(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視波長領域から４００ｎｍ以下の波長領域までの光を透過させる透明電極であって、
その透明電極が、障壁層と井戸層とが交互順次に積層されている構成を有する半導体超格子でなり、
上記半導体超格子の障壁層が、ＡｌBＧａ1-BＮ（ただし、１≧Ｂ＞０）でなり、且つ５Å〜４００Åの範囲の厚さを有するが、その厚さが上記Ｂの値が大きくなるのに応じて小さくなる値をとる半導体層でなり、
上記半導体超格子の井戸層が、ＡｌWＧａ1-WＮ（ただし、Ｂ−０．１≧Ｗ≧０）でなり、且つ上記半導体層に比し薄い厚さを有するが、その厚さが、上記Ｗが大きくなるのに応じて小さくなる値をとる半導体層でなり、
上記半導体超格子の障壁層及び井戸層が、同じｐ型またはｎ型を与える不純物をドープしていることを特徴とする透明電極。
【請求項２】
可視波長領域から４００ｎｍ以下の波長領域までの光を利用する光電池であって、
ｐ型またはｎ型を有し且つＩｎxＧａ1-xＮ（ただし、ｘ≧０）でなる第１の半導体層と、その第１の半導体層がｐ型であるかｎ型であるかに応じてそれとは逆のｎ型またはｐ型を有し且つＩｎyＧａ1-yＮ（ただし、ｙ≧０）でなる第２の半導体層とが、それら間にｐｎ接合を形成するように積層され、
上記第１の半導体層の上記第２の半導体層側とは反対側、及び上記第２の半導体層の上記第１の半導体層とは反対側中のいずれか一方または双方に、可視波長領域から４００ｎｍ以下の波長領域までの光を透過させる透明電極が連結され、
上記透明電極が、障壁層と井戸層とが交互順次に積層されている構成を有する半導体超格子でなり、
上記半導体超格子の障壁層が、ＡｌBＧａ1-BＮ（ただし、１≧Ｂ＞０）でなり、且つ５Å〜４００Åの厚さを有するが、その厚さが上記Ｂの値が大きくなるのに応じて小さくなる値をとる半導体層でなり、
上記半導体超格子の井戸層が、ＡｌWＧａ1-WＮ（ただし、Ｂ−０．１≧Ｗ≧０）でなり、且つ上記障壁層を構成している半導体層に比し薄い厚さを有するが、その厚さが、上記Ｗが大きくなるのに応じて小さくなる値をとり、
上記透明電極を構成している半導体超格子の障壁層及び井戸層が、上記透明電極が上記第１の半導体層の上記第２の半導体層側とは反対側に連結している場合、その第１の半導体層と同じ型を与える不純物をドープし、上記透明電極が上記第２の半導体層の上記第１の半導体層側とは反対側に連結している場合、その第２の半導体層と同じ型を与える不純物をドープしていることを特徴とする光電池。
【請求項３】
可視波長領域から４００ｎｍ以下の波長領域までの光を変調する光変調装置であって、
電気光学結晶を有し、
その電気光学結晶の相対向する第１及び第２の主面上に、可視波長領域から４００ｎｍ以下の波長領域までの光を透過させる第１及び第２の透明電極が配され、
上記第１及び第２の透明電極のそれぞれが、障壁層と井戸層とが交互順次に積層されている構成を有する半導体超格子でなり、
上記半導体超格子の障壁層が、ＡｌBＧａ1-BＮ（ただし、１≧Ｂ＞０）でなり、且つ５Å〜４００Åの厚さを有するが、その厚さが上記Ｂの値が大きくなるのに応じて小さくなる値をとる半導体層でなり、
上記半導体超格子の井戸層が、ＡｌWＧａ1-WＮ（ただし、Ｂ−０．１≦Ｗ≦０）でなり、且つ上記半導体層に比し薄い厚さを有するが、その厚さが、上記Ｗが大きくなるのに応じて小さくなる値をとる半導体層でなり、
上記半導体超格子の障壁層及び井戸層が、ｐ型またはｎ型を与える不純物をドープしていることを特徴とする光変調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電池や光変調装置などに適用し得る透明電極、及びそれを用いた光電池及び光変調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図４に示すような、透光性基板１上に透明電極２が形成され、その透明電極２上に、例えばｎ型を有する半導体層３とその半導体層３のｎ型とは逆のｐ型を有する半導体層４とが、それらの順に、それら間にｐｎ接合５を形成するように且つ透明電極２の一部が外部に臨むように、積層して形成され、そして、透明電極２にそれが外部に臨む部において引出し用電極６が付され、また、半導体層４上に引出し用電極７が付されている、という構成を有する光電池が提案されている。
【０００３】
このような構成を有する光電池によれば、光Ｌを、透光性基板１側の外部から、入射光として、透光性基板１及び透明電極２を通じて、半導体層３内に入射させ、ｐｎ接合５に向かわせることができ、このため、詳細説明は省略するが、透明電極２及び引出し用電極７、従って引出し用電極６及び７を通じて、入射光に応じた起電力を得ることができ、よって、光電池として機能する。
【０００４】
また、従来、図５に示すような、ＫＤＰ結晶（ＫＨ2 ＰＯ4 ）またはＤＫＡＰ結晶（ＫＤ2 ＰＯ4 ）もしくはＡＤＰ結晶（ＮＨ4 Ｈ2 ＰＯ4 ）などの電気光学結晶１１を有し、その電気光学結晶１１の一方の主面１１ａ上に、透明電極１４を一方の主面上に形成している透光性基板１３が、その透明電極１４を主面１１ａ側にして配され、また電気光学結晶１１の他方の主面１１ｂ上にも、透光性基板１３と同様の、透明電極１６を一方の主面上に形成している透光性基板１５が、その透明電極１６を主面１１ｂ側にして配され、ただし、この場合、透光性基板１３及び１５が、透明電極１４の一部及び透光性基板１５の透明電極１６の一部を外部に臨ませる、電気光学結晶１１の主面１１ａ及び１１ｂに対する形状寸法と主面１１ａ及び１１ｂ上に配される位置とを有し、そして、透明電極１４の外部に臨んでいる部、及び透光性基板１５上の透明電極１６の外部に臨んでいる部に、引出し用電極１７、及び１８がそれぞれ付されている、という構成を有する光変調装置も提案されている。
【０００５】
このような構成を有する光変調装置によれば、光Ｌを、例えば透光性基板１３側の外部から、透光性基板１３及び透明電極１４を通じて、電気光学結晶１１に通し、次で透明電極１６及び透光性基板１５を通じて、外部に導出させることができ、また、そのように光を電気光学結晶１１に通している状態で、引出し用電極１７及び１８間に変調用電源Ｅから変調用電圧を印加すれば、詳細説明は省略するが、電気光学結晶１１に通る光を変調用電圧に応じて位相変調させることができ、よって、光位相変調された光Ｌ′を得ることができる光変調装置として機能する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示す従来の光電池において、透光性基板１は、例えばサファイアでなり、そして、透光性基板１がそのようにサファィアでなる場合、その透光性基板１は、２００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域の光に対し、高い透過性を有する。
【０００７】
また、図４に示す従来の光電池において、透光性基板１上の透明電極２は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）またはＺｎＯ（鉛酸化物）でなるのを普通とし、そして、透明電極２がそのようにＩＴＯまたはＺｎＯでなる場合、その透明電極２は、１０-3Ωｃｍオーダ以下というような低い抵抗率を有する。
【０００８】
しかしながら、透明電極２が、ＩＴＯでなる場合、その透明電極２は、４４０ｎｍ以下の波長領域の光に対し、実質的に透過性を有さず、また、透明電極２がＺｎＯでなる場合、その透明電極２は、４００ｎｍ以下の波長領域の光に対し、実質的に透過性を有しない。
【０００９】
以上のことから、図４に示す従来の光電池によれば、それを、地上での太陽電池として用いる場合、透光性基板１上の透明電極２が上述したようにＩＴＯまたはＺｎＯでなるのを普通とし、一方、地上での太陽光が４００ｎｍ以上の可視波長領域の光であるので、透光性基板１を上述したように例えばサファイアなるものとしておけば、地上での太陽光を８０％以上の高い効率を以って、機能させることができる。
【００１０】
しかしながら、光電池を宇宙空間での太陽電池として用いる場合、透光性基板１上の透明電極２が上述したようにＩＴＯまたはＺｎＯでなるのを普通とし、一方、宇宙空間での太陽光が、図６に波長に対する放射強度の関係を示しているところから明らかなように、５００ｎｍの波長において放射強度ピークをとり、２００ｎｍの波長というような紫外波長領域まで拡がっている光であるので、透光性基板１を上述したように例えばサファイアなるものとしていても、透明電極２がＩＴＯでなる場合において宇宙空間での太陽光を４４０ｎｍ以下の波長領域の光分について有効に利用することができず、また、透明電極２がＺｎＯでなる場合において宇宙空間での太陽光を４００ｎｍ以下の波長領域の光分について有効に利用することができない。
【００１１】
よって、図４に示す従来の光電池によれば、それを、宇宙空間での太陽電池として用いる場合、透光性基板１上の透明電極２が上述したようにＩＴＯまたはＺｎＯでなるのを普通とするので、透光性基板１を上述したように例えばサファイアなるものとしていても、高い効率を以って、機能させることができない、という欠点を有していた。
【００１２】
また、図５に示す従来の光変調装置において、電気光学結晶１１は、例えばＫＤＰ結晶（ＫＨ2 ＰＯ4 ）またはＤＫＡＰ結晶（ＫＤ2 ＰＯ4 ）もしくはＡＤＰ結晶（ＮＨ4 Ｈ2 ＰＯ4 ）でなり、そして、電気光学結晶１１がそのようにＫＤＰ結晶またはＤＫＡＰ結晶もしくはＡＤＰ結晶でなる場合、電気光学結晶１１は、可視波長領域から２００ｎｍの波長というような紫外波長領域までの光に対して、高い透過性を有する。
【００１３】
さらに、図５に示す従来の光変調装置においても、透光性基板１３及び１５は例えばサファイアでなり、そして、透光性基板１３及び１５がそのようにサファイアでなる場合、それら透光性基板１３及び１５は、２００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域の光に対し、高い透過性を有する。
【００１４】
また、図５に示す従来の光変調装置においても、透光性基板１３上の透明電極１４及び透光性基板１５上の透明電極１６はＩＴＯまたはＺｎＯでなるのを普通とし、そして、透明電極１４及び１６が、そのようにＩＴＯまたはＺｎＯ場合、それら透明電極１４及び１６は、低い抵抗率を有し、また、透明電極１４及び１６が、ＩＴＯでなる場合、それらの透明電極１４及び１６は、４４０ｎｍ以下の波長領域の光に対し、実質的に透過性を有さず、さらに、透明電極１４及び１６がＺｎＯでなる場合、それらの透明電極１４及び１６は、４００ｎｍ以下の波長領域の光に対し、実質的に透過性を有しない。
【００１５】
以上のことから、図５に示す従来の光変調装置によれば、それを、可視光を電気光学結晶１１に通る光Ｌとして用いる光変調装置とする場合、透光性基板１３上の透明電極１４及び透光性基板１５上の透明電極１６が上述したようにＩＴＯまたはＺｎＯでなるのを普通としているので、電気光学結晶１１を上述したように例えばＫＤＰ結晶またはＤＫＡＰ結晶もしくはＡＤＰ結晶でなるものとし、また、透光性基板１３及び１５を上述したように例えばサファイアでなるものとしておけば、この場合の可視光である光Ｌを、変調用電圧に応じて位相変調させることができる。
【００１６】
しかしながら、図５に示す従来の光変調装置の場合、それを、紫外光を電気光学結晶１１に通る光Ｌとして用いる光変調装置とする場合、透光性基板１３上の透明電極１４及び透光性基板１５上の透明電極１６が上述したようにＩＴＯまたはＺｎＯでなるのを普通としているので、電気光学結晶１１を上述したように例えばＫＤＰ結晶またはＤＫＡＰ結晶もしくはＡＤＰ結晶でなるものとし、また、透光性基板１３及び１５を上述したように例えばサファイアでなるものとしても、この場合の紫外光である光を、変調用電圧に応じて位相変調させることができない。
【００１７】
よって、図５に示す従来の光変調装置の場合、透光性基板１３上の透明電極１４及び透光性基板１５上の透明電極１６が上述したようにＩＴＯまたはＺｎＯでなるのを普通としているので、電気光学結晶１１を上述したように例えばＫＤＰ結晶またはＤＫＡＰ結晶もしくはＡＤＰ結晶でなるものとし、また、透光性基板１３及び１５を上述したように例えばサファイアでなるものとしても、紫外光を電気光学結晶１１に通る光Ｌとして用い、その光を変調用電圧に応じて位相変調させようとしても、それが制限される、という欠点を有していた。
【００１８】
よって、本発明は、図４に示すような光電池及び図５に示すような光変調装置の透明電極に適用しても、図４に示す従来の光電池及び図５に示す従来の光変調装置で上述した欠点を伴うことのない、新規な透明電極を提案せんとするものである。
【００１９】
また、本発明は、本発明による新規な透明電極を用いた、図４に示す従来の光電池で上述した欠点を伴うことのない、新規な光電池を提案せんとするものである。
【００２０】
さらに、本発明は、本発明による新規な透明電極を用いた、図５に示す従来の光変調装置で上述した欠点を伴うことのない、新規な光変調装置を提案せんとするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明による透明電極は、可視波長領域から４００ｎｍ以下の波長領域までの光を透過させる透明電極であって、その透明電極が、（１）障壁層と井戸層とが交互順次に積層されている構成を有する半導体超格子でなり、（２）その半導体超格子の障壁層が、ＡｌBＧａ1-BＮ（ただし、１≧Ｂ＞０）でなり、且つ５Å〜４００Åの範囲の厚さを有するが、その厚さが上記Ｂの値が大きくなるのに応じて小さくなる値をとる半導体層でなり、また、（３）半導体超格子の井戸層が、ＡｌWＧａ1-WＮ（ただし、Ｂ−０．１≧Ｗ≧０）でなり、且つ上記半導体層に比し薄い厚さを有するが、その厚さが、上記Ｗが大きくなるのに応じて小さくなる値をとる半導体層でなり、さらに、（４）半導体超格子の障壁層及び井戸層が、同じｐ型またはｎ型を与える不純物をドープしている。
【００２２】
本発明による光電池は、可視波長領域から４００ｎｍ以下の波長領域までの光を利用する光電池であって、（１）ｐ型またはｎ型を有し且つＩｎxＧａ1-xＮ（ただし、ｘ≧０）でなる第１の半導体層と、その第１の半導体層がｐ型であるかｎ型であるかに応じてそれとは逆のｎ型またはｐ型を有し且つＩｎyＧａ1-yＮ（ただし、ｙ≧０）でなる第２の半導体層とが、それら間にｐｎ接合を形成するように積層され、そして、（２）第１の半導体層の上記第２の半導体層側とは反対側、及び上記第２の半導体層の上記第１の半導体層とは反対側中のいずれか一方または双方に、可視波長領域から４００ｎｍ以下の波長領域までの光を透過させる透明電極が連結され、また、（３）（ｉ）透明電極が、障壁層と井戸層とが交互順次に積層されている構成を有する半導体超格子でなり、（ｉｉ）その半導体超格子の障壁層が、ＡｌBＧａ1-BＮ（ただし、１≧Ｂ＞０）でなり、且つ５Å〜４００Åの厚さを有するが、その厚さが上記Ｂの値が大きくなるのに応じて小さくなる値をとる半導体層でなり、また、（ｉｉｉ）半導体超格子の井戸層が、ＡｌWＧａ1-WＮ（ただし、Ｂ−０．１≧Ｗ≧０）でなり、且つ上記障壁層を構成している半導体層に比し薄い厚さを有するが、その厚さが、上記Ｗが大きくなるのに応じて小さくなる値をとり、さらに、（ｉｖ）上記透明電極を構成している半導体超格子の障壁層及び井戸層が、上記透明電極が上記第１の半導体層の上記第２の半導体層側とは反対側に連結している場合、その第１の半導体層と同じ型を与える不純物をドープし、上記透明電極が上記第２の半導体層の上記第１の半導体層側とは反対側に連結している場合、その第２の半導体層と同じ型を与える不純物をドープしている。
【００２３】
本発明による光変調装置は、可視波長領域から４００ｎｍ以下の波長領域までの光を変調する光変調装置であって、（１）電気光学結晶を有し、そして、（２）その電気光学結晶の相対向する第１及び第２の主面上に、可視波長領域から４００ｎｍ以下の波長領域までの光を透過させる第１及び第２の透明電極が配され、（３）（ｉ）それら第１及び第２の透明電極のそれぞれが、障壁層と井戸層とが交互順次に積層されている構成を有する半導体超格子でなり、そして、（ｉｉ）その半導体超格子の障壁層が、ＡｌBＧａ1-BＮ（ただし、１≧Ｂ＞０）でなり、且つ５Å〜４００Åの厚さを有するが、その厚さが上記Ｂの値が大きくなるのに応じて小さくなる値をとる半導体層でなり、また、（ｉｉｉ）上記半導体超格子の井戸層が、ＡｌWＧａ1-WＮ（ただし、Ｂ−０．１≦Ｗ≦０）でなり、且つ上記半導体層に比し薄い厚さを有するが、その厚さが、上記Ｗが大きくなるのに応じて小さくなる値をとる半導体層でなり、さらに、（ｉｖ）上記半導体超格子の障壁層及び井戸層が、ｐ型またはｎ型を与える不純物をドープしている。
【００２４】
【発明の実施の形態１】
次に、図１を伴って、本発明による光電池の実施の形態を、それに適用している本発明による透明電極の実施の形態とともに述べよう。
図１において、図４との対応部分には同一符号を付し、詳細説明を省略する。
【００２５】
図１に示す本発明による光電池は、図４に示す従来の光電池において、透明電極２が、次に述べる本発明による透明電極２１の実施の形態に置換されていることを除いて、図４に示す従来の光電池と同様の構成を有する。従って、図１に示す光電池は、次に述べる本発明による透明電極２１の実施の形態を適用している光電池である。
【００２６】
図１に示す本発明による光電池に適用している、本発明による透明電極２１の実施の形態は、障壁層２３と井戸層２４とが交互順次に例えば１００回づつ（ただし、図においては簡単のため４回づつで示されている）積層されている構成を有する半導体超格子２２でなる。
【００２７】
そして、この場合、半導体超格子２２の障壁層２３が、ＡｌB Ｇａ1-B Ｎ（ただし、Ｂは、１≧Ｂ＞０で与えられる値を有する。）でなり、且つ５Å〜４００Åの範囲の厚さを有するが、その厚さがＢの値が大きくなるのに応じて小さくなる値をとる半導体層２５でなる。
【００２８】
また、半導体超格子２２の井戸層２４が、ＡｌW Ｇａ1-W Ｎ（ただし、Ｗは、第１の半導体層２５を構成しているＡｌB Ｇａ1-B ＮにおけるＢを用いて、Ｂ−０．１≧Ｗ≧０で与えられる値を有する。）でなり、且つ半導体層２５に比し薄い厚さを有するが、その厚さが、Ｗが大きくなるのに応じて小さくなる値をとる半導体層２６でなる。
【００２９】
さらに、半導体超格子２２が、障壁層２３を構成している半導体層２５及び井戸層２４を構成している半導体層２６を通して、同じｐ型またはｎ型を与える不純物をドープし、従って、半導体超格子２２の障壁層２３及び井戸層２４が、同じｐ型またはｎ型を有する不純物をドープしている。ただし、半導体超格子の障壁層２３及び井戸層２４は、半導体超格子２２、従って透明電極２１が、図１に示す本発明による光電池において、ｎ型の半導体層３に連結しているので、ｎ型を与える不純物をドープしている。
【００３０】
ここで、上述した半導体超格子２２を、より具体的に述べれば、半導体超格子２２の障壁層２３を構成しているＡｌB Ｇａ1-B Ｎでなる半導体層２５が、ＡｌB Ｇａ1-B ＮにおけるＢを１とするＡｌＮでなり、且つ１０Åの厚さを有し、また、半導体超格子２２の井戸層２４を構成しているＡｌW Ｇａ1-W Ｎでなる半導体層２６が、ＡｌW Ｇａ1-W ＮにおけるＷを、半導体層２５を構成しているＡｌB Ｇａ1-B ＮにおけるＢを用いて、（Ｂ−０．１）以下従って（１−０．１＝０．９）以下の０．８とするＡｌ0.8Ｇａ0.2Ｎでなり、且つ半導体層２５の厚さ１０Åに比し厚い５Åの厚さを有し、さらに、半導体超格子２２が、半導体層２５及び２６を通して、Ｓｉをｎ型を与える不純物として、１０19ｃｍ-3の濃度にドープしている。
【００３１】
以上で、本発明による光電池の実施の形態の構成が明らかとなった。
このような構成を有する本発明による光電池の実施の形態によれば、透明電極２１が、障壁層２３及び井戸層２４を順次交互に積層している半導体超格子２２でなる。
【００３２】
そして、半導体超格子２２の障壁層２３を構成している半導体層２５、及び井戸層２４を構成している半導体層２６が、ともに広いバンドギャップを有するＡｌＧａＮ系でなり、且つ互いに異なる格子定数を有する。
【００３３】
このため、「Ｔ．Ｔａｎａｋａ  ｅｔ  ａｌ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６５（１９９４）５９３」、「Ｍ．Ｓｕｚａｋｉ  ｅｔ  ａｌ．Ｊ．Ｃｒｙｓｔ．Ｇｒｏｗｔｈ  １８９／１９０（１９９８）５１１」、「Ｊ．Ｍ．Ｒｅｄｗｉｎｇ  ｅｔ  ａｌ．Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．３９５（１９９６）２０１」、「Ｋ．Ｋｕｍａｋｕｒａ  ａｎｄ  Ｎ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３８（１９９９）Ｌ１０１２」などの参考文献からも明らかになるので詳細説明は省略するが、半導体層２５及び２６間に、格子定数の差による歪によって、分極による電荷を誘起し、よって、半導体超格子２２が、ジグザグ状ポテンシャルを有し、そして、その深い準位に、半導体超格子２２の障壁層２３及び井戸層２４に導入しているｐ型またはｎ型を与える不純物を捕らえており、このため、半導体超格子２２において、それに導入しているｐ型まはたｎ型を与える不純物（本例の場合、ｎ型を与える不純物）が、キャリアとして、井戸層２４としてのＡｌW Ｇａ1-W Ｎでなる半導体層２６の厚さをＡｌW Ｇａ1-W ＮにおけるＷの値が大きくなるのに応じて小さくすればするほど、より活性化されている態様で、活性化されている。従って、半導体超格子２２が、１Ωｃｍ以下というような低い抵抗率を有する。
【００３４】
また、半導体超格子２２の井戸層２４としてのＡｌW Ｇａ1-W Ｎでなる半導体層２６がＡｌW Ｇａ1-W Ｎでなり、そのＷが、障壁層２３としての半導体層２５を構成しているＡｌB Ｇａ1-B ＮにおけるＢを用いた（Ｂ−０．１）でなることから、半導体超格子２２が、井戸層２４としての半導体層２６がＡｌW Ｇａ1-W Ｎであることによって決まる波長領域の光に対し、高い透過性を有し、そして、その波長領域は、可視波長領域から４００ｎｍ以下の波長領域まで、井戸層２４としての半導体層２６を構成しているＡｌW Ｇａ1-W ＮにおけるＷを大きくし、これに応じ障壁層２３としての半導体層２５を構成しているＡｌB Ｇａ1-B ＮにおけるＢを大きくすればするほどより延長している態様で、大きく延びている。
【００３５】
ちなみに、半導体超格子２２が上述した具体例の構成を有する場合のように、障壁層２３としての半導体層２５がＡｌＮでなり且つ１０Åの厚さを有し、井戸層２４としての半導体層２６がＡｌ0.8Ｇａ0.2Ｎでなり且つ５Åの厚さを有し、また、半導体超格子２２の障壁層２３及び井戸層２４に、Ｓｉが、１０19ｃｍ-3の濃度でドープされているとした場合、半導体超格子２２が、可視波長領域から２５０ｎｍの波長までの光に対し、高い透過性を有している。
【００３６】
以上のことから、図１に示す本発明による光電池において、本発明による透明電極としての透光性基板１上の透明電極２１が、低い抵抗率を有しながら、可視波長領域から４００ｎｍ以下の波長領域までの光に対し、高い透過性を有している。
【００３７】
このため、図１に示す本発明による光電池によれば、光Ｌを、図４に示す従来の光電池の場合と同様に、透光性基板１側の外部から、入射光として、透光性基板１及び透明電極２を通じて、半導体層３内に入射させ、ｐｎ接合５に向かわせることができ、このため、図４に示す従来の光電池の場合と同様に、透明電極２及び引出し用電極７、従って引出し用電極６及び７を通じて、入射光に応じた起電力を得ることができ、よって、図４に示す従来の光電池の場合と同様に、光電池として機能する。
【００３８】
また、図１に示す本発明による光電池によれば、それを、地上での太陽電池として用いる場合、透光性基板１上の透明電極２１が、上述したように、４００ｎｍ以下の波長領域の光に対しても高い透過性を有するので、透光性基板１を上述したように例えばサファイアなるものとしておけば、４００ｎｍ以上の可視波長領域の光である地上での太陽光を、図４に示す従来の光電池の場合と同様に、高い効率を以って、機能させることができる。
【００３９】
さらに、図１に示す本発明による光電池によれば、それを、宇宙空間での太陽電池として用いる場合、透光性基板１上の透明電極２が上述したように、４００ｎｍ以下の波長領域の光に対しても高い透過性を有するので、透光性基板１を上述したように例えばサファイアなるものとしておけば、５００ｎｍの波長において放射強度ピークをとり、２００ｎｍの波長というような紫外波長領域まで拡がっている光である宇宙空間での太陽光を、４００ｎｍ以下の波長領域の光分についても有効に利用することができる。
【００４０】
このようなことは、透光性基板１をサファイアでなるものとし、透明電極２１を上述した具体例でなるものとし、さらに、半導体層３を、Ｓｉをｎ型不純物を５×１０18ｃｍ-3の濃度でドープし且つ厚さを０．１μｍとしているＩｎ0.3Ｇａ0.7Ｎでなるものとし、半導体層４を、Ｍｇをｐ型不純物として５×１０18ｃｍ-3の濃度でドープし且つ厚さを０．５μｍとしているＩｎ0.5Ｇａ0.5Ｎでなるものとした具体例の場合でみて、光の波長に対する光電池としての相対感度の関係が、図２に示すように得られたことからも確認された。
【００４１】
以上のことから、図１に示す本発明による光電池によれば、透光性基板１上の透明電極２が上述した半導体超格子２２でなるので、透光性基板１を上述したように例えばサファイアなるものとしておけば、地上での太陽電池として用いる場合でも、また、宇宙空間での太陽電池として用いる場合でも、高い効率を以って、機能させることができる。
【００４２】
【発明の実施の形態２】
次に、図３を伴って、本発明による光変調装置の実施の形態を、それに適用している本発明による透明電極の実施の形態とともに述べよう。
図３において、図１及び図５との対応部分には同一符号を付し、詳細説明を省略する。
【００４３】
図３に示す本発明による光変調装置は、図５に示す従来の光変調装置において、透光性基板１３上の透明電極１４、及び透光性基板１５上の透明電極１６が、次に述べる本発明による透明電極４１、及び６１にそれぞれ置換されていることを除いて、図５に示す従来の光変調装置の場合と同様の構成を有する。従って、図３に示す本発明による光変調装置は、次に述べる本発明による透明電極４１及び６１を適用している光変調装置である。
【００４４】
図３に示す本発明による光変調装置に適用している、透明電極４１及び６１は、［発明の実施の形態１］で述べた透明電極２１と同様の、障壁層２３及び井戸層２４とが順次交互に積層されている構成を有する半導体超格子２２でなる。
【００４５】
以上で、本発明による光変調装置の実施の形態の構成が明らかとなった。
このような構成を有する本発明による光変調装置の実施の形態によれば、透光性基板１３上の透明電極４１、及び透光性基板１５上の透明電極６１が、［発明の実施の形態１］で述べた透光性基板１上の透明電極２１と同様であるので、［発明の実施の形態１］で述べたように、低い抵抗率を有しながら、可視波長領域から４００ｎｍ以下の波長領域までの光に対し、高い透過性を有している。
【００４６】
このため、図３に示す本発明による光変調装置によれば、光Ｌを、図５に示す従来の光変調装置の場合と同様に、例えば透光性基板１３側の外部から、透光性基板１３及び透明電極４１を通じて、電気光学結晶１１に通し、次で透明電極６１及び透光性基板１５を通じて、外部に導出させることができ、また、そのように光を電気光学結晶１１に通している状態で、引出し用電極１７及び１８間に変調用電源Ｅから変調用電圧を印加すれば、電気光学結晶１１に通る光を変調用電圧に応じて位相変調させることができ、よって、図５に示す従来の光変調装置の場合と同様に、光位相変調された光Ｌ′を得ることができる光変調装置として、機能する。
【００４７】
また、図５に示す従来の光変調装置によれば、可視光を電気光学結晶１１に通る光Ｌとして用いる光変調装置とする場合、透光性基板１３上の透明電極４１及び透光性基板１５上の透明電極６１が、上述したように、低い抵抗率を有しながら、可視波長領域から４００ｎｍ以下の波長領域までの光に対し、高い透過性を有しているので、電気光学結晶１１を、図５に示す従来の光変調装置で述べたように例えばＫＤＰ結晶またはＤＫＡＰ結晶もしくはＡＤＰ結晶でなるものとし、また、透光性基板１３及び１５を、図５に示す従来の光変調装置で述べたように、例えばサファイアでなるものとしておけば、その可視光である光Ｌを、変調用電圧に応じて位相変調させることができ、また、紫外光を電気光学結晶１１に通る光Ｌとして用いる光変調装置とする場合、その紫外光である光を、変調用電圧に応じて位相変調させることができる。
【００４８】
よって、図３に示す本発明による光変調装置の場合、電気光学結晶１１を上述したように例えばＫＤＰ結晶またはＤＫＡＰ結晶もしくはＡＤＰ結晶でなるものとし、また、透光性基板１３及び１５を上述したように例えばサファイアでなるものとすれば、可視光を電気光学結晶１１に通る光Ｌとして用いる場合でも、また、紫外光を電気光学結晶１１に通る光Ｌとして用いる場合でも、光を変調用電圧に応じて位相変調させることができる。
【００４９】
なお、上述においては本発明による透明電極、それを用いた光電池及び光変調装置のそれぞれについて、１つの実施の形態を述べたに過ぎず、本発明の精神を脱することなしに、種々の変型、変更をなし得るであろう。
【００５０】
【発明の効果】
本発明による透明電極によれば、低い抵抗率を有しながら、可視波長領域から４００ｎｍ以下の波長領域までの光に対し高い透過性を有し、光電池及び光変調装置の透明電極に適用して好適である。
【００５１】
本発明による光電池によれば、本発明による透明電極を用いていることから、地上での太陽電池として用いる場合でも、また、宇宙空間での太陽電池として用いる場合でも、高い効率を以って、機能させることができる。
【００５２】
本発明による光変調装置によれば、本発明による透明電極を用いていることから、可視光を電気光学結晶に通る光として用いる場合でも、また、紫外光を電気光学結晶に通る光として用いる場合でも、その光を変調用電圧に応じて位相変調させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光電池の実施の形態を、本発明による透明電極の実施の形態とともに示す略線図である。
【図２】図１に示す本発明による光電池の説明に供する、光の波長に対する光電池としての相対感度の関係を示す図である。
【図３】本発明による光変調装置の実施の形態を、本発明による透明電極の実施の形態とともに示す略線図である。
【図４】従来の光電池を示す略線図である。
【図５】従来の光変調装置を示す略線図である。
【図６】図４に示す光電池の説明に供する、宇宙空間での太陽光の波長に対する放射強度の関係を示す図である。
【符号の説明】
１              透光性基板
２              透明電極
３、４          半導体層
５              ｐｎ接合
６、７          引出し用電極
１１            電気光学結晶
１１ａ、１１ｂ  電気光学結晶１１の主面
１３、１５      透光性基板
１４、１６      透明電極
１７、１８      引出し用電極
２１            透明電極
２２            半導体超格子
２３            障壁層
２４            井戸層
２５、２６      半導体層
４１、６１      透明電極
Ｅ              変調用電源
【図１】
0003694767.tif 000002
【図２】
0003694767.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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