JPH0569370B2 - - Google Patents
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- JPH0569370B2 JPH0569370B2 JP15642186A JP15642186A JPH0569370B2 JP H0569370 B2 JPH0569370 B2 JP H0569370B2 JP 15642186 A JP15642186 A JP 15642186A JP 15642186 A JP15642186 A JP 15642186A JP H0569370 B2 JPH0569370 B2 JP H0569370B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/28—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using photoemissive or photovoltaic cells
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は赤外線を吸収する結晶中に発生する過
剰少数キヤリアの寿命を実効的に長くすることに
よつて光伝導型赤外線検出器の感度を改善した光
伝導型赤外線検出器に関する。
剰少数キヤリアの寿命を実効的に長くすることに
よつて光伝導型赤外線検出器の感度を改善した光
伝導型赤外線検出器に関する。
従来の光伝導型赤外線検出器は第２図ａ，ｂに
示すように、バイアス電流を流すための電極１及
び２を有し、赤外線輻射によつて受光部３に発生
する過剰少数キヤリアの密度に比例した電位差を
同電極から取り出して増幅していた（エム・エ
ー・キンチ（M.A.Kinch）等インフラレツド
フイジクス（Infrared Physics）第15巻（1975）
111頁）。第２図ｂ中、５は陽極酸化膜、６は赤外
線に対して透明な絶縁膜、８は接着剤、９は基板
である。しかしながらこの構造によると、赤外線
によつて結晶４内に発生した過剰少数キヤリアが
電極１，２へドリフト・拡散し、再結合してキヤ
リアが失われてしまい、その結果レスポンシビテ
イが劣化してしまう。この影響を軽減するため第
３図ａ，ｂに示すオーバーラツプ構造が考え出さ
れた（エム・エー・キンチ（M.A.Kinch）等イ
ンフラレツド フアジクス（Infrared Physics）
第17巻（1977）137頁）。このデバイスの特徴は同
図を見て分かるように電極１及び２は結晶４にコ
ンタクトしているのみならず、同結晶４上に付け
られた赤外線に対して透明な絶縁膜６の一部をお
おうことにより遮光膜の役目も兼ねている。この
構造を採用することにより、過剰少数キヤリアが
再結合率の高い電極にドリフト・拡散する距離を
長くとることができ、従つてキヤリアの実効的な
寿命をより長くすることができる。その結果、レ
スポンシビテイは第２図ａ，ｂの構造のデバイス
ほどは劣化しない。
示すように、バイアス電流を流すための電極１及
び２を有し、赤外線輻射によつて受光部３に発生
する過剰少数キヤリアの密度に比例した電位差を
同電極から取り出して増幅していた（エム・エ
ー・キンチ（M.A.Kinch）等インフラレツド
フイジクス（Infrared Physics）第15巻（1975）
111頁）。第２図ｂ中、５は陽極酸化膜、６は赤外
線に対して透明な絶縁膜、８は接着剤、９は基板
である。しかしながらこの構造によると、赤外線
によつて結晶４内に発生した過剰少数キヤリアが
電極１，２へドリフト・拡散し、再結合してキヤ
リアが失われてしまい、その結果レスポンシビテ
イが劣化してしまう。この影響を軽減するため第
３図ａ，ｂに示すオーバーラツプ構造が考え出さ
れた（エム・エー・キンチ（M.A.Kinch）等イ
ンフラレツド フアジクス（Infrared Physics）
第17巻（1977）137頁）。このデバイスの特徴は同
図を見て分かるように電極１及び２は結晶４にコ
ンタクトしているのみならず、同結晶４上に付け
られた赤外線に対して透明な絶縁膜６の一部をお
おうことにより遮光膜の役目も兼ねている。この
構造を採用することにより、過剰少数キヤリアが
再結合率の高い電極にドリフト・拡散する距離を
長くとることができ、従つてキヤリアの実効的な
寿命をより長くすることができる。その結果、レ
スポンシビテイは第２図ａ，ｂの構造のデバイス
ほどは劣化しない。
しかしながら第３図ａ，ｂに示したオーバーラ
ツプ構造のデバイスにおいても、受光部側壁での
過剰少数キヤリアの再結合によるキヤリアの短命
化に起因してレスポンシビテイが依然として理論
値より低いという問題点がある。
ツプ構造のデバイスにおいても、受光部側壁での
過剰少数キヤリアの再結合によるキヤリアの短命
化に起因してレスポンシビテイが依然として理論
値より低いという問題点がある。
本発明の目的は過剰少数キヤリアが結晶側壁で
再結合する頻度を減少させることによつて感度を
改善した光伝導型赤外線検出器を提供することに
ある。
再結合する頻度を減少させることによつて感度を
改善した光伝導型赤外線検出器を提供することに
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明は、赤外線
を吸収する結晶の両端部にそれぞれバイアス電流
用電極を、中央部にパシベーシヨン膜を設け、前
記パシベーシヨン膜と前記バイアス電流用電極の
上に付着させた赤外線に対して透明な絶縁膜上
に、前記中央部より小さな面積で、かつ、前記結
晶の側壁からキヤリアの拡散長以上離れて開口を
有し、更に、前記バイアス電流用電極にオーバー
ラツプさせて遮光マスクを設けたものである。
を吸収する結晶の両端部にそれぞれバイアス電流
用電極を、中央部にパシベーシヨン膜を設け、前
記パシベーシヨン膜と前記バイアス電流用電極の
上に付着させた赤外線に対して透明な絶縁膜上
に、前記中央部より小さな面積で、かつ、前記結
晶の側壁からキヤリアの拡散長以上離れて開口を
有し、更に、前記バイアス電流用電極にオーバー
ラツプさせて遮光マスクを設けたものである。
第１図ａは本発明の光伝導型赤外線検出器の一
実施例を示す平面図、第１図ｂはａ図のＡ−
A′での断面図である。同図において、従来例と
同じ構成要素には第２図と第３図と同じ符号を付
して説明する。
実施例を示す平面図、第１図ｂはａ図のＡ−
A′での断面図である。同図において、従来例と
同じ構成要素には第２図と第３図と同じ符号を付
して説明する。
本発明の光伝導型赤外線検出器は、バイアス用
電極１，２を赤外線を吸収する結晶４の両端に、
また同結晶の中央部にパシベーシヨン膜として陽
極酸化膜５を設け、更に同電極１，２と同酸化膜
５の上に付けた赤外線に対して透明な絶縁膜６の
上に、受光部３となる同中央部より小さな面積の
開口があり、かつ素子の上から見て同電極１，２
とオーバーラツプする遮光マスク７を有してい
る。また同遮光マスクはバイアス用電極１，２と
はわずかでもオーバーラツプしていればよい。
電極１，２を赤外線を吸収する結晶４の両端に、
また同結晶の中央部にパシベーシヨン膜として陽
極酸化膜５を設け、更に同電極１，２と同酸化膜
５の上に付けた赤外線に対して透明な絶縁膜６の
上に、受光部３となる同中央部より小さな面積の
開口があり、かつ素子の上から見て同電極１，２
とオーバーラツプする遮光マスク７を有してい
る。また同遮光マスクはバイアス用電極１，２と
はわずかでもオーバーラツプしていればよい。
さて赤外線輻射によつて受光部３の直下の結晶
４に発生する過剰少数キヤリアは、電極１，２間
に印加された電極によつてドリフト・拡散し同電
極１，２で再結合して失われる。これ以外に、キ
ヤリアは電場に垂直な方向にも拡散し、結晶４の
側壁に到達して界面準位と再結合して失われる。
側壁でのキヤリアの再結合を防ぐには、結晶４の
中央部より小さな面積の開口を有する遮光マスク
を設ければよい。ここで受光部３の開口の端と結
晶側壁との距離はキヤリアの拡散長より大きくし
なければならない。ここで、キヤリアの拡散長
は、動作温度や結晶材料等に依存し、Hg1-xCdx
Te（ｘ＝0.22）結晶の場合、77Kで、質の良い結
晶では30μm程度、質の悪い結晶では10μm程度と
幅がある。このような遮光マスクを設けることに
より、キヤリアは結晶側壁で消滅することはな
い。つまり上記構造を有する光伝導型赤外線検出
器ではレスポンシビテイが向上し感度が上がる。
４に発生する過剰少数キヤリアは、電極１，２間
に印加された電極によつてドリフト・拡散し同電
極１，２で再結合して失われる。これ以外に、キ
ヤリアは電場に垂直な方向にも拡散し、結晶４の
側壁に到達して界面準位と再結合して失われる。
側壁でのキヤリアの再結合を防ぐには、結晶４の
中央部より小さな面積の開口を有する遮光マスク
を設ければよい。ここで受光部３の開口の端と結
晶側壁との距離はキヤリアの拡散長より大きくし
なければならない。ここで、キヤリアの拡散長
は、動作温度や結晶材料等に依存し、Hg1-xCdx
Te（ｘ＝0.22）結晶の場合、77Kで、質の良い結
晶では30μm程度、質の悪い結晶では10μm程度と
幅がある。このような遮光マスクを設けることに
より、キヤリアは結晶側壁で消滅することはな
い。つまり上記構造を有する光伝導型赤外線検出
器ではレスポンシビテイが向上し感度が上がる。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例を図によつて説明する。
第１図の実施例において電極１，２の距離Ｌと
幅をともに80μm、遮光マスクの開口部の大きさ
を20μm□とした。光伝導型赤外線検出器の材料
はｎ型のHg0.8Cd0.2Te単結晶４でその多数キヤリ
ア濃度は77Kで約５×1014cm-3である。この単結
晶４を研磨とエツチングにより厚さ13μmに薄く
し、両端部にTi／Au／Crを蒸着してバイアス電
流用電極１，２を形成した。また過剰少数キヤリ
アが界面で再結合するのを防ぐため結晶の表面・
裏面に陽極酸化膜５を付けて界面電位を正に保つ
た。更にその上に赤外線に対して透明な絶縁膜
ZnS６を1.2μmの厚さに、スパツタリングで付け
た。これは反射防止膜の役割も兼ねている。その
波形は10.6μmに合わせた。この絶縁膜６上に
Au／Tiを蒸着することによつて遮光マスク７を
形成し受光部３の開口の形を定めた。ここで受光
部３の端と結晶側壁間の距離は過剰少数キヤリア
の拡散長20μmより長い30μmとした。この赤外線
検出器はエポキシ系接着剤８により、熱伝導率が
良くかつ電気的絶縁性に優れているサフアイア基
板９（厚さ0.5mm）上に接着した。この検出器を
Ｆ比が1.6のアパーチヤーと狭帯域干渉フイルタ
（中心波長10.82μm、波長幅0.78μm、透過率82.6
％）とともに液体窒素温度に冷却し、フオトンバ
ツクグラウンド１×1016phcm-2s-1の条件下で、
バイアス電流０〜20mA、周波数20KHzで検出器
の感度を測定した。測定に用いたアンプのゲイン
は1100、帯域は500KHzである。その結果、本発
明の赤外線検出器のNEPの最良値は1.5×
10-14W／√Hzであつた。一方、比較のため第３
図に示した従来例の検出器（Ｌ＝80μm、Ｗ＝
20μm）も本発明のデバイスと同一チツプ上に作
り感度側定を行つたところ最良のNEPの値は2.5
×10-14W／√Hzであつた。両者の値を比較して
分かるように、本発明の光伝導型赤外線検出器
は、従来のデバイスに比べて感度が約1.7倍改善
されている。換言すれば、ある信号雑音比を得る
ための積分時間を約１／３に短縮することができ
る。
幅をともに80μm、遮光マスクの開口部の大きさ
を20μm□とした。光伝導型赤外線検出器の材料
はｎ型のHg0.8Cd0.2Te単結晶４でその多数キヤリ
ア濃度は77Kで約５×1014cm-3である。この単結
晶４を研磨とエツチングにより厚さ13μmに薄く
し、両端部にTi／Au／Crを蒸着してバイアス電
流用電極１，２を形成した。また過剰少数キヤリ
アが界面で再結合するのを防ぐため結晶の表面・
裏面に陽極酸化膜５を付けて界面電位を正に保つ
た。更にその上に赤外線に対して透明な絶縁膜
ZnS６を1.2μmの厚さに、スパツタリングで付け
た。これは反射防止膜の役割も兼ねている。その
波形は10.6μmに合わせた。この絶縁膜６上に
Au／Tiを蒸着することによつて遮光マスク７を
形成し受光部３の開口の形を定めた。ここで受光
部３の端と結晶側壁間の距離は過剰少数キヤリア
の拡散長20μmより長い30μmとした。この赤外線
検出器はエポキシ系接着剤８により、熱伝導率が
良くかつ電気的絶縁性に優れているサフアイア基
板９（厚さ0.5mm）上に接着した。この検出器を
Ｆ比が1.6のアパーチヤーと狭帯域干渉フイルタ
（中心波長10.82μm、波長幅0.78μm、透過率82.6
％）とともに液体窒素温度に冷却し、フオトンバ
ツクグラウンド１×1016phcm-2s-1の条件下で、
バイアス電流０〜20mA、周波数20KHzで検出器
の感度を測定した。測定に用いたアンプのゲイン
は1100、帯域は500KHzである。その結果、本発
明の赤外線検出器のNEPの最良値は1.5×
10-14W／√Hzであつた。一方、比較のため第３
図に示した従来例の検出器（Ｌ＝80μm、Ｗ＝
20μm）も本発明のデバイスと同一チツプ上に作
り感度側定を行つたところ最良のNEPの値は2.5
×10-14W／√Hzであつた。両者の値を比較して
分かるように、本発明の光伝導型赤外線検出器
は、従来のデバイスに比べて感度が約1.7倍改善
されている。換言すれば、ある信号雑音比を得る
ための積分時間を約１／３に短縮することができ
る。
以上説明したように本発明によれば過剰少数キ
ヤリアの長寿命化を図り、光伝導型赤外線検出器
の感度を向上することができる効果を有するもの
である。
ヤリアの長寿命化を図り、光伝導型赤外線検出器
の感度を向上することができる効果を有するもの
である。
第１図ａは本発明の光伝導型赤外線検出器の一
実施例を示す平面図、第１図ｂはａ図におけるＡ
−A′の断面図、第２図ａは従来の光伝導型赤外
線検出器の平面図、第２図ｂは第２図ａのＢ−
B′線断面図、第３図ａは改良された従来の光伝
導型赤外線検出器の平面図、第３図ｂは第３図ａ
におけるＣ−C′の断面図である。 １，２…バイアス用電極、３…受光部、４…結
晶、５…陽極酸化膜、６…赤外線に対して透明な
絶縁膜、７…遮光マスク、８…接着剤、９…基
板。
実施例を示す平面図、第１図ｂはａ図におけるＡ
−A′の断面図、第２図ａは従来の光伝導型赤外
線検出器の平面図、第２図ｂは第２図ａのＢ−
B′線断面図、第３図ａは改良された従来の光伝
導型赤外線検出器の平面図、第３図ｂは第３図ａ
におけるＣ−C′の断面図である。 １，２…バイアス用電極、３…受光部、４…結
晶、５…陽極酸化膜、６…赤外線に対して透明な
絶縁膜、７…遮光マスク、８…接着剤、９…基
板。
Claims (1)
- １ 赤外線を吸収する結晶の両端部にそれぞれバ
イアス電流用電極を、中央部にパシベーシヨン膜
を設け、前記パシベーシヨン膜と前記バイアス電
流用電極の上に付着させた赤外線に対して透明な
絶縁膜上に、前記中央部より小さな面積で、か
つ、前記結晶の側壁からキヤリアの拡散長以上離
れて開口を有し、更に、前記バイアス電流用電極
にオーバーラツプさせて遮光マスクを設けたこと
を特徴とする光伝導型赤外線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15642186A JPS6311821A (ja) | 1986-07-02 | 1986-07-02 | 光伝導型赤外線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15642186A JPS6311821A (ja) | 1986-07-02 | 1986-07-02 | 光伝導型赤外線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6311821A JPS6311821A (ja) | 1988-01-19 |
| JPH0569370B2 true JPH0569370B2 (ja) | 1993-09-30 |
Family
ID=15627382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15642186A Granted JPS6311821A (ja) | 1986-07-02 | 1986-07-02 | 光伝導型赤外線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6311821A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63262528A (ja) * | 1987-04-20 | 1988-10-28 | Nec Corp | 光伝導型赤外線検出器 |
-
1986
- 1986-07-02 JP JP15642186A patent/JPS6311821A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6311821A (ja) | 1988-01-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |