JPH10270743A - 受光素子及びラマンシフタ用素子 - Google Patents
受光素子及びラマンシフタ用素子Info
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- JPH10270743A JPH10270743A JP9092981A JP9298197A JPH10270743A JP H10270743 A JPH10270743 A JP H10270743A JP 9092981 A JP9092981 A JP 9092981A JP 9298197 A JP9298197 A JP 9298197A JP H10270743 A JPH10270743 A JP H10270743A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高感度化を達成できる紫外線用の受光素子、
及びラマン散乱光強度の向上を達成できるラマンシフタ
用素子を提供する。 【解決手段】 本発明に係る受光素子は、光電効果に基
づき光を電気に変換するものであって、受光面が多孔質
ガリウムリンからなるものである。多孔質ＧａＰは単結
晶ＧａＰに比べてＰＬ強度が大きくなる。多孔質ＧａＰ
の表面はすり鉢状の構造となっているので、励起光の吸
収率が増加し、そのためＰＬ強度が大きくなったと考え
られる。したがって、多孔質ＧａＰを受光面とする受光
素子は、光の吸収率が増加するので高感度となる。
及びラマン散乱光強度の向上を達成できるラマンシフタ
用素子を提供する。 【解決手段】 本発明に係る受光素子は、光電効果に基
づき光を電気に変換するものであって、受光面が多孔質
ガリウムリンからなるものである。多孔質ＧａＰは単結
晶ＧａＰに比べてＰＬ強度が大きくなる。多孔質ＧａＰ
の表面はすり鉢状の構造となっているので、励起光の吸
収率が増加し、そのためＰＬ強度が大きくなったと考え
られる。したがって、多孔質ＧａＰを受光面とする受光
素子は、光の吸収率が増加するので高感度となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質ガリウムリ
ンを用いた受光素子及びラマンシフタ用素子に関する。
ンを用いた受光素子及びラマンシフタ用素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガリウムリン（以下「ＧａＰ」とい
う。）は、特に紫外線に高感度であるため、紫外線用の
受光素子として広く用いられている。
う。）は、特に紫外線に高感度であるため、紫外線用の
受光素子として広く用いられている。
【０００３】ラマン効果によって現れる散乱光のスペク
トルは、ストークス線と反ストークス線とからなる。入
射光と各線との間のエネルギ差（又は振動数差、波数
差）をラマンシフトという。ラマンシフタ用素子は、ラ
マンレーザ等に用いられ、例えばＢａ（ＮＯ3 ）2 が市
販されている。
トルは、ストークス線と反ストークス線とからなる。入
射光と各線との間のエネルギ差（又は振動数差、波数
差）をラマンシフトという。ラマンシフタ用素子は、ラ
マンレーザ等に用いられ、例えばＢａ（ＮＯ3 ）2 が市
販されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＧａＰを用いた受光素
子は、更に高感度化が求められている。
子は、更に高感度化が求められている。
【０００５】ラマンシフタ用素子は、更に強いラマン散
乱光が求められている。
乱光が求められている。
【０００６】
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、高感度化を達
成できる紫外線用の受光素子、及びラマン散乱光強度の
向上を達成できるラマンシフタ用素子を提供することに
ある。
成できる紫外線用の受光素子、及びラマン散乱光強度の
向上を達成できるラマンシフタ用素子を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る受光素子
は、光電効果に基づき光を電気に変換するものであっ
て、受光面が多孔質ガリウムリンからなるものである。
多孔質ＧａＰは単結晶ＧａＰに比べてＰＬ強度が大きく
なる。多孔質ＧａＰの表面はすり鉢状の構造となってい
るので、励起光の吸収率が増加し、そのためＰＬ強度が
大きくなったと考えられる。したがって、多孔質ＧａＰ
を受光面とする受光素子は、光の吸収率が増加するので
高感度となる。また、本発明に係る受光素子は、ショッ
トキー型、低容量拡散型、ＰＮＮ+ 型、ＰＩＮ型、アバ
ランシェ型等のフォトダイオード、又はフォトトランジ
スタ、フォトサイリスタ等としてもよい。
は、光電効果に基づき光を電気に変換するものであっ
て、受光面が多孔質ガリウムリンからなるものである。
多孔質ＧａＰは単結晶ＧａＰに比べてＰＬ強度が大きく
なる。多孔質ＧａＰの表面はすり鉢状の構造となってい
るので、励起光の吸収率が増加し、そのためＰＬ強度が
大きくなったと考えられる。したがって、多孔質ＧａＰ
を受光面とする受光素子は、光の吸収率が増加するので
高感度となる。また、本発明に係る受光素子は、ショッ
トキー型、低容量拡散型、ＰＮＮ+ 型、ＰＩＮ型、アバ
ランシェ型等のフォトダイオード、又はフォトトランジ
スタ、フォトサイリスタ等としてもよい。
【０００８】本発明に係るラマンシフタ用素子は、入射
光をラマンシフトさせた出射光を得るためのものであっ
て、入射光の受光面が多孔質ガリウムリンからなるもの
である。多孔質ＧａＰのラマン散乱光は極めて強い。し
たがって、多孔質ＧａＰを受光面とするラマンシフタ用
素子は、極めて強い出射光が得られる。
光をラマンシフトさせた出射光を得るためのものであっ
て、入射光の受光面が多孔質ガリウムリンからなるもの
である。多孔質ＧａＰのラマン散乱光は極めて強い。し
たがって、多孔質ＧａＰを受光面とするラマンシフタ用
素子は、極めて強い出射光が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係る受光素子及びラマン
シフタ用素子に用いられる多孔質ＧａＰは、例えば、次
の工程〜により製造する。．ＧａＰ単結晶とし
て、硫黄（Ｓ）を4.6 ×1017cm-3ドープした、面方位
（１１１）のｎ型ＧａＰ基板を用意する。．ＧａＰ基
板の裏面に、金−ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）合金を真
空蒸着により被着させる。Ａｕ−Ｇｅ合金の組成は、Ａ
ｕが88wt％であり、Ｇｅが12wt％である。真空蒸着時の
真空度は１×10-6Torr以上である。．ＧａＰ基板の表
面を、陽極化成法により多孔質化する。
シフタ用素子に用いられる多孔質ＧａＰは、例えば、次
の工程〜により製造する。．ＧａＰ単結晶とし
て、硫黄（Ｓ）を4.6 ×1017cm-3ドープした、面方位
（１１１）のｎ型ＧａＰ基板を用意する。．ＧａＰ基
板の裏面に、金−ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）合金を真
空蒸着により被着させる。Ａｕ−Ｇｅ合金の組成は、Ａ
ｕが88wt％であり、Ｇｅが12wt％である。真空蒸着時の
真空度は１×10-6Torr以上である。．ＧａＰ基板の表
面を、陽極化成法により多孔質化する。
【００１０】工程について、図１に基づき詳しく説明
する。ビーカ１０は、ポリテトラフルオロエチレン製で
あり、底面１０ａに透孔１０ｂが穿設されている。ビー
カ１０内のエッチング液１２は、50wt％のフッ酸（Ｈ
Ｆ）をエチルアルコール（Ｃ2Ｈ5 ＯＨ）によって50％
に希釈したものである。ビーカ１０の底面１０ａは、Ｏ
リング１４を介して、ＧａＰ基板１６の表面１６ａに対
向している。したがって、エッチング液１２は、透孔１
０ｂを通ってＧａＰ基板１６の表面１６ａに接触してい
る。ＧａＰ基板１６の裏面１６ｂは銀ペースト等によっ
て銅板１８に貼り付けられている。陽極化成は、銅板１
８が陽極でプラチナ板２０が陰極となるように電流源２
２を接続し、電流密度20〜40mA/cm2、時間１〜５分、か
つ無照明下の条件により行った。これにより、ＧａＰ基
板１６の表面１６ａが多孔質化された。なお、無照明の
代わりに、室内照明、キセノンランプ又は水銀ランプ等
を用いてもよい。
する。ビーカ１０は、ポリテトラフルオロエチレン製で
あり、底面１０ａに透孔１０ｂが穿設されている。ビー
カ１０内のエッチング液１２は、50wt％のフッ酸（Ｈ
Ｆ）をエチルアルコール（Ｃ2Ｈ5 ＯＨ）によって50％
に希釈したものである。ビーカ１０の底面１０ａは、Ｏ
リング１４を介して、ＧａＰ基板１６の表面１６ａに対
向している。したがって、エッチング液１２は、透孔１
０ｂを通ってＧａＰ基板１６の表面１６ａに接触してい
る。ＧａＰ基板１６の裏面１６ｂは銀ペースト等によっ
て銅板１８に貼り付けられている。陽極化成は、銅板１
８が陽極でプラチナ板２０が陰極となるように電流源２
２を接続し、電流密度20〜40mA/cm2、時間１〜５分、か
つ無照明下の条件により行った。これにより、ＧａＰ基
板１６の表面１６ａが多孔質化された。なお、無照明の
代わりに、室内照明、キセノンランプ又は水銀ランプ等
を用いてもよい。
【００１１】また、工程では、Ｏリング１４を用いる
ことにより、ＧａＰ基板１６の表面１６ａにのみ、エッ
チング液１２を接触させるようにしている。したがっ
て、ＧａＰ基板１６全体をエッチング液１２に浸漬する
方法に比べて、洗浄が容易であるとともに、ＧａＰ基板
１６の裏面１６ｂ側の保護膜が不要である。
ことにより、ＧａＰ基板１６の表面１６ａにのみ、エッ
チング液１２を接触させるようにしている。したがっ
て、ＧａＰ基板１６全体をエッチング液１２に浸漬する
方法に比べて、洗浄が容易であるとともに、ＧａＰ基板
１６の裏面１６ｂ側の保護膜が不要である。
【００１２】次に、工程〜により製造した多孔質Ｇ
ａＰについてフォトルミネッセンス（以下「ＰＬ」とい
う。）法により評価した結果を、図２及び図３に示す。
ＰＬ法による評価は、試料をクライオスタット内に取付
け、Ｈｅ−Ｃｄレーザの波長325nm の光により試料を励
起し、試料から発するＰＬ光をダブルモノクロメータに
より分光し、ＧａＡｓ光電子増倍管でＰＬスペクトルを
受光することにより行った。
ａＰについてフォトルミネッセンス（以下「ＰＬ」とい
う。）法により評価した結果を、図２及び図３に示す。
ＰＬ法による評価は、試料をクライオスタット内に取付
け、Ｈｅ−Ｃｄレーザの波長325nm の光により試料を励
起し、試料から発するＰＬ光をダブルモノクロメータに
より分光し、ＧａＡｓ光電子増倍管でＰＬスペクトルを
受光することにより行った。
【００１３】図２は、20mA/cm2で陽極化成された多孔質
ＧａＰにおける、バンド端付近の発光スペクトルの陽極
化成時間依存性を示すグラフである。５min 陽極化成さ
れた多孔質ＧａＰのＰＬ強度は、単結晶ＧａＰに比べて
２倍以上である。図３は、40mA/cm2で陽極化成された多
孔質ＧａＰにおける、バンド端付近の発光スペクトルの
陽極化成時間依存性を示すグラフである。５min 陽極化
成された多孔質ＧａＰのＰＬ強度は、単結晶ＧａＰに比
べて３倍以上である。なお、560nm 付近の鋭いピーク
は、ＧａＰ中のドナー・アクセプタ間での発光である。
700nm 付近の比較的ブロードなピークは、ＧａＰ中の硫
黄の空孔に束縛された励起子による発光である。このよ
うに、多孔質ＧａＰは単結晶ＧａＰに比べてＰＬ強度が
極めて大きくなる。
ＧａＰにおける、バンド端付近の発光スペクトルの陽極
化成時間依存性を示すグラフである。５min 陽極化成さ
れた多孔質ＧａＰのＰＬ強度は、単結晶ＧａＰに比べて
２倍以上である。図３は、40mA/cm2で陽極化成された多
孔質ＧａＰにおける、バンド端付近の発光スペクトルの
陽極化成時間依存性を示すグラフである。５min 陽極化
成された多孔質ＧａＰのＰＬ強度は、単結晶ＧａＰに比
べて３倍以上である。なお、560nm 付近の鋭いピーク
は、ＧａＰ中のドナー・アクセプタ間での発光である。
700nm 付近の比較的ブロードなピークは、ＧａＰ中の硫
黄の空孔に束縛された励起子による発光である。このよ
うに、多孔質ＧａＰは単結晶ＧａＰに比べてＰＬ強度が
極めて大きくなる。
【００１４】図４は、40mA/cm2かつ５min で陽極化成さ
れた多孔質ＧａＰ表面の3000倍の電子顕微鏡写真であ
る。図５は、40mA/cm2かつ５min で陽極化成された多孔
質ＧａＰ表面の 10000倍の電子顕微鏡写真である。これ
らの図面から明らかなように、多孔質ＧａＰ表面は、10
0nm 程度の逆ピラミッド状乃至すり鉢状の多数の孔が形
成されている。このような構造によって光吸収率が増加
するので、ＰＬ強度が大きくなったと考えられる。
れた多孔質ＧａＰ表面の3000倍の電子顕微鏡写真であ
る。図５は、40mA/cm2かつ５min で陽極化成された多孔
質ＧａＰ表面の 10000倍の電子顕微鏡写真である。これ
らの図面から明らかなように、多孔質ＧａＰ表面は、10
0nm 程度の逆ピラミッド状乃至すり鉢状の多数の孔が形
成されている。このような構造によって光吸収率が増加
するので、ＰＬ強度が大きくなったと考えられる。
【００１５】したがって、多孔質ＧａＰを受光面とする
受光素子は、光吸収率が増加するので高感度となる。例
えば、工程〜により製造した多孔質ＧａＰにＡｕ薄
膜を蒸着することにより、ショットキー型のフォトダイ
オードとすることが好ましい。このショットキー型のフ
ォトダイオードは、表面から接合部までの距離が短いの
で、紫外線領域まで高感度が得られる。
受光素子は、光吸収率が増加するので高感度となる。例
えば、工程〜により製造した多孔質ＧａＰにＡｕ薄
膜を蒸着することにより、ショットキー型のフォトダイ
オードとすることが好ましい。このショットキー型のフ
ォトダイオードは、表面から接合部までの距離が短いの
で、紫外線領域まで高感度が得られる。
【００１６】次に、工程〜により製造した多孔質Ｇ
ａＰについてレーザラマン分光法により評価した結果
を、図６に示す。レーザラマン分光法による評価は、Ａ
ｒ+ レーザの波長488nm の光により試料を励起し、試料
から発するラマン散乱光をダブルモノクロメータにより
分光し、ＧａＡｓ光電子増倍管で受光することにより行
った。
ａＰについてレーザラマン分光法により評価した結果
を、図６に示す。レーザラマン分光法による評価は、Ａ
ｒ+ レーザの波長488nm の光により試料を励起し、試料
から発するラマン散乱光をダブルモノクロメータにより
分光し、ＧａＡｓ光電子増倍管で受光することにより行
った。
【００１７】図６は、多孔質ＧａＰからのラマン散乱ス
ペクトルの通過電荷量依存性を示すグラフである。１２
Ｃの通過電荷量で陽極化成された多孔質ＧａＰの横型光
学フォノン（ＬＯ）及び縦型光学フォノン（ＴＯ）にお
けるラマン散乱スペクトルは、単結晶ＧａＰ（通過電荷
量０Ｃ）に比べて４倍以上である。このように、多孔質
ＧａＰのラマン散乱光は極めて強い。したがって、多孔
質ＧａＰを受光面とするラマンシフタ用素子は、極めて
強い出射光が得られる。
ペクトルの通過電荷量依存性を示すグラフである。１２
Ｃの通過電荷量で陽極化成された多孔質ＧａＰの横型光
学フォノン（ＬＯ）及び縦型光学フォノン（ＴＯ）にお
けるラマン散乱スペクトルは、単結晶ＧａＰ（通過電荷
量０Ｃ）に比べて４倍以上である。このように、多孔質
ＧａＰのラマン散乱光は極めて強い。したがって、多孔
質ＧａＰを受光面とするラマンシフタ用素子は、極めて
強い出射光が得られる。
【００１８】
【発明の効果】本発明に係る受光素子によれば、受光面
が多孔質ガリウムリンからなることにより、光吸収率を
向上できるので、感度を向上できる。したがって、高感
度の紫外線用受光素子を提供できる。
が多孔質ガリウムリンからなることにより、光吸収率を
向上できるので、感度を向上できる。したがって、高感
度の紫外線用受光素子を提供できる。
【００１９】本発明に係るラマンシフタ用素子によれ
ば、入射光の受光面が多孔質ガリウムリンからなること
により、極めて強いラマン散乱光を得ることができる。
したがって、極めて強い出射光が得られるラマンレーザ
を提供することができる。
ば、入射光の受光面が多孔質ガリウムリンからなること
により、極めて強いラマン散乱光を得ることができる。
したがって、極めて強い出射光が得られるラマンレーザ
を提供することができる。
【図１】本発明に係る受光素子及びラマンシフタ用素子
に用いられる多孔質ＧａＰの製造工程の一例を示す説明
図である。
に用いられる多孔質ＧａＰの製造工程の一例を示す説明
図である。
【図２】本発明に係る受光素子及びラマンシフタ用素子
に用いられる多孔質ＧａＰにおける、バンド端付近の発
光スペクトルの陽極化成時間依存性を示すグラフであ
る。
に用いられる多孔質ＧａＰにおける、バンド端付近の発
光スペクトルの陽極化成時間依存性を示すグラフであ
る。
【図３】本発明に係る受光素子及びラマンシフタ用素子
に用いられる多孔質ＧａＰにおける、バンド端付近の発
光スペクトルの陽極化成時間依存性を示すグラフであ
る。
に用いられる多孔質ＧａＰにおける、バンド端付近の発
光スペクトルの陽極化成時間依存性を示すグラフであ
る。
【図４】本発明に係る受光素子及びラマンシフタ用素子
に用いられる多孔質ＧａＰの電子顕微鏡写真である。
に用いられる多孔質ＧａＰの電子顕微鏡写真である。
【図５】本発明に係る受光素子及びラマンシフタ用素子
に用いられる多孔質ＧａＰの電子顕微鏡写真である。
に用いられる多孔質ＧａＰの電子顕微鏡写真である。
【図６】本発明に係る受光素子及びラマンシフタ用素子
に用いられる多孔質ＧａＰにおける、ラマン散乱スペク
トルの通過電荷量依存性を示すグラフである。
に用いられる多孔質ＧａＰにおける、ラマン散乱スペク
トルの通過電荷量依存性を示すグラフである。
１０ ビーカ １２ エッチング液 １４ Ｏリング １６ ＧａＰ基板 １８ 銅板 ２０ プラチナ板 ２２ 電流源
Claims (2)
- 【請求項１】 光電効果に基づき光を電気に変換する受
光素子において、受光面が多孔質ガリウムリンからなる
ことを特徴とする受光素子。 - 【請求項２】 入射光をラマンシフトさせた出射光を得
るためのラマンシフタ用素子において、 入射光の受光面が多孔質ガリウムリンからなることを特
徴とするラマンシフタ用素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9092981A JPH10270743A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 受光素子及びラマンシフタ用素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9092981A JPH10270743A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 受光素子及びラマンシフタ用素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270743A true JPH10270743A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=14069570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9092981A Pending JPH10270743A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 受光素子及びラマンシフタ用素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10270743A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5656689A (en) * | 1979-10-15 | 1981-05-18 | Semiconductor Res Found | Semiconductor raman laser |
| JPH07122550A (ja) * | 1993-10-22 | 1995-05-12 | Hitachi Ltd | 半導体の積層構造の形成方法及びそれを用いた半導体装置の形成方法 |
| JPH07142755A (ja) * | 1993-11-19 | 1995-06-02 | Toyota Motor Corp | 逆ピラミッド型テクスチャーの形成方法 |
-
1997
- 1997-03-27 JP JP9092981A patent/JPH10270743A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5656689A (en) * | 1979-10-15 | 1981-05-18 | Semiconductor Res Found | Semiconductor raman laser |
| JPH07122550A (ja) * | 1993-10-22 | 1995-05-12 | Hitachi Ltd | 半導体の積層構造の形成方法及びそれを用いた半導体装置の形成方法 |
| JPH07142755A (ja) * | 1993-11-19 | 1995-06-02 | Toyota Motor Corp | 逆ピラミッド型テクスチャーの形成方法 |
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