JPH0648732B2 - 光起電力型赤外線検知器 - Google Patents
光起電力型赤外線検知器Info
- Publication number
- JPH0648732B2 JPH0648732B2 JP62213401A JP21340187A JPH0648732B2 JP H0648732 B2 JPH0648732 B2 JP H0648732B2 JP 62213401 A JP62213401 A JP 62213401A JP 21340187 A JP21340187 A JP 21340187A JP H0648732 B2 JPH0648732 B2 JP H0648732B2
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- JP
- Japan
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- layer
- semiconductor
- photodiode
- infrared detector
- semi
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は狭禁制帯幅の半導体を用いた光起電力型赤外線
検知器の構造に関する。
検知器の構造に関する。
一般に、赤外線検知器においては狭禁制帯幅の半導体を
用いたものが高感度である事が知られている。この検知
器としは、例えばＨｇ1-X ＣＤＸＴｅを用いた光伝導型
の光起電力型素子がある。このうち、前者は現在の主流
であるが、後者はその低消費電力等の特徴より今後の主
流になると考えられている。
用いたものが高感度である事が知られている。この検知
器としは、例えばＨｇ1-X ＣＤＸＴｅを用いた光伝導型
の光起電力型素子がある。このうち、前者は現在の主流
であるが、後者はその低消費電力等の特徴より今後の主
流になると考えられている。
光起電力型素子の代表的な形態は、ｐｎ接合を用いたフ
ォトダイオードであり、この構造の一例を第２図の断面
図に示す。図において、２１はサファイア基板、４はｐ
型Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ、２２はエポキシ等の接着剤、
５はｐ型Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.1 Ｔｅ４上にイオン注入等の方
法によって形成されたｎ＋層、６はＺｎＳ等の表面保護
絶縁膜、７，８はそれぞれｐ側，ｎ＋側の電極、１０は
金リード線、１１は入射赤外光である。この例において
は、イオン注入等により形成されたｎ＋ｐ接合部がフォ
トダイオードとして動作し、Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅの禁
制帯幅に対応して波長約１０μｍ以下の赤外光が検知で
きる。
ォトダイオードであり、この構造の一例を第２図の断面
図に示す。図において、２１はサファイア基板、４はｐ
型Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ、２２はエポキシ等の接着剤、
５はｐ型Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.1 Ｔｅ４上にイオン注入等の方
法によって形成されたｎ＋層、６はＺｎＳ等の表面保護
絶縁膜、７，８はそれぞれｐ側，ｎ＋側の電極、１０は
金リード線、１１は入射赤外光である。この例において
は、イオン注入等により形成されたｎ＋ｐ接合部がフォ
トダイオードとして動作し、Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅの禁
制帯幅に対応して波長約１０μｍ以下の赤外光が検知で
きる。
一般に、この様な狭禁制帯幅のフォトダイオードにおい
て問題となるのは暗電流が大きいという事である。この
暗電流の成分としては、例えばアカデミックプレス社の
雑誌「セミコンダクターズ アンド セミメタルス（Se
miconductors and semimetals）」１８巻（１９８１）
の第６章に説明されている様に、拡散電流、Ｇ−Ｒ電
流、トンネル電流の三種類が考えられる。このうち、光
起電力型素子が使用される温度である７７゜K付近では
トンネル電流が他者に比べて無視できる。また雑誌「ジ
ャーナル オブ アプライトフィジクス（Journal of A
pplied Physics)」，Ｖｏｌ．５８，Ｐ３７２（１９８
５））で述べられている様に、表面保護絶縁膜６として
陽極硫化膜とＺｎＳとの複合絶縁膜等を用いれば、Ｇ−
Ｒ電流は拡散電流に比べて無視できる様になる。従って
この暗電流をさらに減少させるには拡散電流を減らす事
が重要となる。
て問題となるのは暗電流が大きいという事である。この
暗電流の成分としては、例えばアカデミックプレス社の
雑誌「セミコンダクターズ アンド セミメタルス（Se
miconductors and semimetals）」１８巻（１９８１）
の第６章に説明されている様に、拡散電流、Ｇ−Ｒ電
流、トンネル電流の三種類が考えられる。このうち、光
起電力型素子が使用される温度である７７゜K付近では
トンネル電流が他者に比べて無視できる。また雑誌「ジ
ャーナル オブ アプライトフィジクス（Journal of A
pplied Physics)」，Ｖｏｌ．５８，Ｐ３７２（１９８
５））で述べられている様に、表面保護絶縁膜６として
陽極硫化膜とＺｎＳとの複合絶縁膜等を用いれば、Ｇ−
Ｒ電流は拡散電流に比べて無視できる様になる。従って
この暗電流をさらに減少させるには拡散電流を減らす事
が重要となる。
この拡散電流を減少させる手段としては、前述の「セミ
コンダクターズ アンド セミメタルズ」に述べられて
いる様に、ｐ型Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.8 Ｔｅ４の厚さを小さ
く、かつ裏面（接着剤側の面）での表面再結合速度を小
さくする事が必要である。この時、ｐ型Ｈｇ0.8 Ｃｄ
0.2 Ｔｅ４の厚さはその小数キャリア拡散長に対して小
さくする必要があり、小数キャリア拡散長は数１０μｍ
程度であるので厚さはこれ以下にする事になる。
コンダクターズ アンド セミメタルズ」に述べられて
いる様に、ｐ型Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.8 Ｔｅ４の厚さを小さ
く、かつ裏面（接着剤側の面）での表面再結合速度を小
さくする事が必要である。この時、ｐ型Ｈｇ0.8 Ｃｄ
0.2 Ｔｅ４の厚さはその小数キャリア拡散長に対して小
さくする必要があり、小数キャリア拡散長は数１０μｍ
程度であるので厚さはこれ以下にする事になる。
裏面の表面再結合速度を減少させるには、例えば前述の
ように表面保護絶縁膜を裏面に形成すれば良いが、更に
この表面再結合の影響を減少させるには、裏面付近をｐ
＋層として、全体をｎｐｐ＋結合とするのが有効であ
る。これにより、ｐ型Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.8 Ｔｅ中の少数キ
ャリアはｐ＋層の存在により裏面に達しにくくなり、表
面再結合の影響が小さくなる。
ように表面保護絶縁膜を裏面に形成すれば良いが、更に
この表面再結合の影響を減少させるには、裏面付近をｐ
＋層として、全体をｎｐｐ＋結合とするのが有効であ
る。これにより、ｐ型Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.8 Ｔｅ中の少数キ
ャリアはｐ＋層の存在により裏面に達しにくくなり、表
面再結合の影響が小さくなる。
このｐ＋層を形成するには、金、燐等のアクセプタとな
る物質を熱拡散させる必要がある。しかし、Ｈｇ0.8 Ｃ
ｄ0.2 Ｔｅの様に原子間結合の弱い物質では、温度を１
００℃以上に上げると、その構成元素である水銀等が表
面から離脱して表面付近で空孔等の格子欠陥が発生する
ため、この様に高温を用いる工程はその制御が極めて難
しい。また、金を拡散する場合、ｐ型Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2
Ｔｅが薄いほどその裏面のみにｐ＋層を形成する事は極
めて困難である。従って、このような方法で拡散電流を
減少させる事は困難である。
る物質を熱拡散させる必要がある。しかし、Ｈｇ0.8 Ｃ
ｄ0.2 Ｔｅの様に原子間結合の弱い物質では、温度を１
００℃以上に上げると、その構成元素である水銀等が表
面から離脱して表面付近で空孔等の格子欠陥が発生する
ため、この様に高温を用いる工程はその制御が極めて難
しい。また、金を拡散する場合、ｐ型Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2
Ｔｅが薄いほどその裏面のみにｐ＋層を形成する事は極
めて困難である。従って、このような方法で拡散電流を
減少させる事は困難である。
本発明の目的は、このような問題を解決し、裏面にｐ＋
層を形成する事なしに裏面の表面再結合の影響を小さく
して拡散電流を小さくした孔起電力型半導体赤外線検知
基を提供する事にある。
層を形成する事なしに裏面の表面再結合の影響を小さく
して拡散電流を小さくした孔起電力型半導体赤外線検知
基を提供する事にある。
本発明の光起電力型赤外線検知器の構成は、エピタキシ
ャル成長した基板上に半金属より成る半金属層、半絶縁
性の半導体より成る絶縁層、狭禁制帯幅の半導体より成
る半導体層が順次形成され、前記狭禁制帯幅の半導体層
上にホトダイオードが形成され、かつ前記半金属層に電
圧を印加すべき電極が設けられた事を特徴とする。
ャル成長した基板上に半金属より成る半金属層、半絶縁
性の半導体より成る絶縁層、狭禁制帯幅の半導体より成
る半導体層が順次形成され、前記狭禁制帯幅の半導体層
上にホトダイオードが形成され、かつ前記半金属層に電
圧を印加すべき電極が設けられた事を特徴とする。
本発明の構成は、エピタキシャル成長した基板上に半金
属の半導体層と半絶縁性の半導体層とを介してフォトダ
イオード部となる半導体層が形成されているため、フォ
トダイオードの裏面に実質的にＭＩＳ（金属−絶縁物−
半導体）構造が形成されている事になり、半金属の半導
体層に適当な電圧を印加する事により、フォトダイオー
ドの裏面を蓄積状態にする事が可能である。この場合
に、フォトダイオードは、ｎ＋ｐｐ＋接合をとる事と等
価であるので、拡散電流が減少し、少ない暗電流のフォ
トダイオードとして動作する。
属の半導体層と半絶縁性の半導体層とを介してフォトダ
イオード部となる半導体層が形成されているため、フォ
トダイオードの裏面に実質的にＭＩＳ（金属−絶縁物−
半導体）構造が形成されている事になり、半金属の半導
体層に適当な電圧を印加する事により、フォトダイオー
ドの裏面を蓄積状態にする事が可能である。この場合
に、フォトダイオードは、ｎ＋ｐｐ＋接合をとる事と等
価であるので、拡散電流が減少し、少ない暗電流のフォ
トダイオードとして動作する。
次に本発明の実施例を図面を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。図にお
いて、１はエピタキシャル成長のＣｄＴｅ等の基板、２
はＨｇ0.8 Ｃｄ0.8 Ｔｅ層、３は半絶縁性ＣｄＴｅ層、
４はｐ型Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ層、５はｐ型Ｈｇ0.8 Ｃ
ｄ0.2 Ｔｅ層４上にイオン注入等の方法によって形成さ
れたｎ＋層、６はＺｎＳ等の表面保護絶縁膜、７，８は
それぞれｐ側，ｎ＋側の電極、９はＨｇ0.9 Ｃｄ0.1 Ｔ
ｅ層２への電圧印加用電極、１０は金リード線、１１は
入射赤外光である。この例においては、赤外線検知部が
Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.1 Ｔｅ中に形成されたｎ＋ｐ接合による
フォトダイオードから成り、最大波長１０μｍ程度まで
の赤外線を検知する事ができる。
いて、１はエピタキシャル成長のＣｄＴｅ等の基板、２
はＨｇ0.8 Ｃｄ0.8 Ｔｅ層、３は半絶縁性ＣｄＴｅ層、
４はｐ型Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ層、５はｐ型Ｈｇ0.8 Ｃ
ｄ0.2 Ｔｅ層４上にイオン注入等の方法によって形成さ
れたｎ＋層、６はＺｎＳ等の表面保護絶縁膜、７，８は
それぞれｐ側，ｎ＋側の電極、９はＨｇ0.9 Ｃｄ0.1 Ｔ
ｅ層２への電圧印加用電極、１０は金リード線、１１は
入射赤外光である。この例においては、赤外線検知部が
Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.1 Ｔｅ中に形成されたｎ＋ｐ接合による
フォトダイオードから成り、最大波長１０μｍ程度まで
の赤外線を検知する事ができる。
本実施例においてＨｇ0.8 Ｃｄ0.1 Ｔｅ層２、半絶縁性
ＣｄＴｅ層３の役割を以下に述べる。混晶半導体である
Ｈｇ1-X ＣｄＸＴｅはそのＸ値によって禁制帯幅が変化
し、一般的な検知素子の動作温度である７７゜Kでは、
前述の雑誌「セミコンダクターズ アンド セミメタル
ズ」第１８巻で述べられている様に、Ｘが約０．１３で
その禁制帯幅はゼロになり、それ以下のＸでは半金属と
なる。
ＣｄＴｅ層３の役割を以下に述べる。混晶半導体である
Ｈｇ1-X ＣｄＸＴｅはそのＸ値によって禁制帯幅が変化
し、一般的な検知素子の動作温度である７７゜Kでは、
前述の雑誌「セミコンダクターズ アンド セミメタル
ズ」第１８巻で述べられている様に、Ｘが約０．１３で
その禁制帯幅はゼロになり、それ以下のＸでは半金属と
なる。
従って、Ｈｇ0.9 Ｃｄ0.1 Ｔｅ層２は半金属層とみなす
事ができ、これにより、Ｈｇ0.9 Ｃｄ0.1 Ｔｅ層２、半
絶縁性ＣｄＴｅ層３、ｐ型Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ層４は
ＭＩＳ（金属−絶縁物−半導体）構造とみなす事ができ
る。この時、ＣｄＴｅはその格子定数等の物理的性質は
Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅと極めて近い為に、両者の界面特
性は極めて良好である。
事ができ、これにより、Ｈｇ0.9 Ｃｄ0.1 Ｔｅ層２、半
絶縁性ＣｄＴｅ層３、ｐ型Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ層４は
ＭＩＳ（金属−絶縁物−半導体）構造とみなす事ができ
る。この時、ＣｄＴｅはその格子定数等の物理的性質は
Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅと極めて近い為に、両者の界面特
性は極めて良好である。
従って、電極７を基準電位とし、電極９すなわちＨｇ
0.9 Ｃｄ0.1 Ｔｅ層２に、負の電圧を印加すれば、ｐ型
Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.1 Ｔｅ層４の下側の面を蓄積状態にする
事ができる。従って、フォトダイオードの形成されたも
のと反対側の面にｐ＋層が形成されたものと同様の効果
をもたらし、実質的にフォトダイオードがｎ＋ｐｐ＋接
合となるので、このフォトダイオードに流れる拡散電流
は減少し、少ない暗電流の赤外線検知素子として動作す
る事になる。
0.9 Ｃｄ0.1 Ｔｅ層２に、負の電圧を印加すれば、ｐ型
Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.1 Ｔｅ層４の下側の面を蓄積状態にする
事ができる。従って、フォトダイオードの形成されたも
のと反対側の面にｐ＋層が形成されたものと同様の効果
をもたらし、実質的にフォトダイオードがｎ＋ｐｐ＋接
合となるので、このフォトダイオードに流れる拡散電流
は減少し、少ない暗電流の赤外線検知素子として動作す
る事になる。
以上説明した様に本発明は、光起電力型赤外線検知器の
暗電流を減少させることが出来、高性能の赤外線検知器
が得られる。
暗電流を減少させることが出来、高性能の赤外線検知器
が得られる。
第１図は本発明の一実施例である光起電力型赤外線検知
器の断面図、第２図は従来の光起電力型赤外線検知器の
一例の断面図である。 １……ＣｄＴｅ基板、２……Ｈｇ0.9 Ｃｄ0.1 Ｔｅ層、
３……半絶縁性ＣｄＴｅ層、４……ｐ型Ｈｇ0.8 Ｃｄ
0.2 Ｔｅ層、５……ｎ＋層、６……表面保護絶縁膜、７
……ｐ側電極、８……ｎ＋側電極、９……電圧印加用電
極、１０……金リード線、１１……入射赤外光、２１…
…サファイア基板、２２……接着剤。
器の断面図、第２図は従来の光起電力型赤外線検知器の
一例の断面図である。 １……ＣｄＴｅ基板、２……Ｈｇ0.9 Ｃｄ0.1 Ｔｅ層、
３……半絶縁性ＣｄＴｅ層、４……ｐ型Ｈｇ0.8 Ｃｄ
0.2 Ｔｅ層、５……ｎ＋層、６……表面保護絶縁膜、７
……ｐ側電極、８……ｎ＋側電極、９……電圧印加用電
極、１０……金リード線、１１……入射赤外光、２１…
…サファイア基板、２２……接着剤。
Claims (1)
- 【請求項１】エピタキシャル成長した基板上に半金属よ
り成る半金属層、半絶縁性の半導体より成る絶縁層、狭
禁制帯幅の半導体より成る半導体層が順次形成され、前
記狭禁制帯幅の半導体層上にホトダイオードが形成さ
れ、かつ前記半金属層に電圧を印加すべき電極が設けら
れた事を特徴とする光起電力型赤外線検知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62213401A JPH0648732B2 (ja) | 1987-08-26 | 1987-08-26 | 光起電力型赤外線検知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62213401A JPH0648732B2 (ja) | 1987-08-26 | 1987-08-26 | 光起電力型赤外線検知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6455878A JPS6455878A (en) | 1989-03-02 |
| JPH0648732B2 true JPH0648732B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=16638606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62213401A Expired - Lifetime JPH0648732B2 (ja) | 1987-08-26 | 1987-08-26 | 光起電力型赤外線検知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648732B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2287371A1 (en) | 2003-12-12 | 2011-02-23 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | High strength polyethylene fiber |
| JP7132658B1 (ja) * | 2021-12-22 | 2022-09-07 | 株式会社久保製作所 | 空気浄化装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5403760A (en) * | 1990-10-16 | 1995-04-04 | Texas Instruments Incorporated | Method of making a HgCdTe thin film transistor |
| JP2705594B2 (ja) * | 1994-11-21 | 1998-01-28 | 日本電気株式会社 | 赤外線検出素子 |
-
1987
- 1987-08-26 JP JP62213401A patent/JPH0648732B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2287371A1 (en) | 2003-12-12 | 2011-02-23 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | High strength polyethylene fiber |
| JP7132658B1 (ja) * | 2021-12-22 | 2022-09-07 | 株式会社久保製作所 | 空気浄化装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6455878A (en) | 1989-03-02 |
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