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INFRARED LIGHT DETECTOR commons

Patent code P08P006130
File No. B15P08
Posted date Sep 12, 2008
Application number P2007-038176
Publication number P2008-205106A
Patent number P5240748
Date of filing Feb 19, 2007
Date of publication of application Sep 4, 2008
Date of registration Apr 12, 2013
Inventor
  • (In Japanese)小宮山 進
  • (In Japanese)アン センファ
  • (In Japanese)上田 剛慈
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title INFRARED LIGHT DETECTOR commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared light detector capable of further improving the sensitivity with respect to infrared light.
SOLUTION: The infrared light detector 100 can change over between "disconnection" and "connection" of an isolated region 10 of a first electron layer 102. By having connected state realized, saturation of the charged amount of the isolated region 10 during disconnection can be eliminated, that is, saturation of the change in electrical conductivity of a second electron layer 104. Thus, the change in electric conductivity of the second electron layer 104 can be cumulatively detected, and thereby sensitivity to the infrared light is further improved.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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)

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、赤外光検出器に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【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1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1~3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1~4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5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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2007038176thum.jpg
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) SORST Selected in Fiscal 2001
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