(57)【要約】  単一フォトン検出応用に特に有益な、改良されたＡＰＤ構造と、ＡＰＤの改良された動作手法とが提供される。吸収領域と、制御領域と、増倍領域とを有するＡＰＤが提供される。増倍領域は、約１のκ値を有する。一実施形態では、増倍領域は、ドープされたＩｎＰ層を備える。電界制御層は、増倍領域の降伏電界プラスまたはマイナス５Ｖ／μｍに等しい電界の低減を生成するように設計されている。この方法は、ＡＰＤに電位を印加して、降伏電界を超える電界を増倍領域に誘導する一方で、制御領域が吸収領域をシールドして、過剰な雑音を防止する。
2005510883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一フォトン検出応用のために設計されたアバランシェフォトダイオードであって、
トンネリング開始電界を規定する吸収層と、
少なくとも１つの中間バンドギャップ遷移層と、
電界制御層と、
降伏電界を規定する増倍層とを備え、
前記電界制御層は、
ｉ．前記降伏電界に匹敵する電界低減、
ｉｉ．前記増倍層内の電界低減と前記電界制御層内の電界低減との合計が前記降伏電界に匹敵する電界低減、
のいずれかの電界低減が生じるように構成されていることを特徴とするアバランシェフォトダイオード。
【請求項２】
前記電界低減は、前記降伏電界に対して、前記吸収層のトンネリング開始電界の１／２をプラスまたはマイナスしたものと等しい請求項１に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項３】
前記吸収層のトンネリング開始電界は、最大２０Ｖ／μｍである請求項２に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項４】
前記吸収層のトンネリング開始電界は、約５〜１０Ｖ／μｍである請求項２に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項５】
前記電界制御層は、ドープされたＩｎＰを含む請求項１に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項６】
前記増倍層は、正孔対電子のイオン化定数の比を約１に規定する請求項５に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項７】
前記増倍層は、ＩｎＰを含む請求項６に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項８】
前記増倍層は、正孔対電子のイオン化定数の比を約０．７〜１．３に規定する請求項５に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項９】
前記増倍層は、ＧａｘＩｎ１−ｘＡｓｙＰ１−ｙを含む請求項８に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１０】
前記増倍層は、Ｇａ０．１８Ｉｎ０．８２Ａｓ０．３９Ｐ０．６１を含む請求項９に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１１】
前記吸収層は、ＩｎＧａＡｓおよびＩｎＧａＡｓＰの一方を含み、
前記中間バンドギャップ遷移層は、ＧａｘＩｎ１−ｘＡｓｙＰ１−ｙを含み、
前記電界制御層は、ｎ−ＩｎＰを含み、
前記増倍層は、ｉ−ＩｎＰを含む
請求項１に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１２】
前記中間バンドギャップ遷移層は、λｃ＝１．１，１．３，および１．５μｍをそれぞれ有した化学式ＧａｘＩｎ１−ｘＡｓｙＰ１−ｙの３つの勾配層を含む請求項１１に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１３】
前記吸収層は、ｉ−ＩｎＧａＡｓおよびｉ−ＩｎＧａＡｓＰの一方を含む第１の吸収層と、ｎ−ＩｎＧａＡｓおよびｎ−ＩｎＧａＡｓＰの一方を含む第２の吸収層とを備える請求項１１に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１４】
前記電界制御層は、
ρｔ＝（ε／ｅ-）（Ｅｂｄ±（１／２）ＥＴＣ−ΔＥＭＬ）
なる関係を満足する定義された厚さｔおよび定義されたドーピングレベルρを有し、εは前記電界制御層を形成する材料の誘電率であり、Ｅｂｄは前記降伏電界であり、ＥＴＣは前記吸収層内のトンネリング電流制限電界であり、ΔＥＭＬは前記増倍層での電界降下であってゼロとＥｂｄとの間の値を有する請求項１に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１５】
単一フォトン検出応用のために設計されたアバランシェフォトダイオードであって、
トンネリング電流制限電界ＥＴＣを規定する吸収層と、
少なくとも１つの中間バンドギャップ遷移層と、
定義された厚さｔおよび定義されたドーピングレベルρを有する電界制御層と、
降伏電界Ｅｂｄを規定する増倍層とを備え、
前記電界制御層の前記定義された厚さおよび定義されたドーピングは、
ｉ．Ｅｂｄ±（１／２）ＥＴＣに匹敵する電界低減、
ｉｉ．前記増倍層内の電界低減と前記電界制御層内の電界低減との合計が、Ｅｂｄ±（１／２）ＥＴＣに匹敵する電界低減、
のいずれかの電界低減が生じるように選択されていることを特徴とするアバランシェフォトダイオード。
【請求項１６】
前記トンネリング電流制限電界ＥＴＣは、１Ｖ／μｍから２０Ｖ／μｍまでの値をとる請求項１５に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１７】
前記増倍層は、正孔対電子のイオン化定数の比を約０．７〜１．３に規定する請求項１５に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１８】
前記吸収層は、ＩｎＧａＡｓおよびＩｎＧａＡｓＰの一方を含み、
前記中間バンドギャップ遷移層は、ＧａｘＩｎ１−ｘＡｓｙＰ１−ｙを含み、
前記電界制御層は、ＩｎＰを含み、
前記増倍層は、ＩｎＰを含む
請求項１５に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１９】
収集光学系とフォトン検出器とを備えた単一フォトン検出システムであって、前記フォトン検出器は、単一フォトン検出応用のために設計されたアバランシェフォトダイオードを備え、前記アバランシェフォトダイオードは、
トンネリング開始電界を規定する吸収層と、
前記吸収層上に設けられた少なくとも１つの中間バンドギャップ遷移層と、
前記遷移層上に設けられた電界制御層と、
前記電界制御層上に設けられて、降伏電界を規定する増倍層とを備え、
前記電界制御層は、
i.前記降伏電界に匹敵する電界低減、
ii.前記増倍層内の電界低減と前記電界制御層内の電界低減との合計が前記降伏電界に匹敵する電界低減、
のいずれかの電界低減が生じるように構成されていることを特徴とする単一フォトン検出システム。
【請求項２０】
前記電界低減は、前記降伏電界に対して、前記吸収層のトンネリング開始電界の１／２をプラスまたはマイナスしたものと等しい請求項１９に記載の単一フォトン検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連事件の参照］
本願は、２００１年１１月２８日に出願された米国仮出願第６０／３３３，９４１号からの優先権を主張し、ここにその全体を参照によって組み入れる。  
【０００２】
本発明は、アバランシェフォトダイオードおよびフォトン計数技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）は、光信号を電気信号に変換することに使用される周知の感光性デバイスである。そのようなものとして、ＡＰＤは標準的なフォトダイオードのように振る舞う。これは、ＡＰＤもフォトダイオードも光エネルギを電気信号に変換するからである。しかしながら、ＡＰＤは付加的にそれ自身のデバイス内部に利得機構を組み入れて、その感度をより高めている。即ち、通常のｐ−ｉ−ｎフォトダイオードでは、個々のフォトンは１つの電子−正孔対に変換されるのに対し、ＡＰＤでは、個々の吸収されたフォトンに対して複数の電子−正孔対が生成される。この増倍は、しかしながら、不要な雑音をＡＰＤ出力に導入する。それ故、高感度、低雑音のＡＰＤを提供するために、ＡＰＤ研究者と製造者は不断の努力を払っている。
【０００４】
図１は、ＡＰＤ１００の１つの可能な構造を幾分簡略化した形態で描いている。図１に図示された例のＡＰＤ１００は、エッチングされたメサ形状であり、ここでのその論議全体は、バルク−プレーナ形状のＡＰＤに等しく適用できる。ＡＰＤ１００は、ｐ−ＩｎＰ基板１１０と、ｐ−ＩｎＰ緩衝層１２０と、広いバンドギャップの増倍領域を形成するｎ−ＩｎＰ層１３０と、中間バンドギャップのｎ−ＩｎＧａＡｓＰの勾配またはバンドギャップ遷移層１４０と、ｎ−ＩｎＧａＡｓの狭いバンドギャップの吸収層１５０とを備える。中間バンドギャップ遷移層１４０は、増倍領域１３０と吸収領域１５０との間の界面における電荷の蓄積を低減するために一般に設けられる。層１０５および１１５は、例えばＡｕＩｎＺｎまたはＡｕＳｎで形成できるコンタクトである。この例では、フォトンｈνは基板側から収集される。
【０００５】
図１に示された例のＡＰＤ１００は、分離された吸収および増倍（ＳＡＭ）型ＡＰＤである。即ち、赤外光に対して高い感度を得るために、ＡＰＤ吸収領域は、狭いバンドギャップのＩｎＧａＡｓ材料１５０を使用して構築される。ＩｎＰのような広いバンドギャップの材料を吸収領域に使用すると、匹敵する赤外感度を有したＡＰＤを得ることができない。同様に、ＡＰＤ増倍領域１３０で充分な利得特性を得るために、増倍材料は、広いバンドギャップの半導体が最適であり、この例では電荷増倍を達成するに必要な高電界を維持することが可能なＩｎＰである。同時に、ＩｎＰは、トンネリングとして知られる電界支援手法によって過剰な不要キャリアを生成することがない。この手法では、キャリアの光生成は、増倍領域内ではなく、吸収領域として最適化された材料内で起こる。最後に、ＳＡＭ型ＡＰＤは、バンドギャップが明瞭に異なる２つの半導体材料からなるので、中間バンドギャップ材料の勾配層１４０の１以上は、異なる領域１３０および１５０間のヘテロ界面で起こる荷電キャリアのトラッピングを防止することに使用される。
【０００６】
ＡＰＤの増倍雑音は、一般にＡＰＤの増倍媒体内における正孔対電子のイオン化定数の比κの関数、即ちκ＝β／αとして示されている。しかしながら、いくつかの文献では、κが電子対正孔のイオン化定数、即ちκ＝β／αに関して与えられている点に留意されたい。しかしながら、特に別の方法で示さない場合、この開示では、通常のκ＝β／αが適用される。一連の論文において、マッキンタイア(McIntyre)等は、ＡＰＤの性能を改良するには、可能な限りκ値を低くする必要があることを実証している。例えば、約１のκ値を有するＡＰＤは低い利得−帯域幅積を有するのに対し、低い値（１よりも遙かに小さいκ）を有するＡＰＤは高い利得−帯域幅積を有することを、彼等は示している。
【０００７】
マッキンタイア(McIntyre)Ｒ．Ｊ．著、「均一なアバランシェフォトダイオード内の増倍雑音」、ＩＥＥＥ電子デバイス会報、１３版、１６４−１６８頁（１９６６年）；マッキンタイア(McIntyre)Ｒ．Ｊ．著、「衝突電離に対する新規な視点−第１部：利得、雑音、降伏確率、および周波数応答」、ＩＥＥＥ電子デバイス会報、４６版、１６２３−１６３１頁（１９９９年）；ユアン等(Yuan, P., Anselm, K. A., Hu, C., Nie, H., Lenox, C., Holms, A. L., Streetman, B. G., Campbell, J. C.,  McIntyre, R. J.)著、「衝突電離に対する新規な視点−第２部：短アバランシェフォトダイオードにおける利得および雑音」、ＩＥＥＥ電子デバイス会報、４６版、１６３２−１６３９頁（１９９９年）。
【０００８】
これらの研究によって、探求中の研究者は、ＡＰＤ増倍領域で使用される低κ材料および構造を発見することができた。例えば、キャンプベル(Campbell)等は、雑音および利得−帯域幅性能が、非常に薄い増倍領域を利用することによって、有意に改良されることを実証している。彼らは、ＩｎＰがほぼ等しい正孔および電子イオン化率を有すること（即ち、κ≒１）、並びにＩｎＰのＡＰＤはそれ故高い増倍雑音を有することを示している。彼らは、薄い（２００ｎｍ〜４００ｎｍ）Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓの増倍領域を有したＡＰＤを提案し、κ＝０．１８になることを実証している。しかしながら、彼らはまた、増倍領域を薄くすることは、増倍領域内のキャリア濃度の増加によって達成されなければならないことを示している。そうでないと、狭バンドギャップの吸収層内の電界が高くなりすぎて、トンネリングが後で起こり、過剰な暗電流へとつながるからである。
【０００９】
キャンプベル等(Campbell, J. C., Nie, H., Lenox, C., Kinsey, g., Yuan, P., Holmes, A. L., Jr., Streetman, B. G.)著、「高速共振−空洞ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓアバランシェフォトダイオード」、ＩＥＥＥ高速電子およびシステム会報１０号、３２７−３３７頁、（２０００年）；キャンプベル等(Campbell, J. C., Chandrasekhar, S., Tsang, W. T., Qua, G. J., Johnson, B. C.)著、「広帯域幅ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓアバランシェフォトダイオードの増倍雑音」、光波技術ジャーナル７号、４７３−４７７頁、（１９８９年）；キンゼー等(Kinsey, G. S., Hansing, C. C., Holems, A. L. Jr., Streetman, B. G., Campbell, J. C., Dentai, A. G.)著、「導波Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓアバランシェフォトダイオード」、ＩＥＥＥ光通信技術レター１２号、４１６−４１８頁（２０００年）；キンゼー等(Kinsey, G. S., Campbell, J. C.,  Dentai, A. G.)著、「１．５５ｍで動作する利得−帯域幅積３２０ＧＨｚの導波アバランシェフォトダイオード」、ＩＥＥＥ光通信技術レター１３号、８４２−８４４頁（２００１年）。
【００１０】
ＡＰＤは、線形領域と降伏領域の２つの領域で動作させられる。後者はしばしばガイガーモードと呼ばれる。線形領域におけるＡＰＤは、その降伏電圧以下にバイアスされる。ＡＰＤの出力光電流は、吸収領域１５０に当たった光の強度と、増倍領域１３０で生ずるＡＰＤ利得とに比例する。ガイガーモードの動作では、単一フォトンがアバランシェ降伏をもたらすことができる。この結果、検出可能な電流がデバイスを通して流れ、このデバイスはその後導通状態を保つ。ガイガーモードの出力信号の振幅は一定であり、吸収されたフォトンの数に比例してはいない。しかしながら、ガイガーモードは、単一フォトン検出応用へのＡＰＤの使用を可能にする。
【００１１】
種々の利用の中で、ＡＰＤは単一フォトン検出用に使用される。種々の応用は、単一フォトンの正確な検出を必要とする。そのような応用の中には、スイッチング半導体デバイスによって生成されたフォトン放射の検出がある。そのような放射の検出は、そのようなデバイスの、特に集積回路（ＩＣ）における動作のテスト、デバッグ、および特徴付けに使用できる。そのような放射を検出することに使用できる１つのシステムが、本願の譲受人に共通に譲渡された米国特許出願第０９／９９５，５４８号に記載されており、ここにその全体を参照によって組み入れる。他のシステムは、例えば米国特許第４，６８０，６３５号、４，８１１，０９０号、５，４７５，３１６号、５，９４０，５４５号、５，２０８，６４８号、５，２２０，４０３号、並びにクラーナ(Khurana)等著、「ゲート制御型放射顕微鏡による生成ホットエレクトロン問題の解析」、ＩＥＥＥ／ＩＲＰＳ（１９８６年）記載されており、ここにそれら全ての全体を参照によって組み入れる。
【００１２】
上記の引用文献から判断できるように、単一フォトン検出のような種々の応用への利用を改良するために、ＡＰＤに対する改良の研究に多くの努力が払われている。
【発明の開示】
【００１３】
本発明は、単一フォトン検出応用に特に有益な、改良されたＡＰＤ構造と、ＡＰＤの改良された動作手法とを提供する。従来技術は、可能な限りκ値を低減してＡＰＤによって生成される雑音を最小化すると共に、それらの動作帯域幅を改良するものであるのに対し、本発明は、１にほぼ等しいκ値を有するＡＰＤが実際に単一フォトン検出応用にとって有利であるという理解に基づいている。かくして、この発明の一形態では、単一フォトン検出用のＡＰＤが提供される。このＡＰＤは、高いκ値、例えば約１を有するように構成されている。
【００１４】
一実施例で提供されるＡＰＤは、吸収領域と、これとは分離された増倍領域とを有し、増倍領域における正孔対電子のイオン化定数の比、即ちκ値は約１である。１つの具体例の増倍領域は、ドープされたＩｎＰ層である。他の例の増倍領域は、１に接近するκ値を有する材料、例えばκ＝０．８２のＧａ０．１８Ｉｎ０．８２Ａｓ０．３９Ｐ０．６１で形成されている。
【００１５】
この発明の１つの形態で提供されるＡＰＤは、吸収領域と、中間バンドギャップ遷移層と、電界制御層と、κ≒１の増倍領域とを備える。電界制御層は、電界低減を、その中に生成するように設計されている。これは、吸収領域の電界を約０−１０Ｖ／μｍとするためである。この場合、増倍領域の電界は、その降伏電界を超過するように維持される。
【００１６】
この発明のもう１つの形態で提供されるＡＰＤは、吸収領域と、増倍領域と、中間バンドギャップ遷移層と、電界制御層とを備える。電界制御層は、増倍領域の降伏電界に吸収領域のトンネリング開始電界の１／２をプラスまたはマイナスしたものと等しい電界の低減を生成するように設計されている。トンネリング開始電界は、ここでは、過剰なトンネリングを生じさせ、これにより受け入れ不能なレベルの暗電流を生じさせる電界の値として定義される。トンネリング開始電界は、吸収領域内のバンドギャップの強い関数である。キャンプベル (Campbell)等、Ｉｄは、Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ吸収層に対して数値２０Ｖ／μｍを使用した。この発明の種々の実施形態について、発明者は、ＩｎＧａＡｓ吸収層に対するトンネリング開始電界が約１０Ｖ／μｍであることを見出している。
【００１７】
増倍領域の降伏電界に吸収領域のトンネリング開始電界の１／２をプラスまたはマイナスしたものと等しい電界の低減を生成するように電界制御層が設計されている理由には、２つの面がある。第１は、デバイス製造中に電界制御層のドーピングが典型的に不正確となり、このことが製造過程に公差を与えるからである。第２は、アバランシェが起こることを可能にするために、ＡＰＤのガイガーモード動作中の増倍領域内における電界が、降伏電界以上に高くされるからである。そのような時間中は、増倍領域内の電界と同じ値だけ増加する吸収領域内の電界は、感光性を保つために、正に保たれなければならず、また過剰なトンネリング暗電流を防止するために、降伏電界を超えることは許されない。
【００１８】
この発明の更にもう１つの形態で提供されるＡＰＤは、吸収領域と、増倍領域と、中間バンドギャップ遷移層と、電界制御層とを備える。電界制御層は、増倍領域の降伏電界に５Ｖ／μｍをプラスまたはマイナスしたものと等しい電界の低減を電界制御層の厚み方向に生成するように、あるドーパント濃度でドープされている。
【００１９】
この発明のもう１つの形態で提供されるＡＰＤは、吸収領域と、増倍領域と、中間バンドギャップ遷移層と、電界制御層とを備える。電界制御層は、そのドーパント濃度とその厚みとの積が、増倍領域の降伏電界に５Ｖ／μｍをプラスまたはマイナスしたものと等しい電界の低減を生成するように設計されている。
【００２０】
この発明のもう１つの形態で提供されるＡＰＤは、吸収領域と、増倍領域と、中間バンドギャップ遷移層と、電界制御層とを備える。電界制御層は、電界の低減を生成するように設計されている。この電界の低減は、増倍領域の降伏電界に吸収領域のトンネリング開始電界をプラスまたはマイナスしたものと等しい合計電界低減を、増倍領域の電界低減と共に起こすためのものである。
【００２１】
この発明の異なる１つの形態で提供される方法は、単一フォトンを十分に検出するためのものである。この方法は、吸収領域と、増倍領域と、電界制御層とを備えたＡＰＤを構築する。この方法は更に、電界制御層をドープして、増倍領域の降伏電界に約５Ｖ／μｍをプラスまたはマイナスしたものと等しい電界の低減を生成する。この方法は更に、ＡＰＤに電位を印加して、降伏電界を超過した電界を増倍領域に誘導する。
【００２２】
この発明の更にもう１つの形態で提供されるシステムは、半導体デバイスから放射されるフォトンを検出するためのものである。このシステムは、吸収領域と、増倍領域と、電界制御層とを備えたＡＰＤを利用する。電界制御層は、そのドーパント濃度とその厚みとの積が、増倍領域の降伏電界に約５Ｖ／μｍをプラスまたはマイナスしたものと等しい電界の低減を生成するように設計されている。
【００２３】
この発明の他の形態および特徴は、添付図面を参照して以下でなされる説明から、当業者には明らかになる。
【００２４】
この発明は、図面に例示された特別な実施形態を参照してここに説明されるが、ここで理解されるべき点は、図面に示された種々の実施形態は説明用であって、添付された請求の範囲によって規定されるこの発明を制限するものではない、ということである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
従来の研究者は、低κ値を有するＡＰＤを追求しているのに対し、本発明者は、ガイガーモード動作については、例えばフォトン計数のような単一フォトン検出応用については、約１のκ値を有するＡＰＤが実際にはより望ましいものであることを発見している。このことを理解するために、κ＝０およびκ＝１のＡＰＤの動作が最初に調査される。図２（ａ）はκ＝０のＡＰＤ内で起こる増倍プロセスを示し、図２（ｂ）はκ＝１のＡＰＤ内で起こる増倍プロセスを示す。図２（ａ）および２（ｂ）の双方において、正孔は白丸によって示され、電子は黒丸によって示されている。上側の軸は増倍領域中への厚みを示し、左側の上から下に向かう軸は時間を表す。
【００２６】
図２（ａ）において、電子ｅ１は増倍領域に入って衝突電離し、１つの電子−正孔対ｅ−ｈ１を発生する。この場合κ＝０であるので、正孔ｈ１は衝突電離することができない。それ故、左側に移動して、増倍領域から出る。このようにして現在、右側へ移動する２つの電子があり、それぞれは再び衝突電離して、さらに２つの電子−正孔対を発生する。２つの正孔は、左側に移動して、この領域から出る。一方、４つの電子は、右側へ移動して再び衝突電離する。このようにして、増倍領域に注入された単一の電子は、この領域を横切って掃引し、その道程に沿ってより多くの電子を収集する。この結果、多数の電子がほぼ同時にこの領域から出て１つの信号を生成する。図２（ａ）における時間表示は、２次元図面の限界に起因して幾分誤解させるものである点に留意されたい。しかしながら、上記の説明に従って、左側に入った単一の電子が、複数の電子をほぼ同時に右側に出させるものであることを、読者は立証することができる。
【００２７】
図２（ｂ）において、電子ｅ２は増倍領域に入って衝突電離し、１つの電子−正孔対ｅ−ｈ２を発生する。この場合κ＝１であるので、正孔は電子と同様に衝突電離する。それ故、正孔ｈ２は左側に移動して衝突電離し、もう１つの電子−正孔を発生する。これは、右側に移動する電子が衝突電離して１つの電子−正孔を発生することに似ている。かくして、電子の群が右側から次々と出る。即ち、見れば判るように、この場合の荷電粒子は、イベントが落ち着く前に何回も前後に「揺動」できる。この結果、そのような検出器の周波数応答は、長い増倍時間に起因して低いものとなる。この場合には更に、検出器がガイガーモードにバイアスされると、プロセスが「自己消滅」されなくなって、電荷のビルトアップが、検出器を流れる検出可能なアバランシェ電流になる。
【００２８】
本発明者は、図２（ａ）および２（ｂ）のプロセスを研究して、アバランシェ効果がκ＝１の場合に最小のランダム性（即ち、ジッター）で最も速く起こることを発見した。この発見は、有意である。何故ならば、多くの研究者が雑音を最小化する低κ検出器を探求している中で、本発明者は、κ＝１の増倍領域を使用すれば、単一フォトン検出用の検出器のタイミング精度が改善されることを理解したからである。即ち、κ＝０およびκ＝１の双方の場合は、フォトンの検出のタイミングを示す。これに対し、κ＝１の場合、タイミングのランダム性は少なく、それ故より精度の良いタイミングになる。
【００２９】
この発見は、図３（ａ）および３（ｂ）に示された結果によって実証されている。これは、モンテカルロ・シミュレーションを使用したアバランシェ・ビルドアップ時間のプロットである。図３（ａ）および３（ｂ）の双方において、増倍領域の厚みは、１０００ｎｍに設定されている。しかしながら、κの値は、図３（ａ）では０．２に設定されているのに対し、図３（ｂ）では１．０に設定されている。見れば判るように、アバランシェ・ビルドアップ時間のジッターは、κ＝１に対するものよりもκ＝０．２に対するものの方が低い（３９．９ｐｓ対６５．０ｐｓ）。従って、κ＝１のＡＰＤは、正確なフォトンタイミングに対し、より良好な精度を与える。
【００３０】
この明細書の文脈において、ジッターは、あるイベントが起こった確かな時間の不確定性として定義される。即ち、ジッターは、イベントの時間を「報告」する検出器の不確定性である。より具体的には、１つのフォトンが時刻ｔ＝０で検出器に入射した場合、検出器の応答、即ち検出信号は、後の時刻Ｔで起こる。このことが数回繰り返されると、Ｔの期間が僅かに変化していることが見出される。この変化が、ここではジッターと呼ばれる。これは、フォトンが検出される度に異なる経路をとるＡＰＤ内の電子によって基本的に引き起こされる。これにより、アバランシェがビルドアップするまでの時間が変化する。この明細書の文脈において、ジッターは半値幅（ＦＷＨＭ）として測定される。図３（ｂ）のシミュレーションに見られるように、この発明の設計を使用することによって、ジッターは３９．９ｐｓにまで低減される。しかしながら、実際には、従来のＡＰＤが１００ｐｓ以上のジッターを有する一方で、この発明の設計を使用することによって、発明者は、８０ｐｓのジッターや６５ｐｓ以下のジッターのＡＰＤを実証している。
【００３１】
この研究のもう１つの結果は、κ≒１の増倍領域について、時間ジッターのほとんどは、アバランシェ領域内のアバランシェ・ビルドアップ時間に起因し、ＡＰＤの吸収領域内の転移時間変化には起因しないという発見である。このことは、ＡＰＤ構造を通るキャリアの転移時間を考慮することによって理解される。例えば、吸収領域内で生成されたキャリアは、その領域を一度だけ通過して増倍領域に至る。しかしながら、増倍領域に入った後は、そのキャリアは、アバランシェ電流をビルドアップするために、図２（ｂ）に示すように、統計的に不確定な数の回数だけ前後に「揺動」する。この結果、ＡＰＤを通しての転移時間拡大への寄与、即ちジッターは、増倍領域によって大半が決定される。従って、フォトン計数応用にとって、従来技術によって教示されているように薄くした吸収領域を構築する必要はない。むしろ、充分な吸収領域を構築して、改良された量子効率を実現することができる。事実、種々のＡＰＤは、以下で更に詳細に説明されるように構成され、改良された効率を達成し、しかも８０ｐｓや６５ｐｓ以下の低いジッター時間を有している。
【００３２】
以前の研究者がこれまでに発見し報告したように、ＡＰＤをガイガーモードで動作させると、検出器の雑音が増える。即ち、降伏電圧より高い電界を印加することによって検出器を動作させると、吸収領域に過剰なトンネリング電流を生じさせる。本発明者は、単一フォトン計数用にＡＰＤのガイガーモードでの動作を研究している。周知のように、単一フォトン計数応用は、トンネリング電流によって損なわれる。これは、そのような効果が装置の精度を劇的に低減してしまうためである。従って、本発明者は、ＡＰＤ内部に生じる電界を研究し、低いトンネリング電流でガイガーモード動作を可能とする１つの解法を提供した。この研究及び解法は、以下の段落において図４（ａ）および４（ｂ）を参照して論議される。
【００３３】
図４（ａ）において、ブロック４００は、吸収層ＡＬ（例えば、ＩｎＧａＡｓ）と、中間バンドギャップ遷移層ＴＬ（例えば、ＩｎＧａＡｓＰ）と、増倍層ＭＬ（例えば、ＩｎＰ）とを有したＡＰＤを表している。種々の層の相対的厚みは、表示用に任意に与えられている。これらの層は、ＡＰＤのバルクに沿った位置を表すグラフのＹ軸に整列されている。Ｘ軸は、ＡＰＤに印加された電圧によって生ずる電界を表す。受け入れ不能なトンネリング電流を発生する電界、即ちトンネリング開始電界の値は、線４１０によって表されている。増倍領域の降伏点における電界の値は、線４２０によって表されている。ＡＰＤの通常動作で開始すると、即ち、ＡＰＤに印加された電圧が増倍領域の降伏電圧以下であると、発生される電界は曲線４３０によって例示される。見れば判るように、印加された電圧が降伏電圧以下であるので、増倍領域の電界は降伏値以下である。同様に、吸収領域の電界は、受け入れ不能なトンネリング電流値以下である。これが、従来の研究者によって探求された「最適な」状況、即ち低雑音の高速応答ＡＰＤである。同様の描写のために、トルブジョーン・ネスハイム(Torbjoern Nesheim)の主題：「アバランシェフォトダイオードを使用した単一フォトン検出」、１９９９年の図３．４を参照されたい（www.vad1.com/qcr/torbjoernからダウンロード可能）。
【００３４】
しかしながら、ＡＰＤがガイガーモードで動作させられると、即ちＡＰＤに印加される電圧が降伏電圧を超えると、増倍領域の電界は、曲線４４０によって示されるように、降伏値を超える。この結果、吸収領域の電界もまた増加して、受け入れ可能なトンネリング電流値を超える。そのような結果は、多くの単一フォトン検出応用にとって受け入れ不能である。これは、雑音レベルが禁制的な高さになるからである。この発明の一形態によると、ガイガーモードで動作可能であるが、雑音レベルが受け入れ可能に低いＡＰＤを得るために、ドープされた電界制御層ＣＬ（図４（ｂ））は、吸収領域を「シールド」するように設計される必要がある。この場合、増倍領域の電界が降伏値を超えることは許容される。このことは、曲線４５０によって示されている。この場合、電界制御層ＣＬは、電界の低減を生じて、吸収領域の電界を低レベルに維持する。
【００３５】
特に、増倍領域の電界は、増倍領域の厚さと、それを形成している材料との関数である。それ故、特別なＡＰＤ設計については、増倍領域の厚さと材料を考慮することによって、降伏電界を決定することができる。ＩｎＰのような多くの通常の材料については、降伏電界は刊行文献から容易に得ることができる。これが得られたら、制御層ＣＬは、ガイガーモードにおける吸収領域の電界がトンネリング開始電界以下に維持されることを確実にするように設計される必要がある。このことを達成するためには、ＡＰＤは次のように設計される必要がある。即ち、ＡＰＤがガイガーモードで降伏電位以上にバイアスされたときに、増倍領域と電界制御層での電界の合計降下が十分となって、吸収領域内の電界がトンネリング開始電界以下になることを確実にするようにである。電界の合計降下は、次のように表すことができる。
【００３６】
(数１)
（式１）  ΔＥＴ＝ΔＥＭＬ＋ΔＥＣＬ
【００３７】
ここで、ΔＥＴは増倍領域と電界制御層での電界の合計降下であり、ΔＥＭＬは増倍領域での電界降下であり、ΔＥＣＬは電界制御層での電界降下である。
【００３８】
必要とされる電界の合計降下は、増倍領域の降伏電界に吸収領域のトンネリング電流制限電界の約１／２をプラスまたはマイナスしたものとなるように決定されている。即ち、以下の関係にある。
【００３９】
(数２)
（式２）  ΔＥＴ＝Ｅｂｄ±（１／２）ＥＴＣ
【００４０】
ここで、Ｅｂｄは増倍領域内の降伏電界であり、ＥＴＣはトンネリング電流制限電界、即ちトンネリング電流開始値である。一方、増倍領域および制御層にかかる電界の変化は、それ自身の層に関連したファクターに関して、次のように表現できる。
【００４１】
(数３)
（式３）  ΔＥＭＬ＝ρＭＬｅ−ｔ／ε
【００４２】
(数４)
（式４）  ΔＥＣＬ＝ρＣＬｅ−ｔ／ε
【００４３】
ここで、ρは層内のキャリア密度であり、ｅ−は電子の電荷であり、ｔは層の厚みであり、εは層が形成されている材料の誘電率である。ＭＬは増倍層内の値を示し、ＣＬは電界制御層に関連した値を示す。多くのＡＰＤ設計では、増倍領域は名目的にドープされていないので、キャリア密度ρＭＬは実際に可能な限り低い。そのような設計では、ΔＥＭＬはΔＥＣＬよりも小さい。また、実際に電界低減の全ては電界制御層ＣＬによって達成される。
【００４４】
増倍領域の材料と厚さの選択は、最良の増倍性能に関して行われる。その結果、増倍層の与えられた設計について、式３は増倍領域での電界降下を決定することに使用できる。それから、制御層は、必要とされる追加の電界降下を与えるように設計される必要がある。即ち、
【００４５】
(数５)
（式５）  ΔＥＣＬ＝ΔＥＴ−ΔＥＭＬ
【００４６】
である。式２で置換すると、
【００４７】
(数６)
（式６）  ΔＥＣＬ＝Ｅｂｄ±（１／２）ＥＴＣ−ΔＥＭＬ
【００４８】
となる。次いで、式４で置換すると、
【００４９】
(数７)
（式７）  ρＣＬｔ＝（ε／ｅ−）［Ｅｂｄ±（１／２）ＥＴＣ−ΔＥＭＬ］
【００５０】
となる。式７は、非常に低い雑音でガイガーモードの動作を可能にする電界制御層のドーピングレベルと厚みの積を具体化したものである。
【００５１】
一般には、ΔＥＭＬの得られた値を式７で使用する。しかしながら、増倍領域での電界降下が小さい場合（例えば、名目的な真性増倍領域を有することによって）、あるいはより高い安全マージンを得るために、ΔＥＭＬをゼロに設定することがある。この結果、制御層での電界降下は、低雑音動作に必要な合計電界降下と等しくなる。
【００５２】
式７で表現された関係は、本発明の実施形態によるＡＰＤを製造することに使用されている。この例のＡＰＤは、フォトン計数応用のために設計されていて、ＩｎＧａＡｓ吸収層と、ドープされたＩｎＰ増倍層とを使用する。本発明の実施形態によるＡＰＤの層の一例が、図５に示されている。図５に示された層は、バルク−プレーナ形状またはエッチングされたメサ形状のいずれかに形成され、そしてそれらの層の厚みは、ここでは図解的にのみ示されている。ｎ＋ＩｎＰからなる基板５００が設けられ、その上にはｎ＋ＩｎＰからなる緩衝層５１０が堆積または成長されている。吸収層５２０はｉ−ＩｎＧａＡｓまたはｉ−ＩｎＧａＡｓＰのいずれかで形成され、その次にはｎ−ＩｎＧａＡｓまたはｎ−ＩｎＧａＡｓＰからなる吸収層５３０が続いている。それからｎ−ＩｎＧａＡｓＰからなる中間バンドギャップ勾配層５４０が設けられている。特に、この実施形態では、単一勾配層が使用されているが、他の実施形態では、低バンドギャップ吸収領域から高バンドギャップ吸収領域への円滑な遷移のために必要とされる複数の勾配層が使用されることもある。従来から知られているように、勾配層は、異なるバンドギャップの材料間の界面にトラッピングする電荷を回避するために使用される。例えば、このことは化学式ＧａｘＩｎ１−ｘＡｓｙＰ１−ｙの３つの勾配層を使用して行われる。この３つの勾配層は、典型的には１．１、１．３、および１．５μｍのバンドギャップ吸収カットオフλＣをそれぞれ有する。単一または複数の勾配層の隣には、ＩｎＰからなるドープされた制御層５５０が続いている。制御層５４０のドーピングの量と厚みは、式７の関係を使用して設計されている。増倍層５６０はｉ−ＩｎＰからなり、その隣にはｐ＋−ＩｎＰからなる遷移層５７０が続いている。金属化層５８０が設けられて、電気的コンタクトを与えている。
【００５３】
特に、ＡＰＤをガイガーモードで動作させるために、比較的高電圧、例えば２５−６５ボルトがデバイスに印加される。この結果、高電界がＡＰＤに生成される。しかしながら、高電界は、過剰なトンネリング電流を吸収領域５２０に誘導し、これにより受け入れ不能な雑音レベルを生成する。従って、ドープされた電界制御層５５０が設けられている。電界制御層５５０は、増倍領域５６０の高電界を維持するが、その電界から吸収領域５２０を「シールド」する。即ち、制御層５５０のドーピングとその厚みとの積、即ちρＣＬｔは、吸収領域５２０での電界をトンネリング開始レベル以下に維持するように設計されている。１つの特別な例によると、制御層５５０のドーピング−厚み積は２．７＊１０１２ｃｍ−２であり、その厚みは約０．１μｍである。この例では、ＡＰＤは降伏電圧で動作させられ、吸収領域の電界は、許容されるトンネリング値（ＩｎＧａＡｓ吸収層の例では）１０Ｖ／μｍの約半分である５Ｖ／μｍに維持される。この例では、制御層５５０は、その厚み沿って約４０Ｖ／μｍの電界低減を与えた。
【００５４】
異なる実施形態によると、種々の制御層は、０．１０μｍの厚みと、２．８−３．４＊１０１７ｃｍ−３の範囲のドーピングレベルとを有するように設計される。これらの実施形態では、降伏電圧において、吸収領域での最大電界が５Ｖ／μｍ以上となる。一方、上側のドーピング領域にとって、吸収領域での電界は、実際には約−４．５Ｖ／μｍである。かくして、そのようなＡＰＤは、吸収領域での電界を非常に低く保ちながら、降伏電圧以上の電圧で動作可能であり、これにより発生する雑音を非常に少ないものにする。例えば、この例で与えられたドーピングの高い端部では、降伏電界以上の１０Ｖ／μｍでＡＰＤを動作させることができる。また、吸収領域の電界は、最大許容電界１０Ｖ／μｍ以下である５Ｖ／μｍを依然として維持する。従って、ＩｎＰ電界制御領域を約１０１６−１０１８ｃｍ−３のレベルにドープすることは有利である。
【００５５】
この発明のもう１つの実施形態では、図５の例で与えられるような構造を有したＡＰＤは、室温以下で動作するように設計されている。理想的には、検出器は約−１５０°Ｃで運用されるが、結局はＩｎＰ製造技術が十分に改良されると、これが最適動作点になる。しかしながら現時点では、不純物がこれら低温での動作を実用的でないものとしている。従って、この実施形態のＡＰＤは、−９０から−４０°Ｃまたは−８０から−５０°Ｃの温度範囲で動作するように設計されている。特に、そのような温度では、制御層５５０内のドーパントは凍結し、これにより電界制御層５５０が、吸収領域５２０での電界を低減することに関して、その有効性を失う。それ故、この発明の実施形態によれば、制御層５５０内のドーパント濃度は、凍結したドーパントを補償するように増加される。この実施形態によると、制御層５５０のドーピングは、２．５＊１０１６−３．５＊１０１８ｃｍ−３の範囲にある。
【００５６】
この発明のもう１つの実施形態によると、図５の例のような層を有したＡＰＤが構成される。但し、増倍層５６０は高κ材料で形成されている。この実施形態に適した高κ材料の一例は、κ＝０．８２のＧａ０．１８Ｉｎ０．８２Ａｓ０．３９Ｐ０．６１である。
【００５７】
図６は、この発明の実施形態に係るＡＰＤを利用したテストおよびデバッグシステムの主要部品を模式的に示す概略図である。このシステムは、市販の自動テスト装置６０５（ＡＴＥ）と関連して動作する。このＡＴＥは一般に、コントローラ、例えばプリプログラム型コンピュータ６８０と、コントローラ６８０によって発生された信号をテスト対象のデバイス（ＤＵＴ）６１０へ周知の手法で配送することに使用されるアダプター６２５を有するテストヘッドとを備える。具体的には、ＡＴＥは、ＤＵＴを刺激して、種々のタスクを行わせる信号を発生することに使用される。この場合のタスクは、チップをチェックおよび／またはデバッグするためにチップデザイナーによって設計されるようなものである。コントローラ６８０によって発生される種々の信号は、アダプター６２５を介してＤＵＴ６１０へ配送される。アダプター６２５は、スペース変換器と、ＤＵＴ積載ボードと、ＤＵＴソケットとを周知の手法で含んでいる。
【００５８】
図６に示された実施形態では、ＡＴＥテストヘッドは、振動隔離型テストベンチ６１５の上に配置されている。一方、光学系全体と、撮像および検知システムと、Ｘ−Ｙステージ６７５とを収容するチャンバ６００は、下側に配置されている。このことにより、多大な利点が与えられる。何故ならば、このシステムが、チャンバ６００内の要素と干渉したり、それを修正することなく、如何なるタイプ及びサイズのＡＰＤとでも使用可能になるからである。むしろ、ＡＴＥは、ＤＵＴを上から配置することに使用される。この場合、光学系６２０は、開口６８５を通してＤＵＴを見ることができる。ステージ６７５は、開口６８５内の任意に位置に集束光学系を配置することを可能にする。
【００５９】
図６のシステムの種々の要素は、その動作モードを参照して説明される。一般に、このシステムは、ナビゲーションモードと検出モードの２つのモードで動作する。この説明では、「ナビゲーションモード」への言及は、ナビゲーション、対象獲得、および撮像を含むように理解されるべきである。それ故、これらの用語は、ここでは相互交換可能に使用される。ナビゲーションモードでは、光源６３０がＤＵＴを照明することに使用される。光源６３０は、例えばＩＲレーザや、タングステンまたはハロゲンランプを使用して、赤外領域の光を放射する。この光は、ＤＵＴ上に集光され、そこで反射されて、集束光学系６２０によって集束され、さらにビームスプリッタ６６０を通して選択的にイメージャ６４５に向けて指向される。イメージャ６４５は、赤外領域で撮像可能な２次元検出器、例えばビジコンである。ＩＲビジコンは、例えばハママツ社から市販されている(http://usa.hamamatsu.com)。ビームスプリッタミラー６６５は、集束された光の一部をオプションの焦点合わせシステム６４０へ偏向することに使用される。この代わりに、イメージャ６４５が焦点合わせに使用されることもある。
【００６０】
切換可能なミラー６３５は、ナビゲーションモードと検出モードとの間で、光路を選択的に変更可能である必要がある。この目的のために、ミラー６３５は、機械的に移動または回転させられる。あるいは、選択されたモードに従って反射力を変更可能なアクティブ要素で構成される。この場合、一方のモードでは完全に反射性になり、他方のモードでは完全に透過性になる。回転実施用の基板は、その透過性の半分と反射性の他の半分とを有するように形成される。そのような基板には、反射性または透過性部分を望み通りに光路に挿入するために、回転機構が設けられる。
【００６１】
加えて、機械化された開口６７０が、フィールドレンズ６９５と共に、収集光学系６２０の像平面に設けられている。特に、この実施形態では、収集光学系６２０の像平面は、２つの位置、即ち開口６７０およびレンズ６９５と、検出器６４５とに生成される。この実施形態の特徴は、機械化された開口６７０が背後から照明され、そして像平面における視野を規定することに使用されるという点にある。即ち、行われる特別なテストに依存して、ＤＵＴの特別な部分を放射用に選択することを望むことがある。ＣＡＤソフトウエア、例えばケイデンス(Cadence)に記憶されているチップデザイン及びレイアウトに関する情報を使用して、またナビゲーションソフトウエア、例えばナイツテクノロジー(Knights Technology)から入手可能なマーリンのフレームワーク(Merlin’s Framework)を使用して(www.electroglass.com)、放射テスト用の特別なデバイスを選択することができる。ユーザがデバイスまたは位置を選択すると、システムはステージ６７５を起動して、選択されたデバイスまたは位置に、集束光学系の中心が合わせられる。その後、開口６７０は、所望の特別なテストに適するように、視野を増加または減少させるように調整される。
【００６２】
適切な視野が設定され、且つ像が結像されると、ミラー６３５を回転してＩＲ感知検出器６５０に向かう光路が確立される。加えて、テスト中は、光源６３０が遮断または遮蔽されることが好ましい。ここで認められるべきは、勿論、チャンバ６００が、そこに包含された光学系、イメージャおよびセンサーに到達する外来光を防止するという点である。
【００６３】
テスト中のフォトン検知は、検出器６５０によってなされる。この検出器は、上述したようにこの発明の実施形態によって構成され、かつガイガーモードで動作させられるＡＰＤである。検出器６５０からの信号は、高速データ獲得電子回路６５５によってサンプリングされる。コントローラ６８０は、例えば専用のソフトウエアを走らせる汎用コンピュータであるが、これは、システムの種々の要素、例えばステージやサンプルを制御することに使用される。コントローラ６８０は、ＡＴＥ６０５からの同期信号を受信する。
【００６４】
図７（ａ）はＡＰＤをガイガーモードで動作させることに使用される、この発明の実施形態に係る電気回路の回路図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の回路に現れる種々の電位を示すグラフである。雑音の量を制限するために、降伏電圧以下の電圧ＶｂがＡＰＤに印加される。それから、フォトン放射が予測されるときは（例えば、ＡＴＥからの信号毎に）、ＡＰＤにかかる電圧は、パルス発生器Ｖｐによって降伏電圧以上に増加される。このパルスの期間τは、具体的な応用に依存した所望の長さに調整できる。並列負荷ｃは、ＡＰＤ７００によって何もフォトンが検出されない場合に、差動増幅器７１０の２入力の電位が同じなるように調整される。一方、ＡＰＤによってフォトンが検出され、そしてアバランシェイベントが起こる場合は、大きな電流が負荷ｃを通してよりもＡＰＤ７００を通して流れ、これにより検出イベントが差動増幅器７１０に起こる。
【００６５】
この回路にかかる電位の一例が図７（ｂ）に示されている。Ｙ軸は電圧を示し、Ｘ軸は時間を示す。電圧と時間の双方は、任意スケールで示されている。これは、両者が特別な応用に依存するからである。点線マークは、増倍領域の降伏電圧ＶＢＤを示している。Ｖｂは図７（ａ）の電圧源Ｖｂから印加される電圧レベルであり、Ｖａは差動増幅器７１０の出力電圧である。図示のように、第１の期間に印加される電圧はＶｂであり、これは降伏電圧以下のバイアス電圧である。その後、パルス発生器によって電圧をＶｐへ上昇することによって、窓期間τが作成される。この第１の窓の間は、フォトンは検出されない。それ故、増幅器７１０の出力は、一定値を保つ。電位は、それからバイアス電位Ｖｂへと低減される。その後、第２の窓がパルス発生器によって生成され、この間にＡＰＤによってフォトンが検出され、またアバランシェイベントが起こる。この結果、差動増幅器からパルスが出力される。
【００６６】
この発明は特別な実施形態を参照して説明されてきたが、添付の請求の範囲によって規定される発明の範囲および精神から逸脱することなく、当業者によって種々の修正および変更がなされ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】エッチングされたメサＡＰＤを模式的に示す。
【図２】（ａ）は、κ＝０のＡＰＤ内で起こる増倍プロセスを示す。（ｂ）は、κ＝１のＡＰＤ内で起こる増倍プロセスを示す。
【図３】（ａ）は、モンテカルロ・シミュレーションを使用したκ＝０．２に対するアバランシェ・ビルドアップ時間のプロットである。（ｂ）は、モンテカルロ・シミュレーションを使用したκ＝１に対するアバランシェ・ビルドアップ時間のプロットである。
【図４】（ａ）は、従来のＡＰＤを模式的に表すもので、そのＡＰＤの対応する領域内の電界を示すグラフを伴う。（ｂ）は、この発明の実施形態に係るＡＰＤを模式的に表すもので、そのＡＰＤの対応する領域内の電界を示すグラフを伴う。
【図５】この発明の実施形態に係るＡＰＤを構成する種々の層を模式的に表す。
【図６】この発明の実施形態に係るＡＰＤを利用したフォトン計数装置を模式的に表す。
【図７】（ａ）は、ＡＰＤをガイガーモードで動作させることに使用される、この発明の実施形態に係る電気回路の回路図である。（ｂ）は、（ａ）の回路に現れる種々の電位を示すグラフである。
【図１】
2005510883.tif 000003
【図２】
2005510883.tif 000004
【図３】
2005510883.tif 000005
【図４】
2005510883.tif 000006
【図５】
2005510883.tif 000007
【図６】
2005510883.tif 000008
【図７】
2005510883.tif 000009
【国際調査報告】
2005510883.tif 000010
2005510883.tif 000011
2005510883.tif 000012