Фотодіод шотткі на основі in2hg3te6

Реферат: Фотодіод Шотткі містить поглинач оптичного випромінювання з n-In2Hg3Te6 та нанесений на нього фронтальний шар і омічні контакти до них. Фотодіод містить шар, додатково оброблений лазерним випромінюванням, причому фронтальний бар'єрний шар до підкладки n-In2Hg3Te6 виконаний з хрому. UA 111231 U (54) ФОТОДІОД ШОТТКІ НА ОСНОВІ In2Hg3Te6 UA 111231 U UA 111231 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до мікрофотоелектроніки, а саме до напівпровідникових фотодіодів, і може бути застосована як чутливі елементи різноманітних дозометричних, спектрометричних та оптоелектронних систем. Відома конструкція фотодіода, описана у статті авторів А.Л. Малика, Г.Г. Грушкі. "Самокалиброваный измерительный ИК фотодиод на основе дефектного полупроводника Іn2Нg3Те6 для спектрального диапазона 850-1500 нм // Журнал технической физики. - 1990. - Т. 68, № 10. - С. 188-190 [1], який складається з монокристалічної підкладки з In 2Hg3Te6 та плівки ІТО, напиленої методом високочастотного розпилення на її верхню фронтальну поверхню підкладки. Недоліком згаданого фотодіода є його недостатня радіаційна стійкість. Найбільш близьким прототипом до запропонованої корисної моделі є фотодіод Шотткі, описаний у авторефераті дисертації кандидата фізико-математичних наук М.Л. Ковальчука "Дослідження твердих розчинів на основі HgTe як базових для фотоприймачів широкого спектрального діапазону електромагнітного випромінювання". Чернівці, 2009 р. [2], який побудований на основі підкладки з монокристалічного In2Hg3Te6 у вигляді прямокутної пластинки довжиною а, вистою b, та шириною с, (а=с>>b), фронтальна (ас) грань якої містить плівку Ni товщиною 150-180 Å. Омічні контакти створюються з індію (In). Такий фотодіод характеризується фоточутливістю в діапазоні довжин хвиль 600-1600 нм з максимумом на довжині хвилі 1550 нм. Недоліком згаданого пристрою є недостатня радіаційна стійкість, яка обумовлена 8 погіршенням механічних властивостей та адгезії плівки Ni при дозах радіації, що перевищує 10 бер. Задачею корисної моделі є створення конструкції фотодіода Шотткі на основі In 2Hg3Te6 з підвищеним значенням адгезійної та радіаційної стійкості. Поставлена задача вирішується тим, що, відповідно до креслення, фотодіод Шотткі додатково містить шар, оброблений лазерним випроміненням, а фронтальний бар'єрний шар до підкладки на основі n-ln2Hg3Te6, виконаний з хрому. Відповідність критерію "новизна" запропонованого фотодіода Шотткі забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки. Промислове використання корисної моделі не вимагає великих витрат, спеціальних матеріалів та технологій, його реалізація можлива на виробництвах України і за її межами, а його реалізація можлива на існуючих підприємствах мікроелектронного напрямку. Приклад конструкції фотодіода Шотткі на основі In2Hg3Te6. Запропонований фотодіод Шотткі складається з підкладки 1 товщиною 0,8 мм, яку виконано у вигляді прямокутної пластини довжиною а, вистою b, та шириною с, (а=>>b) з монокристалу nIn2Hg3Te6, що одержуються методом зонної перекристалізації з нівелюванням ефекту седиментації складових матеріалу, з яких він вирощується. При цьому концентрація власних 11 13 3 2 носіїв електричного заряду складає n=10 -10 см , а їх рухливість - =275-300 см /Вс. Кристали з n-In2Hg3Te6, які отримуються цим методом, характеризуються підвищеним значенням однорідності в поперечному та поздовжньому напрямках та великою радіаційною стійкістю. Розміри монокристалічної пластини-підкладки при цьому складали (асb)=(4×40,8) мм. Верхня фронтальна грань цієї пластини 1, попередньо оброблюється лазерним випроміненням на установці ГОР-100М, завдяки чому видаляється порушений шар, який виникає в результаті її механічної обробки (шліфовка та поліровка). Поверхня цієї верхньої грані підкладки 1 містить фронтальний шар хрому 2, який нанесено методом термічного напилення, на установці УВН 71ПЗ. Температура підкладки підтримується в інтервалі 373-393 К. При цьому товщина напиленого шару Сr складає 100-150 Å. На нижній фронтальній грані (ас) підкладки 1 розміщено шар з індію 3, який формується також методом термічного напилення та виконує роль омічного контакту. Омічні контакти 4 до фронтально шару 2 з Сr та шару 3 теж створюється аналогічним методом. Перед напиленням омічних контактів 4 підкладка 1 разом з фронтальним шаром 2 попередньо відпалюється за допомогою лазерного випромінювача з сторони нижньої фронтальної грані (ас) однією з гармонік неодимового лазеру. Це призводить до підвищення адгезії та оптичної прозорості системи підкладка 1 - фронтальний шар 2 з хрому та зростанню часової стабільності характеристик фотодіода. Електричні виводи 5 до верхнього та нижнього контактів 3, 4 виконуються з золотого дроту товщиною 50 мкм. Перелік графічних матеріалів 1 UA 111231 U 5 10 15 20 25 На кресленні представлено схематичний розріз фотодіода Шотткі на основі n-In2Hg3Te6 за п. 1 з зображенням відповідних шарів запропонованої конструкції. Робота заявленого пристрою. Запропонований фотодіод Шотткі на основі n-In2Hg3Te6 працює наступним чином. Фотони випромінення, які попадають на верхню фронтальну грань фотодіода, генерують електроннодіркові пари, що створюють фото-ЕРС. Це далі приводить до виникнення фотоструму у зовнішньому електричному колі. При впливі на запропонований фотодіод Шотткі -випроміненням на установках Со-60 та випроміненням на ГВК-11А еквівалентною дозою біологічного впливу, які задавалися по 7 8 8 7 випроміненню - 10 , 10 , 310 бер, а по -випроміненню - 10 бер, з'ясувалося, що завдяки високій адгезії плівка хрому зберігає свою цілісність, при цьому значення темнового струму фотодіода при змішення 1 В зменшилися лише на 10-12 %. В той час коли у прототипу 8 фотодіода Шотткі на основі Ni-n-In2Hg3Te6 при дозі 310 бер, спостерігалось відшаровування шару Ni від фронтальної поверхні поглинача, та як наслідок - порушення електричного контакту діодної структури. Дослідження фотоелектричних параметрів запропонованого фотодіода Шотткі на основі Crn-In2Hg3Te6 проводилось на стандартному вимірювальному обладнанні за стандартизованими -2 методиками при температурі 295 К. При інтенсивності освітлення 82 мВтсм параметри створеного фотодіода Шотткі були наступними: напруга холостого ходу U xx=0,54 В, густина -2 струму короткого замикання Ікз=0,473 мАсм . Спектральні дослідження у спектральному діапазоні 0,7-1,6 мкм показали, що максимум його фоточутливості знаходиться на довжині хвилі 1,55 мкм. Величина струмової -2 монохроматичної чутливості на довжині хвилі 1,55 мкм складала 0,5-0, 58 АВт . Темновий струм не перевищував 1-4 мкА при зміщенні 1 В. Таким чином, конструкція запропонованого фотодіода Шотткі на основі Cr-n-In2Hg3Te6, передбачає підвищення адгезійної та радіаційної стійкості, що підтверджено результатами випробувань та подальшими дослідженнями фотоелектричних параметрів створеного фотодіода. Його застосування дасть значний соціальний та економічний ефекти. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Фотодіод Шотткі, що містить поглинач оптичного випромінювання з n-In2Hg3Te6 та нанесений на нього фронтальний шар і омічні контакти до них, який відрізняється тим, що містить шар, додатково оброблений лазерним випромінюванням, причому фронтальний бар'єрний шар до підкладки n-In2Hg3Te6 виконаний з хрому. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2