Фотоварикап мдн конструкції

Фотоварикап Метал-ДіелектрикНапівпровідник (МДН) конструкції, який відрізняється тим, що він виготовлений на основі єдиного кристала CdS, котрий є шаром напівпровідника, діелектриком є розташований на ньому шар CdO з високим питомим електричним опором, а провідним шаром, розташованим на останньому, є шар CdO з низьким питомим електричним опором. Винахід відноситься до способів отримання фотоварікапів на основі плівок оксиду кадмію. В теперішній час зростає інтерес до досліджень фотоелектричних явищ у приладних структурах типу метал-діелектрик-напівпровідник (МДН), виготовлених на основі Si, сполук типу А3В5 (GaAs, Sbln). В останній час в МДН структурах поряд з класичними напівпровідниками застосовуються широкозонні напівпровідники, такі як CdS, GaSe, GaTe, ZnSe та їх аналоги, котрі грають роль "вікна" для випромінювання, що падає. Одним із застосувань МДН структур є варікапи та фотоварікапи. Завдяки дослідженням фізичних процесів, які відбуваються у приповерхневих шарах напівпровідників при їх окисленні, з'явилась можливість практичного застосування фоточутливих напівпровідників типу А2A6, наприклад CdS, в якості високочутливих фотоварікапів, котрі характеризуються великим коефіцієнтом перекриття ємності по світлу та широким діапазоном робочих освітленостей. Відомий фотоварікап МДН конструкції [МДП варикапы и фотоварикапы на основе структуры Al Sm2O3-Si, B.A. Рожков, А.Ю. Трусова, И.Г. Бережной, В.П. Гончаров, Журнал технической физики, 1995, т.65, в.8, с. 183-186], який включає провідний шар - діелектрик -напівпровідник. В якості діелектрика використано шар оксиду самарію. Для вказаного фотоварікапу коефіцієнт перекриття ємності по світлу складає 2-3,5 та 2,5-4 при рівнях освітленості 4,3.103 та 3.104 люкс відповідно. Відомий фотоварікап МДН конструкції [Кремниевые металл-диэлектрик-полупроводник - варикапы с диэлектриком из оксида иттербия, B.A. Рожков, А.Ю. Трусова, Письма в ЖТФ, 1997, т.23, №12, с.50-55], який включає провідний шар діелектрик - напівпровідник. У якості діелектрика використано шар оксиду ітербію. Для вказаного фотоварікапу коефіцієнт перекриття ємності по світлу досягає величини 3,75-4,5 при рівні освітленості 3.104 люкс. Відомий фотоварікап МДН конструкції [МДП варикапы и фотоварикапы на основе структуры AlLu2O3-Si, В.А. Рожков, В.П. Гончаров, А.Ю. Трусова, Письма в ЖТФ, 1995, т.21, в.2, с.6-10], який включає провідний шар діелектрик (19) UA (11) 90358 (13) (21) a200807371 (22) 28.05.2008 (24) 26.04.2010 (46) 26.04.2010, Бюл.№ 8, 2010 р. (72) ЗАГОРУЙКО ЮРІЙ АНАТОЛІЙОВИЧ, ХРИСТЬЯН ВОЛОДИМИР АНАТОЛІЙОВИЧ (73) ІНСТИТУТ МОНОКРИСТАЛІВ НАН УКРАЇНИ (56) SU 157446; 26.09.1963 SU 372586; 22.05.1973 US 4127449 A; 28.11.1978 US 3093758; 11.07.1963 МДП варикапы и фотоварикапы на основе структуры Al-Sm2O3-Si, B.A. Рожков, А.Ю. Трусова, И.Г. Бережной, В.П. Гончаров, Журнал технической физики, 1995, т.65, в.8, -C.183-186 RU 95119346 A; 27.12.1997 RU 95100940 A; 27.10.1996 RU 94036362 A1; 10.07.1996 US 4074129 A; 14.02.1978 JP 1211909 A; 25.08.1989 C2 1 3 90358 напівпровідник. У якості діелектрика використано шар оксиду лютецію. Для вказаного фотоварікапу коефіцієнт перекриття ємності по світлу досягає величини 4,0-4,5 при рівні освітленості 3.104 люкс. Основним недоліком наведених вище фотоварікапів, у яких в якості діелектрика використовуються оксиди рідкісноземельних елементів, є невеликий коефіцієнт перекриття ємності по світлу, котрий не перевищує величини 4,0-4,5 при рівні освітленості 3.104 люкс. Також до недоліків описаних вище фотоварікапів можна віднести малий діапазон робочих освітленостей. При освітленостях вище вказаних, може відбуватись розшарування структури, за рахунок різниці температурних коефіцієнтів розширення шарів структури. Відомий фотоварікап МДН конструкції [Функциональные свойства гетероструктур кремний/несобственный оксид, Е.А.Тутов, С.В. Рябцев, Е.Н. Бормонтов, Письма в ЖТФ, 1997, т.23, №12, с.7-13], який включає гетероструктуру метал діелектрик - напівпровідник, що виконана на Al/WO3/Si. Коефіцієнт перекриття ємності такої структури дорівнює 5-10 при освітленості 10 люкс. Недоліком вказаного фотоварікапу є невеликий коефіцієнт перекриття ємності по світлу. Останній з аналогів було вибрано в якості прототипу по сукупності спільних ознак. Задачею даного винаходу є створення фотоварікапу з високим коефіцієнтом перекриття ємності по світлу у широкому діапазоні зміни освітленості на основі плівок оксиду кадмію. Рішення поставленої задачі забезпечується тим, що фотоварікап МДН конструкції, згідно винаходу, виконано на основі єдиного кристалу CdS, котрий є шаром напівпровідника, діелектриком є плівка CdO з високим питомим електричним опором, а провідним шаром - плівка CdO з низьким питомим електричним опором. Запропонований фотоварікап, який створено на єдиному кристалі CdS, виключає розшарування запропонованої МДН конструкції під дією температурних градієнтів, тим самим дозволяє розширити інтервали робочих освітленостей. Використання пари термостабільних широкозонних напівпровідників CdS-CdO, котрі мають високі коефіцієнти фоточутливості і близькі температурні коеффіцієнти розширення, і наявність як низькоомного, так і високоомного CdO забезпечило виго 4 товлення фотоварікапу з високим коефіцієнтом перекриття ємно Уі'і по світлу у широкому діапазоні зміни освітлення. Низькоомний провідний шар CdO, котрий є прозорим для оптичного випромінювання, забезпечує можливість підвищення ефективності фотоварікапу за рахунок збільшення його ефективної робочої площини (працює область високоомного шару CdO, під вказаним електродом). У результаті коефіцієнт перекриття ємності по світлу запропонованого фотоварікапу складає не менш ніж 10 при освітленості 70лк. Товщина напівпровідникового шару визначається характеристиками міцності конструкції, товщина діелектрика (високомного CdO) обирається, виходячи з необхідного значення темнової ємності, товщина провідного шару (низькоомного CdO) визначається характеристиками міцності електричного контакту конструкції і складає одиниці мікрон. На фігурі наведені залежності коефіцієнту перекриття ємності по світлу від освітленості для запропонованого фотоварікапу. У таблиці наведені робочі характеристики отриманих фотоварікапів. Приклад отримання фотоварікапу на основі МДН структури. На кристалічному зразку CdS розміром 5х5х10мм3 розташований високоомний шар CdO завтовшки 35мкм, на останньому розташований шар низькоомного CdO завтовшки 1,2мкм. На протилежні с і зрони структури нанесені контакти із Cd площиною 1,0мм2. По виміряним люкс-фарадним характеристикам визначена величина коефіцієнту перекриття ємності по світлу (К=С/Стемн), яка при освітленості Е = 2600 люкс дорівнює 43, при освітленості Е = 8100 люкс - 87. Фотоварікап працює таким чином. При його включенні в електричну мережу, при зміні освітленості змінюється імпеданс фотоварікапа, відповідно змінюючи керуючий сигнал електричної мережі. Запропонований фотоварікап на основі кристалу CdS може застосовуватись у якості функціонального елементу (сенсора) у вимірювальній апаратурі, у системах моніторингу навколишнього середовища, а також у системах зв'язку. Таблиця № зразка Rтемн, Ом Е=2600лк С, пФ К С, пФ К С, пФ К С, пФ К 673 E=90лк Е=16000лк Е=9,5.104лк Стемн, пФ 1 . 10 8,5 10 11,6 171 14,74 504 43,45 1510 130,17 7807 2 . 10 7,1 196 27,6 1053 148,3 3390 477,5 7349 3 Прототип 1,2 10 . 9 7,0 10 8,42 192 22,8 409 48,6 1255 149 . 1035 3 11,2 10 1331 5-10 Як видно з таблиці, коефіцієнт перекриття ємності по світлу запропонованого фотоварікапу на основі кристалу CdS, в 60-130 перевищує відомі аналоги і прототип. 5 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 90358 6 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