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JPS6133266B2 - - Google Patents
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JPS6133266B2 - - Google Patents

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JPS6133266B2
JPS6133266B2 JP54032197A JP3219779A JPS6133266B2 JP S6133266 B2 JPS6133266 B2 JP S6133266B2 JP 54032197 A JP54032197 A JP 54032197A JP 3219779 A JP3219779 A JP 3219779A JP S6133266 B2 JPS6133266 B2 JP S6133266B2
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JP
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compound semiconductor
semiconductor layer
layer
base
type
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JP54032197A
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Kitsutaro Amano
Akio Sasaki
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KDDI Corp
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Kokusai Denshin Denwa KK
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  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は増幅機能を有した半導体受光素子に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor light receiving element having an amplification function.

増幅機能を有した光フアイバ伝送システム用半
導体検出器として、代表的なものの1つはアバラ
ンシエ・ホト・ダイオード(以下APDと略す)
がある。プレーナ形Si−APDを例にとつて、そ
の動作原理を簡単に説明する。図1は断面の構造
を示す。p+−Si基板1の上にp層2をエピタキ
シヤル成長で形成し、その表面に燐を拡散させた
n+層3を作り、エツジ・ブレークダウンを防ぐ
ため、n形のガードリング5が設けられている。
n+層側電極6、p+層側電極7によりn+p接合に逆
バイアスを印加すると、p層2に図2に示すよう
な電界分布が生ずる。n+層3側から光4が入射
すると、光4はn+層3が薄いためそこでは殆ん
ど吸収を受けず、p層2で吸収される。光子4の
エネルギーが半導体(ここではSi)のバンド・ギ
ヤツプEgより大きい場合、光の吸収によつてp
層2に電子8−正孔9の対が生じ(図3参照)、
電界によつて電子8及び正孔9は分離され、電子
8はn+側電極に向いまた正孔9はp側電極に向
つてそれぞれ走行する。電界で加速され高エネル
ギを得たキヤリアは、アバランシエ領域での衝突
により他の束縛電子をイオン化し、この現象が引
き続き起つてなだれ(アバランシエ)状に増加す
る(図4参照)。通常、数10〜100程度の増倍率の
もとで使用されている。
One of the typical semiconductor detectors for optical fiber transmission systems with an amplification function is the avalanche photodiode (hereinafter abbreviated as APD).
There is. Taking a planar Si-APD as an example, we will briefly explain its operating principle. FIG. 1 shows the structure in cross section. A p layer 2 was formed on the p + -Si substrate 1 by epitaxial growth, and phosphorus was diffused on its surface.
An n-type guard ring 5 is provided to form the n + layer 3 and prevent edge breakdown.
When a reverse bias is applied to the n + p junction by the n + layer side electrode 6 and the p + layer side electrode 7, an electric field distribution as shown in FIG. 2 is generated in the p layer 2. When light 4 enters from the n + layer 3 side, since the n + layer 3 is thin, the light 4 is hardly absorbed there and is absorbed by the p layer 2. If the energy of photon 4 is larger than the band gap Eg of the semiconductor (here Si), then p
Electron 8-hole 9 pairs are created in layer 2 (see Figure 3),
Electrons 8 and holes 9 are separated by the electric field, with electrons 8 traveling toward the n + side electrode and holes 9 traveling toward the p side electrode. The carriers, which are accelerated by the electric field and have high energy, collide in the avalanche region to ionize other bound electrons, and this phenomenon continues to increase in the form of an avalanche (see FIG. 4). It is usually used at a multiplication factor of several 10 to 100.

増幅機能を有した半導体検出器として、他の一
つにホト・トランジスタがある。ここではヘテロ
構造ホト・トランジスタ(例えば、M.Konagai
等、J.Appl.Phys.,Vol.48,No.10,PP.4389−
4394,1977)について、その動作原理を述べる。
図5に、ヘテロ構造ホト・トランジスタの断面構
造を示す。n+GaAs基板10の上にn形GaAs層
11(コレクタ)、p形GaAs層12(ベース)、
n形Ga1-xAlxAs層13(エミツタ)、を順次エピ
タキシヤル成長した後、n形Ga1-xAlxAs層13
(エミツタ)を、選択エツチングで部分的に、p
形GaAs層12(ベース)までエツチングする。
n形Ga1-xAlxAsエミツタ13への電極14には
Au+Ge+Ni、p形GaAsベース12への電極1
5にはAu+Zn、n+GaAs基板10への電極16に
はAu+Snが用いられている。光4はn形
Ga1-xAlxAsエミツタ13側より入射する。図6
に図5のn−p−nGa1-xAlxAs/GaAsヘテロ構
造ホト・トランジスタのエネルギ・バンド構造を
示す。ベース・コレクター間には逆バイアスが印
加されておりエミツタ・ベース間は順方向バイア
スが印加されている。入射した光子のエネルギー
をEi,Ga1-xAlxAsのエネルギー・ギヤツプを
Eg1,GaAsのエネルギー・ギヤツプをEg2とし
て、Eg1>Ei>Eg2の条件を満たせば、n−
Ga1-xAlxAs層は“窓”になり、光は吸収される
ことなく透過し、p−GaAs層(ベース)で吸収
され、そこに電子8−正孔9の対をつくる。この
うち、電子は二つの接合に生じている電位障壁を
駆け降りて左右に流れる。n−Ga1-xAlxAs/p
−GaAsヘテロ接合の価電子帯には、正孔に対す
る大きな障壁が形成されており、正孔は電子の場
合と逆にベース領域に捕えられる。その結果、こ
の領域にかなりの空間電荷を形成することとな
り、この空間電荷は左側の順バイアスを強め、そ
の障壁を越えて左から右へ伝導帯を流れる電子の
流れを増大させる。この増大した電子の流れはほ
とんどベース層を通過してしまい、右側のn−
GaAs領域へ流れる。すなわち、光の照射によつ
て生じた正孔がベース領域に捕えられるのが、丁
度トランジスタで、ベース領域に少数キヤリアが
注入されることに相当する。従つてトランジスタ
動作の電流増倍作用により、入射光で生成された
電子・正孔対の電子の量より多くのキヤリアの流
れを得ることができる。
Another type of semiconductor detector with an amplification function is a phototransistor. Here we use heterostructure phototransistors (e.g., M.Konagai
et al., J.Appl.Phys., Vol.48, No.10, PP.4389−
4394, 1977), we will explain its operating principle.
FIG. 5 shows a cross-sectional structure of a heterostructure phototransistor. On the n + GaAs substrate 10, an n-type GaAs layer 11 (collector), a p-type GaAs layer 12 (base),
After sequential epitaxial growth of n-type Ga 1-x Al x As layer 13 (emitter), n-type Ga 1-x Al x As layer 13
(Emitsuta) partially by selective etching, p
Etch down to the GaAs layer 12 (base).
The electrode 14 to the n-type Ga 1-x Al x As emitter 13 has
Au+Ge+Ni, electrode 1 to p-type GaAs base 12
5 is made of Au+Zn, and the electrode 16 to the n + GaAs substrate 10 is made of Au+Sn. Light 4 is n type
Ga 1-x Al x As enters from the emitter 13 side. Figure 6
FIG. 5 shows the energy band structure of the np-nGa 1-x Al x As/GaAs heterostructure phototransistor shown in FIG. A reverse bias is applied between the base and the collector, and a forward bias is applied between the emitter and the base. Let Ei be the energy of the incident photon, and let the energy gap of Ga 1-x Al x As be
If the energy gap of Eg 1 and GaAs is Eg 2 , and the condition of Eg 1 > Ei > Eg 2 is satisfied, n-
The Ga 1-x Al x As layer becomes a "window", and light passes through without being absorbed, and is absorbed by the p-GaAs layer (base), creating 8 electron-hole pairs there. Of these, electrons run down the potential barrier created between the two junctions and flow left and right. n-Ga 1-x Al x As/p
A large barrier to holes is formed in the valence band of the −GaAs heterojunction, and holes are trapped in the base region, contrary to the case of electrons. This results in the formation of a significant space charge in this region, which strengthens the left forward bias and increases the flow of electrons across the barrier from left to right in the conduction band. This increased electron flow almost passes through the base layer, and the right n-
Flows into the GaAs region. In other words, the trapping of holes generated by light irradiation in the base region corresponds to the injection of minority carriers into the base region of a transistor. Therefore, due to the current multiplication effect of the transistor operation, it is possible to obtain a flow of carriers larger than the amount of electrons in the electron-hole pairs generated by the incident light.

以上説明した如く、APDはアバランシエ効果
だけを使つた受光素子であり、またホト・トラン
ジスタ動作だけを使つた受光素子である。
As explained above, the APD is a light receiving element that uses only the avalanche effect, and is also a light receiving element that uses only phototransistor operation.

以上説明した従来の素子は、使用帯域における
利得が充分ではないため長距離伝送の中継に使用
したとき中継間隔が短くなるという欠点がある。
The conventional elements described above do not have sufficient gain in the used band, so they have the disadvantage that when used for relaying long-distance transmission, the relaying interval becomes short.

本発明はアバランシエ効果とトランジスタ動作
の両方を用いることにより、アバランシエ・ホ
ト・ダイオードよりさらに高利得の増幅機能を有
する半導体受光素子を提供するものである。
The present invention uses both the avalanche effect and transistor operation to provide a semiconductor photodetector having an amplification function with higher gain than an avalanche photodiode.

以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。 The present invention will be explained in detail below using the drawings.

図7は本発明の一実施例としてAlxGa1-xAs系
半導体材料による場合の構造を示す断面図で、
n+形GaAs基板17上にn-形GaAsコレクタ層1
8、p+AlxGa1-xAsベース層19、そしてn+
AlyGa1-yAsエミツタ層20を順次、エピタキシ
ヤル成長した後(ただしy≧x)、p+AlxGa1-xAs
−n-GaAs接合でのエツジ・ブレクダウンを防ぐ
ため、周辺をメサ状にエツチングする。
n+AlyGa1-yAsエミツタ層20表面の一部にオー
ミツク電極21を、そしてn+−GaAs基板17に
オーミツク電極22を蒸着する。直流電源31に
より、n+GaAs基板側電極22が正になるよう
に、電極22,21間に電圧を印加すると、エミ
ツタ・ベース間は順方向となるので、印加電圧は
ベース・コレクタ間の逆バイアス電圧として作用
する。そこで光4をエミツタ20側から入射させ
る。光4のエネルギーが、コレクタ材料のGaAs
の禁制帯幅のエネルギーより大きくベース材料の
AlxGa1-xAsの禁制帯幅のエネルギーより小さい
時、光4はエミツタ層20とベース層19を透過
し、コレクタ層18で吸収される。y≧xである
から、エミツタ層の禁制帯幅は、ベース層19の
それより更に大きい。図8にそのエネルギー・バ
ンド構造を示す。コレクタ接合部には、図2のよ
うな強電界が生じており、光吸収によつてコレク
タ接合部に生じた電子8−正孔9対は、電界によ
つて分離され、正孔9はベース領域へまた電子8
は右のn側電極へ移動する。電界で加速されて高
エネルギーを得たキヤリアは、アバランシエ領域
でさらになだれ式にキヤリアを増倍する。増倍さ
れた正孔はベース領域に流れ込む。エミツタ・ベ
ース間の価電子帯には正孔に対する大きな障壁が
存在しており、ベース領域に流れ込んだ正孔はベ
ース領域に捕獲されてしまい、そこで空間電荷を
形成し、順方向バイアスを一層強めることにな
る。その結果、障壁を越えて左から右へ伝導帯を
流れる電子の流れを増大させる。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of an Al x Ga 1-x As based semiconductor material as an embodiment of the present invention.
n - type GaAs collector layer 1 on n + type GaAs substrate 17
8, p + Al x Ga 1-x As base layer 19, and n + type
After epitaxially growing the Al y Ga 1-y As emitter layer 20 (where y≧x), p + Al x Ga 1-x As
-n - To prevent edge breakdown at the GaAs junction, the periphery is etched into a mesa shape.
An ohmic electrode 21 is deposited on a part of the surface of the n + Al y Ga 1-y As emitter layer 20, and an ohmic electrode 22 is deposited on the n + -GaAs substrate 17. When a voltage is applied between the electrodes 22 and 21 by the DC power supply 31 so that the n + GaAs substrate side electrode 22 is positive, the direction between the emitter and the base is forward, so the applied voltage is reversed between the base and collector. Acts as a bias voltage. Therefore, the light 4 is made to enter from the emitter 20 side. The energy of light 4 is transmitted to the collector material GaAs
of the base material is greater than the energy of the bandgap of
When the energy is smaller than the forbidden band width of Al x Ga 1-x As, the light 4 passes through the emitter layer 20 and the base layer 19 and is absorbed by the collector layer 18 . Since y≧x, the forbidden band width of the emitter layer is even larger than that of the base layer 19. Figure 8 shows its energy band structure. A strong electric field as shown in Figure 2 is generated at the collector junction, and the electron 8-hole 9 pairs generated at the collector junction due to light absorption are separated by the electric field, and the hole 9 is separated from the base. Electron 8 again to the area
moves to the right n-side electrode. The carriers that are accelerated by the electric field and gain high energy are further multiplied in an avalanche style in the avalanche region. The multiplied holes flow into the base region. There is a large barrier to holes in the valence band between the emitter and base, and holes that flow into the base region are captured by the base region, where they form space charges and further strengthen the forward bias. It turns out. As a result, it increases the flow of electrons across the barrier and across the conduction band from left to right.

図9は、In1-xGaxAsyP1-y系半導体材料による
本発明の一実施例を示す。ここでは、p−n−p
接合になつている点が図7と異なるだけで、動作
は図7の実施例と全く同じである。p+−InP基板
25上に、p-In1-xGaxAsyP1-yコレクタ層26,
n+−In1-x′Gax′Asy′P1-y′ベース層27,p+
In1-x″Gax″Asy″P1-y″エミツタ層28を順次、エ
ピタキシヤル成長する。ここで、添字は0≦
x″<x′≦x≦0.47,0≦y″<y′≦y≦1の範囲内
にあつて、InP基板と格子整合が取れる値であ
る。InP基板と格子整合が可能なIn1-xGaxAsyP1-y
のうち禁制帯幅の最大なものはInPで、最小のも
のはIn0.53Ga0.47Asである。図10にバンド構造
を示す。ベース層に捕獲されるのは電子でこれに
よつて順方向バイアスが強まり、正孔の流れを増
大させる。
FIG. 9 shows an embodiment of the present invention using an In 1-x Ga x As y P 1-y based semiconductor material. Here, p-n-p
The only difference from FIG. 7 is that it is connected, and the operation is exactly the same as the embodiment shown in FIG. On the p + -InP substrate 25, a p - In 1-x Ga x As y P 1-y collector layer 26,
n + −In 1-x ′Ga x ′As y ′P 1-y ′Base layer 27, p +
The emitter layer 28 of In 1-x ″Ga x ″As y ″P 1-y ″ is epitaxially grown in sequence. Here, the subscript is 0≦
It is within the range of x''<x'≦x≦0.47, 0≦y''<y'≦y≦1, and is a value that allows lattice matching with the InP substrate. In 1-x Ga x As y P 1-y capable of lattice matching with InP substrate
Among them, InP has the largest forbidden band width, and In 0 . 53 Ga 0 . 47 As has the smallest band width. FIG. 10 shows the band structure. Electrons are trapped in the base layer, which increases the forward bias and increases the flow of holes.

なお、以上の実施例では、ベース・コレクタ接
合部のバンド幅の変化が階段的なヘテロ接合であ
つたが、図11に示すようなベース・コレクタ接
合部29のバンド幅が徐々に狭くなつても良い。
また素子の構造として、エミツタ電極、コレクタ
電極以外に図5に示すようにベース電極を持つ構
造にしても良い。
Note that in the above embodiment, the band width of the base-collector junction part 29 was a heterojunction with a stepped change, but the band width of the base-collector junction part 29 gradually narrowed as shown in FIG. Also good.
Further, the element structure may include a base electrode in addition to the emitter electrode and the collector electrode, as shown in FIG.

また、上述の実施例では、GaxAl1-xAs系、
In1-xGaxAsyP1-y系を用いた例を述べたが、化合
物半導体、混晶半導体の他の組合わせ(例えば
GaxAl1-xAsySb1-y系)により本発明の構造を実
現することもできることは明らかである。また、
n−p−n,p−n−pいずれの組み合わせも実
施可能なことも明らかである。
In addition, in the above embodiment, Ga x Al 1-x As system,
Although we have described an example using the In 1-x Ga x As y P 1-y system, other combinations of compound semiconductors and mixed crystal semiconductors (e.g.
It is clear that the structure of the present invention can also be realized using the Ga x Al 1-x As y Sb 1-y system. Also,
It is also clear that any combination of n-p-n and p-n-p can be implemented.

以上説明したように、本発明によれば、p−n
−pまたはn−p−n接合において、エミツタ材
料の禁制帯幅はベース材料の禁制帯幅より広いか
等しく、コレクタ材料の禁制帯幅はベース材料の
禁制帯幅より狭く、ベース・コレクタ間にアバラ
ンシエ増倍を起すのに十分な逆方向バイアスを印
加して、エミツタ側からコレクタの禁制帯幅より
大きくベースの禁制帯幅より小さいエネルギーを
有した光子を入射させると、光子は、エミツタと
ベースでは吸収されずにベース・コレクタ接合部
近傍およびコレクタで吸収され、そこで電子−正
孔対を生成し、それらがアバランシエ増倍され、
かつ、ホト・トランジスタ作用による増幅が付加
されて高利得な半導体受光素子を可能にするもの
で、長距離光フアイバ伝送システムの受光素子と
してその利用効果は極めて大である。
As explained above, according to the present invention, p-n
In a -p or np-n junction, the forbidden band width of the emitter material is wider than or equal to the forbidden band width of the base material, the forbidden band width of the collector material is narrower than the forbidden band width of the base material, and the forbidden band width of the emitter material is narrower than the forbidden band width of the base material. When a reverse bias sufficient to cause avalanche multiplication is applied and a photon with an energy greater than the forbidden band width of the collector and smaller than the forbidden band width of the base is incident from the emitter side, the photon will be transferred between the emitter and the base. It is absorbed near the base-collector junction and in the collector, where it generates electron-hole pairs, which are multiplied by avalanche.
In addition, amplification by phototransistor action is added to enable a high-gain semiconductor light-receiving element, and its use as a light-receiving element in a long-distance optical fiber transmission system is extremely effective.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図1はブレーナ形Si−APDの断面図、図2は
図1の素子に逆バイアスを印加した時の電界分布
を示す特性図、図3は図1の素子に逆バイアスが
印加された時のn+−p接合のバンド構造を示す
エネルギ帯図、図4はアバランシエ増倍の説明用
略図、図5はn−Ga1-xAlxAs/P−GaAs/n−
GaAsヘテロ・ホト・トランジスタの断面図、図
6は図5のトランジスタのベース・コレクタ間に
逆方向バイアスが印加されたエミツタの禁制帯幅
Eg1より小さくベースの禁制帯幅Eg2より大きい
エネルギを有した光子がエミツタ側から入射した
時のバンド構造を示すエネルギ帯図、図7は
AlxGa1-xAs系半導体材料による本発明の一実施
例の断面図、図8は図7の実施例のベース・コレ
クタ間に逆方向バイアスが印加されベースの禁制
帯幅より小さくコレクタの禁制帯幅より大きいエ
ネルギを有した光子がエミツタ側から入射した時
のバンド構造を示すエネルギ帯図、図9は
In1-xGaxAsyP1-y系半導体材料による本発明の実
施例における断面図、図10は図9の実施例のバ
ンド構造を示すエネルギ帯図、図11は本発明の
実施例のコレクタ接合部のバンド幅が徐々に狭く
なつていることを説明するバンド構造を示すエネ
ルギ帯図である。 1……p+−Si基板、2……p−Si層、3……n+
−Si層、4……入射光、5……ガードリング、6
……n+層側電極、7……p+層側電極、8……光
吸収によつて生じた電子、9……光吸収によつて
生じた正孔、10……n+−GaAs基板、11……
n−GaAs層(コレクタ)、12……p−GaAs層
(ベース)、13……n−Ga1-xAlxAs層(エミツ
タ)、14……オーミツク電極、15……オーミ
ツク電極、16……オーミツク電極、17……
n+−GaAs基板、18……n-−GaAs層(コレク
タ)、19……p+−AlxGa1-xAs層(ベース)、2
0……n+−AlyGa1-yAs層(エミツタ)、21……
オーミツク電極、22……オーミツク電極、25
……p+−InP基板、26……p-
In1-xGaxAsyP1-y層(コレクタ)、27……n+
In1-x′Gax′Asy′P1-y′層(ベース)、28……p+
In1-x″Gax″Asy″P1-y″層(エミツタ)、29……バ
ンド幅が徐々に狭まつていくコレクタ接合部。
Figure 1 is a cross-sectional view of a Brehner-type Si-APD, Figure 2 is a characteristic diagram showing the electric field distribution when a reverse bias is applied to the element in Figure 1, and Figure 3 is a diagram showing the electric field distribution when a reverse bias is applied to the element in Figure 1. Energy band diagram showing the band structure of n + -p junction. Figure 4 is a schematic diagram for explaining avalanche multiplication. Figure 5 is n-Ga 1-x Al x As/P-GaAs/n-
A cross-sectional view of a GaAs heterophototransistor. Figure 6 shows the forbidden band width of the emitter when a reverse bias is applied between the base and collector of the transistor in Figure 5.
Figure 7 is an energy band diagram showing the band structure when a photon with energy smaller than Eg 1 and larger than the base forbidden band width Eg 2 is incident from the emitter side.
FIG. 8 is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention using an Al x Ga 1-x As-based semiconductor material, and FIG. 8 shows a cross-sectional view of an embodiment of the present invention made of an Al x Ga 1-x As-based semiconductor material. Figure 9 is an energy band diagram showing the band structure when a photon with energy greater than the forbidden band width enters from the emitter side.
A cross-sectional view of an embodiment of the present invention using an In 1-x Ga x As y P 1-y based semiconductor material, FIG. 10 is an energy band diagram showing the band structure of the embodiment of FIG. 9, and FIG. 11 is an embodiment of the present invention. FIG. 3 is an energy band diagram showing a band structure explaining that the band width of the collector junction portion of FIG. 1...p + -Si substrate, 2...p-Si layer, 3...n +
-Si layer, 4... Incident light, 5... Guard ring, 6
...n + layer side electrode, 7...p + layer side electrode, 8...electrons generated by light absorption, 9...holes generated by light absorption, 10...n + -GaAs substrate , 11...
n-GaAs layer (collector), 12... p-GaAs layer (base), 13... n-Ga 1-x Al x As layer (emitter), 14... Ohmic electrode, 15... Ohmic electrode, 16... ... Ohmic electrode, 17...
n + -GaAs substrate, 18...n - -GaAs layer (collector), 19...p + -Al x Ga 1-x As layer (base), 2
0...n + -Al y Ga 1-y As layer (emitter), 21...
Ohmic electrode, 22... Ohmic electrode, 25
...p + -InP substrate, 26...p - -
In 1-x Ga x As y P 1-y layer (collector), 27...n +
In 1-x ′Ga x ′As y ′P 1-y ′layer (base), 28...p +
In 1-x ″Ga x ″As y ″P 1-y ″ layer (emitter), 29... Collector junction where the band width gradually narrows.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 第1の化合物半導体層、第2の化合物半導体
層及び第3の化合物半導体層がそれぞれp形、n
形及びp形の化合物半導体層又はn形、p形及び
n形の化合物半導体層よりなり、該第1の化合物
半導体層の禁制帯幅は該第3の化合物半導体層の
禁制帯幅より広く設定し、かつ該第1、該第2及
び該第3の化合物半導体層の格子整合をとると共
に、該第2の化合物半導体層と該第3の化合物半
導体層の間には逆方向バイアスが印加され、該第
3の化合物半導体層の禁制帯幅より大きく該第2
の化合物半導体層の禁制帯幅より小さいエネルギ
を有する光子を該第1の化合物半導体層側の表面
から入射させたとき、該第3の化合物半導体層内
および該第2の化合物半導体層と該第3の化合物
半導体層との接合部で該光子吸収によつて発生し
たキヤリアをアバランシエ増倍させるとともにト
ランジスタ動作による電流増倍させ、該アバラン
シエ増倍と該電流増倍とが同一領域で動作するよ
うに構成された半導体受光素子。
1 The first compound semiconductor layer, the second compound semiconductor layer, and the third compound semiconductor layer are p-type and n-type, respectively.
and p-type compound semiconductor layers or n-type, p-type, and n-type compound semiconductor layers, and the forbidden band width of the first compound semiconductor layer is set to be wider than the forbidden band width of the third compound semiconductor layer. and lattice matching is achieved between the first, second and third compound semiconductor layers, and a reverse bias is applied between the second compound semiconductor layer and the third compound semiconductor layer. , the second compound semiconductor layer is larger than the forbidden band width of the third compound semiconductor layer.
When a photon having an energy smaller than the forbidden band width of the compound semiconductor layer is incident from the surface on the first compound semiconductor layer side, the inside of the third compound semiconductor layer, the second compound semiconductor layer, and the second compound semiconductor layer are The carriers generated by the photon absorption at the junction with the compound semiconductor layer of No. 3 are multiplied by avalanche, and the current is multiplied by transistor operation, so that the avalanche multiplication and the current multiplication operate in the same region. A semiconductor light-receiving element configured as follows.
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