JPH06196745A - 赤外線検出器 - Google Patents
赤外線検出器Info
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- JPH06196745A JPH06196745A JP43A JP34460992A JPH06196745A JP H06196745 A JPH06196745 A JP H06196745A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 34460992 A JP34460992 A JP 34460992A JP H06196745 A JPH06196745 A JP H06196745A
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- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるＡｌXＧ
ａ1-XＳｂ／ＩｎＡｓ（ｘ＞０．３）超格子を用い、Ａ
ｌXＧａ1-XＳｂ／ＩｎＡｓ（ｘ＞０．３）超格子端面に
電極を取り付け、超格子面と平行にバイアス電流を流す
ことによって、超格子構造を変化させなくともＡｌ組成
を変化させて検出赤外線波長を制御することができ、か
つＩｎＡｓ伝導帯の高い移動度により高速応答が可能
で、かつ受光面積が大きく感度の高い赤外線検出器を提
供する。 【構成】 絶縁性基板にエピタキシャル成長させたＡｌ
XＧａ1-XＳｂ／ＩｎＡｓ（ｘ＞０．３）超格子のメサ構
造と、超格子面と平行にバイアス電流を印加できるよう
に前記メサ構造の側面に取り付けられた一対の電極とを
有している。
ａ1-XＳｂ／ＩｎＡｓ（ｘ＞０．３）超格子を用い、Ａ
ｌXＧａ1-XＳｂ／ＩｎＡｓ（ｘ＞０．３）超格子端面に
電極を取り付け、超格子面と平行にバイアス電流を流す
ことによって、超格子構造を変化させなくともＡｌ組成
を変化させて検出赤外線波長を制御することができ、か
つＩｎＡｓ伝導帯の高い移動度により高速応答が可能
で、かつ受光面積が大きく感度の高い赤外線検出器を提
供する。 【構成】 絶縁性基板にエピタキシャル成長させたＡｌ
XＧａ1-XＳｂ／ＩｎＡｓ（ｘ＞０．３）超格子のメサ構
造と、超格子面と平行にバイアス電流を印加できるよう
に前記メサ構造の側面に取り付けられた一対の電極とを
有している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外線検出器に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】赤外イメージセンサ材料としては、従来
からＨｇＴｅとＣｄＴｅの混晶であるＨｇＣｄＴｅが主
として用いられてきた。これは、ＨｇＣｄＴｅの光電変
換効率が高いこと、またＨｇＴｅ−ＣｄＴｅ系が全率固
溶であるため、ＨｇＴｅとＣｄＴｅの組成比を変えるこ
とによって広い範囲で検出する赤外線波長を設定できる
利点があることなどの理由による。
からＨｇＴｅとＣｄＴｅの混晶であるＨｇＣｄＴｅが主
として用いられてきた。これは、ＨｇＣｄＴｅの光電変
換効率が高いこと、またＨｇＴｅ−ＣｄＴｅ系が全率固
溶であるため、ＨｇＴｅとＣｄＴｅの組成比を変えるこ
とによって広い範囲で検出する赤外線波長を設定できる
利点があることなどの理由による。
【０００３】しかしながら、ＨｇＣｄＴｅには、大面積
高均一のウェハが得られにくい，機械的強度が低い，主
にＨｇ原子の拡散及び抜け出しによる熱的不安定さなど
の問題がある。そのため、ウェハの強度や熱的安定さが
ＨｇＣｄＴｅに比べて高いＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の
タイプＩＩ超格子を用いた赤外センサが提案又は試作さ
れている。
高均一のウェハが得られにくい，機械的強度が低い，主
にＨｇ原子の拡散及び抜け出しによる熱的不安定さなど
の問題がある。そのため、ウェハの強度や熱的安定さが
ＨｇＣｄＴｅに比べて高いＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の
タイプＩＩ超格子を用いた赤外センサが提案又は試作さ
れている。
【０００４】たとえば、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ（アプライド・フィジックス・レタ
ーズ）Ｖｏｌ，５２，１５８１（１９８８）に開示され
たＩｎＳｂ／ＩｎＡｓＳｂ系歪超格子や、特開昭６２−
８５４７６号公報に開示されたＩｎＡｓ／ＧａＳｂ系超
格子などがある。前者は、格子歪によってタイプＩＩに
したＩｎＳｂ／ＩｎＡｓＳｂ系歪超格子のｐ／ｉ／ｎ構
造を作り、超格子成長軸方向にバイアス電圧をかけてフ
ォトダイオードとして動作させるものである。格子歪に
より、ＩｎＳｂ−ＩｎＡｓＳｂ間の空間間接遷移エネル
ギーギャップは、ＩｎＡｓＳｂのバンドギャップより小
さくなるので、ＩｎＡｓＳｂよりも長波長の赤外線を検
出することができる。後者は、ＩｎＡｓ／ＧａＳｂ系タ
イプＩＩ超格子を、ＩｎＡｓの電子井戸に局在した電子
とＧａＳｂの正孔井戸に局在した重い正孔からなる電気
双極子との直列接続として考えたものである。超格子成
長方向にパルス的に赤外光を入射すると、ＧａＳｂ正孔
井戸−ＩｎＡｓ電子井戸間で空間間接遷移による電荷移
動が起こり、超格子成長軸方向に瞬間的に起電力を生ず
るから、超格子を上下から挾むように超格子成長面に平
行に取り付けられた一対の電極によってこれを検出す
る。
ｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ（アプライド・フィジックス・レタ
ーズ）Ｖｏｌ，５２，１５８１（１９８８）に開示され
たＩｎＳｂ／ＩｎＡｓＳｂ系歪超格子や、特開昭６２−
８５４７６号公報に開示されたＩｎＡｓ／ＧａＳｂ系超
格子などがある。前者は、格子歪によってタイプＩＩに
したＩｎＳｂ／ＩｎＡｓＳｂ系歪超格子のｐ／ｉ／ｎ構
造を作り、超格子成長軸方向にバイアス電圧をかけてフ
ォトダイオードとして動作させるものである。格子歪に
より、ＩｎＳｂ−ＩｎＡｓＳｂ間の空間間接遷移エネル
ギーギャップは、ＩｎＡｓＳｂのバンドギャップより小
さくなるので、ＩｎＡｓＳｂよりも長波長の赤外線を検
出することができる。後者は、ＩｎＡｓ／ＧａＳｂ系タ
イプＩＩ超格子を、ＩｎＡｓの電子井戸に局在した電子
とＧａＳｂの正孔井戸に局在した重い正孔からなる電気
双極子との直列接続として考えたものである。超格子成
長方向にパルス的に赤外光を入射すると、ＧａＳｂ正孔
井戸−ＩｎＡｓ電子井戸間で空間間接遷移による電荷移
動が起こり、超格子成長軸方向に瞬間的に起電力を生ず
るから、超格子を上下から挾むように超格子成長面に平
行に取り付けられた一対の電極によってこれを検出す
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＩｎＳｂ／
ＩｎＡｓＳｂ系は、格子歪を保ったまま超格子成長する
のは技術的に容易でなく、従って生産性も高くない。一
方、ＩｎＡｓ／ＧａＳｂ系はＭＢＥ成長によって比較的
容易に超格子構造を得ることができるが、先に延べた赤
外線検出器は、パルス赤外光を検出するためのものであ
って、連続して赤外光を検出するイメージセンサとして
用いることはできない。超格子成長面に平行に取り付け
られた一対の電極からＩｎＡｓ／ＧａＳｂ系超格子成長
軸に沿ってバイアス電流を印加し、光伝導型赤外線検出
器として動作させることが考えられるが、この場合、次
のような不都合が起こる。
ＩｎＡｓＳｂ系は、格子歪を保ったまま超格子成長する
のは技術的に容易でなく、従って生産性も高くない。一
方、ＩｎＡｓ／ＧａＳｂ系はＭＢＥ成長によって比較的
容易に超格子構造を得ることができるが、先に延べた赤
外線検出器は、パルス赤外光を検出するためのものであ
って、連続して赤外光を検出するイメージセンサとして
用いることはできない。超格子成長面に平行に取り付け
られた一対の電極からＩｎＡｓ／ＧａＳｂ系超格子成長
軸に沿ってバイアス電流を印加し、光伝導型赤外線検出
器として動作させることが考えられるが、この場合、次
のような不都合が起こる。
【０００６】まず、ＧａＳｂの価電子帯頂上がＩｎＡｓ
の伝導帯下端よりも上にあるので、超格子周期が大きく
なると、次第に半金属状態に近づき暗電流の増加を招
く。これを防ぐには、ＩｎＡｓ，ＧａＳｂ各層の厚さを
薄くして伝導帯サブバンド準位を上げ、価電子帯サブバ
ンド準位を下げてやればよい。しかし、伝導帯及び価電
子帯サブバンド準位を変化させると、検出可能な赤外線
の波長も変化するから、超格子各層の厚さの制御だけ
で、暗電流と検出赤外線波長を同時に制御するのは難し
い。ＩｎＡｓ／ＧａＳｂの厚さが薄い場合（特開昭６２
−８５４７６号公報の例ではＩｎＡｓ／ＧａＳｂ＝３ｎ
ｍ／５ｎｍ）には、特に困難であり、再現性よく量産す
るには無理がある。
の伝導帯下端よりも上にあるので、超格子周期が大きく
なると、次第に半金属状態に近づき暗電流の増加を招
く。これを防ぐには、ＩｎＡｓ，ＧａＳｂ各層の厚さを
薄くして伝導帯サブバンド準位を上げ、価電子帯サブバ
ンド準位を下げてやればよい。しかし、伝導帯及び価電
子帯サブバンド準位を変化させると、検出可能な赤外線
の波長も変化するから、超格子各層の厚さの制御だけ
で、暗電流と検出赤外線波長を同時に制御するのは難し
い。ＩｎＡｓ／ＧａＳｂの厚さが薄い場合（特開昭６２
−８５４７６号公報の例ではＩｎＡｓ／ＧａＳｂ＝３ｎ
ｍ／５ｎｍ）には、特に困難であり、再現性よく量産す
るには無理がある。
【０００７】また、超格子成長面に平行に電極を取り付
ける形式では、超格子成長軸に沿ってバイアス電流を流
すことになるが、ＩｎＡｓ／ＧａＳｂ間の伝導帯バンド
オフセットが約０．９ｅＶあり、事実上電流を流すのは
難しい。さらに、ＩｎＡｓ伝導帯の高い移動度を利用で
きず、応答速度が速くならないという不都合が生ずる。
加えて、受光面である超格子成長面に読み出し電極を取
り付けるため、受光面積が減少し、感度が低下するとい
う問題もある。
ける形式では、超格子成長軸に沿ってバイアス電流を流
すことになるが、ＩｎＡｓ／ＧａＳｂ間の伝導帯バンド
オフセットが約０．９ｅＶあり、事実上電流を流すのは
難しい。さらに、ＩｎＡｓ伝導帯の高い移動度を利用で
きず、応答速度が速くならないという不都合が生ずる。
加えて、受光面である超格子成長面に読み出し電極を取
り付けるため、受光面積が減少し、感度が低下するとい
う問題もある。
【０００８】本発明の目的は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体からなるＡｌXＧａ1-XＳｂ／ＩｎＡｓ（ｘ＞０．３）
超格子を用い、ＡｌXＧａ1-XＳｂ／ＩｎＡｓ（ｘ＞０．
３）超格子端面に電極を取り付け、超格子面と平行にバ
イアス電流を流すことによって、超格子構造を変化させ
なくとも、Ａｌ組成を変化させて検出赤外線波長を制御
することができ、かつＩｎＡｓ伝導帯の高い移動度によ
り高速応答が可能で、かつ受光面積が大きく感度の高い
赤外線検出器を提供することにある。
体からなるＡｌXＧａ1-XＳｂ／ＩｎＡｓ（ｘ＞０．３）
超格子を用い、ＡｌXＧａ1-XＳｂ／ＩｎＡｓ（ｘ＞０．
３）超格子端面に電極を取り付け、超格子面と平行にバ
イアス電流を流すことによって、超格子構造を変化させ
なくとも、Ａｌ組成を変化させて検出赤外線波長を制御
することができ、かつＩｎＡｓ伝導帯の高い移動度によ
り高速応答が可能で、かつ受光面積が大きく感度の高い
赤外線検出器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の赤外線検出器は、メサ構造と、一対の電極
とを有する赤外線検出器であって、メサ構造は、絶縁性
基板にエピタキシャル成長させたＡｌXＧａ1-XＳｂ／Ｉ
ｎＡｓ（ｘ＞０．３）超格子のメサ構造であり、一対の
電極は、前記メサ構造の側面に取付けられ、メサ構造の
超格子面方向にバイアス電流を印加するものである。
め、本発明の赤外線検出器は、メサ構造と、一対の電極
とを有する赤外線検出器であって、メサ構造は、絶縁性
基板にエピタキシャル成長させたＡｌXＧａ1-XＳｂ／Ｉ
ｎＡｓ（ｘ＞０．３）超格子のメサ構造であり、一対の
電極は、前記メサ構造の側面に取付けられ、メサ構造の
超格子面方向にバイアス電流を印加するものである。
【００１０】また、タイプＩＩ超格子であるＩｎＡｓ／
ＡｌXＧａ1-XＳｂ超格子のＡｌXＧａ1-XＳｂ価電子帯サ
ブバンドからＩｎＡｓ伝導帯サブバンドへの空間間接遷
移により赤外線の検出を行うものである。
ＡｌXＧａ1-XＳｂ超格子のＡｌXＧａ1-XＳｂ価電子帯サ
ブバンドからＩｎＡｓ伝導帯サブバンドへの空間間接遷
移により赤外線の検出を行うものである。
【００１１】
【作用】このような構造にすることによって、第一に、
ＡｌＳｂ／ＩｎＡｓ系超格子がＡｌＳｂ価電子帯上端か
らＩｎＡｓ伝導帯下端への２３０ｍｅＶの空間間接遷移
エネルギーギャップをもち、ＧａＳｂ／ＩｎＡｓ系超格
子がＧａＳｂ価電子帯上端からＩｎＡｓ伝導帯下端への
−１５０ｍｅＶの空間間接遷移エネルギーギャップをも
つことから、Ａｌ組成を変化させることによって、超格
子周期が十分長い場合、０から２３０ｍｅＶの範囲の空
間間接遷移エネルギーギャップをもつ超格子を作製する
ことができる（ただし、超格子周期が短い場合は空間間
接遷移エネルギーギャップの上限は２３０ｍｅＶより大
きくなる）。
ＡｌＳｂ／ＩｎＡｓ系超格子がＡｌＳｂ価電子帯上端か
らＩｎＡｓ伝導帯下端への２３０ｍｅＶの空間間接遷移
エネルギーギャップをもち、ＧａＳｂ／ＩｎＡｓ系超格
子がＧａＳｂ価電子帯上端からＩｎＡｓ伝導帯下端への
−１５０ｍｅＶの空間間接遷移エネルギーギャップをも
つことから、Ａｌ組成を変化させることによって、超格
子周期が十分長い場合、０から２３０ｍｅＶの範囲の空
間間接遷移エネルギーギャップをもつ超格子を作製する
ことができる（ただし、超格子周期が短い場合は空間間
接遷移エネルギーギャップの上限は２３０ｍｅＶより大
きくなる）。
【００１２】したがって、ＧａＳｂ／ＩｎＡｓ系超格子
がＧａＳｂ価電子帯上端からＩｎＡｓ伝導帯下端への負
の空間間接遷移エネルギーギャップをもつことからく
る、超格子周期を小さな値の範囲で制御しなければなら
ないという制限が緩和される。
がＧａＳｂ価電子帯上端からＩｎＡｓ伝導帯下端への負
の空間間接遷移エネルギーギャップをもつことからく
る、超格子周期を小さな値の範囲で制御しなければなら
ないという制限が緩和される。
【００１３】図１に超格子構造をＡｌXＧａ1-XＳｂ／Ｉ
ｎＡｓ＝５ｎｍ／１０ｎｍとした場合の、伝導帯，軽い
正孔帯及び重い正孔帯各サブバンドの基底準位間の差を
組成ｘに対して計算した結果を示す。図１において、ｈ
ｈ1−ｅ1が重い正孔−伝導帯間の空間間接遷移エネルギ
ーギャップを、１ｈ1−ｅ1が軽い正孔−伝導帯間の空間
間接遷移エネルギーギャップを示している。図１からわ
かるように、超格子周期、より正確にはＡｌXＧａ1-XＳ
ｂ，ＩｎＡｓ各層の厚さを変化させることなく、Ａｌ組
成を変化させることによって、検出赤外線波長を制御す
ることができる。Ａｌ組成が小さくＡｌXＧａ1-XＳｂ／
ＩｎＡｓ超格子系が半金属状態に近づくと、赤外線検出
器として用いた場合の暗電流が増加するので、暗電流の
増加を防ぐために、ＡｌXＧａ1-XＳｂの重い正孔帯サブ
バンド基底準位からＩｎＡｓ伝導帯サブバンド基底準位
へのエネルギーギャップの下限を１００ｍｅＶとする
と、許容されるＡｌ組成ｘの範囲はｘ＞０．３となる。
ｎＡｓ＝５ｎｍ／１０ｎｍとした場合の、伝導帯，軽い
正孔帯及び重い正孔帯各サブバンドの基底準位間の差を
組成ｘに対して計算した結果を示す。図１において、ｈ
ｈ1−ｅ1が重い正孔−伝導帯間の空間間接遷移エネルギ
ーギャップを、１ｈ1−ｅ1が軽い正孔−伝導帯間の空間
間接遷移エネルギーギャップを示している。図１からわ
かるように、超格子周期、より正確にはＡｌXＧａ1-XＳ
ｂ，ＩｎＡｓ各層の厚さを変化させることなく、Ａｌ組
成を変化させることによって、検出赤外線波長を制御す
ることができる。Ａｌ組成が小さくＡｌXＧａ1-XＳｂ／
ＩｎＡｓ超格子系が半金属状態に近づくと、赤外線検出
器として用いた場合の暗電流が増加するので、暗電流の
増加を防ぐために、ＡｌXＧａ1-XＳｂの重い正孔帯サブ
バンド基底準位からＩｎＡｓ伝導帯サブバンド基底準位
へのエネルギーギャップの下限を１００ｍｅＶとする
と、許容されるＡｌ組成ｘの範囲はｘ＞０．３となる。
【００１４】第二に、本発明の構造の赤外線検出器は超
格子面と平行にバイアス電流を印加できるように取り付
けられた一対の電極から電圧変化を読み出す形式である
ため、パルス状の赤外光だけでなく連続赤外光を検出す
ることができ、赤外イメージセンサに適している。また
このような構造にすることによって、ＩｎＡｓ伝導帯の
高い移動度を利用できるので、応答の高速な赤外線検出
器が得られる。
格子面と平行にバイアス電流を印加できるように取り付
けられた一対の電極から電圧変化を読み出す形式である
ため、パルス状の赤外光だけでなく連続赤外光を検出す
ることができ、赤外イメージセンサに適している。また
このような構造にすることによって、ＩｎＡｓ伝導帯の
高い移動度を利用できるので、応答の高速な赤外線検出
器が得られる。
【００１５】第三に、バイアス電流印加及び信号読み出
し電極は、エピタキシャル成長させたＡｌXＧａ1-XＳｂ
／ＩｎＡｓ超格子のメサ構造の側面に取り付けられてい
るので、赤外光入射面である超格子面の遮蔽は最小限に
抑えられ、高感度の赤外線検出器が得られる。
し電極は、エピタキシャル成長させたＡｌXＧａ1-XＳｂ
／ＩｎＡｓ超格子のメサ構造の側面に取り付けられてい
るので、赤外光入射面である超格子面の遮蔽は最小限に
抑えられ、高感度の赤外線検出器が得られる。
【００１６】
【実施例】以下に本発明の実施例を図を用いながら説明
する。図２に示すように、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ｓｂ ５ｎｍ
／ＩｎＡｓ １０ｎｍ超格子３は絶縁性ＧａＡｓ基板１
上に厚さ１μｍのＧａＳｂバッファー層２を介して１５
０周期エピタキシャル成長させられる。この超格子層３
は図２に示すように、メサ型に加工され、メサの側面に
一対のＡｕ電極４が取り付けられる。
する。図２に示すように、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ｓｂ ５ｎｍ
／ＩｎＡｓ １０ｎｍ超格子３は絶縁性ＧａＡｓ基板１
上に厚さ１μｍのＧａＳｂバッファー層２を介して１５
０周期エピタキシャル成長させられる。この超格子層３
は図２に示すように、メサ型に加工され、メサの側面に
一対のＡｕ電極４が取り付けられる。
【００１７】赤外線を検出する際には、電極４の両端か
らＡｌ0.5Ｇａ0.5Ｓｂ ５ｎｍ／ＩｎＡｓ １０ｎｍ超
格子３の層方向にバイアス電流を印加しておけば、赤外
光の照射によって発生したキャリアによって電極４の両
端に電圧変化が生ずるから、これを読み取る。
らＡｌ0.5Ｇａ0.5Ｓｂ ５ｎｍ／ＩｎＡｓ １０ｎｍ超
格子３の層方向にバイアス電流を印加しておけば、赤外
光の照射によって発生したキャリアによって電極４の両
端に電圧変化が生ずるから、これを読み取る。
【００１８】図２の超格子構造に対応するサブバンド準
位を図３に示す。Ａｌ組成ｘ＝０．５では、ＩｎＡｓの
伝導帯下端はＡｌ0.5Ｇａ0.5Ｓｂの価電子帯上端よりも
５５ｍｅＶだけ上にあり、周期の十分大きな超格子に対
して５５ｍｅＶの空間間接遷移エネルギーギャップをも
つ。図２の例では、超格子周期が１５ｎｍと比較的短い
ため、伝導帯，重い正孔帯及び軽い正孔帯は、図３に示
すようにサブバンドを形成し、各サブバンドの基底準位
は、伝導帯についてはもとの伝導帯下端よりも上に、正
孔帯についてはもとの価電子帯上端よりも下に位置す
る。図３では伝導帯及び正孔帯について、それぞれ基底
準位と第１励起準位に対応する許容帯を斜線で示してい
る。ｅ1，ｅ2がそれぞれ伝導帯サブバンドの基底準位及
び第１励起準位を、ｈｈ1，ｈｈ2がそれぞれ重い正孔帯
サブバンドの基底準位及び第１励起準位を、１ｈ1，１
ｈ2がそれぞれ軽い正孔帯サブバンドの基底準位及び第
１励起準位を表す。ｈｈ1とｈｈ2は幅が狭く、斜線を描
けないので、実線のみで示した。ＥC及びＥVは、それぞ
れ伝導帯下端及び価電子帯上端を示す。図３から、重い
正孔帯のサブバンド幅が非常に狭く、価電子帯波動関数
との重なりが小さいのに対して、軽い正孔帯では、サブ
バンド幅が広く、価電子帯波動関数との重なりが大きい
ことがわかる。したがって、図２の赤外線検出器は、ｅ
1−１ｈ1＝２６５ｍｅＶのエネルギーに対応するカット
オフ波長４．７μｍの赤外線検出器として動作する。
位を図３に示す。Ａｌ組成ｘ＝０．５では、ＩｎＡｓの
伝導帯下端はＡｌ0.5Ｇａ0.5Ｓｂの価電子帯上端よりも
５５ｍｅＶだけ上にあり、周期の十分大きな超格子に対
して５５ｍｅＶの空間間接遷移エネルギーギャップをも
つ。図２の例では、超格子周期が１５ｎｍと比較的短い
ため、伝導帯，重い正孔帯及び軽い正孔帯は、図３に示
すようにサブバンドを形成し、各サブバンドの基底準位
は、伝導帯についてはもとの伝導帯下端よりも上に、正
孔帯についてはもとの価電子帯上端よりも下に位置す
る。図３では伝導帯及び正孔帯について、それぞれ基底
準位と第１励起準位に対応する許容帯を斜線で示してい
る。ｅ1，ｅ2がそれぞれ伝導帯サブバンドの基底準位及
び第１励起準位を、ｈｈ1，ｈｈ2がそれぞれ重い正孔帯
サブバンドの基底準位及び第１励起準位を、１ｈ1，１
ｈ2がそれぞれ軽い正孔帯サブバンドの基底準位及び第
１励起準位を表す。ｈｈ1とｈｈ2は幅が狭く、斜線を描
けないので、実線のみで示した。ＥC及びＥVは、それぞ
れ伝導帯下端及び価電子帯上端を示す。図３から、重い
正孔帯のサブバンド幅が非常に狭く、価電子帯波動関数
との重なりが小さいのに対して、軽い正孔帯では、サブ
バンド幅が広く、価電子帯波動関数との重なりが大きい
ことがわかる。したがって、図２の赤外線検出器は、ｅ
1−１ｈ1＝２６５ｍｅＶのエネルギーに対応するカット
オフ波長４．７μｍの赤外線検出器として動作する。
【００１９】以上の実施例では、超格子構造をＡｌ0.5
Ｇａ0.5Ｓｂ ５ｎｍ／ＩｎＡｓ１０ｎｍとしたが、Ａ
ｌ組成ｘはｘ＝０．５に限るものではなく、ｘ（＞０．
３）の値を変えることによって赤外線検出器のカットオ
フ波長を制御することができる。また超格子周期もＡｌ
XＧａ1-XＳｂ ５ｎｍ／ＩｎＡｓ １０ｎｍに限るもの
ではなく、Ａｌ組成ｘを決めた上でＡｌXＧａ1-XＳｂ層
及びＩｎＡｓ層の厚さを変えて赤外線検出器のカットオ
フ波長を変化させることもできる。
Ｇａ0.5Ｓｂ ５ｎｍ／ＩｎＡｓ１０ｎｍとしたが、Ａ
ｌ組成ｘはｘ＝０．５に限るものではなく、ｘ（＞０．
３）の値を変えることによって赤外線検出器のカットオ
フ波長を制御することができる。また超格子周期もＡｌ
XＧａ1-XＳｂ ５ｎｍ／ＩｎＡｓ １０ｎｍに限るもの
ではなく、Ａｌ組成ｘを決めた上でＡｌXＧａ1-XＳｂ層
及びＩｎＡｓ層の厚さを変えて赤外線検出器のカットオ
フ波長を変化させることもできる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、超
格子周期を変化させなくとも、Ａｌ組成を変化させて検
出赤外線波長を制御することができ、かつＩｎＡｓ伝導
帯の高い移動度により高速応答が可能で、かつ受光面積
が大きく感度の高い赤外線検出器が得られる。
格子周期を変化させなくとも、Ａｌ組成を変化させて検
出赤外線波長を制御することができ、かつＩｎＡｓ伝導
帯の高い移動度により高速応答が可能で、かつ受光面積
が大きく感度の高い赤外線検出器が得られる。
【図１】超格子構造をＡｌXＧａ1-XＳｂ／ＩｎＡｓ＝５
ｎｍ／１０ｎｍとした場合の、伝導帯，軽い正孔帯及び
重い正孔帯サブバンドの基底準位間の差をＡｌ組成ｘに
対して計算した結果を示す図である。
ｎｍ／１０ｎｍとした場合の、伝導帯，軽い正孔帯及び
重い正孔帯サブバンドの基底準位間の差をＡｌ組成ｘに
対して計算した結果を示す図である。
【図２】本発明の実施例を示す図である。
【図３】図２のＡｌ0.5Ｇａ0.5Ｓｂ／ＩｎＡｓ超格子に
対応するサブバンド図である。
対応するサブバンド図である。
１ 絶縁性ＧａＡｓ基板 ２ ＧａＳｂバッファー層 ３ Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ｓｂ／ＩｎＡｓ超格子 ４ Ａｕ電極 ｈｈ1−ｅ1 重い正孔−伝導帯間の空間間接遷移エネル
ギーギャップ １ｈ1−ｅ1 軽い正孔−伝導帯間の空間間接遷移エネル
ギーギャップ ＥC 伝導帯下端 ＥV 価電子帯上端 ｅ1 伝導帯サブバンド基底準位 ｅ2 伝導帯サブバンド第一励起準位 １ｈ1 軽い正孔帯サブバンド基底準位 １ｈ2 軽い正孔帯サブバンド第一励起準位 ｈｈ1 重い正孔帯サブバンド基底準位 ｈｈ2 重い正孔帯サブバンド第一励起準位
ギーギャップ １ｈ1−ｅ1 軽い正孔−伝導帯間の空間間接遷移エネル
ギーギャップ ＥC 伝導帯下端 ＥV 価電子帯上端 ｅ1 伝導帯サブバンド基底準位 ｅ2 伝導帯サブバンド第一励起準位 １ｈ1 軽い正孔帯サブバンド基底準位 １ｈ2 軽い正孔帯サブバンド第一励起準位 ｈｈ1 重い正孔帯サブバンド基底準位 ｈｈ2 重い正孔帯サブバンド第一励起準位
Claims (2)
- 【請求項１】 メサ構造と、一対の電極とを有する赤外
線検出器であって、 メサ構造は、絶縁性基板にエピタキシャル成長させたＡ
ｌXＧａ1-XＳｂ／ＩｎＡｓ（ｘ＞０．３）超格子のメサ
構造であり、 一対の電極は、前記メサ構造の側面に取付けられ、メサ
構造の超格子面方向にバイアス電流を印加するものであ
ることを特徴とする赤外線検出器。 - 【請求項２】 タイプＩＩ超格子であるＩｎＡｓ／Ａｌ
XＧａ1-XＳｂ超格子のＡｌXＧａ1-XＳｂ価電子帯サブバ
ンドからＩｎＡｓ伝導帯サブバンドへの空間間接遷移に
より赤外線の検出を行うことを特徴とする請求項１に記
載の赤外線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4344609A JPH0777270B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 赤外線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4344609A JPH0777270B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 赤外線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196745A true JPH06196745A (ja) | 1994-07-15 |
| JPH0777270B2 JPH0777270B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=18370595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4344609A Expired - Lifetime JPH0777270B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 赤外線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0777270B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2005027228A1 (ja) | 2003-09-09 | 2005-03-24 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | 赤外線センサｉｃ、赤外線センサ及びその製造方法 |
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-
1992
- 1992-12-24 JP JP4344609A patent/JPH0777270B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0777270B2 (ja) | 1995-08-16 |
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