、光電流と
して外部に取り出す。ポテンシャルの溝に存在する電子
は二次元電子ガスであり、アンドープInGaAs層内
に形成されるため、イオン化不純物散乱の影響を抑える
ことができ、従来より高い移動度が期待できる。一般に
伝導形量光素子の高速応答性は光を吸収して発生した少
数キャリア(本実施例の場合は電子)のドリフト速度に
よって決まる0本実施例では従来より高い移動度が得ら
れるため、ドリフト速度を速くすることができ、10G
d/sの高速応答性が可能となる。また、量子効率につ
いても、キャリアの寿命とキャリアの走行時間の比で決
まる利得をもち、100%以上を期待できる。
実施例2
第2図は単一量子井戸を用いた変調ドープ光伝導形量光
素子を示す。半絶縁性InP基板11上にアンドープI
nPJi912、アンドープInGaAs層13、アン
ドープInP層14.P型工nP層15をMBE法また
はMOCVD法を用いて連続成長させる。P型コンタク
ト層16、オーミック電極17は実施例1の場合と同様
である。本実施例2の場合、入射した光はアンドープI
nGaAs層13で吸収され、電子と正孔を発生し、少
数キャリアの電子がドリフトしてオーミック電極に集め
られる。
素子を示す。半絶縁性InP基板11上にアンドープI
nPJi912、アンドープInGaAs層13、アン
ドープInP層14.P型工nP層15をMBE法また
はMOCVD法を用いて連続成長させる。P型コンタク
ト層16、オーミック電極17は実施例1の場合と同様
である。本実施例2の場合、入射した光はアンドープI
nGaAs層13で吸収され、電子と正孔を発生し、少
数キャリアの電子がドリフトしてオーミック電極に集め
られる。
したがって本実施例の場合も実施例1の場合と同様に高
速応答性を示すことが分かる。
速応答性を示すことが分かる。
本実施例によれば、ホトキャリアがInGaAs層内に
存在する二次元電子ガス中を走行し、少数キャリアの電
子のドリフト速度を増大させることができるため、10
G d / s以上の高速応答性をもつ受光素子が得
られる。
存在する二次元電子ガス中を走行し、少数キャリアの電
子のドリフト速度を増大させることができるため、10
G d / s以上の高速応答性をもつ受光素子が得
られる。
また、実発明を丁nGaAs/ InA Q As系の
変調ドープ超格子に適応した場合も、同様な効果が得ら
れることは言うまでもない。
変調ドープ超格子に適応した場合も、同様な効果が得ら
れることは言うまでもない。
本発明によれば、1.55μm帯光通信システムに用い
ら九る極めて高速な受光素子を得ることができる。また
、光伝導層受光素子は内部利得を持つため、100%以
上の量子効率を実現することができる。
ら九る極めて高速な受光素子を得ることができる。また
、光伝導層受光素子は内部利得を持つため、100%以
上の量子効率を実現することができる。
また、高速電子素子と、モノリシック集積化し易いとい
う効果を持つ。
う効果を持つ。
第1図(a)は本発明の一実施例の変調ドープ量子多重
井戸光伝導形量光素子の縦断面図、第1図(b)は第1
図(a)変調ドープ超格子層3の一例として示した丁n
GaAs/ I n P量子多重井戸の具体的構成図、
および第2図は変調ドープホー量子井戸光伝導形受光素
子の縦断面である。 l・・・半絶縁性1nP基板、2・・・アンドープIn
P層、3・・・InGaAs/ I n P変調ドープ
多重量子井戸。 4・・・アンドープInP層、5・・・P型コンタク1
へ層(ZnorCd拡散またはMgイオン注入)、6・
・・オーミック電極(A u / P t / T i
) 、 7・・・アンドープInGaAs層、8・・
・アンドープエnP層、9・・・P型InP層、11・
・・半絶縁性InP基板、12・・・アンドープInP
層、13・・・アンドープInGaAs層、14−・・
アンドープエnP層、l 5−P型InP層、16・・
・アンドープInPM、17・・・P型コンタク1〜層
(ZnまたはCd拡散、Mgイオン注入)、18・・・
オーミック電極(A u / P t/T ; )
− 一\
井戸光伝導形量光素子の縦断面図、第1図(b)は第1
図(a)変調ドープ超格子層3の一例として示した丁n
GaAs/ I n P量子多重井戸の具体的構成図、
および第2図は変調ドープホー量子井戸光伝導形受光素
子の縦断面である。 l・・・半絶縁性1nP基板、2・・・アンドープIn
P層、3・・・InGaAs/ I n P変調ドープ
多重量子井戸。 4・・・アンドープInP層、5・・・P型コンタク1
へ層(ZnorCd拡散またはMgイオン注入)、6・
・・オーミック電極(A u / P t / T i
) 、 7・・・アンドープInGaAs層、8・・
・アンドープエnP層、9・・・P型InP層、11・
・・半絶縁性InP基板、12・・・アンドープInP
層、13・・・アンドープInGaAs層、14−・・
アンドープエnP層、l 5−P型InP層、16・・
・アンドープInPM、17・・・P型コンタク1〜層
(ZnまたはCd拡散、Mgイオン注入)、18・・・
オーミック電極(A u / P t/T ; )
− 一\
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、半絶縁性InP基板上少なくも光を吸収するための
光吸収層を含む複数の半導体層を積層して形成される受
光素子において、光吸収層を変調ドープ半導体超格子と
することを特徴とする半導体受光素子。 2、特許請求の範囲第1項に記載の半導体受光素子にお
いて上記変調ドープ半導体超格子を InGaAsとInPあるいはInGaAsとInAl
Asから成る変調ドープ多重量子井戸または単一量子井
戸とすることを特徴とする半導体受光素子。 3、特許請求の範囲第2項に記載の半導体装置において
、上記変調ドープ多重量子井戸がアンドープInGaA
s層(300〜700Å)アンドープ)InP層または
InGaAs層(200〜400Å)P型InP層また
はInAlAs層(400〜600Å)で構成されるこ
とを特徴とする光伝導形半導体受光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61242939A JPS6398157A (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61242939A JPS6398157A (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6398157A true JPS6398157A (ja) | 1988-04-28 |
Family
ID=17096466
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61242939A Pending JPS6398157A (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6398157A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111668327A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-09-15 | 三明学院 | 一种新型电容式光电探测器 |
-
1986
- 1986-10-15 JP JP61242939A patent/JPS6398157A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111668327A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-09-15 | 三明学院 | 一种新型电容式光电探测器 |
CN111668327B (zh) * | 2020-06-22 | 2022-04-22 | 三明学院 | 一种电容式光电探测器 |
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