多層2DEGピコ秒HEMT光検出器

本申請者らは,HEMT構造GaAs MESFETを用いた高速光検出器について実験的・理論的に調べている。これまでにMESFETはバイアス電圧が低く,素子材料としてのGaAsは電子移動度が大きいために,高速化・高感度化が計れることを示した。またHEMT構造とすることで高速化の指針を得,この指針に基づき,HEMT構造FETの持つゲ-ト幅を狭ゲ-ト化することにより,さらなる高速化を実現した。本研究では,超高速を測定するための測定系の充実と,HEMT構造が有する2DEG(2次元電子ガス)層を多層化して,光検出器の重要な要因である高感度化を目指した。以下に研究実績を項目別に示す。1.光応答の測定系の作製;従来,我々はマイケルソン形の光学系を利用した相関測定法により,素子の光応答速度を測定してきた。しかし,照射光パルス幅の測定は二つのパルス光を同一光軸としてパルス幅の測定を行なう。一方,素子の光応答速度は二つの試料に各々パルス光を照射する。このため,照射パルス光幅と光応答速度とを同時に測定することは不可能であった。このためマイケルソン形の光学系微動台を追加設備し,二つのマイケルソン形相関測定系を作製することで,照射パルス光幅と光応答速度とを同時測定することが可能となった。また光応答感度は,相関測定系よりもサンプリングオシロスコ-プによる直接測定が有利なため,こちらを用いた。2.照射パルス幅と光応答速度・感度の測定;1.において作製した測定系を用い,2DEG層が一層と二層とのHEMT光検出器の光応答を測定した。この結果,2DEG層が一層の場合に比べ,二層とした場合には,照射パルス光が同一にもかかわらず,2.7倍となり,高感度化の指針を得ることができた。

本申請者らは,HEMT構造GaAs MESFETを用いた高速光検出器について実験的・理論的に調べている。これまでにMESFETはバイアス電圧が低く,素子材料としてのGaAsは電子移動度が大きいために,高速化・高感度化が計れることを示した。またHEMT構造とすることで高速化の指針を得,この指針に基づき,HEMT構造FETの持つゲ-ト幅を狭ゲ-ト化することにより,さらなる高速化を実現した。本研究では,超高速を測定するための測定系の充実と,HEMT構造が有する2DEG(2次元電子ガス)層を多層化して,光検出器の重要な要因である高感度化を目指した。以下に研究実績を項目別に示す。1.光応答の測定系の作製;従来,我々はマイケルソン形の光学系を利用した相関測定法により,素子の光応答速度を測定してきた。しかし,照射光パルス幅の測定は二つのパルス光を同一光軸としてパルス幅の測定を行なう。一方,素子の光応答速度は二つの試料に各々パルス光を照射する。このため,照射パルス光幅と光応答速度とを同時に測定することは不可能であった。このためマイケルソン形の光学系微動台を追加設備し,二つのマイケルソン形相関測定系を作製することで,照射パルス光幅と光応答速度とを同時測定することが可能となった。また光応答感度は,相関測定系よりもサンプリングオシロスコ-プによる直接測定が有利なため,こちらを用いた。2.照射パルス幅と光応答速度・感度の測定;1.において作製した測定系を用い,2DEG層が一層と二層とのHEMT光検出器の光応答を測定した。この結果,2DEG層が一層の場合に比べ,二層とした場合には,照射パルス光が同一にもかかわらず,2.7倍となり,高感度化の指針を得ることができた。