Фотодіод на основі p-hg3in2te6

Реферат: Фотодіод на основі p-Hg3In2Te6 містить поглинач оптичного випромінювання та нанесений на поглинач фронтальний шар і омічні контакти до них. Поглинач оптичного випромінювання виконаний у вигляді полірованої монокристалічної підкладки р-Hg3In2Te6, а нанесений на підкладку фронтальний шар виконаний з плівки n-TiN. UA 92085 U (54) ФОТОДІОД НА ОСНОВІ p-Hg3In2Te6 UA 92085 U UA 92085 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до фотоелектроніки, а саме до напівпровідникових фотодіодів, і може бути використана як фотоприймач в оптико-електронних системах. Відома конструкція фотодіода (А.И. Малик, Г.Г. Грушка. Самокалиброванный измерительный ИК фотодиод на основе дефектного полупроводника Hg3In2Te6 для спектрального диапазона 0,85-1,5 мкм. - Журнал технической физики, 1990. - Том 60, №10. - С. 188-190), який складається з монокристалічної Hg3ln2Te6 підкладки та плівки ІТО, нанесеної методом ВЧ-магнетронного напилення. Найбільш близьким до запропонованого технічного рішення є фотодіод на основі ізотипної гетероструктури n-ITO/n-Hg3ln2Te6 (Л.А. Косяченко, И.М. Раренко, О.Ф. Склярчук, И.И.Герман, Sun.Weiguo. Электрические характеристики фотодиодов ITO/HglnTe. Физика и техника полупроводников, 2006. - Том 40, №5. - С. 568-571), який містить поглинач оптичного випромінювання та нанесену на поглинач плівку ІТО (SnО2+Іn2О3). Плівка ІТО (товщиною близько ~ 500 нм) напилена методом вакумного магнетронного напилення, а як поглинач оптичного випромінювання використовується монокристалічна підкладка n-Hg3In2Te6. На nHg3ln2Te6 розташований індієвий тиловий контакт, який формується методом вплавлення In в Hg3ln2Te6. Дані гетероструктури мають фоточутливість в широкій ділянці спектра - від 650 нм до 1600 нм з максимальною чутливістю в області 1550 нм. Основним недоліком такого технічного рішення є низька хімічна стійкість плівки фронтального шару (ІТО) та складність виготовлення якісних фотодіодів в зв'язку з використанням HglnTe n-типу провідності. Варто зауважити, що внаслідок великої кількості стехіометричних вакансій Hg3In2Te6 майже завжди має електронну або власну провідність. У зв'язку з цим технологія виготовлення анізотипних гетеропереходів на його основі істотно ускладнюється. В основу запропонованого рішення поставлена задача підвищити хімічну та механічну стійкість фронтального шару фотодіода на основі гетероструктури та спростити технологію їх виготовлення. Поставлена задача вирішується шляхом заміни компонентів гетероструктури в фотодіоді на основі анізотипної гетероструктури, яка містить поглинач оптичного випромінювання та нанесену на поглинач плівку n-типу провідності, згідно з корисною моделлю, поглинач оптичного випромінювання виконаний у вигляді полірованої мокристалічної підкладки р-Hg3In2Te6, а нанесена на підкладку плівка з n-TiN. При цьому фронтальний контакт фотодіода виконаний у вигляді прошарку індію, напиленого на плівку n-TiN. В запропонованому фотодіоді тонка плівка TiN виконує роль фронтального широкозонного вікна та просвітлюючого покриття. Підвищення надійності роботи атомних електростанцій і пристроїв космічної техніки вимагає використання радіаційно-стійкої електроніки. Створення напівпровідникових приладів зі стабільними параметрами і відтворюваними характеристиками, які можуть експлуатуватися при різних зовнішніх впливах, у тому числі в умовах високоенергетичної радіації, пов'язане з вибором базових матеріалів, що відповідають певним вимогам. Згідно з літературними даними, таким вимогам відповідає дефектний напівпровідник Hg3ln2Te6. Внаслідок великої кількості стехіометричних вакансій цей матеріал майже завжди має електронну або власну провідність. У зв'язку з цим технологія виготовлення анізотипних гетеропереходів на його основі істотно ускладнюється. Нітрид титану (TiN) - це перспективний широкозонний матеріал, який має вдалу сукупність фізико-хімічних параметрів: низький питомий опір, досить високий коефіцієнт пропускання у видимій частині спектра, висока твердість, висока зносостійкість, хороша хімічна інертність і стійкість до корозії. Нітрид титану використовується в оптичних фільтрах, тонкоплівкових резисторах, захисних і декоративних покриттях. Завдяки своїм фізичним властивостям Hg3ln2Te6 і TiN є перспективними матеріалами для застосування в різних фотоелектричних радіаційно-стійких приладах, тому створення анізотипних гетероструктур n-TiN/p-Hg3In2Te6 представляє значний інтерес. Запропоноване рішення пояснюється кресленням. На кресленні схематично показано запропонований фотодіод. Конструкція містить поглинач сонячного випромінювання, виконаний у вигляді полірованої монокристалічної підкладки Hg3In2Te6 р-типу провідності 1, на яку нанесена тонка плівка TiN nтипу провідності 2. На плівці 2 розташований фронтальний електричний індієвий контакт 3. На тиловій стороні підкладки 1 розташований тиловий індієвий контакт 4. Принцип дії запропонованого фотодіода полягає у наступному. При падінні сонячного випромінювання зі сторони вікна 2 на фотодіод на межі поділу анізотипного гетеропереходу n-TiN/p-Hg3In2Te6 відбувається генерація електронно-діркових пар. 1 UA 92085 U 5 10 15 20 25 Під дією вбудованого електричного поля в області просторового заряду відбувається розділення генерованих неосновних носіїв заряду. Електрони з р-області рухаються в nобласть, а дірки з n-області рухаються в р-область. Внаслідок розділення неосновних носіїв заряду виникає фото-ЕРС. При замиканні фронтального 3 та тилового 4 контактів через зовнішнє коло проходить фотострум, який виконує корисну роботу. Крім цього при прикладанні зворотного зовнішнього зміщення до фотодіода при падінні на нього світла внаслідок генерації елекронно-діркових пар збільшується величина зворотного струму. Для виготовлення запропонованого гетерофотодіода використовували монокристалічний Hg3In2Te6 р-типу провідності (типорозміром 5 × 5 × 0,6 мм). . -3 Напилення тонкої плівки n-TiN 2 з концентрацією електронів n2,9 10 см , товщиною 0,1 мкм, проводилося на свіжо поліровану поверхню монокристалічної підкладки р-Hg3In2Te6 1 методом реактивного магнетронного розпилення мішені чистого титану в суміші газів аргону та азоту при постійній напрузі. Парціальні тиски аргону та азоту складають 0,35 Па та 0,7 Па, відповідно, при постійній потужності магнетрона - 120 Вт. Протягом процесу напилення температура підкладки підтримується на рівні 300 °C. Фронтальний електричний контакт 3 до тонкої плівки нітриду титану 2 формується методом термічного осадження індію при температурі підкладки 150 °C. Тиловий омічний контакт до pHg3ln2Te6 1 отримували шляхом нанесення індію 4. При інтенсивності освітлення 80 мВт/см вихідні параметри запропонованого гетерофотодіода: напруга холостого ходу Uxx=0,52 В, густина струму короткого замикання Ікз=0,265 мА/см. Запропонована конструкція передбачає підвищення хімічної та механічної стійкості фотодіода та спрощення технології його виготовлення. Це досягається завдяки тому, що в запропонованому фотодіоді використовується хімічно та механічно стійкіший фронтальний шар (TiN), та базовий шар р-типу провідності (монокристалічний Hg3In2Te6) в порівнянні з прототипом. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Фотодіод на основі p-Hg3In2Te6, який містить поглинач оптичного випромінювання та нанесений на поглинач фронтальний шар і омічні контакти до них, який відрізняється тим, що поглинач оптичного випромінювання виконаний у вигляді полірованої монокристалічної підкладки рHg3In2Te6, а нанесений на підкладку фронтальний шар виконаний з плівки n-TiN. Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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 2