【手続補正書】
【提出日】平成20年3月26日(2008.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置であって、
III−Ｖ族化合物半導体の受光層と、
電位差を持つとともに受光層の表面に電気的に接している一対の電極と、
受光層よりも入射面側に設けられているとともに受光層のバンドギャップよりも広いバンドギャップを有するIII−Ｖ族化合物半導体のフィルタ層と、
受光層とフィルタ層の間に形成されており、受光層とフィルタ層よりもバンドギャップが広いバリア層と、を備え、
受光層は、可視光の光エネルギーを吸収するようにバンドギャップの幅が調整されており、
フィルタ層は、受光層が吸収する可視光よりも波長の短い可視光を吸収するようにバンドギャップの幅が調整されている光電変換装置。
【請求項２】
前記フィルタ層、前記バリア層、前記受光層は、入射光の進行方向に沿ってこの順で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
フィルタ層は、受光層の表面のうち一対の電極の間に形成されていることを特徴とする請求項１の光電変換装置。
【請求項４】
III−Ｖ族化合物半導体が、AlXGaYIn1-X-YN（ただし、０≦X≦１、０≦Y≦１、０≦1−X−Y≦１）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの光電変換装置。
【請求項５】
電位差を持つ一対の電極が、フィルタ層の表面に電気的に接していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの光電変換装置。
【請求項６】
光エネルギーを電気エネルギーに変換するとともに、回路基板に実装される光電変換装置であって、
光電変換装置は、一対の電極と、可視光を透過する基板と、基板上に設けられている半導体積層を有し、その半導体積層は、
III−Ｖ族化合物半導体の受光層と、
受光層よりも基板側に設けられているとともに受光層のバンドギャップよりも広いバンドギャップを有するIII−Ｖ族化合物半導体のフィルタ層を備え、
前記受光層は、可視光の光エネルギーを吸収するようにバンドギャップの幅が調整されており、
前記フィルタ層は、前記受光層が吸収する可視光よりも波長の短い可視光を吸収するようにバンドギャップの幅が調整されており、
前記一対の電極は、電位差を持つとともに前記受光層の表面に電気的に接しており、
前記一対の電極が前記回路基板の導体パターンに直接接合して前記回路基板に実装される光電変換装置。
【請求項７】
受光層とフィルタ層の間に形成されており、受光層とフィルタ層よりもバンドギャップが広いバリア層をさらに備えていることを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、光電変換装置の半導体積層に、バンドギャップが調整されたフィルタ層を形成することを一つの特徴としている。本発明はさらに、受光層の表面に電位差をもつ一対の電極を形成することを他の一つの特徴としている。本発明はさらに、受光層とフィルタ層の間に、受光層とフィルタ層よりもバンドギャップが広いバリア層を形成することを他の一つの特徴としている。本発明はさらに、受光層は可視光の光エネルギーを吸収するようにバンドギャップの幅が調整されており、フィルタ層は受光層が吸収する可視光よりも波長の短い可視光を吸収するようにバンドギャップの幅が調整されていることを特徴としている。
光電変換装置が内蔵するフィルタ層によって不必要な波長の光を遮断する。フィルタ層が半導体積層に組み込まれているので、不必要な波長の遮断用に別個の部品を用意する必要がない。したがって、本発明の光電変換装置は、部品点数を増加させないで、必要な波長の可視光を選択的に受光することが可能となる。
さらに、受光層で生成した電子・正孔は、受光層の面内を横方向に移動して一対の電極から取出される。したがって、受光層の上下面にｎ型の半導体層とｐ型の半導体層をそれぞれ形成する必要がない。本発明の光電変換装置は、構造が簡単化されており、製造に要する工程数も少なくて済む。
さらに、バリア層を設けることによって、受光層とフィルタ層の間にエネルギー障壁が形成される。このエネルギー障壁は、フィルタ層で生成された電子・正孔が受光層へ流入することを防止する。受光層で生成された電子・正孔に、フィルタ層で生成された電子・正孔が重畳してしまうことが防止される。Ｓ／Ｎ比が顕著に向上した光電変換装置を得ることができる。
さらに、可視光を対象とすることで、波長の異なる可視光と可視光を分別する光電変換装置を得ることができる。
なお、後述するように、フィルタ層は不必要な波長の光を遮断するだけでなく、フィルタ層で不必要な波長の光を受光することによって生成する電子・正孔を電気エネルギーとして取出すこともできる。すなわち、フィルタ層は受光層からみると不必要な波長の光を遮断するフィルタであるが、不必要な波長の光を受光する受光層でもある。フィルタ層で受光した波長の光が有意な光信号であれば、その有意な光信号を受光する受光層でもある。フィルタ層が受光層でもある構造を採用することによって、一つの光電変換装置で複数の波長の光の光エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。フィルタ層が受光層でもある構造は、多層に積層することもできる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置に具現化できる。本発明の光電変換装置は、III−Ｖ族化合物半導体の受光層と、電位差を持つとともに受光層の表面に電気的に接している一対の電極と、受光層よりも入射面側に設けられているとともに受光層のバンドギャップよりも広いバンドギャップを有するIII−Ｖ族化合物半導体のフィルタ層と、受光層とフィルタ層の間に形成されているとともに受光層とフィルタ層よりもバンドギャップが広いバリア層を備えている。受光層は可視光の光エネルギーを吸収するようにバンドギャップの幅が調整されており、フィルタ層は受光層が吸収する可視光よりも波長の短い可視光を吸収するようにバンドギャップの幅が調整されている。フィルタ層には、必要に応じて他の波長の光を吸収する第２のフィルタ層を備えていてもよい。
入射面に入射した複数の波長の光を含む入射光のうち、波長の短い光はフィルタ層に吸収される。入射面に入射した複数の波長の光を含む入射光のうち、波長の長い光はフィルタ層を透過して受光層に吸収される。波長の短い光がフィルタ層で除去されているので、受光層で吸収される光は、波長の長い光の割合が増大している。Ｓ／Ｎ比が向上した光電変換装置を得ることができる。さらに、受光層で生成した電子・正孔は、受光層の面内を横方向に移動して一対の電極から取出される。
本発明の光電変換装置は、光電変換装置の半導体積層にフィルタ層を設けることによって、必要な波長を選択的に受光層に入射させることができる。光電変換装置の外部に他の部品を設けることなく、上記の効果を得ることができる。光電変換装置が実質的に大型化することなく、上記の効果を得ることができる。さらに、受光層の表面に設けられた一対の電極を利用して電荷を取出すことができるので、ＰＩＮ型のように複数の半導体層を必要としない。光電変換装置の構造が簡単化されている。製造に要する工程も少なくて済むことから、製造コストの低減化にも効果がある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】