(57)【要約】      （修正有）【課題】撮像用素子に適用した場合の製造プロセスが容易で、電流値を差し引く演算処理を要しない、同時読み出しが可能な二波長一素子の光検出器等を提供する。【解決手段】光検出器９０３は、検出可能な光の波長の上限であるカットオフ波長が第一波長である第一受光層１３と、カットオフ波長が第二波長である第二受光層１４と、第一受光層１３と第二受光層１４との間に、正孔の第一受光層１３と第二受光層１４との間の移動と比較して、電子の第一受光層１３と第二受光層１４との間の移動を有意に妨げる、電子障壁層１５と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出可能な光の波長の上限であるカットオフ波長が第一波長である第一受光層と、
前記カットオフ波長が第二波長である第二受光層と、
前記第一受光層と前記第二受光層との間に、正孔の前記第一受光層と前記第二受光層との間の移動と比較して、電子の前記第一受光層と前記第二受光層との間の移動を有意に妨げる、電子障壁層と、
を備える光検出器。
【請求項２】
前記電子障壁層が、伝導帯下端のエネルギーレベルと価電子帯上端のエネルギーレベルとの組合せが互いに異なる複数の半導体層の組を複数回積層させた超格子である障壁超格子を備える、請求項１に記載された光検出器。
【請求項３】
前記第一受光層が、伝導帯下端のエネルギーレベルと価電子帯上端のエネルギーレベルとの組合せが互いに異なる複数の半導体層の組を複数回積層させた第一超格子を備え、前記第二受光層が、伝導帯下端のエネルギーレベルと価電子帯上端のエネルギーレベルとの組合せが互いに異なる複数の半導体層の組を複数回積層させた第二超格子を備える、請求項２に記載された光検出器。
【請求項４】
前記第二超格子がＩｎＰ基板に形成されており、
前記障壁超格子が、Ｉｎ（ｓ）Ｇａ（１−ｓ）Ａｓ（ｔ）Ｓｂ（ｕ）Ｐ（１−ｔ−ｕ）層とＡｌ（ｖ）Ｉｎ（ｗ）Ｇａ（１−ｖ−ｗ）Ａｓ（ｘ）Ｓｂ（ｙ）Ｐ（１−ｘ−ｙ）層とからなる超格子（ｓ、ｔ、ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙの各々は０以上１以下）である、請求項３に記載された光検出器。
【請求項５】
前記Ｉｎ（ｓ）Ｇａ（１−ｓ）Ａｓ（ｔ）Ｓｂ（ｕ）Ｐ（１−ｔ−ｕ）層と前記Ａｌ（ｖ）Ｉｎ（ｗ）Ｇａ（１−ｖ−ｗ）Ａｓ（ｘ）Ｓｂ（ｙ）Ｐ（１−ｘ−ｙ）層における、Ｉｎ比率、Ｇａ比率、Ａｓ比率及びＳｂ比率の少なくともいずれかが等しい、請求項４に記載された光検出器。
【請求項６】
前記第一超格子及び前記第二超格子の各々が、Ｉｎ（ａ）Ｇａ（１−ａ）Ａｓ（ｂ）Ｐ（１−ｂ）層とＧａＡｓ（ｃ）Ｓｂ（ｄ）Ｐ（１−ｃ−ｄ）層とからなる超格子（ａ、ｂ、ｃ、ｄの各々は０以上１以下）である、請求項４又は請求項５に記載された光検出器。
【請求項７】
前記Ｉｎ（ｓ）Ｇａ（１−ｓ）Ａｓ（ｔ）Ｓｂ（ｕ）Ｐ（１−ｔ−ｕ）層と前記ＧａＡｓ（ｃ）Ｓｂ（ｄ）Ｐ（１−ｃ−ｄ）層の組成が同一である、請求項６に記載された光検出器。
【請求項８】
前記第一超格子は前記第二超格子より、正孔ミニバンドのエネルギーレベルが低い、請求項３乃至請求項７のうちのいずれか一に記載された光検出器。
【請求項９】
前記第一超格子の正孔ミニバンドのエネルギーレベルは、前記電子障壁層の正孔ミニバンドのエネルギーレベルと、略一致している、請求項３乃至請求項８のうちのいずれか一に記載された光検出器。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のうちのいずれか一に記載された光検出器と、
前記第一受光層の前記電子障壁層がある向きと反対側の端面である第一端面に対して、前記第二受光層の前記電子障壁層がある向きと反対側の端面である第二端面に、正の電圧を印加する電圧印加部と、
前記第一端面から取得した第一電流のレベルと前記第二端面から取得した第二電流のレベルとを測定する電流測定部と
を備える、光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイプ２超格子（Ｔ２ＳＬ、  Ｔｙｐｅ  ２  Ｓｕｐｅｒ  Ｌａｔｔｉｃｅ）は、互いに組成の異なる２つの半導体の薄膜層である第一半導体層と第二半導体層の組を例えば数百組積層した構造を有する。ここで、Ｔ２ＳＬは、２つの半導体層のバンド配置がスタッガード配置である。スタッガード配置においては、第二半導体層の伝導帯下端のエネルギーが第一半導体層の価電子帯上端よりも高くかつ第一半導体層の伝導帯下端よりも低くなる。また、スタッガード配置においては、第二半導体層の価電子帯上端のエネルギーが第一半導体層の価電子帯上端より低くなる配置である。ここで、第一半導体層は半導体基板から見て遠い方の半導体層である。
【０００３】
これにより、電子ミニバンドと正孔ミニバンドとの間のエネルギーレベルの差を、超格子を構成する第一半導体層及び第二半導体層の各々のバンドギャップよりも小さくすることができる。以下、「エネルギーレベル」を「ＥＬ」と表記する。ここで、電子ミニバンドは超格子における電子のＥＬである。以下、「エネルギーレベル」を「ＥＬ」と表記する。また、正孔ミニバンドは超格子における正孔のＥＬである。この電子ミニバンドと正孔ミニバンドとの間での電子正孔対の光励起を利用して赤外線を検出するのがＴ２ＳＬ赤外線検出器である。Ｔ２ＳＬ赤外線検出器は、第一半導体層及び第二半導体層の各々のバンドギャップよりも小さいエネルギーの波長の長い赤外線を検出することができる。Ｔ２ＳＬ光検出器のカットオフ波長はミニバンド間のＥＬ差で決まる。ここで、カットオフ波長は、光検出器が検出電流に変換可能な光の波長の上限である。カットオフ波長は、第一半導体層や第二半導体層の組成や膜厚により、短波長赤外線の波長から長波長赤外線の波長まで自在に調節することができる。
【０００４】
赤外線検出器の撮像器への応用を考えると、単一の波長だけでなく多波長の画像が取得できることが望ましい。例えば暗視カメラの用途を想定したとする。赤外線検出器に短波長赤外線を検出するものを用いた場合は、雨や霧に遮られずに視程を確保することができる。一方、赤外線検出器に長波長赤外線を検出するものを用いた場合は、光源がなくても人や動物の熱を捉えることができる。これらにより、赤外線検出器が短波長赤外線と長波長赤外線の双方を検出できると、検出した各々の波長の光の画像情報を融合することにより、どちらかの波長だけでは得ることのできない画像を取得することができる。
【０００５】
非特許文献１乃至３は、異なる波長帯の光を検出し得る二以上のＴ２ＳＬ受光層を積層することにより二以上の波長帯域の光を一つの素子で検出する検出器（以下、「二波長一素子検出器」という。）を開示する。
【０００６】
図１は、非特許文献１及び２が開示する一般的な二波長一素子検出器の例である光検出器９０１の構成を表す断面概念図である。光検出器９０１は、コンタクト層１１及び１２と、電子障壁層２１と、受光層１３及び１４とを備える。受光層１３及び１４の各々は、互いにカットオフ波長の異なるＴ２ＳＬの受光層である。
【０００７】
光検出器９０１は、コンタクト層１１とコンタクト層１２との間に印加されるバイアス電圧の向きを切り替えることにより、受光層１３及び１４のうちのどちらからの光検出信号を読み出すかを切り替える順次読み出し型である。そのため、光検出器９０１は、受光層１３による光検出信号と受光層１４による光検出信号とを同時に読み出すことができない。そのため、光検出器９０１は、画像情報を生成する際のフレームレートが、一つの波長帯域の光のみを検出し得る光検出器を用いた場合の半分以下になるという課題がある。
【０００８】
図２は、非特許文献３が開示する同時読み出し型の二波長一素子検出器の例である光検出器９０２の構成を表す断面概念図である。光検出器９０２は、コンタクト層１１及び１２と、受光層１３及び１４と、コンタクト層２３と、電極１６乃至１８とを備える。受光層１３及び受光層１４の各々は、互いにカットオフ波長の異なるＴ２ＳＬの受光層である。
【０００９】
光検出器９０２による光検出信号により二波長一素子検出器の一画素を構成する方法として、まず、電極１６乃至１８を一画素につき一つずつ独立に備える方法である。この方法では、電極１６で受光層１３からの光検出電流を取り出し、電極１７で受光層１４からの光検出電流を取り出すことで二波長帯域の光信号を同時に読み出す方法である。その場合、受光層１３と受光層１４とで生成された正孔は、電極１８から取り出される。
【００１０】
しかしながら、第一の方法では、一画素につき電極１６乃至１７の三つの電極を要し、各電極と読み出し回路との間に設ける配線を他の電極や配線に電気的に接触しないようにする必要がある。そのためこの方法では素子作製プロセスの難易度が高くなる上に、電極や配線の面積の増大により画素の面積が増大する。さらに、第一の方法では、画素ごとに高さの異なる電極１６乃至１８を介して読み出し回路と接合する必要がある。そのため、接合技術も一波長一素子検出器と比べて困難なものになる。
【００１１】
そこで、光検出器９０２による光検出信号により二波長一素子検出器の一画素を構成する第二の方法として次の方法が考えられる。第二の方法は、画素ごとに電極１６と電極１８とを独立に備えるが、電極１７は全画素で共通とする方法である。受光層１３で生成された光電子は第一の方法と同様に電極１６で電流として取得される。また、受光層１４で生成された光電子は電極１７で電流として回収される。しかしながら、電極１７は全画素で共通であるためその電流値から一画素で生成された光電流の値を検出することはできない。一方、受光層１３と受光層１４とで生成された正孔は、共に電極１８から取得される。
【００１２】
Ｔ２ＳＬ受光層では赤外線の受光によって電子正孔対が生成される。すなわち、Ｔ２ＳＬ受光層では、一つの光子につき電子と正孔が一つずつ生成される。そのため、受光層１３及び１４で生成された単位時間当たりの正孔の数を表す電極１８から取得された電流値から、受光層１３で生成された単位時間当たりの電子の数を表す電極１６から取得された電流値を差し引く。これにより、受光層１４で生成された電子による電流値を推計することができる。
【００１３】
このようにして、第二の方法では、まず、受光層１３による検出電流と受光層１４による検出電流とを同時に計測することができる。その上で、第二の方法は、第一の方法と比較して、撮像用素子に適用した場合の製造プロセスが容易である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ａ．  Ｍ．  Ｈｏａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．、  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．、  １０２、  ０１１１０８  （２０１３）．
【非特許文献２】Ａ．  Ｈａｄｄａｄｉ  ｅｔ  ａｌ．、  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．、  １０６、  ０１１１０４  （２０１５）．
【非特許文献３】Ｍ．  Ｍｕｎｚｂｅｒｇ  ｅｔ  ａｌ．、  Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ  ６２０６、  ６２０６０Ｙ  （２００６）．
【非特許文献４】Ｈ．  Ｓ．  Ｋｉｍ  ｅｔ  ａｌ．、  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．、  ９２、  １８３５０２  （２００８）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、背景技術の項で説明した第二の方法では、電極１８から取得される単位時間当たりの正孔の数は、電極１６から取得される単位時間当たりの電子の数の二倍になる。ここでは、理解容易のため、単位時間当たりに入射する受光層１３の波長帯の光の光子数と、受光層１４の波長帯の光の光子数が略等しいことを仮定している。これにより、ある時間内に取得される正孔をストックするために必要な電極１８に接続される読み出し回路のキャパシタの容量は、一素子一画素の場合に電極１６に接続される読み出し回路のキャパシタ容量の約二倍の容量を要する。そのため、読み出し回路作製の技術的難易度が上昇する。さらに、第二の方法では、前述のように電流値を差し引く演算処理を読み出し回路やその後段の回路に実装する必要がある。
【００１６】
本発明は、撮像用素子に適用した場合の製造プロセスが容易であり、電流値を差し引く演算処理を要しない同時読み出しが可能な二波長一素子の光検出器等の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の光検出器は、検出可能な光の波長の上限であるカットオフ波長が第一波長である第一受光層と、前記カットオフ波長が第二波長である第二受光層と、前記第一受光層と前記第二受光層との間に、正孔の前記第一受光層と前記第二受光層との間の移動と比較して、電子の前記第一受光層と前記第二受光層との間の移動を有意に妨げる、電子障壁層と、を備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光検出器等は、同時読み出しが可能な二波長一素子であり、撮像用素子に適用した場合の製造プロセスが容易で、電流値を差し引く演算処理を要しない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一般的な二波長一素子検出器の構成例（その１）を表す断面概念図である。
【図２】一般的な二波長一素子検出器の構成例（その２）を表す断面概念図である。
【図３】本実施形態の光検出器の構成例を表す概念図である。
【図４】本実施形態の光検出器の備える各層の構成例及びその電子及び正孔ミニバンドを表す概念図である。
【図５】光検出器の各層のＥＬの膜厚方向の変化を表す概念図である。
【図６】光検出器の層構成の生成工程の例を表す概念図（その１）である。
【図７】光検出器の層構成の生成工程の例を表す概念図（その２）である。
【図８】本実施形態の光検出装置の構成例を表す概念図である。
【図９】実施形態の光検出器の最小限の構成を表す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本実施形態の二波長一素子検出器の構造及び作製法を、図面を参照しながら説明する。以下の各図面においては同一の要素は同一の符号によって共通して表されるものとし、特に断りのない限り重複説明は省略する。
［構成と動作］
図３は、本実施形態の光検出器の例である光検出器９０３の構成を表す概念図である。光検出器９０３は、背景技術の項で説明した同時読み出し型の（同時読み出しが可能な）二波長一素子検出器である。また、光検出器９０３が検出する光は例えば赤外線である。
【００２１】
光検出器９０３は、コンタクト層１１、１２及び２２と、受光層１３及び１４と、電子障壁層１５と、電極１６、１７及び１９とを備える。
【００２２】
受光層１３及び受光層１４の各々は、互いにカットオフ波長の異なるＴ２ＳＬの受光層である。ＴＳＳＬについては背景技術の項に説明されている。受光層１３及び１４の構成例は図４に表される。
【００２３】
電子障壁層１５は、受光層１３から受光層１４への電子の移動を有意に妨げる層である。電子障壁層１５は、受光層１３と受光層１４との間の正孔の移動は妨げないか、妨げる程度が小さいかのいずれかである。電子障壁層１５の構成例は、図４に表される。
【００２４】
コンタクト層１１及び２２は、ｎ型の半導体層である。コンタクト層１２は、ｐ型の半導体層である。
【００２５】
電極１６、１７及び１９の各々は、接触しているコンタクト層にオーミックに接続されている。
【００２６】
図４は、図３に表す光検出器９０３の備える各層の構成例及びその電子及び正孔のＥＬであるミニバンドを表す概念図である。図４（ａ）は、光検出器９０３の各層の構成を表す。また、図４（ｂ）は、各層の電子及び正孔のミニバンドを表す。
【００２７】
図４（ｂ）に表す各長方形の上辺は、各層が単層である場合のその層の伝導帯下端のＥＬを、下辺は価電子帯上端のＥＬを表す。
【００２８】
光検出器９０３は、背景技術の項で説明された二波長一素子検出器である。受光層１３及び１４と、電子障壁層１５と、コンタクト層１１及び１２とを備える。なお、コンタクト層１１及び１２についてのＥＬは図４（ｂ）には図示されていない。
【００２９】
受光層１３及び１４の各々は、検出可能な光の波長帯域が互いに異なる、共に背景技術の項で説明されたＴ２ＳＬである。
【００３０】
受光層１３は、半導体層１３１と半導体層１３２とを順次重ねた超格子構成を有する。半導体層１３１の図４（ａ）のような超格子にしない場合の単層における伝導帯のＥＬ（電子ミニバンド）はＥＬ９４１であり、価電子帯のＥＬはＥＬ９５１である。また、半導体層１３２の図４（ａ）のような超格子にしない場合の単層における伝導帯のＥＬはＥＬ９４２であり、価電子帯のＥＬ（正孔ミニバンド）はＥＬ９５２である。上記により、図４（ａ）に表すような超格子の受光層１３の、電子のＥＬはＥＬ９４に、正孔のＥＬはＥＬ９５に、各々なっている。
【００３１】
電子障壁層１５は、半導体層１５１と半導体層１５２とを順次重ねた超格子構成を有する。電子障壁層１５は、タイプ１超格子（Ｔ１ＳＬ）である。Ｔ１ＳＬは、互いに組成の異なる２つの半導体の薄膜層である第一半導体層と第二半導体層の組を数百組積層した構造を有する。Ｔ１ＳＬは、２つの半導体層のバンド配置が、第一半導体層の伝導帯下端よりも第二半導体層の伝導帯下端のＥＬが低く、かつ第一半導体層の価電子帯上端よりも第二半導体層の伝導帯下端のＥＬが高い超格子である。ここで、第一半導体層は、基板から見て遠い方の半導体層である。
【００３２】
半導体層１５１の、図４（ａ）のような超格子にしない場合の単層における、伝導帯のＥＬはＥＬ９８１であり、価電子帯のＥＬはＥＬ９９１である。また、半導体層１５２における、伝導帯のＥＬはＥＬ９８２であり、価電子帯のＥＬはＥＬ９９２である。上記により、図４（ａ）に表すように超格子にした場合の、電子のＥＬはＥＬ９８に、正孔のＥＬはＥＬ９９に、各々なっている。
【００３３】
受光層１４は、半導体層１４１と半導体層１４２とを順次重ねた超格子構成を有する。半導体層１４１の図４（ａ）のような超格子にしない場合の単層における伝導帯のＥＬ（電子ミニバンド）はＥＬ９６１であり、価電子帯のＥＬはＥＬ９７１である。また、半導体層１４２の図４（ａ）のような超格子にしない場合の単層における伝導帯のＥＬはＥＬ９６２であり、価電子帯のＥＬ（正孔ミニバンド）はＥＬ９７２である。上記により、図４（ａ）に表すような超格子の受光層１４の、電子のＥＬはＥＬ９６に、正孔のＥＬはＥＬ９７に、各々なっている。
【００３４】
図４に表す構成において特徴的なのは、受光層１３の正孔のＥＬ９５が、電子障壁層１５の正孔のＥＬ９９と等しい点である。
【００３５】
次に、図４（ａ）に表す構成を図３に表す光検出器９０３に適用して受光層１３及び１４に光の検出を行わせた場合の動作を説明する。その際に、電極１９（すなわち、受光層１４の上面）と電極１６（すなわち、コンタクト層１１）との間及び電極１９（すなわち、受光層１４の上面）と電極１７との間すなわち、コンタクト層１１）の各々にバイアス電圧を印加する。当該バイアス電圧は、電極１９に対して電極１６が、また、電極１７に対して電極１９が、各々正の電圧になるものである。
【００３６】
図５は、上記バイアス電圧を印加した場合の光検出器９０３の各層のＥＬの膜厚方向の変化を表す概念図である。図５には、コンタクト層１１、１２及び２２の各々については、それらの伝導帯下端のＥＬ（図５の上側の線）と価電子帯上端のＥＬ（図５の下側の線）とを表す。一方、受光層１３及び１４並びに電子障壁層１５については、電子ミニバンドのＥＬ（図５の上側の線）と正孔ミニバンドのＥＬ（図５の下側の線）を、あたかも伝導帯下端や価電子帯上端のＥＬであるかのように表す。
【００３７】
受光層１３は、そのカットオフ波長よりも波長の短い光を吸収すると、受光層１３内において電子８１と正孔７１とが、それぞれのミニバンドに生成される。また、受光層１４は、そのカットオフ波長よりも波長の短い光を吸収すると、受光層１４において電子８２と正孔７２とが、それぞれのミニバンドに生成される。
【００３８】
受光層１３内で生成された電子８１は、前述のバイアス電圧により、左方に流れ、コンタクト層１１に流れ込む。電子８１は、ｎ型半導体層であるコンタクト層１１内をさらに移動する。
【００３９】
一方、受光層１４の電子ミニバンドのＥＬと電子障壁層１５の電子ミニバンドのＥＬには大きな差がある。そのため、この差が障壁となり、受光層１４内で生成された電子８２は受光層１４から受光層１３へは流れ込まない（流れ込む確率が非常に小さい）。そのため、コンタクト層１１及び図２に表す電極１６を介して検出される電流は、受光層１３で発生した電子８１に起因するもののみになる。このときに生じる電流を電流ｉ１とする。
【００４０】
一方、受光層１３で生成された正孔７１は、右方に流れ、電子障壁層１５に到達する。ここで、図４の説明において述べたように、受光層１３の正孔ミニバンドのＥＬと、電子障壁層１５の正孔ミニバンドのＥＬとは一致している。そのため、正孔７１は受光層１３と電子障壁層１５との界面で移動を妨げられることなく、電子障壁層１５を通過し、受光層１４に到達する。
【００４１】
ここで、仮に、受光層１３と電子障壁層１５との界面で、電子障壁層１５の方が受光層１３より正孔のＥＬが低い場合には、正孔７１の右方への移動は当該界面で妨げられる。一方、仮に、受光層１３と電子障壁層１５との界面で、電子障壁層１５の方が受光層１３より正孔のＥＬが高い場合には、正孔７１が当該界面を通過する際にフォノンが放出され、当該放出が正孔７１の散乱要因になる。そのため、正孔７１の右方への移動がやはり妨げられる。
【００４２】
電子障壁層１５内の正孔ミニバンド（及び電子ミニバンド）は、前述のバイアス電圧により、右方に行くに従い上昇する。そのため、正孔７１は、電子障壁層１５内を右方に移動する。
【００４３】
電子障壁層１５とコンタクト層２２との界面において、コンタクト層２２の価電子帯上端は、正孔ミニバンドより高い。そのため、正孔７１はコンタクト層２２に流れ込む。この際に、正孔７１はフォノンを放出する。当該放出は、正孔７１の散乱要因にはなる。当該散乱は、正孔７１の右方への移動に取り阻害要因になる。しかしながら、電子障壁層１５内の正孔ミニバンドは前述のバイアス電圧により、右方に行くに従い上昇しているため、正孔７１が受光層１３に戻る確率は小さいと考えられる。
【００４４】
受光層１４の正孔ミニバンドのＥＬは、コンタクト層２２の正孔ミニバンドのＥＬよりも高い。そのため、正孔７１は受光層１４に流れ込む。
【００４５】
さらに、コンタクト層１２の価電子帯端のＥＬは、受光層１４の正孔ミニバンドのＥＬよりも大きい。そのため、正孔７１は、受光層１４からコンタクト層１２に流れ込む。そして、図３に表す電極１７を介して、外部に流れる。
【００４６】
一方、受光層１４で生成された電子８２は、電子障壁層１５により、受光層１３には流れ込まない。電子８２は、上記バイアス電圧により、コンタクト層２２を通じて図３に表す電極１９から外部へ流れる。このときに生じる電流を電流ｉ２とする。電流ｉ２は、電子８２に起因する電流のすべてである。
【００４７】
一方、受光層１４で生成された正孔７２は、右方に流れ、コンタクト層１２及び図３の電極１７を介して外部に流れる。
【００４８】
上記により、図３の電極１６から外部に流れる図５の電流ｉ１は受光層１３で発生した電子８１のみに起因する電流であり、図３の電極１９から外部に流れる図５の電流ｉ２は受光層１４で発生した電子８２のみに起因する電流である。このため、図３の光検出器９０３においては、図２に表す光検出器９０２で必要な、各受光層のみで発生する電子に起因する電流を導出するための差分導出処理が不要である。
【００４９】
次に、図３及び図４に表す光検出器９０３の生成方法について説明する。光検出器９０３は、前述のように、受光層１３と電子障壁層１５との界面において正孔ミニバンド上端のＥＬが等しくなる光検出器である。
【００５０】
図６及び図７は、光検出器９０３を構成する層構成の生成工程の例を表す概念図である。なお、光検出器９０３を構成する各層は、有機金属気相成長法又は分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法又はそれに準ずる手法で形成される。
【００５１】
まず、図６（ａ）に表すように、光検出器９０３を生成するための基板である基板４１を用意する。基板４１は、ＩｎＰ基板である。
【００５２】
次に、図６（ｂ）に表すように、基板４１上に、ＩｎＰのバッファ層４２を形成する。バッファ層４２の厚みは、例えば、５００ｎｍ程度である。
【００５３】
次に、図６（ｃ）に表すように、バッファ層４２上にコンタクト層１２を形成する。コンタクト層１２は、図３乃至図５に表すものである。コンタクト層１２は、ＩｎＰにＰ型ドーパントを添加したＰ型半導体層である。Ｐ型ドーパントとしては例えばＺｎ等を用いることができる。コンタクト層１２の厚みは、例えば、５００乃至１０００ｎｍ程度である。
【００５４】
次に、図６（ｄ）に表すようにコンタクト層１２上に受光層１４を形成する。受光層１４は、図３乃至図５に表す受光層１４である。受光層１４は、図４に表すように、半導体層１４２と半導体層１４１とを交互に重ね合わせたＴ２ＳＬ半導体層である。図４に表すようにコンタクト層１２の直上には半導体層１４２が形成される。また、受光層１４の最上層は半導体層１４２である。
【００５５】
半導体層１４１と半導体層１４２の組の積層回数は数百回程度である。また、受光層１４の膜厚は例えば、１乃至３μｍである。
【００５６】
半導体層１４１は、例えば、Ｉｎ０．５２ＧａＡｓであるが、その上部層及び下部層と格子整合する範囲で、他の材料が添加されていても構わない。そのような組成は、例えば、Ｉｎ（ａ）Ｇａ（１−ａ）Ａｓ（ｂ）Ｐ（１−ｂ）と表記される。ここでａ及びｂはそれぞれＩｎ比率及びＡｓ比率であり、０≦ａ≦１及び０≦ｂ≦１である。Ｉｎ（ａ）Ｇａ（１−ａ）Ａｓ（ｂ）Ｐ（１−ｂ）には上述のＩｎ０．５２ＧａＡｓ／ＧａＡｓ０．５５Ｓｂが含まれる。
【００５７】
半導体層１４２は、例えば、ＧａＡｓ０．５５Ｓｂであるが、その上部層及び下部層と格子整合する範囲で、他の元素が添加されていても構わない。そのような組成は、例えば、ＧａＡｓ（ｃ）Ｓｂ（ｄ）Ｐ（１−ｃ−ｄ）と表記される。ここでｃ及びｄはそれぞれＡｓ比率及びＳｂ比率であり、０≦ｃ≦１及び０≦ｄ≦１である。ＧａＡｓ（ｃ）Ｓｂ（ｄ）Ｐ（１−ｃ−ｄ）には上述のＧａＡｓ０．５５Ｓｂが含まれる。
【００５８】
受光層１４の最上層は前述のように半導体層１４２である。
【００５９】
次に、図６（ｅ）に表すように、受光層１４上にコンタクト層２２を形成する。コンタクト層２２は、図３及び図５に表すものである。コンタクト層２２は、例えば、ＧａＡｓＳｂにＳｉ等のドーパントを添加したｎ型の半導体層である。コンタクト層２２の膜厚は、例えば、数百ｎｍ程度である。
【００６０】
次に、図６（ｆ）に表すように、コンタクト層２２上に電子障壁層１５が形成される。電子障壁層１５は、図４に表すように半導体層１５１と半導体層１５２とを交互に積層させた超格子半導体層である。コンタクト層２２の直上には半導体層１５２が形成される。電子障壁層１５の最上層は図４に表すように半導体層１５１である。
【００６１】
電子障壁層１５における半導体層１５１及び１５２の組の積層回数は例えば１００回程度である。また。電子障壁層１５の膜厚は、例えば、数百ｎｍ程度である。
【００６２】
半導体層１５１は、例えば、ＧａＡｓ０．５５Ｓｂであるが、ＩｎＰ基板と格子整合する範囲で他の元素が混合されていても構わない。そのような組成は、例えば、Ｉｎ（ｓ）Ｇａ（１−ｓ）Ａｓ（ｔ）Ｓｂ（ｕ）Ｐ（１−ｔ−ｕ）と表記される。ここで、ｓ、ｔ、ｕはそれぞれＩｎ比率、Ａｓ比率、Ｓｂ比率であり、０≦ｓ≦１、０≦ｔ≦１及び０≦ｕ≦１を満たす。Ｉｎ（ｓ）Ｇａ（１−ｓ）Ａｓ（ｔ）Ｓｂ（ｕ）Ｐ（１−ｔ−ｕ）は、ＧａＡｓＳｂを含む。Ｉｎ（ｓ）Ｇａ（１−ｓ）Ａｓ（ｔ）Ｓｂ（ｕ）Ｐ（１−ｔ−ｕ）は、さらに、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｓＰ、ＩｎＳｂＰ、ＧａＳｂＰ、ＩｎＧａＰを含む。Ｉｎ（ｓ）Ｇａ（１−ｓ）Ａｓ（ｔ）Ｓｂ（ｕ）Ｐ（１−ｔ−ｕ）は、さらに、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＳｂＰ、ＩｎＧａＡｓＳｂ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＳｂＰを含む。
【００６３】
半導体層１５２は、例えば、ＡｌＡｓ０．５５Ｓｂであるが、ＩｎＰ基板と格子整合する範囲で他の元素が混合されていても構わない。そのような材料は、例えば、Ａｌ（ｖ）Ｉｎ（ｗ）Ｇａ（１−ｖ−ｗ）Ａｓ（ｘ）Ｓｂ（ｙ）Ｐ（１−ｘ−ｙ）と表記される。ここで、ｖ、ｗ、ｘ、ｙはそれぞれＡｌ比率、Ｉｎ比率、Ａｓ比率及びＳｂ比率であり、０≦ｖ≦１、０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１を満たす。Ａｌ（ｖ）Ｉｎ（ｗ）Ｇａ（１−ｖ−ｗ）Ａｓ（ｘ）Ｓｂ（ｙ）Ｐ（１−ｘ−ｙ）は上述したＡｌＡｓＳｂを含む。
【００６４】
ここで、Ｉｎ（ｓ）Ｇａ（１−ｓ）Ａｓ（ｔ）Ｓｂ（ｕ）Ｐ（１−ｔ−ｕ）層とＡｌ（ｖ）Ｉｎ（ｗ）Ｇａ（１−ｖ−ｗ）Ａｓ（ｘ）Ｓｂ（ｙ）Ｐ（１−ｘ−ｙ）層とで、Ｖ族元素の比率は必ずしも等しい必要はない。ここで、Ｉｎ（ｓ）Ｇａ（１−ｓ）Ａｓ（ｔ）Ｓｂ（ｕ）Ｐ（１−ｔ−ｕ）層は図４の半導体層１５１である。また、Ａｌ（ｖ）Ｉｎ（ｗ）Ｇａ（１−ｖ−ｗ）Ａｓ（ｘ）Ｓｂ（ｙ）Ｐ（１−ｘ−ｙ）層は半導体層１５２である。
【００６５】
しかしながら、これらを等しくする、すなわちｔ：ｕ＝ｘ：ｙとすることはさらに好ましい。その理由は以下に説明する通りである。Ｖ族元素の比率が等しい場合に、Ｉｎ（ｓ）Ｇａ（１−ｓ）Ａｓ（ｔ）Ｓｂ（ｕ）Ｐ（１−ｔ−ｕ）層成長後にＡｌ（ｖ）Ｉｎ（ｗ）Ｇａ（１−ｖ−ｗ）Ａｓ（ｘ）Ｓｂ（ｙ）Ｐ（１−ｘ−ｙ）層を成長させたとする。あるいは、Ａｌ（ｖ）Ｉｎ（ｗ）Ｇａ（１−ｖ−ｗ）Ａｓ（ｘ）Ｓｂ（ｙ）Ｐ（１−ｘ−ｙ）層成長後にＩｎ（ｓ）Ｇａ（１−ｓ）Ａｓ（ｔ）Ｓｂ（ｕ）Ｐ（１−ｔ−ｕ）層を成長させたとする。上記理由は、これらの場合にＶ族元素（ＡｓとＳｂとＰ）のフラックスを変える必要がなくなるためである。ここで、フラックスは、対象とする材料の単位時間あたりの堆積量である。例えば、これらの層をＭＢＥ法で成長させる場合においてフラックスを変えるためには、原料セルの温度を変える必要がある。そして、原料セルの温度を変えるためには目的の温度に到達させるために相応の時間を要する。そのため、積層回数の多い超格子の生成では、原料セルの温度を変えるための時間を特に多く必要とする。Ｖ族元素の比率が同じであればセルの温度を変える必要がないため、積層に要する時間を短縮できる。
【００６６】
ここで、図４の半導体層１５１がＧａＡｓＳｂであり半導体層１５２がＡｌＡｓＳｂの電子障壁層１５の例に戻って説明を続ける。電子障壁層１５のＧａＡｓＳｂのＡｓ比率は、ＩｎＰ基板と格子整合する条件であればどのような値でも構わないが、以下では、受光層のＧａＡｓＳｂのＡｓ比率と同じ０．５５とした場合について説明する。
【００６７】
また、ＡｌＡｓＳｂのＡｓ比率は、ＡｌＡｓの格子定数（５．６６０５Å）とＡｌＳｂの格子定数（６．１３５５Å）を線形補間して５．８６８６Åとなる０．５６付近が最適値となる。以下の例ではこのＡｓ比率も０．５５とした場合について説明するが、こちらもＩｎＰ基板と格子整合する条件を満たす限りこれに縛られるものではない。なお、ＡｌＡｓ０．５５ＳｂのＩｎＰ基板との格子定数の差は約０．１％と見積もられ、格子整合する条件のうちで最も好ましい条件を満たすと考えられる。ここで、本明細書中における格子整合する条件は、受光層の格子定数とＩＮＰ基板の格子定数との差が、１％以下、より好ましくは０．５％以下、最も好ましくは０．２％以下であることとする。
【００６８】
次に、図７（ｇ）に表すように、電子障壁層１５上に受光層１３が形成される。
受光層１３は、図３乃至図５に表す受光層１３である。受光層１３は、図４に表すように、半導体層１３１と半導体層１３２とを交互に重ね合わせた超格子半導体層である。図４に表すように電子障壁層１５の直上には半導体層１３１が形成される。また、受光層１３の最上層は半導体層１３１である。また、半導体層１３１と半導体層１３２の組の積層回数は数百回程度である。また、受光層１３の厚みは１乃至３μｍ程度である。
【００６９】
半導体層１３１は、例えば、Ｉｎ（ａ）Ｇａ（１−ａ）Ａｓ（ｂ）Ｐ（１−ｂ）である。ここでａ及びｂはそれぞれＩｎ比率及びＡｓ比率であり、０≦ａ≦１及び０≦ｂ≦１である。Ｉｎ（ａ）Ｇａ（１−ａ）Ａｓ（ｂ）Ｐ（１−ｂ）にはＩｎ０．５２ＧａＡｓ／ＧａＡｓ０．５５Ｓｂが含まれる。
【００７０】
半導体層１３２は、例えば、ＧａＡｓ（ｃ）Ｓｂ（ｄ）Ｐ（１−ｃ−ｄ）である。ここでｃ及びｄはそれぞれＡｓ比率及びＳｂ比率であり、０≦ｃ≦１及び０≦ｄ≦１である。ＧａＡｓ（ｃ）Ｓｂ（ｄ）Ｐ（１−ｃ−ｄ）にはＧａＡｓ０．５５Ｓｂが含まれる。
【００７１】
なお、光検出器１０１においては、前述のように、受光層１３の正孔ミニバンドと電子障壁層１５の正孔ミニバンドのエネルギーと一致させる。以下、その方法の一例を説明する。ここで、受光層１３の図４（ａ）に表す半導体層１３１はＩｎＧａＡｓであり、半導体層１３２はＧａＡｓＳｂであるとする。また、電子障壁層１５の半導体層１５１はＧａＡｓＳｂである半導体層１５２はＡｌＡｓＳｂであるとする。
【００７２】
ＡｌＡｓＳｂ／ＧａＡｓＳｂ超格子からなる電子障壁層１５は、図４（ｂ）に表すように、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂ超格子からなる受光層１３よりも、電子ミニバンド下端のＥＬと正孔ミニバンド上端のＥＬとの差が大きい。
【００７３】
ここで、ＡｌＡｓＳｂ／ＧａＡｓＳｂ超格子からなる電子障壁層１５のＡｌＡｓＳｂ層の膜厚をＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂ超格子からなる受光層１３のＩｎＧａＡｓ層の膜厚と等しくしたとする。その上で、電子障壁層１５のＧａＡｓＳｂ層の膜厚を受光層１３のＧａＡｓＳｂ層の膜厚と等しくしたとする。その場合、電子障壁層１５の正孔ミニバンドのＥＬは受光層１３の正孔ミニバンドのＥＬよりも低くなる。
【００７４】
そこで、電子障壁層１５を構成するＡｌＡｓＳｂ／ＧａＡｓＳｂ超格子のうち、ＡｌＡｓＳｂ層の膜厚は受光層１３のＩｎＧａＡｓ層の膜厚と等しくする。その上で、電子障壁層１５を構成するＧａＡｓＳｂ層の厚さを受光層１３のＧａＡｓＳｂ層の膜厚より厚くする。
【００７５】
受光層１３のＩｎＧａＡｓの膜厚が５ｎｍ、ＧａＡｓＳｂの膜厚が５ｎｍの場合、電子障壁層１５のＡｌＡｓＳｂの膜厚を５ｎｍ、ＧａＡｓＳｂの膜厚を５．２８４ｎｍとする。その場合、シミュレーションにより、受光層１３の正孔ミニバンドのＥＬは電子障壁層１５の正孔ミニバンドのＥＬと一致した。
【００７６】
次に、図７（ｈ）に表すように、受光層１３の上にコンタクト層１１が形成される。コンタクト層１１は、ＩｎＰでも、ＩｎＰと格子整合する他の半導体（ＩｎＧａＡｓ等）でも良い。コンタクト層１１の膜厚は例えば５００ｎｍ乃至１μｍ程度である。
【００７７】
このように結晶成長された半導体積層構造に対して、フォトリソグラフィーやウエットエッチングによるメサ構造の作製や金属蒸着とアニーリングによる電極構造の作製等の微細加工プロセスを経て、図３に表す光検出器９０３が作製される。電極構造の作製についてもう少し詳しく述べると、コンタクト層１２上に電極１７が、コンタクト層２２上に電極１９が、コンタクト層１１上に電極１６が、各々、オーミック接触されるように作製される。
【００７８】
なお、図示はされないが、図３に表す構成をセンサアレイに適用する場合には、図２に表す電極１６と電極１９とは画素ごとに作製される。一方、電極１７はセンサアレイの全画素に対して共通で構わない。その理由は、電極１７は正孔を外部に流すためのものであり第一受光層及び第二受光層による検出電流には関係ないためである。
【００７９】
次に、作製された光検出器９０３を、シリコン半導体からなる読み出し回路とフリップチップ接合し、光検出アレイが作製される。
【００８０】
上述の光検出アレイの作製プロセスは、当該技術分野に従事する者に周知の一般的なものであり、例えば、非特許文献４に開示されている。
【００８１】
図８は、本実施形態の光検出装置の例である光検出装置５００の構成を表す概念図である。
【００８２】
光検出装置５００は、光検出器９０３と、電圧印加装置５０１と、電流検出装置５１１及び５１２とを備える。
【００８３】
光検出器９０３は、図３に表すものである。光検出器９０３に入射する光は、受光層１３に入射すると共に、受光層１３を透過して受光層１４にも入射する。
【００８４】
受光層１３は、入射した、受光層１３のカットオフ波長以下の波長の光の強度に応じた電子−正孔対を生成する。そのうち電子は、電流ｉ１として電極１６から電流検出装置５１１を介して、グランドに流れる。電流検出装置５１１は電流ｉ１のレベルを測定する。
【００８５】
受光層１４は、受光層１３を透過して入射した、受光層１４のカットオフ波長以下の波長の光の強度に応じた電子−正孔対を生成する。そのうち電子は、電流ｉ２として、電極１９から電流検出装置５１２を介してグランドに流れる。電流検出装置５１２は電流ｉ２のレベルを測定する。
［効果］
本実施形態の光検出器は、第一受光層と第二受光層との間に、これらの間の電子の伝導を抑え、正孔は伝導させる電子障壁層を設ける。これにより、第一受光層で発生した電子に起因する電流と、第二受光層で発生した電子に起因する電流とを、それらが混ざらないように別々に取り出し、それらの電流値を求める。
【００８６】
そのため、前記光検出器は、まず、各受光層が検出する光の強度を同時に取得することを可能にする。それと同時に、前記光検出器は、第一受光層で発生した電子に起因する電流と、各受光層のみで発生した電子に起因する電流値を導出する差分導出処理が不要である。当該差分導出処理は、第二受光層で発生した正孔に起因する電流が第一受光層で発生した正孔に起因する電流が混ざる特許文献２記載の光検出器を用いた場合に必要となるものである。
【００８７】
さらに前記光検出器においては、最下層の電極（図３の電極１７に相当）は正孔を外部に流すためのものであり第一受光層及び第二受光層による検出電流には関係ない。そのため、前記光検出器においては、撮像素子に適用した場合に、最下層の電極を共通化することができる。そのため、前記光検出器は、背景技術の第二の方法と同等レベルの製造プロセスの容易性を奏する。
【００８８】
すなわち、前記光検出器は、撮像用素子に適用した場合の製造プロセスが容易であり、電流値を差し引く演算処理を要せず同時読み出し型の（同時読み出しが可能な）二波長一素子の光検出器である。
【００８９】
図９は、実施形態の光検出器の最小限の構成である光検出器９０３ｘの構成を表す概念図である。
【００９０】
光検出器９０３ｘは、第一受光層１３ｘと第二受光層１４ｘと電子障壁層１５ｘとを備える。
【００９１】
第一受光層１３ｘは、検出可能な光の波長の上限であるカットオフ波長が第一波長である。
【００９２】
第二受光層１４ｘは、前記カットオフ波長が第二波長である。
【００９３】
電子障壁層１５ｘは、第一受光層１３ｘと第二受光層１４ｘとの間にあり、正孔の第一受光層１３ｘと第二受光層１４ｘとの間の移動と比較して、電子の第一受光層１３ｘと第二受光層１４ｘとの間の移動を有意に妨げる。
【００９４】
電子障壁層１５ｘは、正孔の第一受光層１３ｘと第二受光層１４ｘとの間の移動と比較して、電子の第一受光層１３ｘと第二受光層１４ｘとの間の移動を有意に妨げる。そのため、面８５１と面８５４との間に所定の電圧をかけた場合には、第一受光層１３ｘで生成された電子に起因する電流はすべて面８５１から取得され、第二受光層１４ｘで生成された電子に起因する電流はすべて面８５３から取得される。
【００９５】
そのため、光検出器９０３ｘは、まず、各受光層が検出する光の強度を同時に取得することを可能にする。それと同時に、光検出器９０３ｘは、第一受光層１３ｘで発生した電子に起因する電流と、第二受光層１４ｘのみで発生した電子に起因する電流値を導出する差分導出処理が不要である。
【００９６】
そのため、光検出器９０３ｘは、電流値を差し引く演算処理を要しない同時読み出し型の（同時読み出しが可能な）二波長一素子の光検出器の構成の一部となる。
【００９７】
さらに、光検出器９０３は、撮像用素子に適用されることを想定した場合に、面８５４に接続される電極は複数の画素で共通にすることができる。その理由は、当該電極は、第一受光層１３ｘ及び第二受光層１４ｘで生成された電流の検出には関係ないからである。そのため、光検出器９０３は、撮像用素子に適用した場合の製造プロセスが容易である。
【００９８】
そのため、光検出器９０３ｘは、前記構成により、［発明の効果］の項に記載した効果を奏する。
【００９９】
なお、光検出器９０３ｘは、例えば、図３及び図８に表す光検出器９０３である。また、第一受光層１３ｘは、例えば、図３、図４、図５及び図７に表す受光層１３である。また、第二受光層１４ｘは、例えば、図３、図４、図５、図６及び図７に表す受光層１４である。また、第二受光層１４ｘは、例えば、図３、図４、図５、図６及び図７に表す受光層１４である。電子障壁層１５ｘは、例えば、図３、図４、図５、図６及び図７に表す電子障壁層１５である。
【０１００】
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で更なる変形、置換、調整を加えることができる。例えば、各図面に示した要素の構成は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。
【０１０１】
また、前記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記述され得るが、以下には限られない。
（付記１）
検出可能な光の波長の上限であるカットオフ波長が第一波長である第一受光層と、
前記カットオフ波長が第二波長である第二受光層と、
前記第一受光層と前記第二受光層との間に、正孔の前記第一受光層と前記第二受光層との間の移動と比較して、電子の前記第一受光層と前記第二受光層との間の移動を有意に妨げる、電子障壁層と、
を備える光検出器。
（付記２）
前記電子障壁層が、伝導帯下端のエネルギーレベルと価電子帯上端のエネルギーレベルとの組合せが互いに異なる複数の半導体層の組を複数回積層させた超格子である障壁超格子を備える、付記１に記載された光検出器。
（付記３）
前記障壁超格子がタイプ１超格子である、付記２に記載された光検出器。
（付記４）
前記第一受光層が、伝導帯下端のエネルギーレベルと価電子帯上端のエネルギーレベルとの組合せが互いに異なる複数の半導体層の組を複数回積層させた第一超格子を備え、前記第二受光層が、伝導帯下端のエネルギーレベルと価電子帯上端のエネルギーレベルとの組合せが互いに異なる複数の半導体層の組を複数回積層させた第二超格子を備える、付記１又は付記２に記載された光検出器。
（付記５）
前記第一受光層が、伝導帯下端のエネルギーレベルと価電子帯上端のエネルギーレベルとの組合せが互いに異なる複数の半導体層の組を複数回積層させた第一超格子を備える、付記２又は付記３に記載された光検出器。
（付記６）
前記第一超格子がタイプ２超格子である、付記５に記載された光検出器。
（付記７）
前記第二受光層が、伝導帯下端のエネルギーレベルと価電子帯上端のエネルギーレベルとの組合せが互いに異なる複数の半導体層の組を複数回積層させた第二超格子を備える、付記５又は付記６に記載された光検出器。
（付記８）
前記第二超格子がタイプ２超格子である、付記７に記載された光検出器。
（付記９）
前記第二超格子が半導体基板に形成されている、付記７又は付記８に記載された光検出器。
（付記１０）
前記第二超格子がＩｎＰ基板に形成されており、
前記障壁超格子が、Ｉｎ（ｓ）Ｇａ（１−ｓ）Ａｓ（ｔ）Ｓｂ（ｕ）Ｐ（１−ｔ−ｕ）層とＡｌ（ｖ）Ｉｎ（ｗ）Ｇａ（１−ｖ−ｗ）Ａｓ（ｘ）Ｓｂ（ｙ）Ｐ（１−ｘ−ｙ）層とからなる超格子（ｓ、ｔ、ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙの各々は０以上１以下）である、付記７又は付記８に記載された光検出器。
（付記１１）
前記Ｉｎ（ｓ）Ｇａ（１−ｓ）Ａｓ（ｔ）Ｓｂ（ｕ）Ｐ（１−ｔ−ｕ）層と前記Ａｌ（ｖ）Ｉｎ（ｗ）Ｇａ（１−ｖ−ｗ）Ａｓ（ｘ）Ｓｂ（ｙ）Ｐ（１−ｘ−ｙ）層における、Ｉｎ比率、Ｇａ比率、Ａｓ比率及びＳｂ比率の少なくともいずれかが等しい、付記１０に記載された光検出器。
（付記１２）
前記障壁超格子と前記ＩｎＰ基板との格子定数のミスマッチが１％未満である、付記１１に記載された光検出器。
（付記１３）
前記第一超格子及び前記第二超格子の各々が、Ｉｎ（ａ）Ｇａ（１−ａ）Ａｓ（ｂ）Ｐ（１−ｂ）層とＧａＡｓ（ｃ）Ｓｂ（ｄ）Ｐ（１−ｃ−ｄ）層とからなる超格子（ａ、ｂ、ｃ、ｄの各々は０以上１以下）である、付記１０乃至付記１２のうちのいずれか一に記載された光検出器。
（付記１４）
前記Ｉｎ（ｓ）Ｇａ（１−ｓ）Ａｓ（ｔ）Ｓｂ（ｕ）Ｐ（１−ｔ−ｕ）層と前記ＧａＡｓ（ｃ）Ｓｂ（ｄ）Ｐ（１−ｃ−ｄ）層の組成が同一である、付記１３に記載された光検出器。
（付記１５）
前記第一超格子は前記第二超格子より、正孔ミニバンドのエネルギーレベルが低い、付記１０乃至付記１４のうちのいずれか一に記載された光検出器。
（付記１６）
前記第一超格子の正孔ミニバンドのエネルギーレベルは、前記電子障壁層の正孔ミニバンドのエネルギーレベルと、略一致している、付記１５に記載された光検出器。
（付記１７）
前記第一超格子及び前記第二超格子の少なくとも一方と前記ＩｎＰ基板との格子定数のミスマッチが１％未満である、付記１０乃至付記１６のうちのいずれか一に記載された光検出器。
（付記１８）
前記第一超格子に第一半導体層が、前記電子障壁層と前記第二超格子との間に第二半導体層が、各々形成されている、付記１０乃至付記１７のうちのいずれか一に記載された光検出器。
（付記１９）
前記第一半導体層及び前記第二半導体層が共にｎ型である、付記１８に記載された光検出器。
（付記２０）
前記第一受光層の電子ミニバンドは前記第一半導体層の伝導帯の下端よりエネルギーレベルが高く、前記第一受光層の正孔ミニバンドは前記第一半導体層の価電子帯の下端よりエネルギーレベルが高い、付記１８又は付記１９に記載された光検出器。
（付記２１）
前記第二受光層の電子ミニバンドは前記第二半導体層の伝導帯の下端よりエネルギーレベルが高く、前記第二受光層の正孔ミニバンドは前記第二半導体層の価電子帯の下端よりエネルギーレベルが高い、付記１８乃至付記２０のうちのいずれか一に記載された光検出器。
（付記２２）
前記第一半導体層に第一電極が、前記第二半導体層に第二電極が、各々形成されている、付記２１に記載された光検出器。
（付記２３）
前記第二受光層と前記ＩｎＰ基板との間に第三半導体層が形成されている、付記１８乃至付記２２のうちのいずれか一に記載された光検出器。
（付記２４）
前記第三半導体層がｐ型である、付記２３に記載された光検出器。
（付記２５）
前記第三半導体層の伝導帯の下端は前記第二受光層の電子ミニバンドよりエネルギーレベルが高く、前記第三半導体層の価電子帯の下端は前記第二受光層の正孔ミニバンドよりエネルギーレベルが高い、付記２３又は付記２４に記載された光検出器。
（付記２６）
前記第三半導体層に第三電極が形成されている、付記２３乃至付記２５のうちのいずれか一に記載された光検出器。
（付記２７）
前記第一半導体層の電位は前記第三半導体層の電位より高い、付記２３乃至付記２６のうちのいずれか一に記載された光検出器。
（付記２８）
付記２３乃至付記２７のうちのいずれか一に記載された光検出器と、
前記第一半導体層に対して、前記第三半導体層に正の電圧を印加する、電圧印加部と、
前記第一半導体層から取得した第一電流のレベルと前記第二半導体層から取得した第二電流のレベルとを測定する電流測定部と
を備える、光検出装置。
（付記２９）
付記１乃至付記２７のうちのいずれか一に記載された光検出器と、
前記第一受光層の前記電子障壁層がある向きと反対側の端面である第一端面に対して、前記第二受光層の前記電子障壁層がある向きと反対側の端面である第二端面に正の電圧を印加する電圧印加部と、
前記第一端面から取得した第一電流のレベルと前記第二端面から取得した第二電流のレベルとを測定する電流測定部と
を備える、光検出装置。
【符号の説明】
【０１０２】
１１、１２、２２、２３    コンタクト層
１３、１４    受光層
１３１、１３２、１４１、１４２、１５１、１５２    半導体層
１５    電子障壁層
１６、１７、１８、１９    電極
４１    基板
４２    バッファ層
５００    光検出装置
５０１    電圧印加装置
５１１、５１２    電流検出装置
７１、７２    正孔
８１、８２    電子
９０１    光検出器
９４、９４１、９４２、９５、９５１、９５２、９６、９６１、９６２、９７、９７１、９７２、９８、９８１、９８２、９９、９９１、９９２    エネルギーレベル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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