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公開番号2022072407
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-05-17
出願番号2020181818
出願日2020-10-29
発明の名称光検出器
出願人富士通株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 31/0264 20060101AFI20220510BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】受光層で吸収しきれない光を反射膜で反射して受光層に再入射させスペクトル・クロストークを抑制する2波長光検出器を提供する。
【解決手段】光検出器2は、第1受光層14aと、基礎吸収端の波長が第1受光層14aの基礎吸収端の波長より長い第2受光層14bと、第1受光層14aと第2受光層14bの間に配置されたバリア層16と、第2受光層14bを挟んでバリア層16の反対側に配置され、基礎吸収端の波長が第2受光層14bの基礎吸収端の波長より短い吸収層20と、吸収層20を挟んで第2受光層14bの反対側に配置された反射膜22とを有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
第1受光層と、
前記第1受光層の一面側に配置され、基礎吸収端の波長が前記第1受光層の基礎吸収端の波長より長い第2受光層と、
前記第1受光層と前記第2受光層の間に配置され、前記第1受光層の多数キャリアが前記第2受光層へ移動することを抑制し、更に前記第2受光層の多数キャリアが前記第1受光層へ移動することを抑制するバリア層と、
前記第2受光層を挟んで前記バリア層の反対側に配置され、基礎吸収端の波長が前記第2受光層の基礎吸収端の波長より短い吸収層と、
前記吸収層を挟んで前記第2受光層の反対側に配置され、前記第1受光層と前記第2受光層と前記バリア層と前記吸収層とを有する受光領域に前記第1受光層側から入射し前記吸収層から出射する入力光を反射して、前記受光領域に再入射させる反射膜とを有し、
前記第1受光層が前記入力光を吸収して発生するキャリアから生成される第1光電流と、前記第2受光層が前記入力光を吸収して発生するキャリアから生成される第2光電流とを出力する
光検出器。
続きを表示(約 430 文字)【請求項2】
前記第2受光層と前記吸収層の間に配置され、前記入力光を前記吸収層が吸収して発生するキャリアの前記第2受光層側への移動を抑制する障壁層を有することを
特徴とする請求項1記載の光検出器。
【請求項3】
前記障壁層の伝導帯の底は、前記第2受光層および前記吸収層の伝導帯の底より高く、
前記障壁層の価電子帯の頂上は、前記第2受光層および前記吸収層の価電子帯の頂上より低いことを
特徴とする請求項2に記載の光検出器。
【請求項4】
前記吸収層の基礎吸収端の波長は、前記第1受光層の基礎吸収端の波長以上であることを
特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の光検出器。
【請求項5】
前記第1受光層の基礎吸収端の第1波長は、5μm以上であり、
前記第2受光層の基礎吸収端の第2波長は、8μmより長いことを
特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の光検出器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、光検出器に関する。
続きを表示(約 1,500 文字)【背景技術】
【0002】
中赤外線(Mid-wavelength Infrared)と遠赤外線(Long-wavelength Infrared)とを検出する2波長赤外線検出器は、気象学、化学物質やガスの検出、医学、セキュリティ等に応用される。2波長赤外線検出器には、水銀カドミウムテルル光検出器と量子井戸光検出器とがある(例えば、特許文献1~2および非特許文献1参照)。しかし、これらの2波長赤外線検出器は、それぞれ問題を有している。具体的には、水銀カドミウムテルル検出器には歩留が悪く、トンネル電流が大きいという問題がある。量子井戸光検出器には、量子効率が低いという問題がある。
【0003】
これらの問題を解決する光検出器として、ワイドバンドギャップ障壁(Wide Band Gap Barrier)を有する2波長赤外線検出器(すなわち、nBn赤外線検出器およびpBp赤外線検出器)が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。この提案では、バンドギャップが互いに異なる2つのInAs/GaSb超格子の間に、ワイドバンドギャップ障壁が配置される。
【0004】
InAs/GaSb超格子は、InAs層およびGaSb層それぞれの膜厚に応じて、赤外域でカットオフ波長(すなわち、基礎吸収端)が変化する超格子である。上記提案によれば、中赤外線に応答するInAs/GaSb超格子と遠赤外線に応答するInAs/GaSb超格子との間にワイドバンドギャップ障壁が配置されることで、中赤外線と遠赤外線の検出が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2000-188407号公報
特開平9-232616号公報
【非特許文献】
【0006】
Stephen Myers, Elena Plis, Chris Morath, Vincent Cowan, Nutan Gautam, et al., Proceedings of SPIE, Vol.8155, 815507(2011)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
2波長赤外線検出器は、バンドギャップが互いに異なる2つの受光層を有する光検出器である。2波長赤外線検出器の入力光は先ず、2つの受光層のうちバンドギャップが広い受光層(以下、ワイドギャップ受光層と呼ぶ)に入射しその後、2つの受光層のうちバンドギャップが狭い受光層(以下、ナローギャップ受光層と呼ぶ)に入射する。従って、入力光はワイドギャップ受光層とナローギャップ受光層によってこの順番で吸収され、各受光層で吸収される光量に応じた2つの光電流に変換される。
【0008】
多くの場合、2つの受光層による入力光の吸収は不完全であり、無視できない強度の入力光がナローギャップ受光層から出射する。2波長赤外線検出器の感度向上のためには、ナローギャップ受光層から出射する入力光(以下、出射光と呼ぶ)を金属膜等で反射して、ナローギャップ受光層に再入射させることが効果的である。
【0009】
しかし、ナローギャップ受光層からの出射光には、ワイドギャップ受光層の吸収端より波長が短い光(以下、短波長部分と呼ぶ)も含まれる。このため、ナローギャップ受光層に出射光を再入射させると、短波長部分よるスペクトル・クロストークが増大する。
【0010】
そこで、本発明は、このような問題を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
(【0011】以降は省略されています)

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