Фотоелектронний перетворювач

Фотоелектронний перетворювач, що містить активний елемент, виконаний у вигляді багатошарової структури метал-напівпровідник-діелектрик 3 14448 4 фокусування електронів і пристрій, що реєструє, ного поля в шарі діелектрика. У темновом режимі в причому як реєструючий пристрій використовує напівпровіднику 2 відбувається теплова генерація люмінесцентний екран, що забезпечує збільшення електронно-діркових пар. Виниклі при цьому елекінтегральної чутливості й підвищення довгохвитронно-діркові пари розділяються полем р-nльової границі фотоефекта перетворювача. перехода, при цьому дірки рухаються в напрямку На Фіг. представлена схема фотоелектронного до негативного електрода 1, а електрони - у наперетворювача. Пристрій містить розташовані по прямку до гетеропереходу напівпровідник - діелекходу випромінювання прозорий металевий електтрик. Однак вийти у вакуум зможе лише їхня мала род (1), напівпровідник з р-n-переходом (2), шар частина внаслідок малого значення величини надіелектрика (3), другий прозорий металевий елекпруженості електричного поля в діелектрику 3 у трод (4), систему посилення й фокусування електтемновім режимі й великій величині потенційного ронів (5), поміщені у вакуумну камеру (6), вихідне бар'єра на границі р-n-перехід-діелектрик. Таким вікно з нанесеним на нього електролюмі-нофором чином, у відсутності випромінювання на електро(7), вхідне вікно (8), джерело живлення фотоелеклюмінесцентнім екрані ніякої картини спостерігатронного перетворювача (9), струмоводи (10). тися не буде. Матеріал напівпровідника (2) має ширину заПри падінні через вхідне вікно 8 на активний бороненої зони, що забезпечує поглинання випроелемент випромінювання в шарі напівпровідника 2 мінювання й фотоефект в обраній області спектра. в області р-n-перехода буде відбуватися інтенсивКрім того, вихідний напівпровідник (2) має малу на генерація електронно-діркових пар, які будуть кількість домішок, що забезпечує поглинання осрозділятися полем р-n-перехода й спричиняти новної дози падаючого випромінювання в області фотострум в активному елементі, при цьому дірки р-n-переходу й, як наслідок, високі значення внутбудуть іти на негативний електрод 1, а електрони рішньої квантової ефективності й швидкодії фоторухатися до діелектрика 3. Внаслідок виникнення приймача. Діелектричний шар (3) має товщину фотоструму в структурі буде відбуватися перерозпорядку декількох десятків нанометрів і при висоподіл спадання напруги: спадання напруги на шарі кої суцільності в таких надтонких шарах забезпенапівпровідника 2 зменшиться внаслідок зменчує напруженість електричного поля в ньому не шення його опору, а на шарі діелектрика 3 зросте менш 107В/см. Матеріал металевих електродів й досягне значення, достатнього для подолання (1,4) має високі значення електропровідності й електронами потенційного бар'єра на границі р-nдовжини вільного пробігу електронів. Товщина переход - діелектрик. Величина напруженості елеелектродів забезпечує проходження падаючого ктричного поля в шарі діелектрика З при цьому випромінювання через електрод 1 і вихід прискодосягне значення порядку 107 В/см, що буде прирених фотоелектронів у вакуум через електрод 4. водити до «розігріву» електронів у шарі діелектриКонтакт металевого електрода 1 з напівпровідника 3, їхньому прискоренню й наступному виходу у ком виконаний омічним. Система посилення 5 завакуум через прозорий електрод 4. Електрони, що безпечує коефіцієнт підсилення електронів не нивийшли у вакуум, прискорюються полем джерела жче 104. Електролюмінесцентний екран 9 між активним елементом і системою посилення забезпечує світіння у видимій області спектра. 5, потім підсилюються й фокусуються системою Фотоелектронний перетворювач працює таким посилення й фокусування 5 і, далі, попадають на чином. На електроди 1, 4 від джерела живлення 9 електролюмінесцентний екран 7, що перебуває під через струмоводи 10 подається постійна напруга позитивним щодо системи посилення 5 прискорюживлення при якому р-n-переход зміщений у звовальною напругою, викликаючи в місці влучення ротному напрямку, тобто мінус подається на елексвітіння у видимій області спектра. Таким чином, трод 1, а плюс - на електрод 4. Величина напруги що падає на вхідне вікно 8 фотоелектронного пеживлення на електродах 1, 4 забезпечує найбільретворювача невидиме випромінювання буде пешу товщину збідненої області р-n-перехода що, у ретворюватися у видиме й спостерігатися на вихісвою чергу, забезпечує високу квантову ефективдному вікні 7, покритому електролюмінофором. ність і високу швидкодію фотоприймача. Джерело Як приклад конкретного виконання приймачаживлення 9 фотоелектронного перетворювача перетворювача використана багатошарова струкчерез струмоводи 10 забезпечує на кожному натура Al-pSi-nSi-Sі3Н4-Al. Як вихідний напівпровідступному каскаді більший позитивний потенціал ник використали пластини високоомного кремнію щодо попереднього, тобто система посилення n-типу з питомим опором 5-103Ом·см. Довгохвиелектронів 5 має більший потенціал, чим активний льова границя фотоефекта для кремнію становить елемент, а електролюмінесцентний екран 7 має 1,1мкм, що визначило максимальну довжину хвилі потенціал більший, ніж система посилення електпереутвореного випромінювання в експерименті. ронів 5. Це забезпечує необхідне прискорення Товщина шарів Al становить по 10нм, товщина електронів від каскаду до каскаду. У відсутності шару Si3N4 становить 20нм, товщина шару напівппадаючого на активний елемент випромінювання ровідника з р-п-переходом становить 50мкм, р-n(темповий режим) опір шару напівпровідника 2 з перехід був виготовлений методом високотемпеназад зміщеним р-n-переходом буде значно перературної дифузії бору. Омічний контакт електрода вищувати опір тонкого шару діелектрика 3, тому 1 до напівпровідникової пластини одержували набільша частина прикладеного до активного елепилюванням у вакуумі шару алюмінію товщиною мента напруги буде падати на шарі напівпровідни10нм із наступним паленням у вакуумі при 300 С. ка 2 з р-n-переходом, а менша його частина - на Для проведення експериментів на кремнієвій плашарі діелектрика 3, що у свою чергу обумовить стині діаметром 30мм із р-n-переходом в одному мале значення величини напруженості електричвакуумному циклі напилюють відразу до 10 бага 5 14448 6 тошарових структур площею по 4мм2 кожна. Вимінад мікроканальною пластиною на відстані 3мм, рялися вольт-амперні характеристики (ΒΑΧ) багана який подавали позитивну напругу величиною до тошарової структури й струм емісії електронів у 500В щодо мікроканальної пластини. Для спостевакуум як у темновом режимі, так і в режимі висвіреження світіння використали скляний флянец, на тлення при різній потужності падаючого випроміякий з боку вакууму був нанесений шар електронювання. Як джерело інфрачервоного випромінюлюмінофора. На люмінофор подавали прискорювання використали світло діод АЛ 119А, максимум вальну напругу до 2кв. Виміру проводили при кімспектрального розподілу випромінювання якого натній температурі у вакуумі при залишковому перебуває на довжині хвилі 0,93-0,96. Як система тиску 10-6мм.рт.ст. посилення використали мікроканальну пластину У результаті попередніх експериментів був МКП-24-10 з коефіцієнтом підсилення 104 при наустановлений діапазон напруг живлення на фотопрузі на пластині 1кв. Як джерело харчування акприймачі, у якому відбувалося лінійне перетвотивного елемента використали генератор пилкорення потужності падаючого на структуру випроміподібної напруги з регульованою швидкістю нювання в струм емісії. Щільність струму емісії при розгорнення й амплітудою вихідної напруги до 30 потоці потужності падаючого випромінювання В. Як джерела живлення мікроканальної пластини 10мВт/см2 перевищувала щільність темпового й електролюмінесцентного екрана використали струму приблизно в 600 разів. Оцінка спектральної блоки БНВ-3-09. Як пристрій для виміру ΒΑΧ викочутливості такої багатошарової структури на довристали самопис Η-307. Для виміру величини жині хвилі використовуваного в експерименті виструму емісії замість електролюмінесцентного екпромінювання дала значення (10-3–10-2)мА/Вт. рана використали металевий анод, розташований Комп’ютерна верстка Н. Лисенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601