光伝導基板およびこれを用いた電磁波発生検出装置
【課題】キャリア寿命を短縮（制御）することで、テラヘルツ電磁波の発生または検出を効率良く行うことのできる光伝導基板およびこれを用いた電磁波発生検出装置を提供する。
【解決手段】本発明の電磁波発生検出装置１は、基板３と、基板３上に成長させたバッファ層４と、バッファ層４上に成長させた半導体層５と、を備え、半導体層５は、光電効果が生じる領域内に転位を有した光伝導基板２を備え、半導体層５上に形成されたアンテナ６を備えている。
【解決手段】本発明の電磁波発生検出装置１は、基板３と、基板３上に成長させたバッファ層４と、バッファ層４上に成長させた半導体層５と、を備え、半導体層５は、光電効果が生じる領域内に転位を有した光伝導基板２を備え、半導体層５上に形成されたアンテナ６を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラヘルツ電磁波の発生または検出に用いる光伝導基板およびこれを用いた電磁波発生検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧａＡｓ等の半導体基板上にＧａＡｓ等の同種の半導体層をエピタキシャル成長させた光伝導基板（半導体基板）が一般的に知られている。このような光伝導基板は、格子定数等の等しい同種の半導体のエピタキシャル成長によって、表面の半導体層の結晶性が高く維持され、デバイス等としての機能が担保されている。
また、従来、Ｓｉ基板上に形成された第１のＧａＡｓ層と、第１のＧａＡｓ層上に形成されたＳｉＣ混晶層と、ＳｉＣ混晶層上に形成された第２のＧａＡｓ層と、を備えた光伝導基板（化合物半導体基板）が知られている（特許文献１参照）。この光伝導基板は、Ｓｉ基板とＧａＡｓ層との格子定数等の差により、第１のＧａＡｓ層中に多数発生した転位を、結晶が硬いＳｉＣ混晶層を設けることにより、第２のＧａＡｓ層に転位が伝播しないようにしている。これにより、第２のＧａＡｓ層の結晶性が低下することを防止し、デバイス等としての機能が担保されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−２０１７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
テラヘルツ電磁波の発生または検出を行うには、光励起キャリアの寿命を数ｐｓｅｃ以下にする必要があることが広く知られている。
【０００５】
しかし、従来の結晶性が良く作製された光伝導基板では、ポンプ−プローブ法により励起光から生成されるキャリア寿命を測定すると、数十から数百ｐｓｅｃであり、テラヘルツ電磁波の発生または検出が困難であった。
【０００６】
本発明は、キャリア寿命を制御することで、テラヘルツ電磁波の発生または検出を効率良く行うことのできる光伝導基板およびこれを用いた電磁波発生検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光伝導基板は、基板と、基板上に成長させた半導体層と、を備え、半導体層は、光電効果が生じる領域内に転位を有していることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、入射した励起光によって光励起キャリアが発生する半導体層に転位が存在している。本願出願人は、転位が存在する半導体層では、キャリア寿命が非常に短くなることを確認した。これは、光励起キャリアが、転位（欠陥）によって消滅またはトラップされるため、キャリア寿命が短くなるものと考えられる。これにより、光励起キャリアの寿命（キャリア寿命）を、テラヘルツ電磁波の発生または検出に適したものとすることができ、テラヘルツ電磁波の発生または検出を効率良く行うことができる。なお、「光電効果が生じる領域」とは、入射した励起光によって光励起キャリアが励起され、光励起キャリアが移動可能な領域を指す。
【０００９】
この場合、基板と半導体層との間にバッファ層を、更に備え、基板の格子定数と半導体層の格子定数とは異なっており、バッファ層の格子定数は、基板の格子定数と半導体層の格子定数との間の値であることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、バッファ層の格子定数は、基板の格子定数以上、半導体層の格子定数以下、または、基板の格子定数以下、半導体層の格子定数以上となる。バッファ層の格子定数を任意に選択することで、基板と半導体層との格子定数の差を調整することができ、もって半導体層に発生する転位密度を制御することができる。このように、転位密度を制御することにより、所望のキャリア寿命を得ることができる。なお、テラヘルツ電磁波の発生または検出を行うには、キャリア寿命が１ｐｓｅｃ以下になるように、転位密度を制御することが好ましい。
【００１１】
また、この場合、バッファ層は、少なくとも２層以上積層して形成されていることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、バッファ層を２層以上の複数層で構成することにより、各層の格子定数をそれぞれ調整することができるため、半導体層の転位密度をより細かく制御することができる。
【００１３】
この場合、半導体層は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物をエピタキシャル成長させてなることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、基板の格子定数との差を考慮して、半導体層に用いる半導体材料を任意に選択することにより、半導体層における転位密度を制御することができる。これにより、キャリア寿命を、テラヘルツ電磁波の発生または検出に最適なものとすることができる。
【００１５】
また、この場合、基板は、Ｓｉで構成され、半導体層は、ＧａＡｓで構成されていることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、Ｓｉ（シリコン）からなる基板は、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）系等の基板に比べて、安価であるうえ、強度が高いという利点を有する。また、ＳｉとＧａＡｓとは、格子定数の比が約４％である。したがって、この構成によれば、基板の薄型化および大口径化が可能となる。これにより、小型・軽量な光伝導基板を、安価に大量生産することができる。また、基板と半導体層との格子定数の差から、基板上に成長させた半導体層に転位を生じさせることができる。また、Ｓｉ基板は、ＧａＡｓ系基板と比べて、テラヘルツ電磁波の吸収が少ないという特長を有するため、効率良くテラヘルツ電磁波を発生または検出することができる。さらに、毒性が高く、取り扱いが難しいＧａＡｓ系の基板に対して、Ｓｉ基板は、取り扱いが容易であり、環境面においても有利である。
【００１７】
また、従来は、キャリア寿命を数ｐｓｅｃ以下にするために、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）等の低温成長の成膜方法により低温成長させたＧａＡｓ（ＬＴ−ＧａＡｓ）を半導体層としていた。これに対し、上記の構成によれば、ＭＢＥ等よりも低廉な成膜方法であるＭＯ−ＣＶＤ（有機金属化学気相蒸着法）等を用い半導体層をエピタキシャル成長させることができる。これにより、ＬＴ−ＧａＡｓよりも電子移動度の高いＧａＡｓで半導体層を形成することができる。
【００１８】
本発明の電磁波発生検出装置は、上記のいずれかの光伝導基板と、半導体層上に形成されたアンテナと、を備えていることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、転位が存在する半導体層では、キャリア寿命が非常に短くなるため、テラヘルツ電磁波の発生または検出に適した寿命を有する光励起キャリアを発生させることができる。これにより、テラヘルツ電磁波の発生または検出を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る電磁波発生検出装置を模式的に示した斜視図である。
【図２】（ａ）は、バッファ層の格子定数が、基板の格子定数と異なり、かつ、半導体層の格子定数と略同一である場合、（ｂ）は、バッファ層の格子定数が、基板および半導体層の格子定数と異なる場合の電磁波発生検出装置をそれぞれ模式的に示した側面図である。
【図３】（ｃ）は、バッファ層の格子定数が、基板の格子定数と略同一であり、かつ、半導体層の格子定数と異なる場合、（ｄ）は、バッファ層が省略され、基板と半導体層との格子定数が異なっている場合の電磁波発生検出装置をそれぞれ模式的に示した側面図である。
【図４】電磁波発生検出装置を応用した時間領域分光装置を示した概略図である。
【図５】第２実施形態に係る電磁波発生検出装置を模式的に示した側面図である。
【図６】（ａ）は、第３実施形態に係る電磁波発生検出装置を模式的に示した側面図であり、（ｂ）は、その変形例を模式的に示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付の図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る光伝導基板を用いた電磁波発生検出装置について説明する。
【００２２】
図１は、第１実施形態に係る電磁波発生検出装置１を模式的に示した斜視図である。図１に示すように、電磁波発生検出装置１は、光伝導材料の薄膜を積層した光伝導基板２と、光伝導基板２上に形成されたアンテナ６と、を備えている。
【００２３】
光伝導基板２は、基板３と、基板３上に形成されたバッファ層４と、バッファ層４上に形成された半導体層５と、を備えている。
【００２４】
基板３は、単結晶のＳｉ（シリコン）により構成されている。なお、基板３の材料としては、Ｓｉに限定されるものではなく、基板３上に積層するバッファ層４および半導体層５の材料（の格子定数）に応じて、例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の任意の単結晶半導体を用いることができる。
【００２５】
しかし、Ｓｉからなる基板３は、ＧａＡｓ系基板等に比べて、安価であるうえ、強度が高いという利点を有する。したがって、基板３の材料としてＳｉを用いることで、基板３の薄型化および大口径化が可能となる。これにより、小型・軽量な光伝導基板２を、安価に大量生産することができる。
【００２６】
また、Ｓｉからなる基板３は、ＧａＡｓ系基板と比べて、テラヘルツ電磁波の吸収が少ないという特長を有する。このため、Ｓｉからなる基板３を用いることで、テラヘルツ電磁波を効率良く発生または検出することができるという利点を有する。
【００２７】
さらに、ＧａＡｓ系基板は、砒素化合物であるため毒性が高く、厳重に管理された設備において、十分な注意をもって取り扱うことが要求される。このように取り扱いが難しいＧａＡｓ系基板に対して、Ｓｉからなる基板３は、取り扱いが容易であり、環境面においても有利である。
【００２８】
バッファ層４は、基板３の格子定数以上、半導体層５の格子定数以下となる材料を用いて、基板３上にエピタキシャル成長させた薄膜である。バッファ層４は、この上に積層する半導体層５の転位密度（結晶性）を制御するために設けられている。なお、バッファ層４の格子定数が、基板３の格子定数以下、半導体層５の格子定数以上となるように材料を選択してもよい。
【００２９】
半導体層５は、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）を材料としてエピタキシャル成長させた層である。半導体層５には、転位が存在している。半導体層５では、表面に対し垂直に入射した励起光（フェムト秒パルスレーザ等）により、光励起キャリア（電子）が発生する。
【００３０】
ここで、電磁波発生検出装置１でテラヘルツ電磁波の発生または検出を行うには、キャリア寿命を数ｐｓｅｃ以下（１ｐｓｅｃ程度）にする必要がある。そこで、本願出願人は、転位が存在する半導体層５では発生した光励起キャリアの寿命が非常に短くなることを見出し、本実施形態に係る半導体層５では、テラヘルツ電磁波の発生または検出に適したキャリア寿命となるように転位密度を制御している（詳細は後述する。）。これにより、テラヘルツ電磁波の発生または検出を効率良く行うことができる光伝導基板２が構成される。なお、転位が存在する半導体層５においてキャリア寿命が短くなるのは、光励起キャリアが、転位（欠陥）によって消滅またはトラップされるためであると考えられる。
【００３１】
一般的に、光励起キャリアを発生させる半導体層５は、キャリア寿命の短縮化や応答速度の高速化に鑑み、ＧａＡｓを材料として低温でエピタキシャル成長（ＬＴ−ＧａＡｓ）させて形成される。しかし、代表的な低温成長に係る成膜法であるＭＢＥ（分子線エピタキシー法）等は、ＭＯ−ＣＶＤ（有機金属化学気相蒸着法）等と比較するとコスト高であると共に、ＬＴ−ＧａＡｓの電子移動度は、ＧａＡｓの電子移動度に比べて、低いという問題がある。
【００３２】
これに対し、本実施形態に係る半導体層５は、ＧａＡｓを低温成長させる必要が無く、ＭＢＥ等よりも低廉な成膜方法であるＭＯ−ＣＶＤ等を用いてエピタキシャル成長させることができる。また、本実施形態に係る半導体層５は、転位を有するＧａＡｓで構成されているため、電子移動度が高いＧａＡｓを用いて、キャリア寿命を短縮することができる。
【００３３】
なお、光励起キャリアは、主に励起光が入射する半導体層５で発生する。したがって、転位は、入射した励起光によって光励起キャリアが発生する領域かつ光励起キャリアが電極間の電圧によって移動する領域である半導体層５に存在している。
【００３４】
なお、半導体層５の層厚は、臨界膜厚を考慮して任意に設定される。また、半導体層５の材料は、ＧａＡｓ（ＬＴ−ＧａＡｓ）に限定されるものではなく、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ（ＬＴ−ＡｌＧａＡｓ）、ＩｎＧａＰ、ＡｌＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓ（ＬＴ-ＩｎＧａＡｓ）、ＧａＡｓＳｂ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＡｓ（ＬＴ−ＩｎＡｓ）、ＩｎＳｂ等を、基板３およびバッファ層４の材料（の格子定数）に応じて任意に選択して用いることができる。
【００３５】
次に、図２および図３を参照して、半導体層５の転位密度の制御について例を挙げて説明する。なお、図２および図３では、バッファ層４および半導体層５における転位を縦に延びる曲線で模式的に表現している。
【００３６】
図２（ａ）は、バッファ層４の格子定数が、基板３の格子定数と異なり、かつ、半導体層５の格子定数と略同一である場合の電磁波発生検出装置１を模式的に示した側面図である。この場合、バッファ層４には、基板３との格子不整合により、転位が発生している。また、半導体層５には、バッファ層４に生じた転位の一部が伝播することにより、転位が発生している。
【００３７】
図２（ｂ）は、バッファ層４の格子定数が、基板３の格子定数と異なり、かつ、半導体層５の格子定数とも異なる場合の電磁波発生検出装置１を模式的に示した側面図である。この場合、バッファ層４には、基板３との格子不整合により、転位が発生している。また、半導体層５には、バッファ層４に生じた転位の一部が伝播すると共に、バッファ層４との格子不整合により、転位が発生している。
【００３８】
図３（ｃ）は、バッファ層４の格子定数が、基板３の格子定数と略同一であり、かつ、半導体層５の格子定数と異なる場合の電磁波発生検出装置１を模式的に示した側面図である。この場合、バッファ層４には、転位が生じない。また、半導体層５には、バッファ層４との格子不整合により、転位が発生している。なお、この場合、バッファ層４を省略して、基板３と半導体層５との格子定数の差によって転位を発生させてもよい（図３（ｄ）参照）。
【００３９】
このように、バッファ層４の格子定数を任意に選択することで、基板３と半導体層５との格子定数の差を調整することができ、もって半導体層５における転位の発生を制御することができる。このように、半導体層５における転位密度を制御することにより、所望のキャリア寿命を得ることができる。なお、テラヘルツ電磁波の発生または検出を行うには、キャリア寿命が１ｐｓｅｃ以下になるように、転位密度を制御することが好ましい。
【００４０】
なお、バッファ層４の材料としては、Ｓｉ、ＧａＡｓ（ＬＴ−ＧａＡｓ）、ＡｌＧａＡｓ（ＬＴ−ＡｌＧａＡｓ）、ＩｎＧａＰ、ＡｌＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓ（ＬＴ-ＩｎＧａＡｓ）、ＧａＡｓＳｂ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＡｓ（ＬＴ−ＩｎＡｓ）、ＩｎＳｂ等を、基板３および半導体層５の材料（の格子定数）に応じて任意に選択して用いることができる。半導体層５に所望の転位を発生させるためには、基板３の材料と、バッファ層４および半導体層５の材料との格子定数の比を−１０〜＋１０％程度に設定することが好ましい（本実施形態では約４％（ＧａＡｓ／Ｓｉ）である。）。また、バッファ層４の層厚も、半導体層５において発生させる転位密度を考慮して任意に設定される。
【００４１】
図１に示すように、アンテナ６は、半導体層５上に配設されている。アンテナ６は、一対の電極部６１と、一対のアンテナ本体６２と、からなるダイポールアンテナである。一対の電極部６１には、図外のケーブルを介して電源や電流増幅器等が接続される。一対のアンテナ本体６２は、所定の間隔（ギャップ部６３）を有して配置されている。なお、アンテナ６は、ダイポールアンテナに限らず、ボウタイ型アンテナ若しくはストリップライン型アンテナまたはスパイラル型アンテナ等を任意に選択し用いることができる。
【００４２】
一対のアンテナ本体６２に電圧を印加した状態で、ギャップ部６３にフェムト秒パルスレーザ等の励起光を照射すると、光励起キャリアが発生する。そして、一対のアンテナ本体６２の間（ギャップ部６３）にパルス状の電流が流れ、この電流によってテラヘルツ電磁波が発生する。また、この電磁波発生検出装置１は、テラヘルツ電磁波を受けたときに一対のアンテナ本体６２間に電流が発生するため、検出（受信）素子としても用いることができる。この場合、電流（テラヘルツ電磁波）を検出するための電流増幅器等を、一対の電極部６１に接続しておく。
【００４３】
次に、ＭＢＥ装置を用いた電磁波発生検出装置１の製造工程について説明する。なお、本実施形態では、ＭＢＥ装置を用いているが、上述したように、ＭＢＥ装置に代えて、より低廉な成膜方法であるＭＯ−ＣＶＤ装置等を用いてもよい。
【００４４】
先ず、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）装置に基板３をセットし、基板３上に、０．１〜１．０μｍ程度の層厚（膜厚）のバッファ層４をエピタキシャル成長させる。なお、上記したように、本実施形態では、バッファ層４は、基板３の格子定数以上、半導体層５の格子定数以下の格子定数を有する半導体材料を用いて形成される。
【００４５】
次に、半導体層５を１〜２μｍ程度エピタキシャル成長させる。具体的には、ＭＢＥ装置にセットした基板３の温度を３００℃以上、成長速度を約1μｍ／ｈ、Ｇａ分子線強度に対するＡｓ分子線強度の比（Ａｓ／Ｇａ供給比）を約５〜３０に設定して成長させる。
【００４６】
このような工程を経て形成された光伝導基板２の上に、フォトリソグラフィ法（エッチング処理含む。）等の公知の技術を用いてアンテナ６が形成されて、電磁波発生検出装置１が完成する。
【００４７】
以上の構成によれば、転位が存在する半導体層５では、キャリア寿命が非常に短くなるため、テラヘルツ電磁波の発生または検出に適した寿命を有する光励起キャリアを発生させることができる。これにより、テラヘルツ電磁波の発生または検出を効率良く行うことができる電磁波発生検出装置１を構成することができる。
【００４８】
続いて、図４を参照して、電磁波発生検出装置１の応用例として時間領域分光装置７について簡単に説明する。図４は、電磁波発生検出装置１を応用した時間領域分光装置７を示した概略図である。時間領域分光装置７は、テラヘルツ電磁波が伝播する経路中に測定したい測定試料Ｓを置き、透過したテラヘルツ電磁波の時間波形と、測定試料Ｓの無い状態でのテラヘルツ電磁波の時間波形と、をフーリエ変換して、テラヘルツ電磁波の振幅と位相の情報を得る。これにより、測定試料Ｓの複素屈折率や複素誘電率などの細かい物性測定を行うものである。
【００４９】
時間領域分光装置７は、フェムト秒レーザ（励起光）を発生するレーザ照射装置７１と、フェムト秒レーザを分離するビームスプリッター７２と、電磁波発生装置１ａおよび電磁波検出装置１ｂと、電磁波検出装置１ｂに入射するフェムト秒レーザを遅延させる遅延光学系７３と、フェムト秒レーザを反射・集光する各種光学系と、入力信号を処理する信号処理装置７４と、を備えている。また、その他、時間領域分光装置７として一般的な構成を有している。各種光学系には、電磁波発生装置１ａおよび電磁波検出装置１ｂに接して取り付けられ、テラヘルツ電磁波が効率良く取り出されるＳｉ等からなる第１レンズ７６および第２レンズ７７が含まれている。なお、電磁波検出装置１ｂおよび電磁波発生装置１ａは、上述した電磁波発生検出装置１と同一のものである。
【００５０】
まず、レーザ照射装置７１から発せられたフェムト秒レーザ（波長７８０ｎｍ）は、ビームスプリッター７２により、ポンプ光とプローブ光とに分けられる。そして、ポンプ光は、振幅変調を掛けた状態で電磁波発生装置１ａに入射する。このとき一対のアンテナ本体６２間に電圧を印加しておくことで、電磁波発生装置１ａからテラヘルツ電磁波が発生する。このテラヘルツ電磁波は、第１レンズ７６を通過し第１放物面鏡７５で反射され、測定試料Ｓに照射される。測定試料Ｓを透過したテラヘルツ電磁波は、第２放物面鏡７８および第２レンズ７７を介して電磁波検出装置１ｂに入射する。
【００５１】
一方、ビームスプリッター７２により分けられたプローブ光は、複数の反射鏡７９によって、遅延光学系７３に照射され、時間遅延を与えられて電磁波検出装置１ｂに入射する。電磁波検出装置１ｂで検出された信号は、信号処理装置７４に入力される。信号処理装置７４は、測定試料Ｓを透過したテラヘルツ電磁波の時間波形および測定試料Ｓが無い状態でのテラヘルツ電磁波の時間波形を各々時系列データとして記憶し、これをフーリエ変換処理して周波数空間に変換する。こうして、測定試料Ｓからのテラヘルツ電磁波の強度振幅や位相の分光スペクトルを得ることで、測定試料Ｓの物性等を調べることができる。
【００５２】
以上の構成によれば、Ｓ／Ｎ比が向上したテラヘルツ電磁波を用いることにより、物質（測定試料Ｓ）の複素屈折率や複素誘電率などの細かな物質の物性測定等を、より明確に行うことができる。
【００５３】
（第２実施形態）
図５を参照して、第２実施形態に係る電磁波発生検出装置１について説明する。図５は、第２実施形態に係る電磁波発生検出装置１を模式的に示した側面図である。なお、第１実施形態に係るものと同様の説明は省略する。
【００５４】
第２実施形態に係る電磁波発生検出装置１におけるバッファ層４は、基板３上に積層された第１バッファ層４１と、第１バッファ層４１上に積層された第２バッファ層４２と、で構成されている。これにより、第１バッファ層４１および第２バッファ層４２の格子定数を、それぞれ調整することができるため、半導体層５の転位密度をより細かく制御することができる。なお、第１バッファ層４１および第２バッファ層４２は、同一材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。また、層厚もそれぞれ任意に設定される。
【００５５】
（第３実施形態）
図６を参照して、第３実施形態に係る電磁波発生検出装置１について説明する。図６は、第３実施形態に係る電磁波発生検出装置１を模式的に示した側面図である。なお、第１実施形態に係るものと同様の説明は省略する。
【００５６】
図６（ａ）に示すように、電磁波発生検出装置１は、アンテナ６が、バッファ層４および半導体層５を両側面から挟み込むように設けられている。また、アンテナ６の一対の電極部６１は、基板３上に配設されている。すなわち、一対のアンテナ本体６２に挟み込まれた半導体層５の上面全体がギャップ部６３となっている。したがって、アンテナ本体６２間に電圧を加え、半導体層５の表面から励起光を入射させることで一対のアンテナ本体６２の間にパルス状の電流が流れ、テラヘルツ電磁波が発生する。なお、本実施形態のアンテナ６は、フォトリソグラフィ法（エッチング処理含む。）等の公知の技術を用いて形成される。
【００５７】
なお、第３実施形態に係る電磁波発生検出装置１の変形例として、図６（ｂ）に示すように、一対のアンテナ本体６２を、半導体層５の両端面に沿って配設し、一対の電極部６１を、バッファ層４上に配設してもよい。
【００５８】
以上の構成によれば、第１実施形態に係る電磁波発生検出装置１と同様に、テラヘルツ電磁波の発生または検出に適した寿命を有する光励起キャリアを発生させ、テラヘルツ電磁波の発生または検出を効率良く行うことができる電磁波発生検出装置１を構成することができる。
【００５９】
なお、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。
【符号の説明】
【００６０】
１：電磁波発生検出装置、２：光伝導基板、３：基板、４：バッファ層、５：半導体層、６：アンテナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラヘルツ電磁波の発生または検出に用いる光伝導基板およびこれを用いた電磁波発生検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧａＡｓ等の半導体基板上にＧａＡｓ等の同種の半導体層をエピタキシャル成長させた光伝導基板（半導体基板）が一般的に知られている。このような光伝導基板は、格子定数等の等しい同種の半導体のエピタキシャル成長によって、表面の半導体層の結晶性が高く維持され、デバイス等としての機能が担保されている。
また、従来、Ｓｉ基板上に形成された第１のＧａＡｓ層と、第１のＧａＡｓ層上に形成されたＳｉＣ混晶層と、ＳｉＣ混晶層上に形成された第２のＧａＡｓ層と、を備えた光伝導基板（化合物半導体基板）が知られている（特許文献１参照）。この光伝導基板は、Ｓｉ基板とＧａＡｓ層との格子定数等の差により、第１のＧａＡｓ層中に多数発生した転位を、結晶が硬いＳｉＣ混晶層を設けることにより、第２のＧａＡｓ層に転位が伝播しないようにしている。これにより、第２のＧａＡｓ層の結晶性が低下することを防止し、デバイス等としての機能が担保されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−２０１７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
テラヘルツ電磁波の発生または検出を行うには、光励起キャリアの寿命を数ｐｓｅｃ以下にする必要があることが広く知られている。
【０００５】
しかし、従来の結晶性が良く作製された光伝導基板では、ポンプ−プローブ法により励起光から生成されるキャリア寿命を測定すると、数十から数百ｐｓｅｃであり、テラヘルツ電磁波の発生または検出が困難であった。
【０００６】
本発明は、キャリア寿命を制御することで、テラヘルツ電磁波の発生または検出を効率良く行うことのできる光伝導基板およびこれを用いた電磁波発生検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光伝導基板は、基板と、基板上に成長させた半導体層と、を備え、半導体層は、光電効果が生じる領域内に転位を有していることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、入射した励起光によって光励起キャリアが発生する半導体層に転位が存在している。本願出願人は、転位が存在する半導体層では、キャリア寿命が非常に短くなることを確認した。これは、光励起キャリアが、転位（欠陥）によって消滅またはトラップされるため、キャリア寿命が短くなるものと考えられる。これにより、光励起キャリアの寿命（キャリア寿命）を、テラヘルツ電磁波の発生または検出に適したものとすることができ、テラヘルツ電磁波の発生または検出を効率良く行うことができる。なお、「光電効果が生じる領域」とは、入射した励起光によって光励起キャリアが励起され、光励起キャリアが移動可能な領域を指す。
【０００９】
この場合、基板と半導体層との間にバッファ層を、更に備え、基板の格子定数と半導体層の格子定数とは異なっており、バッファ層の格子定数は、基板の格子定数と半導体層の格子定数との間の値であることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、バッファ層の格子定数は、基板の格子定数以上、半導体層の格子定数以下、または、基板の格子定数以下、半導体層の格子定数以上となる。バッファ層の格子定数を任意に選択することで、基板と半導体層との格子定数の差を調整することができ、もって半導体層に発生する転位密度を制御することができる。このように、転位密度を制御することにより、所望のキャリア寿命を得ることができる。なお、テラヘルツ電磁波の発生または検出を行うには、キャリア寿命が１ｐｓｅｃ以下になるように、転位密度を制御することが好ましい。
【００１１】
また、この場合、バッファ層は、少なくとも２層以上積層して形成されていることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、バッファ層を２層以上の複数層で構成することにより、各層の格子定数をそれぞれ調整することができるため、半導体層の転位密度をより細かく制御することができる。
【００１３】
この場合、半導体層は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物をエピタキシャル成長させてなることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、基板の格子定数との差を考慮して、半導体層に用いる半導体材料を任意に選択することにより、半導体層における転位密度を制御することができる。これにより、キャリア寿命を、テラヘルツ電磁波の発生または検出に最適なものとすることができる。
【００１５】
また、この場合、基板は、Ｓｉで構成され、半導体層は、ＧａＡｓで構成されていることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、Ｓｉ（シリコン）からなる基板は、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）系等の基板に比べて、安価であるうえ、強度が高いという利点を有する。また、ＳｉとＧａＡｓとは、格子定数の比が約４％である。したがって、この構成によれば、基板の薄型化および大口径化が可能となる。これにより、小型・軽量な光伝導基板を、安価に大量生産することができる。また、基板と半導体層との格子定数の差から、基板上に成長させた半導体層に転位を生じさせることができる。また、Ｓｉ基板は、ＧａＡｓ系基板と比べて、テラヘルツ電磁波の吸収が少ないという特長を有するため、効率良くテラヘルツ電磁波を発生または検出することができる。さらに、毒性が高く、取り扱いが難しいＧａＡｓ系の基板に対して、Ｓｉ基板は、取り扱いが容易であり、環境面においても有利である。
【００１７】
また、従来は、キャリア寿命を数ｐｓｅｃ以下にするために、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）等の低温成長の成膜方法により低温成長させたＧａＡｓ（ＬＴ−ＧａＡｓ）を半導体層としていた。これに対し、上記の構成によれば、ＭＢＥ等よりも低廉な成膜方法であるＭＯ−ＣＶＤ（有機金属化学気相蒸着法）等を用い半導体層をエピタキシャル成長させることができる。これにより、ＬＴ−ＧａＡｓよりも電子移動度の高いＧａＡｓで半導体層を形成することができる。
【００１８】
本発明の電磁波発生検出装置は、上記のいずれかの光伝導基板と、半導体層上に形成されたアンテナと、を備えていることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、転位が存在する半導体層では、キャリア寿命が非常に短くなるため、テラヘルツ電磁波の発生または検出に適した寿命を有する光励起キャリアを発生させることができる。これにより、テラヘルツ電磁波の発生または検出を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る電磁波発生検出装置を模式的に示した斜視図である。
【図２】（ａ）は、バッファ層の格子定数が、基板の格子定数と異なり、かつ、半導体層の格子定数と略同一である場合、（ｂ）は、バッファ層の格子定数が、基板および半導体層の格子定数と異なる場合の電磁波発生検出装置をそれぞれ模式的に示した側面図である。
【図３】（ｃ）は、バッファ層の格子定数が、基板の格子定数と略同一であり、かつ、半導体層の格子定数と異なる場合、（ｄ）は、バッファ層が省略され、基板と半導体層との格子定数が異なっている場合の電磁波発生検出装置をそれぞれ模式的に示した側面図である。
【図４】電磁波発生検出装置を応用した時間領域分光装置を示した概略図である。
【図５】第２実施形態に係る電磁波発生検出装置を模式的に示した側面図である。
【図６】（ａ）は、第３実施形態に係る電磁波発生検出装置を模式的に示した側面図であり、（ｂ）は、その変形例を模式的に示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付の図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る光伝導基板を用いた電磁波発生検出装置について説明する。
【００２２】
図１は、第１実施形態に係る電磁波発生検出装置１を模式的に示した斜視図である。図１に示すように、電磁波発生検出装置１は、光伝導材料の薄膜を積層した光伝導基板２と、光伝導基板２上に形成されたアンテナ６と、を備えている。
【００２３】
光伝導基板２は、基板３と、基板３上に形成されたバッファ層４と、バッファ層４上に形成された半導体層５と、を備えている。
【００２４】
基板３は、単結晶のＳｉ（シリコン）により構成されている。なお、基板３の材料としては、Ｓｉに限定されるものではなく、基板３上に積層するバッファ層４および半導体層５の材料（の格子定数）に応じて、例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の任意の単結晶半導体を用いることができる。
【００２５】
しかし、Ｓｉからなる基板３は、ＧａＡｓ系基板等に比べて、安価であるうえ、強度が高いという利点を有する。したがって、基板３の材料としてＳｉを用いることで、基板３の薄型化および大口径化が可能となる。これにより、小型・軽量な光伝導基板２を、安価に大量生産することができる。
【００２６】
また、Ｓｉからなる基板３は、ＧａＡｓ系基板と比べて、テラヘルツ電磁波の吸収が少ないという特長を有する。このため、Ｓｉからなる基板３を用いることで、テラヘルツ電磁波を効率良く発生または検出することができるという利点を有する。
【００２７】
さらに、ＧａＡｓ系基板は、砒素化合物であるため毒性が高く、厳重に管理された設備において、十分な注意をもって取り扱うことが要求される。このように取り扱いが難しいＧａＡｓ系基板に対して、Ｓｉからなる基板３は、取り扱いが容易であり、環境面においても有利である。
【００２８】
バッファ層４は、基板３の格子定数以上、半導体層５の格子定数以下となる材料を用いて、基板３上にエピタキシャル成長させた薄膜である。バッファ層４は、この上に積層する半導体層５の転位密度（結晶性）を制御するために設けられている。なお、バッファ層４の格子定数が、基板３の格子定数以下、半導体層５の格子定数以上となるように材料を選択してもよい。
【００２９】
半導体層５は、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）を材料としてエピタキシャル成長させた層である。半導体層５には、転位が存在している。半導体層５では、表面に対し垂直に入射した励起光（フェムト秒パルスレーザ等）により、光励起キャリア（電子）が発生する。
【００３０】
ここで、電磁波発生検出装置１でテラヘルツ電磁波の発生または検出を行うには、キャリア寿命を数ｐｓｅｃ以下（１ｐｓｅｃ程度）にする必要がある。そこで、本願出願人は、転位が存在する半導体層５では発生した光励起キャリアの寿命が非常に短くなることを見出し、本実施形態に係る半導体層５では、テラヘルツ電磁波の発生または検出に適したキャリア寿命となるように転位密度を制御している（詳細は後述する。）。これにより、テラヘルツ電磁波の発生または検出を効率良く行うことができる光伝導基板２が構成される。なお、転位が存在する半導体層５においてキャリア寿命が短くなるのは、光励起キャリアが、転位（欠陥）によって消滅またはトラップされるためであると考えられる。
【００３１】
一般的に、光励起キャリアを発生させる半導体層５は、キャリア寿命の短縮化や応答速度の高速化に鑑み、ＧａＡｓを材料として低温でエピタキシャル成長（ＬＴ−ＧａＡｓ）させて形成される。しかし、代表的な低温成長に係る成膜法であるＭＢＥ（分子線エピタキシー法）等は、ＭＯ−ＣＶＤ（有機金属化学気相蒸着法）等と比較するとコスト高であると共に、ＬＴ−ＧａＡｓの電子移動度は、ＧａＡｓの電子移動度に比べて、低いという問題がある。
【００３２】
これに対し、本実施形態に係る半導体層５は、ＧａＡｓを低温成長させる必要が無く、ＭＢＥ等よりも低廉な成膜方法であるＭＯ−ＣＶＤ等を用いてエピタキシャル成長させることができる。また、本実施形態に係る半導体層５は、転位を有するＧａＡｓで構成されているため、電子移動度が高いＧａＡｓを用いて、キャリア寿命を短縮することができる。
【００３３】
なお、光励起キャリアは、主に励起光が入射する半導体層５で発生する。したがって、転位は、入射した励起光によって光励起キャリアが発生する領域かつ光励起キャリアが電極間の電圧によって移動する領域である半導体層５に存在している。
【００３４】
なお、半導体層５の層厚は、臨界膜厚を考慮して任意に設定される。また、半導体層５の材料は、ＧａＡｓ（ＬＴ−ＧａＡｓ）に限定されるものではなく、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ（ＬＴ−ＡｌＧａＡｓ）、ＩｎＧａＰ、ＡｌＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓ（ＬＴ-ＩｎＧａＡｓ）、ＧａＡｓＳｂ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＡｓ（ＬＴ−ＩｎＡｓ）、ＩｎＳｂ等を、基板３およびバッファ層４の材料（の格子定数）に応じて任意に選択して用いることができる。
【００３５】
次に、図２および図３を参照して、半導体層５の転位密度の制御について例を挙げて説明する。なお、図２および図３では、バッファ層４および半導体層５における転位を縦に延びる曲線で模式的に表現している。
【００３６】
図２（ａ）は、バッファ層４の格子定数が、基板３の格子定数と異なり、かつ、半導体層５の格子定数と略同一である場合の電磁波発生検出装置１を模式的に示した側面図である。この場合、バッファ層４には、基板３との格子不整合により、転位が発生している。また、半導体層５には、バッファ層４に生じた転位の一部が伝播することにより、転位が発生している。
【００３７】
図２（ｂ）は、バッファ層４の格子定数が、基板３の格子定数と異なり、かつ、半導体層５の格子定数とも異なる場合の電磁波発生検出装置１を模式的に示した側面図である。この場合、バッファ層４には、基板３との格子不整合により、転位が発生している。また、半導体層５には、バッファ層４に生じた転位の一部が伝播すると共に、バッファ層４との格子不整合により、転位が発生している。
【００３８】
図３（ｃ）は、バッファ層４の格子定数が、基板３の格子定数と略同一であり、かつ、半導体層５の格子定数と異なる場合の電磁波発生検出装置１を模式的に示した側面図である。この場合、バッファ層４には、転位が生じない。また、半導体層５には、バッファ層４との格子不整合により、転位が発生している。なお、この場合、バッファ層４を省略して、基板３と半導体層５との格子定数の差によって転位を発生させてもよい（図３（ｄ）参照）。
【００３９】
このように、バッファ層４の格子定数を任意に選択することで、基板３と半導体層５との格子定数の差を調整することができ、もって半導体層５における転位の発生を制御することができる。このように、半導体層５における転位密度を制御することにより、所望のキャリア寿命を得ることができる。なお、テラヘルツ電磁波の発生または検出を行うには、キャリア寿命が１ｐｓｅｃ以下になるように、転位密度を制御することが好ましい。
【００４０】
なお、バッファ層４の材料としては、Ｓｉ、ＧａＡｓ（ＬＴ−ＧａＡｓ）、ＡｌＧａＡｓ（ＬＴ−ＡｌＧａＡｓ）、ＩｎＧａＰ、ＡｌＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓ（ＬＴ-ＩｎＧａＡｓ）、ＧａＡｓＳｂ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＡｓ（ＬＴ−ＩｎＡｓ）、ＩｎＳｂ等を、基板３および半導体層５の材料（の格子定数）に応じて任意に選択して用いることができる。半導体層５に所望の転位を発生させるためには、基板３の材料と、バッファ層４および半導体層５の材料との格子定数の比を−１０〜＋１０％程度に設定することが好ましい（本実施形態では約４％（ＧａＡｓ／Ｓｉ）である。）。また、バッファ層４の層厚も、半導体層５において発生させる転位密度を考慮して任意に設定される。
【００４１】
図１に示すように、アンテナ６は、半導体層５上に配設されている。アンテナ６は、一対の電極部６１と、一対のアンテナ本体６２と、からなるダイポールアンテナである。一対の電極部６１には、図外のケーブルを介して電源や電流増幅器等が接続される。一対のアンテナ本体６２は、所定の間隔（ギャップ部６３）を有して配置されている。なお、アンテナ６は、ダイポールアンテナに限らず、ボウタイ型アンテナ若しくはストリップライン型アンテナまたはスパイラル型アンテナ等を任意に選択し用いることができる。
【００４２】
一対のアンテナ本体６２に電圧を印加した状態で、ギャップ部６３にフェムト秒パルスレーザ等の励起光を照射すると、光励起キャリアが発生する。そして、一対のアンテナ本体６２の間（ギャップ部６３）にパルス状の電流が流れ、この電流によってテラヘルツ電磁波が発生する。また、この電磁波発生検出装置１は、テラヘルツ電磁波を受けたときに一対のアンテナ本体６２間に電流が発生するため、検出（受信）素子としても用いることができる。この場合、電流（テラヘルツ電磁波）を検出するための電流増幅器等を、一対の電極部６１に接続しておく。
【００４３】
次に、ＭＢＥ装置を用いた電磁波発生検出装置１の製造工程について説明する。なお、本実施形態では、ＭＢＥ装置を用いているが、上述したように、ＭＢＥ装置に代えて、より低廉な成膜方法であるＭＯ−ＣＶＤ装置等を用いてもよい。
【００４４】
先ず、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）装置に基板３をセットし、基板３上に、０．１〜１．０μｍ程度の層厚（膜厚）のバッファ層４をエピタキシャル成長させる。なお、上記したように、本実施形態では、バッファ層４は、基板３の格子定数以上、半導体層５の格子定数以下の格子定数を有する半導体材料を用いて形成される。
【００４５】
次に、半導体層５を１〜２μｍ程度エピタキシャル成長させる。具体的には、ＭＢＥ装置にセットした基板３の温度を３００℃以上、成長速度を約1μｍ／ｈ、Ｇａ分子線強度に対するＡｓ分子線強度の比（Ａｓ／Ｇａ供給比）を約５〜３０に設定して成長させる。
【００４６】
このような工程を経て形成された光伝導基板２の上に、フォトリソグラフィ法（エッチング処理含む。）等の公知の技術を用いてアンテナ６が形成されて、電磁波発生検出装置１が完成する。
【００４７】
以上の構成によれば、転位が存在する半導体層５では、キャリア寿命が非常に短くなるため、テラヘルツ電磁波の発生または検出に適した寿命を有する光励起キャリアを発生させることができる。これにより、テラヘルツ電磁波の発生または検出を効率良く行うことができる電磁波発生検出装置１を構成することができる。
【００４８】
続いて、図４を参照して、電磁波発生検出装置１の応用例として時間領域分光装置７について簡単に説明する。図４は、電磁波発生検出装置１を応用した時間領域分光装置７を示した概略図である。時間領域分光装置７は、テラヘルツ電磁波が伝播する経路中に測定したい測定試料Ｓを置き、透過したテラヘルツ電磁波の時間波形と、測定試料Ｓの無い状態でのテラヘルツ電磁波の時間波形と、をフーリエ変換して、テラヘルツ電磁波の振幅と位相の情報を得る。これにより、測定試料Ｓの複素屈折率や複素誘電率などの細かい物性測定を行うものである。
【００４９】
時間領域分光装置７は、フェムト秒レーザ（励起光）を発生するレーザ照射装置７１と、フェムト秒レーザを分離するビームスプリッター７２と、電磁波発生装置１ａおよび電磁波検出装置１ｂと、電磁波検出装置１ｂに入射するフェムト秒レーザを遅延させる遅延光学系７３と、フェムト秒レーザを反射・集光する各種光学系と、入力信号を処理する信号処理装置７４と、を備えている。また、その他、時間領域分光装置７として一般的な構成を有している。各種光学系には、電磁波発生装置１ａおよび電磁波検出装置１ｂに接して取り付けられ、テラヘルツ電磁波が効率良く取り出されるＳｉ等からなる第１レンズ７６および第２レンズ７７が含まれている。なお、電磁波検出装置１ｂおよび電磁波発生装置１ａは、上述した電磁波発生検出装置１と同一のものである。
【００５０】
まず、レーザ照射装置７１から発せられたフェムト秒レーザ（波長７８０ｎｍ）は、ビームスプリッター７２により、ポンプ光とプローブ光とに分けられる。そして、ポンプ光は、振幅変調を掛けた状態で電磁波発生装置１ａに入射する。このとき一対のアンテナ本体６２間に電圧を印加しておくことで、電磁波発生装置１ａからテラヘルツ電磁波が発生する。このテラヘルツ電磁波は、第１レンズ７６を通過し第１放物面鏡７５で反射され、測定試料Ｓに照射される。測定試料Ｓを透過したテラヘルツ電磁波は、第２放物面鏡７８および第２レンズ７７を介して電磁波検出装置１ｂに入射する。
【００５１】
一方、ビームスプリッター７２により分けられたプローブ光は、複数の反射鏡７９によって、遅延光学系７３に照射され、時間遅延を与えられて電磁波検出装置１ｂに入射する。電磁波検出装置１ｂで検出された信号は、信号処理装置７４に入力される。信号処理装置７４は、測定試料Ｓを透過したテラヘルツ電磁波の時間波形および測定試料Ｓが無い状態でのテラヘルツ電磁波の時間波形を各々時系列データとして記憶し、これをフーリエ変換処理して周波数空間に変換する。こうして、測定試料Ｓからのテラヘルツ電磁波の強度振幅や位相の分光スペクトルを得ることで、測定試料Ｓの物性等を調べることができる。
【００５２】
以上の構成によれば、Ｓ／Ｎ比が向上したテラヘルツ電磁波を用いることにより、物質（測定試料Ｓ）の複素屈折率や複素誘電率などの細かな物質の物性測定等を、より明確に行うことができる。
【００５３】
（第２実施形態）
図５を参照して、第２実施形態に係る電磁波発生検出装置１について説明する。図５は、第２実施形態に係る電磁波発生検出装置１を模式的に示した側面図である。なお、第１実施形態に係るものと同様の説明は省略する。
【００５４】
第２実施形態に係る電磁波発生検出装置１におけるバッファ層４は、基板３上に積層された第１バッファ層４１と、第１バッファ層４１上に積層された第２バッファ層４２と、で構成されている。これにより、第１バッファ層４１および第２バッファ層４２の格子定数を、それぞれ調整することができるため、半導体層５の転位密度をより細かく制御することができる。なお、第１バッファ層４１および第２バッファ層４２は、同一材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。また、層厚もそれぞれ任意に設定される。
【００５５】
（第３実施形態）
図６を参照して、第３実施形態に係る電磁波発生検出装置１について説明する。図６は、第３実施形態に係る電磁波発生検出装置１を模式的に示した側面図である。なお、第１実施形態に係るものと同様の説明は省略する。
【００５６】
図６（ａ）に示すように、電磁波発生検出装置１は、アンテナ６が、バッファ層４および半導体層５を両側面から挟み込むように設けられている。また、アンテナ６の一対の電極部６１は、基板３上に配設されている。すなわち、一対のアンテナ本体６２に挟み込まれた半導体層５の上面全体がギャップ部６３となっている。したがって、アンテナ本体６２間に電圧を加え、半導体層５の表面から励起光を入射させることで一対のアンテナ本体６２の間にパルス状の電流が流れ、テラヘルツ電磁波が発生する。なお、本実施形態のアンテナ６は、フォトリソグラフィ法（エッチング処理含む。）等の公知の技術を用いて形成される。
【００５７】
なお、第３実施形態に係る電磁波発生検出装置１の変形例として、図６（ｂ）に示すように、一対のアンテナ本体６２を、半導体層５の両端面に沿って配設し、一対の電極部６１を、バッファ層４上に配設してもよい。
【００５８】
以上の構成によれば、第１実施形態に係る電磁波発生検出装置１と同様に、テラヘルツ電磁波の発生または検出に適した寿命を有する光励起キャリアを発生させ、テラヘルツ電磁波の発生または検出を効率良く行うことができる電磁波発生検出装置１を構成することができる。
【００５９】
なお、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。
【符号の説明】
【００６０】
１：電磁波発生検出装置、２：光伝導基板、３：基板、４：バッファ層、５：半導体層、６：アンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に成長させた半導体層と、を備え、
前記半導体層は、光電効果が生じる領域内に転位を有していることを特徴とする光伝導基板。
【請求項２】
前記基板と前記半導体層との間にバッファ層を、更に備え、
前記基板の格子定数と前記半導体層の格子定数とは異なっており、
前記バッファ層の格子定数は、前記基板の格子定数と前記半導体層の格子定数との間の値であることを特徴とする請求項１に記載の光伝導基板。
【請求項３】
前記バッファ層は、少なくとも２層以上積層して形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光伝導基板。
【請求項４】
前記半導体層は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物をエピタキシャル成長させてなることを特徴とする請求項１に記載の光伝導基板。
【請求項５】
前記基板は、Ｓｉで構成され、前記半導体層は、ＧａＡｓで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の光伝導基板。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の光伝導基板と、
前記半導体層上に形成されたアンテナと、を備えていることを特徴とする電磁波発生検出装置。
【請求項１】
基板と、
前記基板上に成長させた半導体層と、を備え、
前記半導体層は、光電効果が生じる領域内に転位を有していることを特徴とする光伝導基板。
【請求項２】
前記基板と前記半導体層との間にバッファ層を、更に備え、
前記基板の格子定数と前記半導体層の格子定数とは異なっており、
前記バッファ層の格子定数は、前記基板の格子定数と前記半導体層の格子定数との間の値であることを特徴とする請求項１に記載の光伝導基板。
【請求項３】
前記バッファ層は、少なくとも２層以上積層して形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光伝導基板。
【請求項４】
前記半導体層は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物をエピタキシャル成長させてなることを特徴とする請求項１に記載の光伝導基板。
【請求項５】
前記基板は、Ｓｉで構成され、前記半導体層は、ＧａＡｓで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の光伝導基板。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の光伝導基板と、
前記半導体層上に形成されたアンテナと、を備えていることを特徴とする電磁波発生検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２９９５（Ｐ２０１３−２９９５Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３５１４０（Ｐ２０１１−１３５１４０）
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【Ｆターム（参考）】
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