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DE2311469C2 - Lichtmodulationseinrichtung mit Schottky-Kontakt - Google Patents

Lichtmodulationseinrichtung mit Schottky-Kontakt

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Publication number
DE2311469C2
DE2311469C2 DE2311469A DE2311469A DE2311469C2 DE 2311469 C2 DE2311469 C2 DE 2311469C2 DE 2311469 A DE2311469 A DE 2311469A DE 2311469 A DE2311469 A DE 2311469A DE 2311469 C2 DE2311469 C2 DE 2311469C2
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DE
Germany
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layer
gaas
doping
schottky contact
mutual contact
Prior art date
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Expired
Application number
DE2311469A
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English (en)
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DE2311469A1 (de
Inventor
Ulrich Dr.-Ing. 4630 Bochum Langmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Priority to DE19732366458 priority patent/DE2366458C2/de
Publication of DE2311469A1 publication Critical patent/DE2311469A1/de
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Expired legal-status Critical Current

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    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtmodulationseinrichtung mit Schottky-Kontakt nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Einrichtung der genannten Art ist aus Journal of AppL Phys. 42 (1971) Seiten 2882—2885 bekannt Bei dieser bekannten Einrichtung besteht die lumineszierende Schicht aus Kadmiumsiulfid und der Gegenseitenkontakt aus einem ohmschen Metallkontakt
Durch Bestrahlung mit Licht geeigneter Wellenlänge wird in der Sperrschicht der Diode einer derartigen Einrichtung Fotolumineszenz angeregt Die Intensität der Fotolumineszenz häng): von der an der Diode angelegten Spannung ab. Damit ergibt sich eine spannungsinduzierte Intensitätsmodulation der Fotolumineszenz.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der genannten Art anzugeben, die leicht in Halbleiterschaltungen integrierbar ist und überdies eine Steigerung der Grenzfrequenz erlaubt
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Das Material GaAs ist gut zur Integration in Halbleiterschaltungen geeignet und durch die geringen Schichtdicken im Zusammenhang mit der Dotierstoffkonzentration, insbesondere den Konzentrationen nach Maßgabe des Anspruchs 2, läßt sich die Su-igerung der Grenzfrequenz erreichen.
Für hochgradige integ.-ation ist die Verwendung einer Gegenseitenkontaktsdhicht gemäß Anspruch 4 angebracht
Durch die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich bei Bestrahlung mit Laserlicht von geeigneter Wellenlänge und Intensität auf den transparenten Kontakt die Fotoiumineszenz-lntensität des Halbleitereinkristaümateriais durch Anlegen einer Wechselspannung an den in Sperrichtung vorgespannten Kontakt breitbandig modulieren. Die Erfindung wird anhand der Figuren in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Von den Figuren zeigt F i g. 1 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel,
F i g. 2 in einem Diagramm die Lumineszenz-Intensität / bei einer Lichtwellenlänge λ — 860 nm an einem CrAu-GaAs-Schottky-Kontakt in Abhängigkeit von der angelegten Spannung U.
Nach F i g. 1 ist auf der Oberfläche 11 einer Schicht 1 aus GaAs-Einkristallmaterial mit direkter Bandstruktur eine Metallschicht 2 aufgebracht beispielsweise durch Aufdampfen, die möglichst gut transparent, aber auch dick genug ist, um nicht einen zu hohen Flächenwiderstand zu haben. Die Abmessungen der Metallschicht 2 sind der jeweiligen Anwendung und den Möglichkeiten zur Fokussierung eines Laserstrahls anzupassen. Die untere Grenze kann bei einem Schichtdurchmesser von etwa 20 μπι liegen. Die Schicht 1 aus dem lumineszierenden Halbleitereinkristallmaterial mit einer Dotierung von 1015—1017 Atomen pro cm3 sollte Epitaxiematerial mit einer hohen Lumineszenzausbeute sein. Die Schicht 1 hat dabei eine Dicke voti einigen μπι.
Als ohmsche Gegenseitenkontaktschicht 3 dient eine weitere sehr gut leitende einkristalline GaAs-Schicht 3, die eine Epitaxieschicht ist und deren Dotierung höher als die Dotierung der lumineszierenden Schicht 1 ist.
Die Gegenseitenkontaktschicht 3 ist auf einem Substrat 4 aufgebracht, das aus einem quasi-isolierenden GaAs-Kristall besteht Die Dotierung der lumineszierenden Schicht 1 und der Absorptionskoeffizient für die anregende Laserstrahlung sind so aufeinander abzustimmen, daß sich eine ausreichende Modulation des Fotolumineszenzsignals erzielen läßt
Zur Funktionsweise der Einrichtung nach Fig. 1:
Die Verarmungsschicht in der Schicht 1 aus dem lumineszierenden Halbleitereinkristallmaterial unter der Grenze des Metall-Halbleiter-Überganges läßt sich dicker machen, wenn eine Sperrspannung an den durch die Metallschicht 2 gebildeten Schottky-Kontakt gelegt wird. Die Fotolumineszenzintensität /, die man außerhalb des Halbleitereinkristallmaterials bei Wellenlängen, die Energien in einem Energiebereich um die Bandkantenenergie entsprechen, messen kann, hängt von der Dicke dder Verarmungsschicht ab, gemäß
I = loe\p{-aLd)exp(-ad),
wobei «L und α die Absorptionskoeffizienten für die anregende Laserstrahlung bzw. die austretende Lumineszenzstrahlung und /odie Lumineszenzintensität ohne Berücksichtigung einer Verarmungsschicht sind.
g. 2 gezeigten Lumineszenzintensität /bei-ί = 870 nm an einem CrAu-GaAs-Schottky-Kontakt
:it von der angelegten Spannung U erfolgt die Anregung durch einen HeNe-Laser. Trägt man
[7oder
w 5
in erhält man über einen weiten Spannungsbereich einen linearen Zusammenhang,
ätsmodulation kann an der Kennlinie nach F i g. 2 erfolgen, wobei ein geeigneter Arbeitspunkt io ;ative Vorspannung gewählt wird. Es ist zu erwarten, daß die obere Grenzfrequenz zwischen 100
Λτ. eventuell auch darüber liegt, je nach der Abklingkonstanten für die strahlende Rekombination.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Lichtmodulationseinrichtung mit Schottky-Kontakt, mit einer Schicht (U) aus einem lumineszierenden Halbleitereinkristallmaterial, auf deren einer Seite eine den Schottky-Kontakt, bildende Metallschicht (2) und auf deren anderer Seite eine Gsgenseitenkontaktschicht (3) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die lumineszierende Schicht (1) aus GaAs mit einer Dotierung von 1015—10'7 Atomen pro cm3 und einer Dicke von einigen Mikrometern besteht, und daß die Gegenseitenkontafctschicht (3) ebenfalls aus einer einkristallinen GaAs-Schicht besteht, deren Dotierung höher als die Dotierung der lumineszierenden GaAs-Schichtist
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierung der GaAs-Gegenseitenkontaktschicht (3) zwischen 1018 und 1019 Atome pro cm3 liegt
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die GaAs-Gegenseitenkontaktschicht (3) auf einem Substrat (4) aufgebracht ist, das aus einem quasi-isolierenden GaAs-Kristall besteht
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenseitenkontaktschicht (3) aus einer selektiv aufgewachsenen Eoitaxieschicht besteht.
DE2311469A 1973-03-08 1973-03-08 Lichtmodulationseinrichtung mit Schottky-Kontakt Expired DE2311469C2 (de)

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DE2311469A1 DE2311469A1 (de) 1974-10-03
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