光检测元件的制作方法

本发明涉及光检测元件。

背景技术：

1、光检测元件等光电转换元件被用于各种用途。例如，在专利文献1中记载了一种使用光电二极管接收光信号的接收装置。光电二极管例如是使用了半导体的pn结的pn结二极管等，将光转换为电信号。另外，例如，在专利文献2中记载了一种使用了半导体的pn结的光传感器和使用了该光传感器的图像传感器。

2、而且，例如，在专利文献3中公开了一种使用了磁性元件的光传感器和使用了该光传感器的接收装置，在专利文献4中公开了一种在使用了磁性元件的光传感器中组合了超透镜的技术。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本特开2001-292107号公报

6、专利文献2：美国专利第9842874号公报

7、专利文献3：日本特开2022-69387号公报

8、专利文献4：日本特开2023-110453号公报

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、为了提供光电转换效率良好的光检测元件，要求将入射光高效地照射到mtj（magnetic tunnel junction：磁隧道结）元件等光检测部的要素技术。光检测部能够形成为直径100nm以下的圆柱形状。另一方面，由透镜等会聚后的光的斑径由于衍射极限而难以成为光的波长程度（数μm）以下。因而，存在以下问题：在向微小的光检测部照射光的情况下，大部分光会照到光检测部以外的区域，成为损失。

3、本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于将被照射的光会聚于狭窄区域而提高光检测元件的灵敏度。

4、用于解决问题的方案

5、为了实现上述目的，本发明的光检测元件具备：光检测部，其检测光；透光性的第1电极；第2电极；以及天线部，所述光检测部位于所述第1电极与所述第2电极之间，所述天线部由以所述光检测部为中心形成于所述第1电极和所述第2电极中的任一者的靠所述光检测部侧的面的一个或多个金属环构成。

6、根据该结构，本发明的光检测元件通过以mtj柱等光检测部为中心在其侧方设置天线部，能够利用等离激元共振将光会聚于比光的衍射极限窄的区域，从而提高光检测元件的灵敏度。

7、本发明的光检测元件也可以是以下结构：在存在多个所述金属环的情况下，所述多个金属环分别在从所述光的入射方向观察的俯视时为同心圆环形，当将所述多个金属环中的相邻的金属环之间的间隔设为r，将所述光的波长设为λ时，满足2.5r＜λ＜3.2r、或者1.9r＜λ＜2.2r的关系。

8、根据该结构，本发明的光检测元件通过将天线部的尺寸相对于入射光而言设定在适当的范围，能够有效地聚光于光检测部。

9、本发明的光检测元件也可以是以下结构：在存在多个所述金属环的情况下，所述多个金属环分别在从所述光的入射方向观察的俯视时为同心圆环形，所述光检测部在从所述光的入射方向观察的俯视时为圆形，所述多个金属环中的相邻的金属环之间的间隔r和所述光检测部的俯视时的所述圆形的半径w满足w＜r的关系。

10、根据该结构，本发明的光检测元件通过将天线部的尺寸相对于入射光而言设为适当的范围，能够有效地聚光于光检测部。

11、本发明的光检测元件也可以是以下结构：所述光检测部包括第1铁磁性层、第2铁磁性层、以及被所述第1铁磁性层和所述第2铁磁性层夹着的间隔层。

12、根据该结构，本发明的光检测元件的光检测部作为mtj元件等磁阻效应元件有效地发挥功能。具体而言，第1铁磁性层的磁化的状态由于光的照射而发生变化，光检测部的电阻值随着磁化的状态的变化而发生变化，由此能够将照射光作为电信号进行检测。

13、本发明的光检测元件也可以是以下结构：所述天线部包含选自以下组的至少一种元素，该组由pt、au、ag和cu构成。

14、根据该结构，本发明的光检测元件通过将天线部的材质设为适当的材质，能够高效地诱发等离激元，从而提高与光检测部耦合的耦合效率。

15、发明的效果

16、根据本发明，通过在由mtj柱等构成的光检测部的侧方设置天线部，能够利用等离激元共振将光会聚于比光的衍射极限窄的区域，从而提高光检测元件的灵敏度。

1.一种光检测元件，其中，

2.根据权利要求1所述的光检测元件，其中，

3.根据权利要求1所述的光检测元件，其中，

4.根据权利要求1所述的光检测元件，其中，

5.根据权利要求1所述的光检测元件，其中，