Чувствительный элемент детектора инфракрасного излучения

Изобретение относится к оптоэлектронике. Сущность изобретения: в чувствительном элементе детектора инфракрасного излучения, выполненном в виде тонкой пленки твердого раствора, в качестве материала твердого раствора использован Cd1-xSnxS при х=0,1÷0,66, а пленка использована толщиной в интервале от 0,3 до 0,7 мкм. Изобретение позволяет расширить диапазон принимаемого излучения и упростить технологию производства чувствительного элемента. 1 табл.

 

Изобретение относится к полупроводниковым материалам, нашедшим широкое применение в фотоприемниках, которые используются в оптоэлектронике, микроэлектронике и радиоэлектронике.

В приборах, работающих в инфракрасном диапазоне электромагнитного излучения, как правило, используют первичные измерительные преобразователи, чувствительный элемент которых выполнен на основе так называемых узкозонных полупроводников. Принцип действия подобных преобразователей основан на соответствии энергии облучающей волны энергии активации полупроводника. Подобные полупроводники создают на базе различных твердых растворов. К ним можно отнести твердые растворы КРТ и СОТ (кадмий-ртуть-теллур и свинец-олово-теллур).

Проведенные исследования позволяют утверждать, что не только в традиционных соединениях возможно детектирование инфракрасного излучения. Для этих целей можно применять материал, ранее не использовавшийся в этой области. Результаты проведенных исследований дали возможность создания детектора инфракрасного излучения на базе твердого раствора Cd1-xSnxS.

В качестве аналога был выбран твердый раствор, описанный в авторском свидетельстве "Фоторезистор на основе твердого раствора GaSexTe1-x, где x=(0,05÷0,35), (0,7÷0,95)" SU, 824837 А, 1976 г.

Недостатком рассматриваемого решения является узкий диапазон принимаемого излучения и непригодность работы чувствительного элемента в дальней инфракрасной области.

В качестве прототипа выбран твердый раствор Hg(1-x)CdxTe, являющийся классическим для использования при детектировании электромагнитного излучения инфракрасного спектра. Его свойства описаны во многих работах, например Физические основы полупроводниковой инфракрасной фотоэлектроники. Современные тенденции, новые материалы / А.В.Любченко, Е.А.Сальков, Ф.Ф.Сизов. - Киев: Наукова думка, 1984 - 256 с. Чувствительные элементы на основе данного твердого раствора обладают высокой чувствительностью к инфракрасному излучению.

Недостатком чувствительных элементов, изготовленных из известного материала, является то, что они имеют область спектральной чувствительности до 10 мкм, что не дает возможности применения этих устройств в дальней инфракрасной области. Также технология производства данного материала связана с использованием в высшей степени ядовитых и взрывоопасных веществ.

Технической задачей предлагаемой разработки является расширение диапазона принимаемого излучения и упрощение технологии производства чувствительного элемента.

Данная техническая задача заключается в изучении свойств и разработке технологии производства чувствительного элемента на базе твердого раствора Cd1-xSnxS при x=0,1÷0,66. Такие детекторы имеют широкую область спектральной чувствительности (8÷12,5) мкм и фоточувствительность, не уступающую традиционным твердым растворам. Чувствительный элемент получали сплавлением сульфидов кадмия и олова в стехиометричном соотношении в вакууммированных кварцевых ампулах до 10-4 мм рт.ст. при 700°С в течение 3 часов. Синтезированный твердый раствор испаряли в вакууме взрывным методом на керамическую подложку при температуре испарителя 1000°С.

Экспериментально установлено, что стабильными механическими и электрическими свойствами обладает слой толщиной в интервале от 0,3 до 0,7 мкм. С целью получения максимальной чувствительности и величины кратности фототока RT/RC (сопротивление затемненного и освещенного образцов соответственно) была выбрана толщина чувствительного элемента 0,3 мкм, так как в данном случае удельное электросопротивление слоя наибольшее.

Анализ экспериментальных данных позволяет утверждать, что на базе твердого раствора Cd1-xSnxS можно создавать чувствительные элементы для приборов, работающих в инфракрасном спектре в диапазоне длин волн 8-13 мкм.

Основные характеристики чувствительного элемента на базе Cd0,4Sn0,6S, предназначенного для регистрации волн с длиной 12-13 мкм, приведены в таблице.

Чувствительный элемент детектора инфракрасного излучения в виде тонкой пленки твердого раствора, полученной вакуумным испарением, отличающийся тем, что в качестве материала твердого раствора использован Cd1-xSnxS при х=0,1÷0,66, а пленка использована толщиной от 0,3 до 0,7 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области оптико-электронных приборов и может быть использовано как приемник инфракрасного излучения в тепловизионных приборах, теплопеленгаторах, приборах ориентации и экологического мониторинга.

Изобретение относится к области ядерной физики и может быть использовано для регистрации сопутствующих нейтронам заряженных частиц в нейтронном генераторе со статическим вакуумом.

Изобретение относится к фторполимеризующимся композициям для сухих пленочных фоторезистов водно-щелочного проявления, находящих применение для получения рисунка при изготовлении печатных плат в радиоэлектронной промышленности.

Изобретение относится к технике электроизмерений. .

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для регистрации и измерения потока ИК-излучения. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструированию фотоэлектрических потенциометров для следящих систем, и может быть использовано при изготовлении датчиков угловых и линейных перемещений для устройств автоматики и вычислительной техники.

Изобретение относится к усилителям оптических сигналов и может использоваться в системах оптической обработки информации и в волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС).

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, чувствительным к ИК-излучению. .

Изобретение относится к технологии изготовления детекторов теплового электромагнитного излучения - болометров

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения перемещений, и может быть использовано для измерения угловых перемещений бесконтактным методом

Изобретение относится к вакуумной микроэлектронике. Способ создания сверхбыстродействующего вакуумного туннельного фотодиода с наноструктурированным эмиттером включает измерение фототока вакуумного фотодиода, возникающего при облучении непрерывным или импульсным оптическим излучением эмиттера при установке определенного значения ускоряющего напряжения на аноде, при этом облучают планарную поверхность наноструктурированного эмиттера лазерным пучком с длиной волны, выбранной из УФ-, видимого или ИК-диапазона при энергии фотона меньше работы выхода электронов из эмиттера, устанавливают фиксированное значение напряжения на аноде U, не превышающее значение, определяемое из заданного соотношения. Изобретение обеспечивает возможность создания сверхскоростного вакуумного туннельного фотодиода, позволяющего детектировать оптическое излучение микро- и милливаттной мощности в ультрафиолетовой, видимой, ближней и средней инфракрасной областях спектра с временным разрешением, ограниченным диапазоном в сотни фемтосекунд. 6 ил.

Использование: для детектирования инфракрасного излучения на основе болометров или микроболометров. Сущность изобретения заключается в том, что устройство детектирования электромагнитного излучения включает в себя множество элементарных детекторов (32, 320), сгруппированных в один или несколько сборочных узлов (300), причем каждый включает в себя несколько элементарных детекторов (32, 320), а каждый элементарный детектор (32, 320) подключен с помощью межсоединения (32.1, 320.1) к устройству (33) согласования полного сопротивления, при этом устройство детектирования электромагнитного излучения характеризуется тем, что: устройство (33) согласования полного сопротивления является общим для всех элементарных детекторов (32, 320) одного сборочного узла (300), в каждом сборочном узле (300) межсоединения (32.1, 320.1) имеют приблизительно одинаковое значение сопротивления. Технический результат: создание устройства согласования полного сопротивления, способного восстанавливать высокое соотношение сигнал-шум для нескольких элементарных детекторов. 14 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх