(57)【要約】【課題】量子ドット型光検知器において、量子効率を向上させ、十分な感度が得られるようにし、その性能を向上させる。【解決手段】量子ドット型光検知器を、量子ドット５Ａと量子ドット５Ａを埋め込む第１埋込層５Ｂとを含む複数の量子ドット層５を備え、複数の量子ドット層５のそれぞれに含まれる量子ドット５Ａが積層方向に整列してコラムナ量子ドット２Ａを構成しているコラムナ量子ドット層２と、コラムナ量子ドット層２を挟む２つの電極層３と、コラムナ量子ドット層２と２つの電極層３のうちキャリア供給側の電極層３Ａとの間に設けられ、キャリア供給側電極層３Ａに接し、かつ、不純物がドープされているキャリア供給用量子ドット４Ａと、キャリア供給用量子ドット４Ａを埋め込む第２埋込層４Ｂとを含むキャリア供給用量子ドット層４とを備えるものとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子ドットと前記量子ドットを埋め込む第１埋込層とを含む複数の量子ドット層を備え、前記複数の量子ドット層のそれぞれに含まれる量子ドットが積層方向に整列してコラムナ量子ドットを構成しているコラムナ量子ドット層と、
前記コラムナ量子ドット層を挟む２つの電極層と、
前記コラムナ量子ドット層と前記２つの電極層のうちキャリア供給側の電極層との間に設けられ、前記キャリア供給側電極層に接し、かつ、不純物がドープされているキャリア供給用量子ドットと、前記キャリア供給用量子ドットを埋め込む第２埋込層とを含むキャリア供給用量子ドット層とを備えることを特徴とする量子ドット型光検知器。
【請求項２】
前記コラムナ量子ドット層を複数含み、
前記複数のコラムナ量子ドット層の間に、不純物がドープされている他のキャリア供給用量子ドットと、前記他のキャリア供給用量子ドットを埋め込む第３埋込層とを含む他のキャリア供給用量子ドット層を備えることを特徴とする、請求項１記載の量子ドット型光検知器。
【請求項３】
前記複数のコラムナ量子ドット層の間に、不純物がドープされているキャリア供給用半導体層を備え、
前記他のキャリア供給用量子ドットが、前記キャリア供給用半導体層の前記キャリア供給側電極層の側とは反対側に接することを特徴とする、請求項２記載の量子ドット型光検知器。
【請求項４】
前記複数のコラムナ量子ドット層の層間距離が、３０ｎｍ以上であり、
前記複数の量子ドット層及び前記キャリア供給用量子ドット層の層間距離が、１０ｎｍ以上３０ｎｍ未満であることを特徴とする、請求項２又は３記載の量子ドット型光検知器。
【請求項５】
前記キャリア供給用量子ドットの側面に接し、前記第２埋込層よりもバンドギャップが広い材料からなるバリア層を備え、
前記第２埋込層が、前記バリア層上に形成され、前記キャリア供給用量子ドットの上部を覆っていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の量子ドット型光検知器。
【請求項６】
電極層の表面に接するように、不純物がドープされているキャリア供給用量子ドットを形成し、
前記キャリア供給用量子ドットの真上にコラムナ量子ドットを含むコラムナ量子ドット層を形成し、
前記コラムナ量子ドット層上に、電極層を形成することを特徴とする量子ドット型光検知器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子ドット型光検知器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、入射した光を吸収したときに流れる電流を捕えることによって光を検知する光検知器のうち、量子ドット型光検知器が注目されている。
従来の量子井戸型光検知器では、垂直入射光を吸収できなかったが、量子ドット型光検知器では、３次元でキャリアを閉じ込め、垂直入射光を吸収することができる。
その代表的なものに、量子ドット型赤外線検知器がある。
【０００３】
ここで、図４は、標準的な量子ドット型赤外線検知器の構造を示す模式的断面図である。
図４に示すように、標準的な量子ドット型赤外線検知器では、ＩｎＡｓ量子ドットをｉ−ＧａＡｓ中間層（埋込層）で埋め込んだものを量子ドット層とし、この量子ドット層を積層した複数の量子ドット層（あるいは１層の量子ドット層）を、ｎ−ＧａＡｓ電極層で挟んだ構造になっている。
【０００４】
このように、量子ドット型赤外線検知器では、量子ドットを中間層で埋め込んで形成される活性領域を電極層で挟んだ構造になっている。そして、活性領域に赤外線が入射すると、量子ドット内に束縛された電子が励起され、赤外線の入射量に応じた光電流を発生するため、これを検知することで赤外線を検知するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−９１４２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の量子ドット型赤外線検知器では、例えば量子ドット層を３０層とし、ドット密度を２×１０１０ｃｍ−２とした場合、量子効率は３％程度であり、十分な感度が得られない。これは、量子ドット１個当たりの量子効率が５×１０−１２％程度と極めて小さいからである。
量子効率の改善策として、例えば、ドット密度を増やしたり、積層数を増やしたりすることが考えられる。
【０００７】
このほか、図５に示すように、複数の量子ドット層を積層させる際に各量子ドット層の層間距離を３０ｎｍ未満にすることで量子ドットを成長方向に整列させてコラムナ量子ドットを形成することも考えられる。
ここで、量子ドットが光を感じるには、キャリア（電子）が量子ドットに入っている必要がある。
【０００８】
従来の量子ドット型赤外線検知器では、量子ドットがランダムに配置されるため、隣接した量子ドット層に含まれる量子ドットを経由してキャリアが供給されにくく、各量子ドットには、個別に、その周囲からキャリアが供給されることになる。
これに対し、コラムナ量子ドットを用いた量子ドット型赤外線検知器では、量子ドットが成長方向に整列しているため、隣接した量子ドット層に含まれる量子ドットを経由してキャリアが供給され、これにより、キャリアの供給が容易となり、赤外線の吸収確率が高くなることが期待される。
【０００９】
しかしながら、コラムナ量子ドットを用いた量子ドット型赤外線検知器であっても、量子効率は変わらないことが実験でわかってきた。
これは、従来の量子ドット型赤外線検知器と、コラムナ量子ドットを用いた量子ドット型赤外線検知器において、１層の量子ドット層でのフィルファクタ（量子ドットが面内で占める割合）を同じ値ｆとし、積層数をｎとすると、入射した赤外線が量子ドットに当たる確率はｆ＊ｎとなり、両者とも同じであるからであると考えられる。なお、フィルファクタｆの値は通常０．２〜０．５程度である。
【００１０】
そこで、量子ドット型光検知器において、量子効率を向上させ、十分な感度が得られるようにし、その性能を向上させたい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このため、本量子ドット型光検知器は、量子ドットと量子ドットを埋め込む第１埋込層とを含む複数の量子ドット層を備え、複数の量子ドット層のそれぞれに含まれる量子ドットが積層方向に整列してコラムナ量子ドットを構成しているコラムナ量子ドット層と、コラムナ量子ドット層を挟む２つの電極層と、コラムナ量子ドット層と２つの電極層のうちキャリア供給側の電極層との間に設けられ、キャリア供給側電極層に接し、かつ、不純物がドープされているキャリア供給用量子ドットと、キャリア供給用量子ドットを埋め込む第２埋込層とを含むキャリア供給用量子ドット層とを備えることを要件とする。
【００１２】
本量子ドット型光検知器の製造方法は、電極層の表面に接するように、不純物がドープされているキャリア供給用量子ドットを形成し、キャリア供給用量子ドットの真上にコラムナ量子ドットを含むコラムナ量子ドット層を形成し、コラムナ量子ドット層上に、電極層を形成することを要件とする。
【発明の効果】
【００１３】
したがって、本量子ドット型光検知器及びその製造方法によれば、量子効率を向上させ、十分な感度が得られるようにすることができ、その性能を向上させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態にかかる量子ドット型赤外線検知器の構成を示す模式的断面図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態にかかる量子ドット型赤外線検知器の変形例の構成を示す模式的断面図である。
【図３】本実施形態にかかる量子ドット型赤外線検知器の他の変形例の構成を示す模式的断面図である。
【図４】従来の量子ドット型赤外線検知器の構成を示す模式的断面図である。
【図５】本実施形態にかかる量子ドット型赤外線検知器の創案過程で考慮された構成を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面により、本実施形態にかかる量子ドット型光検知器及びその製造方法について、図１〜図３を参照しながら説明する。
本実施形態では、量子ドット型光検知器として、自己組織化量子ドットを用いた受光デバイスであって、赤外線の吸収を量子ドットによって行ない、赤外線の入射量に応じて光電流を発生させる量子ドット型赤外線検知器を例に挙げて説明する。
【００１６】
本量子ドット型赤外線検知器は、図１に示すように、半導体基板１上に、コラムナ量子ドット層２（活性層；吸収層）と、コラムナ量子ドット層２を挟む２つの電極層３（コンタクト層）と、コラムナ量子ドット層２と２つの電極層３のうちキャリア供給側の電極層３Ａとの間に設けられたキャリア供給用量子ドット層４とを備える。
ここで、キャリア供給用量子ドット層４は、キャリア供給側電極層３Ａに接し、かつ、不純物がドープされている複数のキャリア供給用量子ドット４Ａと、これらのキャリア供給用量子ドット４Ａを埋め込む埋込層４Ｂ（第２埋込層）とを含む。
【００１７】
つまり、複数のキャリア供給用量子ドット４Ａは、キャリア供給側電極層３Ａ上に直に形成されている。そして、これらのキャリア供給用量子ドット４Ａのみに不純物（電極層と同じ導電型の不純物）がドープされている。つまり、コラムナ量子ドット層２やキャリア供給用量子ドット４Ａを埋め込む埋込層４Ｂには、不純物はドープされておらず、キャリア供給側電極層３Ａ上に直に形成された複数のキャリア供給用量子ドット４Ａのみに不純物がドープされている。
【００１８】
ここでは、複数のキャリア供給用量子ドット４Ａは、１個の量子ドットに１個以上のキャリアが入るように高濃度で不純物がドープされている。つまり、キャリア供給用量子ドット４Ａのドープ量は１電子／１ドット以上である。これにより、コラムナ量子ドット２Ａに確実にキャリアを供給できるようになる。
コラムナ量子ドット層２は、複数の量子ドット５Ａと、これらの量子ドット５Ａを埋め込む埋込層５Ｂ（第１埋込層）とを含む複数の量子ドット層５を備える。
【００１９】
このコラムナ量子ドット層２では、複数の量子ドット層５のそれぞれに含まれる量子ドット５Ａが積層方向に整列してコラムナ量子ドット２Ａを構成している。
ここでは、上述のキャリア供給用量子ドット４Ａ、及び、コラムナ量子ドット層２を構成する複数の量子ドット層５のそれぞれに含まれる量子ドット５Ａが積層方向に整列している。つまり、キャリア供給用量子ドット４Ａの上方に、積層方向へ向けて、コラムナ量子ドット２Ａを構成する複数（複数段）の量子ドット５Ａが整列している。
【００２０】
なお、ここでは、キャリア供給用量子ドット層４上にコラムナ量子ドット層２が形成されているものとして説明しているが、キャリア供給用量子ドット層も含む全体をコラムナ量子ドット層と見ることもできる。つまり、コラムナ量子ドット層の最下層（第１層；１段目）の量子ドット層が、不純物がドープされた量子ドットを含むキャリア供給用量子ドット層になっていると見ることもできる。
【００２１】
上述のように、キャリア供給側電極層３Ａ上にキャリア供給用量子ドット４Ａが直に形成されており、このキャリア供給用量子ドット４Ａに不純物がドープされており、キャリア供給用量子ドット４Ａ及びコラムナ量子ドット層２を構成する複数の量子ドット層５のそれぞれに含まれる量子ドット５Ａが積層方向に整列している。
これにより、キャリア供給側電極層３Ａから、コラムナ量子ドット層２を構成する複数の量子ドット層５のそれぞれに含まれる量子ドット５Ａへ、キャリア供給用量子ドット４Ａを経由して、キャリアが供給されることになる。
【００２２】
この場合、キャリア供給用量子ドット４Ａによって、キャリア供給側電極層３Ａ上に先端が細くなった突起が形成され、これがキャリア供給構造（キャリア供給源）となる。つまり、キャリア供給側電極層３Ａから供給されるキャリアがキャリア供給用量子ドット４Ａの先端から放出されることになる。また、キャリア供給用量子ドット４Ａを設けることで、キャリア供給源とコラムナ量子ドット２Ａを構成する最もキャリア供給側電極層３Ａに近い側の量子ドット５Ａとの間の距離も短くなる。このため、コラムナ量子ドット２Ａに確実にキャリアを供給できるようになり、量子効率を向上させることができる。この結果、量子ドット型赤外線検知器の特性を向上させることができる。
【００２３】
これに対し、図５に示すようなコラムナ量子ドットを用いた量子ドット型赤外線検知器では、キャリア供給側の電極層からコラムナ量子ドットを構成する各量子ドットへキャリアを供給する際に、量子ドットが形成されていない領域にもキャリアが流れやすいため、コラムナ量子ドットへのキャリアの供給効率が悪く、量子効率を向上させることが難しい。
【００２４】
ところで、本実施形態では、図１に示すように、複数の量子ドット層５及びキャリア供給用量子ドット層４の層間距離は、１０ｎｍ以上３０ｎｍ未満とするのが好ましい。
これは、１０ｎｍ未満にすると、各量子ドット層４，５に含まれる量子ドット４Ａ，５Ａ間の波動関数が重なり合って１個の量子ドットのようになってしまうからである。また、３０ｎｍ以上にすると、複数の量子ドット５Ａ（４Ａ）が積層方向に整列したコラムナ量子ドット２Ａにならず、ランダム配置の通常の量子ドットになってしまうからである。
【００２５】
このように、本実施形態のコラムナ量子ドット２Ａは、複数の量子ドット５Ａ（４Ａ）が積層方向に整列しているものの、積層方向に整列する複数の量子ドット５Ａ（４Ａ）（各段の量子ドット）は互いに独立した量子ドットとして機能するようになっている。
なお、ここでは、量子ドット型赤外線検知器を、１層のコラムナ量子ドット層２を備えるものとして構成しているが、これに限られるものではない。
【００２６】
例えば図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、量子ドット型赤外線検知器を、複数のコラムナ量子ドット層２を含むものとして構成しても良い。これにより、さらに量子効率を向上させることができる。
この場合、図２（Ｂ）に示すように、複数のコラムナ量子ドット層２の間に、不純物（電極層と同じ導電型の不純物）がドープされている複数のキャリア供給用量子ドット（他のキャリア供給用量子ドット）６Ａと、これらのキャリア供給用量子ドット６Ａを埋め込む埋込層６Ｂ（第３埋込層）とを含むキャリア供給用量子ドット層６を備えるものとするのが好ましい。
【００２７】
さらに、図２（Ａ）に示すように、複数のコラムナ量子ドット層２の間に、不純物（電極層と同じ導電型の不純物）がドープされているキャリア供給用半導体層７を備えるものとし、複数のキャリア供給用量子ドット６Ａが、キャリア供給用半導体層７のキャリア供給側電極層３Ａの側とは反対側に接するようにしても良い。
この場合、キャリア供給用量子ドット６Ａは、上述のキャリア供給用量子ドット４Ａと同様に、１個の量子ドットに１個以上のキャリアが入るように高濃度で不純物がドープされている。これにより、コラムナ量子ドット２Ａに確実にキャリアを供給できるようになる。
【００２８】
また、このように複数のコラムナ量子ドット層２を設ける場合、複数のコラムナ量子ドット層２の層間距離は３０ｎｍ以上とするのが好ましい。
これは、３０ｎｍ以上とすることで、上下のコラムナ量子ドット層２を分離独立させることができる。つまり、上側のコラムナ量子ドット層２を形成する際に、下側のコラムナ量子ドット層２に含まれるコラムナ量子ドット２Ａの配置の影響を受けないようにすることができる。これにより、歪みの影響が大きくなって、結晶欠陥が生じてしまうのを防止することができる。
【００２９】
次に、本実施形態にかかる量子ドット型赤外線検知器の製造方法について説明する。
まず、電極層３Ａの表面に接するように、不純物がドープされているキャリア供給用量子ドット４Ａを形成する。
次に、キャリア供給用量子ドット４Ａの真上にコラムナ量子ドット２Ａを含むコラムナ量子ドット層２を形成する。
【００３０】
そして、コラムナ量子ドット層２上に、電極層３を形成する。
これにより、上述のように構成される量子ドット型赤外線検知器が製造される。
以下、より具体的に説明する。
ここでは、複数のコラムナ量子ドット層２を備え、各コラムナ量子ドット層２の間にキャリア供給用量子ドット層６及びキャリア供給用半導体層７を備える量子ドット型赤外線検知器の製造方法を例に挙げて、図２（Ａ）を参照しながら説明する。
【００３１】
まず、例えばＭＢＥ法によって、ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＧａＡｓ電極層３Ａ（キャリア供給側電極層；キャリア濃度ｎ＝１×１０１８ｃｍ−３）を例えば１０００ｎｍの厚さになるように形成する。
次いで、例えば、基板温度５００℃、ＩｎＡｓ成長速度０．１ＭＬ／ｓｅｃ、ＩｎＡｓ供給量２．１ＭＬで、１段目の量子ドット４Ａを形成する。ここでは、ドット密度２．５×１０１０ｃｍ−２、高さ６ｎｍ、ドット直径３０ｎｍのＩｎＡｓ量子ドット４Ａが形成される。
【００３２】
特に、本実施形態では、この１段目の量子ドット４Ａにはｎ型不純物（例えばＳｉ）がドープされている。ここでは、不純物供給源のセル温度を調節してドープ量を調節する。これにより、量子ドット１個当たりキャリア（電子）が２個〜１０個程度（例えば５個）入るようにする。つまり、１個の量子ドットに１個以上のキャリアが入るように高濃度で不純物がドープされていることになる。
【００３３】
次に、例えば厚さ２０ｎｍのｉ−ＧａＡｓ埋込層４Ｂを形成する。つまり、１段目の量子ドット４Ａをｉ−ＧａＡｓ埋込層４Ｂによって埋め込むことによって、１段目の量子ドット層４を形成する。
続けて、例えば、ＩｎＡｓ成長速度０．１ＭＬ／ｓｅｃ、ＩｎＡｓ供給量２．１ＭＬで、２段目の量子ドット５Ａを形成する。ここでは、ドット密度２．５×１０１０ｃｍ−２、高さ６ｎｍ、ドット直径３０ｎｍのＩｎＡｓ量子ドット５Ａが形成される。このような量子ドット５Ａによって、６μｍ程度の波長の赤外線を検知することができる。特に、本実施形態では、この２段目の量子ドット５Ａはノンドープである。
【００３４】
さらに、例えば厚さ２０ｎｍのｉ−ＧａＡｓ埋込層５Ｂを形成する。つまり、２段目の量子ドット５Ａ（ノンドープ）をｉ−ＧａＡｓ埋込層５Ｂによって埋め込むことによって、２段目の量子ドット層５を形成する。
以後、この２段目の量子ドット層５を形成するのと同様に、３段目、４段目、５段目の量子ドット層５を形成する。但し、５段目の量子ドット５を形成した後に形成するｉ−ＧａＡｓ埋込層５Ｂの厚さは例えば５０ｎｍとしている。
【００３５】
ここでは、ｉ−ＧａＡｓ埋込層５Ｂの厚さ、即ち、各量子ドット層５の層間距離が２０ｎｍになっているため、１段目〜５段目の量子ドット５Ａは積層方向に整列するように形成されることになる。つまり、ｎ−ＧａＡｓ電極層３Ａ上に、５段の量子ドット４Ａ，５Ａを積層させてなるコラムナ量子ドットが形成される。
本実施形態では、１段目の量子ドット４Ａは、キャリア供給側の電極層３Ａ上に直に形成され、不純物がドープされており、キャリア供給源として機能するキャリア供給用量子ドットである。一方、２〜５段目の量子ドット５Ａは、赤外線検知部として機能するコラムナ量子ドット２Ａを構成する。このため、１段目のキャリア供給用量子ドット４Ａを含むキャリア供給用量子ドット層４上に、２〜５段目の量子ドット５Ａからなり、赤外線検知部として機能するコラムナ量子ドット２Ａ（赤外線検知用コラムナ量子ドット）を含むコラムナ量子ドット層２（赤外線検知用コラムナ量子ドット層）が積層されることになる。
【００３６】
このようにして、１層目のキャリア供給用量子ドット層４上に、４段の量子ドット５Ａが積層方向に整列してなる１層目のコラムナ量子ドット層２が形成される。
次に、２層目のキャリア供給用量子ドット層６及びコラムナ量子ドット層２を形成する。
つまり、まず、上述の１層目のコラムナ量子ドット層２を構成する厚さ５０ｎｍのｉ−ＧａＡｓ埋込層５Ｂ上に、ｎ−ＧａＡｓ層７（キャリア濃度ｎ＝１×１０１８ｃｍ−３）を例えば５ｎｍの厚さになるように形成する。このｎ−ＧａＡｓ層７は、２層目のコラムナ量子ドット層２にキャリアを供給するためのキャリア供給用半導体層である。
【００３７】
次いで、上述の１層目のキャリア供給用量子ドット層４を形成するのと同様に、２層目のキャリア供給用量子ドット層６を形成する。
そして、上述の１層目のコラムナ量子ドット層２を形成するのと同様に、２層目のコラムナ量子ドット層２を形成する。
このようにして、２層目のキャリア供給用量子ドット層６上に、４段の量子ドット５Ａが積層方向に整列してなる２層目のコラムナ量子ドット層２が形成される。つまり、１層目のコラムナ量子ドット層２上に、キャリア供給用半導体層７（ｎ−ＧａＡｓ層）を介して、２層目のキャリア供給用量子ドット層６、及び、２層目のコラムナ量子ドット層２が形成される。
【００３８】
なお、上述のように、１層目のコラムナ量子ドット層２の最上層のｉ−ＧａＡｓ埋込層５Ｂの厚さは例えば５０ｎｍとしており、１層目のコラムナ量子ドット層２と２層目のコラムナ量子ドット層２の層間距離が３０ｎｍ以上になっているため、１層目のコラムナ量子ドット層２に含まれるコラムナ量子ドット２Ａの配置の影響を受けることなく、２層目のコラムナ量子ドット層２に含まれるコラムナ量子ドット２Ａを形成することができる。
【００３９】
以後、このような工程を８回繰り返して、キャリア供給用半導体層７（ｎ−ＧａＡｓ層）を介して、３層目〜１０層目のキャリア供給用量子ドット層６及びコラムナ量子ドット層２を形成する。
このようにして、キャリア供給用量子ドット層６、及び、４段の量子ドット５Ａが積層方向に整列してなるコラムナ量子ドット層２を、１０層積層した構造の半導体結晶が形成される。
【００４０】
そして、１０層目のコラムナ量子ドット層２を構成する厚さ５０ｎｍのｉ−ＧａＡｓ埋込層５Ｂ上に、ｎ−ＧａＡｓ電極層３（キャリア濃度ｎ＝１×１０１８ｃｍ−３）を例えば５００ｎｍの厚さになるように形成する。
その後、このようにして結晶成長させて形成したウェハを用い、その一部をメサ状にエッチング除去して、下側のｎ−ＧａＡｓ電極層３Ａを露出させる。
【００４１】
最後に、上下のｎ−ＧａＡｓ電極層３（３Ａ）に、例えばＡｕＧｅ／Ａｕからなる金属電極（図示せず）を設け、さらに、素子表面（電極以外）をＳｉＮ保護膜又はＳｉＯＮ保護膜（図示せず）で覆う。
このようにして、１０層のコラムナ量子ドット層２を含む量子ドット型赤外線検知器が製造される。
【００４２】
なお、ここでは、２層目以降のそれぞれのキャリア供給用量子ドット層６及びコラムナ量子ドット層２を形成する前に、キャリア供給用半導体層７（ｎ−ＧａＡｓ層）を形成するようにしているが、これに限られるものではない。例えば図２（Ｂ）に示すように、キャリア供給用半導体層（ｎ−ＧａＡｓ層）を形成しないで、コラムナ量子ドット層２の最上層を構成するｉ−ＧａＡｓ埋込層５Ｂ上にキャリア供給用量子ドット層６を形成するようにしても良く、この場合も同様の作用・効果が得られる。
【００４３】
また、ここでは、上下の電極層３（コンタクト層）、量子ドット４Ａ，５Ａ，６Ａ、埋込層（中間層）４Ｂ，５Ｂ，６Ｂ、キャリア供給用半導体層７の材料として、ＩｎＡｓ，ＧａＡｓを用いているが、これに限られるものではない。量子ドット４Ａ，５Ａ，６Ａ及び埋込層（中間層）４Ｂ，５Ｂ，６Ｂの材料としては、ＩｎＡｓ，ＧａＡｓ，ＡｌＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＰ，ＡｌＰ，ＩｎＳｂ，ＧａＳｂ，ＡｌＳｂ，ＩｎＮ，ＧａＮ，ＡｌＮやこれらの混晶を用いても良い。例えば量子ドット４Ａ，５Ａ，６ＡにはＩｎ（又はＳｂ）を含む材料を用いれば良い。
【００４４】
さらに、ここでは、上下の電極層３（コンタクト層）、量子ドット４Ａ，５Ａ，６Ａ、埋込層（中間層）４Ｂ，５Ｂ，６Ｂ、キャリア供給用半導体層７の導電型をｎ型としているが、これに限られるものではなく、導電型（ｐ／ｎ型）の極性を反転させて、ｐ型としても良い。つまり、上下の電極層３（コンタクト層）、量子ドット４Ａ，５Ａ，６Ａ、埋込層（中間層）４Ｂ，５Ｂ，６Ｂ、キャリア供給用半導体層７にドープしているｎ型不純物に代えて、これらにｐ型不純物（例えばＢｅなど）をドープするようにしても良い。
【００４５】
また、ここでは、成長法として、ＭＢＥ法を用いているが、これに限られるものではなく、例えばＭＯＣＶＤ法を用いても良い。つまり、自己組織化量子ドットを形成できる成長方法を用いれば良い。
したがって、本実施形態にかかる量子ドット型光検知器及びその製造方法によれば、量子効率を向上させ、十分な感度が得られるようにすることができ、その性能を向上させることができるという利点がある。
【００４６】
つまり、キャリア供給側の電極層３Ａ上に直に、不純物がドープされているキャリア供給用量子ドット４Ａを形成し、このキャリア供給用量子ドット４Ａの上方に積層方向に整列するようにコラムナ量子ドット２Ａを形成することで、キャリアの供給効率を向上させることができる。これにより、量子ドット型赤外線検知器の量子効率を向上させることができ、高感度化を実現でき、デバイス性能を向上させることができることになる。
【００４７】
なお、上述の実施形態では、キャリア供給用量子ドット４Ａは埋込層４Ｂによってその全体が埋め込まれているが、これに限られるものではない。例えば図３に示すように、キャリア供給用量子ドット４Ａの側面に接し、埋込層４Ｂ（第２埋込層）よりもバンドギャップが広い材料からなるバリア層４Ｃを備えるものとし、埋込層４Ｂが、バリア層４Ｃ上に形成され、キャリア供給用量子ドット４Ａの上部を覆うようにしても良い。
【００４８】
また、上述の実施形態では、キャリア供給用量子ドット４Ａのみに不純物がドープされており、埋込層４Ｂ，５Ｂ，６Ｂやコラムナ量子ドット２Ａには不純物がドープされていないが、これに限られるものではない。例えば、他の部分にも不純物がドープされていても良い。この場合、他の部分（埋込層やコラムナ量子ドット）よりもキャリア供給用量子ドット４Ａの方がドープ量が多くなるようにする。
【００４９】
なお、本発明は、上述した実施形態及び変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１  半導体基板
２  コラムナ量子ドット層
３  電極層
３Ａ  キャリア供給側の電極層
４  キャリア供給用量子ドット層
４Ａ  キャリア供給用量子ドット
４Ｂ  埋込層（第２埋込層）
４Ｃ  バリア層
５  量子ドット層
５Ａ  量子ドット
５Ｂ  埋込層（第１埋込層）
６  キャリア供給用量子ドット層
６Ａ  キャリア供給用量子ドット
６Ｂ  埋込層（第３埋込層）
７  キャリア供給用半導体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011114199.tif 000005
【図４】
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【図５】
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