Спосіб використання поверхнево-бар’єрного детектора ультрафіолетового випромінювання

1. Спосіб використання поверхневобар'єрного детектора ультрафіолетового випромінювання, що включає вимірювання сигналу у ро 3 4×4×1мм3 низки напівпровідників (CdTe, CdS, ZnSe і ZnS) з електронною провідністю проходили поетапні механічне та хімічне полірування, відмивку і сушку. На одну з більших сторін пластинок вплавлялись індієві омічні контакти, а на протилежну напилювалась напівпрозора плівка золота, яка слугувала бар'єрним контактом. Вибір золота зумовлений тим, що його тонкі (10-20 нм) шари характеризуються достатньо великим і однорідним пропусканням в області довжин хвиль =0,2-1,0нм. Крім того, цей метал утворює з використовуваними напівпровідниками досить високий потенціальний бар'єр φ0, має гарні адгезію та електропровідність. Всім структурам притаманні діодні характеристики і фоточутливість у широкому діапазоні довжин хвиль , причому з боку великих  криві SI обмежені шириною забороненої зони напівпровідника, а ≈0,2 мкм відповідає початку вакуумного ультрафіолету. Абсолютні значення чутливості в максимумах Smax при відсутності зміщення на I діоді (тобто при V=0) змінюються у межах 0,08-0,3 А/Вт, зменшуючись при збільшенні Eg базової підкладинки. Зауважимо, що саме у фотовольтаїчному режимі, тобто без зовнішнього джерела живлення переважно експлуатуються поверхневобар'єрні фотодетектори [1]. Роботу ж останніх при обернених зміщеннях, менших за VВ (так званий фотодіодний режим) інколи використовують для підвищення швидкодії фотодетектора [4]. По мірі зменшення довжини хвилі спостерігається монотонний спад фоточутливості причому при ≈0,2 мкм величина SI не перевищує 0,2  Smax для кожI ного досліджуваного ПБД, суцільні криві на фіг. 1. Задача даної корисної моделі - підвищення короткохвильової чутливості за рахунок експлуатації поверхнево-бар'єрного детектора при обернених зміщеннях. Спосіб полягає у вимірюванні сигналу в робочому спектральному діапазоні детектора, який експлуатують при певній оберненій напрузі V0, що визначається з залежностей струмової чутливості на будь-якій довжині хвилі робочого діапазону від оберненої напруги на детекторі. На фіг. 1 зображено спектри фоточутливості поверхнево-бар'єрних детекторів на основі сполук А2В6, виміряні при різних напругах: V=0 (суцільні криві) та V=-2 В (пунктир). На фіг. 2 наведено залежності струмової чутливості від оберненої напруги для ПБД Au-ZnSe при різних довжинах хвиль робочого спектрального діапазону. Основою для вирішення поставленої задачі є виявлена залежність спектрального розподілу фоточутливості ПБД від знаку і величини прикладеної до нього напруги. Так, зокрема, було встановлено, що експлуатація фотодетектора при оберненій напрузі, яка не перевищує деяку характерну для кожного діода напругу V0, викликає підйом короткохвильової чутливості, пунктирні криві на фіг. 1. Зауважимо, що оскільки V0 значно менша від напруги пробою VВ, то запропонований режим екс 56873 4 плуатації ПБД протилежний тому, який використовується у лавинних фотодіодах. Крім того, знак прикладеної напруги відрізняє його від інжекційних фотодіодів, які працюють при прямих зміщеннях. Запропоноване рішення апробоване на ПБД, виготовлених за технологією найближчого аналога [5]. Для виключення впливу товщини напівпрозорого бар'єрного контакту на абсолютні значення SІ та спектральний розподіл фоточутливості золото напилювалося одночасно на всі використовувані підкладинки (CdTe, CdS, ZnSe і ZnS) в єдиному технологічному циклі на протязі одного часу. Як видно з фіг. 1 прикладання оберненої напруги V=2В викликає збільшення короткохвильової чутливості для всіх ПБД, яка, однак, не відповідає оптимальній V0. Подальші дослідження показали, що напруга V0 є складною функцією параметрів діодної структури - висоти φ0 і ширини d бар'єра, які у свою чергу залежать від концентрацій основних носіїв заряду n0 і поверхневих рівнів NS. У зв'язку з неможливістю отримання аналітичного виразу для функції V0=f(φ0, d, n0, NS) на перший план виступає задача експериментального знаходження величини V0. Це можна зробити, використавши дослідну залежність SI від оберненої напруги, яка має тенденцію до насичення при напругах, близьких до V0, незалежно від довжини хвилі. Це ілюструється фіг. 2. для одного з контактів Au-ZnSe, причому аналогічні залежності спостерігаються також для всіх ПБД на інших матеріалах. Як видно з фіг. 2 напругу V0 краще визначати із залежностей SI(V) при малих , оскільки при зменшенні довжини хвилі ця залежність стає більш крутою. При цьому напруга V0 є дійсно оптимальною, оскільки при VV0 зростає темновий струм фотодіода, який викликає погіршення відношення сигнал/шум. Джерела інформації 1. Бланк Т.В., Гольдберг Ю.А. Полупроводниковые фотопреобразователи для ультрафиолетовой области спектра. Обзор. //ФТП, 2003, Т.37, В.9, С. 1025-1055. 2. Махній В.П., Демич М.В., Скрипник М.В. Спосіб виготовлення фотодіода на основі контакту метал-n-CdTe. //Патент на корисну модель UA40056, бюл. № 6, 2009. 3. Колдаев И.М., Лосев В.В., Орлов Б.М. Фотоприемник с инжекционным усилением для ультрафиолетовой области. //Письма в ЖТФ, 1984, Т.10, В.14, С. 853-856. 4. Анисимов И.Д., Викулин И.М., Зантов Ф.А., Курмашев Ш.Д. Полупроводниковые фотоприемники: Ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный диапазон спектра. - М.: Радио и связь, 1984, 216 с. 5. Махний В.П. Физические процессы в диодных структурах на основе широкозонных полупро2 6 водниковых А В . //Дис... докт. физ.-мат. наук, Черновцы, 1992, 293 с. 5 Комп’ютерна верстка В. Мацело 56873 6 Підписне Тираж 23 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