Фоточувствительная к инфракрасному излучению структура и способ ее изготовления

Изобретение относится к инфракрасной технике и технологии изготовления устройств инфракрасной техники. Сущность изобретения состоит в том, что в фоточувствительную к инфракрасному излучению структуру, содержащую подложку, верхний слой которой образован из CdTe, рабочий детекторный слой толщиной около 10 мкм, изготовленный из Hg1-xCdxTe, где х=xд=0,2-0,3, изолирующий слой толщиной 0,1-0,2 мкм, изготовленный из CdTe, и верхний проводящий слой толщиной порядка 0,5 мкм, дополнительно введены расположенный между подложкой и детекторным слоем нижний варизонный слой толщиной 0,5-6,0 мкм, изготовленный из Hg1-xCdxTe, в котором значение х плавно уменьшается от значения, находящегося в пределах 1-(xд+0,1), до значения xд, расположенный между рабочим детекторным слоем и изолирующим слоем верхний варизонный слой толщиной 0,03-1,00 мкм, изготовленный из Hg1-xCdxTe, в котором значение x плавно увеличивается от значения хд до значения, находящегося в пределах 1-(хд+0,1), и диэлектрические слои, расположенные между изолирующим слоем и верхним проводящим слоем. Также предложен способ изготовления предлагаемой структуры. Изобретение обеспечивает возможность создания высокостабильной фоточувствительной к ИК-излучению структуры с расширенными функциональными возможностями. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к инфракрасной технике и технологии изготовления устройств инфракрасной техники, конкретно - к фотоприемным устройствам ИК-диапазона длин волн и технологии их изготовления.

Известна структура HgCdTe МДП-прибора [1], содержащая слои HgCdTe и CdTe и имеющая в своем составе CdTe-HgCdTe-гетеропереход и пассивирующий диэлектрический (защитный) слой, состоящий из материала, имеющего более широкую запрещенную зону, чем полупроводниковый материал детекторного слоя из HgCdTe. Диэлектриками под металлическим затвором могут быть SiO2 и Si3N4, сформированные осаждением из газовой фазы, или другой подходящий диэлектрик, нанесенный при относительно низкой температуре. Пассивирующий слой имеет толщину от 50 до 100 нм. Он выращивается в том же устройстве, что и подложка, например, методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) или химическим осаждением из газовой фазы металлоорганических соединений (в едином технологическом цикле). Отмечается высокое качество пассивации и высокое качество слоя CdTe из-за реализации согласованных кристаллических структур и из-за предотвращения влияния атмосферных загрязнений полупроводниковой структуры при росте слоев в едином технологическом цикле. Предполагается, что пассивирующий слой CdTe непроницаем для диффузионных загрязнений через него. Недостатком такой структуры является то, что отсутствие между подложкой и пассивирующим слоем промежуточного варизонного слоя не позволяет согласовать постоянные решеток подложки из HgCdTe и пассивирующего слоя из CdTe, что приводит к появлению поверхностных состояний на границе раздела HgCdTe-CdTe и отрицательно сказывается на таких характеристиках приборов с зарядовой связью (ПЗС), как время хранения и эффективность переноса зарядов, выполненных на основе такой структуры. Кроме того, в отсутствии согласующих варизонных слоев возможно появление значительных фиксированных зарядов в CdTe, что приводит к увеличению рабочих напряжений, а также подвижных зарядов, которые вызывают нестабильность рабочих характеристик прибора.

Известна структура инфракрасного (ИК) фоторезистора [2], содержащая слои CdTe, HgCdTe и CdTe, которая была изготовлена на основе выращенной методом МЛЭ гетероструктуры CdTe/Hg1-xCdxTe при х=0,36. Изготовление гетероструктуры осуществлялось в едином технологическом процессе на подложке нелегированного арсенида галлия с ориентацией (211)В и включало следующие операции: выращивание буферного слоя CdTe толщиной 1,5 мкм на подложку из GaAs, выращивание на буферный слой CdTe слоя Hg1-xCdxTe, где х=0,36, при температуре 185°С в течение 2 час со скоростью 1,5 мкм/час и выращивание верхнего пассивирующего слоя CdTe на слой HgCdTe. Недостатками такого фоторезистора и способа его изготовления является то, что выращивание гетероструктуры осуществлялось без изменения температурного режима во время всех операций для одного состава слоя HgCdTe. Это не позволяло управлять спектральным диапазоном фоточувствительности, ограничивало возможности создания других вариантов фотоприемных устройств, ограничивало возможности управления свойствами выращиваемых буферных слоев из CdTe и слоя из HgCdTe и не позволяло воздействовать на качество границ раздела. В такой структуре без согласующих варизонных слоев высока вероятность появления заметной плотности поверхностных состояний, больших фиксированных и подвижных зарядов, что приводит к ухудшению рабочих характеристик прибора, обусловленных рекомбинацией носителей заряда на гетерограницах.

Наиболее близкие фоточувствительная к ИК-излучению структура и способ ее изготовления по отношению к заявляемой структуре и способу ее изготовления описаны в [3]. Структура-прототип содержит последовательно соединенные подложку толщиной около 0,25 мм, изготовленную из CdTe, узкозонный рабочий детекторный слой толщиной около 10 мкм, изготовленный из HgCdTe, широкозонный подзатворный слой толщиной 0,1-1,0 мкм, изготовленный из HgCdTe, изолирующий слой толщиной 0,1-0,2 мкм, изготовленный из CdTe, и прозрачный для ИК-излучения затворный слой толщиной около 0,5 мкм, изготовленный из HgCdTe и выполняющий роль металлического электрода. Такая структура предназначена для ее фронтальной засветки через затворный слой и обычно используется как структура типа металл-диэлектрик-проводник (МДП), в которой широкозонный слой HgCdTe используется в качестве области для накопления и считывания фотогенерированных носителей заряда. Способ-прототип включает полировку подложки, изготовленную из CdTe, перенос ее в вакуумную камеру, которая содержит испарители Hg, Те и CdTe, предназначенные для изготовления методом МЛЭ слоев из HgCdTe и CdTe, выращивание слоя узкозонного HgCdTe толщиной около 10 мкм на подложке из CdTe, выращивание слоя широкозонного HgCdTe толщиной от 0,1 до 1,0 мкм на узкозонном слое, выращивание изолирующего слоя CdTe толщиной от 0,1 до 0,2 мкм на слое широкозонного HgCdTe и выращивание прозрачного для ИК-излучения затворного слоя HgCdTe толщиной около 0,5 мкм на слое CdTe. Эпитаксиальный рост слоев производится нанесением ртути, теллура и/или теллурида кадмия на подложку, нагретую до 200°С, при температурах источников эффузии около 200°С для Hg, около 400°С для Те и около 700°С для CdTe.

К недостаткам структуры-прототипа, изготавливаемой способом-прототипом, следует отнести нарушение пространственной периодичности кристаллических решеток на границах между материалами с разными постоянными решеток, в частности на границе подложки и узкозонного рабочего детекторного слоя (что препятствует нормальной работе такой структуре при освещении ее с тыльной стороны) и на границе широкозонного подзатворного слоя и изолирующего слоя, образование поверхностных состояний и появление фиксированных и подвижных зарядов, поверхностный изгиб зон, появление поверхностных проводящих каналов и поверхностных токов утечки, тунеллирование носителей зарядов через примесные уровни. Это приводит к нестабильности параметров (в том числе, сигнальных, пороговых, шумовых) изготовленных на основе такой структуры приборов в процессе их эксплуатации, снижает диапазон рабочих температур, приводит к гистерезисным явлениям, возрастанию рабочих электрических напряжений. При высокой плотности поверхностных состояний фоновые засветки, изменяя заряд на поверхностных состояниях, приводят к нестабильности напряжения плоских зон.

Задача, на достижение которой направлено предлагаемое решение, - создание высокостабильной фоточувствительной к ИК-излучению структуры с расширенными функциональными возможностями, которую можно использовать в различных ПК фотоприемных устройствах, в частности в матрицах МДП-структур (в ПЗС-структурах), в фоторезисторных и фотодиодных матрицах.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в фоточувствительную к инфракрасному излучению структуру, содержащую подложку, верхний слой которой образован из CdTe, рабочий детекторный слой толщиной около 10 мкм, изготовленный из Hg1-xCdxTe, где х=хд=0,2-0,3, изолирующий слой толщиной 0,1-0,2 мкм, изготовленный из CdTe, и верхний, прозрачный для ИК-излучения, проводящий слой толщиной порядка 0,5 мкм, дополнительно введены расположенный между подложкой и детекторным слоем нижний варизонный слой толщиной 0,5-6,0 мкм, изготовленный из Hg1-xCdxTe, в котором значение х плавно уменьшается от значения х, находящегося в пределах 1-(хд+0,1), до значения хд, расположенный между рабочим детекторным слоем и изолирующим слоем верхний варизонный слой толщиной 0,03-1,00 мкм, изготовленный из Hg1-xCdxTe, в котором значение х плавно увеличивается от значения хд до значения, находящегося в пределах 1-(хд+0,1), и диэлектрические слои, расположенные между изолирующим слоем из CdTe и верхним проводящим слоем.

В частном случае основа подложки выполнена из GaAs и на нее нанесены слой ZnTe толщиной 0,01-1,00 мкм и слой CdTe толщиной 4,0-7,0 мкм, входящие в состав подложки.

В частном случае основа подложки выполнена из Si и на нее нанесены слой ZnTe толщиной 0,01-1,00 мкм и слой CdTe толщиной 4,0-7,0 мкм, входящие в состав подложки.

В частном случае основа подложки выполнена из ZnCdTe и на нее нанесены слой ZnTe толщиной 0,03-0,30 мкм и слой CdTe толщиной 5,0-8,0 мкм, входящие в состав подложки.

В частном случае основа подложки выполнена из Al2O3 и на нее нанесен слои CdTe толщиной 3-5 мкм, входящий в состав подложки.

В частном случае основа подложки выполнена из ZnCdTe и на нее нанесен слой CdTe толщиной 0,1-1,0 мкм, входящий в состав подложки.

В частном случае подложка выполнена из CdTe.

В частном случае между изолирующим слоем из CdTe и верхним проводящим слоем нанесены диэлектрический слой толщиной 0,07-0,20 мкм, изготовленный из SiO2, и диэлектрический слой толщиной 0,03-0,50 мкм, изготовленный из Si3N4.

В частном случае между изолирующим слоем из CdTe и диэлектрическим слоем из SiO2 нанесен диэлектрический слой толщиной 0,1-0,2 мкм из ZnTe.

Решение поставленной задачи достигается также тем, что в способе изготовления фоточувствительной к инфракрасному излучению структуры, включающем подготовку подложки, верхний слой которой содержит CdTe, к нанесению на нее последующих слоев, и нанесение в ростовой камере методом молекулярно-лучевой эпитаксии детекторного слоя из Hg1-xCdxTe толщиной около 10 мкм, где хд=0,2-0,3, и изолирующего слоя из CdTe толщиной 0,1-0,2 мкм, в ростовой камере на подложку в едином технологическом процессе последовательно наносят нижний варизонный слой толщиной 0,5-6,0 мкм из Hg1-xCdxTe, детекторный слой, верхний варизонный слой толщиной 0,03-1,00 мкм из Hg1-xCdxTe и изолирующий слой, при этом значение х для нижнего варизонного слоя плавно уменьшают от значения х, находящегося в пределах 1-(хд+0,1), до значения хд, а значение х для верхнего варизонного слоя плавно увеличивают от значения хд до значения, находящегося в пределах 1-(хд+0,1), затем полупроводниковую структуру выносят из ростовой камеры и на ее верхнюю поверхность одним из низкотемпературных методов наносят диэлектрический слой толщиной 0,07-0,10 мкм из SiO2, диэлектрический слой толщиной 0,03-0,50 мкм из Si3N4 и верхний, проводящий слой толщиной порядка 0,5 мкм.

В частном случае перед выносом полупроводниковой структуры из ростовой камеры на ее изолирующий слой из CdTe наносят диэлектрический слой толщиной 0,1-0,2 мкм из ZnTe.

В частном случае нанесение нижнего и верхнего варизонных слоев и детекторного слоя проводят при температуре подложки, находящейся в диапазоне 170-190°С, и скорости роста слоев 1,0-3,5 мкм/ч, нанесение изолирующего слоя из CdTe - при температуре подложки, находящейся в диапазоне 180-220°С, и скорости роста слоя 0,05-1,00 мкм/ч, а нанесение диэлектрического слоя из ZnTe проводят при температуре подложки, находящейся в диапазоне 180-240°С, и скорости роста слоя 0,05-1,00 мкм/ч.

На чертеже изображена предлагаемая фоточувствительная к инфракрасному излучению структура (один из вариантов), в котором основа подложки выполнена из GaAs. Масштаб толщин различных слоев структуры взят произвольным.

На чертеже обозначено: 1 - подложка; 2 - слой подложки, содержащий CdTe; 3 - нижний варизонный слой, изготовленный из Hg1-xCdxTe; 4 - рабочий детекторный слой, изготовленный из Hg1-xCdxTe, где х=0,2-0,3; 5 - верхний варизонный слой, изготовленный из Hg1-xCdxTe; 6 - изолирующий слой, изготовленный из CdTe; 7 - диэлектрический слой, изготовленный из ZnTe; 8 - диэлектрический слой, изготовленный из SiO2; 9 - диэлектрический слой, изготовленный из Si3N4; 10 - верхний проводящий слой; 11 - основа подложки, выполненная из GaAs; 12 - слой, выполненный из ZnTe.

Оптический вход фоточувствительного прибора, изготовленного на основе предлагаемой структуры, может находиться как со стороны подложки 1, так и со стороны верхнего проводящего слоя 10. Основа подложки 11 также может быть изготовлена из ZnCdTe, и на нее может быть нанесен слой 12 из ZnTe, или вся подложка 1 может быть выполнена из CdTe.

Предложенная структура может использоваться в ПЗС, фоторезисторах и фотодиодах.

В качестве основы ПЗС предложенная структура используется следующим образом. Верхние проводящие слои ПЗС состоят из совокупности отдельных электродов 10, при этом межэлектродные промежутки между ними не превышают нескольких мкм. Тыловой электрический контакт создается к детекторному слою после локального удаления диэлектриков 7-9, изолирующего слоя 6 и верхнего варизонного слоя 5. Между верхними проводящими электродами и тыловым контактом прикладывают импульсы напряжения, приводящие к обеднению слоя 5 и приповерхностного детекторного слоя 4 основными носителями заряда. При облучении полупроводниковой структуры через подложку 1 или через верхние проводящие слои 10 ИК-излучением с длиной волны, достаточной для межзонной генерации носителей заряда, в детекторном слое 4 возникают электронно-дырочные пары, которые разделяются электрическим полем. При облучении полупроводниковой структуры через подложку 1 в ней уменьшаются потери носителей, связанные с их рекомбинацией на границе раздела между слоем из CdTe 2 и нижним варизонным слоем 3, из-за снижения плотности поверхностных состояний на этой границе. Неосновные носители заряда накапливаются в потенциальных ямах, расположенных в верхнем варизонном слое 5 (на поверхности варизонного слоя или на некотором расстоянии от его поверхности в зависимости от профиля значений х в Hg1-xCdxTe варизонного слоя 5 и приложенных к верхним проводящим слоям 10 напряжений). Накопленные зарядовые пакеты неосновных носителей несут информацию об интенсивности излучения в областях отдельных электродов. Время накопления может быть достаточно велико из-за того, что потенциальные ямы находятся в верхнем варизонном слое 5, где темновые токи генерации неосновных носителей значительно меньше, чем в детекторном слое. После накопления зарядов возможно их считывание путем изменения управляющих напряжений на верхних электродах или на электродах, сформированных сверху изолирующего слоя CdTe 6. Под действием этих напряжений зарядовые пакеты смещаются вдоль поверхности структуры и считываются через выходное устройство, соединенное с ПЗС. Эффективность переноса зарядовых пакетов в предложенной структуре будет выше, чем в структуре-прототипе, из-за малой плотности поверхностных состояний на границе изолирующего слоя 6 и верхнего варизонного слоя 5, а рабочие напряжения будут меньше из-за снижения напряжений плоских зон путем контролируемого введения компенсирующего фиксированного заряда в диэлектрические слои 7-9.

Предложенная структура в качестве фоторезистора используется следующим образом. Фоторезистор действует как сопротивление, величина которого зависит от интенсивности излучения соответствующей длины волны. К верхнему проводящему слою 10 прикладывается напряжение (положительное или отрицательное смещение в зависимости от типа проводимости детекторного слоя) относительно квазинейтрального детекторного слоя, что приводит к обеднению неосновными носителями заряда приповерхностных областей верхнего варизонного слоя 5 и детекторного слоя 4. Тот же эффект может быть достигнут контролируемым введением в диэлектрические слои 7-9 фиксированного заряда. Наличие верхнего варизонного слоя 5 и/или наличие электрического поля, создаваемого разностью потенциалов между электродом 10 и квазинейтральным детекторным слоем, препятствует рекомбинации неосновных носителей на границе раздела изолирующего слоя 6 и верхнего варизонного слоя 5. Отметим, что скорость поверхностной рекомбинации в предложенной структуре будет низкой из-за малой плотности поверхностных состояний, обусловленной согласованием постоянных решеток в верхнем варизонном слое 5 и изолирующем слое 6. Снижение поверхностной рекомбинации приводит к увеличению времени жизни неравновесных (созданных излучением) носителей заряда в объеме полупроводника и повышению чувствительности фоторезистора. Согласование постоянных решеток в верхнем варизонном слое 5 и изолирующем слое 6 приводит к повышению стабильности характеристик. К этому же результату приводит использование защитных диэлектрических покрытий 7-9. Предложенная структура позволяет повысить чувствительность и стабильность характеристик фоторезистора.

В качестве фотодиода предложенная структура используется следующим образом. Вскрываются диэлектрические слои 6-9 с внешней стороны проводящего слоя 10, и создаются (например, методом ионной имплантации) со стороны верхней поверхности детекторного слоя области с противоположным детекторному слою типом проводимости полупроводника. ИК-излучение соответствующей длины волны создает электронно-дырочные пары, которые разделяются на потенциальном барьере между n- и р-областями рабочего детекторного слоя. Важной характеристикой фотодиода является темновое сопротивление n-р-перехода. В предложенной структуре такое сопротивление велико из-за малой величины тока поверхностной утечки (при качественной границе раздела между изолирующим слоем 6 и верхним варизонным слоем 5 ток поверхностной утечки мал). Малые напряжения плоских зон при введении компенсирующего фиксированного заряда в диэлектрические слои 7-9 также приводят к уменьшению проводимости вдоль поверхности раздела сред. Слои 7-9 обеспечивают стабильность характеристик фотодиода за счет защиты границы раздела между изолирующим слоем 6 и верхним варизонным слоем 5 от нежелательных внешних воздействий (например, атмосферных загрязнений).

Предложенная фоточувствительная к ИК-излучению структура и способ ее изготовления позволяют создавать на их основе ряд высокостабильных приборов: ПЗС-структуры с большим временем хранения и высокой эффективностью переноса, фоторезисторы и фотодиоды с высокой чувствительностью и высоким темновым сопротивлением. Достоинством предложенной структуры является возможность освещения ее как с лицевой, так и с тыльной стороны.

Источники информации

1. Пат. США №4885619, U.S. class: 357/24, МПК: H01L 29/78; заявл. 16.05.1989, опубл. 05.12.1989.

2. Yuan S., He L., Yu J., Yu M., Qiao Y., Zhu J. Infrared photoconductor fabricated with a molecular beam epitaxially grown CdTe/HgCdTe heterostructure, Appl. Phys. Lett., 1991, V.58(9), P.914-916.

3. Пат. США №Н894, U.S. class: 257/78, МПК: H01L 31/18; заявл. 13.07.1989, опубл. 05.03.1991 - прототип.

1. Фоточувствительная к инфракрасному излучению структура, содержащая подложку, верхний слой которой содержит CdTe, рабочий детекторный слой толщиной около 10 мкм, изготовленный из Hg1-xCdxTe, где х=хд=0,2-0,3, изолирующий слой толщиной 0,1-0,2 мкм, изготовленный из CdTe, и верхний прозрачный для ИК-излучения проводящий слой толщиной порядка 0,5 мкм, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены расположенный между подложкой и детекторным слоем нижний варизонный слой толщиной 0,5-6,0 мкм, изготовленный из Hg1-xCdxTe, в котором значение х плавно уменьшается от значения, находящегося в пределах 1-(хд+0,1), до значения хд, расположенный между рабочим детекторным слоем и изолирующим слоем верхний варизонный слой толщиной 0,03-1,00 мкм, изготовленный из Hg1-xCdxTe, в котором значение x плавно увеличивается от значения хд до значения, находящегося в пределах 1-(хд+0,1), и диэлектрические слои, расположенные между изолирующим слоем из CdTe и верхним проводящим слоем.

2. Структура по п.1, отличающаяся тем, что основа подложки выполнена из GaAs и на нее нанесены слой ZnTe толщиной 0,01-1,00 мкм и слой CdTe толщиной 4,0-7,0 мкм, входящие в состав подложки.

3. Структура по п.1, отличающаяся тем, что основа подложки выполнена из Si и на нее нанесены слой ZnTe толщиной 0,01-1,00 мкм и слой CdTe толщиной 4,0-7,0 мкм, входящие в состав подложки.

4. Структура по п.1, отличающаяся тем, что основа подложки выполнена из ZnCdTe и на нее нанесены слой ZnTe толщиной 0,03-0,30 мкм и слой CdTe толщиной 5,0-8,0 мкм, входящие в состав подложки.

5. Структура по п.1, отличающаяся тем, что основа подложки выполнена из Al2O3 и на нее нанесен слои CdTe толщиной 3-5 мкм, входящий в состав подложки.

6. Структура по п.1, отличающаяся тем, что основа подложки выполнена из ZnCdTe и на нее нанесен слой CdTe толщиной 0,1-1,0 мкм, входящий в состав подложки.

7. Структура по п.1, отличающаяся тем, что подложка выполнена из CdTe.

8. Структура по п.1, отличающаяся тем, что между изолирующим слоем из CdTe и верхним проводящим слоем нанесены диэлектрический слой толщиной 0,07-0,20 мкм, изготовленный из SiO2, и диэлектрический слой толщиной 0,03-0,50 мкм, изготовленный из Si3N4.

9. Структура по п.8, отличающаяся тем, что между изолирующим слоем из CdTe и диэлектрическим слоем из SiO2 нанесен диэлектрический слой толщиной 0,1-0,2 мкм из ZnTe.

10. Способ изготовления фоточувствительной к инфракрасному излучению структуры, включающий подготовку подложки, верхний слой которой содержит CdTe, к нанесению на нее последующих слоев и нанесение в ростовой камере методом молекулярно-лучевой эпитаксии детекторного слоя из Hg1-xCdxTe толщиной около 10 мкм, где х=хд=0,2-0,3, и изолирующего слоя из CdTe толщиной 0,1-0,2 мкм, отличающийся тем, что в ростовой камере на подложку в едином технологическом процессе последовательно наносят нижний варизонный слой толщиной 0,5-6,0 мкм из Hg1-xCdxTe, детекторный слой, верхний варизонный слой толщиной 0,03-1,00 мкм из Hg1-xCdxTe и изолирующий слой, при этом значение x для нижнего варизонного слоя плавно уменьшают от значения, находящегося в пределах 1-(хд+0,1), до значения хд, а значение х для верхнего варизонного слоя плавно увеличивают от значения хд до значения, находящегося в пределах 1-(хд+0,1), затем полупроводниковую структуру выносят из ростовой камеры и на ее верхнюю поверхность одним из низкотемпературных методов наносят диэлектрический слой толщиной 0,07-0,10 мкм из SiO2, диэлектрический слой толщиной 0,03-0,50 мкм из Si3N4 и верхний проводящий слой толщиной порядка 0,5 мкм.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что перед выносом полупроводниковой структуры из ростовой камеры на ее изолирующий слой из CdTe наносят диэлектрический слой толщиной 0,1-0,2 мкм из ZnTe.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что нанесение нижнего и верхнего варизонных слоев и детекторного слоя проводят при температуре подложки, находящейся в диапазоне 170-190°С, и скорости роста слоев 1,0-3,5 мкм/ч, нанесение изолирующего слоя из CdTe - при температуре подложки, находящейся в диапазоне 180-220°С, и скорости роста слоя 0,05-1,00 мкм/ч, а нанесение диэлектрического слоя из ZnTe проводят при температуре подложки, находящейся в диапазоне 180-240°С, и скорости роста слоя 0,05-1,00 мкм/ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам с высокой эффективностью регистрации светового излучения при помощи лавинных фотодиодов со схемой гашения гейгеровского разряда.

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано при создании фотоприемных устройств (ФПУ) для регистрации и измерения инфракрасного (ИК) излучения как в виде одиночных фотодиодов, так и в виде матриц фотодиодов.

Изобретение относится к устройствам для регистрации отдельных фотонов и может быть использовано в системах оптической волоконной связи, для телекоммуникационных технологий в системах защиты передаваемой информации, диагностике и тестировании больших интегральных схем, в спектроскопии одиночных молекул, астрономии, медицине.

Изобретение относится к фотоэлектронике и может использоваться в пороговых фотоприемных устройствах для регистрации коротких импульсов электромагнитного излучения оптического и инфракрасного (ИК) диапазона

Изобретения могут быть использованы в устройствах для формирования изображения, определения координат исследуемых объектов, оптической пеленгации, автоматического управления, контроля и измерения параметров излучения, экологического мониторинга, медицинской диагностики и неразрушающего контроля. Изобретения направлены на повышение чувствительности и обеспечение оптического управления характеристиками фотовольтаического детектора, в частности динамическим диапазоном и чувствительностью. Указанный результат в части способа достигается тем, что способ предусматривает создание опорной эдс за счет пространственного разделения зарядов, возникающих при облучении структур, формируемых на основе полупроводниковых материалов и включающих в себя потенциальный барьер и массив квантово-размерных объектов в области барьера, излучением с энергией частиц в области фундаментального поглощения в структурах или при инжекции носителей заряда через потенциальный барьер вследствие облучения таких структур излучением с энергией частиц, достаточной для инжекции носителей заряда, облучение квантово-размерных объектов детектируемым электромагнитным излучением, регистрацию изменения эдс при облучении структуры детектируемым электромагнитным излучением. Указанный результат в части устройства достигается тем, что оно содержит формируемую на основе полупроводниковых материалов структуру с потенциальным барьером, в области которого создан массив квантово-размерных объектов, источник опорного излучения для облучения структуры с целью создания опорной эдс и прибор, регистрирующий изменение эдс при облучении устройства детектируемым электромагнитным излучением. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 пр., 3 ил.

Группа изобретений относится к нанооптоэлектронике. В фоточувствительной структуре, представляющей собой чувствительную к терагерцовому излучению при температуре эффективного фототока многослойную полупроводниковую гетероструктуру с квантовой ямой, выполненной в виде слоя узкозонного твердого раствора, содержащего Hg и Te и заключенного между барьерными слоями широкозонного трехкомпонентного твердого раствора CdyHg1-yTe, где у составляет величину в предпочтительном интервале от 65% до 72%, узкозонный слой квантовой ямы сформирован из трехкомпонентного твердого раствора Hg1-xCdxTe с содержанием Cd, определяемым величиной x в интервале от 4% до 12%, причем ширина квантовой ямы выбрана для заданного терагерцового поддиапазона частот принимаемого излучения при температуре 4,2K или 77K в зависимости от содержания Cd в соответствии с таблицей 1, представленной в описании изобретения. В случае осуществления заявляемой фоточувствительной структуры в виде целевого терагерцового фотоприемного устройства - селективного фотоприемного устройства, в последнем, содержащем чувствительную к терагерцовому излучению фотоприемную линейку, представляющую собой последовательно распределенные и имеющие эффективную фоточувствительность в различных терагерцовых поддиапазонах при температуре 4,2K или 77K участки многослойной полупроводниковой гетероструктуры с рабочим детекторным слоем на квантовой яме, сформированным из узкозонного трехкомпонентного твердого раствора Hg1-xCdxTe и заключенным между барьерными слоями широкозонного трехкомпонентного твердого раствора CdyHg1-yTe, где у составляет величину в предпочтительном интервале от 65% до 72%, и средство поддержания указанной температуры, для участков многослойной полупроводниковой гетероструктуры с выделенными терагерцовыми поддиапазонами частот принимаемого излучения, задаваемыми следующими интервалами величин энергии принимаемого излучения ħω: 8-16, 16-24, 24-32, 32-40, 40-48, 48-56, 56-64 мЭв, ширина квантовой ямы равна 11 нм при содержании Cd в рабочем детекторном слое на квантовой яме - Hg1-xCdxTe на последовательно распределенных участках фотоприемной линейки в соответствии с указанными терагерцовыми поддиапазонами частот принимаемого излучения при температуре 4,2K, определяемым, соответственно следующими интервалами величин x: 7.1-7.9, 7.9-8.7, 8.7-9.4, 9.4-10.1, 10.1-10.9, 10.9-11.5, 11.5-12.2%, или при температуре 77°K, определяемым, соответственно следующими интервалами величин x: 5-5.9, 5.9-6.7, 6.7-7.5, 7.5-8.3, 8.3-9.0, 9.0-9.8, 9.8-10.5%. Группа изобретений обеспечивает возможность повышения технологичности изготовления целевых терагерцовых фотоприемных устройств за счет создания конструктивных условий функционирования фотоприемного элемента на уровне стабильной высокой чувствительности в различных поддиапазонах в широком интервале частот терагерцового принимаемого излучения при температуре 4,2K или 77K в зависимости от ширины квантовой ямы - толщины рабочего детекторного слоя, выполненного из трехкомпонентного твердого раствора Hg1-xCdxTe, и от содержания Cd (величины x) в интервале от 4% до 12%. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к инфракрасной технике и технологии изготовления устройств инфракрасной техники, конкретно к фотоприемным устройствам ИК-диапазона длин волн и к технологии их изготовления. Сущность изобретения состоит в том, что в фоточувствительной к инфракрасному излучению структуре, содержащей последовательно соединенные подложку, верхний слой которой выполнен из CdTe, нижний варизонный слой, изготовленный из Hg1-xCdxTe, в котором значение x плавно уменьшается от значения, находящегося в пределах (хД+0,1)÷1, до значения xД, детекторный слой, изготовленный из Hg1-xCdxTe, где x=xД=0,2-0,3, а также последовательно соединенные верхний варизонный слой, изготовленный из Hg1-xCdxTe, в котором значение x плавно увеличивается от значения xД до значения, находящегося в пределах (xД+0,1)÷1, изолирующий слой, изготовленный из CdTe, диэлектрический слой, изготовленный из SiO2, диэлектрический слой, изготовленный из Si3N4, и верхний, прозрачный для инфракрасного излучения проводящий слой, в детекторный слой дополнительно введены чередующиеся барьерные слои и слои квантовых ям, изготовленные из Hg1-xCdxTe, минимальное количество которых равно трем, с возможным добавлением числа пар чередующихся слоев от 1 до 100, при этом на границах между слоем квантовых ям и барьерным слоем значения x ступенчато изменяются в пределах xБ=0,5-1,0 и xЯ=0-0,15 при толщине каждого из барьерных слоев 20-100 нм и толщине каждого из слоев квантовых ям 5-20 нм. Также предложен способе изготовления предлагаемой структуры. Изобретение обеспечивает возможность расширения диапазона рабочих частот фоточувствительной структуры и расширения области ее применения. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, предназначенным для детектирования и испускания инфракрасного (ИК) излучения при комнатной температуре и может быть использовано, например, в устройствах, измеряющих характеристики сред, содержащих газообразные углеводороды, и в волоконно-оптических датчиках, измеряющих состав жидкости по методу исчезающей волны, для которых указанная полоса совпадает с максимумом фундаментального поглощения измеряемого компонента, например спирта или нефтепродуктов. Полупроводниковый диод для средневолнового инфракрасного диапазона спектра (1) содержит гетероструктуру с подложкой (2) и плоские эпитаксиальные p- и n-области (3, 4), p-n-переход (5), контакты (6, 7), мезу травления (10), при этом контакт (7) к неактивной области (8) расположен сбоку от активной области (9), а его поперечный размер выбирают исходя из максимального размера мезы, а минимальное расстояние между краями мезы и чипа выбирают исходя из размера чипа. Меза имеет расширение в направлении к световыводящей поверхности и имеет, как и контакты, прямоугольную форму с округлениями. Диод согласно изобретению обеспечивает повышенную яркость и фоточувствительность к излучению в средней инфракрасной области спектра. 16 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области микроэлектроники и касается пассивного беспроводного датчика ультрафиолетового излучения. Датчик включает в себя пьезоэлектрическую подложку, на рабочей поверхности которой в одном акустическом канале находятся приемо-передающий однонаправленный встречно-штыревой преобразователь (ВШП) и два отражательных ВШП. Между отражательными ВШП параллельно поверхности подложки на расстоянии не более длины поверхностной акустической волны на центральной частоте ВШП расположена прозрачная для УФ-излучения диэлектрическая подложка с полупроводниковой пленкой, чувствительной к УФ-излучению. Пленка расположена на поверхности, обращенной к пьезоэлектрической подложке. К приемо-передающему ВШП подсоединена приемо-передающая антенна. Для обеспечения зазора между полупроводниковой пленкой и пьезоэлектрической подложкой расположены опоры, которые размещены вне акустического канала и по обе стороны от него. Технический результат заключается в обеспечении возможности проведения измерений без использования дополнительных схем генерации радиосигнала и источников напряжения. 1 ил.

Изобретение относится к матричным фотоприемным устройствам (ФПУ) на основе фотодиодов (ФД), изготовленных по мезатехнологии в гетероэпитаксиальных полупроводниковых структурах III-V групп InGaAs/AlInAs/InP, преобразующих излучение в коротковолновой инфракрасной области спектра (0,9-1,7 мкм). Согласно изобретению в гетероэпитаксиальную структуру InGaAs/AlInAs/InP между слоем поглощения и барьерным слоем введен дополнительный слой с градиентным изменением состава для устранения разрыва в области валентной зоны структуры. По краям градиентного слоя формируются два дельта-легированных слоя для выравнивания энергетического уровня валентной зоны и повышения его однородности, что позволяет устранить барьер в валентной зоне и за счет этого увеличить квантовую эффективность, а как следствие и чувствительность в матричных ФПУ на основе соединений InGaAs/AlInAs/InP. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к интегральным фотоэлектрическим преобразователям. Ячейка фотоэлектрического преобразователя приемника изображения содержит фотодиод, транзистор считывания заряда, накопленного фотодиодом, транзистор предустановки, обеспечивающий восстановление исходного потенциала на фотодиоде, входной транзистор истокового повторителя, транзистор выборки строки и малошумящий делитель заряда, обеспечивающий выделение малой части заряда, накопленного фотодиодом за время релаксации, и ее передачу на затвор входного транзистора истокового повторителя с многократным повторением данной процедуры в течение времени кадра. Технический результат - увеличение отношения сигнал/шум и, соответственно, повышение чувствительности ячейки. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх