JPH0429234B2 - - Google Patents
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- JPH0429234B2 JPH0429234B2 JP15193381A JP15193381A JPH0429234B2 JP H0429234 B2 JPH0429234 B2 JP H0429234B2 JP 15193381 A JP15193381 A JP 15193381A JP 15193381 A JP15193381 A JP 15193381A JP H0429234 B2 JPH0429234 B2 JP H0429234B2
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- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 claims description 20
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L11/00—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
- G01L11/02—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by optical means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/20—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using thermoluminescent materials
-
- G—PHYSICS
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は、温度や圧力を検知する光学センサ
に用いるフオトルミネツセンス素子の製造方法に
関する。
に用いるフオトルミネツセンス素子の製造方法に
関する。
「従来の技術」
光フアイバの先端に光学的に励起されてスペク
トルや強度が温度や圧力に応じて変化するルミネ
ツセンス光を発するフオトルミネツセンス素子を
取り付けた光学センサを用いて温度や圧力を測定
する装置が考えられ、実用化されている。
トルや強度が温度や圧力に応じて変化するルミネ
ツセンス光を発するフオトルミネツセンス素子を
取り付けた光学センサを用いて温度や圧力を測定
する装置が考えられ、実用化されている。
この光学センサに用いるフオトルミネツセンス
素子は原理的にはGaAsなどの単一の半導体材料
によつて形成することもできるが、単一の半導体
材料によつて形成した場合には表面に存在する欠
陥による準位を介した非発光再結合が支配的にな
つてフオトルミネツセンス効率が悪い。そこで、
液相エピタキシヤル成長法を用いてフオトルミネ
ツセンス効率の高いフオトルミネツセンス素子を
製造する方法が提案されている。
素子は原理的にはGaAsなどの単一の半導体材料
によつて形成することもできるが、単一の半導体
材料によつて形成した場合には表面に存在する欠
陥による準位を介した非発光再結合が支配的にな
つてフオトルミネツセンス効率が悪い。そこで、
液相エピタキシヤル成長法を用いてフオトルミネ
ツセンス効率の高いフオトルミネツセンス素子を
製造する方法が提案されている。
第３図は、その従来の製造方法を示し、まず、
同図Ａに示すようなGaAsからなる基板２１を
GaAsとAlを含んだGa金属溶液中に置いて、液
相エピタキシヤル成長法により同図Ｂに示すよう
に基板２１上にAlXGa1−XAsで表される下部半
導体層２２を形成する。
同図Ａに示すようなGaAsからなる基板２１を
GaAsとAlを含んだGa金属溶液中に置いて、液
相エピタキシヤル成長法により同図Ｂに示すよう
に基板２１上にAlXGa1−XAsで表される下部半
導体層２２を形成する。
次に、GaAsのみを含んだGa金属溶液中で液相
エピタキシヤル成長法により同図Ｃに示すように
下部半導体層２２上にGaAsからなる発光半導体
層２３を形成する。さらに、GaAsとAlを含んだ
Ga金属溶液中で液相エピタキシヤル成長法によ
同図Ｄに示すように発光半導体２３上にAlxGa1
−XAsで表される上部半導体層２４を形成する。
エピタキシヤル成長法により同図Ｃに示すように
下部半導体層２２上にGaAsからなる発光半導体
層２３を形成する。さらに、GaAsとAlを含んだ
Ga金属溶液中で液相エピタキシヤル成長法によ
同図Ｄに示すように発光半導体２３上にAlxGa1
−XAsで表される上部半導体層２４を形成する。
ここで、下部半導体層２２および上部半導体層
２４は、励起光および発光半導体層２３で生じる
ルミネツセンス光に対して低吸収率を呈するとと
もに、第４図に示すように禁止帯幅が発光半導体
層２３の禁止帯幅より大きくなるように、Alの
成分比ｘを決める。勿論、０＜ｘ＜１である。
２４は、励起光および発光半導体層２３で生じる
ルミネツセンス光に対して低吸収率を呈するとと
もに、第４図に示すように禁止帯幅が発光半導体
層２３の禁止帯幅より大きくなるように、Alの
成分比ｘを決める。勿論、０＜ｘ＜１である。
このような方法により製造された第３図Ｄに示
す構造のフオトルミネツセンス素子は、上部半導
体層２４側から励起光を照射するが、上部半導体
層２４と発光半導体層２３との境界面および下部
半導体層２２と発光半導体層２３との境界面にお
いて欠陥が減少して発光半導体層２３中で生じた
電子と正孔の対の非発光再結合が生じなくくなる
とともに、上部半導体層２４および下部半導体層
２２が発光半導体層２３に比べて大きな禁止帯幅
を有していて電子と正孔の対が発光半導体層２３
中に閉じ込められるので、フオトルミネツセンス
効率が高くなる。
す構造のフオトルミネツセンス素子は、上部半導
体層２４側から励起光を照射するが、上部半導体
層２４と発光半導体層２３との境界面および下部
半導体層２２と発光半導体層２３との境界面にお
いて欠陥が減少して発光半導体層２３中で生じた
電子と正孔の対の非発光再結合が生じなくくなる
とともに、上部半導体層２４および下部半導体層
２２が発光半導体層２３に比べて大きな禁止帯幅
を有していて電子と正孔の対が発光半導体層２３
中に閉じ込められるので、フオトルミネツセンス
効率が高くなる。
「発明が解決しようとする課題」
しかしながら、上述した従来の製造方法におい
ては、下部半導体層２２の形成後の発光半導体層
２３の形成時に、基板２１や下部半導体層２２に
付着したAlを含んだGa金属が発光半導体層２３
を成長させるためのGaAsを含んだGa金属溶液に
混入して、GaAsからなるべき発光半導体層２３
中にAlが混入し、そのため発光半導体層２３で
生じるルミネツセンス光のスペクトルが所期のも
のにならなくなつてしまう不都合がある。
ては、下部半導体層２２の形成後の発光半導体層
２３の形成時に、基板２１や下部半導体層２２に
付着したAlを含んだGa金属が発光半導体層２３
を成長させるためのGaAsを含んだGa金属溶液に
混入して、GaAsからなるべき発光半導体層２３
中にAlが混入し、そのため発光半導体層２３で
生じるルミネツセンス光のスペクトルが所期のも
のにならなくなつてしまう不都合がある。
そこで、この発明は、液相エピタキシヤル成長
法を用いてフオトルミネツセンス効率の高いフオ
トルミネツセンス素子を製造する方法において、
発光半導体層で生じるルミネツセンス光のスペク
トルが確実かつ安定に所期のものになるフオトル
ミネツセンス素子が得られるようにしたものであ
る。
法を用いてフオトルミネツセンス効率の高いフオ
トルミネツセンス素子を製造する方法において、
発光半導体層で生じるルミネツセンス光のスペク
トルが確実かつ安定に所期のものになるフオトル
ミネツセンス素子が得られるようにしたものであ
る。
「課題を解決するための手段」
この発明においては、GaAsからなる基板上
に、液相エピタキシヤル成長法により、AlXGa1
−XAsで表される（ただし、０＜ｘ＜１）、励起
光およびルミネツセンス光に対して低吸収率を呈
する下部半導体層を形成し、次に、この下部半導
体層上に、Alを含まない溶液中における液相エ
ピタキシヤル成長法により、AlyGa1−yAsで表さ
れる（ただし、ｙは０に近い値）追加半導体層を
形成し、次に、この追加半導体層上に、液相エピ
タキシヤル成長法により、GaAsからなる発光半
導体層を形成し、次に、この発光半導体層上に、
液相エピタキシヤル成長法により、AlXGa1−X
Asで表される（ただし、０＜ｘ＜１）、励起光お
よびルミネツセンス光に対して低吸収率を呈する
上部半導体層を形成する。ただし、下部半導体層
および上部半導体層の禁止帯幅は発光半導体層に
禁止帯幅より大きくする。
に、液相エピタキシヤル成長法により、AlXGa1
−XAsで表される（ただし、０＜ｘ＜１）、励起
光およびルミネツセンス光に対して低吸収率を呈
する下部半導体層を形成し、次に、この下部半導
体層上に、Alを含まない溶液中における液相エ
ピタキシヤル成長法により、AlyGa1−yAsで表さ
れる（ただし、ｙは０に近い値）追加半導体層を
形成し、次に、この追加半導体層上に、液相エピ
タキシヤル成長法により、GaAsからなる発光半
導体層を形成し、次に、この発光半導体層上に、
液相エピタキシヤル成長法により、AlXGa1−X
Asで表される（ただし、０＜ｘ＜１）、励起光お
よびルミネツセンス光に対して低吸収率を呈する
上部半導体層を形成する。ただし、下部半導体層
および上部半導体層の禁止帯幅は発光半導体層に
禁止帯幅より大きくする。
「作用」
上記の方法をとる、この発明の製造方法におい
ては、下部半導体層の形成時に基板や下部半導体
層に付着したAlは追加半導体層の形成時に追加
半導体層中に混入し、この追加半導体層の存在に
より発光半導体層の形成時の発光半導体層中への
Alの混入を無視できる程度に抑えることができ
る。したがつて、発光半導体層からは確実かつ安
定に所期のスペクトルのルミネツセンス光が得ら
れる。
ては、下部半導体層の形成時に基板や下部半導体
層に付着したAlは追加半導体層の形成時に追加
半導体層中に混入し、この追加半導体層の存在に
より発光半導体層の形成時の発光半導体層中への
Alの混入を無視できる程度に抑えることができ
る。したがつて、発光半導体層からは確実かつ安
定に所期のスペクトルのルミネツセンス光が得ら
れる。
「実施例」
第１図は、この発明の製造方法を示す。
まず、同図Ａに示すようなGaAsからなる基板
１１をGaAsとAlを含んだGa金属溶液中に置い
て、液相エピタキシヤル成長法により同図Ｂに示
すように基板１１上にAlXGa1−XAsで表される
下部半導体層１２を形成する。
１１をGaAsとAlを含んだGa金属溶液中に置い
て、液相エピタキシヤル成長法により同図Ｂに示
すように基板１１上にAlXGa1−XAsで表される
下部半導体層１２を形成する。
次に、GaAsのみを含んだGa金属溶液中で液相
エピタキシヤル成長法により同図Ｃに示すように
下部半導体層１５を形成する。この時、下部半導
体層１２の形成時に基板１１や下部半導体層１２
の付着したAlを含んだGa金属がGaAsを含んだ
Ga金属溶液中に混入して、追加半導体層１５中
にAlが混入し、追加半導体層１５はAlyGa1−y
Asで表されるものになる。ただし、ｙは０に近
い値である。
エピタキシヤル成長法により同図Ｃに示すように
下部半導体層１５を形成する。この時、下部半導
体層１２の形成時に基板１１や下部半導体層１２
の付着したAlを含んだGa金属がGaAsを含んだ
Ga金属溶液中に混入して、追加半導体層１５中
にAlが混入し、追加半導体層１５はAlyGa1−y
Asで表されるものになる。ただし、ｙは０に近
い値である。
次に、GaAsのみを含んだGa金属溶液中で液相
エピタキシヤル成長法により同図Ｄに示すように
追加半導体層１５上にGaAsからなる発光半導体
層１３を形成する。この時、追加半導体層１５を
存在により、発光半導体層１３中へのAlの混入
は無視できる程度に抑えられる。
エピタキシヤル成長法により同図Ｄに示すように
追加半導体層１５上にGaAsからなる発光半導体
層１３を形成する。この時、追加半導体層１５を
存在により、発光半導体層１３中へのAlの混入
は無視できる程度に抑えられる。
最後に、GaAsとAlを含んだGa金属溶液中で
液相エピタキシヤル成長法により同図Ｅに示すよ
うに発光半導体層１３上にAlXGa1−XAsで表さ
れる上部半導体層１４を形成する。
液相エピタキシヤル成長法により同図Ｅに示すよ
うに発光半導体層１３上にAlXGa1−XAsで表さ
れる上部半導体層１４を形成する。
それぞれAlXGa1−XAsで表される下部半導体
層１２および上部半導体層１４は、励起光および
発光半導体層１３で生じるルミネツセンス光に対
して低吸収率を呈するとともに、第２図に示すよ
うに禁止帯幅が発光半導体層１３の禁止帯幅より
大きくなるように、Alの成分比ｘを決める。勿
論、０＜ｘ＜１であるが、ｘは下部半導体層１２
と上部半導体層１４につき同じでなくてもよい。
AlyGa1−yAsで表される追加半導体層１５も、ｙ
が０に近い値であることにより、励起光および発
光半導体層１３で生じるルミネツセンス光に対し
て低吸収率を呈するようになる。
層１２および上部半導体層１４は、励起光および
発光半導体層１３で生じるルミネツセンス光に対
して低吸収率を呈するとともに、第２図に示すよ
うに禁止帯幅が発光半導体層１３の禁止帯幅より
大きくなるように、Alの成分比ｘを決める。勿
論、０＜ｘ＜１であるが、ｘは下部半導体層１２
と上部半導体層１４につき同じでなくてもよい。
AlyGa1−yAsで表される追加半導体層１５も、ｙ
が０に近い値であることにより、励起光および発
光半導体層１３で生じるルミネツセンス光に対し
て低吸収率を呈するようになる。
このような方法により製造された第１図Ｅに示
す構造のフオトルミネツセンス素子は、上部半導
体層１４側から励起光を照射するが、発光半導体
層１３中にはAlがほとんど含まれないので、発
光半導体層１３から確実かつ安定に所期のスペク
トルのルミネツセンス光を得ることができる。
す構造のフオトルミネツセンス素子は、上部半導
体層１４側から励起光を照射するが、発光半導体
層１３中にはAlがほとんど含まれないので、発
光半導体層１３から確実かつ安定に所期のスペク
トルのルミネツセンス光を得ることができる。
GaAsからなる発光半導体層１３にはGeなどの
金属を不純物としてドープすることができる。こ
の場合、ドーピング濃度によつてフオトルミネツ
センス効率が変化するので、フオトルミネツセン
ス効率が最大になるようにドーピング濃度を選定
するのが望ましい。
金属を不純物としてドープすることができる。こ
の場合、ドーピング濃度によつてフオトルミネツ
センス効率が変化するので、フオトルミネツセン
ス効率が最大になるようにドーピング濃度を選定
するのが望ましい。
「発明の効果」
上述したように、この発明によれば、発光半導
体層で生じるルミネツセンス光のスペクトルが確
実かつ安定に所期のものになるフオトルミネツセ
ンス素子を得ることができる。
体層で生じるルミネツセンス光のスペクトルが確
実かつ安定に所期のものになるフオトルミネツセ
ンス素子を得ることができる。
第１図は、この発明の製造方法を示す図、第２
図は、それにより得られたフオトルミネツセンス
素子のバンド構造を示す図、第３図は、従来の製
造方法を示す図、第４図は、それにより得られた
フオトルミネツセンス素子のバンド構造を示す図
である。 １１は基板、１２は下部半導体層、１５は追加
半導体層、１３は発光半導体層、１４は上部半導
体層である。
図は、それにより得られたフオトルミネツセンス
素子のバンド構造を示す図、第３図は、従来の製
造方法を示す図、第４図は、それにより得られた
フオトルミネツセンス素子のバンド構造を示す図
である。 １１は基板、１２は下部半導体層、１５は追加
半導体層、１３は発光半導体層、１４は上部半導
体層である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ GaAsからなる基板上に、液相エピタキシヤ
ル成長法により、AlXGa1-XAsで表される（ただ
し、０＜ｘ＜１）、励起光およびルミネツセンス
光に対して低吸収率を呈する下部半導体層を形成
し、 次に、この下部半導体層上に、Alを含まない
溶液中における液相エピタキシヤル成長法によ
り、AlyGa1-yAsで表される（ただし、ｙは０に
近い値）追加半導体層を形成し、 次に、この追加半導体層上に、液相エピタキシ
ヤル成長法により、GaAsからなる、禁止帯幅が
上記下部半導体層の禁止帯幅より小さい発光半導
体層を形成し、 次に、この発光半導体層上に、液相エピタキシ
ヤル成長法により、AlXGa1-XAsで表される（た
だし、０＜ｘ＜１）、励起光およびルミネツセン
ス光に対して低吸収率を呈するとともに、禁止帯
幅が上記発光半導体層の禁止帯幅より大きい上部
半導体層を形成する、 光学センサ用フオトルミネツセンス素子の製造
方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8006797A SE423752B (sv) | 1980-09-29 | 1980-09-29 | Optiskt sensorelement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5790983A JPS5790983A (en) | 1982-06-05 |
| JPH0429234B2 true JPH0429234B2 (ja) | 1992-05-18 |
Family
ID=20341838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15193381A Granted JPS5790983A (en) | 1980-09-29 | 1981-09-25 | Optical sensor element |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4539473A (ja) |
| JP (1) | JPS5790983A (ja) |
| CA (1) | CA1188397A (ja) |
| CH (1) | CH653770A5 (ja) |
| DE (1) | DE3137389A1 (ja) |
| FR (1) | FR2491206B1 (ja) |
| GB (1) | GB2087090B (ja) |
| SE (1) | SE423752B (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4819658A (en) * | 1982-02-11 | 1989-04-11 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Method and apparatus for measuring the temperature profile of a surface |
| US5090818A (en) * | 1982-08-06 | 1992-02-25 | Kleinerman Marcos Y | Fiber optic systems for sensing temperature and other physical variables |
| US5004913A (en) * | 1982-08-06 | 1991-04-02 | Marcos Kleinerman | Remote measurement of physical variables with fiber optic systems - methods, materials and devices |
| US5222810A (en) * | 1982-08-06 | 1993-06-29 | Kleinerman Marcos Y | Fiber optic systems for sensing temperature and other physical variables |
| DE3247659A1 (de) * | 1982-12-23 | 1984-06-28 | Wolfgang Dr. 7000 Stuttgart Ruhrmann | Optischer sensor |
| DE3319526C2 (de) * | 1983-05-28 | 1994-10-20 | Max Planck Gesellschaft | Anordnung mit einem physikalischen Sensor |
| DE3326737A1 (de) * | 1983-07-25 | 1985-02-14 | Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim | Verfahren zur zerstoerungsfreien bestimmung des spaltgasdruckes in kernbrennstaeben |
| GB2156513B (en) * | 1984-03-28 | 1988-05-25 | Plessey Co Plc | Temperature measuring arrangements |
| US4890933A (en) * | 1988-02-17 | 1990-01-02 | Itt Corporation | Transmission method to determine and control the temperature of wafers or thin layers with special application to semiconductors |
| US5098199A (en) * | 1988-02-17 | 1992-03-24 | Itt Corporation | Reflectance method to determine and control the temperature of thin layers or wafers and their surfaces with special application to semiconductors |
| US5167452A (en) * | 1988-02-17 | 1992-12-01 | Itt Corporation | Transmission method to determine and control the temperature of wafers or thin layers with special application to semiconductors |
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| US5966230A (en) * | 1990-05-29 | 1999-10-12 | Symbol Technologies, Inc. | Integrated scanner on a common substrate |
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