Способ фотографической съемки в полупроводниковой кондуктографической системе с р-п переходом

 

11 11 48004l

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнх

Соцналнстнческнх

Республнк (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.01.73 (21) 1876427/18-10 (51) М. Кл. G 03с 5/16 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05,08.75. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 12.03.76

Государственный комитет

Совета Мнннстров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 778.344.621. ,388.81(088.8) (72) Авторы изобретения

Н. И. Бочкарева и Л. Г. Парицкий

Ордена Ленина физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе (71) Заявитель (54) СПОСОБ ФОТОГРАФИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ

В ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ КОНДУКТОГРАФИЧЕСКОЙ

СИСТЕМЕ С р — n.ÏÅÐÅÕOÄÎÌ

Изобретение относится к области полупроводниковой фотографии и может быть использовано для съемки в средней инфракрасной области спектра.

Известны способы фотографической съемки в полупроводниковой фотокондуктографической системе (ФКС) с р — и переходом, содержащей фотоприемник, например, на основе кремний-сульфид свинца и германий-сульфид свинца, и фотохимическую ячейку, путем пропускания через нее электрического тока от внешнего источника и одновременного экспонирования фоточувствительного слоя фотоприемника. Однако во время экспозиции. в системе протекает тем новой ток, который создает вуаль на изображении, тогда как полезное изображение формируется только за счет протекания фототока. Пороговая интенсивность света, которую может зарегистрировать

ФКС, как показывается в сенситометрии

ФКС, для фотоприемников с фотопроводниками пропорциональна концентрации равновесных темновых основных носителей и не зависит от величины внешнего напряжения, для фотоприемников с р — и переходом порог системы в фотодиодном режиме пропорционален величине тока насыщения, определяющегося концентрацией равновесных тем новых неосновных носителей. Концентрация равновесных темновых носителей в фотоприемниках резко увеличивается с уменьшением ширины запрещенной зоны, вследствие этого порог

ФКС с продвижением в инфракрасную область спектра значительно возрастает. Умень5 шить порог ФКС возможно путем осуществления в ней режима нулевого темнового тока.

В системе с фотопроводником осуществить такой режим невозможно, в системе с р — и переходом появляется принципиальная воз10 можность осуществления такого режима— это режим вентильной фото-э.д.с., прн котором внешнее напряжение, приложенное к системе, равно нулю. В режиме вентнльной фото-э.д.с. ток в затемненных участках будет

15 отсутствовать, а на освещенных — протекает ток, соответствующий величине фото-э.д.с. на данном участке р — и перехода. Прн работе приемника в фотодиодном режиме, когда темновой ток равен току насыщения, абсолютная

20 величина фототока, а соответственно и чувствительность системы не зависят от изменения сопротивления нагрузки в широких пределах.

Чтобы сохранить:при работе в режиме фотоэ.д.с. энергетическую чувствительность систе25 мы, равной чувствительности при работе в фотодиодном режиме, сопротивление нагрузки, которой является для приемника электрохимическая ячейка, должно быть меньше внутрен него сопротивления р — n перехода

30 при малых напряжениях. В действительности

480041 электрохимическая ячейка представляет собой нелинейную нагрузку, сопротивление которой увеличивается с уменьшанием тока обратно пропорционально величине тока, что создает определенные трудности для электри.- 5 ческого согласования регистрирующей ячейки с приемяиком в области малых токов. Возможность согласования ячейки с приемником становится особенно важной для узкозонных полупроводников, образующих гомопереходы 10 или гетеропереходы с малыми внутренними сопротивланиями (Ge, PbS и InAt).

Цель изобретения — снижение порога ФКС без снижения энергетической чувствительности, обеспечивая электрическое согласование 15 электрохимической ячейки с приемником. Это достигается тем, что до экспонирования фотоприемника по истечении времени, определяемого неравенством

7 с момента подачи внешнего напряжения, величину последнего доводят до нулевого значения, 25 где i — величина тока; t — время; Р„„„— порог почернения токочувствительной пленки, Do — плотность вуали, у — коэффициент контраста токорегистрирующей пленки.

На чертеже, показан ход гистерезисной кри- 30 вой измерения вольтамперной характеристики

ФКС.

Предварительно, перед световой экспозицией, в ФКС, содержащей р — n гомо- или гетеропереход, пропускают электрический ток 35 при величине внешнего напряжения, соответствующем рабочему участку вольтамперной характеристики электрохимической ячейки.

Время пропускания тока (t) выбирается таким, чтобы плотность вуали на регистрирую- 40 щей пленке была достаточно малой t ()0 пмин о ( где i — величина тока; D„„„— порог почерне- 45 ния регистрирующей пленки; Do — плотность вуали; у — коэффициент ко нтраста регистрирующей планки.

Затем регулировкой внешнего напряжения устанавливается нулевой ток и открывается 50 световой затвор, световое изображение при этом проектируется в плоскость р — n перехода. Далее следует одновременно и световая, и электрическая экспозиция. При таком способе съемки в регистрирующей электрохими- 55 ческой ячейке происходят процессы, приводящие к явлению гистерезиса вольтамперной характеристики ячейки. Явление гистерезиса вольтамперной характеристики заключается в следующем (см. чертеж). При увеличении на- 60 пряжения от нуля ток в ячейке плавно .нарастает. При последующем снижении напряжения ток значительно быстрее падает с напряжением до нулевого значения и при некоторой величине напряжения на ячейке пересека- 65 ет ось,напряжений, становясь отрицательным, как это показано на чертеже. Ток положитель ного направления образует почернение в токорегистрирующей пленке,,при нулевом значении тока почернения не образуется, отрицательный ток уменьшает плотность почернения, созданную положительным током. Таким образом, в результате .предварительной зарядки ячейки током сопротивление ячейки уменьшается до величины, обеспечивающей электрическое согласование с приемником.

После того, как регулировкой величины внешнего напряжения устанавливается нулевой ток, открывается световой затвор, при этом на темных участках ток не идет, на освещенных — протекает ток, соответствующий величине фото-э.д.с. на данном участке р — и перехода. Таким образом, предлагаемый способ фотографической съемки в ФКС с р — n переходом — режим компенсации темнового тока позволяет согласовать ячейку с фотоприемником и дает возможность использовать приемник в режиме вентильной фото-э.д.с., при темновом токе, равном нулю, в то время как внешнее напряжение, приложенное к системе, может быть и не равным нулю.

Описанный способ фотографической съемки осуществлен в ФКС, содержащей прием ник на основе р — и гетеропереходов Ge — PbS u регистрирующую ячейку, состоящую из лакосажевого анода, кадмиевого катода и пленки поливинилового спирта, пропитанной иодидным электролитом. При съемке обычным способом —. путем пропускания электрического тока в системе .при одновременном их освещении, при котором приемник работал в фотодиодном режиме, пороговая интенсивность света 10 — вт/см . Съемка при работе системы в режиме фото-э.д.с. практически невозможна, поскольку в области малых токов дифференциальное сопротивление ячейки, составлявшее 5 ком/см, значительно превосходит величину внутреннего сопротивления фотоприемника, равную 30 ом/см . Для уменьшения пороговой и нтенсивности света способ фотографической съемки в этой системе осуществляют следующим образом. Предварительно перед экспозицией в системе пропускается электрический ток величиной от 10 мка/см до

1 ма cM в течение времени, определяемого из состояния it(200 мкк/см, заряд 200 мкк/см вызывает в токорегистрирующей пленке поливинилового спирта почернение, плотность которого не .превышает порога почернения пленки. В результате предварительной зарядки сопротивление ячейки уменьшается до 20—

30 ом/см . После предварительной зарядки устанавливается нулевой ток,регулировкой величины внешнего напряжения. После этого открывается световой затвор и происходит одновременная световая и электрическая экспозиция. Пороговая интенсивность света при съемке, производимой описанным способом, составляет 0 — вт/см в спектральной области чувствительности фотоприемника (граничная

480041

Составитель В. Цыпин

Техред Т. Курилко

Корректор Е. Рожкова

Редактор О. Филиппова

Заказ 291/15 Изд. № 922 Тираж 529 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Рауьпская наб., д. 4, 5

Типография, пр. Сапунова, 2 длина волны света — 3 мкм при комнатной температуре) . Таким образом, в результате использования предлагаемого способа фотографической съемки удалось снизить .порог

ФКС на основе гетеропереходов Ge — PbS на два порядка.

Предмет изобретения

Способ фотографической съемки в полупроводниковой кондуктографической системе с р — n переходом, содержащей фотоприемник и электрохимическую ячейку, путем пропускания через нее электрического тока от внешнего источника и экспонирования фотоприемника, отличающийся тем, что, с целью уменьшения порога чувствительности, до экспонирования фотоприемника по истечении времени, определяемого неравенством

П)1О. """

1 с момента подачи внешнего напряжения, величину последнего доводят до:нулевого значе10 ния, где — величина тока; 3 — время, Р„ин— порог почерненпя токочувствительной пленки;

Do — плотность вуали; у — коэффициент контраста токорегистрирующей пленки.