TOP > 国内特許検索 > 赤外光検出器

赤外光検出器 コモンズ

国内特許コード P08P006130
整理番号 B15P08
掲載日 2008年9月12日
出願番号 特願2007-038176
公開番号 特開2008-205106
登録番号 特許第5240748号
出願日 平成19年2月19日(2007.2.19)
公開日 平成20年9月4日(2008.9.4)
登録日 平成25年4月12日(2013.4.12)
発明者
  • 小宮山 進
  • アン センファ
  • 上田 剛慈
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 赤外光検出器 コモンズ
発明の概要 【課題】赤外光への感度のさらなる向上を図りうる赤外光検出器を提供する。
【解決手段】赤外光検出器100によれば、第1電子層102の孤立領域10の「遮断状態」および「接続状態」が切り替えられる。接続状態の実現により、遮断状態における孤立領域10の帯電量の飽和ひいては第2電子層104の電気伝導率の変化の飽和が解消されうる。したがって、第2電子層104の電気伝導率の変化が累積的に検出され、これによって赤外光の感度のさらなる向上が図られる。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


本願発明者により次に説明する現象を利用した赤外光検出器が提案されている(たとえば、特許文献1、非特許文献1および非特許文献2参照)。すなわち、赤外光がマイクロストリップ・アンテナ等によって量子ドット等、周囲から電気的に孤立した2次元電子層に集中される。これにより孤立2次元電子層に垂直な振動電場が生成される。そして、孤立2次元電子層における電子がこの振動電場により励起されて基底サブバンドから励起サブバンドに遷移し、さらに孤立2次元電子層からその直下に配置された電荷敏感トランジスタのソース電極等に脱出する。これにより孤立2次元電子層が正に帯電する。そして、孤立2次元電子層から脱出する電子数が徐々に増加することにより孤立2次元電子層の帯電量も徐々に増加し、さらには電荷敏感トランジスタの電気伝導度も増加する。



当該現象を利用した赤外光検出器によれば、単一の赤外光子がアンテナに入射されたことが電荷敏感トランジスタの電流変化に基づいて検知されうるので、赤外光が高感度で検出されうる。
【特許文献1】
国際公開公報 WO2006/006469A1
【非特許文献1】
“Infrared phototransistor using capacitively coupled two-dimensional electron gas layers(An et al.)” Appl.Phys.Lett.86,172106(2005)
【非特許文献2】
“A sensitive double quantum well infrared phototransistor(An et al.)” J.Appl.Phys.100,044509(2006)

産業上の利用分野


本発明は、赤外光検出器に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
2次元電子層としての第1電子層と、入射赤外光に応じて前記第1電子層に垂直な振動電場成分を生成することにより、前記第1電子層における電気的な孤立領域の電子を励起し、前記孤立領域に形成されている量子井戸のサブバンドの間で遷移させる励起機構と、前記励起機構により励起された電子が前記孤立領域から流出した結果として前記孤立領域の帯電量が変化することによって電気伝導度が変化する、前記第1電子層の下方に配置された第2電子層とを備え、前記第2電子層の電気伝導度の変化を検出することにより前記入射赤外光を検出する赤外光検出器において、
外部電子系から前記孤立領域への電子の流入が抑制または禁止されている遮断状態と、前記外部電子系から前記孤立領域への電子の流入が許容されている接続状態とを、前記第2電子層の電気伝導度の変化の検出結果に基づく赤外光検出時に切り替える状態制御機構を備え
前記状態制御機構が、
前記第1電子層の上方において前記孤立領域と、前記第1電子層における前記外部電子系との接続領域とを区分するように形成された第1ゲート電極と、
前記第1ゲート電極に印加されるバイアス電圧を制御することにより、前記第1電子層において前記孤立領域と前記接続領域との間に形成される電位障壁の高低を調節する第1電圧制御装置とを備えていることを特徴とする赤外光検出器。

【請求項2】
請求項記載の赤外光検出器において、
前記第1電子層と前記第1ゲート電極との重なり領域の面積と、前記第1ゲート電極に印加されるバイアス電圧とが第1条件を満たすように制限され、
前記第1条件は、前記第1ゲート電極へのバイアス電圧の印加により入射赤外光がない状態で前記孤立領域の帯電量が変化することが回避されるという条件であることを特徴とする赤外光検出器。

【請求項3】
請求項1または2記載の赤外光検出器において、
前記状態制御機構が、前記第2電子層または前記第2電子層に接続されているオーミックコンタクトを前記外部電子系として、前記遮断状態と前記接続状態とを赤外光検出時に切り替えることを特徴とする赤外光検出器。

【請求項4】
請求項1~のうちいずれか1つに記載の赤外光検出器において、
前記状態制御機構が、前記遮断状態における前記第2電子層の電気伝導度の変化態様に基づいて前記遮断状態を前記接続状態に切り替えることを特徴とする赤外光検出器。

【請求項5】
請求項1~のうちいずれか1つに記載の赤外光検出器において、
前記第1電子層が、前記第2電子層の電気伝導度を測定するために前記第2電子層に接続されているソース電極およびドレイン電極のそれぞれに接続され、
前記第1電子層の上方において前記孤立領域と、前記第1電子層における前記ソース電極および前記ドレイン電極のそれぞれとの接続領域とを区分するように形成された第2ゲート電極と、
前記第2ゲート電極に印加されるバイアス電圧を制御することにより、前記第1電子層において前記孤立領域と前記接続領域との間に電位障壁を形成する第2電圧制御装置とを備えていることを特徴とする赤外光検出器。

【請求項6】
請求項記載の赤外光検出器において、
前記第2ゲート電極に印加されるバイアス電圧が第2条件を満たすように制限され、
前記第2条件は前記第2電子層における電位障壁の形成が回避されるという条件であることを特徴とする赤外光検出器。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2007038176thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) SORST 平成13年度採択課題
ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、問合せボタンを押してください。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close