JPH11154760A

JPH11154760A - 受光素子及び火炎センサ

Info

Publication number: JPH11154760A
Application number: JP9319534A
Authority: JP
Inventors: Hikari Hirano; 光平野; Isamu Akasaki; 勇赤崎; Hiroshi Amano; 浩天野
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 1999-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】暗電流を可及的に低減できる受光素子を提供
する。【解決手段】受光素子が、半導体基板１上に、電流通
路を形成するための電流通路用半導体層３が積層され、
電流通路用半導体層３の一部分と電気的に導通状態とな
るように形成された第１の電極ＳＥと、電流通路用半導
体層３における、第１の電極ＳＥと電気的に導通状態と
なる部分とは別の部分と電気的に導通状態となるように
形成された第２の電極ＤＥと、電流通路用半導体層３に
おける第１の電極ＳＥと導通状態となる部分と第２の電
極ＤＥと導通状態となる部分との間に形成される前記電
流通路に対して、電流の通過を阻止する状態とするため
の電圧を印加する制御用電極ＣＥとが設けられ、前記電
流通路に入射した光よる第１の電極ＳＥと第２の電極Ｄ
Ｅとの間に流れる電流の変化によって光を検出するよう
に構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受光素子及びその
受光素子を用いた火炎センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる受光素子としては、一般に、入射
した光により電気抵抗が変化するのを検出する光導電型
受光素子や、半導体のｐ−ｎ接合を利用したいわゆるフ
ォトダイオード等がよく知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記光
導電型受光素子では一般に暗電流が大きく、又、フォト
ダイーオードであっても暗電流の低減が十分ではなく、
特に微弱光を検出するのが困難であった。本発明は、上
記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、暗
電流を可及的に低減できる受光素子を提供する点にあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記請求項１に記載の構
成を備えることにより、半導体基板上に、電流通路を形
成するための電流通路用半導体層が積層され、前記電流
通路用半導体層の一部分と電気的に導通状態となるよう
に形成された第１の電極と、前記電流通路用半導体層に
おける、前記第１の電極と電気的に導通状態となる部分
とは別の部分と電気的に導通状態となるように形成され
た第２の電極と、前記電流通路用半導体層における前記
第１の電極と導通状態となる部分と前記第２の電極と導
通状態となる部分との間に形成される前記電流通路に対
して、電流の通過を阻止する状態とするための電圧を印
加する制御用電極とが設けられ、前記電流通路に入射し
た光よる前記第１の電極と前記第２の電極との間に流れ
る電流の変化によって光を検出するように受光素子が構
成される。これにより、電流通路に光が入射しない状態
では、第１の電極と第２の電極との間に適当な電圧を印
加しても、制御用電極から電圧を印加して、第１の電極
と第２の電極との間に形成される電流通路における電流
の通過を阻止することができる。

【０００５】一方、前記電流通路に光が入射すると、前
記電流通路は電流通路用半導体層に形成されていること
から、その電流通路用半導体層の材料に応じて電子正孔
対が生成され、それによって電流通路の電気抵抗が低下
する。この電流通路の電気抵抗の低下に応じて、第１の
電極と第２の電極との間に印加している電圧によって前
記電流通路に電流が流れるものとなり、入射した光を検
出できる。従って、前記電流通路に対して光が入射しな
い状態では、制御用電極からの電圧の印加によって、第
１の電極と第２の電極との間にはほとんど電流が流れな
い状態となり、もって暗電流を可及的に低減できる受光
素子を提供できるに至った。

【０００６】又、上記請求項２記載の構成を備えること
により、請求項１記載の受光素子において、前記制御用
電極が、光の入射経路において前記電流通路を覆うよう
に配置され、前記制御用電極に、光の通過を許容する複
数の開口が形成されている。すなわち、制御用電極は、
前記電流通路に対して作用する関係上、前記電流通路を
覆うように配置され、前記電流通路に入射する光を遮る
状態とならざるを得ない場合があるが、このような場合
でも、制御用電極に、光の通過を許容する複数の開口を
形成することで、できるだけ光の通過を許容して、効果
的に光を検出できるようにすることができる。

【０００７】又、上記請求項３記載の構成を備えること
により、請求項１記載の受光素子において、前記第１の
電極と前記第２の電極とが、一方の櫛部が他方の櫛部に
入り込んで一対の櫛形電極部分を有するように形成さ
れ、その第１の電極と第２の電極との間に、それらの櫛
部に沿うように屈曲形状に形成された前記制御用電極
が、前記第１電極及び第２電極から離間して配置されて
いる。すなわち、前記第１の電極と前記第２の電極と
が、いわゆる一対の櫛形電極を形成し、それらの櫛部に
沿うように制御用電極が形成されるので、前記第１の電
極と前記第２の電極とが対向して光を受光する部分を十
分に確保しながら、電極の配置スペースを可及的に小さ
くできる。

【０００８】又、上記請求項４記載の構成を備えること
により、請求項１〜３のいずれか１項に記載の受光素子
において、前記電流通路用半導体層が、キャリア濃度が
１×１０¹⁵ｃｍ^-3以下の高抵抗のＩｎ_yＡｌ_xＧａ
_1-x-yＮ単結晶膜（ｘ≧０，ｙ≧０）を備えて構成され
る。これにより、前記電流通路の形成部分のキャリア濃
度を十分に小さいものとして、暗電流を一層小さくする
ことができるものとなった。

【０００９】又、上記請求項５記載の構成を備えること
により、請求項４記載の受光素子において、前記高抵抗
のＩｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ単結晶膜を、Ｖ族元素の I
II族元素に対する材料供給比率を５０００以上としてＭ
ＯＣＶＤ法にて成膜する構成とする。すなわち、かかる
成膜条件にて、Ｉｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ単結晶膜（ｘ
≧０，ｙ≧０）のキャリア濃度を十分に小さくできるこ
とを実験的に確認でき、上記の如く暗電流を一層小さく
できるものとなった。

【００１０】又、上記請求項６記載の構成を備えること
により、請求項４又は５記載の受光素子において、前記
高抵抗のＩｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ単結晶膜の吸収スペ
クトルの長波長端が３００ｎｍ近傍以下となるように構
成されている。このような波長領域において検出対象と
なる光は、一般的に微弱な光が検出対象となる場合が多
い。このような場合に、上記のように暗電流を低減でき
ることが極めて有効である。

【００１１】又、上記請求項７記載の構成を備えること
により、請求項４又は５記載の受光素子において、前記
高抵抗のＩｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ単結晶膜が、０≦ｙ
＜０．５、且つ、０≦ｘ≦０．６となるように構成され
ている。このような範囲の組成比を有するように上記高
抵抗のＩｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ単結晶膜を作製するこ
とで、可視光の領域では感度を有さず紫外線領域に感度
を有する受光素子の作製が可能となるが、このような波
長領域において検出対象となる光は、一般的に微弱な光
が検出対象となる場合が多い。このような場合に、上記
のように暗電流を低減できることが極めて有効となる。

【００１２】又、上記請求項８記載の構成を備えること
により、火炎センサが、請求項６又は７記載の受光素子
を用いて構成される。すなわち、上記のように可視光の
領域では感度を有さず紫外線領域に感度を有する受光素
子にて火炎センサを構成できる。火炎の存在を検出する
については、火炎から発する光を検出することによって
その存否を検出できるが、この場合、火炎以外の光源か
らの光を検出してしまうと火炎の存否を誤検出してしま
うことになる。このような誤検出の原因となる光として
は一般的に太陽光と蛍光灯とが考えられる。ここで、図
７に示すように、検出対象とする火炎のスペクトル（図
７において「ガスの火炎の光」として示す）と、太陽光
及び蛍光灯（図７においては「室内光」として示す）の
スペクトルとを比較すると、３００ｎｍ近傍以下では、
火炎のスペクトルがある程度の強度があるのに対し、太
陽光及び蛍光灯は十分に小さい相対強度となっている。

【００１３】従って、可視光の領域では感度を有さず紫
外線領域に感度を有する受光素子を用いて火炎センサを
構成することで、太陽光や蛍光灯等の外乱光を除外して
火炎の存否を検出できるものとなる。この場合、蛍光灯
の影響を主に考えるべき室内では、３００ｎｍ以下とす
ることが好ましく、太陽光を考えるべき室外を対象とす
る場合は、２８０ｎｍ以下とすることが好ましい。しか
も、測定対象の火炎による熱の影響で火炎センサが温度
上昇すると、一般的に暗電流が増大するのであるが、上
述のようにＰＩＮ型受光素子の構成が可能となること
で、暗電流の増大による検出能力の悪化を可及的に抑制
できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。受光素子ＰＳは、図１に示すよう
に、半導体基板であるサファイヤ基板１上にＡｌＮ緩衝
層２、後述する電流通路を形成するための電流通路用半
導体層としてのｎ^-Ｉｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ単結晶膜
３、及び、ｐＩｎＡｌＧａＮ単結晶膜４が形成され、更
に、ｐＩｎＡｌＧａＮ単結晶膜４上には制御用電極ＣＥ
が形成され、ｎ^-Ｉｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ単結晶膜３
上におけるｐＩｎＡｌＧａＮ単結晶膜４の両側脇に第１
の電極ＳＥと第２の電極ＤＥとが形成され、全体として
いわゆるＦＥＴに類似する構成としてある。尚、ｎ^-Ｉ
ｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ単結晶膜３における第１の電極
ＳＥ及び第２の電極ＤＥの形成箇所は、イオン注入によ
り一対のｎ⁺領域５ａ，５ｂが形成され、容易にオーミ
ックコンタクトをとれるようにしている。

【００１５】制御用電極ＣＥは、受光素子ＰＳの平面図
である図２に示すように、多数の開口６が形成されてメ
ッシュ状としてあり、開口６からはｐＩｎＡｌＧａＮ単
結晶膜４が露出している。又、図２に示すように、第１
の電極ＳＥ，第２の電極ＤＥ及び制御用電極ＣＥの周囲
を、ＡｌＮ緩衝層２又はサファイヤ基板１が露出する深
さまでエッチング除去し、第１の電極ＳＥと第２の電極
ＤＥとの間に不必要な電流通路が形成されるのを可及的
に防止している。

【００１６】上記受光素子ＰＳを構成する各部のうち、
入射光による電子正孔対の生成に寄与するのはｎ^-Ｉｎ
_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ単結晶膜３であり、更に詳細に
は、ｎ ^-Ｉｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ単結晶膜３における
第１の電極ＳＥと第２の電極ＤＥとの間に形成される電
流通路の部分が主として寄与する。このｎ^-Ｉｎ_yＡｌ
_xＧａ_1-x-yＮ単結晶膜３による分光感度は、ｎ^-Ｉｎ
_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ単結晶膜３の III族元素の組成比
によって規定される。具体的には、図４に示すＩｎを含
まないＡｌ_xＧａ_1-xＮのバンドギャップとＡｌ混晶比
ｘとの関係のように、Ａｌ混晶比が大きくなるほどバン
ドギャップが広くなって光吸収端が短波長側に移動す
る。Ａｌ_xＧａ_1-xＮのＡｌの一部がＩｎに置き代わる
関係となるＩｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮの場合では、Ｉｎ
が、Ａｌ又はＧａに置き代わる割合が大きくなるにつれ
てバンドギャップが狭くなり光吸収端が長波長側に移動
する。本発明では、受光素子ＰＳを火炎センサとして用
いるものとしており、上述のように、図７に「ガスの火
炎の光」として示すガスの炎から発する光のスペクトル
を、図７に示す雑音光として作用する太陽光や室内光
（蛍光灯の光）の影響を除外した状態で検出できるのが
望ましい。

【００１７】このため、吸収スペクトルの長波長端が３
００ｎｎ近傍以下となるようにするのが好適である。具
体的には、ｙ＝０としてＩｎを含まないＡｌ_xＧａ_1-x
Ｎの場合では、Ａｌ混晶比を０．４２乃至０．４５の範
囲で選択すれば、バンドギャップが概ね４．５ｅＶとな
り、吸収スペクトルの長波長端はおよそ２７５ｎｍとな
る。ｙ＞０としてＩｎを成分に含める場合は、それに応
じてＡｌ混晶比ｘを大きくし、Ｇａの割合を減じること
で、上記のバンドギャップとすることができる。但し、
ｙ≧０．５の範囲では、Ａｌの割合を最大にしても吸収
スペクトルの長波長端が長波長側へ移動し過ぎるものと
なり、現実には、０≦ｙ＜０．５の範囲が望ましい。
又、Ａｌ混晶比ｘを大とし過ぎると、図７に示す「ガス
の火炎の光」に対する感度も低下し、火炎センサとして
の利用が困難となるので、０≦ｘ０．６の範囲とするの
が望ましい。尚、太陽光が完全に遮光された状態で使用
されることが前提であれば、バンドギャップが概ね４．
３ｅＶとなるようにして、吸収端を若干長波長側へ移動
させてもほぼ同等の性能が得られる。尚、上述のよう
に、ｎ^-Ｉｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ単結晶膜３において
入射した光を吸収させる関係上、検出対象とする波長範
囲の光がｐＩｎＡｌＧａＮ単結晶膜４において吸収され
るのをできるだけ抑制するために、ｐＩｎＡｌＧａＮ単
結晶膜４のバンドギャップがｎ^-Ｉｎ_yＡｌ_xＧａ
_1-x-yＮ単結晶膜３のバンドギャップよりある程度広く
なるように、ｐＩｎＡｌＧａＮ単結晶膜４の構成元素の
組成が決定される。

【００１８】次に、上記構成の受光素子ＰＳの製造方法
について説明する。受光素子ＰＳを構成する各層は、ウ
ェハ状態のサファイヤ基板１上に、ＭＯＣＶＤ装置にて
積層される。ＭＯＣＶＤ装置は、反応室（成膜室）が常
圧付近となる常圧型のものを用いる。上記各層の積層
は、ウェハ状態のサファイヤ基板１を反応室（成膜室）
にセットした状態で、サファイヤ基板１を加熱し、各構
成元素の材料ガスの供給状態を順次切換えることによ
り、順次積層される。尚、サファイヤ基板１の基板温度
は、ＡｌＮ緩衝層２の成長時は４００℃〜６００℃と
し、ＡｌＮ緩衝層２上への上記各層の成長時は９００℃
〜１１００℃（最も望ましくは１０５０℃）とする。材
料ガスとしては、Ｉｎ，Ａｌ，Ｇａ及びＮの各構成元素
は、夫々、ＴＭＩｎ（トリメチルインジウム），ＴＭＡ
ｌ（トリメチルアルミニウム），ＴＭＧａ（トリメチル
ガリウム）及びＮＨ₃（アンモニア）として供給され、
又、ｎ型不純物としてＳｉ，ｐ型不純物としてＭｇが、
夫々、ＳｉＨ₄（シラン），ＣＰ₂Ｍｇ（シクロペンタ
ンマグネシウム）として適宜供給される。尚、ｐ型不純
物としてＣａを用いる場合は、いわゆるイオンインプラ
ンテーションを用いる。

【００１９】上記各層の積層において、ＡｌＮ緩衝層２
は約２００Åの層厚に成長させる。ｎ^-Ｉｎ_yＡｌ_xＧ
ａ_1-x-yＮ単結晶膜３を積層する場合においては、ＴＭ
Ｉｎ，ＴＭＡｌ，ＴＭＧａ及びＮＨ₃の材料供給量を、
夫々、ａ（ｍｏｌ／ｓｅｃ），ｂ（ｍｏｌ／ｓｅｃ），
ｃ（ｍｏｌ／ｓｅｃ）及びＸ（ｍｏｌ／ｓｅｃ）とする
と、Ｖ族元素の III族元素に対する材料供給比率、すな
わち、Ｘ／（ａ＋ｂ＋ｃ）が、５０００以上となるよう
に設定し、キャリア濃度の調整のために適宜ＳｉＨ₄ガ
ス流しながら成膜する。このような条件で成膜すること
により、ｎ^-Ｉｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ単結晶膜３は、
キャリア濃度が１×１０¹⁵ｃｍ^-3以下の単結晶膜が得ら
れる。尚、常圧型のＭＯＣＶＤ装置によって、上記成膜
条件として成膜することで極めて良好な特性のものが得
られるのであるが、必ずしも常圧型に限られず、いわゆ
る減圧型のＭＯＣＶＤ装置を用いても良い。減圧型のＭ
ＯＣＶＤ装置において、ｎ^-Ｉｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ
単結晶膜３の成膜時の圧力を１／３〜１／２気圧程度と
すると、Ｖ族元素の III族元素に対する材料供給比率を
上述のように高い値に容易に設定できる。又、ｐＩｎＡ
ｌＧａＮ単結晶膜４は、ＣＰ₂Ｍｇを流しながら、検出
対象とする光の波長域において、ｎ^-Ｉｎ_yＡｌ_xＧａ
_1-x-yＮ単結晶膜３へ入射する光に対して反射防止膜と
して作用する層厚に成長させる。

【００２０】ｐＩｎＡｌＧａＮ単結晶膜４を積層した
後、制御用電極ＣＥを形成する部分を残して、フォトリ
ソグラフィ等の技術によりｐＩｎＡｌＧａＮ単結晶膜４
をエッチング除去し、図２に示すように、第１の電極Ｓ
Ｅ及び第２の電極ＤＥの形成予定箇所を囲む範囲で、イ
オンインプランテーションによりＳｉを注入し、ｎ⁺領
域５ａ，５ｂを形成する。この後、図２に示すような配
置となるように、第１の電極ＳＥ，第２の電極ＤＥ及び
制御用電極ＣＥを形成し、更に、上述のように第１の電
極ＳＥ，第２の電極ＤＥ及び制御用電極ＣＥの周囲をエ
ッチング除去した後、個々の素子に分離する。尚、第１
の電極ＳＥ，第２の電極ＤＥ及び制御用電極ＣＥの周囲
をエッチング除去する代わりに、第１の電極ＳＥ，第２
の電極ＤＥ及び制御用電極ＣＥの周囲にイオンインプラ
ンテーションにより水素イオンや窒素イオン等を打ち込
んで高抵抗化することにより不必要な電流通路が形成さ
れるのを可及的に防止しても良い。

【００２１】上記構成の受光素子ＰＳは、制御用電極Ｃ
Ｅと第２電極ＤＥとの間にいわゆる逆バイアスをかけ
て、図３に示すように、ｎ^-Ｉｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ
単結晶膜３の上下幅全体に空乏層ＶＬが広がる状態とし
て使用する。このように空乏層を形成することで、第１
の電極ＳＥと第２の電極ＤＥとの間に電圧を印加して
も、ｎ^-Ｉｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ単結晶膜３における
第１の電極ＳＥと第２の電極ＤＥとの間に形成される電
流通路、より厳密には、第１の電極ＳＥと導通状態とな
る部分であるｎ⁺領域５ａと第２の電極ＤＥと導通状態
となる部分であるｎ⁺領域５ｂとの間に形成される電流
通路に対して、電流の通過を阻止する状態となる。この
状態で、制御用電極ＣＥに形成された開口６等から光が
入射すると、上記電流通路に電子正孔対が生成されて電
気抵抗が低下する。これによって第１の電極ＳＥと第２
の電極ＤＥとの間に電流が流れ、入射した光を検出でき
ることになる。

【００２２】〔別実施形態〕以下、別実施形態を列記す
る。上記実施の形態では、第１の電極ＳＥと第２の電極
ＤＥとの間に形成される電流通路に対して、制御用電極
ＣＥと第２の電極ＤＥとの間に逆バイアスとなる電圧を
印加して、電流の通過を阻止する状態としているが、上
記実施の形態におけるｐＩｎＡｌＧａＮ単結晶膜４の代
わりに、ＳｉＯ₂等の絶縁膜を積層し、その上に制御用
電極ＣＥを形成する構成や、ｎ^-Ｉｎ_yＡｌ_xＧａ
_1-x-yＮ単結晶膜３の上に制御用電極ＣＥを直接形成す
る構成として、いわゆるＭＩＳ型やＭＥＳ型のＦＥＴに
類似する構成としても良い。

【００２３】又、いわゆるＨＥＭＴに類似する構成とし
ても良い。このように構成するには、例えば、上記実施
の形態におけるｎ^-Ｉｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ単結晶膜
３の代わりに電流通路用半導体層として十分にキャリア
濃度を低くしたｉＡｌＧａＮ層を積層し、ｐＩｎＡｌＧ
ａＮ単結晶膜４の代わりにいわゆる電子供給層として寄
与するｎ⁺ＡｌＧａＮ層を積層すれば良い。但し、ｎ⁺
ＡｌＧａＮ層のバンドギャップがｉＡｌＧａＮ層のバン
ドギャップよりも十分大きくなるようにＡｌ混晶比を設
定する。このように構成することで、ｉＡｌＧａＮ層と
ｐＩｎＡｌＧａＮ単結晶膜４との界面におけるｉＡｌＧ
ａＮ層側にいわゆる電子走行層が形成されて電流通路と
なり、電子の走行を妨害する不純物が少ないので高速応
答が可能となる。尚、上記のように種々の構成として
も、受光検出の原理は上記実施の形態と同様である。

【００２４】上記実施の形態では、第１の電極ＳＥ
と第２の電極ＤＥとを制御用電極ＣＥの両脇に配置する
構成としているが、受光素子ＰＳの平面図である図５に
示すよに、第１の電極ＳＥを中央に配置し、その周囲に
制御用電極ＣＥと第２の電極ＤＥとを同心円状に配置す
る構成としても良い。この場合においても、第１の電極
ＳＥ及び第２の電極ＤＥの形成箇所は、上記実施の形態
と同様にｎ⁺領域１０ａ，１０ｂを形成しておくことが
望ましい。このように第２の電極ＤＥで第１の電極ＳＥ
を取り囲むように配置することで、不必要な電流通路が
形成されず、第１の電極ＳＥと第２の電極ＤＥとの間に
高電圧を印加することが可能となり、信号電流の増大を
図れる。又、受光素子ＰＳの平面図である図６に示すよ
うに、第１の電極ＳＥと第２の電極ＤＥとが、一対の櫛
部が他方の櫛部に入り込んで一対の櫛形電極部分を構成
するものとし、第１の電極ＳＥと第２の電極ＤＥとの間
に、それらの櫛部に沿うように屈曲形状に形成された制
御用電極ＣＥを形成しても良い。尚、光の入射領域を確
保するために、制御用電極ＣＥは、第１の電極ＳＥ及び
第２の電極ＤＥと適度に離間させてある。

【００２５】上記実施の形態では、半導体基板とし
てサファイヤ基板１を用いているが、ＳｉＣ基板等を用
いても良い。上記実施の形態では、受光素子ＰＳをＩｎＧａＡｌ
Ｎ系の材料にて構成する場合を例示しているが、例え
ば、ＩｎＧａＡｓＰ系等の種々の材料によって構成する
こともできる。上記実施の形態又は上記別実施形態では、説明上、
ｐ型又はｎ型の導電型を特定して説明している場合があ
るが、導電型を逆にしても良いのはもちろんのことであ
る。上記実施の形態では、ＭＯＣＶＤ装置によって結晶
成長する場合を例示しているが、例えばいわゆるＭＢＥ
装置によって各層を結晶成長するようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる受光素子の断面図

【図２】本発明の実施の形態にかかる受光素子の平面図

【図３】本発明の実施の形態にかかる受光素子の動作を
説明するための図

【図４】本発明の実施の形態にかかる組成比とバンドギ
ャップとの関係を示す図

【図５】本発明の別実施形態にかかる受光素子の平面図

【図６】本発明の別実施形態にかかる受光素子の平面図

【図７】ガスの火炎の光等の分光スペクトルを示す図

【符号の説明】

１半導体基板３電流通路用半導体層６開口ＣＥ制御用電極ＤＥ第２の電極ＳＥ第１の電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に、電流通路を形成するた
めの電流通路用半導体層が積層され、前記電流通路用半導体層の一部分と電気的に導通状態と
なるように形成された第１の電極と、前記電流通路用半導体層における、前記第１の電極と電
気的に導通状態となる部分とは別の部分と電気的に導通
状態となるように形成された第２の電極と、前記電流通路用半導体層における前記第１の電極と導通
状態となる部分と前記第２の電極と導通状態となる部分
との間に形成される前記電流通路に対して、電流の通過
を阻止する状態とするための電圧を印加する制御用電極
とが設けられ、前記電流通路に入射した光よる前記第１の電極と前記第
２の電極との間に流れる電流の変化によって光を検出す
る受光素子。
【請求項２】前記制御用電極が、光の入射経路におい
て前記電流通路を覆うように配置され、前記制御用電極に、光の通過を許容する複数の開口が形
成されている請求項１記載の受光素子
【請求項３】前記第１の電極と前記第２の電極とが、
一方の櫛部が他方の櫛部に入り込んで一対の櫛形電極部
分を有するように形成され、その第１の電極と第２の電極との間に、それらの櫛部に
沿うように屈曲形状に形成された前記制御用電極が、前
記第１電極及び第２電極から離間して配置されている請
求項１記載の受光素子。
【請求項４】前記電流通路用半導体層が、キャリア濃
度が１×１０¹⁵ｃｍ ^-3以下の高抵抗のＩｎ_yＡｌ_xＧａ
_1-x-yＮ単結晶膜（ｘ≧０，ｙ≧０）を備えて構成され
ている請求項１から３のいずれか１項に記載の受光素
子。
【請求項５】前記高抵抗のＩｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ
単結晶膜を、Ｖ族元素の III族元素に対する材料供給比
率を５０００以上としてＭＯＣＶＤ法にて成膜した請求
項４記載の受光素子。
【請求項６】前記高抵抗のＩｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ
単結晶膜の吸収スペクトルの長波長端が３００ｎｍ近傍
以下となるように構成されている請求項４又は５記載の
受光素子。
【請求項７】前記高抵抗のＩｎ_yＡｌ_xＧａ_1-x-yＮ
単結晶膜が、０≦ｙ＜０．５、且つ、０≦ｘ≦０．６と
なるように構成されている請求項４又は５記載の受光素
子。
【請求項８】請求項６又は７記載の受光素子を用いた
火炎センサ。