KR960008181B1 - 적외선 방사 검출 장치 및 그 방법 - Google Patents
적외선 방사 검출 장치 및 그 방법 Download PDFInfo
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 전압원 및 전류 측정 장치를 포함하는 간단하 테스트 배치로 본 발명에 따른 적외선 방사 검출기의 구조의 확대 개략도.
제2도는 제1도에 도시된 구조와 다른 회적 격자를 포함한 구조의 도시도.
제3도는 바이어스 필드의 존재하에 본 발명에 따른 장치에 대응하는 에너지 밴드 다이어그램.
제4도는 바이어스 필드의 존재하에 적외선 방사에 의한 조명하에서의 본 발명에 따른 장치에 대응하는 에너지 밴드 다이어그램.
제5도는 본 발명의 장치에 대해 실험적으로 결정된 바이어스 전압과 광검출기 응답도 사이의 함수 관계의 그래프.
제6도는 제5도의 장치와 비교되는 양자 웰 장벽폭 및 높이가 최적으로 이루어진 본 발명의 제2장치에 대해 실험적으로 결정된 바이어스 전압 및 광검출기 응답도와, 바이어스 전압 및 암전류 사이의 함수 관계의 그래프.
제7도는 제6도의 장치와 유사한 본 발명의 제3장치에 대해 실험적으로 결정되고, 제6도의 바이어스 전압보다 훨씬 높은 바이어스 전압으로 측정된 바이어스 전압 및 광검출기 응답 사이의 함수 관계의 그래프.
제8 및 제9도는 증가된 바이어스 전압으로 앤벌란시 효과의 관점에서 광전류의 증가를 해석하기 위한 에너지 밴드 다이어 그램.
제10도는 양자 웰 상의 전자 입사 에너지와 이온화 계수 사이의 함수 관계의 그래프.
제11도는 에너지 프로파일이 감소된 암전류에 대해 선택되는 바이어스 필드의 부재하에 본 발명에 따른 장치에 대응하는 에너지 밴드 다이어그램.
제13 내지 제16도는 바이어스 필드의 부재하에 암전류를 감소시키기 위한 대안으로서의 양자 웰 에너지 프로파일의 다이어그램.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반절연 기판 3 : 반도체 초격자
5 : 전압원 6 : 전류 측정계기
본 발명은 방사 검출 장치에 관한 것으로, 특히, 적외선 방사에 응답하는 방사 검출 장치에 관한 것이다.
발명의 배경
고속 방사 검출 장치는 예를 들어 광통신, 연상 감지와, 측정 및 계기화와 같은 분야의 변화에 중요하며, 또한 입자 방사 또는 이하에 설명하는 전자기 방사에 응답한다. 특히, 예를 들어 펄스 지속 기간이 수십 피코초 정도인 펄스 트레인과 같이 급속히 변하는 신호를 추적할 수 있는 파장 선택 장치가 중요하다.
적외선 방사의 경우에 고속 검출 장치는 예를 들어 위성 통신, 지형 지도 및 적외선 관찰에 특히 유용하다. 위 응용 분야에서 전류 이용 장치는 주로 액체 질소에 의해 냉각된 수은 카드뮴 텔루르화물에 기초한다. 그러나, 이 물질은 제조하기가 쉽지 않으며, 또한 장기간 안정면에서 문제가 있다. 도프된 실리콘이 적외선 방사 감지 매체로 가능하지만 여전히 저온의 냉각이 필요하다. 또한, 실리콘에 기초한 장치의 응답은 고속 응용에 대해 불충분하다.
화합물 반도체 재료의 광전자 효과에 의해 예측할 수 있는 실험적인 장치가 제안되었는데, 이 목적에는 그룹 Ⅱ-Ⅳ 및 그룹 Ⅲ-Ⅴ 재료가 특히 적당하다. 예를 들면, D. D. 쿤(Coon) 등에 의한 논문, 응용 물리학, 볼륨 45(1984). 페이지(649 내지 651)의 양자 웰을 이용한 IR 검출의 신규 모드(New Mode of IR Detection Using Quantum Wells)는 전기장이 인가되는 반도체내의 국소화 불순물 레벨의 전하 공핍(charge-depletion)에 기초한 적외선 방사 검출을 기술하고 있다. 전하 공핍은 단일 Alx Ga1-xAs/GaAs/Aly Ga1-yAS 비대칭 양자 웰로부터 광방출형을 취한다.
다수의 GaAs/GaAlAs 양자 웰의 이용이 J. S. Smith 등에 의한 논문, 진공 과학 및 기술잡지, 볼륨 B1(1983), 페이지(376 내지 378), 다중 양자 웰로부터 전자 방출을 이용한 신규 적외선 검출기를 기술하고 있다. 여기서, 전자는 자유 캐리어의 흡수에 의한 여기시에 양자 웰로부터 배출되어 전기 전류를 발생한다.
다수의 GaAs/GaxAl1-xAs 양자 웰로 구성된 초격자(superlattice)는 L.Esaki 등에 의한 논문, I. B. M. 기술 공개 회보, 볼륨 20(1977), 페이지(2456 내지 2457), 신규 광검출기(New Photoconductor)를 기술하고 있다. 기술된 구조에서, 양자 웰의 최하위 서브밴드의 전자는 본질적으로 움직이지 않으며 반면에, 제2서브밴드의 전자는 상당히 가동적이다.
발명의 개요
적어도 두 바운드 상태(bound state)를 가진 도프된 양자 웰를 포함한 반도체 헤테로 구조 초격자로 구성된 장치가 적외선 방사 검출 장치를 형성한다. 초격자상에서 입사한 적외선 방사는 전자를 기지 상태(ground state)로부터 여기 상태(excited state)로 여기시키는 서브 밴드간 흡수를 유발시킨다. 광으로 여기된 전자가 웰로부터 터널 아웃(tunnel out)되어 그 결과로서 전류가 발생하여 광신호가 얻어진다.
양호한 실시예에서, 장치의 감도를 증가시키기 위해, 양자 웰 전위 장벽들의 조성 프로파일(compositional profile)은 암전류를 구성하는 전자의 터널링이 광전류와 비교하여 억제되도록 선택된다. 더우기, 높은 장치 응답도를 얻기 위해, 양호한 장치 동작은 증가된 바이어스 전압을 이용하고, 그 결과 양자 웰 앤벌란시 증가의 관점에서 해석되는 바와 같이 광전류가 급격히 증가된다.
1. 기본적 특성
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본원 명세서를 더욱 상세히 설명하기로 한다.
제1 및 2도는 반절연기판(1), 접촉층(2), 반도체 초격자(3), 저촉층(4), 전압원(5) 및 전압원(5)와 직렬로 접촉층(2 및 4)에 접속된 전기 전류 측정 계기(6)를 도시한 것이다.
제1도에서 초격자 조명은 종래에 실험 장치 평가로 알 수 있는 바와 같이 기판의 연마연을 통하여 소정각도로 도시되어 있다. 일반적으로 조명은 초격자 평면에 수직인 광전기장 성분을 가진 임의 방향으로 선택되며, 예를 들어 제2도에 도시된 바와 같이, 회절 격자가 이러한 목적으로 이용될 수 있다. 또한, 제1 및 2도의 장치의 메사 기하 구조에서 명백하듯이, 본 발명의 장치는 영상 처리에 적절한 구조를 형성하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 광검출기의 특정 양호한 실시예의 기능은 제3 및 4도에 도시된 바와 같은 에너지 밴드 다이어그램을 참조하여 쉽게 알 수 있는데, 여기서 양자 웰은 두 한정 상태(confined state)를 가지는 것으로 도시된다. 기정 상태 밴드폭을 초과한 바이어스 전압의 존재하에서, 기저 상태를 통한 터털링은 감소되고, 그 구조는 저 필드 영역(제3도의 좌측) 및 고 필드 영역(제3도의 우측)으로 나뉘어진다. 여기서 전자는 한 웰의 국소 기저 상태 E1에서부터 이웃하는 웰의 국소 여기 상태 E2까지 순차적인 공진 터널링을 통하여 흐른다(공진 터널링 및 그 관련 효과의 관찰은 IEEE journal of Quantum Electronics, QE-22권(1986), 1853 내지 1869페이지에서 F. Capasso 등의 논문인 이중 장벽을 통한 공진 터널링, 초격자에서의 수직 양자 운반 현상, 및 그 장치 응용을 참조한다).
제3도에서 화살표로 표시된 바와 같이 전자들은 다시 E1로 완화되며 다음 웰내로 터널링된다. 바이어스 전압이 더 증가됨에 따라, 고 필드 영역은 한번에 한 웰씩 확장되며, 그리하여 △E=(E1-E2-△ν1-△ν2)의 주기를 갖는 주기적인 음의 전도 피크를 발생하게 되는데 여기에서 △ν1및 △ν2는 각기 E1및 E2의 폭이다.
조명하에서 장치 작동을 설명하는 제4도를 참조하면, 서브밴드간 전이(E2-E1)에 공진하는 적외선 광은 도프된 기저상태 E1에서부터 전자가 장벽의 얇은 상단을 통하여 웰로부터 터널링 아웃할 수 있는 여기된 상태 E2까지 전자를 여기시킨다. 그후 이 광 발생된 열 전자는 평규 자유 행정 L을 진행하여 웰들 중의 한 웰에 의해 다시 포획 전에 광전류를 발생하게 된다.
일반적으로, 장치 작동이 공진 터널링을 수반하는지 여부에 관계 없이, 본 발명에 따른 장치는 적어도 두 개의 한정된 상태를 갖는 적어도 하나의 도프된 양자 웰을 구비하는 헤테로 구조 반도체 초격자(heterostructure semiconductor superlattice)를 특징되는데, 초격자에 인가된 바이어스 필드의 존재하에 그러한 상태의 많은 에너지가 양자 웰로부터 전자의 터너링을 허용하기에 충분할만큼 상승된다. 초격자의 기하학적 구성, 특히 웰과 장벽 두께에 따라, 바이어스 필드는 제3도 및 4도에서 도시된 바와 같이 양자 웰들 사이에서 본질적으로 동일한 단계를 발생할 수 있으며, 그리하여 본질적으로 선형적인 양자 웰 프로파일을 발생하게 된다. 그러나, 다른 프로파일 예컨대, 포물선 프로파일 또는 포물선 및 선형 프로파일의 중첩과 같은 프로파일이 이용될 수 있다(그러한 비선형 프로파일은 예컨대 초격자에서 장벽 층이 암전류를 최소화하기에 충분한 두께로 선택될 때 나타날 수 있다).
본 발명에 따른 장치의 주파수 선택도는 초격자 물질 및 웰 두께의 선택에 크게 의존하는 서브 밴드간 전이 에너지 E2-E1에 종속한다. 공지된 화합물 반도체 재료 중에서 선택이 이루어질 수 있어 대략 2마이크로미터보다 크고 100마이크로미터까지 또는 그 이상의 파장에 대응하는 주파수에서 응답한 검출기를 얻는다. 예를 들어, 갈륨 아제나이드 및 갈륨 알루미늄 아제나이드의 교대층으로 이루어지는 초격자의 경우에 있어서, 선택된 주파수는 조성식당 포함된 알루미늄의 양에 정비례한다. 다른 적합한 재료의 조합물 중에서 인듐 인화물과 인듐 칼륨 아제나이드 인화물, 및 칼륨 안티모나이드와 알루미늄 갈륨 아티모나이드가 있다. 그룹 Ⅱ-Ⅳ 화합물 반도체 재료의 사용이 배제되지 않지만 장치 제조의 편의를 위해 그룹 Ⅲ-Ⅴ 재료가 바람직하다.
화합물 반도체 재료에서 높은 전자 이동도의 장점을 이용하기 위해 양자 웰의 N-형 도핑이 양호하다. 도핑은 1018내지 1019cm-3의 농도 레벨에서 실리콘 또는 주석으로 이루어질 수 있으며, 그러한 높은 레벨이 도편트 농도가 높은 흡수를 위해 바람직하다. 그 대신에, 장벽은 변조 도핑으로서 도프될 수 있다. 또한 높은 흡수를 위하여, 한 초격자내의 양자 웰의 수는 관심사는 모든 방사(또는 방사의 적어도 상당한 부분)의 흡수를 확실히 하도록 충분히 크게 선택된다.
장치 제조는, 예컨대, 분자 빔 에피택시(molecular beam epitaxy : MBE)법 또는 금속-유기체의 화학 기상 증착(metal-organic chemical vapor deposition : MOCVD)법으로 실형되는 고도로 제어된 조건에서 기판위에 초격자 제조를 수반한다. 1985년 Springer-Verlag, 1515 내지 1524 페이지, J. D. Chadi 등이 편집한 제17차 반도체 물리학의 국제회의 의사록에서 A. Cho의 Ⅲ-Ⅴ 화합물 반도체 재료 및 장치의 최근의 발전에 나타난 바와 같이 MBE 및 MOCVD 제조 기술은 화합물 반도체 장치 제조 분야를 포함하는 여러 분야에서 공지되어 있다. 또한, 사이언스, 226권(1984년), 623 내지 629 페이지, R. D. Dupis의 Ⅲ-Ⅴ 반도체의 금속 유기체의 화학 기상 증착을 참조하라.
본 발명의 따른 장치의 유익한 특징 중에는 협소한 공진, 낮은 배경 잡음, 고양자 효율 및 강한 광전류의 특징이 있다. 다음의 실시예는 본 발명에 따라서 하나의 특정한 장치를 제조하는데 사용될 수 있는 크기 및 재료 조성을 제공한다. 또한 유익한 장치 특징을 설명하는 동자 특성도 주어진다. 모든 크기는 공칭값이거나 근사치이다.
실시예
갈륨 아제나이드 기판위에서 n+=4×1018/cn3도프된 1-마이크로미터의 GaAs층이 접촉층으로서 침착된다. 그 접촉층 위에 6.5 나노미터 GaAs(n=1.4×1018/㎤ 도프)와 9.8 나노미터 Al0.24Ga0.76AS이 교호하는 교대층의 50주기 초격자가 침착된다. 초격자 위에 0.5 마이크로미터 GaAs 접촉층이 침착되고 n+=4×1018/cn3으로 도프된다(이들 두께 및 조합은 10 마이크로미터에 밀접하게 이격하는 에너지 공간을 가지는 웰에서 정확히 두가지 상태를 생성하도록 선택된다).
공진 에너지 및 발진기 세기를 결정하기 위하여 퓨리에 변화 간섭계(Fourier transform interferometer)흡수 측정법이 브루스터(Brewster) 각도(이 경우에는 73도)에서 초격자를 가지고 실행된다. 흡수 피크는 거의 920cm-1에서 발견되며 발진기 세기는 대략 f=0.6이 되게 결정된다.
적외선 광전도도를 측정하기 위하여 검출기는 50 마이크로미터-직경의 메사를 에칭하고 상단 및 하단 n+GaAs층에 오믹 접촉을 만들어 제조된다. 저온 암 전류는 2.5mA이며(T=15°K 내지 80°K), 2.6V의 작동 바이어스 전압에서 차 저항은 175옴이다. 적외선을 45도 입사각도에서 검출기에 배면 조명하여 초격자에 광필드가 얻어지도록 기판에 45도 각도로 연마된다. 929cm-1(10.8 마이크로미터)에서 1088cm-1(9.2마이크로미터)까지 조정가능한 CO2레이저를 이용하여 10 마이크로미터 방사가 얻어진다. CO2레이저는 기준 검출기로 정규화되어 또한 고도로 감소되어 10 마이크로와크 미만의 파워 레벨이 활성 장치 영역에 입사된다. 광전류 신호는 10옴 로드 저항을 이용하여 측정되며 T=15도 K 내지 80도 K까지의 온도에 무관함이 발견된다. 광전류의 강한 공진 특성은 측정된 흡수 스팩트럼과 거의 일치된다. 더우기, 기대한 바와 같이, 광신호은 초격자에 법선 정렬되던 광전이 쌍극 모멘트로 크게 평광되도록 결정된다. 검출기의 응답 속도 체크되어 CO2레이저 초퍼 휠 최대 속도에 제약되는 10 마이크로초 이하인 것이 발견된다.
바이어스 전압의 함수로 장치 응답도는 10.8 마이크로미터 방사를 이용하여 실험적으로 얻어진 것으로서 제5도에서 그래프적으로 도시된다. 장치 온도는 80도 K이다. 2.6V의 작동 바이어스 전압에서, 장치 응답도는 0.52A/W이고, 밴드 폭 응답 △λ/λ는 약 10퍼센트이고, △ν=97cm-1, 추정 속도는 약 45피코초이며, 초격자를 통하여 열전자의 평균 자유 행정은 약 L=250.0 나노미터이다.
전체 양자 효율은 순 광 흡수를 증가시키며 또한 평균 자유 행정을 확장시킴으로써 상당히 개선될 수 있다는 것이 예기된다. 암전류는 갈륨 알루미늄 아제나이드 장벽의 폭에 간접적으로 관련되며 또한 그러한 장벽의 형상에 의해 영향을 받을 수 있다.
다른 특징
고 바이어스 전압에서 암 전류를 감소시키기 위하여, 상기 실시예에서 서술된 장치와 유사한 장치가 더 두껍고 더 높은 장벽으로 만들어진다. 이 장치는 7.0 나노미터 GaAs웰(도프된 n=1.4×1018/㎤) 및 14.0 나노미터 Al0.36Ga0.64AS 도프되지 않은 장벽의 50주기를 구비한다. 상단 및 하단 갈륨 아제나이드 접촉층은 각기 0.5 마이크로미터 및 1 마이크로미터의 두께를 가지고 있으며, 도판트 농도 n+=3×1818/㎤가 이용된다. 15도 K의 온도 및 10.3 마이크로미터의 파장에서 측정된 광검출기 응답도는 제6도에서 그라프로 도시된다.
상기 실시예의 장치와 대조적으로 바이어스 전압은 더 증가될 수 있으며, 그리하여 광여기 터너링 가능성이 증가되게 된다. 특히, 9V의 바이어스 전압에서 응답도는 대략 1.9A/W이고, 열전자의 평균 자유 행정은 1 마이크로미터 이상이다.
최적화된 장벽 높이 및 폭으로 인한 증가된 응답도가 본질적으로 기대된 것이지만, 응답도의 기대치 않던 증가가 n=1.4×1018/㎤ 도프된 7.0 나노미터 GaAs 양자 웰 및 1.4.0 나노미터 Al0.36Ga0.64AS 도프되지 않은 장벽의 50 주기를 구비하는 이 동일한 장치에 인가된 고 바이어스 전압에서 관찰된다. 10.3마이크로미터의 파장에서 행해진 측정은 제7도에서 도시되는데, 여기에서 9V를 넘어서 바이어스 전압에서 응답도의 극적인 증가가 명백히 도시된다.
상승된 바이어스 전압에서 그러한 기대치 않은 높은 반응도를 설명하기 위하여, 양자 웰로부터의 전자의 광전자 유도 애벌런시 이온화의 관점에서 이득 메타니즘이 제안된다. 이러한 과정은 제8도에서 그라프로 설명되는데, 여기에서(초격자 성장 방향에서의) 파 벡터 K 및 (장벽의 전도 밴드 가장자리로부터 측정된) 에너지 EK를 갖는 광발생 전자가 기저 상태 E1에서 바운드 전자를 포함하는 이웃한 양자 웰에 입사된다. 쿨롱 전위를 통한 상호 작용후, 입사 전자는 에너지와 운동량을 잃어 그 결과 새로운 값 K' 및 EK'을 갖게 되는 반면, 바운드 전자는 예컨대 제1 여기된 상태 E2까지 촉진된다. 여기된 전자는 터너링 아웃될 수 있어 이득을 발생한다. 초격자 양자 웰에서 이러한 과정의 순차 반복은 제9도에서 도시된다(β는 이온화율을 나타낸다).
본 발명의 이 양호한 실시예에 따른 애벌린시 이득은 인가된 바이어스 필다가 초격자의 주기당 E2-E1보다 더 큰 전압 강하를 방생하기에 충분히 강할때 실현된다. 애벌런시 과정의 수학적인 모델로부터 판단된 바와 같이 이온화 계수 β는 제10도에 도시된 바와 같이 입사 전자 에너지에 의존하며, 곡선의 피크는 E2-E1의 거의 1.25배이다. 따라서, β를 최대화시키기 위하여 바이어스 필드는 초격자의 주기당 이와 같이 양호한 전압을 발생하도록 선택될 수 있다.
일반적으로 초격자에서의 애벌런시 효과에 관련하여, 이러한 유형의 효과가 응용 물리 논문에 48권(1986년), 1294 내지 1294페이지, 양자 웰 초격자에서의 새로운 애벌런시 증배 현상 : 밴드-에지 불연속 전반에 걸친 충돌 이온화의 증명으로 F. Capasso 등이 기술하고 있음에 주목한다. 상기에서 기술된 바로서 밴드 갭 전반에 걸친 이온화와 대조함으로써 우리는 여기서 적외선 에너지에서 상이한 서브밴드간 효과를 제어한다.
또한 본 발명의 광검출기 장치의 암전류를 최소화 하기 위하여, 초격자 구조는 n+=3×1018/㎤으로 도프된 갈륨 아제나이드 접촉층 사이에서 샌드위치된 7.5 나노미터(n=1918/㎤도프), 3.9 나노미터 Al0.33Ga0.67AS, 1.8 나노미터 도프되지 않은 GaAs 및 15.4 나노미터 도프되지 않은 Al0.33Ga0.67AS의 50주기로 이루어지도록 분자 빔 에피택시에 의해 성장된다. 이 구조의 밴드 다이러그램은 제11도 및 12도에서 도시된 바와 같다. 이 구조에 있어서, 각 주기는 두꺼운 웰(W1), 얇은 웰(W2), 두꺼운 장벽(B1) 및 얇은 장벽(B2)으로 일루어진다. 비결합된 웰에 대하여 W1에서 두 상태(E1=44mev,E2=170mev)가 있으며, W2에서 단지 한 상태(E1=174mev)가 있으며, 초격자가 전기적으로 바이어될 때, 레벨 E2에서 광전자의 공진터너링이 W2에서 단일 상태의 에너지가 E1와 매치될 때 촉진되도록 이들 에너지가 선택된다. 결과적인 광전류 전자의 용이한 전송은 웰 W2가 공진 상태 매칭 E1을 위해 제공되지 않을 때의 암전류 전자의 본질적인 억제와 대조된다.
상기 기술된 바와 같이 이중 장벽 초격자 광검출기의 경우에 있어서, 암 전류는 보통의 사각 터널링 장벽을 이용하여 달성되는 암 전류의 1퍼센트 이하이며, 그 응답도는 본질적으로 동일하다. 그리하여, 새로운 구조는 특히 고감도 검출기에 적합하다.
암전류 억제에는 광전류 에너지 레벨에서의 두께와 비교되는 암전류 레벨에서의 두께가 더 큰 경사진 장벽 프로파일이 효과적이다. 이 방법의 예로 제13도 내지 16도를 참조하라.
Claims (22)
- 적외선 방사 검출기를 구비하는 적외선 방사 검출 장치에 있어서, 상기 검출기는 하나의 동일한 전도형으로 도핑된 다수의 양자 웰을 형성하는 반도체 층들을 포함한 기판 지지된 헤테로 구조의 초격자와, 상기 초격자를 전기적으로 바이어스하고 상기 초격자에 입사되는 방사에 응답하여 전기 신호를 감지하는 접촉 수단을 포함하며, 상기 헤테로 구조의 초격자에게 상기 양자 웰들 중의 적어도 한 웰은 적어도 두개의 한정 상태를 가지며 또한 상기 양자 웰로부터 광 여기된 캐리어들의 터너링을 가능케하는 하나의 인접한 제1장벽을 가지며, 상기 캐리어의 순차 전달은 제2장벽의 최대의 장벽 에너지 이상의 에너지에서 발생되는 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 양자 웰은 두개의 한정 상태를 갖는 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 바이어스 필드의 존재하에 상기 양자 웰들의 저어도 일부분은 본질적으로 선형 시퀀스의 에너지를 형성하는 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 바이어스 필드의 존재하에, 상기 양자 웰들의 적어도 일부분은 포물선 성분을 가지고 있는 에너지의 시퀀스를 형성하는 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 제1양자 웰의 제1상태의 에너지 레벨은 웰의 제2상태의 에너지 레벨과 본질적으로 동일하며, 상기 제2양자 웰은 상기 제1양자 웰에 인접한 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 반도체 층은 화합물 반도체 층인 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 양자 웰은 암전류에 비해 광전류의 공진 터널링을 촉진하도록 선택되는 조성 프로파일의 전위 장벽을 갖는 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 장벽은 경사진 조성 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제8항에 있어서, 양자 웰 쌍들은 에너지 레벨들을 매치시킴으로써 광전류 전자에 대하여 공진 터널링이 촉진되며, 에너지 레벨 매칭의 부족으로 암전류 전자에 대하여 공진 터널링이 억제되는 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 적외선 방사를 검출하는 방법에 있어서, 하나의 동일한 전도형으로 도핑된 복수개의 양자 웰을 형성하는 반도체 층들을 포함한 기판 지지된 헤테로 구조의 초격자에 상기 적외선 방사를 입사하는 단계와, 상기 양자 웰들 중의 적어도 두개의 한정상태를 가지며 상기 양자 웰로부터 광 여기된 캐리어들의 터너링을 가능케하는 인접한 제1장벽을 포함하고 상기 캐리어들의 순차 전달은 제2장벽의 최대 장벽 에너지 이상에서 일어나며, 적어도 하나의 상기 양자 웰을 통한 전압이 상기 한정 상태들 사이의 에너지 차이보다 크도록 상기 초격자를 전기적으로 바이어스하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 전압은 상기 에너지 차의 1.25배와 같거나 거의 같은 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 화합물 반도체 층들은 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 층들인 것을 특징으로 하는 적외선 검출 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 초격자는 본질적으로 갈륨 아제나이드 및 갈륨 알루미늄 아제나이드의 교대층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 초격자는 본질적으로 인듐 인화물과 인듐 갈륨 아네나이드 인화물의 교대층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 초격자는 본질적으로 갈류 안티몬화물과 알루미늄 칼륨 안티몬화물의 교대층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 양자 웰은 n 도핑된 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 초격자는 변조 도핑된 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 장치는 다수의 광 검출기를 구비한 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 다수의 광 검출기는 한 배열을 형성하는 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 프로파일의 경사는 본질적으로 선형인 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 프로파일의 경사는 본질적으로 포물선형인 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 프로파일의 경사는 본질적으로 M 형태인 것을 특징으로 하는 적외선 방사 검출 장치.
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