Структура для приемника ик-излучения

Авторы патента:

H01L31/0352 - отличающиеся формой или формами, относительными размерами или расположением полупроводниковых областей

Использование: изобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к структурам для производства приемников ИК-диапазона. Сущность: в структуре приемника ИК-излучения между подложкой и слоем рутила проводимости дополнительно введен слой р+-типа проводимости толщиной 0,1-1 мкм. 1 ил., 1 табл.

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s Н 01 1 31/0352

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 (21) 4897118/25 (22) 29,12.90 (46) 23.04.93. Бюл. М 15 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт материалов электронной техники (72) В.А .Плосконосое, Г.Б,Лунькина, Ю.К.Крутоголов и В,Т.Игуменов (56) Фомин И.А. и др. Исследование эпитаксиальных слоев и-In As и р-п-переходов на их основе. Электронная техника сер. Материалы, 1980, вып. 1 с. 39-43.

Патент США М 3534231, кл. 317 235, 1970.

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к структурам для производства фотоприемников

И К-диапазона.

Цель изобретения вЂ” уменьшение последовательного сопротивления и обратного темнового тока через рабочий р-п-переход.

Введение дополнительного слоя р -типа проводимости позволяет снизить диффузионную Чоставляющую, обратного темнового тока через рабочий р-п-переход.

Так как дополнительный слой является сильно легированным, то это обеспечивает значительное превышение вероятности тун-. нелирования электронов через потенциальный барьер в р вЂ” п-переходе, образованном

+ подложкой и -типа проводимости и дополнительным р -слоем. иад вероятностью надбарьерной инжекции электронов. В результате, с одной стороны, существенно уменьшается последовательное сопротивление фотоприемника, поскольку сопротивление области пространственного заряда р -n --перехода туннельному току в десятки раз ниже, чем инжекционному (диффузионному) трку, сдругой стороны,,так как доля (54) СТРУКТУРА ДЛЯ ПРИЕМНИКА ИК-ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Использование: изобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к структурам для производства прйемников ИК-диапазона. Сущность: в структуре приемника ИК-излучения между подложкой и слоем р-типа проводимости дополнитель+ но введен слой р -типа проводимости толщиной 0,1-1 мкм. 1 йл., 1 табл, Ф инжекционного тока в полном токе через, З

+ + р -и -переход значительно снижается, то и вклад инжекционного тока в обратный ток рабочего р вЂ” и-перехода уменьшается, а зна-. чит, уменьшается обратный темновой ток через рабочий р вЂ” n-переход. При толщине дополнительного слоя менее 0,1 мкм высота потенциального барьера в р -п+-переходе понижается, а ширина барьера повышается, р что приводит к увеличению вероятности инжекции и снижению вероятности туннелирования электронов, а следовательно, к увеличению обратного темнового тока че- О рез рабочий р-п-переход и последователь- (ф) ного сопротивления фотоприемника. ЬЭ

Увеличивать толщину дополнительного слоя более 1 мкм нецелесообразно, так как дальнейшего уменьшения последовательOHHh ного сопротивления и обратного темнового тока не наблюдается, а регистрируемое излучение при освещении со стороны подложки не будет доходить до рабочего р вЂ” n-перехода, и структура будет неработоспособна.

Известна структура для фотоприемника, содержащая высоколегированную подложку р -типа со слоями р- и п-типа проводимости.

1810932

I безличие подложки р -типа на расстоянии от

f: - n-перехода меньшее диффузионной длины неосновных носителей снижает диффузионную составляющую обратного темнового тока. Однако данная структурна, вследствие полного поглощения излучения в р -подложка, неработоспособна в фотоприемниках, освещаемых со стороны подложки . а введение в заявляемой структуре

+ дополнительного р -слоя толи, иной 0,1 вЂ” 1 мкм обеспечивает уменьшение обратного темнового тока и работоспособность структуры при освещении как со стороны слоя, так и со стороны подложки.

На фиг.1а схематически изображено сечение предлагаемой структуры для фотоприемника ИК-излучения; на фиг.16вЂ” зонная диаграмма заявляемой структуры в отсутствие смешения, где EF вЂ” уровень Ферми, Е вЂ” дно зоны проводимости, Еч вЂ” потолок валентной зоны.

Структура содержит подложку 1 из уэкоэонного полупроводникового материала и -типа проводимости, на которую последовательно нанесены дополнительный слой 2 р -типа проводимости, слой 3 р-типа проводимости, Рассмотрим работу заявляемой структуры в фотоприемнике ИК-излучения, где излучение принимается со стороны подложки (хотя структура может работать и при освещении со стороны п-слоя).

Воэможность работы структуры в фотоприемнике с засветкой со с1ороны подложки обеспечивается тем, что за счет сильного легирования материала подложки примесью п-типа регистрируемое излучение проникает через подложку 1, а за счет того, что толщина дополнительного слоя 0.1-1 мкм вЂ” через дополнительный слой 2, достигает области рабочего р вЂ” n-перехода, образованного р-слоем

3 и и-слоем 4, где поглощается, генерируя фотоносители. Введение дополнительного р -слоя 2 с толщиной 0,1-1 мкм обеспечивает уменьшение последовательного сопротивления фотоприемника за счет туннелирования

+ электронов через потенциальный барьер рвЂ”

+ + и -перехода, образованного п -подложкой 1 и дополнительным р -слоем 2 (фиг,1б), Введение дополнительного р -слоя 2 позволяет снизить обратный темновой ток через фотоприемник за счет уменьшения диффузионной составляющей обратного тока через рабочий р-и-переход и инжекционного тока через р -и -переход.

Пример. Структура для фотоприемника ИК-излучения, выполненная из арсенида индия, Структура содержит:

1 вЂ” подложку и -типа с концентрацией носителей заряда 2 10 см и толщиной

1в -з

380 мкм;

2 вЂ” дополнительный слой р+-типа с концентрацией носителей заряда 3 10 см и толщиной 0.5 мкм;

3 вЂ” слой р-типа с концентрацией носителей заряда 3 10 см з и толщиной 6 мкм;

4 вЂ” слой и-типа с концентрацией носи"0 телей заряда 3 . 10 см и толщиной 4 мкм.

Структура предназначена для ИК вЂ” ФПУ на длину волны 3 мкм, работающих при охлаждении до 77 К, Толщина дополнительного р -слоя 0,5

"5 мкм обеспечивает уменьшение последовательного сопротивления и обратного темнового тока через рабочий р-и-переход и работоспособность структуры в фотоприемнике ИК-излучения с освещением со стороны подложки.

В таблице приведены параметры и сравнительные характеристики заявляемой структуры, прототипа и приемников

LhK-излучения на их основе. Как видно из

25 таблицы, заявляемая структура обеспечивает существенно меньшие значения обратного темнового тока и последовательного сопротивления фотоприемника, Преимуществом заявляемой структуры по сравнению с прототипом является уменьшение последовательного сопротивления и обратного темнового тока через р вЂ” и-переход за счет того, что между подложкой и слоем р-типа проводимости дополнительно введен слой р -типа толщиной 0,1 вЂ” 1 мкм, которая позволяет уменьшить инжекционную составляющую обратного тока, концентрация носителей заряда в дополнительном слое выше, чем в слое р-типа, что позволяет

40 уменьшить диффузионную составляющую обратного тока, а в результате уменьшить обратный темновой ток через р вЂ” и-переход.

Так как толщина дополнительного слоя меньше 1 мкм, то это обеспечивает работо45 способность структуры при приеме излучения со стороны подложки и позволяет применять ее в многоэлементных ИК вЂ” ФПУ гибридного типа, а также упростить технологию их изготовления, 50 Преимуществом заявляемой структуры является также возможность уменьшения емкости фотоприемника за счет уменьше+ + ния емкости р -и -перехода. включенного последовательно с рабочим р-п-переходом.

Формула изобретения

Структура для п рием ника И К-излучения на основе узкозонного полупрсводникового

+ материала, содержащая подложку и -типа

1810932

Составитель В. Плосконосов

Техред М. Моргентал Корректор И.МУска

Редактор Т. Иванова

Заказ 1448 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 проводимости со слоями р и и-типа проводимости, образующими два встречно включенных р вЂ” n-перехода, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения последовательного сопротивления и обратного темнового тока, между подложкой и слоем р-типа проводимости дополнительно введен слой р -типа проводимости толщиной 0,1 вЂ” 1 мкм.

Похожие патенты:

Полупроводниковый прибор // 1306407

Изобретение относится к функциональной микроэлектронике, микрофотоэлектронике, вычислительной технике

Полупроводниковый фотоприемник // 880198

Патент 161439 // 161439

Фотопреобразователь // 2359361

Изобретение относится к области производства твердотельных фоточувствительных полупроводниковых приборов, а именно к области производства преобразователей мощности света в электрический ток, и может быть использовано при изготовлении указанных приборов

Фотоэлектрический элемент // 2415495

Изобретение относится к фотоэлектрическому элементу (фотоэлементу), включающему в себя по меньшей мере первый переход между парой полупроводниковых областей, при этом по меньшей мере одна из этой пары полупроводниковых областей включает в себя по меньшей мере часть сверхрешетки, содержащей первый материал с распределенными в нем образованиями второго материала, причем образования имеют достаточно малые размеры, так что эффективная ширина запрещенной зоны сверхрешетки по меньшей мере частично определяется этими размерами, при этом между полупроводниковыми областями предусмотрен поглощающий слой, и при этом поглощающий слой содержит материал, предназначенный для поглощения излучения с возбуждением в результате этого носителей заряда, и имеет такую толщину, что уровни возбуждения определяются самим этим материалом

Солнечный модуль и комбинированная солнечно-энергетическая установка на его основе // 2455584

Изобретение относится к гелиотехнике, может быть использовано для преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую энергию и касается солнечного модуля, включающего концентратор, в фокусе которого расположен фотовольтаический преобразователь солнечной энергии, с контактами подключения батарей накопителей электрической и тепловой энергии и системой жидкостно-проточного теплосъема, при этом фотовольтаический преобразователь выполнен в виде полой трубки из теплопроводящего материала, на внешней поверхности которой нанесена полупроводниковая структура и внутри которой циркулирует теплоноситель, а также комбинированной солнечно-энергетической установки, включающей указанные выше солнечные модули

Полупроводниковый комбинированный приемник электромагнитного излучения // 2578103

Использование: для регистрации электромагнитного излучения со сложным спектральным составом. Сущность изобретения заключается в том, что полупроводниковый комбинированный приемник электромагнитного излучения включает соосно расположенные каналы регистрации оптического и жесткого электромагнитного излучения, созданный на основе чередующихся эпитаксиально согласованных слоев чувствительных в соответствующих спектральных диапазонах полупроводниковых материалов с электронно-дырочными переходами или без них, чувствительные слои располагают по разные стороны подложки, толщина чувствительного к жесткому электромагнитному излучению материала приемника на два порядка больше, чем у чувствительного материала фотоприемника, в качестве фильтра для приемника жесткого электромагнитного излучения, обрезающего излучение оптического диапазона, используют слой чувствительного к этому излучению полупроводникового материала, на основе которого формируют фотоприемник оптического диапазона. Технический результат: обеспечение возможности упрощения конструкции и расширение возможностей систем регистрации электромагнитного излучения. 1 ил.

Способ детектирования электромагнитных волн в терагерцовом диапазоне // 2599332

Изобретение относится к области измерительной техники и касается способа детектирования электромагнитных волн в терагерцовом диапазоне. Способ включает в себя направление потока терагерцового излучения на преобразователь с формированием в последнем сигнала, регистрируемого детектором. В качестве преобразователя используют систему квантовых точек в матрице с терагерцовой прозрачностью, помещенную во внешнее магнитное поле с индукцией В=ħ×ν/g×µБ, в качестве детектора используют магнитометр, который регистрирует изменение намагниченности системы квантовых точек. Интенсивность излучения определяют как jвн=1/[g×µБ×n×b/ΔJ×(1+b·j0)-b], где В - индукция внешнего магнитного поля; ħ - постоянная Планка; ν - частота регистрируемого излучения; g - множитель Ланде; µБ - магнетон Бора; jвн - интенсивность регистрируемого излучения; n - объемная плотность квантовых точек; b=с2/4πν3 - параметр, определяемый частотой; j0 - интенсивность фонового (теплового) терагерцового излучения. Технический результат заключается в упрощении способа детектирования. 1 з.п. ф-лы.

Спин-детектор свободных электронов на основе полупроводниковых гетероструктур // 2625538

Использование: для поляризованных светодиодов и спин-транзисторов. Сущность изобретения заключается в том, что спин-детектор содержит подложку, на которой последовательно выполнены: барьерный слой, первый слой из GaAs или из AlxGa1-xAs, второй слой с квантовыми ямами из InxGa1-xAs или из GaAs, третий слой из GaAs или из AlxGa1-xAs, третий слой с квантовыми ямами из InxGa1-xAs или из GaAs, четвертый слой из GaAs или из AlxGa1-xAs, первый слой с квантовыми ямами из InxGa1-xAs или из GaAs, второй слой из GaAs, ферромагнитный слой и защитный слой. Технический результат: обеспечение возможности проведения измерения спиновой поляризации с пространственным разрешением, измерения трех компонент спина в одной структуре, повышения стабильности гетероструктуры Pd/Fe/GaAs (001) к деградации электрофизических и оптических свойств, а также возможность прогрева до температуры 200°С и отсутствие реактивации. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фотопреобразователь // 2648310

Использование: для преобразования оптического сигнала в электрический, а также энергии электромагнитного излучения указанного диапазона в электрическую энергию. Сущность изобретения заключается в том, что фотопреобразователь представляет собой массив полупроводниковых нанопроводов, сформированных в пористой матрице диэлектрика, на противоположных сторонах которой сформированы эмиттерный и коллекторный контакты так, что граница между контактом и нанопроводом представляет собой гетеропереход, в котором нанопровод является потенциальным барьером для основных носителей заряда. Технический результат: обеспечение возможности упрощения изготовления в виде массива наногетероструктурных элементов. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.