＿104
≦ He−Cd（λ＝442nm）
06 @ 05
り り
︵士︒︶Φの⊂Nδ⁚芒Φ 2も8⊂︒且﹂︒のΩ＜
1鰭o。
、ぴ5）一一一一 〇〇〇〇〇
ZnSe，300K
400
Wavelength（nm）
図3．6 ZnSeの吸収係数
500
3．2．3光電変換層上部での吸収損失
上記の検討より、光電変換層のフォトンからキャリアへの変換率はほぼ100％であったことか ら、400nmでの光損失の41％は光電変換層の上部層で発生したことになる。しかし、高効率化 を実現するためにはこの最も大きな損失が光電変換層上部（p−ZnTe、 SL、 p−ZnSe）のどの層で どれだけ発生したかを決定する必要がある。以下に吸収損失、収集効率の解析的結果をもと に検討した各層の光損失成分を示す。
（a）p−ZnTeキャップ層およびp−ZnSe／p−ZnTe SL層の光吸収損失
p−ZnTe層（cap層）及びp−ZnSe／p−ZnTe SL層は光電変換層から離れた表面部分に位置す るため、これらの層で発生したキャリアが光電流に寄与するかという問題がある。そこで、図 3．7に示すZnSe−pin型PDのポテンシャルプロファイルを用いて考察する。光電変換層以外の 領域で生成された少数キャリアが光電流へ寄与するためにはキャリアが光電変換層まで拡散 しなければならず、一般にポテンシャルがフラットかもしくは光電変換層側へ傾いている必要 がある。しかし、SL領域でポテンシャルの谷間が形成されているため、 p−ZnTeおよびSLで電 子一正孔対が生成されたとしても光電変換層までキャリアが拡散するとは考えられない。つまり、
p−ZnTeおよびSLはすべてが光の吸収損失になると考えられる。これが正しい考察であるかを 確かめるために、p−ZnTeの膜厚を変化させたサンプルを作製し、外部量子効率の測定を行 った。図3．8にp−ZnTeの膜厚が300Aと180Aのサンプルの外部量子効率を示す。 p−ZnTe の膜厚を300Aから180Aに薄くした結果、外部量子効率が400nmで27％から34％まで改善し た。この結果をもとに先ほどの考察を検証するため、膜厚に対する透過率の計算を行った。但 し、ZnTeの吸収係数は図3．9に示す安達らの測定値を用いた［57］。 ZnTeの吸収係数は 400nmでα＝1．6×105cm−1であるので、膜厚が120Aほど薄くなったことによって透過率は1．21 倍になっているはずである。実験結果より、外部量子効率がL23倍ほど増加していることから、
解析結果と一致している。他の波長領域でも同様の解析を行った結果が図3．8の（○）である。
解析の結果、300nm〜460nmの波長領域で実験結果と解析結果がよい一致を示し、 p−ZnTe 層のすべてが光の吸収損失部分になるという定義が正しいことを示している。SL層に関しては 膜厚を変化させることが困難であるため実験による検証はできないが、同様に光吸収損失部 分と考えられる。
以上より、図3．1のサンプルにおけるp−ZnTeおよびSLの光吸収損失の解析結果を図 3．10に示す。解析の結果p−ZnTeの損失は400nmで14％、 SLの損失は10％であった。また、
紫外領域で大きく感度が低下する原因の一つがp−ZnTe層における吸収損失であることが判
明した。
4
3P−ZnTe l SL l P−ZnSe
くヒ
→ h U E V
∩∠ −
︵﹀Φ︶＞O﹂Φ⊂山
0
一1
0 500 1000 Position（A）
図3．7ZnSe−pin型PDのポテンシャルプロファイル
∩︶ ∩︶ ∩︶ ∩︶ ∩︶ り むり ハ
﹂合ふ︶＞O⊂Φ一〇EΦE⊃↑⊂而⊃σ一円⊂﹂Φ↑×山
図3．8
pin−ZnSe
RT， Zero bias
Simulation
＼
P−ZnTe＝180A
ηex＝33．8％
＼ 300A
ηex＝27．4％
Wavelength（nm）
p−ZnTeの膜厚を変化させたZnSe−pin型PDの外部量子効率
︵◎ 文︶∩︶ ∩︶
り り
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50
40
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10
巨亘6ニニ：
ZnTe， RT
400Wavelength（nm）
図3．9 ZnTeの吸収係数