JPH10206228A - 多スペクトル共振空洞検出器 - Google Patents
多スペクトル共振空洞検出器Info
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- JPH10206228A JPH10206228A JP9361620A JP36162097A JPH10206228A JP H10206228 A JPH10206228 A JP H10206228A JP 9361620 A JP9361620 A JP 9361620A JP 36162097 A JP36162097 A JP 36162097A JP H10206228 A JPH10206228 A JP H10206228A
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- H10F77/30—Coatings
- H10F77/306—Coatings for devices having potential barriers
- H10F77/331—Coatings for devices having potential barriers for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
- H10F77/337—Coatings for devices having potential barriers for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors using interference filters, e.g. multilayer dielectric filters
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- H10F39/80—Constructional details of image sensors
- H10F39/805—Coatings
- H10F39/8053—Colour filters
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/40—Optical elements or arrangements
- H10F77/413—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with the devices, e.g. back reflectors
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- Light Receiving Elements (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 多スペクトルの共振空洞検出器を提供する。
【解決手段】 検出器は、２つ以上の波長で共振し、対
応する放射を吸収し空洞内の固定波に特有の波腹に位置
された少なくとも２つの層１２、１４を含む少なくとも
１つの空洞２、および空間電荷領域が上記各層を含むた
めの少なくとも２つのＰ−Ｎ接合部を含んでいる。各空
洞に対して、２つの接合部を互いに逆に分極させて対応
する放射を検出するために少なくとも２つの電気接点が
ある。
応する放射を吸収し空洞内の固定波に特有の波腹に位置
された少なくとも２つの層１２、１４を含む少なくとも
１つの空洞２、および空間電荷領域が上記各層を含むた
めの少なくとも２つのＰ−Ｎ接合部を含んでいる。各空
洞に対して、２つの接合部を互いに逆に分極させて対応
する放射を検出するために少なくとも２つの電気接点が
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多スペクトル共振
空洞検出器に関するものである。また、半導体に基づく
放射検出器であり、少なくとも２つのスペクトル帯域に
おいて感応性がある。
空洞検出器に関するものである。また、半導体に基づく
放射検出器であり、少なくとも２つのスペクトル帯域に
おいて感応性がある。
【０００２】本発明は、２つのスペクトル帯域が赤外線
範囲にある場合において特に適用されるものである。さ
らに、多くの用途があり、特に物体識別および熱イメー
ジ（ｔｈｅｒｍａｌｉｍａｇｅｒｙ）のためのものであ
る。
範囲にある場合において特に適用されるものである。さ
らに、多くの用途があり、特に物体識別および熱イメー
ジ（ｔｈｅｒｍａｌｉｍａｇｅｒｙ）のためのものであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】吸収される放射に適合
した禁止帯を持つ半導体材料ＩＩ−ＶＩは、１から１０
μｍの範囲内の赤外線放射を検出するために使用され
る。単一のデバイス内において、いくつかの波長を吸収
するための解決方法が過去において提案されている。
した禁止帯を持つ半導体材料ＩＩ−ＶＩは、１から１０
μｍの範囲内の赤外線放射を検出するために使用され
る。単一のデバイス内において、いくつかの波長を吸収
するための解決方法が過去において提案されている。
【０００４】第１の解決方法は、それぞれ特定の波長に
感応性のある多数の材料を並設することである。文献
（１）には、この主題が記載されており、また下記する
他の多くの文献と同様に、これは本明細書の最後におい
て参考として含まれる。この公知の解決方法は、検出器
のマトリックスを作るために使用することができるが、
この場合、各ピクセルは、いくつかの領域（各波長に対
して１つの）に分割される。したがって、これらの領域
のそれぞれは、その表面上に到達する入射放射の画分を
吸収できるだけであり、検出器の効率が制限される。
感応性のある多数の材料を並設することである。文献
（１）には、この主題が記載されており、また下記する
他の多くの文献と同様に、これは本明細書の最後におい
て参考として含まれる。この公知の解決方法は、検出器
のマトリックスを作るために使用することができるが、
この場合、各ピクセルは、いくつかの領域（各波長に対
して１つの）に分割される。したがって、これらの領域
のそれぞれは、その表面上に到達する入射放射の画分を
吸収できるだけであり、検出器の効率が制限される。
【０００５】第２の解決方法は、それぞれ１つの波長に
感応性のある、多数の材料を互いの上部に置くことであ
る。異なる構造とすることも可能である。２つの異なる
波長を検出するための最も注目すべき解決方法は、各Ｎ
タイプの領域に１つの波長に感応する活性層を含む、Ｎ
ＰＮ構造を採ることである。文献（２）には、この主題
が記載されている。このタイプの構成部品においては、
全体のネットワークに共通の接点に加えて、ピクセル当
たり１つまたは２つの接点が利用可能であるかによっ
て、２つの波長は、同時あるいは逐次的に検出すること
ができる。
感応性のある、多数の材料を互いの上部に置くことであ
る。異なる構造とすることも可能である。２つの異なる
波長を検出するための最も注目すべき解決方法は、各Ｎ
タイプの領域に１つの波長に感応する活性層を含む、Ｎ
ＰＮ構造を採ることである。文献（２）には、この主題
が記載されている。このタイプの構成部品においては、
全体のネットワークに共通の接点に加えて、ピクセル当
たり１つまたは２つの接点が利用可能であるかによっ
て、２つの波長は、同時あるいは逐次的に検出すること
ができる。
【０００６】文献（３）には、この主題が開示されてい
る。残念ながら、このタイプの構成部品は、十分な赤外
線光子の画分を吸収するために非常に厚くなければなら
ない。大きな活性厚さを有する、これらの公知のデバイ
スは、遅く、また温度が雰囲気温度に近付く傾向がある
ときに、活性ボリューム内で発生する熱雑音のために低
い温度でしか動作することができない。
る。残念ながら、このタイプの構成部品は、十分な赤外
線光子の画分を吸収するために非常に厚くなければなら
ない。大きな活性厚さを有する、これらの公知のデバイ
スは、遅く、また温度が雰囲気温度に近付く傾向がある
ときに、活性ボリューム内で発生する熱雑音のために低
い温度でしか動作することができない。
【０００７】さらに、波長の選択度は、活性層の吸収帯
域の幅により制限されてしまう。また、活性層の吸収が
それをマイクロ空洞内に置くことにより強化できる可能
性が近赤外線領域において実証されたことも知られてい
る。本発明の発明者は、このことを３から５μｍの間の
波長帯域内において実験的にチェックした。さらに、２
つの異なる波長に感応するマイクロ空洞を備えた検出器
が最近提案されている。
域の幅により制限されてしまう。また、活性層の吸収が
それをマイクロ空洞内に置くことにより強化できる可能
性が近赤外線領域において実証されたことも知られてい
る。本発明の発明者は、このことを３から５μｍの間の
波長帯域内において実験的にチェックした。さらに、２
つの異なる波長に感応するマイクロ空洞を備えた検出器
が最近提案されている。
【０００８】文献（４）には、この主題が開示されてい
る。これらの公知の検出器の構造は、２つの異なる波長
において共振することができるマイクロ空洞の内側に位
置された単一の活性層からなる。これらの公知の検出器
には２つの欠点がある。第１に、２つの検出された波長
は、単一の活性層内に吸収されているので、電気的に分
離することができない。第２に、活性層の吸収係数が波
長とともに変化することから、これらの検出器の量子効
率は２つの波長に対するものとは同じでない。
る。これらの公知の検出器の構造は、２つの異なる波長
において共振することができるマイクロ空洞の内側に位
置された単一の活性層からなる。これらの公知の検出器
には２つの欠点がある。第１に、２つの検出された波長
は、単一の活性層内に吸収されているので、電気的に分
離することができない。第２に、活性層の吸収係数が波
長とともに変化することから、これらの検出器の量子効
率は２つの波長に対するものとは同じでない。
【０００９】文献（５）にはまた、入射光から開始され
る定常波パターンを生成するためにミラーから固定距離
に置かれた２つの検出器を含む光検出器が開示されてい
る。実際には、この光検出器は、１対の波長を検出し、
そのために検出器の吸収体の周囲が定常波の波腹上に置
かれる。しかしながら、異なる波長の光が光検出器内を
同時に伝播する場合、この光は２つの検出器上において
多少激しく吸収され、また、この光の波長および強度が
知られていない場合には、予測できない。これにより光
検出器の応答が不明確となり、必ず機能するものではな
い。この公知の光検出器は、２つの波長に対する選択性
がない。
る定常波パターンを生成するためにミラーから固定距離
に置かれた２つの検出器を含む光検出器が開示されてい
る。実際には、この光検出器は、１対の波長を検出し、
そのために検出器の吸収体の周囲が定常波の波腹上に置
かれる。しかしながら、異なる波長の光が光検出器内を
同時に伝播する場合、この光は２つの検出器上において
多少激しく吸収され、また、この光の波長および強度が
知られていない場合には、予測できない。これにより光
検出器の応答が不明確となり、必ず機能するものではな
い。この公知の光検出器は、２つの波長に対する選択性
がない。
【００１０】文献（６）にはまた、所定の波長の放射を
吸収するために設計され、共振空洞内に配置された、光
ダイオードから構成される光検出器が開示されている。
また、異なる波長にマッチングさせたいくつかの光検出
器を、これらの波長を検出するために互いに隣接して配
置することも提案されている。しかしながら、各光検出
器に到達する光バワーは、係数ｎだけ減じられる。な
お、ｎは光検出器の数である。さらに、光検出器を互い
に隣接して置くことで、ｎの光検出器が同じ光源を見る
ことが補償されなくなってしまう。本発明の目的は、上
記の欠点を解消することにある。
吸収するために設計され、共振空洞内に配置された、光
ダイオードから構成される光検出器が開示されている。
また、異なる波長にマッチングさせたいくつかの光検出
器を、これらの波長を検出するために互いに隣接して配
置することも提案されている。しかしながら、各光検出
器に到達する光バワーは、係数ｎだけ減じられる。な
お、ｎは光検出器の数である。さらに、光検出器を互い
に隣接して置くことで、ｎの光検出器が同じ光源を見る
ことが補償されなくなってしまう。本発明の目的は、上
記の欠点を解消することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、薄い層内の少
なくとも１つの共振空洞を含んでなる多スペクトル検出
器であり、各共振空洞において各色が電気的に分離され
る。各共振空洞は、２つ以上の波長において共振するた
めに設計されている。各空洞内は、異なる共振波長に特
有の定常波が設定されるという事実により、これらの波
長を分離するために使用される。この結果、各吸収層
は、これらの定常波に特有の波腹上に配置される。それ
らの空間電荷領域内に吸収層を含むＰ−Ｎ接合部は、光
により発生される光電流を集める。
なくとも１つの共振空洞を含んでなる多スペクトル検出
器であり、各共振空洞において各色が電気的に分離され
る。各共振空洞は、２つ以上の波長において共振するた
めに設計されている。各空洞内は、異なる共振波長に特
有の定常波が設定されるという事実により、これらの波
長を分離するために使用される。この結果、各吸収層
は、これらの定常波に特有の波腹上に配置される。それ
らの空間電荷領域内に吸収層を含むＰ−Ｎ接合部は、光
により発生される光電流を集める。
【００１２】本発明の検出器は、検出マトリックスを構
成する共振空洞のセットを含んでおり、各共振空洞はピ
クセルに対応している。本発明は、より詳しくは、それ
らに特有の定常波がそれらの波長を分離するために設定
された少なくとも２つの波長において共振するように設
計された少なくとも１つの共振空洞を含んでなり、この
共振空洞が、これらの波長に対応する放射をそれぞれ吸
収するために、これらの各波長にそれぞれ関連し適合し
ており、またこれらの定常波に特有の波腹上に配置され
た少なくとも２つの吸収層を含んでおり、この共振空洞
は、また少なくとも２つのＰ−Ｎ接合部を含み、吸収層
は、これらの接合部の空間電荷領域内にそれぞれ位置さ
れており、またこの検出器は、２つのＰ−Ｎ接合部を互
いに逆方向に分極し、対応する放射を検出するために、
少なくとも２つの電気接点（２８、３０、３６）を各空
洞に対して含んでなる、多スペクトル検出器である。
成する共振空洞のセットを含んでおり、各共振空洞はピ
クセルに対応している。本発明は、より詳しくは、それ
らに特有の定常波がそれらの波長を分離するために設定
された少なくとも２つの波長において共振するように設
計された少なくとも１つの共振空洞を含んでなり、この
共振空洞が、これらの波長に対応する放射をそれぞれ吸
収するために、これらの各波長にそれぞれ関連し適合し
ており、またこれらの定常波に特有の波腹上に配置され
た少なくとも２つの吸収層を含んでおり、この共振空洞
は、また少なくとも２つのＰ−Ｎ接合部を含み、吸収層
は、これらの接合部の空間電荷領域内にそれぞれ位置さ
れており、またこの検出器は、２つのＰ−Ｎ接合部を互
いに逆方向に分極し、対応する放射を検出するために、
少なくとも２つの電気接点（２８、３０、３６）を各空
洞に対して含んでなる、多スペクトル検出器である。
【００１３】好ましくは、本発明の検出器は、対応する
放射を同時に検出するために、各共振空洞に対して、２
つのＰ−Ｎ接合部を逆に分極することができる３つの電
気接点を含んでいる。本発明の検出器の特定の実施の形
態によれば、各共振空洞は、第１のミラーおよび検知さ
れるべき放射の通過を許容する第２にミラーにより区切
られ、第１のミラーが、ブラッグミラー、誘電多層ミラ
ー、および金属フィルムからなるグループから選択され
る。
放射を同時に検出するために、各共振空洞に対して、２
つのＰ−Ｎ接合部を逆に分極することができる３つの電
気接点を含んでいる。本発明の検出器の特定の実施の形
態によれば、各共振空洞は、第１のミラーおよび検知さ
れるべき放射の通過を許容する第２にミラーにより区切
られ、第１のミラーが、ブラッグミラー、誘電多層ミラ
ー、および金属フィルムからなるグループから選択され
る。
【００１４】第２のミラーは、ブラッグミラーおよび誘
電多層ミラーからなるグループから選択される。また、
第２のミラーは、共振空気空洞インターフェースから構
成される。また、上記から判るように、本発明の検出器
にマトリックス構造を備えた共振空洞のセットを含ませ
ることもできる。
電多層ミラーからなるグループから選択される。また、
第２のミラーは、共振空気空洞インターフェースから構
成される。また、上記から判るように、本発明の検出器
にマトリックス構造を備えた共振空洞のセットを含ませ
ることもできる。
【００１５】本発明による検出器では、 −吸収が共振効果により強化されるという事実により薄
い活性層が使用され、活性ボリュームにおける低減によ
って上記した公知のデバイスにおいて可能な温度より高
い温度において動作することが可能となり、 −共振空洞の内在性の効果により、別の補助的なフィル
タなしに、選択的な２つの色の検出が可能となり、 −各ピクセルに対して、異なる検出された波長に対応す
る電気信号を分離することができる。
い活性層が使用され、活性ボリュームにおける低減によ
って上記した公知のデバイスにおいて可能な温度より高
い温度において動作することが可能となり、 −共振空洞の内在性の効果により、別の補助的なフィル
タなしに、選択的な２つの色の検出が可能となり、 −各ピクセルに対して、異なる検出された波長に対応す
る電気信号を分離することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明は、以下の実施の形態の説
明を読みながら添付図面を参照することでより良く理解
される。なお、実施の形態は、参考的で、非限定的なも
のである。図１のその図式的な断面図を示した本発明に
よる多スペクトル検出器は、波長λ１とλ２の放射をそ
れぞれ検出するために設計されている。この検出器は、
ファブリーペロー空洞である共振空洞２を含んでおり、
また２つのミラー４と６により区切られている。
明を読みながら添付図面を参照することでより良く理解
される。なお、実施の形態は、参考的で、非限定的なも
のである。図１のその図式的な断面図を示した本発明に
よる多スペクトル検出器は、波長λ１とλ２の放射をそ
れぞれ検出するために設計されている。この検出器は、
ファブリーペロー空洞である共振空洞２を含んでおり、
また２つのミラー４と６により区切られている。
【００１７】この空洞を区切る空洞２および２つのミラ
ー４と６は、検出される放射に透過である単結晶の半導
体基板８上に形成されている。この放射を図１において
符号１０で示した。この放射は、検出器の共振空洞に達
する前に基体の下側面を通って貫通する。ミラー４が検
出器の下側のミラーを形成する一方、ミラー６は、この
検出器の上側のミラーを形成する。
ー４と６は、検出される放射に透過である単結晶の半導
体基板８上に形成されている。この放射を図１において
符号１０で示した。この放射は、検出器の共振空洞に達
する前に基体の下側面を通って貫通する。ミラー４が検
出器の下側のミラーを形成する一方、ミラー６は、この
検出器の上側のミラーを形成する。
【００１８】空洞２は、２つの波長λ１とλ２において
共振するように設計されている。これらの波長λ１とλ
２に特有の定常波は、これらの波長を分離するために空
洞２内に設定されている。共振空洞２は、これらの波長
λ１とλ２にそれぞれ関連し且つ適合された２つの吸収
層１２と１４を含んでおり、それぞれ、波長λ１（層１
２）の放射を吸収し、また波長λ２（層１４）の放射を
吸収する。
共振するように設計されている。これらの波長λ１とλ
２に特有の定常波は、これらの波長を分離するために空
洞２内に設定されている。共振空洞２は、これらの波長
λ１とλ２にそれぞれ関連し且つ適合された２つの吸収
層１２と１４を含んでおり、それぞれ、波長λ１（層１
２）の放射を吸収し、また波長λ２（層１４）の放射を
吸収する。
【００１９】共振空洞２はまた、２つのＰ−Ｎ接合部を
含んでいる。図１は、Ｐタイプの半導体層１６、他のＰ
タイプの半導体層１８、および層１６と１８の間のＮタ
イプの半導体層２０を示している。これにより、Ｐ−Ｎ
接合部が形成される。吸収層１２は、層１６と２０によ
り形成される接合部の空間電荷領域内に位置されてい
る。
含んでいる。図１は、Ｐタイプの半導体層１６、他のＰ
タイプの半導体層１８、および層１６と１８の間のＮタ
イプの半導体層２０を示している。これにより、Ｐ−Ｎ
接合部が形成される。吸収層１２は、層１６と２０によ
り形成される接合部の空間電荷領域内に位置されてい
る。
【００２０】吸収層１４は、層１８と２０により形成さ
れた接合部の空間電荷領域内に位置されてる。活性層と
も称することができる、吸収層１２と１４、および層１
６、１８および２０は、薄い半導体層であり、また必要
とされる厚さを有しており、層１６、１２、２０、１４
および１８の合計の厚さが波長λ１とλ２の空洞の共振
を生成する。
れた接合部の空間電荷領域内に位置されてる。活性層と
も称することができる、吸収層１２と１４、および層１
６、１８および２０は、薄い半導体層であり、また必要
とされる厚さを有しており、層１６、１２、２０、１４
および１８の合計の厚さが波長λ１とλ２の空洞の共振
を生成する。
【００２１】共振空洞２は、単結晶半導体基板８上のエ
ピタクシにより形成される。上側のミラー６は、 −層１８上のエピタクシにより形成されたブラッグミラ
ー、あるいは −この層１８の上にデポジションされた誘電多層構造、
あるいは −この層１８上にデポジションされた金属フィルムであ
る。
ピタクシにより形成される。上側のミラー６は、 −層１８上のエピタクシにより形成されたブラッグミラ
ー、あるいは −この層１８の上にデポジションされた誘電多層構造、
あるいは −この層１８上にデポジションされた金属フィルムであ
る。
【００２２】図１の例では、下側のミラー４は、共振空
洞の形成前において基体８上にエピタクシにより形成さ
れたブラッグミラーである。
洞の形成前において基体８上にエピタクシにより形成さ
れたブラッグミラーである。
【００２３】図２に示した例においては、空洞２内、基
板８内には、この基板８をエッチングすることにより、
穴開け２２が形成される。これにより、空気および層１
６を形成する半導体材料との間にインターフェースが生
成される。下側のミラー４は次いで、このインターフェ
ースから構成される。
板８内には、この基板８をエッチングすることにより、
穴開け２２が形成される。これにより、空気および層１
６を形成する半導体材料との間にインターフェースが生
成される。下側のミラー４は次いで、このインターフェ
ースから構成される。
【００２４】図３に示した例においては、半導体基板８
は、空洞２内に穴開けを形成するために、再度エッチン
グされ、また誘電多層デポジットは、このようにして得
られた空洞の底部に形成される。半導体層１６と接触す
る、この誘電多層のデポジットは、次いで共振駆動の下
側のミラー４を形成する。
は、空洞２内に穴開けを形成するために、再度エッチン
グされ、また誘電多層デポジットは、このようにして得
られた空洞の底部に形成される。半導体層１６と接触す
る、この誘電多層のデポジットは、次いで共振駆動の下
側のミラー４を形成する。
【００２５】図４は、図１から図３に示した、本発明に
よる検出器の電気的なダイヤグラムを示したものであ
る。この検出器は、２つのフォトダイオード２４と２６
を含むことが判る。ダイオード２４は、層１６と２０に
より形成されるＰ−Ｎ接合部に関連しており、また、ダ
イオード２６は、層１８と２０により形成されるＰ−Ｎ
接合部に関連している。
よる検出器の電気的なダイヤグラムを示したものであ
る。この検出器は、２つのフォトダイオード２４と２６
を含むことが判る。ダイオード２４は、層１６と２０に
より形成されるＰ−Ｎ接合部に関連しており、また、ダ
イオード２６は、層１８と２０により形成されるＰ−Ｎ
接合部に関連している。
【００２６】図４は、この検出器が同様に２つの電気接
点２８と３０を含むことを示している。各ダイオードの
カソードは、互いに接続されており、また電気接点２８
（つまり上側の接点）は、波長λ１の放射を検出するた
めに設計されたダイオード２４のアノードに接続されて
いる。一方、接点３０（つまり下側の接点）は、波長λ
２での放射を検出するために設計されたダイオード２６
のアノードに接続されている。
点２８と３０を含むことを示している。各ダイオードの
カソードは、互いに接続されており、また電気接点２８
（つまり上側の接点）は、波長λ１の放射を検出するた
めに設計されたダイオード２４のアノードに接続されて
いる。一方、接点３０（つまり下側の接点）は、波長λ
２での放射を検出するために設計されたダイオード２６
のアノードに接続されている。
【００２７】これらの電気接点は、図１から図３では図
示を省略したが、図１から図３に示された共振空洞に対
応する電気接点２８と３０は、この空洞の上側部分（Ｐ
タイプのドーピングをした層１０の側部）およびこの空
洞の下側部分（同様にＰタイプのドーピングをした層１
６の側部）にそれぞれ設けるものと規定できる。
示を省略したが、図１から図３に示された共振空洞に対
応する電気接点２８と３０は、この空洞の上側部分（Ｐ
タイプのドーピングをした層１０の側部）およびこの空
洞の下側部分（同様にＰタイプのドーピングをした層１
６の側部）にそれぞれ設けるものと規定できる。
【００２８】図５は、層１２、１４、１６、１８および
２０に対応する帯域のダイヤグラムを示したものであ
る。なお、その組成が検出すべき波長λ１に適合してい
る、活性層１２は、この波長λ１に特有の定常波の下側
のポイント上で、共振空洞２内に位置される。同様に、
検出すべき波長λ２に適合する組成の、活性層１４は、
この波長λ２に特有の定常波の下側のポイント上で、共
振空洞２内に位置される。
２０に対応する帯域のダイヤグラムを示したものであ
る。なお、その組成が検出すべき波長λ１に適合してい
る、活性層１２は、この波長λ１に特有の定常波の下側
のポイント上で、共振空洞２内に位置される。同様に、
検出すべき波長λ２に適合する組成の、活性層１４は、
この波長λ２に特有の定常波の下側のポイント上で、共
振空洞２内に位置される。
【００２９】図６は、空洞２（波長λ１とλ２において
共振する）に対する、活性層１２と１４の位置を示した
ものである。図６に示された例において、λ１は３．０
４μｍに等しく、またλ２は３．９１μｍに等しい。図
６はまた、波長λ１に対応する定常波３２、および波長
λ２に対応する定常波３４を示している。
共振する）に対する、活性層１２と１４の位置を示した
ものである。図６に示された例において、λ１は３．０
４μｍに等しく、またλ２は３．９１μｍに等しい。図
６はまた、波長λ１に対応する定常波３２、および波長
λ２に対応する定常波３４を示している。
【００３０】図１から図３に示された検出器の動作を以
下に説明する。共振空洞２内を貫通する唯一の放射は、
共振波長λ１とλ２を有する入射放射である。空洞内の
その位置により、各活性層１２あるいは１４は、１つの
波長だけを「見る」。
下に説明する。共振空洞２内を貫通する唯一の放射は、
共振波長λ１とλ２を有する入射放射である。空洞内の
その位置により、各活性層１２あるいは１４は、１つの
波長だけを「見る」。
【００３１】発生層内においては（共振により）光は、
非常に効率的に吸収され、また電子電荷の対を生成す
る。波長λ１の光は、層１８と２０に対応する上側のＰ
−Ｎ接合部内に吸収され、また波長λ１の光は、層１６
と２０に対応する下側のＰ−Ｎ接合部内に吸収される。
上側の電気接点２８が、下側の電気接点３０に対して適
当な正の電位まで増大したときに、上側のＰ−Ｎ接合部
は直接分極し、また下側のＰ−Ｎ接合部は逆に分極され
る。
非常に効率的に吸収され、また電子電荷の対を生成す
る。波長λ１の光は、層１８と２０に対応する上側のＰ
−Ｎ接合部内に吸収され、また波長λ１の光は、層１６
と２０に対応する下側のＰ−Ｎ接合部内に吸収される。
上側の電気接点２８が、下側の電気接点３０に対して適
当な正の電位まで増大したときに、上側のＰ−Ｎ接合部
は直接分極し、また下側のＰ−Ｎ接合部は逆に分極され
る。
【００３２】この場合において、検出器（電気接点３０
において）から出力された電流ｉ１（図４）は、下側の
接合部の吸収により制御される。よって、この電流ｉ１
は、波長λ１の光の強度に比例する。逆に、下側の電気
接点が、上側の電気接点２８に対して正の適当な正の電
位まで増大した場合、下側のＰ−Ｎ接合は直接的に分極
するが、上側のＰ−Ｎ接合は逆に分極される。この場
合、検出器（電気接点２８において）から出力された電
流ｉ（図４）は波長λ２の光の強度に比例する。
において）から出力された電流ｉ１（図４）は、下側の
接合部の吸収により制御される。よって、この電流ｉ１
は、波長λ１の光の強度に比例する。逆に、下側の電気
接点が、上側の電気接点２８に対して正の適当な正の電
位まで増大した場合、下側のＰ−Ｎ接合は直接的に分極
するが、上側のＰ−Ｎ接合は逆に分極される。この場
合、検出器（電気接点２８において）から出力された電
流ｉ（図４）は波長λ２の光の強度に比例する。
【００３３】図７は、波長λ（マイクロメータで表記し
ている）の関数としての、スペクトル応答性Ｒ（パーセ
ンテージで表記している）を示したものである。このス
ペクトル応答は、分極に応じて決まる、波長λ１＝３．
０４μｍおよびλ２＝３．９１μｍに対応する２つの色
システムに対して計算されている。図７は、波長λ１の
光の検出のための第１の分極に対応する曲線Ａ１を示し
たものである。
ている）の関数としての、スペクトル応答性Ｒ（パーセ
ンテージで表記している）を示したものである。このス
ペクトル応答は、分極に応じて決まる、波長λ１＝３．
０４μｍおよびλ２＝３．９１μｍに対応する２つの色
システムに対して計算されている。図７は、波長λ１の
光の検出のための第１の分極に対応する曲線Ａ１を示し
たものである。
【００３４】また、波長λ２の光の検出のための第２の
分極に対応する曲線Ａ２も同様に示している。よって、
検出器の動作により、これら２つの検出された波長が順
次的に検出される。ところで、２つのＰ−Ｎ接合部を逆
に同時に分極し、よって２つの波長λ１とλ２を同時に
検出するために、別の電気接点３６をＮタイプのドーピ
ングの半導体層２０内に設けることもできる。この場
合、電気接点２８と３０は、電気接点３６に対して適当
な負の電位に同時に増大する。
分極に対応する曲線Ａ２も同様に示している。よって、
検出器の動作により、これら２つの検出された波長が順
次的に検出される。ところで、２つのＰ−Ｎ接合部を逆
に同時に分極し、よって２つの波長λ１とλ２を同時に
検出するために、別の電気接点３６をＮタイプのドーピ
ングの半導体層２０内に設けることもできる。この場
合、電気接点２８と３０は、電気接点３６に対して適当
な負の電位に同時に増大する。
【００３５】図８に、基本的な検出器３８のセットから
構成される、本発明による他の多スペクトル検出器を図
式的に示した。これらの基本的な検出器は、それぞれ図
１、図２あるいは図３に示したタイプの共振空洞（２つ
のミラーにより区切られ、また単結晶半導体基板２上に
形成されている）から構成される。
構成される、本発明による他の多スペクトル検出器を図
式的に示した。これらの基本的な検出器は、それぞれ図
１、図２あるいは図３に示したタイプの共振空洞（２つ
のミラーにより区切られ、また単結晶半導体基板２上に
形成されている）から構成される。
【００３６】これらの空洞のすべて、およびこれらの基
本的な検出器は、図８に示したようなマトリックス構造
を有している。検出すべき放射は、基板２（全ての基本
的な検出器に共通）の下側面４０を通って到達する。電
気接点２８と３０、および各基本的な検出器３８に関連
した電気接点３６は、検出器の上側面（検出される放射
が到達する通る面に対向する面）４２上で終わる。
本的な検出器は、図８に示したようなマトリックス構造
を有している。検出すべき放射は、基板２（全ての基本
的な検出器に共通）の下側面４０を通って到達する。電
気接点２８と３０、および各基本的な検出器３８に関連
した電気接点３６は、検出器の上側面（検出される放射
が到達する通る面に対向する面）４２上で終わる。
【００３７】このようにして、波長λ１とλ２において
イメージを検出することが可能である。各共振空洞、お
よび従って各基本的な検出器３８は、ピクセルに対応す
る。波長λ１でのイメージを得るため、またこれらのピ
クセルに対応する電流ｉを得るとともに波長λ１におい
て、このイメージを形成するために、接点２８、３０の
対は、上記した手順で適切に分極される。
イメージを検出することが可能である。各共振空洞、お
よび従って各基本的な検出器３８は、ピクセルに対応す
る。波長λ１でのイメージを得るため、またこれらのピ
クセルに対応する電流ｉを得るとともに波長λ１におい
て、このイメージを形成するために、接点２８、３０の
対は、上記した手順で適切に分極される。
【００３８】接点２８、３０のこれらの対は、次いで、
上記したようにして適切に分極され、ピクセルに対応す
る電流ｉ２が引き続き得られ、また波長λ２におけるイ
メージを形成するために使用される。電気接点２８、３
０、３６が存在する場合、接点のトリプレット２８、３
０、３６は、波長λ１におけるイメージおよび波長λ２
を同時に得るために、上記したように分極される。
上記したようにして適切に分極され、ピクセルに対応す
る電流ｉ２が引き続き得られ、また波長λ２におけるイ
メージを形成するために使用される。電気接点２８、３
０、３６が存在する場合、接点のトリプレット２８、３
０、３６は、波長λ１におけるイメージおよび波長λ２
を同時に得るために、上記したように分極される。
【００３９】当然であるが、Ｎ−Ｐ−Ｎタイプのスタッ
クをそれぞれ含む共振空洞は、Ｐ−Ｎ−Ｐタイプのスタ
ック（その場合、層１６はタイプＮ，層２０はタイプ
Ｐ、および層１８はタイプＮである）をそれぞれ含む共
振空洞の代わりに使用することができる。当業者によっ
て決定される、適当な電気分極は、波長λ１およびλ２
においてイメージを得るために同様に使用される。
クをそれぞれ含む共振空洞は、Ｐ−Ｎ−Ｐタイプのスタ
ック（その場合、層１６はタイプＮ，層２０はタイプ
Ｐ、および層１８はタイプＮである）をそれぞれ含む共
振空洞の代わりに使用することができる。当業者によっ
て決定される、適当な電気分極は、波長λ１およびλ２
においてイメージを得るために同様に使用される。
【００４０】図示しない特有の実施の形態では、各共振
空洞は、２つだけの活性層の代わりに、３つ以上の活性
層を含んでいる。これら活性層は、３つ以上の波長を検
出できるように、Ｐ−Ｎ接合部の空間電荷部内にそれぞ
れ位置される。共振空洞は、このようにして、Ｎタイプ
の半導体層が交互に配された一連のＰタイプの半導体層
をそれぞれ含んで構成され、種々の波長に対応する活性
層は、こうして得られたＰ−Ｎ接合部の空間電荷領域内
に位置される。
空洞は、２つだけの活性層の代わりに、３つ以上の活性
層を含んでいる。これら活性層は、３つ以上の波長を検
出できるように、Ｐ−Ｎ接合部の空間電荷部内にそれぞ
れ位置される。共振空洞は、このようにして、Ｎタイプ
の半導体層が交互に配された一連のＰタイプの半導体層
をそれぞれ含んで構成され、種々の波長に対応する活性
層は、こうして得られたＰ−Ｎ接合部の空間電荷領域内
に位置される。
【００４１】上記の文献は下記の通りである。 （１）ＵＳ−Ａ−４，９５６，６８６（Ｂｏｒｒｅｌｌ
ｏなど）。 （２）ＵＳ−Ａ−５，１１３，０７６（Ｓｃｈｕｌｔ
ｅ）。 （３）「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｔｗｏ−ｃｏｌｏｒ
ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｆｏｒ ａｄｖａｎｃｅｄ ＰＰＡ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｊ．Ａ．Ｗｉｌｓｏｎ
など、ＳＰＩＥ Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ、１９９４年７月
２４日から２９日、第１から９頁。
ｏなど）。 （２）ＵＳ−Ａ−５，１１３，０７６（Ｓｃｈｕｌｔ
ｅ）。 （３）「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｔｗｏ−ｃｏｌｏｒ
ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｆｏｒ ａｄｖａｎｃｅｄ ＰＰＡ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｊ．Ａ．Ｗｉｌｓｏｎ
など、ＳＰＩＥ Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ、１９９４年７月
２４日から２９日、第１から９頁。
【００４２】（４）「Ｈｉｇｈ ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆ
ｆｉｃｉｅｎｃｙ ｄｕａｌ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ
ｒｅｓｏｎａｎｔ−ｃａｖｉｔｙ ｐｈｏｔｏｄｅｔｅ
ｃｔｏｒ」、Ａ．Ｓｒｉｎｉｖａｓａｎなど、Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、６６（５）、１９９５年１
月３０日、第５３５頁から５３７頁。 （５）ＥＰ ０６２２８５６Ａ（ＡＴＴ＆Ｔ Ｃｏｒ
ｐ）。 （６）ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕ
ｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．
８，１９９１年８月１日、第２０２５頁から第２０３４
頁。
ｆｉｃｉｅｎｃｙ ｄｕａｌ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ
ｒｅｓｏｎａｎｔ−ｃａｖｉｔｙ ｐｈｏｔｏｄｅｔｅ
ｃｔｏｒ」、Ａ．Ｓｒｉｎｉｖａｓａｎなど、Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、６６（５）、１９９５年１
月３０日、第５３５頁から５３７頁。 （５）ＥＰ ０６２２８５６Ａ（ＡＴＴ＆Ｔ Ｃｏｒ
ｐ）。 （６）ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕ
ｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．
８，１９９１年８月１日、第２０２５頁から第２０３４
頁。
【図１】２つのミラーの１つがエピタキシャルブラッグ
ミラーである共振空洞を備えた、本発明の多スペクトル
検出器の特定の実施の形態の図式的な断面図である。
ミラーである共振空洞を備えた、本発明の多スペクトル
検出器の特定の実施の形態の図式的な断面図である。
【図２】ミラーが共振空洞が位置された半導体材料と空
気の間のインターフェースで単に構成されたものであ
る、他の特定の実施の形態の図式的な断面図である。
気の間のインターフェースで単に構成されたものであ
る、他の特定の実施の形態の図式的な断面図である。
【図３】ミラーが誘電多層体のデポジットから構成され
る、他の特定の実施の形態の図式的な断面図である。
る、他の特定の実施の形態の図式的な断面図である。
【図４】図１から図３に示したタイプの、本発明の検出
器の電気的なダイヤグラムである。
器の電気的なダイヤグラムである。
【図５】図１から図３における各検出器の帯域のダイヤ
グラムを図式的な説明図である。
グラムを図式的な説明図である。
【図６】図１から図３における各検出器の共振空洞内の
定常波および吸収層を図式的な説明図である。
定常波および吸収層を図式的な説明図である。
【図７】図１から図３における各検出器の、波長の関数
としての応答変化を示したグラフである。
としての応答変化を示したグラフである。
【図８】図１から図３に示したタイプの共振空洞のセッ
トから構成される、本発明による多スペクトル検出器の
図式的および部分的な斜視図である。
トから構成される、本発明による多スペクトル検出器の
図式的および部分的な斜視図である。
２ 共振空洞 ４ ミラー ６ ミラー
フロントページの続き (72)発明者 エマニュエル アドジ フランス国グルノーブル，プラス デ ジ ェアン，30
Claims (6)
- 【請求項１】 それらに特有の定常波が、それらの波長
を分離するために設定された少なくとも２つの波長にお
いて共振するように設計された少なくとも１つの共振空
洞（２）を含んでなり、この共振空洞が、これらの波長
に対応する放射を吸収するために、これらの波長にそれ
ぞれ関連し適合しており、またこれらの定常波に特有の
波腹上に配置された少なくとも２つの吸収層（１２、１
４）を含んでおり、この共振空洞は、また少なくとも２
つのＰ−Ｎ接合部を含み、吸収層は、これらの接合部の
空間電荷領域内に位置されており、また対応する放射を
検出するために、この検出器は、２つのＰ−Ｎ接合部を
互いに逆に分極するための少なくとも２つの電気接点
（２８、３０、３６）を含んでなることを特徴とする多
スペクトル共振空洞検出器。 - 【請求項２】対応する放射を同時に検出するため２つの
Ｐ−Ｎ接合部を逆に分極するために各共振空洞に対して
３つの電気接点（２８、３０、３６）を含んでなること
を特徴とする請求項１記載の検出器。 - 【請求項３】各共振空洞（２）が第１のミラー（６）お
よび検知されるべき放射の通過を許容する第２にミラー
（４）により区切られ、第１のミラー（６）が、ブラッ
グミラー、誘電多層ミラー、および金属フィルムからな
るグループから選択されることを特徴とする請求項１記
載の検出器。 - 【請求項４】第２のミラー（４）が、ブラッグミラーお
よび誘電多層ミラーからなるグループから選択されるこ
とを特徴とする請求項３記載の検出器。 - 【請求項５】第２のミラー（４）が空気共振空洞インタ
ーフェースから構成されることを特徴とする請求項３記
載の検出器。 - 【請求項６】マトリックス構造を備えた共振空洞のセッ
トを含んでなることを特徴とする請求項１記載の検出
器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9614093 | 1996-11-19 | ||
| FR9614093A FR2756105B1 (fr) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | Detecteur multispectral a cavite resonante |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10206228A true JPH10206228A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=9497768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9361620A Pending JPH10206228A (ja) | 1996-11-19 | 1997-11-19 | 多スペクトル共振空洞検出器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6013912A (ja) |
| EP (1) | EP0843364A1 (ja) |
| JP (1) | JPH10206228A (ja) |
| FR (1) | FR2756105B1 (ja) |
| NO (1) | NO975228L (ja) |
Cited By (3)
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| US8817267B2 (en) | 2010-08-20 | 2014-08-26 | Seiko Epson Corporation | Optical filter, optical filter module, spectrometric instrument, and optical instrument |
| CN108535801A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-09-14 | 北京邮电大学 | 光学滤波器 |
| WO2023037510A1 (ja) * | 2021-09-10 | 2023-03-16 | 三菱電機株式会社 | 波長ロッカー、モニタフォトダイオード、ビームスプリッタおよび波長ロッカーの調芯方法 |
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| US7907319B2 (en) | 1995-11-06 | 2011-03-15 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Method and device for modulating light with optical compensation |
| KR100703140B1 (ko) | 1998-04-08 | 2007-04-05 | 이리다임 디스플레이 코포레이션 | 간섭 변조기 및 그 제조 방법 |
| US8928967B2 (en) | 1998-04-08 | 2015-01-06 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Method and device for modulating light |
| US20040175901A1 (en) * | 1999-02-10 | 2004-09-09 | Commissariat A L'energie Atomique | Method for forming an optical silicon layer on a support and use of said method in the production of optical components |
| WO2003007049A1 (en) | 1999-10-05 | 2003-01-23 | Iridigm Display Corporation | Photonic mems and structures |
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| AU2003249779B2 (en) * | 2002-08-13 | 2010-02-18 | The University Of Western Australia | A resonant cavity enhanced device and a method for fabricating same |
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| WO2005122261A1 (en) * | 2004-06-10 | 2005-12-22 | Bae Systems Plc | Two colour photon detector |
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| ATE438200T1 (de) * | 2005-12-14 | 2009-08-15 | Selex Sensors & Airborne Sys | Mehrfarben-photonendetektor |
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1996
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