Оптрон на основі квантових точок телуриду кадмію

Оптрон, який складається з фотоприймача та світловипромінюючого пристрою, який відрізняється тим, що фотоприймачем є гетерофотоелемент, виготовлений із шаруватих напівпровідників GaSe та InSe, а світловипромінюючий пристрій виконаний у вигляді електролюмінесцентної багатошарової полімерної матриці з квантовими точками телуриду кадмію, яка нанесена на поверхню GaSe. (19) (21) u201101768 (22) 15.02.2011 (24) 12.09.2011 (46) 12.09.2011, Бюл.№ 17, 2011 р. (72) БУДЗУЛЯК СЕРГІЙ ІВАНОВИЧ, КОРБУТЯК ДМИТРО ВАСИЛЬОВИЧ, КАЛИТЧУК СЕРГІЙ МИХАЙЛОВИЧ, ДЕМЧИНА ЛЮБОМИР АНДРІЙОВИЧ, ЄРМАКОВ ВАЛЕРІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, ЩЕРБАК ЛАРИСА ПАВЛІВНА, ХАЛАВКА ЮРІЙ БОГДАНОВИЧ (73) ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ ІМ. В.Є. ЛАШКАРЬОВА НАН УКРАЇНИ 3 Задачею корисної моделі є виготовлення оптрона, який має більшу деградаційну стійкість до дії проникаючої радіації, є придатним для використання в більш широкому діапазоні температур і споживає меншу потужність для живлення. Вказана задача вирішується завдяки тому, що оптрон, який складається з фотоприймача та світловипромінюючого пристрою, відрізняється тим, що фотоприймачем є гетерофотоелемент, виготовлений із шаруватих напівпровідників GaSe та InSe, а світловипромінюючий пристрій виконаний у вигляді багатошарової полімерної матриці з квантовими точками телуриду кадмію, яка нанесена на поверхню GaSe. На фіг. 1 представлено схематичне зображення запропонованого оптрону, який виконано з світловипромінюючої комірки на основі квантових точок CdTe та гетерофотоелемента з шаруватих монокристалів n-InSe та p-GaSe: 1 - алюмінієвий електрод до ДВ, 2 - квантові точки CdTe у полімерній матриці, 3 - поліетиленімін, 4 - ОIO - електрод до ДВ, 5 - скляна підкладинка, 6 - GaSe, 7 - InSe, 8 - електроди до ФП. Електрод ОIO покривався шаром поліетиленіміну для покращення інжекції дірок у активну область світловипромінюючого пристрою. Збільшення кількості шарів полімер /КТ CdTe приводить до збільшення інтенсивності випромінювання. Дослідження показали, що найбільш оптимальним є використання 25-30 шарів. Оптрон працює наступним чином: на світловипромінюючий пристрій подається електричний сигнал, що приводить до виникнення електролюмінесценції, яка реєструється гетерофотоелементом і знову ж таки перетворюється в електричний сигнал, тобто оптрон виконує функцію елемента зв'язку, в якому одночасно здійснена електрична (гальванічна) розв'язка входу та виходу. Слід відмітити, що колір випромінюваного світла визначається наперед заданими розмірами квантових точок і може бути як монохроматичним, так і білим. Проведені експерименти показали, що запропонований оптрон надійно працює у широкому діапазоні температур (-100-+100 °С) тому, що використання широкосмугового гетерофотоелемента на основі шаруватих напівпровідників n-InSe–pGaSe не приводить до неузгодженості при зміні температури у чутливості фотоприймача з максимумом випромінювання електролюмінісцентного світловипромінюючого пристрою на основі квантових точок телуриду кадмію. Такий оптрон практично не втрачає своїх властивостей при дії великих 6 доз проникаючої радіації (до 10 рад) тому, що шаруваті напівпровідники, з яких виготовлено гетерофотоелемент, завдяки високій планарній рухливості дефектів володіють ефектом "самозаліковування". Приклад виготовлення оптрону В пристрої, що заявляється в якості фотоприймача був використаний високочутливий радіаційностійкий широкосмуговий гетерофотоелемент, виготовлений на основі шаруватих монокристалів n-InSe та p-GaSe [2]. Гетерофотоелемент виготовлявся наступним чином: 62707 4 Вихідний монокристалічний злиток шаруватого напівпровідника розрізали алмазною пилою перпендикулярно до шарів на шайби товщиною 5  10 2 мм . Шляхом сколу за допомогою леза виготовлялась пластина з плоскопаралельними гранями 2 товщиною 1 мм і розмірами поверхні 5  10 мм . Через маску із дзеркальної фольги, яка мала отвір діаметром 0,2 мм монокристалічна пластина опромінювалась одиночним імпульсом лазера ГОС-301. Густина потоку випромінювання підбиралась так, щоб в заданому місці нанесення контакту утворилася видима дефектна ділянка. На цю ділянку з водного розчину CuSO4 осаджувалась мідь методом витіснення її з розчину голкою з індію. Після витримки зразків протягом 15 діб при кімнатній температурі для забезпечення повної дифузії міді вглиб дефектів, утворених лазерним випромінюванням, проводилось виготовлення гетерофотопереходу n-InSe–p-GaSe. Однією площиною сколу отримані заготовки закріплювались на предметному столику мікроскопу МБС-9. Від верхньої площини сколу за допомогою леза та липкої стрічки відшаровувалася монокристалічна пластина InSe, товщиною приблизно 200 мкм, і плівка GaSe, товщиною приблизно 5 мкм. Вільна монокристалічна плівка GaSe закріплялась на підкладці з InSe і механічно притискувалась до неї, тобто створювався прямий оптичний контакт "монокристалічна плівка p-GaSe - підкладка (n-InSe)". Після виготовлення гетеропереходу до мідних контактів припаювались електроди. Потім на скляній підкладинці проводилось створення електролюмінісцентного світловипромінюючого пристрою методом послідовної пошарової адсорбції протилежно заряджених компонент на поверхні субстрату. Для синтезу КТ CdTe у колоїдному розчині використовувались реактиви: Сd(ClO4)26Н2О "х.ч.", тіогліколева кислота 98+% "Aldrich"; 0,1 М NaOH "ч."; 0,1 М розчин НСl "ч."; телур марки ТВ-4; деіонізована вода з питомим опором 18 МОм. Для виготовлення шарів плівок ПДДА з КТ CdTe використовували колоїдний розчин КТ CdTe та 2 % розчин ПДДА при рН = 6,4. Виготовлення плівок ПДДА з КТ CdTe проводилось шляхом послідовного занурення в розчин ПДДА скляної підкладинки з нанесеним електродом ОIO (окис-індійолово) на 5 хв., промивкою в деіонізованій воді 3 хв. і витримуванням в синтезованому колоїдному розчині КТ 10 хв. з подальшою промивкою в деіонізованій воді 3 хв. Після цього цикл повторювався для нанесення 30 шарів плівок. На верхній шар наносився А1-електрод і світловипромінюючий пристрій на скляній підкладинці наносився на поверхню GaSe та поміщався у спільний корпус. Запропонована модель дає змогу також зменшити споживану потужність у зв'язку з тим, що гетерофотоелемент не потребує живлення, а електролюмінісцентний світловипромінювач на квантових точках споживає дуже мало енергії. Джерела інформації: 1. В. В. Пасынков, Л. К. Чиркин. Полупроводниковые приборы, М.: "Высшая школа" (с.398), 1987, 478 с.. 5 2. Бобицкий Я.В., Вознюк Е.Ф., Демчина Л.А, Ермаков В.М., Коломоец В.В., Корбутяк Д.В., Литовченко В.Г. Способ изготовления гетероперехо Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 62707 6 да на основе слоистого полупроводника. Патент Российской федерации № 2119210 от 20 сентября 1995 г. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601