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JPH01108791A - フオト・レーザー・トランジスタ - Google Patents

フオト・レーザー・トランジスタ

Info

Publication number
JPH01108791A
JPH01108791A JP63240618A JP24061888A JPH01108791A JP H01108791 A JPH01108791 A JP H01108791A JP 63240618 A JP63240618 A JP 63240618A JP 24061888 A JP24061888 A JP 24061888A JP H01108791 A JPH01108791 A JP H01108791A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base
laser
type
emitter
collector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63240618A
Other languages
English (en)
Inventor
Hartmut Burghardt
ハルトムート、ブルクハルト
Klaus-Dieter Muehlbauer
クラウスデイーター、ミユールバウエル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Publication of JPH01108791A publication Critical patent/JPH01108791A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/40—Transceivers
    • H04B10/43—Transceivers using a single component as both light source and receiver, e.g. using a photoemitter as a photoreceiver
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、逆方向にバイアスをかけられたベース・コ
レクタｐｎ接合と順方向にバイアスをかけられたベース
・エミッタｐｎ接合を備えるフォト・レーザー・トラン
ジスタに関するものである。
〔従来の技術〕
フォト・トランジスタとレーザー・トランジスタは共に
公知である。アバランシ・フォト・トランジスタの光コ
ンパレータとしての新しい応用は文献「アイ・イー・イ
ー・イー・トランサクシッンズ・オン・エレクトロン・
デバイセズ（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏ
ｎ　Ｂｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｒｖｌｃｅｓ　）　Ｊ　Ｅ
　Ｄ−３０，４，１９８３年４月、４０８〜４１１真に
記載されている。ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰレーザー・ト
ランジスタの動作態様は、文献「アプライド・フィツク
ス・レターズ（＾ｐｐ１．　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、）
Ｊ４７　（７）、１９８５年１０月、６４９〜６５１買
の記載により公知である。
オプトエレクトロニクスの分野で微小化が進むにつれて
センサリフ、ロジックおよびアクチュアトリクから成る
コンプレックスマイクロ系をできるだけ広範に集積形構
成とする傾向が強まうた。
例えばＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰヘテロ接合を含むフォト
トランジスタを発光ダイオード（ＬＥＤ）と組合わせた
集積光デバイスが公知である（文献「ジャーナル・オン
・ライトウニイブ・テクノロジー（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏ
ｆ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌａｇｉｅ　）
　Ｊ　Ｌ１２、（６〕、１９８５年１２月、１２６４〜
１２６９頁参照）。
更に光レピータと呼ばれている振幅とパルス継続時間に
関して光データ信号をリプロセスする半導体デバイスが
公知である。このデバイスはハイブリッド・レピータ又
はオプトエレクトロニクス集積レピータの形であって、
フォトダイオード、トランジスタ、レーザー・２イオー
ド等の多数の半導体素子が集積されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
この発明の目的は、光電気変換又は電気光変換、増幅等
の機能特に光レピータのｍ能を単一の半導体デバイスに
おいて実現することである。
〔課題を解決するための手段〕 この目的はこの発明により、逆方向にバイアスをかけら
れたベース・コレクタｐｎ接合と順方向にバイアスをか
けられたエミッタ・ベースｐｎ接合をもつフォト・レー
ザー・トランジスタにおいて、ベース・エミッタｐｎ接
合をレーザー・ダイオードとして構成し、このレーザー
・ダイオードをベース・バイアス電流によってそのしき
い値近くまで制御し、しきい値を超えるのに必要な残り
の電流をベース・コレクタｐｎ接合の増幅された光電流
から導くことによって達成される。
この発明の種々の実施態様と展開は請求項２以下に示さ
れる。
〔作用効果〕
この発明により光レピータの機能が単一の構成素子を使
用して実現される。ここでは原理的に１つのフォト・ト
ランジスタ（逆方向で光検出器となるコレクタ・ベース
・ダイオード）が問題になっているのであって、そのエ
ミッタ・ベースｐｎ接合はレーザー・ダイオードとして
構成されている。このレーザー・ダイオ−Ｖはベース・
バイアス電流を利用してしきい’１１１＊ｈ近くまで制
御される。レーザ・ダイオードをレーザー発振させるの
に必要な残りの電流は、ベース・コレクタ接合のアバラ
ンシ増幅された光電流から導く。
この場合重要なのは、光電変換、増幅（トランジスタ効
果、アバランシ効果、レーザー）および電気光変換とい
う３つの機能が単一のデバイスにまとめられていること
である。
この発明によって達成される利点はフォト・レーザー・
トランジスタが次の機能の遂行に利用されることである
。
（１）　　光レピータ又は光増幅器として光データ信号
の振幅とパルス幅がベース直流電圧の適当な選定によっ
てレビートされる。レーザー・ダイオードがバイアス電
流によってしきい値１ｔｋ上にあれば、到来する光信号
のほぼ直線的な増幅が可能である。これはデバイスが光
センサとして果たす機能に基づくものである。
（２）　　波長変換器として 波長の変換は半導体デバイスの物質組成の適当な選定に
よって可能となる。
（３）光ロジックの基本構成ユニットとしてバイアス電
流に応じてＡＮＤ又はＯＲ機能が可能となる。
（４）　　オプト・エレクトリック・スイッチとしてデ
バイスは光受信器としても又光発信器としても使用され
る。
これら以外の使用分野は光バスの接続ユニットとしてで
あり、信号を電気的に読み取、ることができる。
この発明によるフォト・トランジスタの有利な構成例は
次のような構成である。
出発材料としてｎ０型ＧａＡｓ基底板が使用される。そ
の上にエピタキシャル成長したｎ−型ＧａＡｓがコレク
タとしてアバランシ効実用の空間電荷領域と加速区間を
形成する。（これには更に薄いｒＩ０型ＧａＡｓコレク
タ層を増倍領域として設けることができる。）エピタキ
シャル成長したｐ型ＧａＡｌＡｓをベースとしてレーザ
ー用の閉じ込め層が形成される。レーザー活性領域はｐ
８型ＧａＡｓ中に形成される。ｎ０型ＧａＡｌＡｓのエ
ミッタはレーザー用の閉じ込め層となると同時にベース
内のキャリヤ（正札）の閉じ込め層となる。基底板には
吸収された光エネルギーのできるだけ大きな部分が受光
ｐｎ接合に達するようにするため、光フアイバ結合用の
背面エッチング溝を設けると効果的である。エミッタと
ベースのドーピングはレーザーに対する反転条件Ｗ、、
−Ｗ、。
〉Ｗ、が満たされるように整合設定される。（この条件
はｎ０型エミツタのＩＩ７エルミ準位とｐ９型ベースの
擬フエルミ準位の差が能動領域のエネルギーギャップよ
り大きいことを表している。）波長λ−８５０ｎｍの光
に適した上記の実施例の外に、この発明の展開により波
長が１３００１ｍから１５５０ｎｍの間の光に対するＩ
ｎＰ型実施例が実現可能である。この場合原理的にはＧ
ａＡｓ型実施例と同様に基板のエネルギーギャップが大
きいことに基づき青面の漬エツチングは省くことができ
る。
この発明の有利な実施態様では、８００ｎｍから９００
ｎｍの波長範囲に対してＧａＡｓエミッタとＧａＡｓ活
性ベース領域、Ｇｅベース及びＳｉコレクタの組合わせ
も実現可能である。
この場合使用されるＳ１基板には費面エッチングが実施
される。光吸収体および加速空間電荷領域としてのＳｉ
コレクタはｎ−型にドープされる。
１つのｐ型Ｇｅベース層がｐ型ＧａＡｌＡｓベースへの
格子整合のために設けられ、同時にレーザーに対する閉
じ込め層となる。ｐ′型ＧａＡｓ１域がレーザー活性領
域となる。ｎ”１ＧａＡｊ！ＡＳエミツタは光とキャリ
ヤの閉じ込め層となる。
最後にレーザー条件が満たされていることが必要である
。
〔実施例〕
図面に示した実施例についてこの発明を更に詳細に説明
する。
第１図に示したフォト・レーザー・トランジスタのｎ０
型半導体基底板ｌは第１変形ではＧａＡｓであり、第２
変形ではＩｎＰである。このｎ０型のＧａＡｓ又はＩｎ
Ｐの基底板１上にはｎ−型のＧａＡｓ又はＩｎＰの層が
コレクタ２として設けられ、増幅効果用の空間電荷領域
と加速区間を形成する。その上にエピタキシャル成長し
たｐ型のＧａＡｌＡｓ又はＩｎＧａＡｓＰがベース３と
してｐ０型ＧａＡｓ又はＩｎＰから成るレーザー活性ベ
ース領域４の一方の境界層（閉じ込め層）を形成する。
更にその上にエピタキシャル成長したｎ９型のＧａＡｌ
Ａｓ又はＩｎＧａＡｓＰの層がエミッタ５としてレーザ
ー活性ベース領域の他方の境界層（閉じ込め層）とベー
ス３のキャリヤに対する境界層（閉じ込め層）を形成す
る。エミッタ５とベース３のドーピングはレーザー・ダ
イオードに対する反転条件が満たされるように整合設定
される。基底板ｌにはコレクタ接触７が設けられ、ベー
ス３にはベース接触８が、エミッタ５には工諷ツタ接触
９が設けられる。
入射光又は光導波路を通して結合された光の損失を低減
させるためｎ＋型基型板底板１背面エツチング４１０が
設けられ、物質に関係するか波長に関係する入射光の侵
入深さに応じて受光ベースコレフタルｎ接合３．２の近
くまで達している。
ＩｎＰを使用する第２変形では、ＩｎＰのエネルギーギ
ャップが大きいことに基づき大きな光損失を伴うことな
く背面エツチング溝を除くことができる。
第２図に第３変形として示したフォト・レーザー・トラ
ンジスタはｎ０型Ｓ１基底板ｌからなり、その上にエピ
タキシャル成長したｎ−型Ｓｔ層がコレクタ２として増
幅効果用の空間電荷ＩＩ域と加速区間を形成する。この
実施例では補助層としてｐ型Ｇｅベース層６がｐ型Ｇａ
ＡｌＡｓ層への格子整合のために設けられ、ベース３と
してｐ＋＋ａＡｓから成るレーザー活性ベース領域４の
一方の境界層を形成する。この上にｎ゛型ＧａＡｌＡｓ
層が工之ツタとしてエピタキシャル成長し、レーザー活
性ベース領域４の他方の境界層（閉じ込め層）とベース
３内のキャリヤに対する境界層（閉じ込め層）を形成す
る。このエミッタとベースのドーピングはレーザー・ダ
イオードに対する反転条件が満たされるように設定され
る。エミッタ５又はベース３は接触９又は８を備え、基
底板ｌはコレクタ接触７を備える。この外にこの実施例
では基底＠ｌは背面エツチング溝１０を設けると効果的
である。
【図面の簡単な説明】
第１図と第２図はこの発明の２つの実施例の断面構成を
示す。 １・・・ｎ゛型半導体基底板 ２・・・コレクタ ３・・・ベース ４・・・レーザー活性ベース領域 ５・・・エミッタ ７・・・コレクタ接触 ８・・・ベース接触 ９・・・エミッタ接触 ・ｌ’１ｌｌｌ’ｌ）代理人ｆＰ珊士冨村　Ｓ　−ｒ−
１− １、Ｘ、：ｊ：−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）逆方向にバイアスをかけられたベース・コレクタｐ
    ｎ接合と順方向にバイアスをかけられたベース・エミッ
    タｐｎ接合を備えるフォト・レーザー・トランジスタに
    おいて、ベース・エミッタｐｎ接合（４、５）がレーザ
    ー・ダイオードとして構成されていること、レーザー・
    ダイオードがベース・バイアス電流によりそのしきい値
    近くまで制御されていること、しきい値を越えるために
    加える残りの電流がベース・コレクタｐｎ接合（３、２
    ）の増幅された光電流に基づくものであることを特徴と
    するフォト・レーザー・トランジスタ。 ２）フォト・レーザー・トランジスタがｎ＾＋型ドープ
    ＧａＡｓ基底板（１）から成ること、エピタキシャル成
    長したｎ＾−型ドープＧａＡｓがコレクタ（２）として
    増幅効果用の空間電荷領域と加速区間を形成すること、
    その上にエピタキシャル成長したｐ型ＧａＡｌＡｓがベ
    ース（３）としてｐ＾＋型ＧａＡｓから成るレーザー活
    性ベース領域（４）の一方の境界層を形成すること、更
    にその上にエピタキシャル成長したｎ＾＋型ＧａＡｌＡ
    ｓがエミッタ（５）としてレーザー活性ベース領域（４
    ）の他方の境界層とベース（３）のキャリヤに対する境
    界層を形成すること、エミッタとベースのドーピングが
    レーザー・ダイオードに対する反転条件が満たされるよ
    うに調整されていることを特徴とする請求項１記載のフ
    ォト・レーザー・トランジスタ。 ３）フォト・レーザー・トランジスタがｎ＾＋型ＩｎＰ
    基底板（１）から成ること、エピタキシャル成長したｎ
    −型ＩｎＰがコレクタ（２）として増幅効果用の空間電
    荷領域と加速区間を形成すること、その上にエピタキシ
    ャル成長したｐ型ＩｎＧａＡｓＰがベース（３）として
    ｐ＾＋型ＩｎＰから成るレーザー活性ベース領域（４）
    の一方の境界層を形成すること、その上にエピタキシャ
    ル成長したｎ＾＋型ＩｎＣａＡｓＰがエミッタ（５）と
    してレーザー活性ベース領域（４）の他方の境界層とベ
    ース（３）のキャリヤに対する境界層を形成すること、
    エミッタとベースのドーピングがレーザー・ダイオード
    に対する反転条件が満たされるように調整されているこ
    とを特徴とする請求項１記載のフォト・レーザー・トラ
    ンジスタ。 ４）フォト・レーザー・トランジスタがｎ＾＋型Ｓｉ基
    底板（１）から成ること、その上にエピタキシャル成長
    したｎ＾−型Ｓｉ層がコレクタ（２）として増幅効果用
    の空間電荷領域と加速区間を形成すること、ｐ型ＧａＡ
    ｌＡｓ層への格子整合のためｐ型ＧａＡｌＡｓ層が設け
    られ、この層がベース（３）としてｐ＾＋型ＧａＡｓか
    ら成るレーザー活性ベース領域の一方の境界層を形成す
    ること、その上にエピタキシャル成長したｎ＾＋型Ｇｓ
    ＡｌＡｓ層がエミッタ（３）としてレーザー活性ベース
    領域（４）の他方の境界層とベース（３）のキャリヤに
    対する境界層を形成すること、エミッタとベースのドー
    ピングがレーザー・ダイオードに対する反転条件が満た
    されるように調整されていることを特徴とする請求項１
    記載のフォト・レーザー・トランジスタ。 ５）入射光又は光導波路を通して結合された光の損失を
    低減させるためｎ＾＋型基底板（１）に背面エッチング
    溝（１０）が設けられ、この溝が物質に関係して受光ベ
    ース・コレクタｐｎ接合（３、２）の区域にまで拡がっ
    ていることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載
    のフォト・レーザー・トランジスタ。
JP63240618A 1987-09-28 1988-09-26 フオト・レーザー・トランジスタ Pending JPH01108791A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3732626.0 1987-09-28
DE19873732626 DE3732626A1 (de) 1987-09-28 1987-09-28 Photo-lasertransistor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01108791A true JPH01108791A (ja) 1989-04-26

Family

ID=6337036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63240618A Pending JPH01108791A (ja) 1987-09-28 1988-09-26 フオト・レーザー・トランジスタ

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4969152A (ja)
JP (1) JPH01108791A (ja)
DE (1) DE3732626A1 (ja)

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