JPS61258482A - フオトコンダクタ - Google Patents

フオトコンダクタ

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JPS61258482A
JPS61258482A JP61061051A JP6105186A JPS61258482A JP S61258482 A JPS61258482 A JP S61258482A JP 61061051 A JP61061051 A JP 61061051A JP 6105186 A JP6105186 A JP 6105186A JP S61258482 A JPS61258482 A JP S61258482A
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JP
Japan
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layer
inp
type
region
gainas
Prior art date
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Pending
Application number
JP61061051A
Other languages
English (en)
Inventor
ジヨーン・ホレース・ブルツク・トンプソン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Micronas GmbH
ITT Inc
Original Assignee
Deutsche ITT Industries GmbH
ITT Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche ITT Industries GmbH, ITT Corp filed Critical Deutsche ITT Industries GmbH
Publication of JPS61258482A publication Critical patent/JPS61258482A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F30/00Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
    • H10F30/21Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H10F30/28Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices being characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistors
    • H10F30/287Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices being characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistors the devices having PN heterojunction gates
    • H10F30/2877Field-effect phototransistors having PN heterojunction gates

Landscapes

  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はフォトコンダクタに関するものであり、特に
感光性の電界効果トランジスタ(FET)に関するもの
である。。
[問題点解決のための手段] この発明によれば、光放射の入射に応答して電子・ホー
ル対が生成されチャンネル領域とチャンネル領域に関連
したゲートと及び低移動度型のキャリアを累積させて、
それらのリリースを制御するチャンネル領域中の急俊な
ヘテロ接合とを具備しているフォトコンダクタが提供さ
れる。
[実施例] 通常の化合物半導体接合FET (JEFT)は感光性
のFET (フォトFET)として使用されることがで
きる。この様なフォトFETは比較的高い伝導度を持つ
チャンネル層を上面に有する半導体基板を具備する。ソ
ース、ドレイン及びゲートの接点は同じ表面からチャン
ネル層に形成される。このフォトFETは前記表面上に
入射する光あるいは下方から基板上に入射する光を検出
するために使用され、この様なフォトFET1用の受信
回路は第1a図に示されている。ゲートバイアス抵抗R
が必要であり、受信雑音を減らすために大きな値(典型
的に1メグオーム)を頁末される。
フォトFETを集積した形で生産することが難しいだけ
ではなく、この様な高値抵抗は応答速度を遅くし、複雑
になる。CをフォトFETIのキャパシタンスとすると
、時定数τ−RCであるから高い値Rから生じる受信回
路の時定数τの高い値によって第1b図において示され
る入力光パルスと比較して、第1C図のように長く尾を
引いた出力(フォトFET受信装置の出力)を生成する
すなわちFETは応答速度が遅くなる。
CRが入力パルス長により近いこの様な値にまで時定数
τ随を減らすことが望ましく、またこの様に応答速度を
増すことも望ましい。しかしながらこのことは高い値の
ゲートバイアス抵抗が使用される時に近いレベルに受信
雑音が維持されるという方法でなされなければならない
このことは受信回路においてゲートバイアス抵抗を省略
し、ゲート接点からある距離をおいてチヤンネル層中に
急俊なヘテロ接合を設けることによってフォトFETの
構造を修正することでなされる。受信回路は第2a図に
示されている。
第3図はこのように修正されたフォトFETの実施例を
示している。この装置は半絶縁性!nP基板10とn型
GaInAsチャンネル層11どソース、ドレイン接点
12.13を有する通常の感光性JFETに基づいてる
。チャンネル層11の一部においてn−1np領域14
が配置され、ゲート接点16が配置されているp型In
P領域15との接触によって領域15はJEFTの要求
されたpゲートを構成する。第3図の装置はn+InP
Ii域14が追加されることによって修正されたJFE
Tである。
この装置は図示のように下から光が入射し、また帯域構
造は第4図に示されている。光がチャンネル1iill
において入射すると、光子によって誘発された電子・ホ
ール対が生じる。通常のフォトFETにおいて電子・ホ
ール対の内の電子はゲート接点からチャンネルの無空乏
部分に追いやられそれから接点に押しやられる。また対
の内のホールはゲート接点の方に追いやられる。n−I
nP領域14が存在することによって急俊なヘテロ接合
18およびホール(少数キャリアであり、低い方の移動
度のキャリア)の累積を引起こす価電子帯における電位
障害17が存在する。すなわちこの電位障害17はホー
ルを捕捉しゲートへのリリースを制御する。この電位障
壁11の高さとホールが捕捉される容量は時定数を決定
する。時定数は構成段階に依存し、要求値を得るために
供給された電界によって調整できる。この様な場合の応
答特性は第2b図に示され、時定数は第1a図のパルス
長にほぼ等しい。この様な電位障壁を配置することによ
って附随の雑音が検出された電流のショット雑音より大
きいということはありえないと言うことが分る。最適条
件で作動するためには層14がその下の層11より厚く
なければならない。
第5図は逆HEMT (高電子移動度トランジスタ)フ
ォトFETを示す。逆1−IEMTフォトFE■は少数
キャリアを累積し、そのリリースを制御する電位障壁を
設けるために第3図に似た方法で修正された。第5図の
装置は゛半絶縁性InP基板20を具備し、図示されて
いるようにそれに光が入射し、その上にp型InP層2
1が配置され、n+InPI122は層21上に配置さ
れ、実質上ドープ処理されていないGa I nAs層
23は層22上に配置される。ソースおよびドレイン接
点28と29は層23に設けられる。層23の一部にお
いてrM InP領域24が設けられ、少数キャリアの
ために電位障壁を決定する。またp型InPIi域25
とゲート接点26によってpタイプゲートが与えられる
。この様なHEMT装置では層22に隣接した層23の
領域において生じる2次元の電子ガス27によって移動
度が改良される。最適条件で作動する゛ためには層24
はその下に位置する層23より厚くなければならない。
第6図は埋め込みゲートフォトFETを示す。
この埋め込みゲートフォトFETは少数キャリアを累積
し、そのリリースを制御する電位障壁を有するように修
正されている。第6図の装置は表面にp型InPゲート
31が埋め込まれた半絶縁基板30を具備し、その表面
上およびゲート31の上には前記電位障壁を形成するた
めのn型tnp層32が配置され、層32上にはn型G
a [nA8チャンネル層33、ソース、ドレイン接点
34と35が層33に設けられている。図には示されて
いないがp型InPゲート31に対する接点も存在する
。光は示されているように基板30に入射する。第7図
は第6図における埋め込みゲートフォトFETの帯域構
造を示す。電位障壁が少数キャリアを累積し、そのリリ
ースを制御する役目を持つということは36において説
明される。最適条件で作動するには層32の厚み(b)
は層33の厚み(a)より厚くならなければならない、
第6図と17図はそのように示してはいない。このFE
Tの感光性範囲を広くするため先端を除いて逆のタイプ
の接点対の側面が接するためにソースとドレーンの接点
をインターデジタルに組合わせることができる。
第8図は埋め込みゲートフォトHEMTを示す。
この埋め込みゲートフォトHEMTは電位障壁を形成す
るように修正されている。第8図の装置はp型InPゲ
ート41が表面に埋め込まれた半絶縁性[nP基板40
を具備し、その表面およびゲート41上に前記電位障壁
を形成するためのn型InP層42が配置され、層42
上には実質上ドープ処理されていないGa r nAs
層43が、また層43上にはn、”lnP層4層厚4置
され、合金のあるいはイオン注入によって形成したソー
スおよびドレイン領域45.46およびソースとドレイ
ン接点47..48が設けられている。図には示されて
いないがp型InPゲート41との接点も存在する。光
は図示のように基板40に入射し、層44に隣接した層
43において形成される2次元電子ガス49は移動度を
改良する。ソースとドレイン接点は感光性範囲を広くす
するためにこの構造上にインターデジタルに組合わされ
ることができる。
この発明は(3alnAsと■nPからなる装置、 に
関連して説明したが、それに限定されるものではない。
関連した放射に感光性である化合物半導体をQa l 
nASに代えて使用し、帯域ギャップは広いが前記置換
した化合物半導体に等しい格子定数を有し、少数キャリ
アの累積を引起こす価電子帯において必要な段階を有す
る化合物半導体を代えて使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1a図は感光性FET用の通常の受信回路を示し、第
1b図は入力光パルスを示し、第1C図はFETの応答
特性を示し、第2a図はこの発明による感光性FET用
の受信回路を示し、第2b図は第1b図において示した
ように入力光パルスに対する応答特性を示し、第3図は
この発明による感光性FETの実施例の断面図を示し、
第4図は第3図の実施例の帯域構造を示し、第5図はこ
の発明による感光性FETの別の実施例の断面図を示し
、第6図はこの発明による感光性FETのさらに別の実
施例の断面図を示し、第7図は第6図の実施例の帯域構
造を示し、第8図はこの発明による感光性FETのさら
に別の実施例の断面図を示す。 10・・・基板、11・・・チャンネル層、12・・・
ソース、ドレイン接点、13・・・ソース、ドレイン接
点、14・・・n−InP領域、15・・・p!!! 
I n P領域、16 ・・・ゲート接点、17・・・
電位障壁、18・・・ヘテロ接合。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光放射線の入射に応答して電子・ホール対が生成
    されるチャンネル領域と、チャンネル領域に関連したゲ
    ートと、及び低移動度のキャリアの累積を生じさせ、そ
    のリリースを制御するチャンネル領域中の急俊なヘテロ
    接合とを有するフォトコンダクタ。
  2. (2)チャンネル領域に二つの電気の接点を有し、その
    うちの一つは他方に対して正にバイアスされ、ゲートが
    二つの接点間においてチャンネル領域と協同して動作す
    ることをを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のフォ
    トコンダクタ。
  3. (3)半絶縁性InPの基板を具備しているフォトFE
    T形式のフォトコンダクタであって、チャンネル領域が
    基板の一つの表面上に配置されたn型GaInAs層を
    有し、二つの電気の接点がn型GaInAs層の表面に
    おいて間隔を置いて位置し、さらにチャンネル領域が二
    つの接点間で表面からn型GaInAsに入込んだn^
    −InP領域を有し、ゲートがn^−InP領域と接触
    するp型InPを具備する特許請求の範囲第2項記載の
    フォトコンダクタ。
  4. (4)半絶縁性InPの基板を具備した逆HEMT形式
    のフォトFETであって、基板の表面上に位置するp型
    InP層と、このp型InP層上に位置するn^+In
    P層と、このn^+InP層上の実質上ドープ処理され
    ていないGaInAsの層とを備え、このGaInAs
    の層はその一部にチャンネル領域を有し、二つの電気の
    接点がGaInAs層の表面に間隔を置いて設けられ、
    n^−InP領域がチャンネル領域を構成し、二つの接
    点間で表面からGaInAs層中に入込んでおり、ゲー
    トがn^−InP領域との接触するp型InP領域で構
    成されている特許請求の範囲第2項記載のフォトコンダ
    クタ。
  5. (5)半絶縁性InP基板を具備している埋め込みゲー
    ト形式のフォトFETであって、基板の表面に前記ゲー
    トを構成するp型InP領域が入込んで形成され、前記
    表面及びp型InP領域上にp型InP領域に接触して
    配置されるn型InP層と、n型InP層上に配置され
    たn型GaInAs層と、及びチャンネル領域を構成す
    るn型GaInAsとn型InP層とを有し、二つの電
    気の接点がn型GaInAs層の表面上で引離される特
    許請求の範囲第2項記載のフォトコンダクタ。
  6. (6)半絶縁性InP基板を具備している埋め込みゲー
    ト形式のフォトHEMTであって、基板の表面に前記ゲ
    ートを構成するp型InP領域が入込んで形成され、前
    記表面上及びp型InP領域の上でp型InP領域に接
    触して配置されるn型InP層とn型InP層上の実質
    上のドープ処理されていないGaInAs層と、GaI
    nAs層上に配置されたn^+InP層とを有し、Ga
    InAs層とn型InP層とはチャンネル領域を構成し
    、二つの電気の接点がn型InP層の表面に間隔を置い
    て配置され、n^+InP層の中に入込んだ合金または
    イオン注入領域を介してGaInAs層に接続されてい
    る特許請求の範囲第2項記載のフォトコンダクタ。
  7. (7)二つの電気の接点が接点間の距離を増加させずに
    広い感光性の領域を得るためにインターデジタルに組合
    わされる特許請求の範囲第5項あるいは第6項記載のフ
    ォトコンダクタ。
  8. (8)GaInAsが関係する放射線に対して感光性の
    化合物半導体によって置換され、InPは前記化合物半
    導体に等しい格子定数の化合物によって置換されるが、
    前記累積を引起こす前記化合物半導体に関係する価電子
    帯においてバンドギャップが広がり必要な段階部分を持
    っている特許請求の範囲第3項から第7項のいずれか1
    項に記載のフォトコンダクタ。
JP61061051A 1985-03-21 1986-03-20 フオトコンダクタ Pending JPS61258482A (ja)

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GB08507343A GB2172742B (en) 1985-03-21 1985-03-21 Photoconductor
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US (1) US4814836A (ja)
EP (1) EP0201688A1 (ja)
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GB (1) GB2172742B (ja)
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