Поверхностно-барьерный фотоприемник

 

К ПОВЕРХНОСТНО-БАРЬЕРНЫЙ ФОТОПРИЕМНИК, на основе полупроводникового материала переменного состава, отличающийся тем, что, с целью повьшения его КПД, он выполнен на основе непрямозонного материа" ла с монотонно изменяющимся значением . минимальной энергии прямых оптических переходов в направлении, перпендикулярном плоскости барьерного кон- . такта,при этом это изменение по крайнеймере на порядок превышает изменение ширины запрещенной зоны материала.2.Фотоприемнйк по п.1, о 'т л и - чающийся тем, что, с целью повышения его квантовой эффективности, материал имеет наибольшее значение минимальной энергии прямых оптических переходов у барьерного контакта.3.Фотоприемник по п.1, о т л и - чающийся тем, что, с целью получения селективной фоточувствительности, -материал имеет наименьшее значение минимальной энергии пря№1Х оптических переходов у барьерного контакта.4.Фотоприемник по п,п.2,3, о т - л и ч а ю щ и и с я тем,' что он выполнен на основе твердого раствора GQ^.jAl^P, где х=052 у контакта из золота.i

Фбйс .щу

РЦТ .ц @ 1

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ " "-" н И" »

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 H 01 1 31 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 2464107/18-25 (22) 21.03.77 (46) 23.11.87. Бюл. У 43 (71) Физико-технический инстигут им.A.Ô.Èîôôå (72) А,Беркелиев, Ю.А.Гольдберг, Д.Мелебаев и Б.В.Царенков (53) 621,382(088,8) (54)(57) 1. ПОВЕРХНОСТНО-БАРЬЕРНЬП1

ФОТОПРИЕМНИК, на основе полупроводникового материала переменного состава, отличающийся тем, что, с целью повышения его КПД, он выполнен на основе непрямозонного материала с монотонно изменяющимся значением, минимальной энергии прямых оптических переходов в направлении, перпендикулярном плоскости барьерного контакта,при этом это изменение по крайней мере на порядок превышает изменение ширины запрещенной зоны материала.

2. Фотогриемнйк по п.l, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения его квантовой эффективности, материал имеет наибольшее значение минимальной энергии прямых оптических переходов у барьерного контакта.

3. Фотоприемник по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью получения селективной фоточувствительности, материал имеет наименьшее значение минимальной энергии прямых оптических переходов у барьерного контакта.

4. Фотоприемник по п.п,2,3, о т— л и ч а ю шийся тем, что он выполнен на основе твердого раствора

Са, „А1„.Р, где х=0,2 у контакта из золота, 660508

Изобретение относится к полупроводниковым приборам с поверхностным барьером.

Известны поверхностно-барьерные фо5 топриемники на основе полупроводника с постоянной шириной запрещенной зоны.

Недостатком таких фотоприемников являются недостаточно большое быстро- 10 действие, так как разделению носителей заряда предшествует диффузия и низкая квантовая эффективность.

Наиболее близким техническим решением является поверхностно-барьерный фотоприемник на основе полупроводникового материала переменного состава.

Этот прибор выполнен на полупроводнике с плавно изменяющейся шириной за прещенной зоны, причем наибольшую ши- 20 рину запрещенной зоны имеет область, расположенная вблизи выпрямляющего контакта. Эта конструкция имеет существенный недостаток: малый коэффициент полезного действия. Это связано 25 с тем, что в кристалле с переменной шириной запрещенной зоны существует электрическое поле, сдвигающее носители заряда в сторону узкозонной части, т.е. от барьерного контакта. Это Э0 уменьшает коэффициент разделения носителей заряда и, таким образом, сни-, жает КПД.

Цель изобретения ъ повьппение КПД.

Поставленная цель достигается тем, что фотоприемник выполнен на основе непрямозонного материала с монотонно изменяющимся значением минимальной энергии прямых оптических переходов 40 в направлении перпендикулярном плрскости барьерного контакта, при этом, это изменение по крайней мере на порядок превьппает изменение ширины запрещенной зоны материала.

С целью повышения квантовой эффективности фотоприемника материал имеет наибольшее значение минимальной энергии прямых оптических переходов и барьерного контакта, 50

С целью получения селективной фоточувствительности, материал имеет наименьшее значение минимальной энергии прямых оптических переходов у барьерного контакта.

Фотоприемник может быть выполнен на основе твердого .раствора Са„„А1„Р, где x=0,2 у контакта из золота. На одной стороне пластины расположен полупрозрачный барьерный контакт, а на другой — омический.

При освещении такого прибора светом через полупрозрачный слой металла, создающего барьерный контакт, в полупроводнике образуются носители заряда, которые разделяются полем потенциального барьера. Если кристалл имеет плавно уменьшающуюся в направлении от барьерного контакта минимальную энергию прямых оптических переходов, то .коэффициент поглощения света в такой структуре будет во много раз большим, чем в обычной структуре, и практически весь свет будет поглощаться вблизи барьерного контакта, т,е. в слое объемного заряда.

В то же время ширина запрещенной зоны структуры практически постоянна и поэтому не происходит сдвига неравновесных носителей от барьерного .контакта. В результате значительно повышается квантовая эффективность, т.е. эффективность преобразования сетовой энергии в электрическую.

Если барьерный контакт расположен на той части полупроводника, где ми-. нимальная энергия прямых оптических переходов имеет самое малое значение, а свет падает как и раньше, с противоположной стороны пластины, то фотоприемник будет селективным. С длинноволновой стороны он будет ограничен значением минимальной энергии прямых оптических переходов вблизи барьерного контакта, а с коротковолновой стороны — значением этой энергии на расстоянии W — - L от барьерного контакта (W — ширина слоя объемного заряда;

L — диффузионная длина чеосновных носителей заряда). Более коротковолновый свет поглощается и создает носители заряда в той области, откуда они не могут дойти до барьерного контакта. Фоточувствительность в такой структуре будет высокой, поскольку она определяется процессом генерации электронно-дырочных пар в полупроводнике, а не эмиссией электронов из металла.

Ширина запрещенной зоны в этой системе 6а, „ А1 Р практически не зависит от содержания Al и составляет

2,3-2,4 эВ. В это же время мимимальная энергия прямых оптических переходов при увеличении содержания Al в этой системе увеличивается от 2,8 эВ (СаР) до м5 эВ (А1Р).

660508 с

Техред А. Кравчук Корректор О.Кравцова

Редактор Н.Сильнягина

Тираж 697 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Заказ 5910 .

«Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 о

Для создания фотоприемников выращивается твердый раствор Ga,;„ А1„ Р на подложке из GaP ° его состав на поверхности соответствует х=0,2, в результате чего минимальная энергия прямых оптических переходов на поверхности составляет - 3 3 эВ и уменьшается до 2,8 эВ на границе слой — подложка. На этой поверхности изготавливается полупрозрачный слой Аи обра- 10 зующий барьерный контакт, а на. подложке — омический контакт.

Д

Квантовая эффективность фотоприемника составляет около 0,4 электронфотон.

В результате использования предложенной конструкции быстродействие приборов не изменяется и одновременно увеличивается их фоточувствительность.

Таким образом, использование предложенной конструкции позволяет yseличить фоточувствительность приборов .без ухудшения других.их параметров.