Преобразователь изображения

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащий фоточувствительньй, диэлектрический и электрооптический слои, заключенные между электродами, по крайней мере, один из которых является прозрачным, о т л и ч ающ и и с я тем, что, с целью расширения спектрального диапазона чувствительности , улучшения разрешающей способности и оптического качества изображения, диэлектрический и фоточувствительный слои выполнены монокристаллическими , расположены последовательно на полупроводниковой подложке , являннцейся электродом, и образуют двойной гетеропереход. IBS

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51) 4 С 02 F 1/13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

7 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 2779528/18-25 (22) 13.06.79

-(46) 07.11.86. Бюл. 11 41 (71) Ордена Ленина физический институт им. П.Н.Лебедева (72) А.А.Васильев, И.Н.Компанец, А.В.Парфенов и Ю.М.Попов (53) 535.5 11(088.8) (56) Пространственные модуляторы света. Сб. под ред. С.Б.Гуревича.

Л., "Наука", 1977.

Зарубежная радиоэлектротехника. 1978. 11- 6, с. 91.

Сихарулидзе Д.Г. и др. Жидкокристаллический преобразователь когерентного изображения..Четвертая Всесоюзная конференция.по жидким кристаллам и"их практическому применению. Тезисы докладов, Иваново, 1977, с.133134.. (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащий фоточувствительньй, диэлектрический и электрооптический слои, заключенные между электродами, по крайней мере, один из которых является прозрачным, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения спектрального диапазона чувствительности, улучшения разрешающей способности и оптического качества изображения, диэлектрический и фото- чувствительный слои выполнены монокристаллическими, расположены последовательно на полупроводниковой подложке, являющейся электродом, и образуют двойной гетеропереход.

8478

Изобретение относится к модуляции и визуализации оптического излучения и может быть использовано для регистрации, ввода, хранения и обработки оптических сигналов и изображений °

Известны преобразователи изображения, содержащие фоточувствительный и электрооптический слои, заключенные между прозрачными электродами.

Недостатком приведенных устройств является ограниченный спектральный диапазон чувствительности.

Наиболее близким техническим решением можно считать преобразователь изображения, содержащий фоточувствительный диэлектрический.и жидкокристаллический слои, заключенные между прозрачными электродами, нанесенными на стеклянные подложки.

В известном устройстве питающее напряжение подключено к прозрачным электродам и запись ведется за счет внутреннего фотоэффекта в фотоприемнике, а считывание информации производится в результате электрооптического эффекта в жидком кристалле.

Недостатками этого преобразователя являются узкий спектральный диапазон чувствительности, малая разрешающая способность и невысокое оптическое качество изображения.

Цель изобретения — расширение спектрального диапазона чувствительности, улучшение разрешающей способ— ности и оптического качества изобра- 35 жения.

Это достигается тем, что диэлектрический и фоточувствительный слои выполнены монокристаллическими, расположены последовательно на полупро- 40 водниковой подложке, являющейся электродом, и образуют двойной гетеропереход .

Изобретение поясняется чертежом, где изображена многослойная структу- 45 ра, содержащая фоточувствительный полупроводниковый слой 1, диэлектрический слой 2, слой 3 электрооптического материала, например жидкого кристалла, необходимый для получения требуемой ориентации жидкого кристалла защитный ориентирующий слой 4, заключенная между прозрачной подложкой 5 с нанесенным прозрачным электродом 6 и монокристаллической полу- у проводниковой подложкой 7, которая является вторым электродом. К электродам подключен источник 8 питающего

0Ь 2 напряжения. Световой поток 9 является регистрируемым. Световой поток 10 осуществляет считывание информации; отраженная его часть 11 промодулирована в электрооптическом слое 3.

Устройство работает следующим образом.

При подаче импульса питающего напряжения монокристаллический полупроводниковый фоточувствительный слой 1 переходит в состояние обеднения.

При этом большая часть напряжения падает на слое полупроводника.

Экспозиция его потоком 9 вызывает экранировку электрического поля в слое 1, тем самым перераспределяя напряжения так, что большая его часть падает на слое 3, вызывая в нем электрооптический эффект.

В качестве слоев 1 и 2 могут быть использованы эпитаксиальные пленки GeGa Alд As соответственно, выращенные на подложке из легированного GaAs.

Применение полупроводника с большой степенью легирования (концентрация носителей 10 — 10 см ), а

15 !6 значит малым временем жизни носителей (= 10 — 10 с) позволяет увеличить разрешающую способность (до 50 †1 линий/мм), поскольку уменьшается диффузионная длина L — (до величины 10-20 мкм) .

При этом благодаря высокому электрооптическому качеству гетероперехода слоев 1 и 2 и малой толщине слоя

1 (меньше, чем длина диффузии L), можно получить высокое значение чувствительности до 10, — 10 .Дж/см .

Однородность оптических и электрооптических свойств очень высока, поскольку определяется только поверхностью подложки 7.

Возможность применения эпитаксиальных пленок малой толщины может быть использовано при создании преобразователей ИК-изображений. При этом можно использовать узкозонные полупроводники из группы InGaAs

InGaAsP и др. Максимальная толщина пленки полупроводника при этом определяется из соотношения: о ф U

nL i

d q где n — концентрация носителей в полупроводнике;

847806 4 раз ец пр еобраз онат еля из ображе ния, в котором подложкой служил низкоомный (p = О, 1 Ом см) арсенид галлия толщиной 5 мм, на которой выращены диэлектрический слой (0,5 мкм толщиной) Са А As с удельным сопротивлением p = 10 Ом см и полупроводниковый слой германия толщиной

10 мкм н с концентрацией носителей

1О 10 см . Слой жидкого кристалла имел толщину около 5 мкм, применялась смесь азоксисоединений (БГАОБ и

БМАОБ) и эфиронитрила (ЦфэГБк). Исе пользовался ориентационный 5 -эффект.

Ь вЂ” толщина полупроводника, F„t — диэлектрическая постоянная электрооптического слоя, U — напряжение питания, d — - толщина диэлектрика, заряд электрона.

При U = 100 В, d 1 мкм, f = 10, 1а

n = 10 см (для германия) толщина полупроводникового слоя Ь с 500 мкм, а для п = 10 см" (InAs) /1 .5 мкм. (6

Эпитаксиальная методика выращивания пленок позволяет выполнить эти требования.

Используя предлагаемое изобретени можно создать преобразователь изоб- 15 ражения ИК-диапазона (.1-2 мкм) чувs ю ствительностью 10 — 10 Дж/см, разрешающей способностью 10-100 лин мм, апертурой 4-10 см при оптической

- неоднородности менее 0,5 h .

По данному техническому предложению на предприятии изготовлен обПри этом быпи получены следующие параметры: область чувствительности ,0,9-1,7 мкм, разрешение около 10—

20 линий/мм, чувствительность выше т

20 10 Дж/см, переключающая интенсивс2 ность около 10 Вт/см (при длительности светового импульса .10 мкс) .

Составитель Г.Александров

Техред Л.Сердюкова-: Корректор М.Нароши

Редактор Л.Письман

Тираж 501 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам ивобретений и открытий

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

Заказ 6052/1

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4