Двухцветный прибор с зарядовой связью

 

Изобретение относится к полупроводниковой технике. Цель изобретения - обеспечение возможности электронного переключения спектрального диапазона фоточувствительности и повышение обнаружительной способности прибора в далекой инфракрасной области за счет подавления межзонного туннельного тока. Фоточувствительная полупроводниковая пластина изгоравливается из варизонного потупроводникового материала, ширина запрещенной зоны которого в приповерхностном слое, примыкающем к диэлектрику , соответствует коротковолновому энергетическому спектральному диапазону , в объеме полупроводниковой пластины соответствует длинноволновому энергетическому спектральному диапазону, а в переходной области плавно уменьшается так, чтобы градиент края разрешенной зоны неосновных носителей при обедняющих напряжениях выше пороговых значений обеспечивал беспрепятственное прохождение фотоинжектированных в объеме неосновных носителей в области пространственного заряда. 3 ил. $ (Л С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (51) 5 Н О) L 29/796

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

МСЕС!.)1, .А! -!: „,:, МТЕН и!О- ТЕ)11! л

БИБЛ)1 "! ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРИТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (46) 23. 08. 92. Бюл. Р 31 (21) 4362002/25 (22) 13.01.38 (72) А.М.Иищенко и Н.H.Èèõàéëîâ (53) 62!.382 (038.3) (56) Авторское свидетельство СССР

9,373327, кл. Н О1 1. 3!/04, 1979, Секен К., Томпсет И. Приборы с переносом заряда. И.: Иир, 1978, с. 327, (54) ДВУКЦВЕТНЫЙ ПРИБОР С ЗАРЯДОВОЙ

СВЯЗ ЫО (57) Изобретение относится к полупроводниковой технике. Цель изобрете. ния - обеспечение возможности электронного переключения спектрального диапазона фоточувствительности и повышение обнаружительной способности прибора в далекой инфракрасной обласо ти за счет подавления межзонного тунг

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к, приборам с зарядовой инжекцией и.-зарядовой связью (ПЗС).

Целью изобретения является дбеспечение возможности электронного переключения спектрального диапазона фоточувствительности (например, 3-5 мкм и 8-14 мкм) и повышение обнаружительной способности прибора в далекой инфракрасной области за счет подавления межэонного туннельного тока.

На фиг.1 представлен поперечный разрез структуры; íà фиг.2 — эонная диаграмма для.фотоприемной пластины ив полупроводника р-типа при порого.вом напряжении на электродах; на

ÄÄSUÄÄ 1630576 А t

2 нельного тока. Фоточувствительная полупроводниковая пластина изго авливается из BGpHsoHHQFo по тупроводникового материала, ширина запрещенной. зоны которого в приповерхцостном слое, примыкающем к диэлектрику, соответствует коротковолновому энергетическому спектральному диапазону, B объеме полупроводииковой пластины соответствует длинноволновому энергетическому спектральному диапазону, а в переходной области плавно уменьшается так, чтобы гради ент края разрешенной зоны неосновных носителей при обедняющих напряжениях выше пороговых значений обеспечивал беспрепятственное прохождение фотоинжектированных в объеме неосновных носителей в области пространственно го заряда. 3 ил. фиг.3 " зонная диаграмма при напряжении, обеспечивающем туннельный ток через структуру. 1Р

Приняты следующие обозначения: фоточувствительная пластина 1 из варизонного полупроводника СЙ„НД,ХТе, . 1 6 электроды 2, диэлектрик 3.

Прибор работает следующим образом.

На фоточувствительную пластину -1 из варизонного полупроводника

Cd Hg Х Те со стороны электродов 2 3Р

Х 1-Х направляется световой сигнальный поток; на электроды 2, отделенные от .фоточувствительной пластины 1 диэлектриком 3, подается обедняющий потенциал V, величина которого определяет спектральную. область фоточув163057б

2 NU r

VZ (z) - (-- -)

Св o пи 4m (— - ) (Е "0)

28,Е,П

35 где Ч - заряд электрона;

z - координата, отсчитываемая от края диэлектрика вглубь фоточувст-. вительной пластины; . Ec(z ) - Ео (ю)

U Þ енй ее е

3 фэ) фЯ и а (з ) — энергия края разрешеннОй зоны

Ф б неосновных носителей соответственно в объеме фоточувстви". тельной пластины и на глуби-: не zа, 50

Ф з толщина слоя фоточувствительФ ной пластины, в котором ггог- . лощается 70_#_ излучения коротковолнового спектрального

55 диапазона;

8 °

Я - диэлектрические постоянные о соответстн енио полупроводника

1 ствительности ПЗС. При малых значе. ниях Ч (/Ч(< 1 Vti l) в неравновесной потенциальной "яме" под электродами

2 накапливаются неосновные носители,. генерируемые в широкозонной части, полупроводниковой пластины. 1. При 1ЧЩЧ .,) происходит накопление неос-:. новцых носителей, генерируемых как в широкозонной, так и в укаэанной части полупроводниковой пластины.1, Накапливаемые в потенциальной "яме". неосновные носители, являющиеся сиг-. нальным.зарядом, далее считываются способом зарядовой инжекции или зарядовой связи.

Бариэонная структура полупроводниковой пластины 1 иэ Cd Hgr y Te ,удовлетворяет. следующим условиям.

Ширина запрещенной эоны в слое фоточувствительной пластины; расположенном.от диэлектрика 3 до глуби1 . ны Е, равна ннжней пороговой энергии коротковолнового диапазона F®, в объеме фоточувствительной пласти" д ны равна нижней пороговой энергии длииноволнового диапазона Е, а в переходной области монотонно убывает от. Еа> до Ер, так. что грайиент е края разрешенной зоны неосновных носителей Е (z) удовлетворяет соот

С ношению в слое О< z z з и вакуум а;

N - -концентрация иоиизнрованных уровней легирующей примеси.

Перечисленные выше условия позво ляют переключать спектральный дианазон фоточувствительности прибора с помощью изменения напряжения Ч,прикладываемого к электродам, так как при этом обеспечивается существование порогового напряжения Ч,, при котором величина барьера в переходном слое не превосходит kT (k — постоянная Больцмана; Т вЂ” температура, К). Поэтому при Ч а .(Vr (прибор работает в коротковолновом диапазоне (1Л» Е ч ), а при t Ч/> (Ч „1 — н длинноволновом диапазоне (h) Е ) .

72 .

При этом в длинноволновом диапазо- не прн (v>(c(v fcv<(, гпе Рг -. непрежение на электроде, при котором

ЕС(з) в переходной. области достигает значения энергии края разрешенной зоны основных носителей н объеме фоточувствительной пластины,; обеспечи вается работа прибора с туннельными токами лишь в широкозонной части области пространственного заряда. В

ИДП"фотоприемниках из указанного материала основным темновыым током является туннельный токр который увеличивается при уменьшении ширины. запрещенной зоны, Таким образом, предлагаемЫй прибор в длинноволновом диапазоне имеет меньший темновой ток, а следовательно, обладает более высокой обнаружительной способностью.

Формула изобретения

Двухцветный прибор с зарядовой связью, содержащий фоточувствительную пластину из варизонного полупроводника, нанесенный,на пластину слой диэлектрика и электроды переноса или инжекции заряда, о.ет л и ч а ю щ и й- с я .тем, что., с целью обеспечения возможности электронного переключе" ния спектрального диапазона фоточувствительности и повьппения обнаружительной споСобности прибора в далекой инфракрасной области эа счет по- давления межзонного туннельного тока, ширина запрещенной зоны варизониого полупроводника в слое фоточувствительной пластины, расположенной от диэлектрика до глубины zo, равна нижней пороговой энергии коротковолнового диапазона. Е, в обьеме фото5 163057 чувствительной пластины равна нижней

I пороговой энергии длинноволнового диапазона Е, а в переходной области монотонно убывает от Еа до F 2 так что градиент края разрешенной зоны неосновных носителей Fc(z) удовлетворяет условию

7„o %3

Е& Еб . 10 аи Ф (— - — ) (я-я)1

; 4Св" в где q - заряд электрона, s — - координата, отсчитываемая !

5 от края слоя диэлектрика вглубь фоточувствительной пластины; . Е в(ео) " Ес(ж) Q gg .%3 °

E (оо) и, Е (и ) - энергии края разрешенной эоны неосновных носителей соответственно

6 6 объеме фоточувствительной плести.:ы и иа глубине я„, z " толщина слоя фоточувствительной пластины, в котором поглощается

703 излучения коротковолнового спектрального диапазона;

6—

> — диэлектрическая постоянная фоточувствительной области из варизонного полупроводника в слое от диэлектрика до глубины z о

Гв — диэлектрическая пасто" янная вакуума;

И - концентрация иониэированных уровней легирую" щей примеси, при этом N const по глубине фоточувствительной пластины, а фоточувствительная пластина выполнена из

Cd< Hg <» > Те.

I6Э0576, !

Составитель А.Забиякин

Редактор Г.Бельская Техред Л.Олийнык Корректор ИЛарощи .

»«»»»»»»»»»»»

Заказ 3473 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЗОГ СССР

113035, Иосква, Ж-35, РауысМсая наб., д. 4/5.

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, !01