Фоточувствительная структура и селективное фотоприемное устройство на ее основе



Фоточувствительная структура и селективное фотоприемное устройство на ее основе
Фоточувствительная структура и селективное фотоприемное устройство на ее основе
Фоточувствительная структура и селективное фотоприемное устройство на ее основе
Фоточувствительная структура и селективное фотоприемное устройство на ее основе
Фоточувствительная структура и селективное фотоприемное устройство на ее основе
Фоточувствительная структура и селективное фотоприемное устройство на ее основе
Фоточувствительная структура и селективное фотоприемное устройство на ее основе

 


Владельцы патента RU 2510101:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики микроструктур Российской академии наук (RU)

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.

 

Группа изобретений относится к нанооптоэлектронике, в частности к фоточувствительным твердотельным наноструктурам, а именно к конструкторско-технологическому арсеналу микрофизических материаловедческих средств в виде усовершествованных квантово-размерных структур на основе трехкомпонентного твердого раствора CdHgTe, повышающих эффективность их применения в фотоприемных приборах на квантовых ямах в терагерцовом диапазоне.

Современное направление в области фоточувствительных твердотельных полупроводниковых структур, представленное трехкомпонентным твердым раствором CdHgTe, является актуальным благодаря высокой чувствительности и разрешающей способности фотоприемных устройств на основе указанного фоточувствительного материала в широком инфракрасном диапазоне принимаемого излучения (см. статью A.Rogalski «HgCdTe infrared detector material: history, status and outlook» Rep. Prog. Phys. 68 (2005) 2267-2336).

Вместе с тем, практическая проблемная ситуация в области создания новых типов приемников терагерцового излучения с фотоприемным элементом в виде фоточувствительной многослойной полупроводниковой гетероструктуры на основе трехкомпонентного твердого раствора CdHgTe, имеющей рабочий детекторный слой со свойствами квантовой ямы, характеризуется технологической нестабильностью качества фотоприемного элемента, выражающейся в неустойчивости (разбросе) чувствительности в различных приемных ячейках таких фотоприемников.

Не лишена этого недостатка и известная фоточувствительная структура (см. статью С.Grein, Н.Jung, R.Singh and M.FIatte «Comparison of normal and inverted band structure HgTe/CdTe superlattices for very long wavelength infrared detectors» Journal of Electronic Materials, v. 43, №6, 2005, p.905-908), выбранная заявителем в качестве прототипа заявляемой фоточувствительной структуры и представляющая 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 Те и заключенного между барьерными слоями широкозонного трехкомпонентного твердого раствора CdyHg1-yTe, где y составляет величину в предпочтительном интервале от 65% до 72%.

Задача заявляемой группы изобретений - развитие технологических возможностей приборостроения в области терагерцовых фотоприемных устройств в результате разработки усовершенствованной чувствительной к терагерцовому излучению многослойной полупроводниковой гетероструктуры с квантовой ямой, выполненной в виде слоя узкозонного твердого раствора Hg1-xCdxTe и характеризующейся стабильным распределением высокой чувствительности фотоприемного элемента в заданных терагерцовых поддиапазонах частот принимаемого излучения при температуре эффективного фототока в зависимости от ширины квантовой ямы и состава указанного твердого раствора.

Технический результат заявляемой группы изобретений - повышение 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 х) в интервале от 4% до 12%.

Для достижения указанного технического результата 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 y 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, нижепредставленной в описании изобретения.

Для достижения указанного технического результата 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 y 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%.

В частном случае реализации селективного фотоприемного устройства участки многослойной полупроводниковой гетероструктуры с рабочим детекторным слоем на квантовой яме выполнены каждый в виде эпитаксиально последовательно сформированных на подложке GaAs (013) слоев: буферного слоя - ZnTe, буферного слоя - CdTe, двух барьерных квантоворазмерных слоев - Cd0.7Hg0.3Te с расположенным между ними упомянутым рабочим детекторным слоем - Hg1-xCdxTe и покровного слоя - CdTe.

На фиг.1 изображена схема заявляемой фоточувствительной структуры, на фиг.2 - схема заявляемого селективного фотоприемного устройства.

Предлагаемая фоточувствительная структура в примере выполнения (см. фиг.1) содержит эпитаксиально последовательно сформированные на подложке 1 GaAs (013) слои: буферный слой 2 - ZnTe, буферный слой 3 - CdTe, нижний барьерный квантоворазмерный слой 4 - , рабочий детекторный слой 5 - Hg1-xCdxTe, верхний барьерный квантоворазмерный слой 6 - и покровный слой 7 - CdTe, причем толщина рабочего детекторного слоя (ширина квантовой ямы) выбирается для требуемого терагерцового поддиапазона частот принимаемого излучения, задаваемого интервалами величин энергии принимаемого излучения ħω, при температуре эффективного фототока 4,2К или 77К в зависимости от содержания Cd в рабочем детекторном слое -квантовой яме (величина x), указанного в таблице 1.

Предлагаемая фоточувствительная структура с физическим механизмом проявления фоточувствительности рабочего детекторного слоя 5 - квантовой ямы, аналогичном процессу возбуждения межзонных переходов в известных фотоприемниках (см., например книгу С.Зи. Физика полупроводниковых приборов. - Москва, «Мир», 1984, том.2, с.339-340), обеспечивает возможность выделения зон оптимального осуществления целевых фотоприемных устройств на ее основе. При этом заявляемая фоточувствительная структура на основе рабочего детекторного слоя на квантовой яме, сформированного из узкозонного трехкомпонентного твердого раствора Hg1-xCdxTe, характеризующегося параметрами в таблице 1, расширяет конструкторские возможности фотоприемного приборостроения в результате создания производственно-технологической базы структурного моделирования ожидаемых свойств фотоприемных элементов с высокой степенью достоверности.

Так, например, для создания фотоприемного устройства с чувствительностью в частотной области детектируемого сигнала 3 ТГц (12 мэВ) с помощью таблицы 1 (см. строку: 8-16 мэВ) обеспечивается возможность задания ростовых параметров (состав и ширина рабочего слоя - квантовой ямы) при изготовлении указанного прибора. При этом, ширина формируемого рабочего слоя может варьироваться в зависимости от технологических условий в интервале от 8 до 11 нм. Таким образом, для изготовляемой фотоприемной структуры с помощью представленной таблицы задается калиброванный набор параметров, востребованный при технологической отработке роста высококачественных структур.

Для получения работоспособной многослойной фоточувствительной гетероструктуры на основе Hg1-xCdxTe/CdyHg1-yTe с высокой квантовой эффективностью требуется использовать рабочий детекторный слой с "неинвертированной" зонной структурой, т.е. в случае квантовой ямы HgTe (фоточувствительная структура - прототип) толщина слоя кантовой ямы должна быть менее 6.3 нм. Однако, технология изготовления подобных слоев имеет погрешность роста ~0.5 нм, то есть 8%, что дает достаточно большой разброс параметров при изготовлении структур. Кроме того, малая толщина слоя увеличивает рассеяние на гетерогранице и снижает подвижность носителей, что снижает фоточувствительность структуры.

Для решения этих проблем в настоящей заявке предлагается эпитаксиально формировать слой - квантовую яму не из чистого HgTe, а из Hg1-xCdxTe, то есть из трехкомпонентного твердого раствора с некоторой долей Cd. Дозированное добавление Cd в рабочий детекторный слой позволяет увеличить толщину указанного слоя (ширину квантовой ямы), при обеспечении той же величины энергии запрещенной зоны (а, следовательно, той же энергии принимаемого терагерцового излучения), что и в рабочем детекторном слое чистого HgTe. Изготовление более широкой квантовой ямы позволяет снизить влияние рассеяния на гетерогранице и увеличить подвижность носителей рабочего слоя, а, следовательно и чувствительность фотоприемного элемента.

Изложенные возможности осуществлены в предлагаемом селективном фотоприемном устройстве (см. фиг.2), содержащем чувствительную к терагерцовому излучению фотоприемную линейку 8, 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 y составляет величину в предпочтительном интервале от 65% до 72%, и средство поддержания указанной температуры - криостат 9.

При этом для участков указанной 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 (оптимальная с точки зрения обеспечения стабильной высокой чувствительности на участках фотоприемной линейки) при содержании Cd в рабочем детекторном слое на квантовой яме - Hg1-xCdxTe на последовательно распределенных участках фотоприемной линейки 8 в соответствии с указанными терагерцовыми поддиапазонами частот принимаемого излучения при температуре 4,2K, определяемым, соответственно следующими интервалами величин х: 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%.

К фотоприемной линейке 8 с охарактеризованными участками ее многослойной полупроводниковой гетероструктуры (линейке фотоприемных элементов в виде последовательного набора фоточувствительных элементов с шириной запрещенной зоны, увеличивающейся в соответствии с интервалами величин энергии принимаемого излучения ħω участков гетероструктуры) подключен многоканальный омметр 10 (например, несколько приборов типа Keithley 2400 объединенных в общую шину данных), подсоединенный к ЭВМ 11.

Селективное фотоприемное устройство позволяет определить энергию падающего монохроматического излучения. В зависимости от энергии квантов излучения, падающего на устройство, на фоточувствительных участках - фотоприемных элементах; выполненных на основе заявляемой многослойной полупроводниковой гетероструктуры, ширина запрещенной зоны которых превышает энергию падающего излучения сигнала, фототока не будет возникать, в то время как на фотоприемных элементах, ширина запрещенной зоны которых меньше энергии квантов падающего излучения будет наблюдаться сигнал фототока. Энергия квантов падающего излучения будет соответствовать энергии ширины запрещенной зоны того фотоприемного элемента, с которого имеется сигнал, у которого ширина запрещенной зоны максимальна.

Основой для разработки предлагаемой группы изобретений явилось следующее расчетное обоснование таблицы 1.

Расчет зонной структуры квантовой ямы проведен в рамках четырехзонной модели и основан на известном методе огибающих функций (см. статью М.G.Burt, J.Phys.: Condens. Matter 4, 6651 (1992)).

Волновая функция электрона при этом представлена в виде разложения по Блоховским функциям краев зон (k=0):

Ψ ( r ) = exp ( i k x x + i k y y ) j F j ( z ) u j ( r ) .

Функции uj(r) выбраны такими же как в известной работе (см. статью Е.G. Novik, A. Pfeuffer-Jeschke, Т. Jungwirth, V. Latussek, С.R. Becker, G. Landwehr, H. Buhmann, and L.W. Molenkamp, Phys. Rev. В 72, 35321 (2005)) и считаются одинаковыми для всех полупроводников, образующих гетероструктуру, в соответствии с вышеуказанным методом (см. статью М.G. Burt).

Огибающие функции Fj(z) ищутся как решения стационарного уравнения Шредингера с гамильтонианом 8×8, учитывающим встроенную деформацию:

( H 11 ( k x , k y , k ^ z ) H 18 ( k x , k y , k ^ z ) H 81 ( k x , k y , k ^ z ) H 88 ( k x , k y , k ^ z ) ) ( F 1 ( z ) F 8 ( z ) ) = E ( k x , k y ) ( F 1 ( z ) F 8 ( z ) )

При расчетах использован следующий гамильтониан:

где

k±=kx±iky

k z = i z

T = E v + E g + 2 2 m 0 [ ( 2 F + 1 ) ( k x 2 + k y 2 ) + k z ( 2 F + 1 ) k z ] + a c ( 2 ε x x + ε z z ) ,

U = E v 2 2 m 0 [ γ 1 ( k x 2 + k y 2 ) + k z γ 1 k z ] + a v ( 2 ε x x + ε z z ) ,

V = 2 2 m 0 [ γ 2 k x 2 + ( 23 50 γ 2 + 27 50 γ 3 ) k y 2 18 25 k y { γ 2 γ 3 , k z } k z ( 73 50 γ 2 + 27 50 γ 3 ) k z ] + + ( 73 100 b + 9 3 100 d ) ( ε x x ε z z ) + ( 18 25 b 6 3 25 d ) ε y z

R = 2 2 m 0 3 [ γ 2 k x 2 + 2 i γ 3 k x k y + γ 2 k x 2 + ( 41 50 γ 2 + 9 50 γ 3 ) k y 2 +

+ 6 25 k y { ( γ 2 γ 3 ) , k z } + 9 50 k z ( γ 2 γ 3 ) k z ] +

+ ( 9 100 d 9 3 100 b ) ( ε x x ε z z ) + ( 6 3 25 b 6 25 d ) ε y z

S ¯ ± = 2 2 m 0 3 [ k x { γ 3 , k z } + k x { κ , k z } ± 12 i 25 ( γ 2 γ 3 ) k y 2 ± i 25 k y { ( 16 γ 3 + 9 γ 2 ) , k z } ±

± i k y { κ , k z } 12 i 25 k z ( γ 2 γ 3 ) k z ] ± 6 i 25 ( 3 b d ) ( ε x x ε z z ) ± i 25 ( 9 3 b + 16 d ) ε y z

S ¯ ± = 2 2 m 0 3 [ k x { γ 3 , k z } 1 3 k x { κ , k z } ± 12 i 25 ( γ 2 γ 3 ) k y 2 ± i 25 k y { ( 16 γ 3 + 9 γ 2 ) , k z }

1 3 i k y { κ , k z } 12 i 25 k z ( γ 2 γ 3 ) k z ] ± 6 i 25 ( 3 b d ) ( ε x x ε z z ) ± i 25 ( 9 3 b + 16 d ) ε y z

C = 2 m 0 k [ κ , k ^ z ] .

Символ "+" в качестве верхнего индекса означает эрмитово сопряжение.

Выражение для гамильтониана гетероструктуры, выращенной на плоскости (013), было получено методом, описанным в работе (см. статью J.Los, A.Fasolino, A.Catellani, Phys. Rev. В 53, 4630 (1996)). Компоненты тензора встроенной деформации для слоя с постоянной решетки а в случае направления (013) вычислены по следующим формулам:

ε x x = ε y y = a 0 a a , εxz=0,

ε y z = 12 ( C 11 + 2 C 12 ) ( C 12 C 11 + 2 C 44 ) 9 C 11 2 9 C 12 2 + C 44 ( 82 C 11 18 C 12 ) ε x x ,

ε z z = 9 C 11 2 + 18 C 11 ( C 12 C 44 ) 27 C 12 2 + 146 C 44 C 12 9 C 11 2 9 C 12 2 + C 44 ( 82 C 11 18 C 12 ) ε x x ,

где а0 - постоянная решетки буферного слоя, а оси координат x, y и z направлены вдоль (100), (0 3-1) и (013) соответственно. При расчетах использованы зонные параметры материалов из вышеуказанной работы (см. статью Е.G.Novik и др.) и значения упругих модулей Cij из работы (см. статью K. Takita, K. Onabe, S. Tanaka, Phys. Stat. Sol. (b) 92, 297 (1997)). При этом зависимости от концентрации твердого раствора считаются линейными для всех величин кроме ширины запрещенной зоны. Для нее используется формула из работы (см. статью С.R. Becker, V. Latussek, A. Pfeuffer-Jeschke, G.Landwehr, and L.W. Molenkamp, Phys. Rev. В 62, 10353 (2000)).

Значения указанных параметров приведены таблице 2.

Таблица 2
CdTe HgTe Hg1-xCdxTe
Eg, мэВ 1606 -303 1606х-303(1-х)-132х(1-х)
а, Å 6.48 6.46 ACdTex+AHgTe(1-x)
Ev, мэВ -570 0
Δ, мэВ 910 1080
F -0.09 0
Р, мэВ·Å 96.95 96.95
γ1 1.47 4.1
γ2 -0.28 0.5
γ3 0.03 1.3
κ -1.31 -0.4
ac, мэВ -2925 -2380
av, мэВ 0 1310
b, мэВ -1200 -1500
d, мэВ -5400 -2500
С11, 1011 дин/см2 5.62 5.92
С12, 1011 дин/см2 3.94 4.14
C44, 1011 дин/см2 2.06 2.19

Для вычисления огибающих функций и соответствующих им значений энергии электрона структура представлен в виде сверхрешетки из слабо связанных квантовых ям. Период решетки L выбран таким, чтобы взаимодействие ям не оказывало заметного влияния на энергетический спектр. Расчеты проведены методом разложения огибающих волновой функции по плоским волнам:

F j ( z ) = n = N N f j ( n ) 1 L exp ( i 2 π n L z ) ,

где N определяет максимальное волновое число, используемое в разложении (общее число элементов базиса равно 2N+1).

1. Фоточувствительная структура, представляющая 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 Те и заключенного между барьерными слоями широкозонного трехкомпонентного твердого раствора CdyHg1-yTe, где y составляет величину в предпочтительном интервале от 65% до 72%, отличающаяся тем, что 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 4,2°K или 77°K в зависимости от содержания Cd в соответствии с таблицей 1 в описании изобретения.

2. Селективное фотоприемное устройство, содержащее чувствительную к терагерцовому излучению фотоприемную линейку, представляющую собой последовательно распределенные и имеющие эффективную фоточувствительность в различных терагерцовых поддиапазонах при температуре 4,2°K или 77°K 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, характеризующееся тем, что 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 4,2 K, 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%.

3. Селективное фотоприемное устройство по п.2, отличающееся тем, что участки многослойной полупроводниковой гетероструктуры с рабочим детекторным слоем на квантовой яме выполнены каждый в виде эпитаксиально последовательно сформированных на подложке GaAs (013) слоев: буферного слоя - ZnTe, буферного слоя - CdTe, двух барьерных квантоворазмерных слоев - Cd0,7Hg0,3Te с расположенным между ними упомянутым рабочим детекторным слоем - Hg1-xCdxTe и покровного слоя - CdTe.



 

Похожие патенты:

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.

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

Изобретение относится к инфракрасной технике и технологии изготовления устройств инфракрасной техники. .

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 может быть использовано в производстве плотной износостойкой керамики, твердых электролитов. Способ получения нанопорошка сложного оксида циркония, иттрия и титана включает приготовление исходного раствора солей нитратов, введение в него органической кислоты и титансодержащего соединения и последующую термообработку.

Использование: для определения кристаллической фазы в аморфных пленках наноразмерной толщины. Сущность заключается в том, что выполняют бомбардировку поверхности пучком ионов и регистрацию интенсивности отраженных ионов, при этом анализируемую поверхность бомбардируют ионами инертного газа с энергией менее 100 эВ и регистрируют энергетический спектр отраженных ионов в диапазоне энергий, больше энергии первичных ионов, затем по энергиям пиков парного соударения в полученном спектре определяют типы атомов в одном верхнем монослое атомов, по наличию пика с энергией, равной энергии бомбардирующих ионов, судят о наличии кристаллической фазы на аморфной или аморфизованной поверхности, в том числе в пленке наноразмерной толщины, а по отношению величин указанного пика без потерь энергии к пику или пикам парного соударения определяют поверхностную концентрацию кристаллической фазы на аморфной или аморфизованной поверхности.
Изобретение относится к области нанесения композиционных покрытий методом химического осаждения с целью повышения износостойкости стальных изделий и может найти применение в машиностроении, химической промышленности.
Изобретение относится к химико-фармацевтическим производствам и медицинской технике и может быть использовано при изготовлении полифункциональных биологически активных конструкций для фиксации перевязочных средств и предметов.
Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для профилактики гнойно-воспалительных осложнений при использовании аппаратов внешней фиксации в процессе лечения пациентов в травматологии и ортопедии.
Изобретение относится к травматологии и ортопедии и может быть применимо для хирургического лечения деформирующего артроза голеностопного сустава. Удаляют хрящи с суставных поверхностей берцовых и таранной костей.

Изобретение относится к способам получения тонкослойных детекторов заряженных частиц, основанных на явлениях термостимулированной и/или оптически стимулированной люминесценции.

Изобретение относится к электролитическим методам обработки поверхности металлических материалов и может быть использован в стоматологическом протезировании. Способ заключается в получении биосовместимого покрытия на стоматологических имплантатах, выполненных из титана и его сплавов, включающий помещение изделий в водный раствор электролита, содержащий гидроксид калия и наноструктурный гидроксиаиатит в виде водного коллоидного раствора, возбуждение на поверхности изделий микродуговых разрядов, при этом оксидирование обрабатываемых изделий осуществляют в химически стойкой непроводящей ванне; в раствор электролита помещают одновременно две партии обрабатываемых изделий, предварительно закрепив изделия одной партии к клеммам для обрабатываемых деталей, изделия другой партии - к клеммам вспомогательного электрода; а электролит дополнительно содержит гидроксид натрия, гидрофосфат натрия, натриевое жидкое стекло, метасиликат натрия, в следующих соотношениях, из расчета массы сухого вещества в граммах на литр состава: гидроксид калия КОН - 2, гидроксида натрия NaOH - 1, гидрофосфата натрия Na2HРО4×12H2О - 5, жидкое стекло nNa2O·mSiO2 (М=3,2) - 5, метасиликат натрия Na2SiO3×9H2O - 8, нанодисперсный гидроксиапатит - 0,5÷5, причем отклонения от указанных концентраций компонентов электролита не превышают ±10%.

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к композиции для получения сенсорных покрытий на основе водных суспензий наночастиц диоксида олова.

Изобретение может быть использовано в магнитной наноэлектронике для магнитных регистрирующих сред с высокой плотностью записи, для магнитных сенсоров, радиопоглощающих экранов, а также в медицине.

Изобретение относится к многослойным формованным изделиям, которые могут быть использованы в качестве плиты, пленки для теплиц или в качестве элемента окон. Формованное изделие (1) состоит из наружного слоя (2) и находящегося ниже наружного слоя (2) внутреннего слоя (3), выполненного из термопластичного полимера. Наружный слой (2) выполнен из термопластичного полимера и, по меньшей мере, одного наношкального поглотителя ИК-излучения (8), выбранного из легированного сурьмой или индием оксида олова в виде наночастиц или борида редкоземельного металла в виде наночастиц. В формованном изделии (1) в качестве дополнительных добавок могут быть использованы УФ-абсорберы, органические поглотители ИК-излучения не в виде частиц, стабилизаторы, антиоксиданты, красители, неорганические соли, перламутровые пигменты, вещества, отражающие излучение в ближней ИК-области спектра, средства против запотевания или наполнители. Кроме того, описан способ изготовления указанного многослойного формованного изделия (1) путем соэкструзии наружного слоя (2) и внутреннего слоя (3). Применение многослойных формованных изделий по изобретению позволяет эффективно защищать поверхности, например поверхности зданий, автомобилей или теплиц, от воздействия теплового излучения, а также эффективно контролировать тепло во внутренних пространствах. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх