JP4829809B2 - Quantum well infrared detector - Google Patents
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Description
本発明は、例えば多重量子井戸(MQW;Multi Quantum Well)層を備える量子井戸型赤外線検出器(QWIP;Quantum Well Infrared Photo detector)に関する。 The present invention relates to a quantum well infrared detector (QWIP) including, for example, a multiple quantum well (MQW) layer.
従来、量子井戸型赤外線検出器(QWIP)の素子構造は、図5に示すように、基板100上に、下部コンタクト層105,井戸層101と障壁層102とからなる量子井戸を多重に積層した多重量子井戸(MQW)層103(ここでは障壁層及び井戸層が50回繰り返されている),上部コンタクト層104を順に積層した構造になっており、多重量子井戸層103を上部コンタクト層104及び下部コンタクト層105で挟み込んだ構造になっている。
Conventionally, as shown in FIG. 5, the quantum well infrared detector (QWIP) has an element structure in which a quantum well composed of a
このような量子井戸型赤外線検出器は、図5に示すように、上下のコンタクト層104,105間にバイアス電圧をかけた状態で用いられる。
ここで、図6は、このような構造の量子井戸型赤外線検出器において、上下のコンタクト層104,105間にバイアス電圧をかけた場合の伝導帯端側のエネルギバンドダイヤグラムを示している。
Such a quantum well infrared detector is used with a bias voltage applied between the upper and
Here, FIG. 6 shows an energy band diagram on the conduction band edge side when a bias voltage is applied between the upper and
このような量子井戸型赤外線検出器では、図6に示すように、井戸層101内の基底準位に位置する電子(キャリア)が、外部から入射してきた赤外線によって、励起準位へ励起される。上下のコンタクト層104,105間にバイアス電圧がかけられているため、励起された電子はコンタクト層104,105間を流れ、電流(以下、光電流)となる。つまり、外部から赤外線が入射すると、光励起されたキャリアが井戸層101と障壁層102とからなる量子井戸から取り出され、光電流が得られる。この光電流を検出することで赤外線を検出するようになっている。
In such a quantum well infrared detector, as shown in FIG. 6, electrons (carriers) located at the ground level in the
なお、このような量子井戸型赤外線検出器に関する先行技術文献としては、例えば非特許文献1がある。
しかしながら、上述のような量子井戸型赤外線検出器では、図6に示すように、熱励起されたキャリア(電子)も量子井戸から取り出され、暗電流となる。理想的には、暗電流を少なくし、光電流を多くすることが望ましい。
例えば、光電流を多く取り出すには、図7(A),(B)に示すように、低バイアス状態から高バイアス状態にバイアス電圧を高くして、障壁層102の伝導帯端に形成される三角ポテンシャルバリアを薄くすることが考えられる。
However, in the quantum well infrared detector as described above, as shown in FIG. 6, thermally excited carriers (electrons) are also taken out of the quantum well and become dark current. Ideally, it is desirable to reduce the dark current and increase the photocurrent.
For example, in order to extract a large amount of photocurrent, as shown in FIGS. 7A and 7B, the bias voltage is increased from the low bias state to the high bias state and formed at the conduction band edge of the
しかしながら、この場合、熱励起されたキャリアも障壁層102を透過してしまう確率が高くなり、暗電流も増加してしまう。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、暗電流の増加を抑えながら、光電流を増加させることができるようにした、量子井戸型赤外線検出器を提供することを目的とする。
However, in this case, the probability that thermally excited carriers also pass through the
The present invention was devised in view of such a problem, and an object thereof is to provide a quantum well infrared detector capable of increasing a photocurrent while suppressing an increase in dark current. .
このため、本発明の量子井戸型赤外線検出器は、量子井戸層と、量子井戸層を挟み込むように設けられ、動作バイアスをかけるためのコンタクト層とを備え、量子井戸層が、InGaAsからなる井戸層と、井戸層に接する第1障壁層と、第1障壁層に接する第2障壁層とを備え、動作バイアスをかけた場合に井戸層に対して正バイアス側に位置するように第1障壁層及び第2障壁層が設けられており、第1障壁層は、第2障壁層を構成するInGaAlAsと比べて電子の有効質量が小さいAlGaSbで構成されていることを特徴としている。
また、本発明の量子井戸型赤外線検出器は、量子井戸層と、量子井戸層を挟み込むように設けられ、動作バイアスをかけるためのコンタクト層とを備え、量子井戸層が、GaAsからなる井戸層と、井戸層に接する第1障壁層と、第1障壁層に接する第2障壁層とを備え、動作バイアスをかけた場合に井戸層に対して正バイアス側に位置するように第1障壁層及び第2障壁層が設けられており、第1障壁層は、第2障壁層を構成するAlGaAsと比べて電子の有効質量が小さいInAlAsで構成されていることを特徴としている。
Therefore, the quantum well infrared detector of the present invention includes a quantum well layer and a contact layer that is provided so as to sandwich the quantum well layer and applies an operation bias, and the quantum well layer is a well made of InGaAs. A first barrier layer in contact with the well layer, and a second barrier layer in contact with the first barrier layer, the first barrier being positioned on the positive bias side with respect to the well layer when an operation bias is applied. The first barrier layer is made of AlGaSb having an effective electron mass smaller than that of InGaAlAs constituting the second barrier layer .
The quantum well infrared detector of the present invention includes a quantum well layer and a contact layer that is provided so as to sandwich the quantum well layer and applies an operation bias, and the quantum well layer is a well layer made of GaAs. And a first barrier layer in contact with the well layer and a second barrier layer in contact with the first barrier layer, the first barrier layer being positioned on the positive bias side with respect to the well layer when an operation bias is applied. The second barrier layer is provided, and the first barrier layer is made of InAlAs, which has a smaller effective mass of electrons than AlGaAs constituting the second barrier layer.
したがって、本発明の量子井戸型赤外線検出器によれば、暗電流の増加を抑えながら、光電流を増加させることができるという利点がある。 Therefore, according to the quantum well infrared detector of the present invention, there is an advantage that the photocurrent can be increased while suppressing an increase in dark current.
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる量子井戸型赤外線検出器について、図1,図2を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる量子井戸型赤外線検出器(QWIP;Quantum Well Infrared Photo detector)は、例えば図1に示すように、基板1上に、下部コンタクト層7、障壁層8、複数の井戸層2,第1障壁層3及び第2障壁層4、上部コンタクト層6を順に積層した構造になっており、井戸層2,井戸層2に接する第1障壁層3,第1障壁層3に接する第2障壁層4からなる量子井戸を多重に積層した多重量子井戸(MQW)層5(ここでは井戸層2,第1障壁層3,第2障壁層4が50回繰り返されている)を下部コンタクト層7及び上部コンタクト層6で挟み込んだ構造になっている。
Hereinafter, a quantum well infrared detector according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
A quantum well infrared detector (QWIP) according to the present embodiment includes, for example, a lower contact layer 7, a
このような量子井戸型赤外線検出器は、図1に示すように、上下のコンタクト層6,7間にバイアス電圧(動作バイアス)をかけた状態で用いられる。
ここでは、図1に示すように、動作バイアスをかけた場合に井戸層2に対して正バイアス側に位置するように、第1障壁層3及び第2障壁層4が設けられている。
特に、第1障壁層3と第2障壁層4とが異なる材料によって構成されている。つまり、第1障壁層3は、図2に示すように、第2障壁層4の材料と比べて電子の有効質量が小さい材料によって構成されている。
Such a quantum well infrared detector is used in a state where a bias voltage (operation bias) is applied between the upper and
Here, as shown in FIG. 1, the first barrier layer 3 and the
In particular, the first barrier layer 3 and the
特に、第1障壁層3の厚さは、暗電流の増加を抑えるために、できるだけ薄くするのが好ましい。ここでは、図2のエネルギバンドダイヤグラムに示すように、動作バイアスがかけられた状態で、第1障壁層3の伝導帯端のエネルギレベルが井戸層2内の励起準位よりも高くなり、かつ、第2障壁層4の伝導帯端のエネルギレベルが井戸層2内の励起準位よりも低くなるように、第1障壁層3の厚さが設定されている。
In particular, the thickness of the first barrier layer 3 is preferably as thin as possible in order to suppress an increase in dark current. Here, as shown in the energy band diagram of FIG. 2, the energy level at the conduction band edge of the first barrier layer 3 becomes higher than the excitation level in the
また、第1障壁層3は、第2障壁層4の材料と障壁エネルギ高さが同等となる材料によって構成されている。つまり、図2に示すように、第1障壁層3の伝導帯端のエネルギレベルと第2障壁層4の伝導帯端のエネルギレベルとが不連続にならない(伝導帯不連続がない)ように、第1障壁層3の材料を選択している。
具体的には、井戸層2の材料はInGaAsとし、第1障壁層3の材料はAlGaSbとし、第2障壁層4の材料はInGaAlAsとするのが好ましい。このような材料を採用した場合の具体例については後述の実施例1で詳述する。
The first barrier layer 3 is made of a material having the same barrier energy height as that of the
Specifically, the material of the
また、井戸層2の材料をGaAsとし、第1障壁層3の材料をInAlAsとし、第2障壁層4の材料をAlGaAsとするのも好ましい。このような材料を採用した場合の具体例については後述の実施例2で詳述する。
ここで、障壁層の伝導帯端に形成される三角ポテンシャルバリアを電子が透過する確率(三角ポテンシャルの透過確率)は、下記式(1)によって表される(S.M.Sze原著,「半導体デバイスの物理(1)」,コロナ社,152頁参照)。
It is also preferable that the material of the
Here, the probability that electrons pass through the triangular potential barrier formed at the conduction band edge of the barrier layer (transmission probability of the triangular potential) is expressed by the following formula (1) (SM Semiconductor original, “Semiconductor Device physics (1) ", Corona, page 152).
本実施形態では、上述のように構成されているため、図2に示すように、光によって励起されたキャリア(電子)は、有効質量が小さい第1障壁層3を透過するため、透過確率が高くなり、増加するのに対し、熱励起されたキャリア(電子)は、第1障壁層3及び第2障壁層4を透過することになるため、あまり増加しない。
したがって、本実施形態にかかる量子井戸型赤外線検出器によれば、暗電流がほとんど増加しないようにしながら、光電流を増加させることができるという利点がある。
In the present embodiment, since it is configured as described above, carriers (electrons) excited by light pass through the first barrier layer 3 having a small effective mass as shown in FIG. While it increases and increases, the thermally excited carriers (electrons) do not increase so much because they pass through the first barrier layer 3 and the
Therefore, according to the quantum well infrared detector according to the present embodiment, there is an advantage that the photocurrent can be increased while the dark current hardly increases.
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
[実施例1]
本実施例1では、量子井戸型赤外線検出器(QWIP)として、ピーク感度波長が大気の透過特性に優れた8.5μm程度になるようにし、例えば井戸層2の材料としてInGaAs(In組成〜0.5)を用い、第1障壁層3の材料としてAlGaSbを用い、第2障壁層4の材料としてInGaAlAsを用いている。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
[Example 1]
In Example 1, as a quantum well infrared detector (QWIP), the peak sensitivity wavelength is set to about 8.5 μm excellent in atmospheric transmission characteristics. For example, InGaAs (In composition˜0 .5), AlGaSb is used as the material of the first barrier layer 3, and InGaAlAs is used as the material of the
また、InGaAs井戸層2の厚さは50Åとし、AlGaSb第1障壁層3の厚さは138Åとし、AlGaSb第1障壁層3及びInGaAlAs第2障壁層4の全体の厚さは500Åとしている。さらに、多重量子井戸層5の繰り返し積層数は25層とし、バイアス電圧は2Vにしている。
ここで、図3は、上下のコンタクト層6,7間にバイアス電圧をかけた場合の伝導帯端側のエネルギバンドダイヤグラムを示している。なお、図3中、E1は励起準位(ここでは240meV)、Efはフェルミ準位、E0は基底準位(ここでは80meV)をそれぞれ示している。
The thickness of the
Here, FIG. 3 shows an energy band diagram on the conduction band edge side when a bias voltage is applied between the upper and
InP基板1に格子整合するエピタキシャル結晶を想定した場合、InGaAs(In組成〜0.5)の井戸層2でピーク感度波長が8.5μm程度になるようにするには、In1-xyGaxAlyAsの組成は、x=0.235、y=0.240程度が適当である。
ここで、In1-xyGaxAlyAsのバンドギャップ及び電子の有効質量比は、下記式(2)、(3)で表される[D. Olego et al. "Compositional dependence of band-gap energy and conduction-band effective mass of In1-x-yGaxAlyAs lattice matched to InP", Appl. Phys. Lett., 41(5), p.477 (1982)参照]。
Assuming an epitaxial crystal lattice-matched to the
Here, In 1-xy Ga x Al y bandgap and electron effective mass ratio of As, the following formula (2) is expressed by (3) [D. Olego et al . "Compositional dependence of band-gap energy and conduction-band effective mass of In 1-xy Ga x Al y As lattice matched to InP ", Appl. Phys. Lett., 41 (5), p.477 (1982)].
したがって、本実施例1における上記組成の場合、バンドギャップは1.1246(eV)、電子の有効質量比は0.06339になる。
ところで、本実施例1では、第1障壁層3の材料としてAlxGa1-xSbを用いるため、AlxGa1-xSbのバンドギャップは、下記式(4)で表される[A.Bignazzi et al. "Direct- and indirect-energy-gap dependence on Al concentration in AlxGa1-xSb (x≦0.41)", Phys. Rev. B, 57(4), p.2295 (1998)参照]。
Therefore, in the case of the above composition in Example 1, the band gap is 1.1246 (eV), and the effective mass ratio of electrons is 0.06339.
By the way, in Example 1, since Al x Ga 1-x Sb is used as the material of the first barrier layer 3, the band gap of Al x Ga 1-x Sb is expressed by the following formula (4) [A .Bignazzi et al. "Direct- and indirect-energy-gap dependence on Al concentration in Al x Ga 1-x Sb (x≤0.41)", Phys. Rev. B, 57 (4), p.2295 (1998) reference].
したがって、x=0.249で、バンドギャップがIn1-xyGaxAlyAs(x=0.235、y=0.240)と同程度になり、伝導帯の不連続が小さくなる。
また、電子の有効質量比は、下記式(5)で表される[H. Mathieu et al. "Electronic energy levels in Ga1-xAlxSb alloys", Phys. Rev. B, 12(12), p.5846 (1975)参照]。
Thus, in x = 0.249, the band gap is In 1-xy Ga x Al y As (x = 0.235, y = 0.240) and becomes comparable, discontinuity of the conduction band is reduced.
The effective mass ratio of electrons is expressed by the following formula (5) [H. Mathieu et al. “Electronic energy levels in Ga 1-x Al x Sb alloys”, Phys. Rev. B, 12 (12) , p. 5846 (1975)].
したがって、電子の有効質量比は0.05294となる。
つまり、電子の有効質量比は、第2障壁層4としてのInGaAlAs中では0.06339、第1障壁層3としてのAlGaSb中では0.05294となる。
そして、典型的な素子構造や素子バイアスから、内部電界F=1.45×106(V/m)=0.145(mV/Å)なる値を採用し、三角ポテンシャル高さをおよそ20(meV)と想定して、上記式(1)の左辺を計算すると、三角ポテンシャルバリアがInGaAlAsからなる障壁層によって形成される場合、三角ポテンシャルの透過確率は0.035341となるのに対し、本実施例1のように、三角ポテンシャルバリアがAlGaSbからなる障壁層3によって形成される場合、三角ポテンシャルの透過確率は0.047130となり、およそ33%改善されることになる。この改善分が光電流の増分になると考えられる。
Therefore, the effective mass ratio of electrons is 0.05294.
That is, the effective mass ratio of electrons is 0.06339 in InGaAlAs as the
Then, from a typical element structure and element bias, a value of internal electric field F = 1.45 × 10 6 (V / m) = 0.145 (mV / Å) is adopted, and the triangular potential height is about 20 ( Assuming meV), when calculating the left side of the above equation (1), when the triangular potential barrier is formed by a barrier layer made of InGaAlAs, the transmission probability of the triangular potential is 0.035341, whereas this embodiment As in Example 1, when the triangular potential barrier is formed by the barrier layer 3 made of AlGaSb, the transmission probability of the triangular potential is 0.047130, which is improved by about 33%. This improvement is considered to be an increase in photocurrent.
次に、暗電流の変化について見積もる。暗電流Idはおおよそ下記式(6)で表される。 Next, the change in dark current is estimated. The dark current I d is approximately represented by the following formula (6).
バンド構造が図3のようになっているため、上記式(6)の右辺を計算すると、AlGaSbからなる第1障壁層3がない場合、暗電流Idは4.57×10-20となるのに対し、AlGaSbからなる第1障壁層3がある場合、暗電流Idは4.90×10-20となり、およそ1.07倍の増加である。ここで、ノイズは、暗電流の平方根に比例するため、1.03倍の増加にとどまる。 Since the band structure is as shown in FIG. 3, when the right side of the above equation (6) is calculated, the dark current I d is 4.57 × 10 −20 in the absence of the first barrier layer 3 made of AlGaSb. On the other hand, when there is the first barrier layer 3 made of AlGaSb, the dark current I d is 4.90 × 10 −20 , which is an increase of about 1.07 times. Here, since the noise is proportional to the square root of the dark current, the increase is only 1.03 times.
このように光電流及び暗電流の変化を見積もることができるため、AlGaSbからなる第1障壁層3を挿入することによって、S/Nは、1.29倍になり、29%改善されることになる。
[実施例2]
本実施例2では、量子井戸型赤外線検出器(QWIP)として、例えば井戸層2の材料としてGaAsを用い、第1障壁層3の材料としてInAlAsを用い、第2障壁層4の材料としてAlGaAsを用いる。
Since changes in photocurrent and dark current can be estimated in this way, by inserting the first barrier layer 3 made of AlGaSb, the S / N is increased by 1.29 times and improved by 29%. Become.
[Example 2]
In Example 2, as the quantum well infrared detector (QWIP), for example, GaAs is used as the material of the
このような構成によれば、ピーク感度波長が5.6μm程度の場合に効果が期待できる。ピーク感度波長が5.6μm程度の場合、大気の透過特性は良くないが、大気圏外で使用する場合等に効果が期待できる。
本実施例2では、GaAs井戸層2の厚さは48Åとし、InAlAs第1障壁層3の厚さは116Åとし、InAlAs第1障壁層3及びAlGaAs第2障壁層4の全体の厚さは400Åとしている。さらに、多重量子井戸層5の繰り返し積層数は25層とし、バイアス電圧は2Vにしている。
According to such a configuration, an effect can be expected when the peak sensitivity wavelength is about 5.6 μm. When the peak sensitivity wavelength is about 5.6 μm, the atmospheric transmission characteristics are not good, but an effect can be expected when used outside the atmosphere.
In Example 2, the thickness of the
ここで、図4は、上下のコンタクト層6,7間にバイアス電圧をかけた場合の伝導帯端側のエネルギバンドダイヤグラムを示している。なお、図4中、E1は励起準位(ここでは332meV)、Efはフェルミ準位、E0は基底準位(ここでは110.6meV)をそれぞれ示している。
GaAsからなる井戸層2の幅が50Å程度のQWIPで、ピーク感度波長を5.6μm程度とすると、第2障壁層4としてのAlxGa1-xAsの組成は、x=0.38程度となる。
Here, FIG. 4 shows an energy band diagram on the conduction band edge side when a bias voltage is applied between the upper and
When the
ここで、AlxGa1-xAsのバンドギャップ及び電子の有効質量比は、下記式(7)[Sadao Adachi, "GaAs, AlAs, and AlxGa1-xAs: Material parameters for use in research and device applications", J. Appl. Phys., 58(3), R1 (1985)参照]及び下記式(8)[M. Zachau et al. "Electronic transport in molecular-beam-epitaxy-grown AlxGa1-xAs", Phys. Rev. B, 33(12), p.8564 (1986)参照]で表される。 Here, the effective mass ratio of the band gap and electrons of Al x Ga 1-x As is expressed by the following formula (7) [Sadao Adachi, “GaAs, AlAs, and Al x Ga 1-x As: Material parameters for use in research. and device applications ", J. Appl. Phys., 58 (3), R1 (1985)] and the following formula (8) [M. Zachau et al." Electronic transport in molecular-beam-epitaxy-grown Al x Ga. " 1-x As ", Phys. Rev. B, 33 (12), p.8564 (1986)].
したがって、本実施例2における上記組成の場合、バンドギャップは1.8979(eV)、電子の有効質量比は0.09884になる。
ところで、本実施例2では、第1障壁層3の材料としてInyAl1-yAsを用いるため、InyAl1-yAsのバンドギャップは、下記式(9)で表される[I. Nurgaftman et al. "Band parameters for III-V compound semiconductors and their alloys" J. Appl. Phys., 89(11), p.5815 (2001)参照]。
Therefore, in the case of the above composition in Example 2, the band gap is 1.80979 (eV), and the effective mass ratio of electrons is 0.09884.
By the way, in Example 2, since In y Al 1-y As is used as the material of the first barrier layer 3, the band gap of In y Al 1-y As is expressed by the following formula (9) [I Nurgaftman et al. "Band parameters for III-V compound semiconductors and their alloys" J. Appl. Phys., 89 (11), p.5815 (2001)].
したがって、y=0.386で、バンドギャップがAlxGa1-xAs(x=0.38)と同程度になり、伝導帯の不連続が小さくなる。
また、電子の有効質量比は、下記式(10)で表される[I. Nurgaftman et al. "Band parameters for III-V compound semiconductors and their alloys" J. Appl. Phys., 89(11), p.5815 (2001)参照]。
Therefore, at y = 0.386, the band gap is almost the same as Al x Ga 1-x As (x = 0.38), and the conduction band discontinuity is reduced.
The effective mass ratio of electrons is expressed by the following formula (10) [I. Nurgaftman et al. “Band parameters for III-V compound semiconductors and their alloys” J. Appl. Phys., 89 (11), p.5815 (2001)].
したがって、電子の有効質量比は0.09052となる。
つまり、電子の有効質量比は、第2障壁層4としてのAlGaAs中では0.09884、第1障壁層3としてのInAlAs中では0.09052となる。
そして、典型的な素子構造や素子バイアスから、内部電界F=1.72×106(V/m)=0.172(mV/Å)なる値を採用し、三角ポテンシャル高さをおよそ20(meV)と想定して、上記式(1)の左辺を計算すると、三角ポテンシャルバリアがAlGaAsからなる障壁層によって形成される場合、三角ポテンシャルの透過確率は0.029559となるのに対し、本実施例2のように、三角ポテンシャルバリアがInAlAsからなる第1障壁層3によって形成される場合、三角ポテンシャルの透過確率は0.034394となり、およそ16%改善されることになる。この改善分が光電流の増分になると考えられる。
Therefore, the effective mass ratio of electrons is 0.09052.
That is, the effective mass ratio of electrons is 0.09884 in AlGaAs as the
Then, from a typical element structure and element bias, a value of internal electric field F = 1.72 × 10 6 (V / m) = 0.172 (mV / Å) is adopted, and the triangular potential height is about 20 ( Assuming meV), when calculating the left side of the above equation (1), when the triangular potential barrier is formed by a barrier layer made of AlGaAs, the transmission probability of the triangular potential is 0.029559. When the triangular potential barrier is formed by the first barrier layer 3 made of InAlAs as in Example 2, the transmission probability of the triangular potential is 0.034394, which is improved by about 16%. This improvement is considered to be an increase in photocurrent.
次に、暗電流の変化について見積もる。
暗電流Idは上記式(6)で表されるため、バンド構造が図4のようになっているため、上記式(6)の右辺を計算すると、InAlAsからなる第1障壁層3がない場合、暗電流Idは9.28×10-27となるのに対し、InAlAsからなる第1障壁層3がある場合、暗電流Idは9.88×10-27となり、およそ1.06倍の増加である。ここで、ノイズは、暗電流の平方根に比例するため、1.03倍の増加にとどまる。
Next, the change in dark current is estimated.
Since the dark current I d is expressed by the above formula (6), the band structure is as shown in FIG. 4. Therefore, when the right side of the above formula (6) is calculated, there is no first barrier layer 3 made of InAlAs. In this case, the dark current I d is 9.28 × 10 −27 , whereas when the first barrier layer 3 made of InAlAs is present, the dark current I d is 9.88 × 10 −27 , which is approximately 1.06. It is a double increase. Here, since the noise is proportional to the square root of the dark current, the increase is only 1.03 times.
このように光電流及び暗電流の変化を見積もることができるため、InAlAsからなる第1障壁層を挿入することによって、S/Nは、1.13倍になり、13%改善されることになる。 Since changes in photocurrent and dark current can be estimated in this way, by inserting the first barrier layer made of InAlAs, the S / N is increased 1.13 times, which is improved by 13%. .
1 基板
2 井戸層
3 第1障壁層
4 第2障壁層
5 多重量子井戸(MQW)層
6 上部コンタクト層
7 下部コンタクト層
8 障壁層
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記量子井戸層を挟み込むように設けられ、動作バイアスをかけるためのコンタクト層とを備え、
前記量子井戸層が、InGaAsからなる井戸層と、前記井戸層に接する第1障壁層と、前記第1障壁層に接する第2障壁層とを備え、前記動作バイアスをかけた場合に前記井戸層に対して正バイアス側に位置するように前記第1障壁層及び前記第2障壁層が設けられており、前記第1障壁層は、前記第2障壁層を構成するInGaAlAsと比べて電子の有効質量が小さいAlGaSbで構成されていることを特徴とする量子井戸型赤外線検出器。 A quantum well layer;
A contact layer provided so as to sandwich the quantum well layer, and for applying an operation bias,
The quantum well layer includes a well layer made of InGaAs , a first barrier layer in contact with the well layer, and a second barrier layer in contact with the first barrier layer, and the well layer when the operation bias is applied The first barrier layer and the second barrier layer are provided so as to be positioned on the positive bias side with respect to the first barrier layer, and the first barrier layer is more effective in electrons than InGaAlAs constituting the second barrier layer. A quantum well infrared detector characterized by being composed of AlGaSb having a small mass .
前記量子井戸層を挟み込むように設けられ、動作バイアスをかけるためのコンタクト層とを備え、A contact layer provided so as to sandwich the quantum well layer, and for applying an operation bias,
前記量子井戸層が、GaAsからなる井戸層と、前記井戸層に接する第1障壁層と、前記第1障壁層に接する第2障壁層とを備え、前記動作バイアスをかけた場合に前記井戸層に対して正バイアス側に位置するように前記第1障壁層及び前記第2障壁層が設けられており、前記第1障壁層は、前記第2障壁層を構成するAlGaAsと比べて電子の有効質量が小さいInAlAsで構成されていることを特徴とする量子井戸型赤外線検出器。The quantum well layer includes a well layer made of GaAs, a first barrier layer in contact with the well layer, and a second barrier layer in contact with the first barrier layer, and the well layer when the operation bias is applied The first barrier layer and the second barrier layer are provided so as to be positioned on the positive bias side with respect to the first barrier layer, and the first barrier layer is more effective than the AlGaAs that constitutes the second barrier layer. A quantum well infrared detector characterized by being composed of InAlAs having a small mass.
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