[发明专利]红外线光设备

说明书

本发明提供一种高性能的红外线光设备，其具备能够在中红外区域广泛利用的反射层结构。红外线光设备具备在中心波长λ具有峰的光接收和发射特性，所述红外线光设备具备半导体基板和薄膜层叠部，所述薄膜层叠部依次具有形成在半导体基板上的第一反射层、具有第一导电型的下部半导体层、光接收和发射层、具有第二导电型的上部半导体层、以及第二反射层，第一反射层包含构成材料含有AlGaInAsSb(0≤Al+Ga≤0.5、0≤As≤1.0)且杂质浓度不同的多个层，中心波长λ在室温下为2.5μm以上。

技术领域

本发明涉及红外线光设备。

背景技术

尤其是具有2～15μm左右的波长的短波长～中波长、长波长红外线的区域(也称为中红外区域)的红外线因显示出气体分子特有的吸收带而被用于非分散红外吸收式的气体浓度测定装置。其中，红外线光设备是较大程度地左右气体浓度测定器的检测分辨能力和耗电量之类的主要性能的重要构件，寻求具有期望波长处的高发光强度或光接收灵敏度的红外线光设备。此处，光设备是指发光元件或光接收元件。例如作为发光元件，使用发光二极管(LED)。另外，例如作为光接收元件，使用光电二极管(PD)。这种使用半导体的红外线光设备根据材料设计而能够实现期望波长带的光接收和发射，被用于气体浓度测定器。

作为使这种红外线光设备实现高性能化的方法，已知的是使用共振结构的方法。例如，对于近红外区域而言已知如下方法：通过利用使用GaAs/AlGaAs的反射镜对发光区域的上下进行夹持，从而借助共振效果来提高特定波长的发光效率(专利文献1)。该反射镜也被称为分布布拉格反射器(DBR：Distributed Bragg Reflector)，通过层叠具有期望波长的大致1/4膜厚的高折射率薄膜和低折射率薄膜，从而对期望波长显示出高反射率。对于中红外区域而言，公开了例如使用InAs/GaSb作为镜材料的方法(专利文献2)。关于光电二极管等的光接收元件，也已知通过使用同样的共振效果而实现高灵敏度化的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-103613号公报

专利文献2：日本特表2009-505420号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在由半导体薄膜形成的红外线光设备中，这些镜、包括光接收和发射层在内的半导体层需要将例如AlInAs、AlInSb、InAsSb之类的具有不同带隙的各种材料加以组合。这些材料系通常晶格常数互不相同，因此，自层叠体的界面产生位错，从而使光接收和发射特性发生劣化。因此，作为镜的材料，如前述GaAs/AlGaAs或InAs/GaSb那样地使用材料不同但晶格常数相近的材料，因而，可应用的材料和波长带有限。

本发明是鉴于这种情况而进行的，其目的在于，提供具备能够在中红外区域中广泛利用的反射层结构且高性能的红外线光设备。

用于解决问题的方案

(1)本发明的一个实施方式所述的红外线光设备具备在中心波长λ具有峰的光接收和发射特性，所述红外线光设备具备半导体基板和薄膜层叠部，

所述薄膜层叠部依次具有形成在前述半导体基板上的第一反射层、具有第一导电型的下部半导体层、光接收和发射层、具有第二导电型的上部半导体层、以及第二反射层，

前述第一反射层包含构成材料含有AlGaInAsSb(0≤Al+Ga≤0.5、0≤As≤1.0)且杂质浓度不同的多个层，

前述中心波长λ在室温下为2.5μm以上。

(2)作为本申请的一个实施方式，在(1)中，