JPH04307770A - light sensor - Google Patents

light sensor

Info

Publication number
JPH04307770A
JPH04307770A JP3100392A JP10039291A JPH04307770A JP H04307770 A JPH04307770 A JP H04307770A JP 3100392 A JP3100392 A JP 3100392A JP 10039291 A JP10039291 A JP 10039291A JP H04307770 A JPH04307770 A JP H04307770A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductive layer
thickness
layer
depletion layer
semiconductor substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3100392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Kiyama
誠 木山
Shiro Nishine
士郎 西根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP3100392A priority Critical patent/JPH04307770A/en
Publication of JPH04307770A publication Critical patent/JPH04307770A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は暗電流の少ない光導電
型の光センサーに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention This invention relates to a photoconductive type optical sensor with low dark current.

【0002】0002

【従来の技術】半導体光センサーとしては、pn接合に
逆バイアス電圧を印加して光照射によって流れる電流を
測定するホトダイオード、アバランシェホトダイオード
のようなものと、光照射によって抵抗が変化するのを利
用した光導電型のものがある。本発明は後者の改良に関
する。これは半導体に電極を付けただけの簡単な構造を
した素子である。光照射により電子・正孔対が励起され
るからキャリヤが増加し、電気抵抗が減少するのである
。このため光電流が増大する。光抵抗素子ということも
ある。
[Prior Art] Semiconductor optical sensors include photodiodes and avalanche photodiodes, which apply a reverse bias voltage to a pn junction and measure the current flowing in response to light irradiation, and sensors that utilize the change in resistance caused by light irradiation. There is a photoconductive type. The present invention relates to the latter improvement. This is a simple device with an electrode attached to a semiconductor. Since electron-hole pairs are excited by light irradiation, carriers increase and electrical resistance decreases. This increases the photocurrent. It is also called a photoresistive element.

【0003】最も古くから広く利用されているのはCd
Sセルである。これは可視光域に高い感度を持つので利
用価値が高い。その他、CdSe、PbS、PbSe等
の光導電セルもある。当然のことであるが赤外光など波
長の長い光に対してはバンドギャップの狭い半導体が用
いられる。CdSの導電層は単結晶、多結晶、焼結多結
晶の何れでも良い。これはセラミック基板の上にCdS
焼結体を設けたものが多い。これら光電導セルについて
は例えば、 「半導体デバイス」S.M.ジ−著、産業図書(株)p
293〜295 「光技術活用ハンドブック」オプトロニクス社,p23
2 などに述べられている。
[0003] The oldest and most widely used is Cd.
It is an S cell. This has high sensitivity in the visible light range, so it has high utility value. Other photoconductive cells include CdSe, PbS, and PbSe. Naturally, a semiconductor with a narrow band gap is used for light with a long wavelength such as infrared light. The CdS conductive layer may be single crystal, polycrystalline, or sintered polycrystalline. This is CdS on a ceramic substrate.
Many have a sintered body. These photoconductive cells are described in, for example, "Semiconductor Devices" S. M. Written by G, Sangyo Tosho Co., Ltd. p.
293-295 “Optical Technology Utilization Handbook” Optronics, p.23
2 etc.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】従来の光抵抗素子、光
導電素子は暗電流が大きいという欠点がある。これはp
n接合を逆バイアスするホトダイオ−ドに比べて欠点と
言える。光導電素子は、ホトダイオ−ドのように、光に
よってバンド間の遷移が起こってキャリヤが生ずるとい
うのではなく、光吸収中心としてド−プされた不純物の
電子が伝導帯へ励起されることによってキャリヤが生ず
る。暗中時(光を照射しない時)にもキャリヤが存在す
るので暗電流が大きい。光導電素子の暗電流は、
[Problems to be Solved by the Invention] Conventional photoresistive elements and photoconductive elements have a drawback of large dark current. This is p
This can be said to be a drawback compared to a photodiode which reverse biases the n-junction. Unlike photodiodes, photoconductive elements do not generate carriers due to interband transition caused by light, but instead generate carriers by exciting doped impurity electrons to the conduction band as light absorption centers. A carrier is generated. Since carriers exist even in the dark (when no light is irradiated), the dark current is large. The dark current of the photoconductive element is

【00
05】
00
05]

【数1】[Math 1]

【0006】によって示される。ここでAは比例定数、
nは暗中における伝導層のキャリヤ濃度、dは伝導層の
厚みである。比例定数Aは、
It is shown by [0006]. Here A is a constant of proportionality,
n is the carrier concentration of the conductive layer in the dark, and d is the thickness of the conductive layer. The proportionality constant A is

【0007】[0007]

【数2】[Math 2]

【0008】によって表される。qは電荷素量、μはキ
ャリヤの移動度、lは電極間距離、Vは印加電圧、ωは
電極の幅である。数1、数2は光照射時にもなりたつの
であるが、nの値が照射時と暗中時とで異なるので電流
が異なってくる。暗中時であってもnの値はかなりある
ので、暗電流が大きいのである。光導電型の光センサー
であって暗電流を小さくしたものを提供することが本発
明の目的である。
It is represented by: q is the elementary charge, μ is the carrier mobility, l is the distance between the electrodes, V is the applied voltage, and ω is the width of the electrode. Equations 1 and 2 also hold true during light irradiation, but since the value of n differs between irradiation and darkness, the current will differ. Since the value of n is quite large even in the dark, the dark current is large. It is an object of the present invention to provide a photoconductive type optical sensor with reduced dark current.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】光導電セルは、伝導層が
大気や高抵抗の半導体基板に接しているので界面に空乏
層ができる。従来、伝導層は空乏層よりもずっと厚いも
のであった。しかし本発明では、伝導層を極めて薄くし
て、暗中時の空乏層よりも薄くしている。すなわち本発
明の光センサーは、高抵抗半導体基板と、高抵抗半導体
基板の上に形成され光吸収中心となる深い準位を有する
伝導層と、伝導層の上に設けられた2つのオ−ミック接
続電極とを含み伝導層の厚みdが、光照射時の空乏層の
厚みd0 よりも大きく、暗中時の空乏層の厚みd1 
より小さい事を特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In a photoconductive cell, since the conductive layer is in contact with the atmosphere or a high-resistance semiconductor substrate, a depletion layer is formed at the interface. Traditionally, the conduction layer has been much thicker than the depletion layer. However, in the present invention, the conductive layer is made extremely thin, making it thinner than the depletion layer in the dark. That is, the optical sensor of the present invention includes a high-resistance semiconductor substrate, a conductive layer formed on the high-resistance semiconductor substrate and having a deep level serving as a light absorption center, and two ohmic layers provided on the conductive layer. The thickness d of the conductive layer including the connecting electrode is larger than the thickness d0 of the depletion layer during light irradiation, and the thickness d1 of the depletion layer during darkness.
It is characterized by being smaller.

【0010】0010

【作用】従来の光導電型光センサーは、伝導層が空乏層
の厚みよりもずっと厚くて、空乏層は何の働きもしてい
なかった。つまり従来の光センサーは空乏層を無視して
いるということができる。本発明は空乏層を積極的に利
用しようとするものである。空乏層というのは、2つの
物質の境界でポテンシャルが異なるため、ポテンシャル
分だけの電荷を発生させなければならず、このためキャ
リヤが排除されてドナ−、アクセプタのような不純物だ
けが残った領域である。ポテンシャルの差が大きいと空
乏層は厚く、不純物が多いと空乏層は薄くなる。キャリ
ヤがないので空乏層というのである。キャリヤがないの
であるから空乏層にはトンネル電流以外に電流が流れな
い。
[Operation] In conventional photoconductive photosensors, the conductive layer is much thicker than the depletion layer, and the depletion layer has no function. In other words, it can be said that conventional optical sensors ignore the depletion layer. The present invention attempts to actively utilize the depletion layer. A depletion layer is a region where carriers are removed and only impurities such as donors and acceptors remain because the potential differs at the boundary between two substances, so a charge equal to the potential must be generated. It is. When the potential difference is large, the depletion layer becomes thick, and when there are many impurities, the depletion layer becomes thin. Since there are no carriers, it is called a depletion layer. Since there are no carriers, no current flows in the depletion layer other than tunnel current.

【0011】本発明では伝導層の膜厚dを、暗中時の空
乏層の厚みd1 より薄くしているので、暗中時には伝
導層の中にそもそもキャリヤが存在しないということに
なる。数1のnが0だということになる。だから暗電流
が小さくなるのである。このように空乏層というものを
積極的に利用し、暗中時は伝導層の全体が空乏層になる
ようにしているのである。これは画期的な光導電素子と
いうことができる。
In the present invention, since the thickness d of the conductive layer is made thinner than the thickness d1 of the depletion layer in the dark, there are no carriers in the conductive layer in the dark. This means that n in number 1 is 0. Therefore, the dark current becomes smaller. In this way, the depletion layer is actively used, and the entire conductive layer becomes a depletion layer during darkness. This can be called an epoch-making photoconductive element.

【0012】しかし反面、伝導層が空乏層であればキャ
リヤがなくて電流が流れず光を感知しないという欠点が
ありそうに思える。しかしそうではない。空乏層は一定
厚みのように思われている。これは不純物濃度と2つの
物質のポテンシャル差とによるからである。それならば
、空乏層厚みは一定の筈である。ところがそうではない
のである。光導電型光センサーの場合、光を吸収してキ
ャリヤを放出する不純物を必ずド−プするのであるが、
これは伝導帯と価電子帯の間の禁制帯において深い準位
を形成する。どうして深くないといけないのか?浅い準
位を作るものであれば温度によって簡単に励起され常に
キャリヤとして存在するようになるからである。熱によ
っては励起されず光照射によって初めて励起されるよう
な深い準位でなければならない。
However, on the other hand, if the conductive layer is a depletion layer, there seems to be a drawback that there are no carriers, no current flows, and no light is sensed. But that's not the case. The depletion layer is thought to have a constant thickness. This is because it depends on the impurity concentration and the potential difference between the two substances. If that is the case, the thickness of the depletion layer should be constant. However, this is not the case. In the case of photoconductive photosensors, they are always doped with impurities that absorb light and release carriers.
This forms a deep level in the forbidden band between the conduction band and the valence band. Why does it have to be deep? This is because if something creates a shallow level, it is easily excited by temperature and always exists as carriers. It must be a deep level that cannot be excited by heat but can only be excited by light irradiation.

【0013】伝導層がn型半導体とし、例えばドナ−タ
イプの深い準位を作る吸光中心を不純物としてド−プす
る。ドナ−、アクセプタ、吸光中心の濃度をND 、N
A 、NT とすると、吸光中心が励起されていないと
きこれは中性である。この部分の正電荷濃度は(ND 
−NA )ということになる。反対に光によって、吸光
中心が励起された時は、励起の確率をαとして、この部
分の正電荷濃度は(ND −NA +αNT )となる
。αは光の波長、強さにより変化する(但し0<α<1
)。このように光照射によって、正電荷の濃度が変わり
、このため空乏層の厚さも変化する。都合の良いことに
、光照射によって正電荷が増えるので、空乏層が薄くな
る。そこで本発明においては、光照射時の空乏層の厚み
d0 よりも、伝導層の厚みdを大きくしている。(d
−d0 )の部分が空乏層でなく、キャリヤを持ってい
る。ここで電流が流れるので光電流が生じる。
The conductive layer is made of an n-type semiconductor, and is doped with an impurity at a light absorption center that forms a deep level of a donor type, for example. The concentrations of donor, acceptor, and light absorption center are ND and N
Let A , NT be neutral when the absorption center is not excited. The positive charge concentration in this part is (ND
-NA). On the other hand, when the absorption center is excited by light, the positive charge concentration in this part is (ND - NA + αNT), where the probability of excitation is α. α changes depending on the wavelength and intensity of light (0<α<1
). In this way, the concentration of positive charges changes due to light irradiation, and therefore the thickness of the depletion layer also changes. Fortunately, light irradiation increases positive charges, which thins the depletion layer. Therefore, in the present invention, the thickness d of the conductive layer is made larger than the thickness d0 of the depletion layer during light irradiation. (d
-d0) is not a depletion layer but has carriers. Since a current flows here, a photocurrent is generated.

【0014】このように本発明は、光照射時には空乏層
が薄くなり、暗中時には厚くなることに着目し、両者の
中間の厚みになるように伝導層の厚みを設定している。 こうすると暗電流を低く抑えることができるのである。 図2は暗中時の光導電素子の表面近くのバンド図を示し
ている。伝導層の厚さをdとしている。これより奥は高
抵抗の基板である。伝導層の両側には表面空乏層と界面
空乏層とがあり、それぞれの厚みをds 、di で示
している。n型であると仮定しているので、ドナ−準位
が多く、アクセプタ準位が少ない。伝導帯の近くにドナ
−準位ND があり、アクセプタ準位NA は、価電子
帯の近くにある。これらは何れもバンドの近くにあり常
温でもキャリヤを放出している。これら2種の浅い不純
物の準位の他に吸光中心の深い準位NT が存在する。
As described above, the present invention focuses on the fact that the depletion layer becomes thinner when irradiated with light and becomes thicker when it is in the dark, and the thickness of the conductive layer is set to be an intermediate thickness between the two. In this way, dark current can be kept low. FIG. 2 shows a band diagram near the surface of the photoconductive element in the dark. The thickness of the conductive layer is d. Deeper than this is a high-resistance board. There are a surface depletion layer and an interface depletion layer on both sides of the conductive layer, and the thicknesses of each are indicated by ds and di. Since it is assumed to be n-type, there are many donor levels and few acceptor levels. There is a donor level ND near the conduction band and an acceptor level NA near the valence band. All of these are close to the band and emit carriers even at room temperature. In addition to these two shallow impurity levels, there is a deep absorption center level NT.

【0015】空乏層はポテンシャルの差を埋めるために
、不純物がキャリヤを放出して電荷を持つようになった
部分であるが、静電的なマックスウエルの式等から、
The depletion layer is a region where impurities release carriers and become charged in order to fill the difference in potential, but from the electrostatic Maxwell's equation, etc.


0016】
[
0016

【数3】[Math 3]

【0017】[0017]

【数4】[Math 4]

【0018】[0018]

【数5】[Math 5]

【0019】という関係が成り立つ。ここで表面からの
深さをx軸方向に取り、1次元の問題として考えること
ができる。Dは電束密度、Eは電場、φはポテンシャル
、ρは電荷密度である。暗中時の空乏層ではρ=q(N
D −NA )で一定である。表面ポテンシャルをφs
 とするとこれらの式は
The following relationship holds true. Here, the depth from the surface is taken in the x-axis direction and can be considered as a one-dimensional problem. D is electric flux density, E is electric field, φ is potential, and ρ is charge density. In the depletion layer in the dark, ρ=q(N
D-NA) is constant. The surface potential is φs
Then these formulas are

【0020】[0020]

【数6】[Math 6]

【0021】となり、[0021]

【0022】[0022]

【数7】[Math 7]

【0023】である。ここから、表面空乏層の厚みds
 が
[0023] From here, the thickness of the surface depletion layer ds
but

【0024】[0024]

【数8】[Math. 8]

【0025】となる。界面の方にも空乏層があるが、界
面ポテンシャルをφi とすると、,この厚みdi は
[0025] There is also a depletion layer at the interface, but if the interface potential is φi, then this thickness di is

【0026】[0026]

【数9】[Math. 9]

【0027】である。中間層の厚みをdc とすると、
伝導層の厚みdは従来d=ds +dc +di であ
ったことになる。中間層dc のキャリヤ密度は(ND
 −NA )である。図3は光照射時の伝導層のバンド
図である。吸光中心NT が全て光によって励起されて
いるものが図示されている。電子が伝導帯へ励起された
ので中間層の電子密度が増加し、空乏層が薄くなってい
る。光照射により吸光中心がαだけ励起されたとすると
、正電荷がαNT だけ増える。すると光照射時の表面
空乏層、界面空乏層の厚みds ′、di ′は、
[0027] If the thickness of the intermediate layer is dc, then
Conventionally, the thickness d of the conductive layer was d=ds +dc +di. The carrier density of the intermediate layer dc is (ND
-NA). FIG. 3 is a band diagram of the conductive layer upon irradiation with light. The diagram shows that all absorption centers NT are excited by light. Since the electrons are excited to the conduction band, the electron density in the intermediate layer increases and the depletion layer becomes thinner. If the light absorption center is excited by α by light irradiation, the positive charge increases by αNT. Then, the thicknesses ds ′ and di ′ of the surface depletion layer and interface depletion layer during light irradiation are as follows.

【0028】[0028]

【数10】[Math. 10]

【0029】[0029]

【数11】[Math. 11]

【0030】中間層の電子密度は(ND −NA +α
NT )である。従来の光導電素子は図2、図3に示す
ように伝導層が十分に厚く、表面、界面の空乏層等は問
題にならない。ところが本発明では伝導層を十分に薄く
して暗中時の中間層が存在しないようにしている。この
状態を図5に示している。つまり本発明では
The electron density of the intermediate layer is (ND −NA +α
NT). As shown in FIGS. 2 and 3, conventional photoconductive elements have sufficiently thick conductive layers, and depletion layers on surfaces and interfaces do not pose a problem. However, in the present invention, the conductive layer is made sufficiently thin so that no intermediate layer exists in the dark. This state is shown in FIG. In other words, in the present invention

【0031
0031
]

【数12】[Math. 12]

【0032】としているのである。キャリヤ濃度(ND
 −NA)を持つ中間層が存在しないので、暗中時に電
流は流れない。暗電流は基板を流れる電流だけになる。 但しdが薄すぎると光照射時にも電流が流れないので光
照射時の中間層dc ′は正であるようにしている。つ
まり本発明では、
[0032] Carrier concentration (ND
-NA), so no current flows in the dark. The dark current is only the current flowing through the substrate. However, if d is too thin, no current will flow even during light irradiation, so the intermediate layer dc' is made positive during light irradiation. In other words, in the present invention,

【0033】[0033]

【数13】[Math. 13]

【0034】であるようにしているのである。この時の
バンド図を図6に示す。d1 、d0 は数8〜数11
により、
[0034] A band diagram at this time is shown in FIG. d1 and d0 are numbers 8 to 11
According to

【0035】[0035]

【数14】[Math. 14]

【0036】[0036]

【数15】[Math. 15]

【0037】となる。本発明と従来構造に於いて光電流
/暗電流の比を考える。従来構造では伝導層が厚く、空
乏層は問題にならない。照射時のキャリヤ濃度をn′、
暗中時のキャリヤ濃度をnとして、従来構造では、
[0037] Let us consider the ratio of photocurrent/dark current in the present invention and the conventional structure. In the conventional structure, the conduction layer is thick and the depletion layer is not a problem. The carrier concentration during irradiation is n′,
In the conventional structure, assuming the carrier concentration in the dark as n,

【0
038】
0
038]

【数16】[Math. 16]

【0039】ということになる。本発明では暗電流は基
板を流れる電流Ansub dsub だけであるから
[0039] In the present invention, since the dark current is only the current Ansub dsub flowing through the substrate,

【0040】[0040]

【数17】[Math. 17]

【0041】となって本発明では極めて大きい比を得る
ことができるのである。 例えばND =1×1016cm−3、NA =1×1
015cm−3、NT =5×1016cm−3、α=
1とすると、従来例の場合の電流比は、 n′/n=5.9×1016/0.9×1016=6.
6となる。最大でもこれだけの比率しか取ることができ
ない。ところが本発明の場合、上記のND 、NA 、
NT 、αの値に対しGaAsの場合、d0 =ds 
′+di ′=0.12μm+0.13μm=0.25
μmとなる。d1 =ds +di =0.3μm+0
.34μm=0.64μmである。高抵抗GaAs基板
のnsub を1×107 cm−3、厚さdsub 
を400μmとすると、伝導層の厚さdを0.64μm
とすれば、照射時と暗中時の電流の比は、 n′(d−d0 )/nsub dsub =5.8×
106となる。本発明の方が暗電流が少なくなるという
ことが分かる。
According to the present invention, an extremely large ratio can be obtained. For example, ND = 1 x 1016 cm-3, NA = 1 x 1
015 cm-3, NT = 5 x 1016 cm-3, α=
1, the current ratio in the conventional example is n'/n=5.9×1016/0.9×1016=6.
It becomes 6. At most, this is the only ratio that can be taken. However, in the case of the present invention, the above ND, NA,
For GaAs, d0 = ds for the value of NT and α
'+di'=0.12μm+0.13μm=0.25
It becomes μm. d1=ds+di=0.3μm+0
.. 34 μm=0.64 μm. High resistance GaAs substrate nsub is 1×107 cm-3, thickness dsub
is 400 μm, the thickness d of the conductive layer is 0.64 μm.
Then, the ratio of the current during irradiation and during darkness is n'(d-d0)/nsub dsub =5.8×
It becomes 106. It can be seen that the dark current is smaller in the present invention.

【0042】図1は本発明の作用を直観的に説明するた
めの伝導層の厚みdと暗電流、光電流の関係を示すグラ
フである。横軸は伝導層の厚みdで、縦軸は電流である
。横軸上のd0 は光照射時の空乏層厚みである。光照
射時のキャリヤ濃度はn′(=ND −NA +αNT
 )であるから、光電流の大きさはAn′(d−d0 
)によって示される。d1 は暗中時の空乏層厚みであ
る。このときのキャリヤ濃度はn(=ND −NA )
であるから、暗電流の大きさはAn(d−d1 )であ
る。従来の伝導層厚みdはd1 より遥かに大きいので
明暗電流の比は、n′/nに比例するものになる。本発
明はd0 <d≦d1 とするので、基板電流を無視す
れば明暗電流の比は無限大ということになる。以上はn
型の伝導層について説明したが、p型の伝導層であって
も同様なことが可能である。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the conductive layer thickness d, dark current, and photocurrent for intuitively explaining the effect of the present invention. The horizontal axis is the thickness d of the conductive layer, and the vertical axis is the current. d0 on the horizontal axis is the depletion layer thickness at the time of light irradiation. The carrier concentration during light irradiation is n' (=ND −NA +αNT
), the magnitude of the photocurrent is An'(d-d0
). d1 is the depletion layer thickness in the dark. The carrier concentration at this time is n (=ND - NA)
Therefore, the magnitude of the dark current is An(d−d1). Since the conventional conductive layer thickness d is much larger than d1, the ratio of bright and dark currents is proportional to n'/n. In the present invention, d0 <d≦d1, so if the substrate current is ignored, the ratio of bright and dark currents is infinite. Above is n
Although the description has been made regarding a p-type conductive layer, the same thing is possible with a p-type conductive layer.

【0043】[0043]

【実施例】GaAs基板上に、AlGaAs膜を約2μ
mの厚さになるようにOMVPE法によりエピタキシャ
ル成長させた。Al組成は0.2である。吸光中心とし
て酸素を添加している。電気伝導はp型を示し、キャリ
ヤ濃度は暗中で約1×1015cm−3であった(この
キャリヤ濃度はもっと厚いAlGaAs層の測定によっ
て確認している)。図4のような素子構造をするため、
Au/Zn/Au電極を厚み100Å/300Å/15
00Åになるよう蒸着した。電極の幅ωは4mm、間隔
lは1mmである。400℃、1分間の合金処理により
オ−ミック接続電極を形成した。この光センサーは、約
1μmの波長の光に対して良好な感度を示した。暗電流
は50nAであった。光照射時(λ=1μm、強度10
mW/cm)の光電流は0.5mAであった。この場合
の明暗電流の比は104 に達する。
[Example] An AlGaAs film of approximately 2 μm was deposited on a GaAs substrate.
The film was epitaxially grown by OMVPE to a thickness of m. The Al composition is 0.2. Oxygen is added as a light absorption center. The electrical conductivity was p-type and the carrier concentration was approximately 1.times.10.sup.15 cm.sup.-3 in the dark (this carrier concentration was confirmed by measurements of thicker AlGaAs layers). In order to have the element structure as shown in Figure 4,
Au/Zn/Au electrode thickness 100 Å/300 Å/15
The film was deposited to a thickness of 00 Å. The width ω of the electrodes is 4 mm, and the interval l is 1 mm. An ohmic connection electrode was formed by alloying at 400° C. for 1 minute. This optical sensor showed good sensitivity to light with a wavelength of about 1 μm. Dark current was 50 nA. During light irradiation (λ = 1 μm, intensity 10
The photocurrent (mW/cm) was 0.5 mA. The ratio of bright and dark currents in this case reaches 104.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明は伝導層の厚みdを暗中時の空乏
層厚みd1 より小さいようにしたので、暗電流の極め
て少ない光導電型の光センサーを与えることができる。 また光吸収中心となる深い準位を作る元素の種類を変え
ることにより、エネルギ−準位の深さΔET を変え、
最適感度を与える光の波長を変えることができる。
According to the present invention, since the thickness d of the conductive layer is made smaller than the thickness d1 of the depletion layer in the dark, it is possible to provide a photoconductive type optical sensor with extremely low dark current. In addition, by changing the type of element that creates the deep level that is the center of light absorption, the depth of the energy level ΔET can be changed.
The wavelength of light that provides optimal sensitivity can be varied.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】光導電型光センサーにおいて、伝導層厚みと、
暗電流、光電流の関係を示すグラフ。
[Fig. 1] In a photoconductive type optical sensor, the conductive layer thickness and
A graph showing the relationship between dark current and photocurrent.

【図2】従来の光センサーに於ける暗中時の伝導層のバ
ンド図。
FIG. 2 is a band diagram of a conductive layer in the dark in a conventional optical sensor.

【図3】従来の光センサーに於ける光照射時の伝導層の
バンド図。
FIG. 3 is a band diagram of a conductive layer during light irradiation in a conventional optical sensor.

【図4】本発明の光センサーの電流測定系概略図。FIG. 4 is a schematic diagram of the current measurement system of the optical sensor of the present invention.

【図5】本発明の光センサーの暗中時の伝導層のバンド
図。
FIG. 5 is a band diagram of the conductive layer of the optical sensor of the present invention in the dark.

【図6】本発明の光センサーの光照射時の伝導層のバン
ド図。
FIG. 6 is a band diagram of the conductive layer of the optical sensor of the present invention when irradiated with light.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  高抵抗半導体基板と、高抵抗半導体基
板の上に形成され光吸収中心となる深い準位を有する伝
導層と、伝導層の上に設けられた2つのオ−ミック接続
電極とを含み伝導層の厚みdが、光照射時の空乏層の厚
みd0 よりも大きく、暗中時の空乏層の厚みd1 よ
り小さい事を特徴とする光センサー。
Claim 1: A high-resistance semiconductor substrate, a conduction layer formed on the high-resistance semiconductor substrate and having a deep level serving as a light absorption center, and two ohmic connection electrodes provided on the conduction layer. An optical sensor comprising: a conductive layer having a thickness d greater than a depletion layer thickness d0 during light irradiation and smaller than a depletion layer thickness d1 during darkness.
【請求項2】  高抵抗GaAs基板と、高抵抗GaA
s基板の上に形成され酸素をド−プしたAlGaAs伝
導層と、AlGaAs伝導層の上に設けられたAu/Z
n/Auよりなる2つのオ−ミック接続電極とを含み、
AlGaAs伝導層の厚みdが、光照射時の空乏層の厚
みd0 より大きく、暗中時の空乏層の厚みd1 より
小さい事を特徴とする光センサー。
Claim 2: A high resistance GaAs substrate and a high resistance GaAs substrate.
An oxygen-doped AlGaAs conductive layer formed on the S substrate and an Au/Z conductive layer provided on the AlGaAs conductive layer.
including two ohmic connection electrodes made of n/Au,
An optical sensor characterized in that the thickness d of the AlGaAs conductive layer is larger than the thickness d0 of the depletion layer during light irradiation and smaller than the thickness d1 of the depletion layer during darkness.
【請求項3】  高抵抗半導体基板と、高抵抗半導体基
板の上に形成され光吸収中心となる深いドナ−準位を有
するn型伝導層と、伝導層の上に設けられた2つのオ−
ミック接続電極とを含み、伝導層の表面ポテンシャルを
φs 、伝導層の界面ポテンシャルをφi 、伝導層の
誘電率をε、n型不純物濃度をND 、p型不純物濃度
をNA 、光吸収中心となるドナ−不純物の濃度をNT
 とするとき、前記n型伝導層の厚みdが       d1 =(2ε)1/2 {q(ND −
NA )}−1(φs1/2+φi1/2)     
 d0 =(2ε)1/2 {q(ND −NA +N
T )}−1(φs1/2+φi1/2)によって定義
されるd1 、d0 に対してd0 <d<d1 である事を特徴とする光センサー。
3. A high-resistance semiconductor substrate, an n-type conductive layer formed on the high-resistance semiconductor substrate and having a deep donor level serving as a light absorption center, and two optical conductive layers provided on the conductive layer.
The surface potential of the conductive layer is φs, the interface potential of the conductive layer is φi, the dielectric constant of the conductive layer is ε, the n-type impurity concentration is ND, the p-type impurity concentration is NA, and the light absorption center is The concentration of donor impurity is NT
When the thickness d of the n-type conductive layer is d1 = (2ε)1/2 {q(ND −
NA)}-1(φs1/2+φi1/2)
d0 = (2ε)1/2 {q(ND −NA +N
An optical sensor characterized in that d0 < d < d1 with respect to d1 and d0 defined by T )}-1 (φs1/2+φi1/2).
【請求項4】  高抵抗半導体基板と、高抵抗半導体基
板の上に形成され光吸収中心となる深いアクセプタ準位
を有するn型伝導層と、伝導層の上に設けられた2つの
オ−ミック接続電極とを含み、伝導層の表面ポテンシャ
ルをφs 、伝導層の界面ポテンシャルをφi 、伝導
層の誘電率をε、n型不純物濃度をND 、p型不純物
濃度をNA 、光吸収中心となるアクセプタ不純物の濃
度をNT とするとき、前記n型伝導層の厚みdが       d1 =(2ε)1/2 {q(ND −
NA −NT )}−1(φs1/2+φi1/2) 
     d0 =(2ε)1/2 {q(ND −N
A )}−1(φs1/2+φi1/2)によって定義
されるd1 、d0 に対してd0 <d<d1 である事を特徴とする光センサー。
4. A high-resistance semiconductor substrate, an n-type conductive layer formed on the high-resistance semiconductor substrate and having a deep acceptor level serving as a light absorption center, and two ohmic conductive layers provided on the conductive layer. The surface potential of the conductive layer is φs, the interfacial potential of the conductive layer is φi, the dielectric constant of the conductive layer is ε, the n-type impurity concentration is ND, the p-type impurity concentration is NA, and the acceptor is the center of light absorption. When the impurity concentration is NT, the thickness d of the n-type conductive layer is d1 = (2ε)1/2 {q(ND −
NA −NT )}-1(φs1/2+φi1/2)
d0 = (2ε)1/2 {q(ND −N
An optical sensor characterized in that d0 < d < d1 with respect to d1 and d0 defined by A)}-1 (φs1/2+φi1/2).
JP3100392A 1991-04-04 1991-04-04 light sensor Pending JPH04307770A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3100392A JPH04307770A (en) 1991-04-04 1991-04-04 light sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3100392A JPH04307770A (en) 1991-04-04 1991-04-04 light sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04307770A true JPH04307770A (en) 1992-10-29

Family

ID=14272720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3100392A Pending JPH04307770A (en) 1991-04-04 1991-04-04 light sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04307770A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2018128103A1 (en) * 2017-01-05 2019-07-25 パナソニック株式会社 Semiconductor relay

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2018128103A1 (en) * 2017-01-05 2019-07-25 パナソニック株式会社 Semiconductor relay

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0106514B1 (en) Infrared detectors
US4568960A (en) Blocked impurity band detectors
US9466746B1 (en) Compound-barrier infrared photodetector
EP0163720A1 (en) IMPROVED p-i-n AND AVALANCHE PHOTODIODES
JPH04111479A (en) Light-receiving element
JPS6193681A (en) Semiconductor device
JPS62115786A (en) optical device
US5510644A (en) CDTE x-ray detector for use at room temperature
JPH04111477A (en) Light receiving element
JPH0799778B2 (en) Backlighted photodiode with wide bandgear capping layer.
US4714950A (en) Solid-state photo sensor device
US6081020A (en) Linear PIN photodiode
KR950014288B1 (en) Light receiving element
US4021833A (en) Infrared photodiode
EP0003219B1 (en) Radiation sensing device
JPH04307770A (en) light sensor
EP0571142A1 (en) Platinum doped silicon avalanche photodiode
JPS6259476B2 (en)
JPS6086877A (en) Optical semiconductor device
JPH0648732B2 (en) Photovoltaic infrared detector
Potter Color Sensing Photodevices
JPH07231106A (en) Highly sensitive semiconductor photodetector
Li et al. Demonstration of dual gain mechanism in an InGaAs/InAlAs superlattice photodiode
JPS59136980A (en) Semiconductor photodetector
Vaidyanathan et al. Electronic Processes in InP and Related Compounds.