JPH0832104A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPH0832104A JPH0832104A JP6165184A JP16518494A JPH0832104A JP H0832104 A JPH0832104 A JP H0832104A JP 6165184 A JP6165184 A JP 6165184A JP 16518494 A JP16518494 A JP 16518494A JP H0832104 A JPH0832104 A JP H0832104A
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- photoelectric conversion
- conversion device
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光電流の増幅率と応答性を改善する。
【構成】 光を吸収してキャリアを発生させる光吸収層
１０４および該キャリアを増倍させるキャリア増倍層１
０３が非単結晶材料からなり、該キャリア増倍層がその
バンドギャップを連続的に変化させた複数の層からなる
光電変換装置において、前記キャリア増倍層１０３の中
で電子のポテンシャルを高める層１０９，１１２，１１
５のバンドギャップが２．２ｅＶ以上の部分に、結合配
位数が３であるＶ族元素を１ａｔｍ％以上、１５ａｔｍ
％以下含む非単結晶シリコンカーバイト合金を用いる。
１０４および該キャリアを増倍させるキャリア増倍層１
０３が非単結晶材料からなり、該キャリア増倍層がその
バンドギャップを連続的に変化させた複数の層からなる
光電変換装置において、前記キャリア増倍層１０３の中
で電子のポテンシャルを高める層１０９，１１２，１１
５のバンドギャップが２．２ｅＶ以上の部分に、結合配
位数が３であるＶ族元素を１ａｔｍ％以上、１５ａｔｍ
％以下含む非単結晶シリコンカーバイト合金を用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光電変換装置に係わり、
特にアバランシェ増倍を利用した光電変換装置に関す
る。
特にアバランシェ増倍を利用した光電変換装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光電変換装置は、その光電変換特性に対
し高い信号対雑音比を持つことが要求されるが、なかで
もアバランシェ効果を利用したアバランシェフォトダイ
オード（以下ＡＰＤと略する）を受光部に使用した光電
変換装置は、この要求を満たすものと期待され、近年盛
んに開発が進められている。
し高い信号対雑音比を持つことが要求されるが、なかで
もアバランシェ効果を利用したアバランシェフォトダイ
オード（以下ＡＰＤと略する）を受光部に使用した光電
変換装置は、この要求を満たすものと期待され、近年盛
んに開発が進められている。
【０００３】従来、一般的に普及しているＡＰＤは、強
電界を印加してアバランシェ効果を引き出しており、そ
の増倍過程に内在するゆらぎのために、過剰増倍雑音が
発生し、信号対雑音比を低下させてしまう。
電界を印加してアバランシェ効果を引き出しており、そ
の増倍過程に内在するゆらぎのために、過剰増倍雑音が
発生し、信号対雑音比を低下させてしまう。
【０００４】この点を鑑みて、例えば、Ｆ．Ｃａｐａｓ
ｓｏらは、特開昭５８−１５７１７９号公報やＩＥＥＥ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ
第ＥＤＬ３版（１９８２年）の７１〜７３ページに、分
子線エピタキシー（ＭＢＥ）法等を用いて、主にIII −
Ｖ族に属する単結晶化合物半導体を用いて作成される、
光通信システムに使用可能な低雑音ＡＰＤを提案してい
る。
ｓｏらは、特開昭５８−１５７１７９号公報やＩＥＥＥ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ
第ＥＤＬ３版（１９８２年）の７１〜７３ページに、分
子線エピタキシー（ＭＢＥ）法等を用いて、主にIII −
Ｖ族に属する単結晶化合物半導体を用いて作成される、
光通信システムに使用可能な低雑音ＡＰＤを提案してい
る。
【０００５】そこで提案されている従来のＡＰＤの概略
的な構造を図１７および図１８を用いて説明する。図１
７は従来のＡＰＤの断面構造図である。ここでは、５つ
の層からなるＩ型バンドギャップ傾斜半導体層５０１，
５０３，５０５，５０７及び５０９が増倍層として、Ｐ
型半導体層５１１及びＮ型半導体層５１５で挟まれ、電
極５１３がＰ型半導体層５１１に、また電極５１４がＮ
型半導体層にそれぞれオーミック接触されている。図１
８は従来のＡＰＤに強電界を印加し動作状態にしたとき
のエネルギー帯構造図である。ここでバンドギャップが
急俊にステップバックするヘテロ接合部５０２，５０
４，５０６のエネルギー不連続がイオン化を助勢するの
で、そのステップバック近傍で選択的にイオン化が起こ
りキャリアが増倍される。
的な構造を図１７および図１８を用いて説明する。図１
７は従来のＡＰＤの断面構造図である。ここでは、５つ
の層からなるＩ型バンドギャップ傾斜半導体層５０１，
５０３，５０５，５０７及び５０９が増倍層として、Ｐ
型半導体層５１１及びＮ型半導体層５１５で挟まれ、電
極５１３がＰ型半導体層５１１に、また電極５１４がＮ
型半導体層にそれぞれオーミック接触されている。図１
８は従来のＡＰＤに強電界を印加し動作状態にしたとき
のエネルギー帯構造図である。ここでバンドギャップが
急俊にステップバックするヘテロ接合部５０２，５０
４，５０６のエネルギー不連続がイオン化を助勢するの
で、そのステップバック近傍で選択的にイオン化が起こ
りキャリアが増倍される。
【０００６】こうした構造をとることにより、イオン化
が起こる場所のゆらぎが少なくなり、増倍過程に内在す
るゆらぎが少なくなる。したがって過剰雑音が軽減され
た、信号対雑音比の改善された、光通信システムに使用
可能な低雑音ＡＰＤが実現できる。
が起こる場所のゆらぎが少なくなり、増倍過程に内在す
るゆらぎが少なくなる。したがって過剰雑音が軽減され
た、信号対雑音比の改善された、光通信システムに使用
可能な低雑音ＡＰＤが実現できる。
【０００７】以上説明したような従来のＡＰＤは強電界
が印加されて動作する光通信用の個別受光素子としては
有用であるが、従来のＡＰＤを蓄積動作を行なう、ビデ
オカメラ、スキャナーなどの光電変換装置に応用範囲を
広げて使用しようとすると、次のような問題点を生じ
る。 （１）従来のＡＰＤでは、III −Ｖ族、II−VI族等に属
する化合物半導体をその構造材料としているため、材料
の毒性、価格など工業材料としての問題点を有してい
る。 （２）その構成材料である単結晶化合物半導体の形成に
おいては、超高真空装置を用いて、高温（約５００℃以
上）で成膜を行なう必要があるので、大面積の光電変換
装置への応用が困難であり、また、信号処理回路等が既
に形成されている半導体基板上への積層も不可能であ
り、その応用範囲が限られる。 （３）低雑音のＡＰＤを実現するには、ステップバック
ヘテロ接合部のイオン化率を高めることが必要で、その
ためにはステップバック部のエネルギー不連続の価電子
帯側または伝導帯側の一方のみが大きな材料が求められ
るが、結晶化合物半導体では、こうした要求を満たせる
材料が限られてしまう。さらに雑音の一要因となる熱的
に発生する暗電流を抑制したさらに低雑音のＡＰＤを実
現するためには、最小禁制帯幅が（望ましくは１．０ｅ
Ｖよりも）大きな材料を用いて上記の要求を同時に満た
す必要があるが、結晶化合物半導体では、こうした要求
を満たせる材料は存在しない。
が印加されて動作する光通信用の個別受光素子としては
有用であるが、従来のＡＰＤを蓄積動作を行なう、ビデ
オカメラ、スキャナーなどの光電変換装置に応用範囲を
広げて使用しようとすると、次のような問題点を生じ
る。 （１）従来のＡＰＤでは、III −Ｖ族、II−VI族等に属
する化合物半導体をその構造材料としているため、材料
の毒性、価格など工業材料としての問題点を有してい
る。 （２）その構成材料である単結晶化合物半導体の形成に
おいては、超高真空装置を用いて、高温（約５００℃以
上）で成膜を行なう必要があるので、大面積の光電変換
装置への応用が困難であり、また、信号処理回路等が既
に形成されている半導体基板上への積層も不可能であ
り、その応用範囲が限られる。 （３）低雑音のＡＰＤを実現するには、ステップバック
ヘテロ接合部のイオン化率を高めることが必要で、その
ためにはステップバック部のエネルギー不連続の価電子
帯側または伝導帯側の一方のみが大きな材料が求められ
るが、結晶化合物半導体では、こうした要求を満たせる
材料が限られてしまう。さらに雑音の一要因となる熱的
に発生する暗電流を抑制したさらに低雑音のＡＰＤを実
現するためには、最小禁制帯幅が（望ましくは１．０ｅ
Ｖよりも）大きな材料を用いて上記の要求を同時に満た
す必要があるが、結晶化合物半導体では、こうした要求
を満たせる材料は存在しない。
【０００８】上記（１）〜（３）にあげたような問題点
を解決する方法として、我々は特開平３−２７８４８２
号公報で、低温で作製され自由に禁制帯幅を制御できる
非単結晶シリコン系材料で形成した、ステップバック構
造を持ったＡＰＤを提案している。
を解決する方法として、我々は特開平３−２７８４８２
号公報で、低温で作製され自由に禁制帯幅を制御できる
非単結晶シリコン系材料で形成した、ステップバック構
造を持ったＡＰＤを提案している。
【０００９】一方、Ｓ−Ｃ．ＪＯＷ等はＩＥＥＥ ＴＲ
ＡＮＳＡＣＴＩＯＮ ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶ
ＩＣＥＳ ＶＯＬ．３５，Ｎｏ８，ＡＵＧ．１９８８
Ｐ１２７９の中で非単結晶シリコン系材料を形成したＡ
ＰＤ素子を報告している。これは、Ｅｇが狭いｗｅｌｌ
部と、Ｅｇが広いｂａｒｒｉｅｒ部を交互に積層したも
ので、禁制帯幅はｗｅｌｌ部、ｂａｒｒｉｅｒ部それぞ
れの部分で一定で、禁制帯幅の連続的な増加部分はな
い。このため、ＪＯＷの例では、伝導帯の電子の流れ方
向に越えなければならないエネルギー障壁が存在するこ
とになり、伝導帯での電子の流れや蓄積やインパクト増
倍などに不安定な現象が起こる。これは、増倍部分のゆ
らぎや光量差による段差部での電化蓄積状態に依存する
増倍量の変化などにつながる。これが原因と考えられ
る、印加電圧による増倍率の変化が起こることなどがＪ
ＯＷの報告に記載されている。このような現象は、ステ
ップバックのエネルギー段差を利用し、この部分のみで
増倍が起こす、我々の提案したＡＰＤのように、連続し
たなめらかな禁制帯幅の増加によって電子のポテンシャ
ルを高め、ステップバックのエネルギー段差を利用し、
この部分でのみイオン化による増倍を起こす素子ではこ
のような増倍率の変動は発生しない。よって、ＪＯＷの
提案している素子構造では、本発明者らが提案したＡＰ
Ｄ素子のイオン化による増倍とは異なった、トンネリン
グやバンドモジュレーションなどの増倍メカニズムが複
合して起こっていると考えられる。
ＡＮＳＡＣＴＩＯＮ ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶ
ＩＣＥＳ ＶＯＬ．３５，Ｎｏ８，ＡＵＧ．１９８８
Ｐ１２７９の中で非単結晶シリコン系材料を形成したＡ
ＰＤ素子を報告している。これは、Ｅｇが狭いｗｅｌｌ
部と、Ｅｇが広いｂａｒｒｉｅｒ部を交互に積層したも
ので、禁制帯幅はｗｅｌｌ部、ｂａｒｒｉｅｒ部それぞ
れの部分で一定で、禁制帯幅の連続的な増加部分はな
い。このため、ＪＯＷの例では、伝導帯の電子の流れ方
向に越えなければならないエネルギー障壁が存在するこ
とになり、伝導帯での電子の流れや蓄積やインパクト増
倍などに不安定な現象が起こる。これは、増倍部分のゆ
らぎや光量差による段差部での電化蓄積状態に依存する
増倍量の変化などにつながる。これが原因と考えられ
る、印加電圧による増倍率の変化が起こることなどがＪ
ＯＷの報告に記載されている。このような現象は、ステ
ップバックのエネルギー段差を利用し、この部分のみで
増倍が起こす、我々の提案したＡＰＤのように、連続し
たなめらかな禁制帯幅の増加によって電子のポテンシャ
ルを高め、ステップバックのエネルギー段差を利用し、
この部分でのみイオン化による増倍を起こす素子ではこ
のような増倍率の変動は発生しない。よって、ＪＯＷの
提案している素子構造では、本発明者らが提案したＡＰ
Ｄ素子のイオン化による増倍とは異なった、トンネリン
グやバンドモジュレーションなどの増倍メカニズムが複
合して起こっていると考えられる。
【００１０】一方従来から、非晶質Ｓｉ系材料の電気特
性の改善を目的として様々の試みが行われている。その
方法の一つに不純物添加によるものがある。従来例とし
ては、特開昭５７−９０９３３号公報で非晶質Ｓｉ成膜
の際にＮＯ，ＮＯ2 ，Ｎ2 Ｏなどを添加する例、特開昭
５８−１０６５４６号公報、特開昭５８−１０６５４７
号公報では非単結晶ＳｉＣにＮ2 とＯ2 ，Ｎ2 、特公平
３−３７７３１号公報では微量のＯまたはＮを添加する
例が開示されているが、ＡＰＤの増倍層に用いるような
非常に禁制帯幅の広い非単結晶ＳｉＣに添加物を加えた
ときの効果に関して開示されたものはなかった。非単結
晶を用いたＡＰＤに関しては、特開平３−２７８４８２
号公報に、ＮやＯを含んだ原料をＳｉ系原料ガスと混合
してＳｉ x Ｎ1-x ，Ｓｉx Ｏ1-x ，Ｓｉx Ｎy Ｏz 等の
ワイドバンドギャップ材料として用いた例が開示されて
いるが、ワイドバンドギャップ材料の欠陥準位を低減す
る方法に関しての記述はなく、非単結晶ＳｉＣ膜に多量
の異質な元素を混入し三元系合金膜として用い素子特性
を改善を目的とするものはなかった。
性の改善を目的として様々の試みが行われている。その
方法の一つに不純物添加によるものがある。従来例とし
ては、特開昭５７−９０９３３号公報で非晶質Ｓｉ成膜
の際にＮＯ，ＮＯ2 ，Ｎ2 Ｏなどを添加する例、特開昭
５８−１０６５４６号公報、特開昭５８−１０６５４７
号公報では非単結晶ＳｉＣにＮ2 とＯ2 ，Ｎ2 、特公平
３−３７７３１号公報では微量のＯまたはＮを添加する
例が開示されているが、ＡＰＤの増倍層に用いるような
非常に禁制帯幅の広い非単結晶ＳｉＣに添加物を加えた
ときの効果に関して開示されたものはなかった。非単結
晶を用いたＡＰＤに関しては、特開平３−２７８４８２
号公報に、ＮやＯを含んだ原料をＳｉ系原料ガスと混合
してＳｉ x Ｎ1-x ，Ｓｉx Ｏ1-x ，Ｓｉx Ｎy Ｏz 等の
ワイドバンドギャップ材料として用いた例が開示されて
いるが、ワイドバンドギャップ材料の欠陥準位を低減す
る方法に関しての記述はなく、非単結晶ＳｉＣ膜に多量
の異質な元素を混入し三元系合金膜として用い素子特性
を改善を目的とするものはなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】非単結晶シリコン系材
料で形成したステップバックを持ったＡＰＤにおいて
は、増倍層にあるステア構造部のシリコンカーバイトの
禁制帯幅（光学バンドギャップ）が２．２ｅＶより大き
くなる領域で膜中の欠陥密度が急激に増大し、再結合中
心となってキャリアを失わせたり、電界がこの欠陥密度
の大きい部分に集中し、デバイス内部のキャリア増倍層
のステア構造部に電界が十分に掛からないなどの問題が
起きることもあった。 （発明の目的）本発明は増倍層のステア構造部の２．２
ｅＶ以上の光学バンドギャップを持つＳｉＣの欠陥準位
を低減し、キャリアの走行性向上および、キャリアの再
結合を抑制することによって低電圧印加時にも高増倍率
で応答速度が優れ、回路形成後の半導体基板上にも積層
可能な光電変換装置を提供しようとするものである。
料で形成したステップバックを持ったＡＰＤにおいて
は、増倍層にあるステア構造部のシリコンカーバイトの
禁制帯幅（光学バンドギャップ）が２．２ｅＶより大き
くなる領域で膜中の欠陥密度が急激に増大し、再結合中
心となってキャリアを失わせたり、電界がこの欠陥密度
の大きい部分に集中し、デバイス内部のキャリア増倍層
のステア構造部に電界が十分に掛からないなどの問題が
起きることもあった。 （発明の目的）本発明は増倍層のステア構造部の２．２
ｅＶ以上の光学バンドギャップを持つＳｉＣの欠陥準位
を低減し、キャリアの走行性向上および、キャリアの再
結合を抑制することによって低電圧印加時にも高増倍率
で応答速度が優れ、回路形成後の半導体基板上にも積層
可能な光電変換装置を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の光電変換装置
は、光を吸収してキャリアを発生させる光吸収層および
該キャリアを増倍させるキャリア増倍層が非単結晶材料
からなり、該キャリア増倍層がそのバンドギャップを連
続的に変化させた複数の層からなる光電変換装置におい
て、前記キャリア増倍層の中で電子のポテンシャルを高
める層のバンドギャップが２．２ｅＶ以上の部分に、結
合配位数が３である周期律表Ｖ族元素を１ａｔｍ％以
上、１５ａｔｍ％以下含む非単結晶シリコンカーバイト
合金を用いることを特徴とする。
は、光を吸収してキャリアを発生させる光吸収層および
該キャリアを増倍させるキャリア増倍層が非単結晶材料
からなり、該キャリア増倍層がそのバンドギャップを連
続的に変化させた複数の層からなる光電変換装置におい
て、前記キャリア増倍層の中で電子のポテンシャルを高
める層のバンドギャップが２．２ｅＶ以上の部分に、結
合配位数が３である周期律表Ｖ族元素を１ａｔｍ％以
上、１５ａｔｍ％以下含む非単結晶シリコンカーバイト
合金を用いることを特徴とする。
【００１３】また本発明の光電変換装置は、ポテンシャ
ルを高める層で最もバンドギャップが高くＶ族元素の濃
度が高い部分とバンドギャップが最小の部分とのヘテロ
接合部に、膜厚が２００オングストローム以下で結合配
位数３であるＶ族元素の含有量が連続的に減少していく
層を挟み込んだことを特徴とする。
ルを高める層で最もバンドギャップが高くＶ族元素の濃
度が高い部分とバンドギャップが最小の部分とのヘテロ
接合部に、膜厚が２００オングストローム以下で結合配
位数３であるＶ族元素の含有量が連続的に減少していく
層を挟み込んだことを特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明は、非単結晶材料を用いて、光学的禁制
帯幅を連続的に変化させた層を、複数層重ねた構造で構
成されたキャリア増倍層を持ったＡＰＤ型の光電変換装
置において、増倍層のバンドギャップが２．２ｅＶ以上
の部分に、結合配位数が３であるＶ族元素を、１ａｔｍ
％以上、１５ａｔｍ％以下の範囲で添加することによっ
て膜中の欠陥密度を減少させた非単結晶シリコンカーバ
イト合金膜を用いることにより、キャリアの走行の障害
になっていたトラップを減らし、この部分の欠陥に集中
していた電界をデバイス内部に適当に分配することを可
能とするものである。
帯幅を連続的に変化させた層を、複数層重ねた構造で構
成されたキャリア増倍層を持ったＡＰＤ型の光電変換装
置において、増倍層のバンドギャップが２．２ｅＶ以上
の部分に、結合配位数が３であるＶ族元素を、１ａｔｍ
％以上、１５ａｔｍ％以下の範囲で添加することによっ
て膜中の欠陥密度を減少させた非単結晶シリコンカーバ
イト合金膜を用いることにより、キャリアの走行の障害
になっていたトラップを減らし、この部分の欠陥に集中
していた電界をデバイス内部に適当に分配することを可
能とするものである。
【００１５】この時、非単結晶シリコンカーバイトはＶ
族の元素を添加し三元系の合金膜化をすることによって
結合エネルギーが変化し、イオン化層に用いるバンドギ
ャップの小さい非単結晶ＳｉやＳｉＧｅとの接合部にお
いて、価電子帯側に段差を生じ、正孔の走行を妨げてし
まう。そこで、このエネルギー段差を見かけ上なだらか
にするために、膜厚が２００オングストローム以下でＶ
族含有量が連続的減少する層を挟み込む。この２００オ
ングストロームというのは高エネルギー状態の電子が、
Ｖ族含有量が少なくトラップの多いＳｉＣ膜を通過出来
る距離である。
族の元素を添加し三元系の合金膜化をすることによって
結合エネルギーが変化し、イオン化層に用いるバンドギ
ャップの小さい非単結晶ＳｉやＳｉＧｅとの接合部にお
いて、価電子帯側に段差を生じ、正孔の走行を妨げてし
まう。そこで、このエネルギー段差を見かけ上なだらか
にするために、膜厚が２００オングストローム以下でＶ
族含有量が連続的減少する層を挟み込む。この２００オ
ングストロームというのは高エネルギー状態の電子が、
Ｖ族含有量が少なくトラップの多いＳｉＣ膜を通過出来
る距離である。
【００１６】これによりキャリアの走行性が向上し、低
電圧印加時にも高増倍率で応答速度にすぐれ、しかも作
製が容易で安全性などの面で工業的にも有利であり、ま
た低温作製であるために基板を選ばず、信号処理回路等
が既に形成された半導体基板上へも積層可能な光電変換
装置が実現できる。 （実験）ここで、本発明に至る過程で本発明者らは以下
のような検討を行った。
電圧印加時にも高増倍率で応答速度にすぐれ、しかも作
製が容易で安全性などの面で工業的にも有利であり、ま
た低温作製であるために基板を選ばず、信号処理回路等
が既に形成された半導体基板上へも積層可能な光電変換
装置が実現できる。 （実験）ここで、本発明に至る過程で本発明者らは以下
のような検討を行った。
【００１７】図３は、Ｓｉ系ガスと炭化水素を原料に用
いてプラズマＣＶＤによってシリコンカーバイト膜を堆
積したときの、作製されたＳｉＣ膜のバンドギャップ
（Ｅｇ）とＮｓ（電子スピン共鳴（ＥＳＲ）法で測定さ
れるスピン密度Ｎｓを膜中のダングリングボンドとす
る）を比較したものである。Ｅｇが２．２ｅＶを越える
とＮｓが急激に増大しているのが判る。
いてプラズマＣＶＤによってシリコンカーバイト膜を堆
積したときの、作製されたＳｉＣ膜のバンドギャップ
（Ｅｇ）とＮｓ（電子スピン共鳴（ＥＳＲ）法で測定さ
れるスピン密度Ｎｓを膜中のダングリングボンドとす
る）を比較したものである。Ｅｇが２．２ｅＶを越える
とＮｓが急激に増大しているのが判る。
【００１８】図４は、ＳｉＨ4 とＣＨ4 を原料にして作
製した３．４ｅＶ＜Ｅｇ＜３．６ｅＶのＳｉＣ膜へ、Ｎ
を添加した時のＮｓを示したものである。実験条件は以
下のようであった。
製した３．４ｅＶ＜Ｅｇ＜３．６ｅＶのＳｉＣ膜へ、Ｎ
を添加した時のＮｓを示したものである。実験条件は以
下のようであった。
【００１９】 基板 石英 基板温度 ２５０℃ 圧力 ２００ｍｔｏｒｒ ＲＦパワー ０．０５Ｗ／ｃｍ2 ＳｉＨ4 ２ｓｃｃｍ ＣＨ4 ２００ｓｃｃｍ Ｎ2 １〜３００ｓｃｃｍ 原料ガスに対するＮ2 の添加量に応じてＮｓが減少し、
ある値で極小値を持っていることが判る。この時作製し
た膜を、ＳＩＭＳ分析法によって組成分析をした結果を
図４の上のＸ軸に示してある。Ｎの含有量が１〜１５ａ
ｔｍ％の範囲で、Ｎｓの低減効果があることが判る。図
５は、炭素濃度の高いワイドバンドギャップのＳｉＣ膜
の結合状態を模式的に表したものである。ＳｉとＣ原子
の結合半径の違いや、ＣＨ3 がＨのように結合を終端し
てしまうので、比較的テトラヘドラル型に近いネットワ
ークを持った、ａ−Ｓｉや炭素濃度の低いＳｉＣとはま
ったく異なったネットワーク構造を示している。図６
は、その炭素濃度の高ワイドバンドギャップのＳｉＣ膜
に配位数３のＶ族元素を添加した時の結合の様子を表し
たものである。配位数４のＳｉやＣ原子では、結合手が
余ってしまうような所に、配位数３のＶ族元素が置き代
わって結合し構造緩和に寄与している。
ある値で極小値を持っていることが判る。この時作製し
た膜を、ＳＩＭＳ分析法によって組成分析をした結果を
図４の上のＸ軸に示してある。Ｎの含有量が１〜１５ａ
ｔｍ％の範囲で、Ｎｓの低減効果があることが判る。図
５は、炭素濃度の高いワイドバンドギャップのＳｉＣ膜
の結合状態を模式的に表したものである。ＳｉとＣ原子
の結合半径の違いや、ＣＨ3 がＨのように結合を終端し
てしまうので、比較的テトラヘドラル型に近いネットワ
ークを持った、ａ−Ｓｉや炭素濃度の低いＳｉＣとはま
ったく異なったネットワーク構造を示している。図６
は、その炭素濃度の高ワイドバンドギャップのＳｉＣ膜
に配位数３のＶ族元素を添加した時の結合の様子を表し
たものである。配位数４のＳｉやＣ原子では、結合手が
余ってしまうような所に、配位数３のＶ族元素が置き代
わって結合し構造緩和に寄与している。
【００２０】一方、このＮドープを行ったＳｉＣ膜とＳ
ｉＧｅ膜を積層したサンプルのＸ線フォトエレクトロン
・スペクトロスコピィ（ＸＰＳ）を行ったところ、Ｓｉ
Ｃ膜中の結合エネルギーに変化が生じ、図７に示したよ
うに価電子帯側に段差（ΔＥｖ）が生じてしまうことが
判った。我々が、ワイドバンドギャップのＳｉＣ膜を応
用しようとしているＡＰＤでは、価電子帯に段差がある
と正孔の蓄積領域として作用するために、イオン化によ
って発生したキャリアが再結合し増倍効果を抑制してし
まう。図８のように、ＳｉＣ中のＮ含有量が減少すると
ΔＥｖが減る傾向がある。そこで、図９で示したように
段差を正孔がスムーズに流れられるように、Ｓｉx Ｃy
Ｎz のバンドギャップが最大のところからＳｉＧｅ部へ
Ｎ含有量を連続的に減少させたＳｉx Ｃy Ｎz を挟み込
む。 ［実施態様例］図１を参照して本発明の実施態様例を説
明する。
ｉＧｅ膜を積層したサンプルのＸ線フォトエレクトロン
・スペクトロスコピィ（ＸＰＳ）を行ったところ、Ｓｉ
Ｃ膜中の結合エネルギーに変化が生じ、図７に示したよ
うに価電子帯側に段差（ΔＥｖ）が生じてしまうことが
判った。我々が、ワイドバンドギャップのＳｉＣ膜を応
用しようとしているＡＰＤでは、価電子帯に段差がある
と正孔の蓄積領域として作用するために、イオン化によ
って発生したキャリアが再結合し増倍効果を抑制してし
まう。図８のように、ＳｉＣ中のＮ含有量が減少すると
ΔＥｖが減る傾向がある。そこで、図９で示したように
段差を正孔がスムーズに流れられるように、Ｓｉx Ｃy
Ｎz のバンドギャップが最大のところからＳｉＧｅ部へ
Ｎ含有量を連続的に減少させたＳｉx Ｃy Ｎz を挟み込
む。 ［実施態様例］図１を参照して本発明の実施態様例を説
明する。
【００２１】図１において、１００は基板、１０１は金
属電極、１０２は正孔注入を阻止するためのＮ型非単結
晶Ｓｉ：Ｈからなる電荷注入阻止層、１０３はキャリア
増倍を行なうためのａ−Ｓｉ1-x Ｇｅx ：Ｈ〜ａ−Ｓｉ
1-y Ｃy ：Ｈの組成を変化させて禁制帯幅を変化させた
増倍層、１０４は光を吸収しキャリアを発生させるため
のａ−Ｓｉ：Ｈからなる光吸収層、１０５は電子注入を
阻止するためのＰ型非単結晶Ｓｉ：Ｈからなる電荷注入
阻止層、１０６は透明電極である。
属電極、１０２は正孔注入を阻止するためのＮ型非単結
晶Ｓｉ：Ｈからなる電荷注入阻止層、１０３はキャリア
増倍を行なうためのａ−Ｓｉ1-x Ｇｅx ：Ｈ〜ａ−Ｓｉ
1-y Ｃy ：Ｈの組成を変化させて禁制帯幅を変化させた
増倍層、１０４は光を吸収しキャリアを発生させるため
のａ−Ｓｉ：Ｈからなる光吸収層、１０５は電子注入を
阻止するためのＰ型非単結晶Ｓｉ：Ｈからなる電荷注入
阻止層、１０６は透明電極である。
【００２２】金属電極１０１と透明電極１０６は蒸着法
やスパッタ法で、電荷注入阻止層１０５、増倍層１０
３、光吸収層１０４及び電荷注入阻止層１０２はプラズ
マＣＶＤ法で作成した。
やスパッタ法で、電荷注入阻止層１０５、増倍層１０
３、光吸収層１０４及び電荷注入阻止層１０２はプラズ
マＣＶＤ法で作成した。
【００２３】非晶質層作成の際に用いた原料ガスは、電
荷注入阻止層１０２にはシリコン系の原料ガスとＰＨ3
などのＮ型のドーピングガスを、増倍層１０３にはシリ
コン系、ゲルマン系、炭素系、希釈ガスとして水素と場
合によっては極めて少量のＢ 2 Ｈ6 ，ＢＦ3 ，ＰＨ3 な
どのドーパントを、光吸収層１０４にはＳｉＨ4 ，Ｈ 2
を、電荷注入阻止層１０５にはシリコン系の原料ガスと
希釈ガス、ＢＦ3 ，Ｂ 2 Ｈ6 などを用いる。成膜時の基
板温度は一般には１００〜４００℃以下、好ましくは１
５０〜３５０℃、最適には２００〜３００℃である。増
倍層１０３は原料ガスのうち炭素系やゲルマン系のガス
と、場合によってはドーピングガス流量を連続的に変化
させた、禁制帯幅変化層１０７〜１１５から成り立って
いる。増倍層の禁制帯幅変化領域の積層は、まず、シリ
コン系とゲルマン系の原料ガスと、場合によっては少量
のドーピングガスを加え最小禁制帯幅の層１０７を電子
のミーンフリーパスよりも厚く形成する。ここがキャリ
アのイオン化が起こる部分である。
荷注入阻止層１０２にはシリコン系の原料ガスとＰＨ3
などのＮ型のドーピングガスを、増倍層１０３にはシリ
コン系、ゲルマン系、炭素系、希釈ガスとして水素と場
合によっては極めて少量のＢ 2 Ｈ6 ，ＢＦ3 ，ＰＨ3 な
どのドーパントを、光吸収層１０４にはＳｉＨ4 ，Ｈ 2
を、電荷注入阻止層１０５にはシリコン系の原料ガスと
希釈ガス、ＢＦ3 ，Ｂ 2 Ｈ6 などを用いる。成膜時の基
板温度は一般には１００〜４００℃以下、好ましくは１
５０〜３５０℃、最適には２００〜３００℃である。増
倍層１０３は原料ガスのうち炭素系やゲルマン系のガス
と、場合によってはドーピングガス流量を連続的に変化
させた、禁制帯幅変化層１０７〜１１５から成り立って
いる。増倍層の禁制帯幅変化領域の積層は、まず、シリ
コン系とゲルマン系の原料ガスと、場合によっては少量
のドーピングガスを加え最小禁制帯幅の層１０７を電子
のミーンフリーパスよりも厚く形成する。ここがキャリ
アのイオン化が起こる部分である。
【００２４】次にシリコン系と炭素系とＶ族系の原料ガ
スを用いて最大禁制帯幅層の形成をするところから開始
し、Ｖ族系の原料ガスを急激に増加しΔＥｖをなだらか
にする層１０８を作る。その後Ｖ族系の原料ガスは徐々
に減少させ、炭素系原料ガスの流量も徐々に減らしゼロ
になった時点からゲルマン系原料ガスの流量を徐々に増
やすことによって最小禁制帯幅層に至るようにキャリア
のポテンシャルを高める層１０９を作る。場合によって
はドーピングガスを導入し、その流量も変化させる。こ
の時のＶ族原料の含有率は一般には２０％以下、より好
ましくは１〜１６％、最適には２〜１５％である。
スを用いて最大禁制帯幅層の形成をするところから開始
し、Ｖ族系の原料ガスを急激に増加しΔＥｖをなだらか
にする層１０８を作る。その後Ｖ族系の原料ガスは徐々
に減少させ、炭素系原料ガスの流量も徐々に減らしゼロ
になった時点からゲルマン系原料ガスの流量を徐々に増
やすことによって最小禁制帯幅層に至るようにキャリア
のポテンシャルを高める層１０９を作る。場合によって
はドーピングガスを導入し、その流量も変化させる。こ
の時のＶ族原料の含有率は一般には２０％以下、より好
ましくは１〜１６％、最適には２〜１５％である。
【００２５】続けて最小禁制帯幅の層１１０を堆積し次
段のイオン化層とする。これを繰り返して増倍層１０３
を構成する部分を積層する。増倍層の形成が終わった
ら、シリコン系の原料を用いて光吸収層１０４を堆積
し、ＣＶＤの最後にＰ型のドーパントを加えて電子の注
入阻止層１０５を形成する。
段のイオン化層とする。これを繰り返して増倍層１０３
を構成する部分を積層する。増倍層の形成が終わった
ら、シリコン系の原料を用いて光吸収層１０４を堆積
し、ＣＶＤの最後にＰ型のドーパントを加えて電子の注
入阻止層１０５を形成する。
【００２６】図１に示した実施態様例の光電変換装置の
エネルギー帯構造を図２に示す。図２は本光電変換装置
に電界が印加された場合のエネルギー帯図である。
エネルギー帯構造を図２に示す。図２は本光電変換装置
に電界が印加された場合のエネルギー帯図である。
【００２７】図２は、ａ−Ｓｉ1-y Ｃy ：Ｈの組成を変
化させた禁制帯幅変化層（キャリアのポテンシャルを高
める層）１０９，１１２，１１５，の３つの層からなる
増倍領域の最小禁制帯幅がＥｇ１、最大禁制帯幅がＥｇ
２、光吸収層１０４の禁制帯幅がＥｇ３であることを示
している。また、１１６，１１７，１１８がステップバ
ックヘテロ接合であることを示している。ここで作成し
た光吸収層１０４の禁制帯幅Ｅｇ３は一般には１．６０
〜１．９０ｅｖ、好ましくは１．６５〜１．８５ｅＶ、
最適には１．７〜１．８０ｅＶである。禁制帯幅変化層
１０９，１１２，１１５のうちの最大禁制帯幅を与える
層ａ−Ｓｉ1-y Ｃy の組成比ｙは一般には０．４０〜
０．６０、好ましくは０．４４〜０．５６、最適には
０．４８〜０．５４であり、それらの禁制帯幅Ｅｇ２は
一般には２．５〜４．０ｅＶ、好ましくは２．７〜３．
８ｅＶ、最適には２．８〜３．５ｅＶである。また、最
小禁制帯幅を与える層ａ−Ｓｉ1-x Ｇｅx ：ＨのＧｅの
組成比はほぼ同一であり一般には０．３５〜０．４５、
好ましくは０．３７〜０．４３、最適には０．３８〜
０．４２であり、それらの禁制帯幅Ｅｇ１一般には１．
１〜１．８ｅＶ、好ましくは１．２〜１．７ｅＶ、最適
には１．４〜１．６ｅＶである。このとき、ステップバ
ックヘテロ接合近傍のフェルミ準位は真空準位から測っ
てほぼ一定であることが望ましい。
化させた禁制帯幅変化層（キャリアのポテンシャルを高
める層）１０９，１１２，１１５，の３つの層からなる
増倍領域の最小禁制帯幅がＥｇ１、最大禁制帯幅がＥｇ
２、光吸収層１０４の禁制帯幅がＥｇ３であることを示
している。また、１１６，１１７，１１８がステップバ
ックヘテロ接合であることを示している。ここで作成し
た光吸収層１０４の禁制帯幅Ｅｇ３は一般には１．６０
〜１．９０ｅｖ、好ましくは１．６５〜１．８５ｅＶ、
最適には１．７〜１．８０ｅＶである。禁制帯幅変化層
１０９，１１２，１１５のうちの最大禁制帯幅を与える
層ａ−Ｓｉ1-y Ｃy の組成比ｙは一般には０．４０〜
０．６０、好ましくは０．４４〜０．５６、最適には
０．４８〜０．５４であり、それらの禁制帯幅Ｅｇ２は
一般には２．５〜４．０ｅＶ、好ましくは２．７〜３．
８ｅＶ、最適には２．８〜３．５ｅＶである。また、最
小禁制帯幅を与える層ａ−Ｓｉ1-x Ｇｅx ：ＨのＧｅの
組成比はほぼ同一であり一般には０．３５〜０．４５、
好ましくは０．３７〜０．４３、最適には０．３８〜
０．４２であり、それらの禁制帯幅Ｅｇ１一般には１．
１〜１．８ｅＶ、好ましくは１．２〜１．７ｅＶ、最適
には１．４〜１．６ｅＶである。このとき、ステップバ
ックヘテロ接合近傍のフェルミ準位は真空準位から測っ
てほぼ一定であることが望ましい。
【００２８】図２をみてもわかるように、本実施例にお
いては、電界印加時において傾斜型増倍層のステップバ
ックヘテロ接合部にも有効に電界が掛かっており、キャ
リアがＮ型電極側へドリフト出来るようになっている。
このことから、実施態様例における光電変換装置の増倍
率は、バイアス印加電圧を変えた時にもほとんど変化さ
せずに、高く保つことが可能になる。また、増倍に伴っ
て発生した過剰雑音は低い。また、暗電流も低く抑える
ことが出来る。
いては、電界印加時において傾斜型増倍層のステップバ
ックヘテロ接合部にも有効に電界が掛かっており、キャ
リアがＮ型電極側へドリフト出来るようになっている。
このことから、実施態様例における光電変換装置の増倍
率は、バイアス印加電圧を変えた時にもほとんど変化さ
せずに、高く保つことが可能になる。また、増倍に伴っ
て発生した過剰雑音は低い。また、暗電流も低く抑える
ことが出来る。
【００２９】なお、本実施態様例においては、増倍層内
の禁制帯幅変化層が３層であったが、これは単なる一例
であり、その層数は幾つでもよく、所望の増倍率に応じ
て決めればよい。
の禁制帯幅変化層が３層であったが、これは単なる一例
であり、その層数は幾つでもよく、所望の増倍率に応じ
て決めればよい。
【００３０】また、本実施態様例においては、ステップ
バックヘテロ接合１１６，１１７，１１８が急俊な接合
になっているが、電子の平均自由行程以内の範囲であれ
ば接合がなだらかになっていても、同様の効果が得られ
る。また、接合が平均自由行程の範囲をこえてさらにな
だらかに続いている場合であっても、禁制帯幅の頂点か
ら平均自由行程進んだところのエネルギー段差が所望の
作用をもたらす範囲にあればよい。
バックヘテロ接合１１６，１１７，１１８が急俊な接合
になっているが、電子の平均自由行程以内の範囲であれ
ば接合がなだらかになっていても、同様の効果が得られ
る。また、接合が平均自由行程の範囲をこえてさらにな
だらかに続いている場合であっても、禁制帯幅の頂点か
ら平均自由行程進んだところのエネルギー段差が所望の
作用をもたらす範囲にあればよい。
【００３１】また、禁制帯幅変化層の厚さは一般には１
００〜１０００オングストローム、好ましくは１５０〜
８００オングストローム、最適には１９０〜３００オン
グストロームである。光吸収層の厚さは一般には０．６
〜１．４μｍ、好ましくは０．８〜１．２μｍ、最適に
は０．９〜１．１μｍであるが、入射光が光吸収層を通
過して増倍層まで達しない厚さであればよく、この厚さ
は光吸収係数により決められる。
００〜１０００オングストローム、好ましくは１５０〜
８００オングストローム、最適には１９０〜３００オン
グストロームである。光吸収層の厚さは一般には０．６
〜１．４μｍ、好ましくは０．８〜１．２μｍ、最適に
は０．９〜１．１μｍであるが、入射光が光吸収層を通
過して増倍層まで達しない厚さであればよく、この厚さ
は光吸収係数により決められる。
【００３２】また、本実施態様例の非晶質層の原料ガス
には、シリコン系材料としてＳｉＨ 4 ，ＳｉＦ4 ，Ｓｉ
2 Ｈ6 ，Ｓｉ2 Ｆ6 ，Ｓｉ3 Ｈ8 ，ＳｉＨ3 Ｆ，Ｓｉ2
Ｆ2等の鎖状シラン化合物、Ｓｉ4 Ｈ8 ，Ｓｉ5 Ｈ10，
Ｓｉ6 Ｈ12等の環状シラン化合物等を使うことができ、
炭素系材料として、ＣＨ4 ，ＣＨ2 Ｆ2 ，Ｃ2 Ｈ6 ，Ｃ
2 Ｈ4 ，Ｃ2 Ｈ2 ，Ｓｉ（ＣＨ3 ）4 ，ＳｉＨ（Ｃ
Ｈ3 ）3 等の炭素化合物を使うことができ、ＧｅＨ4 の
かわりにＧｅＦ4 等のゲルマニウム化合物、ＳｎＨ 4 等
のスズ化合物を使うことができ、Ｐ型ドーピングガスと
してＢ2 Ｈ6 やＢ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｔｌ等の第III 族原子
を含むガスを使うことができ、Ｎ型ドーピングガスとし
て、ＰＨ3 やＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ等の第Ｖ族原子を含
むガスを使うことができる。構造緩和のために結合配位
数３のＶ族元素を混入するが、これにはＮ，Ｐ，Ａｓを
含むガス、例えばＮ2 ，ＮＨ3 ，Ｈ2 ＮＮＨ2 ，ＨＮ3
ＮＨ4Ｎ3 ，ＮＦ3 ，ＰＨ3 ，ＡｓＨ3 や炭化水素化合
物にＮ，Ｐ，Ａｓが結合した化合物なども用いることが
出来る。
には、シリコン系材料としてＳｉＨ 4 ，ＳｉＦ4 ，Ｓｉ
2 Ｈ6 ，Ｓｉ2 Ｆ6 ，Ｓｉ3 Ｈ8 ，ＳｉＨ3 Ｆ，Ｓｉ2
Ｆ2等の鎖状シラン化合物、Ｓｉ4 Ｈ8 ，Ｓｉ5 Ｈ10，
Ｓｉ6 Ｈ12等の環状シラン化合物等を使うことができ、
炭素系材料として、ＣＨ4 ，ＣＨ2 Ｆ2 ，Ｃ2 Ｈ6 ，Ｃ
2 Ｈ4 ，Ｃ2 Ｈ2 ，Ｓｉ（ＣＨ3 ）4 ，ＳｉＨ（Ｃ
Ｈ3 ）3 等の炭素化合物を使うことができ、ＧｅＨ4 の
かわりにＧｅＦ4 等のゲルマニウム化合物、ＳｎＨ 4 等
のスズ化合物を使うことができ、Ｐ型ドーピングガスと
してＢ2 Ｈ6 やＢ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｔｌ等の第III 族原子
を含むガスを使うことができ、Ｎ型ドーピングガスとし
て、ＰＨ3 やＰ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ等の第Ｖ族原子を含
むガスを使うことができる。構造緩和のために結合配位
数３のＶ族元素を混入するが、これにはＮ，Ｐ，Ａｓを
含むガス、例えばＮ2 ，ＮＨ3 ，Ｈ2 ＮＮＨ2 ，ＨＮ3
ＮＨ4Ｎ3 ，ＮＦ3 ，ＰＨ3 ，ＡｓＨ3 や炭化水素化合
物にＮ，Ｐ，Ａｓが結合した化合物なども用いることが
出来る。
【００３３】また非晶質層の作成にはプラズマＣＶＤ法
の他にマイクロ波、ＥＣＲプラズマ法等も有用である。
の他にマイクロ波、ＥＣＲプラズマ法等も有用である。
【００３４】上に述べた半導体層では非晶質層を用いた
が、多結晶等の非単結晶を用いてもよい。
が、多結晶等の非単結晶を用いてもよい。
【００３５】また、本実施態様例では、電荷注入阻止層
のＰ層側から光を入射し、電子により増倍動作を起こし
ているが、電荷注入阻止層のＰ層とＮ層を入れ替え、増
倍層の価電子帯側に急俊なステップバックヘテロ接合が
形成されるようにして、電荷注入阻止層のＮ側から光を
入射し、正孔により増倍動作を起こさせてもよい。
のＰ層側から光を入射し、電子により増倍動作を起こし
ているが、電荷注入阻止層のＰ層とＮ層を入れ替え、増
倍層の価電子帯側に急俊なステップバックヘテロ接合が
形成されるようにして、電荷注入阻止層のＮ側から光を
入射し、正孔により増倍動作を起こさせてもよい。
【００３６】さらに、本実施態様例では、透明電極１０
６が基板１００と反対側に設けられていたが、成膜プロ
セスの順序を逆にして基板１００のすぐ上に透明電極を
堆積し、電荷注入阻止層、光吸収層、増倍層を逆の手順
で堆積していっても良い。
６が基板１００と反対側に設けられていたが、成膜プロ
セスの順序を逆にして基板１００のすぐ上に透明電極を
堆積し、電荷注入阻止層、光吸収層、増倍層を逆の手順
で堆積していっても良い。
【００３７】また、電荷注入阻止層の禁制帯幅、ドーピ
ング量は、電極からの少数キャリアの注入が抑制でき、
かつ、多数キャリアの走行性が妨げられないように調整
されていればよい。
ング量は、電極からの少数キャリアの注入が抑制でき、
かつ、多数キャリアの走行性が妨げられないように調整
されていればよい。
【００３８】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。 ［実施例１］本発明の一実施例であるバンドギャプ変調
を用いたキャリアの増倍層（イオン化層と電子のポテン
シャルを高める層）を持ったアバランシェフォトダイオ
ードについて説明する。
詳細に説明する。 ［実施例１］本発明の一実施例であるバンドギャプ変調
を用いたキャリアの増倍層（イオン化層と電子のポテン
シャルを高める層）を持ったアバランシェフォトダイオ
ードについて説明する。
【００３９】図１０に示したのは本発明の第１実施例の
試料の断面図である。また、図１１は試料のバンド構造
を模式的に表したものである。まず、ガラス基板６００
上にＥＢ蒸着法でＴｉ電極６０１を２０００オングスト
ローム堆積した。次に、プラズマＣＶＤ装置に基板をセ
ットし、ＳｉＨ4 ガスを６０ＳＣＣＭ、Ｈ2 ガスで１０
％に希釈されたＰＨ3 ガスを２０ＳＣＣＭ前記装置内に
導入し、ガスの全圧０．２Ｔｏｒｒで高周波放電を行な
い、ａ−Ｓｉ：Ｈのｎ型高濃度不純物層よりなるホール
ブロッキング層６０２を約１０００オングストロームの
厚さに堆積した。このとき、基板温度は２５０℃、放電
パワー密度は約０．１５Ｗ／ｃｍ2 あった。
試料の断面図である。また、図１１は試料のバンド構造
を模式的に表したものである。まず、ガラス基板６００
上にＥＢ蒸着法でＴｉ電極６０１を２０００オングスト
ローム堆積した。次に、プラズマＣＶＤ装置に基板をセ
ットし、ＳｉＨ4 ガスを６０ＳＣＣＭ、Ｈ2 ガスで１０
％に希釈されたＰＨ3 ガスを２０ＳＣＣＭ前記装置内に
導入し、ガスの全圧０．２Ｔｏｒｒで高周波放電を行な
い、ａ−Ｓｉ：Ｈのｎ型高濃度不純物層よりなるホール
ブロッキング層６０２を約１０００オングストロームの
厚さに堆積した。このとき、基板温度は２５０℃、放電
パワー密度は約０．１５Ｗ／ｃｍ2 あった。
【００４０】キャリアのイオン化層としてバンドギャッ
プ１．５５ｅＶのＳｉＧｅ層６０３を２０００オングス
トローム堆積した。
プ１．５５ｅＶのＳｉＧｅ層６０３を２０００オングス
トローム堆積した。
【００４１】さらに、以下の表１に示した条件でプラズ
マＣＶＤ法を使って、図１１に示したように、ヘテロ界
面付近の８０オングストロームだけＮを０から１２０ｓ
ｃｃｍまで急激に増加したＳｉx Ｃy Ｎz 膜６０４を挟
み込み価電子帯のΔＥｖをスムージングした、膜厚方向
にバンドギャップが連続的に徐々に小さくなるＳｉxＣy
Ｎz 膜６０５を電子のポテンシャルを高める層として
５５０オングストローム堆積した。
マＣＶＤ法を使って、図１１に示したように、ヘテロ界
面付近の８０オングストロームだけＮを０から１２０ｓ
ｃｃｍまで急激に増加したＳｉx Ｃy Ｎz 膜６０４を挟
み込み価電子帯のΔＥｖをスムージングした、膜厚方向
にバンドギャップが連続的に徐々に小さくなるＳｉxＣy
Ｎz 膜６０５を電子のポテンシャルを高める層として
５５０オングストローム堆積した。
【００４２】表１に示したのは、連続的に変化する膜中
のバンドギャップの任意に取り出した部分のバンドギャ
ップと作製条件で、スピン密度（Ｎｓ）はそのときの条
件で固定して３０００オングストロームの膜を堆積して
ＥＳＲ分析をした時の値である。
のバンドギャップの任意に取り出した部分のバンドギャ
ップと作製条件で、スピン密度（Ｎｓ）はそのときの条
件で固定して３０００オングストロームの膜を堆積して
ＥＳＲ分析をした時の値である。
【００４３】
【表１】 次に、光吸収層６０６として、ＳｉＨ4 ガス流量を５０
ＳＣＣＭ、Ｈ2 を６０ＳＣＣＭ、ガスの全圧０．２Ｔｏ
ｒｒ、高周波パワー密度約０．０６Ｗ／ｃｍ2、基板温
度２５０℃の条件で放電を行ないａ−Ｓｉを６０００オ
ングストローム堆積した。
ＳＣＣＭ、Ｈ2 を６０ＳＣＣＭ、ガスの全圧０．２Ｔｏ
ｒｒ、高周波パワー密度約０．０６Ｗ／ｃｍ2、基板温
度２５０℃の条件で放電を行ないａ−Ｓｉを６０００オ
ングストローム堆積した。
【００４４】その上に、電子のブロッキング層としてＰ
層６０７を１０００オングストローム堆積した。堆積条
件は基板温度１６０℃、ＳｉＨ4 流量を０．６ＳＣＣ
Ｍ、Ｈ 2 を２８０ＳＣＣＭ、ドーピングガスとしてＨｅ
希釈の１０００ｐｐｍ、ＢＦ3を１８ＳＣＣＭ、ガスの
全圧０．２５Ｔｏｒｒ、高周波パワー密度約０．２５Ｗ
／ｃｍ2 であった。
層６０７を１０００オングストローム堆積した。堆積条
件は基板温度１６０℃、ＳｉＨ4 流量を０．６ＳＣＣ
Ｍ、Ｈ 2 を２８０ＳＣＣＭ、ドーピングガスとしてＨｅ
希釈の１０００ｐｐｍ、ＢＦ3を１８ＳＣＣＭ、ガスの
全圧０．２５Ｔｏｒｒ、高周波パワー密度約０．２５Ｗ
／ｃｍ2 であった。
【００４５】最後にＲＦスパッター法を用いて酸化イン
ジウム錫（ＩＴＯ）の透明電極６０８を１００オングス
トローム堆積しフォトダイオードを形成した。 ［実施例２］実施例１と同様の構造のアバランシェフォ
トダイオードで、価電子帯のΔＥｖをスムージングする
層６０４は８０オングストロームだけＮＨ3 を０から２
０ｓｃｃｍまで急激に増加させ、電子のポテンシャルを
高める層６０５の作製条件は以下の表２のように変更し
た。
ジウム錫（ＩＴＯ）の透明電極６０８を１００オングス
トローム堆積しフォトダイオードを形成した。 ［実施例２］実施例１と同様の構造のアバランシェフォ
トダイオードで、価電子帯のΔＥｖをスムージングする
層６０４は８０オングストロームだけＮＨ3 を０から２
０ｓｃｃｍまで急激に増加させ、電子のポテンシャルを
高める層６０５の作製条件は以下の表２のように変更し
た。
【００４６】表２に示したのは、連続的に変化する膜中
のバンドギャップの任意に取り出した部分のバンドギャ
ップと作製条件で、スピン密度（Ｎｓ）はそのときの条
件で固定して３０００オングストロームの膜を堆積して
ＥＳＲ分析をした時の値である。
のバンドギャップの任意に取り出した部分のバンドギャ
ップと作製条件で、スピン密度（Ｎｓ）はそのときの条
件で固定して３０００オングストロームの膜を堆積して
ＥＳＲ分析をした時の値である。
【００４７】
【表２】 ６０４〜６０５層以外は、実施例１に示したのと同様の
方法でフォトダイオードを構成した。 ［実施例３］実施例１と同様の構造のアバランシェフォ
トダイオードで、層６０４，６０５の作製条件を以下の
表３のように変更した。
方法でフォトダイオードを構成した。 ［実施例３］実施例１と同様の構造のアバランシェフォ
トダイオードで、層６０４，６０５の作製条件を以下の
表３のように変更した。
【００４８】表３に示したのは、連続的に変化する膜中
のバンドギャップの任意に取り出した部分のバンドギャ
ップと作製条件で、スピン密度（Ｎｓ）はそのときの条
件で固定して３０００オングストロームの膜を堆積して
ＥＳＲ分析をした時の値である。
のバンドギャップの任意に取り出した部分のバンドギャ
ップと作製条件で、スピン密度（Ｎｓ）はそのときの条
件で固定して３０００オングストロームの膜を堆積して
ＥＳＲ分析をした時の値である。
【００４９】
【表３】 層６０４，６０５以外は、実施例１に示したのと同様の
方法でフォトダイオードを構成した。 ［比較例１］実施例１と同様の構造のアバランシェフォ
トダイオードで、電子のポテンシャルを高める層６０５
の作製条件を以下の表４のように変更した。
方法でフォトダイオードを構成した。 ［比較例１］実施例１と同様の構造のアバランシェフォ
トダイオードで、電子のポテンシャルを高める層６０５
の作製条件を以下の表４のように変更した。
【００５０】表４に示したのは、連続的に変化する膜中
のバンドギャップの任意に取り出した部分のバンドギャ
ップと作製条件で、スピン密度（Ｎｓ）はそのときの条
件で固定して３０００オングストロームの膜を堆積して
ＥＳＲ分析をした時の値である。
のバンドギャップの任意に取り出した部分のバンドギャ
ップと作製条件で、スピン密度（Ｎｓ）はそのときの条
件で固定して３０００オングストロームの膜を堆積して
ＥＳＲ分析をした時の値である。
【００５１】
【表４】 ΔＥｖをスムージングする層６０４は設けず、電子のポ
テンシャルを高める層６０５の作製条件以外は、実施例
１に示したのと同様の方法でフォトダイオードを構成し
た。 ［比較例２］比較のために、キャリアの増倍層（イオン
化層と電子のポテンシャルを高める層）を設けないＰＩ
Ｎ型フォトダイオードを作製した。図１２に示したのは
試料の断面図である。また、図１３は試料のバンド構造
を模式的に表したものである。
テンシャルを高める層６０５の作製条件以外は、実施例
１に示したのと同様の方法でフォトダイオードを構成し
た。 ［比較例２］比較のために、キャリアの増倍層（イオン
化層と電子のポテンシャルを高める層）を設けないＰＩ
Ｎ型フォトダイオードを作製した。図１２に示したのは
試料の断面図である。また、図１３は試料のバンド構造
を模式的に表したものである。
【００５２】まず、ガラス基板７００上にＥＢ蒸着法で
Ｔｉ電極７０１を２０００オングストローム堆積した。
次に、プラズマＣＶＤ装置に基板をセットし、ＳｉＨ4
ガスを６０ＳＣＣＭ、Ｈ2 ガスで１０％に希釈されたＰ
Ｈ3 ガスを２０ＳＣＣＭ前記装置内に導入し、ガスの全
圧０．２Ｔｏｒｒで高周波放電を行ない、ａ−Ｓｉ：Ｈ
のｎ型高濃度不純物層よりなるホールブロッキング層７
０２を約１０００オングストロームの厚さに堆積した。
このとき、基板温度は２５０℃、放電パワー密度は約
０．１５Ｗ／ｃｍ2 であった。
Ｔｉ電極７０１を２０００オングストローム堆積した。
次に、プラズマＣＶＤ装置に基板をセットし、ＳｉＨ4
ガスを６０ＳＣＣＭ、Ｈ2 ガスで１０％に希釈されたＰ
Ｈ3 ガスを２０ＳＣＣＭ前記装置内に導入し、ガスの全
圧０．２Ｔｏｒｒで高周波放電を行ない、ａ−Ｓｉ：Ｈ
のｎ型高濃度不純物層よりなるホールブロッキング層７
０２を約１０００オングストロームの厚さに堆積した。
このとき、基板温度は２５０℃、放電パワー密度は約
０．１５Ｗ／ｃｍ2 であった。
【００５３】次に、光吸収層７０３として、ＳｉＨ4 ガ
ス流量を５０ＳＣＣＭ、Ｈ2 を６０ＳＣＣＭ、ガスの全
圧０．２Ｔｏｒｒ、高周波パワー密度約０．０６Ｗ／ｃ
ｍ2、基板温度２５０℃の条件で放電を行ないａ−Ｓｉ
を６０００オングストローム堆積した。
ス流量を５０ＳＣＣＭ、Ｈ2 を６０ＳＣＣＭ、ガスの全
圧０．２Ｔｏｒｒ、高周波パワー密度約０．０６Ｗ／ｃ
ｍ2、基板温度２５０℃の条件で放電を行ないａ−Ｓｉ
を６０００オングストローム堆積した。
【００５４】その上に、電子のブロッキング層としてＰ
層７０４を１０００オングストローム堆積した。堆積条
件は基板温度１６０℃、ＳｉＨ4 流量を０．６ＳＣＣ
Ｍ、Ｈ 2 を２８０ＳＣＣＭ、ドーピングガスとしてＨｅ
希釈の１０００ｐｐｍ、ＢＦ3を１８ＳＣＣＭ、ガスの
全圧０．２５Ｔｏｒｒ、高周波パワー密度約０．２５Ｗ
／ｃｍ2 であった。
層７０４を１０００オングストローム堆積した。堆積条
件は基板温度１６０℃、ＳｉＨ4 流量を０．６ＳＣＣ
Ｍ、Ｈ 2 を２８０ＳＣＣＭ、ドーピングガスとしてＨｅ
希釈の１０００ｐｐｍ、ＢＦ3を１８ＳＣＣＭ、ガスの
全圧０．２５Ｔｏｒｒ、高周波パワー密度約０．２５Ｗ
／ｃｍ2 であった。
【００５５】最後にＲＦスパッター法を用いて酸化イン
ジウム錫（ＩＴＯ）の透明電極７０５を１００オングス
トローム堆積しフォトダイオードを形成した。
ジウム錫（ＩＴＯ）の透明電極７０５を１００オングス
トローム堆積しフォトダイオードを形成した。
【００５６】実施例１、比較例１〜２の試料に５７７ｎ
ｍの光を照射したときの電流の増加値を比較したのが次
の表５である。電流の増加値とは、ＡＰＤの場合、電圧
を印加していって飽和した光電流から暗電流を差し引い
たものである。電極面積はいづれも３ｍｍ2 であった。
またこの時、これらのフォトダイオードのγは１で、光
電流は一次光電流であった。
ｍの光を照射したときの電流の増加値を比較したのが次
の表５である。電流の増加値とは、ＡＰＤの場合、電圧
を印加していって飽和した光電流から暗電流を差し引い
たものである。電極面積はいづれも３ｍｍ2 であった。
またこの時、これらのフォトダイオードのγは１で、光
電流は一次光電流であった。
【００５７】
【表５】 以上の評価からも判るように、キャリア増倍層中にＳｉ
x Ｃy Ｎz を用いるとＡＰＤの光感度が改善されること
が判った。
x Ｃy Ｎz を用いるとＡＰＤの光感度が改善されること
が判った。
【００５８】次に、実施例１、比較例１の試料に５７７
ｎｍの光を照射したときの電流の応答特性を比較したの
が次の表６である。電流の応答特性は、光照射時に飽和
する光電流の９０％まで電流が増加する時間を比較し
た。
ｎｍの光を照射したときの電流の応答特性を比較したの
が次の表６である。電流の応答特性は、光照射時に飽和
する光電流の９０％まで電流が増加する時間を比較し
た。
【００５９】
【表６】 以上の評価からも判るように、キャリア増倍層中にＳｉ
x Ｃy Ｎz を用いると、ＡＰＤの光電流の応答特性が改
善されることが判った。 ［実施例４］本発明の他の実施例であるバンドギャプ変
調を用いたキャリアの増倍層を２段持ったＡＰＤについ
て説明する。
x Ｃy Ｎz を用いると、ＡＰＤの光電流の応答特性が改
善されることが判った。 ［実施例４］本発明の他の実施例であるバンドギャプ変
調を用いたキャリアの増倍層を２段持ったＡＰＤについ
て説明する。
【００６０】図１４に示したのは本発明の試料の断面図
である。また、図１５は試料のバンド構造を模式的に表
したものである。まず、ガラス基板９０１上にＥＢ蒸着
法でＣｒ電極９０２を３０００オングストローム堆積し
た。次に、プラズマＣＶＤ装置に基板をセットし、Ｓｉ
Ｈ4 ガスを１ＳＣＣＭ、Ｈ2 ガス９０ＳＣＣＭ、Ｈ2ガ
スで１％に希釈されたＰＨ3 ガスを１０ＳＣＣＭ前記装
置内に導入し、ガスの全圧０．５Ｔｏｒｒで高周波放電
を行ない、ａ−Ｓｉ：Ｈのｎ型高濃度不純物層よりなる
ホールブロッキング層９０３を約１０００オングストロ
ームの厚さに堆積した。このとき、基板温度は２００
℃、放電パワー密度は約０．１５Ｗ／ｃｍ 2 であった。
である。また、図１５は試料のバンド構造を模式的に表
したものである。まず、ガラス基板９０１上にＥＢ蒸着
法でＣｒ電極９０２を３０００オングストローム堆積し
た。次に、プラズマＣＶＤ装置に基板をセットし、Ｓｉ
Ｈ4 ガスを１ＳＣＣＭ、Ｈ2 ガス９０ＳＣＣＭ、Ｈ2ガ
スで１％に希釈されたＰＨ3 ガスを１０ＳＣＣＭ前記装
置内に導入し、ガスの全圧０．５Ｔｏｒｒで高周波放電
を行ない、ａ−Ｓｉ：Ｈのｎ型高濃度不純物層よりなる
ホールブロッキング層９０３を約１０００オングストロ
ームの厚さに堆積した。このとき、基板温度は２００
℃、放電パワー密度は約０．１５Ｗ／ｃｍ 2 であった。
【００６１】キャリアのイオン化層としてバンドギャッ
プ１．５５ｅＶのＳｉＧｅ層９０４を２０００オングス
トローム堆積した。
プ１．５５ｅＶのＳｉＧｅ層９０４を２０００オングス
トローム堆積した。
【００６２】さらに、実施例１の層６０４，６０５と同
一の条件でプラズマＣＶＤ法を使って、図１５に示した
ような膜厚方向にバンドギャップが連続的に徐々に小さ
くなるＳｉx Ｃy Ｎz 膜９０５と９０６を電子のポテン
シャルを高める層として６００オングストロームづつ繰
り返し堆積した。
一の条件でプラズマＣＶＤ法を使って、図１５に示した
ような膜厚方向にバンドギャップが連続的に徐々に小さ
くなるＳｉx Ｃy Ｎz 膜９０５と９０６を電子のポテン
シャルを高める層として６００オングストロームづつ繰
り返し堆積した。
【００６３】次に、光吸収層９０７として、ＳｉＨ4 ガ
ス流量を１０ＳＣＣＭ、Ｈ2 を６０ＳＣＣＭガスの全圧
０．２Ｔｏｒｒ、高周波パワー密度約０．０３Ｗ／ｃｍ
2 、基板温度２５０℃の条件で放電を行ないａ−Ｓｉを
６０００オングストローム堆積した。
ス流量を１０ＳＣＣＭ、Ｈ2 を６０ＳＣＣＭガスの全圧
０．２Ｔｏｒｒ、高周波パワー密度約０．０３Ｗ／ｃｍ
2 、基板温度２５０℃の条件で放電を行ないａ−Ｓｉを
６０００オングストローム堆積した。
【００６４】その上に、電子のブロッキング層としてＰ
層９０８を１０００オングストローム堆積した。堆積条
件は基板温度１６０℃、ＳｉＨ4 流量を１ＳＣＣＭ、Ｈ
2 を２９０ＳＣＣＭ、ドーピングガスとしてＨｅ希釈の
１０００ｐｐｍ、ＢＦ3 を２０ＳＣＣＭ、ガスの全圧
０．２５Ｔｏｒｒ、高周波パワー密度約０．２５Ｗ／ｃ
ｍ2 であった。
層９０８を１０００オングストローム堆積した。堆積条
件は基板温度１６０℃、ＳｉＨ4 流量を１ＳＣＣＭ、Ｈ
2 を２９０ＳＣＣＭ、ドーピングガスとしてＨｅ希釈の
１０００ｐｐｍ、ＢＦ3 を２０ＳＣＣＭ、ガスの全圧
０．２５Ｔｏｒｒ、高周波パワー密度約０．２５Ｗ／ｃ
ｍ2 であった。
【００６５】最後にＲＦスパッター法を用いて酸化イン
ジウム錫（ＩＴＯ）の透明電極９０９を１００オングス
トローム堆積しフォトダイオードを形成した。 ［実施例５］実施例４とほぼ同様の構造のアバランシェ
フォトダイオードで、電子のポテンシャルを高める層９
０５，９０６と同じ構成の層をもう一層多く堆積し図１
６のように増倍層を３段に変更した。
ジウム錫（ＩＴＯ）の透明電極９０９を１００オングス
トローム堆積しフォトダイオードを形成した。 ［実施例５］実施例４とほぼ同様の構造のアバランシェ
フォトダイオードで、電子のポテンシャルを高める層９
０５，９０６と同じ構成の層をもう一層多く堆積し図１
６のように増倍層を３段に変更した。
【００６６】実施例４，５の試料に５７７ｎｍの光を照
射したときの電流の増加値を比較したのが次の表７であ
る。電流の増加値とは、ＡＰＤの場合、電圧を印加して
いって飽和した光電流から暗電流を差し引いたものであ
る。電極面積はいづれも３ｍｍ2 であった。またこの時
フォトダイオードのγは１で、光電流は一次光電流であ
った。
射したときの電流の増加値を比較したのが次の表７であ
る。電流の増加値とは、ＡＰＤの場合、電圧を印加して
いって飽和した光電流から暗電流を差し引いたものであ
る。電極面積はいづれも３ｍｍ2 であった。またこの時
フォトダイオードのγは１で、光電流は一次光電流であ
った。
【００６７】
【表７】 以上の評価からも判るように、キャリア増倍層中にＳｉ
x Ｃy Ｎz を用いて、増倍層が多段のＡＰＤを作製する
と、光感度が大幅に改善されることが判った。
x Ｃy Ｎz を用いて、増倍層が多段のＡＰＤを作製する
と、光感度が大幅に改善されることが判った。
【００６８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による光電
変換装置によれば、ワイドギャップのシリコンカーバイ
ト膜に集中して掛かっていた電界が分散され、光電流の
増倍率と応答性を改善することができる。
変換装置によれば、ワイドギャップのシリコンカーバイ
ト膜に集中して掛かっていた電界が分散され、光電流の
増倍率と応答性を改善することができる。
【図１】本発明によるＡＰＤ素子の断面図である。
【図２】本発明によるＡＰＤ素子の動作時のバンドギャ
ップを表す模式図である。
ップを表す模式図である。
【図３】Ｓｉ1-x Ｃx のバンドギャップと欠陥密度Ｎｓ
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図４】Ｓｉx Ｃy Ｎz 中のＮ含有量と欠陥密度Ｎｓの
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図５】炭素濃度の高いＳｉ1-x Ｃx 膜の結合状態を表
す模式図である。
す模式図である。
【図６】炭素濃度の高いＳｉ1-x Ｃx 膜にＶ族元素を添
加した時の結合状態を表す模式図である。
加した時の結合状態を表す模式図である。
【図７】Ｓｉx Ｃy Ｎz とＳｉＧｅのヘテロ接合のエネ
ルギー状態を示す模式図である。
ルギー状態を示す模式図である。
【図８】Ｓｉx Ｃy Ｎz とＳｉＧｅのヘテロ接合界面の
価電子帯側のエネルギー段差ΔＥｖとＳｉx Ｃy Ｎz 中
のＮ含有量の関係を示す図である。
価電子帯側のエネルギー段差ΔＥｖとＳｉx Ｃy Ｎz 中
のＮ含有量の関係を示す図である。
【図９】Ｓｉx Ｃy Ｎz 中のＮ含有量をヘテロ界面に近
づくにつれて徐々に減少させてＳｉＧｅと接合させた時
のエネルギー状態を示す模式図である。
づくにつれて徐々に減少させてＳｉＧｅと接合させた時
のエネルギー状態を示す模式図である。
【図１０】本発明の第１実施例によるＡＰＤ素子の断面
図である。
図である。
【図１１】上記図１０のＡＰＤ素子のバンドギャップを
表す模式図である。
表す模式図である。
【図１２】比較例として用いたＰＩＮ型フォトダイオー
ドの試料断面図である。
ドの試料断面図である。
【図１３】ＰＩＮ型フォトダイオードのバンドギャップ
を表す模式図である。
を表す模式図である。
【図１４】本発明の第４実施例によるａ−Ｓｉx Ｃy Ｎ
z 膜を用いたＡＰＤの試料断面図である。
z 膜を用いたＡＰＤの試料断面図である。
【図１５】上記図１４のａ−Ｓｉx Ｃy Ｎz 膜を用いた
ＡＰＤの試料のバンド図である。
ＡＰＤの試料のバンド図である。
【図１６】本発明の第５実施例によるａ−Ｓｉx Ｃy Ｎ
z 膜を用いたＡＰＤの試料のバンド図である。
z 膜を用いたＡＰＤの試料のバンド図である。
【図１７】従来のＡＰＤ素子の断面図である。
【図１８】従来のＡＰＤ素子の動作時のバンドギャップ
を表す模式図である。
を表す模式図である。
１００ 基板 １０２ Ｎ型非単結晶Ｓｉ：Ｈ １０３ 禁制帯幅を変化させた増倍層 １０４ ａ−Ｓｉ：Ｈ光吸収層 １０５ Ｐ型非単結晶Ｓｉ：Ｈ １０６ 透明電極 １０７ 最小禁制帯幅の層 １０８ ΔＥｖをなだらかにする層 １０９ キャリアのポテンシャルを高める層 １１０ 最小禁制帯幅の層 １１１ ΔＥｖをなだらかにする層 １１２ キャリアのポテンシャルを高める層 １１３ 最小禁制帯幅の層 １１４ ΔＥｖをなだらかにする層 １１５ キャリアのポテンシャルを高める層 １１６ ステップバックヘテロ接合 １１７ ステップバックヘテロ接合 １１８ ステップバックヘテロ接合 ５０１ 化合物半導体で禁制帯幅を変化させた層 ５０２ ヘテロ接合によるステップバック部 ５０３ 化合物半導体で禁制帯幅を変化させた層 ５０４ ヘテロ接合によるステップバック部 ５０５ 化合物半導体で禁制帯幅を変化させた層 ５０６ ヘテロ接合によるステップバック部 ５０７ 化合物半導体で禁制帯幅を変化させた層 ５０９ 化合物半導体で禁制帯幅を変化させた層 ５１１ Ｐ型半導体層 ５１３ 透明電極 ５１４ 電極 ５１５ Ｎ型半導体層 ６００ ガラス基板 ６０１ Ｔｉ電極 ６０２ ｎ型ａ−Ｓｉ層 ６０３ ＳｉＧｅ層 ６０４ ΔＥｖをなだらかにするためのａ−Ｓｉx Ｃy
Ｎz 膜 ６０５ 電子のポテンシャルを高めるためのａ−Ｓｉx
Ｃy Ｎz 膜 ６０６ ｉ型ａ−Ｓｉ層 ６０７ ｐ型ａ−Ｓｉ層 ６０８ ＩＴＯ膜 ７００ ガラス基板 ７０１ Ｔｉ電極 ７０２ ｎ型ａ−Ｓｉ層 ７０３ ｉ型ａ−Ｓｉ層 ７０４ ｐ型ａ−Ｓｉ層 ７０５ ＩＴＯ膜 ９０１ ガラス基板 ９０２ Ｃｒ電極 ９０３ ｎ型ａ−Ｓｉ層 ９０４ ＳｉＧｅ層 ９０５ ａ−Ｓｉx Ｃy Ｎz 層 ９０６ ａ−Ｓｉx Ｃy Ｎz 層 ９０７ ａ−Ｓｉ層 ９０８ ｐ型ａ−Ｓｉ層 ９０９ ＩＴＯ膜 １００３ ｎ型ａ−Ｓｉ層 １００４ ＳｉＧｅ層 １００５ ａ−Ｓｉx Ｃy Ｎz 層 １００６ ａ−Ｓｉx Ｃy Ｎz 層 １００７ ａ−Ｓｉx Ｃy Ｎz 層 １００８ ａ−Ｓｉ層 １００９ ｐ型ａ−Ｓｉ層
Ｎz 膜 ６０５ 電子のポテンシャルを高めるためのａ−Ｓｉx
Ｃy Ｎz 膜 ６０６ ｉ型ａ−Ｓｉ層 ６０７ ｐ型ａ−Ｓｉ層 ６０８ ＩＴＯ膜 ７００ ガラス基板 ７０１ Ｔｉ電極 ７０２ ｎ型ａ−Ｓｉ層 ７０３ ｉ型ａ−Ｓｉ層 ７０４ ｐ型ａ−Ｓｉ層 ７０５ ＩＴＯ膜 ９０１ ガラス基板 ９０２ Ｃｒ電極 ９０３ ｎ型ａ−Ｓｉ層 ９０４ ＳｉＧｅ層 ９０５ ａ−Ｓｉx Ｃy Ｎz 層 ９０６ ａ−Ｓｉx Ｃy Ｎz 層 ９０７ ａ−Ｓｉ層 ９０８ ｐ型ａ−Ｓｉ層 ９０９ ＩＴＯ膜 １００３ ｎ型ａ−Ｓｉ層 １００４ ＳｉＧｅ層 １００５ ａ−Ｓｉx Ｃy Ｎz 層 １００６ ａ−Ｓｉx Ｃy Ｎz 層 １００７ ａ−Ｓｉx Ｃy Ｎz 層 １００８ ａ−Ｓｉ層 １００９ ｐ型ａ−Ｓｉ層
Claims (3)
- 【請求項１】 光を吸収してキャリアを発生させる光吸
収層および該キャリアを増倍させるキャリア増倍層が非
単結晶材料からなり、該キャリア増倍層がそのバンドギ
ャップを連続的に変化させた複数の層からなる光電変換
装置において、 前記キャリア増倍層の中で電子のポテンシャルを高める
層のバンドギャップが２．２ｅＶ以上の部分に、結合配
位数が３であるＶ族元素を１ａｔｍ％以上、１５ａｔｍ
％以下含む非単結晶シリコンカーバイト合金を用いるこ
とを特徴とする光電変換装置。 - 【請求項２】 ポテンシャルを高める層で最もバンドギ
ャップが高くＶ族元素の濃度が高い部分とバンドギャッ
プが最小の部分とのヘテロ接合部に、膜厚が２００オン
グストローム以下で結合配位数３であるＶ族元素の含有
量が連続的に減少していく層を挟み込んだことを特徴と
する請求項１に記載の光電変換装置。 - 【請求項３】 前記非単結晶シリコンカーバイト合金に
含まれるＶ族元素は窒素であることを特徴とする請求項
１に記載の光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6165184A JPH0832104A (ja) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6165184A JPH0832104A (ja) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | 光電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0832104A true JPH0832104A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=15807445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6165184A Pending JPH0832104A (ja) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0832104A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100066317A (ko) * | 2008-12-08 | 2010-06-17 | 삼성전자주식회사 | 디스플레이 장치 |
| WO2013065315A1 (ja) * | 2011-11-02 | 2013-05-10 | 国立大学法人山口大学 | 窒素がドープされたアモルファスシリコンカーバイドよりなるｎ型半導体及びｎ型半導体素子の製造方法 |
| JP2014175328A (ja) * | 2013-03-06 | 2014-09-22 | Yamaguchi Univ | 窒素含有アモルファスシリコンカーバイドからなるｎ型半導体及びその製造方法 |
-
1994
- 1994-07-18 JP JP6165184A patent/JPH0832104A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100066317A (ko) * | 2008-12-08 | 2010-06-17 | 삼성전자주식회사 | 디스플레이 장치 |
| WO2013065315A1 (ja) * | 2011-11-02 | 2013-05-10 | 国立大学法人山口大学 | 窒素がドープされたアモルファスシリコンカーバイドよりなるｎ型半導体及びｎ型半導体素子の製造方法 |
| JPWO2013065315A1 (ja) * | 2011-11-02 | 2015-04-02 | 国立大学法人山口大学 | 窒素がドープされたアモルファスシリコンカーバイドよりなるｎ型半導体及びｎ型半導体素子の製造方法 |
| JP2014175328A (ja) * | 2013-03-06 | 2014-09-22 | Yamaguchi Univ | 窒素含有アモルファスシリコンカーバイドからなるｎ型半導体及びその製造方法 |
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