JPS6142973A - 近赤外線受光素子 - Google Patents
近赤外線受光素子Info
- Publication number
- JPS6142973A JPS6142973A JP59164626A JP16462684A JPS6142973A JP S6142973 A JPS6142973 A JP S6142973A JP 59164626 A JP59164626 A JP 59164626A JP 16462684 A JP16462684 A JP 16462684A JP S6142973 A JPS6142973 A JP S6142973A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- electrode
- receiving element
- infrared
- receiving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H10F77/20—Electrodes
Landscapes
- Light Receiving Elements (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）利用分野
この発明は、近赤外領域の光に対して高感度を示す近赤
外線受元素子に関する。
外線受元素子に関する。
（ロ） 従来技術およびこの発明が解決するための問題
点 先導体効果を利用して光を検出する受光素子としてｐｂ
ｓ（硫化鉛）、Ｃｄ５（硫化カドミウム）等の薄膜半導
体受光素子が市販されているほか、単結晶を使用する受
光素子も知られている。
点 先導体効果を利用して光を検出する受光素子としてｐｂ
ｓ（硫化鉛）、Ｃｄ５（硫化カドミウム）等の薄膜半導
体受光素子が市販されているほか、単結晶を使用する受
光素子も知られている。
しかしながら、前部受光素子は可視光域及び赤外光域に
わたって光感度を有している。したがって、これら受光
素子を赤外線受光素子として自然光又は室内光の環境下
で使用する場合には外乱光である可視光を雑音として受
光する。このため、市販されているＧａＡｓ（ガリウム
砒素）赤外線発光ダイオードから出光する赤外線を前記
受光素子によって受光する場合には、室内光遮断用のフ
ィルタを必要としている。このフィルタを受光素子に設
ければ伝搬する媒質の誘電率が不連続になるから赤外線
の強度を弱める結果となシ、受光回路に増幅器を設ける
など信号処理を複雑、高価にする。
わたって光感度を有している。したがって、これら受光
素子を赤外線受光素子として自然光又は室内光の環境下
で使用する場合には外乱光である可視光を雑音として受
光する。このため、市販されているＧａＡｓ（ガリウム
砒素）赤外線発光ダイオードから出光する赤外線を前記
受光素子によって受光する場合には、室内光遮断用のフ
ィルタを必要としている。このフィルタを受光素子に設
ければ伝搬する媒質の誘電率が不連続になるから赤外線
の強度を弱める結果となシ、受光回路に増幅器を設ける
など信号処理を複雑、高価にする。
さらに、可視光を外乱光として受光する問題はｐｎ接合
又はｐｉｎ接合構造のホトダイオードにも同様に存在し
ていた。
又はｐｉｎ接合構造のホトダイオードにも同様に存在し
ていた。
この発明の目的は、近赤外線の特定の領域にだけ高感度
を示す安価な近赤外線受光素子を提供することである。
を示す安価な近赤外線受光素子を提供することである。
（ハ）問題点を解決するための手段
前述の問題全解決するため、この発明は半絶縁性のＧａ
Ａｓ単結晶を使用し、その受光面に対して・直角又は鋭
角をなしかつ受光面の面積よりも大きく電極面を形成し
ている。
Ａｓ単結晶を使用し、その受光面に対して・直角又は鋭
角をなしかつ受光面の面積よりも大きく電極面を形成し
ている。
に）作用
常温で半絶縁性を示す高純度のＧａＡｓ単結晶は禁止帯
中央部にエネルギー塾位が存在し、その吸収係数が一般
に数センチメータ分の１であり、約０．７ ｅＶから約
１．４ ｅＶの近赤外線の光エネルギー域に自由電子励
起の外因性光吸収現象を有する。
中央部にエネルギー塾位が存在し、その吸収係数が一般
に数センチメータ分の１であり、約０．７ ｅＶから約
１．４ ｅＶの近赤外線の光エネルギー域に自由電子励
起の外因性光吸収現象を有する。
このＧａＡｓ単結晶の性質を利用すると共に、受光面積
に比して電極面積を大きくして高い光電流が得られるよ
うにして近赤外線を高感度に受光できる。
に比して電極面積を大きくして高い光電流が得られるよ
うにして近赤外線を高感度に受光できる。
（ホ）実施例
第１図はこの発明の第１実施例全示し、同図１は半絶縁
性のＧａＡｓ単結晶１ｔ−示している。このＧａＡｓ単
結晶１は直方体に成形され、その−面は受光面１ａとな
っている。この受光面１ａはミラー面に研磨されている
。受光面１αの長さ方向に対して直角をなす２つの平行
な面は電極面を形成。
性のＧａＡｓ単結晶１ｔ−示している。このＧａＡｓ単
結晶１は直方体に成形され、その−面は受光面１ａとな
っている。この受光面１ａはミラー面に研磨されている
。受光面１αの長さ方向に対して直角をなす２つの平行
な面は電極面を形成。
しておシ、この電極面に電極２がオーム接触によって設
けられている。この電極２の面積は受光面１αの面積よ
りも大きく形成されている。
けられている。この電極２の面積は受光面１αの面積よ
りも大きく形成されている。
第２図は第１図のように構成された近赤外線受光素子の
受光面１ｃＬに光を照射した場合の分光特性図を示して
いる。第２図は、低光エネルギー（長波長）側から高光
エネルギー（短波長）側へ移行する場合、約０．７ ｅ
Ｖから約１−４ ｅＶ ｉでは漣絖して光電流が増力り
し、約１．４ｇＶ全経過すると急に光電流が低下するこ
とヲ／」ζし′〔゛いる。し／Ｃがって、前記受光素子
は可視光（１，６ｅＶ以上）に対して低感度を示し、近
赤外線に対しては高感度を示すことが分る。例えば、市
販のＧａＡｓ赤外発光ダイオードでは約１．３ ｅＶに
最大発光強度を有するのでその光に対して高感度を示す
。
受光面１ｃＬに光を照射した場合の分光特性図を示して
いる。第２図は、低光エネルギー（長波長）側から高光
エネルギー（短波長）側へ移行する場合、約０．７ ｅ
Ｖから約１−４ ｅＶ ｉでは漣絖して光電流が増力り
し、約１．４ｇＶ全経過すると急に光電流が低下するこ
とヲ／」ζし′〔゛いる。し／Ｃがって、前記受光素子
は可視光（１，６ｅＶ以上）に対して低感度を示し、近
赤外線に対しては高感度を示すことが分る。例えば、市
販のＧａＡｓ赤外発光ダイオードでは約１．３ ｅＶに
最大発光強度を有するのでその光に対して高感度を示す
。
また、前記受光素子の電極２の面積は受光面１αの面積
に比して太きいから、電極２に低電圧全印加した場合で
も大きい光′喝゛流を取υ出すことができる。
に比して太きいから、電極２に低電圧全印加した場合で
も大きい光′喝゛流を取υ出すことができる。
第３図は第１図のＧａＡｓ単結晶１の受光面１ｃＬをミ
ラー面とする替わυにランプ面に研磨した場合の分光特
性の変化を示す図である。第３図に示されるように、赤
外線域ではランプ面とミラー面とては入射光に対する光
電流の感度差が現われないのに対し、可視光域ではラッ
プ面入射の方がミラー面入射に比して光電流の感度が著
るしく低下する。従って、ＧａＡｓ単結晶１の受光面１
αをランプ面に研磨することによシ、可視光を遮蔽する
効果がより顕著になる。
ラー面とする替わυにランプ面に研磨した場合の分光特
性の変化を示す図である。第３図に示されるように、赤
外線域ではランプ面とミラー面とては入射光に対する光
電流の感度差が現われないのに対し、可視光域ではラッ
プ面入射の方がミラー面入射に比して光電流の感度が著
るしく低下する。従って、ＧａＡｓ単結晶１の受光面１
αをランプ面に研磨することによシ、可視光を遮蔽する
効果がより顕著になる。
第４図はこの発明の第２実施例を示している。
この実施例の場合、第１図のＧａＡｓ単結晶ｌと同大同
形状のＧａＡｓ単結晶３の受光面３αの長さ方向に対し
て直角をなす２つの平行な面には、受光面３αの２つの
長さ方向の稜線から少なくともほぼ１マイクロメ一タ以
上の幅だけ電極が設けられない非電極面４が設けられ、
その残υの面は電極面となって電極５がオーム接触によ
って形成されている。この各電極５の面積は受光面３ｃ
Ｌの面積よりも大きく、ミラー面に研磨されている。
形状のＧａＡｓ単結晶３の受光面３αの長さ方向に対し
て直角をなす２つの平行な面には、受光面３αの２つの
長さ方向の稜線から少なくともほぼ１マイクロメ一タ以
上の幅だけ電極が設けられない非電極面４が設けられ、
その残υの面は電極面となって電極５がオーム接触によ
って形成されている。この各電極５の面積は受光面３ｃ
Ｌの面積よりも大きく、ミラー面に研磨されている。
常温で半絶縁性を示す高純度のＧａＡｓ単結晶（市販さ
れている）は直接遷移半導体に属し、禁止帯幅以上の光
エネルギーを有する入射光を受光表面において反射する
か、又は受光面から１マイクロメ一タ以内で吸収する性
質を有する。また、ＧａＡｓ単結晶は常温において禁止
帯幅が１．４ ｅＶであり、これは近赤外線光エネルギ
ー域にある。
れている）は直接遷移半導体に属し、禁止帯幅以上の光
エネルギーを有する入射光を受光表面において反射する
か、又は受光面から１マイクロメ一タ以内で吸収する性
質を有する。また、ＧａＡｓ単結晶は常温において禁止
帯幅が１．４ ｅＶであり、これは近赤外線光エネルギ
ー域にある。
したがって、前記ＧａＡｓ単結晶に約し４ｅＶ以上の光
エネルギーを有する可視光を照射しても受光面から１マ
イクロメ一タ以上の距離には光は到達しない。
エネルギーを有する可視光を照射しても受光面から１マ
イクロメ一タ以上の距離には光は到達しない。
第５図は第４図のように構成された近赤外線受光素子の
受光面３αに光を照射した場合の分光特性図を示してい
る。第５図に示されているように、第４図の受光素子は
第１図の受光素子に比べて可視光域の光エネルギーに対
して著るしく低い感度を示す。このため、ＧａＡｓ単結
晶３に非電極面４を設ける簡単な構造によシ、１．４
ｅＶ以上の高工ネルギー域の光を確実に遮蔽することが
できる。
受光面３αに光を照射した場合の分光特性図を示してい
る。第５図に示されているように、第４図の受光素子は
第１図の受光素子に比べて可視光域の光エネルギーに対
して著るしく低い感度を示す。このため、ＧａＡｓ単結
晶３に非電極面４を設ける簡単な構造によシ、１．４
ｅＶ以上の高工ネルギー域の光を確実に遮蔽することが
できる。
第６図はこの発明の第３゛実施例を示している。
この実施例の場合、半絶縁性のＧ ａ 、４ ｇ単結晶
６の受光面６αに対して数度傾けた鋭角をなして一方の
電極面が形成され、この電極面に電極７がオーム接触に
より設けられている。また、電極７と対向する受光面６
αと直角の電極面にも＠（ｊ８が設けられている。この
電極７．８の各面積は受光面６ｃＬの面積よシも大きく
、かつ光の進行方向に大きく設けられている。
６の受光面６αに対して数度傾けた鋭角をなして一方の
電極面が形成され、この電極面に電極７がオーム接触に
より設けられている。また、電極７と対向する受光面６
αと直角の電極面にも＠（ｊ８が設けられている。この
電極７．８の各面積は受光面６ｃＬの面積よシも大きく
、かつ光の進行方向に大きく設けられている。
受光面６αに対して電極面７′ｌｔ、傾けることによ、
シ、入射光に伴う光電流が電極面全体にわたって生じる
ことになシ、受光面６αから電極面が離れることに伴い
光の照射効果が減少する現象を除去し得て、よシ良好な
光電流の検出を行うことが可能となる。
シ、入射光に伴う光電流が電極面全体にわたって生じる
ことになシ、受光面６αから電極面が離れることに伴い
光の照射効果が減少する現象を除去し得て、よシ良好な
光電流の検出を行うことが可能となる。
第７図は前述した近赤外線受光素子を使用した具体的な
回路構成図の一例を示している。例えば第４図のように
構成されたＧａＡｓ単結晶３の受光面３αを赤外線発光
ダイオード９からの赤外線が垂直に入射されるよう配置
する。このＧａＡｓ単結晶３の一方の電極４に電源１０
の正端子を接続し、他方の電極には抵抗を介して接地さ
れている。さらにＧａＡｓ単結晶３の二つの側面には遮
光膜１１によって被膜され、入射光は受光面３ｃＬにの
み制限される。このように構成することにょシ、特に近
赤外線にＧａＡｓ単結晶自体が感知して光電流の出力を
得ることができる。
回路構成図の一例を示している。例えば第４図のように
構成されたＧａＡｓ単結晶３の受光面３αを赤外線発光
ダイオード９からの赤外線が垂直に入射されるよう配置
する。このＧａＡｓ単結晶３の一方の電極４に電源１０
の正端子を接続し、他方の電極には抵抗を介して接地さ
れている。さらにＧａＡｓ単結晶３の二つの側面には遮
光膜１１によって被膜され、入射光は受光面３ｃＬにの
み制限される。このように構成することにょシ、特に近
赤外線にＧａＡｓ単結晶自体が感知して光電流の出力を
得ることができる。
（ホ）効果
この発明は、近赤外線域忙高感度を有し、可視光に対し
て低感度を示すよう素子自体の特性と形状の組合せによ
って得られた近赤外線受光素子を提供したから、従来必
要とされた可視光？遮断するためのフィルタが不要とな
る。しかも、フィルタを使用しないから光検出信号の微
弱化を防ぐことができ、光検出信号の処理にノイズフィ
ルタ等の付属回路を備えなくてもよく、安価であると共
に信号処理が容易になる。
て低感度を示すよう素子自体の特性と形状の組合せによ
って得られた近赤外線受光素子を提供したから、従来必
要とされた可視光？遮断するためのフィルタが不要とな
る。しかも、フィルタを使用しないから光検出信号の微
弱化を防ぐことができ、光検出信号の処理にノイズフィ
ルタ等の付属回路を備えなくてもよく、安価であると共
に信号処理が容易になる。
第１図はこの発明の実施例を示す斜視図、第２図は第１
図の素子の分光特性図、第３図は第１図の素子の受光面
’ｔミラー面、ランプ面とした場合の比較を示す分光特
性図、第４図はこの発明の第２実施例を示す斜視図、第
５図は第４図の素子の分光特性図、第６図はこの発明の
第３実施例を示す斜視図、第７図はこの発明の近赤外受
光素子を使用した具体的回路構成の一例を示す図である
。 １、 ３．６−ＧａＡｓ単結晶、１α、３α、６ａ・・
・受光面、２．５．７．８・・・電極、４・・・非電極
面、９・・・赤外線発光ダイオード、１０・・・電源、
１１・・・遮光膜。
図の素子の分光特性図、第３図は第１図の素子の受光面
’ｔミラー面、ランプ面とした場合の比較を示す分光特
性図、第４図はこの発明の第２実施例を示す斜視図、第
５図は第４図の素子の分光特性図、第６図はこの発明の
第３実施例を示す斜視図、第７図はこの発明の近赤外受
光素子を使用した具体的回路構成の一例を示す図である
。 １、 ３．６−ＧａＡｓ単結晶、１α、３α、６ａ・・
・受光面、２．５．７．８・・・電極、４・・・非電極
面、９・・・赤外線発光ダイオード、１０・・・電源、
１１・・・遮光膜。
Claims (3)
- （１）半絶縁性のＧａＡｓ単結晶の受光面に対して直角
又は鋭角をなして前記受光面の面積より大きい電極面を
形成したことを特徴とする近赤外線受光素子。 - （２）前記電極面のうち前記受光面に隣接する面に非電
極面を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第（１
）項記載の近赤外線受光素子。 - （３）前記受光面をラップ面とすることを特徴とする特
許請求の範囲第（１）項記載の近赤外線受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59164626A JPS6142973A (ja) | 1984-08-06 | 1984-08-06 | 近赤外線受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59164626A JPS6142973A (ja) | 1984-08-06 | 1984-08-06 | 近赤外線受光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6142973A true JPS6142973A (ja) | 1986-03-01 |
| JPH0556669B2 JPH0556669B2 (ja) | 1993-08-20 |
Family
ID=15796771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59164626A Granted JPS6142973A (ja) | 1984-08-06 | 1984-08-06 | 近赤外線受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6142973A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009513017A (ja) * | 2005-10-24 | 2009-03-26 | ローレンス リヴァーモア ナショナル セキュリティ，エルエルシー | 光学的に開始されるシリコンカーバイド高電圧スイッチ |
| US8258632B1 (en) | 2005-10-24 | 2012-09-04 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Optically-initiated silicon carbide high voltage switch with contoured-profile electrode interfaces |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5833717A (ja) * | 1981-08-25 | 1983-02-28 | Toshiba Corp | プロセスの操作信号変換装置 |
-
1984
- 1984-08-06 JP JP59164626A patent/JPS6142973A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5833717A (ja) * | 1981-08-25 | 1983-02-28 | Toshiba Corp | プロセスの操作信号変換装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009513017A (ja) * | 2005-10-24 | 2009-03-26 | ローレンス リヴァーモア ナショナル セキュリティ，エルエルシー | 光学的に開始されるシリコンカーバイド高電圧スイッチ |
| US8258632B1 (en) | 2005-10-24 | 2012-09-04 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Optically-initiated silicon carbide high voltage switch with contoured-profile electrode interfaces |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0556669B2 (ja) | 1993-08-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |