Фоточувствительный элемент на основе гетероэпитаксиальной структуры КРТ.

Появление новых эпитаксиальных методов получения тонких слоёв КРТ позволило изменить конструкцию фоточувствительного элемента, упростить технологию изготовления фоторезисторов из эпитаксиальных структур и существенно улучшить характеристики, в том числе вольтовую чувствительность. Жидкофазная эпитаксия, при которой в процессе выращивания слоя КРТ заданного состава происходит неоднородный подтрав подложки, а на поверхности эпитаксиального слоя КРТ образуется рельеф, также пригодна для изготовления фоторезисторов радикальном изменении технологии. Подтрав приводит к разнотолщинности слоя КРТ и разбросу сопротивления фоточувствительных площадок, что ухудшает однородность фотоэлектрических характеристик и качества фотоприёмника. Рельеф поверхности при ЖФЭ вынуждает вводить дополнительную химико-механическую обработку поверхности, приводящую к ухудшению плоскости слоя КРТ и снижению выхода годных.

Развитие молекулярно-лучевой эпитаксии позволило получить слои КРТ с зеркальной поверхностью оптимальной толщины. Сложные гетероэпитаксиальные структуры (ГЭС) материала КРТ, полученные методом молекулярно лучевой эпитаксии позволили создать новую конструкцию фоточувствительного элемента фоторезистора.

Рис. 15 ФЧЭ на основе ГЭС КРТ.

1 – подложка контактного растра, 2 – подслой хрома, 3 – контактная дорожка Au, 4 – клей, 5 – подложка GaAs, 6 – буферный слой CgZnTe, 7 – варизонный слой Cd_xHg_1-xTe, 8 – токоподвод Au, 9 – рабочий слой Cg_0,2Hg_0,8Te, 10 – припой InAu, 11 – варизонный слой Cd_xHg_1-xTe, 12 – слой CdTe, 13 – слой ZnSe, 14 – слой YtSc, 15 – слой n⁺.

Особенности фоторезистора на основе ГЭС КРТ с варизонными слоями, полученными методом молекулярно-лучевой эпитаксии.

Преимущества данной конструкции ФЧЭ состоят:

– в возможности увеличения вольтовой чувствительности в 3 – 4 раза за счёт уменьшения толщины рабочего слоя до ≈ 5 мкм вместо 15 – 20 мкм в конструкции ФЧЭ с запирающими контактами и соответствующего увеличения темнового сопротивления;

– в практически полном подавлении поверхностной рекомбинации за счёт встроенного электрического поля варизонной структуры:

E = (1/ e )*( dE_ν / dx ),

препятствующего диффузии неравновесных носителей к поверхности ФЧЭ.

Значение градиента состава варизонных слоёв определяются из соотношения скорости диффузии носителей заряда к поверхности и скорости дрейфа носителей в электрическом поле смещения, V_диф.<< V_др., где V _{диф. i} = D_p / b_i (D_p – коэффициент диффузии дырок в варизонных нижнем и верхнем слое, а b_i – толщина i-го варизонного слоя), V _др. = μ _p (1/ e )*( dE_ν / dx ).

Следовательно:

D_p/b_i << μ _p (1/e)*(dE _ν /dx),

dE_ν / dx >> eD_p / b_i μ _p .

D_p ≈ 2 см²/с; B = 2*10^{-4 см; μ}_p ≈ 400 см²/В*с и eD = μ_pkT ≈ 32,5 эВ/см. Таким образом E >> 35 В/см, что легко достижимо в варизонных слоях. Следствием этого является практически полная реализация времени жизни неравновесных носителей в объёме полупроводников:

– наличие варизонного слоя соответствующего градиента состава в фоторезисторе исключает шунтирование рабочей области поверхностными слоями и устраняет вклад поверхностной рекомбинации в шумы вида 1/f;

– варизонные слои фоторезистора приводят к расширению спектральной области фотоответа и увеличению интегральной чувствительности фоторезистора.

Выводы

Итак, в ходе выполнения курсовой работы я пришел к выводу, что КРТ – не только настоящее, но и будущее полупроводниковой технологии. В связи с его преимуществами без КРТ невозможно представить фотоприемную промышленность во всем мире. Считаю, что крайне важно дальнейшее развитие технологии и расширение возможностей по внедрению и применению КРТ как материала для фотодетекторов в нашей стране.

1. В работе я ознакомился с теорией проводимости полупроводников

2. Рассмотрел теоретические основы взаимодействия вещества со светом (фотопроводимости).

3. Проанализировал основные важные для применения свойства КРТ (физико-химические, оптические, электрические)

4. Выделил главные преимущества этого материала по сравнению с другими полупроводниками, конкурирующими с КРТ в производстве приборов (фотодетекторов),

5. Рассмотрел приборы на основе КРТ: их принцип действия и устройство.

6. Ознакомился с особенностями некоторых методов получения КРТ (объемных кристаллов и тонких пленок).