(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体からなるバリア層、及び該バリア層内に分布し、該バリア層よりもバンドギャップの狭い半導体からなる複数の量子ドットを含む活性層と、
前記活性層を挟むように配置され、同一の導電型を有し、前記活性層の不純物濃度よりも大きな不純物濃度を有する半導体からなる一対のスペーサ層と、
前記活性層及び前記一対のスペーサ層からなる積層構造に、厚さ方向に電流を流すための電極と
を有する光検知素子。
【請求項２】
前記バリア層は、積層された複数の中間層を含み、前記量子ドットは、積層方向に隣り合う前記中間層の界面に分布している請求項１に記載の光検知素子。
【請求項３】
前記スペーサ層は、前記バリア層と同一組成比の半導体で形成されている請求項１または２に記載の光検知素子。
【請求項４】
前記スペーサ層の各々の厚さが、前記活性層の厚さの０．５倍〜１．４倍の範囲内である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光検知素子。
【請求項５】
半導体基板の上に形成され、１次元または２次元的に配置された複数の光検知素子と、
前記光検知素子に対向するように配置され、前記光検知素子に対応する位置に電極が形成されている集積回路装置と、
前記光検知素子と前記電極とを接続する突起電極と
を有し、
前記光検知素子の各々は、
半導体からなるバリア層、及び該バリア層内に分布し、該バリア層よりもバンドギャップの狭い半導体からなる複数の量子ドットを含む活性層と、
前記活性層を挟むように配置され、同一の導電型を有し、前記活性層の不純物濃度よりも大きな不純物濃度を有する半導体からなる一対のスペーサ層と、
前記活性層及び前記一対のスペーサ層からなる積層構造に、厚さ方向に電流を流すための電極とを有する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子ドットを用いた光検知素子及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、１０μｍ帯の赤外線を検知する赤外線検知素子として、量子ドットを用いた光検知素子が注目されている。この光検知素子は、例えばＡｌＧａＡｓからなるバリア層内に、複数のＩｎＡｓ量子ドットが分布する活性層を含む。この光検知素子に赤外線が入射すると、量子ドットの伝導帯側の量子準位に捕獲されていた電子が、バリア層の伝導帯まで励起され、光検知素子の電極まで輸送される。活性層内の負極性の平均空間電荷が減少するため、活性層の伝導帯下端の、電子に対するポテンシャルが低下する。これにより、多くの光電流が流れることになる。この光電流を電流計で検出することにより、赤外線が検知される。
【０００３】
一般に、活性層は、中間層とその表面に分布する量子ドットとを繰返し単位とし、複数の繰返し単位が積み重ねられた構造を有する。繰返し単位の数を増やすことにより、光電流を増大させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９８６７７号公報
【特許文献２】特開２００８−１８７００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
量子ドットは、成長用基板に格子整合しない半導体材料で形成されるため、繰返し単位の数を増やすと、歪が蓄積されやすくなる。歪の蓄積は、転位欠陥等の原因になる。転位欠陥が増加すると、暗電流が増大し、光検知素子の性能劣化につながる。
【０００６】
量子ドットの繰返し単位の数を増やすことなく、光検知素子の性能向上を図ることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によると、
半導体からなるバリア層、及び該バリア層内に分布し、該バリア層よりもバンドギャップの狭い半導体からなる複数の量子ドットを含む活性層と、
前記活性層を挟むように配置され、同一の導電型を有し、前記活性層の不純物濃度よりも大きな不純物濃度を有する半導体からなる一対のスペーサ層と、
前記活性層及び前記一対のスペーサ層からなる積層構造に、厚さ方向に電流を流すための電極と
を有する光検知素子が提供される。
【０００８】
本発明の他の観点によると、
半導体基板の上に形成され、１次元または２次元的に配置された複数の光検知素子と、
前記光検知素子に対向するように配置され、前記光検知素子に対応する位置に電極が形成されている集積回路装置と、
前記光検知素子と前記電極とを接続する突起電極と
を有し、
前記光検知素子の各々は、
半導体からなるバリア層、及び該バリア層内に分布し、該バリア層よりもバンドギャップの狭い半導体からなる複数の量子ドットを含む活性層と、
前記活性層を挟むように配置され、同一の導電型を有し、前記活性層の不純物濃度よりも大きな不純物濃度を有する半導体からなる一対のスペーサ層と、
前記活性層及び前記一対のスペーサ層からなる積層構造に、厚さ方向に電流を流すための電極とを有する撮像装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
スペーサ層の不純物濃度を、活性層の不純物濃度より高くすることにより、検出感度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１及び参考例による光検知素子の断面図である。
【図２】図２Ａは、参考例による光検知素子の伝導帯下端のエネルギバンド図であり、図２Ｂは、赤外線が照射されたときのエネルギバンド図である。
【図３】図３は、参考例による光検知素子の活性層の厚さに対するスペーサ層の厚さの比と、規格化電流密度の測定値との関係を示すグラフである。
【図４−１】図４Ａ〜図４Ｄは、実施例１による光検知素子の製造途中段階における断面図である。
【図４−２】図４Ｅ〜図４Ｇは、実施例１による光検知素子の製造途中段階における断面図である。
【図５】図５Ａは、実施例１による光検知素子の伝導帯下端のエネルギバンド図であり、図５Ｂは、赤外線が照射されたときのエネルギバンド図である。
【図６】比較例及び実施例１による光検知素子の規格化感度の測定値を示すグラフである。
【図７】実施例２による撮像装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施例について説明する前に、本願発明者らが提案する参考例について説明する。
【００１２】
図１に、参考例による光検知素子の断面図を示す。なお、図１は、後述する実施例の説明においても参照される。
【００１３】
バリア層１３、及びその内部に分布する複数の量子ドット１４により、活性層１５が構成されている。バリア層１３は、積層された複数の中間層１３Ａにより構成される。量子ドット１４は、積層方向に隣り合う中間層１３Ａの界面に分布している。
【００１４】
活性層１５が、下部スペーサ層１２と上部スペーサ層１６とで挟まれている。下部スペーサ層１２の外側に下部コンタクト層１１が配置され、上部スペーサ層１６の外側に上部コンタクト層１７が配置されている。下部コンタクト層１１は、半絶縁性の半導体基板１０の上に形成されている。
【００１５】
下部コンタクト層１１の上面の一部が露出しており、下部コンタクト層１１の露出した領域に、下部電極２０がオーミック接触している。上部コンタクト層１７の上面に、上部電極２１がオーミック接触している。直流電圧源２２が、下部電極２０と上部電極２１とに直流電圧を印加する。これにより、下部スペーサ層１２、活性層１５、及び上部スペーサ層１６に、厚さ方向の電流が流れる。電流計２３が、下部電極２０と上部電極２１との間に流れる電流を計測する。
【００１６】
下部コンタクト層１１及び上部コンタクト層１７は、例えばｎ型ＧａＡｓで形成される。下部スペーサ層１２、上部スペーサ層１６、及びバリア層１３は、例えばノンドープのＡｌＧａＡｓで形成される。量子ドット１４は、例えばノンドープのＩｎＡｓまたはＩｎＧａＡｓで形成される。
【００１７】
次に、図２Ａ及び図２Ｂを参照して、参考例による光検知素子の動作について説明する。
【００１８】
図２Ａに、伝導帯下端のポテンシャル形状を示す。本明細書において「ポテンシャル」は、特に断らない限り、電子に対するポテンシャルを意味する。下部コンタクト層１１、上部コンタクト層１７から活性層１５に電子が供給され、量子ドット１４の伝導帯側の量子準位に電子３０が捕獲される。活性層１５内の平均空間電荷の極性が負となり、伝導帯下端の形状が上に凸になる。下部コンタクト層１１の伝導帯下端のエネルギ準位と、活性層１５の伝導帯下端の最高点のエネルギ準位との差が、ポテンシャル障壁Ｅｂとなる。このポテンシャル障壁Ｅｂよりも高いエネルギを持つ電子３１は、下部コンタクト層１１から、ポテンシャル障壁Ｅｂを越えて上部コンタクト層１７に達する。この電子３１の移動が暗電流となる。
【００１９】
図２Ｂに示すように、活性層１５に赤外光３５が入射すると、量子ドット１４に捕獲されていた電子が、バリア層１３の伝導帯まで励起される。励起された電子３２が上部コンタクト層１７まで輸送されると、活性層１５内の負極性の平均空間電荷が減少する。このため、活性層１５の伝導帯下端のポテンシャルが低下する。ポテンシャルの低下量をΔＥとする。ポテンシャル障壁の高さは、ＥｂからＥｂ−ΔＥに低下する。このため、下部コンタクト層１１から上部コンタクト層１７に流れる電流が増加し、光電流として検出される。
【００２０】
下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６を配置することにより、ポテンシャルの低下量ΔＥを大きくすることができる。これにより、検出感度が向上する。
【００２１】
下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６の厚さと、活性層１５の厚さとの比が異なる複数の試料を作製し、光電流を測定した。下部スペーサ層１２、上部スペーサ層１６、及びバリア層１３のＡｌ組成比を０．２とした。
【００２２】
図３に、その測定結果を示す。横軸は、活性層１５の厚さに対する下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６の各々の厚さの比を表し、縦軸は、規格化光電流密度を表す。スペーサ層を配置しない試料に比べて、下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６を配置した試料では、大きな光電流が計測されていることがわかる。下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６の各々の厚さが、活性層１５の厚さの０．５倍〜１．４倍の範囲内である場合に、光電流増大の効果が確認された。この好適な範囲は、以下に説明する実施例１にも適用され得る。
【００２３】
下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６の各々の厚さと、活性層１５の厚さとを等しくし、中間層１３Ａの厚さを２０ｎｍとした試料の規格化光電流密度は、１より小さかった。一般的な量子ドットの成長において、中間層１３Ａの厚さが３０ｎｍより薄くなると、量子ドット１４を形成する際に、既に形成されている下層の量子ドット１４の影響を受けてしまう。このため、所望の寸法及び組成の量子ドット１４が形成されなくなり、光電流が低下したものと考えられる。従って、中間層１３Ａの厚さは、３０ｎｍ以上にすることが好ましい。この好適な厚さは、以下に説明する実施例１にも適用され得る。
【００２４】
光検知素子の直流電圧源２２の電圧は、他の電子回路等との関係で取り扱いに便利な値に設定される。検知対象の強度を持つ光が光検知素子に入射したときに流れる光電流が、電流計２３の感度が高い電流域に収まるように、素子抵抗を設定することが好ましい。下部スペーサ層１２、上部スペーサ層１６、及びバリア層１３をノンドープの半導体で形成する場合には、素子抵抗の選択の自由度が狭い。一般に、素子抵抗は、活性層１５、下部スペーサ層１２、及び上部スペーサ層１６へのドーピング密度によって制御される。
【００２５】
図２Ｃに、活性層１５、下部スペーサ層１２、及び上部スペーサ層１６へのドーピング密度を高くした場合の伝導帯下端のポテンシャル形状の一例を示す。ドーピング密度が高い場合には、活性層１５、下部スペーサ層１２、及び上部スペーサ層１６から下部コンタクト層１１及び上部コンタクト層１７へのキャリアの拡散が生じる。これにより、伝導帯下端の形状が下に凸になる。
【００２６】
この場合、下部コンタクト層１１から上部コンタクト層１７に向かって移動する電子に対するポテンシャル障壁は、下部コンタクト層１１と下部スペーサ層１２との界面に位置することになる。このポテンシャル障壁の高さは、下部コンタクト層１１と下部スペーサ層１２との物性によってほぼ決定される。このため、赤外線が入射しても、ポテンシャル障壁の高さは、ほとんど変化しない。このように、伝導帯下端の形状が下に凸の場合には、赤外線の検出感度が低下してしまう。
【００２７】
素子抵抗を好ましい値に調節するために、活性層１５、下部スペーサ層１２、及び上部スペーサ層１６へのドーピング密度を高くしなければならない場合が生じ得る。ドーピング密度を高くしたことにより、伝導帯下端のポテンシャル形状が図２Ｃのようになると、赤外線の検出感度が低下してしまう。
【００２８】
次に、実施例１による光検知素子について説明する。実施例１による光検知素子の断面構造は、図１に示した参考例による光検知素子の断面構造と同一である。
【００２９】
下部コンタクト層１１及び上部コンタクト層１７の各々は、ｎ型ＧａＡｓで形成され、その厚さは１０００ｎｍである。ｎ型ドーパントとしてＳｉが用いられ、その濃度は２×１０１８ｃｍ−３である。下部電極２０及び上部電極２１は、ＡｕＧｅ層とＡｕ層との積層構造を有する。
【００３０】
下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６の各々は、ｎ型ＡｌＧａＡｓで形成され、その厚さは４００ｎｍである。下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６のＡｌ組成比は０．２である。ｎ型ドーパントとしてＳｉが用いられ、その濃度は１×１０１６ｃｍ−３である。
【００３１】
中間層１３Ａの各々は、ｎ型のＡｌＧａＡｓで形成され、その厚さは３０ｎｍである。中間層１３ＡのＡｌ組成比は、下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６のＡｌ組成比と同一である。ｎ型ドーパントとしてＳｉが用いられ、その濃度は、下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６のＳｉ濃度よりも低く、０．５×１０１６ｃｍ−３である。量子ドット１４は、ノンドープのＩｎＡｓで形成されている。中間層１３Ａの層数は１１である。
【００３２】
次に、図４Ａ〜図４Ｇを参照して、実施例１による光検知素子の製造方法について説明する。
【００３３】
図４Ａに示すように、半絶縁性のＧａＡｓからなる基板１０の上に、ｎ型ＧａＡｓからなる下部コンタクト層１１を形成する。下部コンタクト層１１の成膜には、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）が適用される。成長時の基板温度は６００℃とする。以下の説明において、特に断らない限り、成膜方法としてＭＢＥが適用される。
【００３４】
図４Ｂに示すように、下部コンタクト層１１の上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓからなる下部スペーサ層１２を、基板温度６００℃で形成する。
【００３５】
図４Ｃに示すように、下部スペーサ層１２の上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓからなる中間層１３Ａを、基板温度６００℃で形成する。中間層１３Ａを形成した後、基板温度を６００℃から４７０℃まで低下させる。
【００３６】
図４Ｄに示すように、基板温度を４７０℃に維持し、中間層１３Ａの上にＩｎＡｓからなる量子ドット１４を形成する。量子ドット１４は、成長速度が０．２モノレイヤ／ｓとなるように原料の供給量を制御し、２．０モノレイヤ分のＩｎＡｓを供給することにより形成される。ある程度の原料を供給すると、２次元成長から３次元成長に成長モードが遷移し、自己組織的に量子ドット１４が形成される。量子ドット１４を形成した後、基板温度を４７０℃から６００℃まで再度上昇させる。
【００３７】
図４Ｅに示すように、量子ドット１４の形成と、中間層１３Ａの形成とを、合計で１０回、交互に繰り返すことにより、活性層１５を形成する。
【００３８】
図４Ｆに示すように、活性層１５の上に、上部スペーサ層１６及び上部コンタクト層１７を形成する。これらの層は、下部コンタクト層１１及び下部スペーサ層１２と同一の方法で形成される。
【００３９】
図４Ｇに示すように、標準的なフォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、一部の領域において、上部コンタクト層１７の上面から下部スペーサ層１２の底面までエッチングする。これにより、下部コンタクト層１１の上面の一部が露出する。
【００４０】
図１に示すように、下部コンタクト層１１の露出した上面に、下部電極２０を形成し、上部コンタクト層１７の上面に、上部電極２１を形成する。下部電極２０及び上部電極２１の形成には、真空蒸着及びリフトオフが適用される。
【００４１】
図５Ａに、実施例１による光検知素子の伝導帯下端のエネルギバンド図を示す。下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６のドナー密度が、活性層１５のドナー密度より高い。このため、下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６内のドナー４０から伝導帯に励起された伝導電子の一部が、拡散によって下部コンタクト層１１及び上部コンタクト層１７に移動するとともに、他の伝導電子は、活性層１５内に拡散する。また、活性層１５内の伝導帯の電子の一部は量子ドット１４に捕獲される。これにより、活性層１５内の負極性の空間電荷密度が、下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６内の負極性の空間電荷密度より高くなる。このため、活性層１５内の伝導帯下端のポテンシャルが、下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６内の伝導帯下端のポテンシャルより高くなり、ポテンシャル形状が山型を示す。
【００４２】
下部コンタクト層１１から上部コンタクト層１７に移動する電子に対するポテンシャル障壁Ｅｂは、下部コンタクト層１１の伝導帯下端から、活性層１５内の伝導帯下端の最高点までの高さに等しくなる。
【００４３】
図５Ｂに、赤外光３５が入射した状態の伝導帯下端のエネルギバンド図を示す。なお、図５Ａに示したエネルギバンド図を破線で示している。量子ドット１４に捕獲されていた電子がバリア層１３の伝導帯に励起され、正電圧が印加されている上部コンタクト層１７まで移動する。活性層１５内の負極性の空間電荷密度が低下するため、伝導帯下端のポテンシャルが低下する。活性層１５内の伝導帯下端のポテンシャルの最高点におけるポテンシャルの低下量をΔＥとする。ポテンシャル障壁は、ＥｂからＥｂ−ΔＥに低下する。これにより、光電流が増加する。
【００４４】
実施例１のように、下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６の不純物濃度を、バリア層１３の不純物濃度よりも高くすることにより、バリア層１３をｎ型にしたことに起因する赤外光の検出感度の低下を防止することができる。
【００４５】
図６に、ドーピング条件の異なる２つの試料（以下、一方を比較例による試料、他方を実施例１による試料という）の感度の測定結果を示す。比較例による試料の積層構造は、図１に示した実施例１による試料の積層構造と同一である。比較例による試料においては、下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６をノンドープとし、バリア層１３の不純物濃度を４×１０１６ｃｍ−３とした。実施例１による試料の下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６の不純物濃度は１．２×１０１６ｃｍ−３とし、バリア層１３の不純物濃度は、０．７×１０１６ｃｍ−３とした。比較例の試料のドーピング条件では、下部スペーサ層１２、活性層１５、及び上部スペーサ層１６の伝導帯下端のポテンシャル形状が、図２Ｃに示したように下に凸になる。実施例１による試料の感度が、比較例による試料の感度の約２倍であった。
【００４６】
上記実施例１では、バリア層１３をｎ型とし、量子ドット１４をノンドープ（ｉ型）としたが、その他の構成により、活性層１５をｎ型としてもよい。例えば、バリア層１３をノンドープとし、量子ドット１４をｎ型としてもよい。また、バリア層１３と量子ドット１４との両方をｎ型としてもよい。また、上記実施例１では、バリア層１３の不純物濃度を均一としたが、厚さ方向に関して不純物濃度を変化させてもよい。例えば、バリア層１３を構成する中間層１３Ａの各々を、ｎ型層とノンドープ層との積層構造としてもよい。
【００４７】
バリア層１３にのみ不純物が添加されている構成以外の構成が採用される場合には、活性層１５の不純物濃度を、下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６の不純物濃度より低くすればよい。ここで、「活性層１５の不純物濃度」は、バリア層１５に添加された不純物と量子ドット１４に添加された不純物との総量を、活性層１５の体積で除することにより算出される。
【００４８】
下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６の不純物濃度を、活性層１５の不純物濃度より高くすることにより、検出感度の低下を抑制することができる。なお、活性層１５をノンドープとしてもよい。
【００４９】
動作電圧が印加された状態で、活性層１５内の伝導帯下端のポテンシャルの最高値が、下部スペーサ層１２と下部電極配置層１１との界面における下部スペーサ層１２の伝導帯下端のポテンシャルよりも高くなるように、下部スペーサ層１２、活性層１５、上部スペーサ層１６の厚さ及び不純物濃度を調節することが好ましい。このような構成にすることにより、検出感度の低下を抑制する十分な効果が得られる。このためには、少なくとも外部電圧を印加していない状態（図５Ａの状態）で、活性層１５内の伝導帯下端のポテンシャルの最高値が、下部スペーサ層１２と下部電極配置層１１との界面における下部スペーサ層１２の伝導帯下端のポテンシャルよりも高くなるように、下部スペーサ層１２、活性層１５、上部スペーサ層１６の厚さ及び不純物濃度を調節することが好ましい。
【００５０】
上記実施例１では、下部コンタクト層１１から上部コンタクト層１７までの各層の導電型をｎ型としたが、その反対にｐ型としてもよい。導電型をｐ型にした場合には、赤外光が照射されると、量子ドット１４の価電子帯側の量子準位に捕獲されている正孔が、バリア層１３の価電子帯まで励起される。この場合にも、下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１６のｐ型不純物濃度を、活性層１５のｐ型不純物濃度より高くすることが好ましい。
【００５１】
上記実施例１では、赤外光の光検知素子を示したが、実施例１の構成は、赤外光以外の波長域の光検知素子に適用することも可能である。
【００５２】
図７に、実施例２による撮像装置の断面図を示す。半導体基板１０の表面に、下部コンタクト層１１が形成されている。下部コンタクト層１１の表面に、１次元または２次元的に、光検知素子４５が分布している。光検知素子４５の頂面に、上部電極２１が形成されている。光検知素子４５の各々は、図１に示した下部スペーサ層１２から上部コンタクト層１７までの積層構造と同一の構造を有する。下部コンタクト層１１が、複数の光検知素子４５で共有されている。
【００５３】
下部コンタクト層１１の表面のうち、光検知素子４５が形成されていない領域に、凸部４６が形成されている。凸部４６は、光検知素子４５と同一の積層構造を有する。下部電極２０が、下部コンタクト層１１の表面から、凸部４６の側面を経由して、凸部４６の上面まで延在している。
【００５４】
上部電極２１、及び凸部４６の上面に配置された下部電極２０の上に、突起電極（バンプ）４３が形成されている。
【００５５】
半導体基板１０の、光検知素子４５が形成された面に対向するように、集積回路基板５０が配置されている。集積回路基板５０には、図１に示した直流電圧源２２、電流計２３に相当するＣＭＯＳ回路が形成されている。集積回路基板５０の表面のうち、突起電極４３に対応する位置に、電極５１が形成され、その上に突起電極５２が形成されている。突起電極４３、５２は、例えばインジウム（Ｉｎ）で形成される。
【００５６】
光検知素子４５に接続された突起電極４３と、集積回路基板５０に形成された突起電極５２とが、相互に固着されている。集積回路基板５０に形成された突起電極５２の１つは、半導体基板１０に形成された下部電極２０上の突起電極４３に固着される。
【００５７】
集積回路基板５０の表面に、さらに、複数の電極端子５３が形成されている。電極端子５３を通して、集積回路基板５０に形成されたＣＭＯＳ回路に、制御信号が入力される。また、光検知素子４５で検知された画像信号が、電極端子５３を通して外部に出力される。
【００５８】
半導体基板１０の前方（集積回路基板５０が配置されていない方の空間）にレンズ５５が配置されている。物点から放射された赤外線が、レンズ５５により集光されることにより、光検知素子４５が配列する直線または平面上に赤外線像が形成される。
【００５９】
光検知素子４５に、上記実施例１による素子と同一の構造のものが用いられているため、赤外線撮像装置の感度の低下を抑制することができる。集積回路基板５０に形成されている直流電圧源及び電流計の特性、すなわち電源電圧、及び電流計の感度の高い電流域に基づいて、光検知素子４５の素子抵抗が好適な値になるように、活性層１５、下部スペーサ層１２、及び上部スペーサ層１６の不純物濃度が設定されている。
【００６０】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００６１】
１０  基板
１１  下部コンタクト層
１２  下部スペーサ層
１３  バリア層
１３Ａ  中間層
１４  量子ドット
１５  活性層
１６  上部スペーサ層
１７  上部コンタクト層
２０  下部電極
２１  上部電極
２２  直流電圧源
２３  電流計
３０  捕獲された電子
３１  ポテンシャル障壁を越える電子
３２  励起された電子
３５  赤外光
４０  ドナー
４３  突起電極
４５  光検知素子
４６  凸部
５０  集積回路基板
５１  電極
５２  突起電極
５３  電極端子
５５  レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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