[发明专利]光检测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光检测器。

背景技术

作为利用量子子带间跃迁的光吸收的光检测器，已知有QWIP(量子阱型红外探测器(Quantum well infrared photodetector)、QDIP(量子点红外探测器(Quantum dot infrared photodetector)、QCD(量子级联探测器)等。它们因为不利用能带隙跃迁，所以具有波长范围的设计自由度大并且暗电流比较小而能够进行室温动作等的优点。

在这些光探测器中，QWIP和QCD具备具有量子阱结构或量子级联结构等的周期性的层叠结构的半导体层叠体。该半导体层叠体因为仅在所入射的光具有半导体层叠体的层叠方向的电场成分的情况下由该电场成分而产生电流，所以相对于不具有该层叠方向的电场成分的光(从半导体层叠体的层叠方向进行入射的平面波)不具有光灵敏度。

因此，对于用QWIP或者QCD来检测光来说，有必要以光的电场的振动方向与半导体层叠体的层叠方向相一致的方式使光入射。例如，在检测具有垂直于光的行进方向的波阵面的平面波的情况下，因为有必要从与半导体层叠体的层叠方向相垂直的方向使光入射，所以作为光检测器的使用变得繁琐。

因此，为了检测不具有半导体层叠体的层叠方向的电场成分的光而已知有将金的薄膜设置于半导体层叠体的表面并且周期性地将具有该光的波长以下的直径的孔形成于该薄膜的光检测器(参照非专利文献1)。在该例子中，由金的薄膜上的表面等离子体共振效应，以具有半导体层叠体的层叠方向的电场成分的方式调制光。

另外，已知有将光透过层设置于半导体层叠体的表面并将由凹凸图形构成的衍射光栅以及覆盖其的反射膜形成于该光透过层的表面的光检测器(参照专利文献1)。在该例子中，由取决于该衍射光栅以及反射膜的入射光的衍射以及反射的效果，以具有半导体层叠体的层叠方向的电场成分的方式调制光。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开2000-156513号公报

非专利文献

非专利文献1：W.Wu,et al.,“Plasmonic enhanced quantum well infrared photodetector with high detectivity”,Appl.Phys.Lett.,96,161107(2010).

发明内容

发明所要解决的技术问题

这样，为了检测不具有半导体层叠体的层叠方向的电场成分的光，提出了各种以具有该层叠方向的电场成分的方式调制该光的技术。

然而，非专利文献1所记载的光检测器具有作为量子阱结构的单纯地层叠相等的阱宽的量子阱的QWIP结构，为了将其作为光检测器并使之动作而有必要从外部施加偏置电压，由此引起的暗电流给予光敏性的坏影响不能够忽视。

另外，在专利文献1所记载的光检测器中，为了获得实际有效的光敏性而有必要无论哪个周期都层叠量子阱结构并且无论哪一层都形成光吸收层。

因此，本发明的目的在于，提供一种能够以高灵敏度检测不具有半导体层叠体的层叠方向的电场成分的光的光检测器。

解决问题的技术手段

本发明的光检测器，具备：光学元件，具有包含第1区域以及沿着垂直于规定的方向的面相对于第1区域被周期性地排列的第2区域的结构体并且在光沿着规定的方向进行入射的时候使规定的方向的电场成分产生；半导体层叠体，相对于光学元件被配置于与规定的方向上的一侧相反侧的另一侧并且具有由通过光学元件产生的规定的方向的电场成分而产生电流的量子级联结构；量子级联结构包含电子被激发的活性区域和输送电子的喷射区域，活性区域在量子级联结构中相对于喷射区域被形成于一侧的最表面。

该光检测器所具备的光学元件在光沿着规定的方向进行入射的时候使规定的方向的电场成分产生。电子在活性区域被该电场成分激发，该活性区域是在半导体层叠体的量子级联结构中相对于喷射区域被形成于一侧的最表面的区域，通过该电子被喷射区域输送从而在量子级联结构中产生电流。即，该光检测器没有必要为了动作而从外部施加偏置电压，因此，暗电流极小。因此，根据该光检测器，能够以高灵敏度检测不具有半导体层叠体的层叠方向的电场成分的光。

在此，半导体层叠体也可以具有沿着规定的方向被层叠的多个量子级联结构。在此情况下，因为在半导体层叠体产生更大的电流，所以光检测器的光敏性变得更高。