Напівпровідниковий фотоприймач з регульованою спектральною характеристикою світлоструму

Реферат: Винахід належить до елементів електронної і фотонної техніки і призначений для реєстрації світлових сигналів з використанням електричного регулювання положення спектральної характеристики. Напівпровідниковий фотоприймач з регульованою спектральною характеристикою світлоструму складається з виродженої області n-типу провідності, виродженої області p-типу провідності і виродженого компенсованого шару, що розміщений між ними в градієнтному електричному полі, яке направлено від n-області до p-області. При цьому перпендикулярно до площини компенсованого шару створені бокові плоскопаралельні дзеркальні грані, через одну з яких перпендикулярно вводиться вхідний світловий промінь. Технічним результатом винаходу є підвищення ефективності реєстрації світла. UA 102617 C2 (12) UA 102617 C2 UA 102617 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь техніки Заявлений прилад належить до фоточутливих напівпровідникових приладів, які призначені для реєстрації світлових сигналів видимого і інфрачервоного діапазонів. Він також може бути використаний як оптичний затвор в волоконно-оптичних лініях зв'язку. Рівень техніки. У всіх сучасних фотоелектронних приймачах, робота яких базується на зовнішньому або внутрішньому фотоефектах, спектральна характеристика світлоструму визначається практично тільки роботою виходу електрона або шириною забороненої зони фоточутливого матеріалу при умові, що енергія фотонів еф дорівнює або більша цих параметрів. При цьому вплив на характеристику зовнішнього електричного або магнітного поля практично відсутній. Крім цього квантовий вихід, який визначається як відношення кількості генерованих електронів і дірок до кількості фотонів, також залишається незмінним. Це є основним недоліком сучасних фотоприймачів, оскільки обмежуються їх функціональні можливості застосування. У заявленому приладі цей недолік значною мірою усувається завдяки використанню спеціального фоточутливого матеріалу, в якому при певних умовах ширина забороненої зони залежить від напруженості електричного поля. Близьким за будовою (аналогом), принципом роботи і формою вольт-амперної характеристики (ВАХ) до заявленого приладу є напівпровідниковий N-діод (n-с-р структура) [1], який містить вироджену область n-типу провідності, вироджену область р-типу провідності і сформований між ними вироджений компенсований (легований донором і акцептором в однаковій концентрації) шар с-типу, а також, відповідні до n- і р-областей омічні контакти і, електроди. Вироджений компенсований шар с-типу і є вищезгаданим фоточутливим матеріалом. Однак, для реєстрації світла, направленого перпендикулярно до площини n-с-р переходу, вищезазначений діод [1] неефективний, оскільки: по-перше, у вироджених р- і n-областях з високими концентраціями вільних носіїв заряду поглинання світла, здійснюється цими носіями з виділенням тепла без генерації додаткових електронно-діркових пар; по-друге товщина с-шару hc значно менша ефективної довжини поглинання світла, на якій його інтенсивність внаслідок поглинання зменшується в 2,72 разу. Суть винаходу. Для усунення цих недоліків світловий промінь в n-с-р структуру слід вводити в площині с-шару через спеціально створені плоско-паралельні напівдзеркальні бокові грані, перпендикулярні до площини с-шару (фіг. 1). Завдяки багаторазовому внутрішньому відбиванню світла від цих граней значно збільшується довжина поглинання фотонів в с-шарі, що забезпечить значне зростання квантового виходу. Для створення необхідних властивостей заявленого пристрою в області с-шару формується внутрішнє нормально направлене від n-області до р-області електричне поле з допомогою градієнта концентрації відповідних домішок в n- і р-областях структури. Таким чином, технічною задачею винаходу є створення фоточутливої n-с-р структури (фіг. 1) з внутрішнім нормально направленим електричним полем від n-області до р-області, яка містить плоскопаралельні бокові напівдзеркальні грані, які перпендикулярні до площини с-шару [2] і через одну з яких в с-шар вводиться вхідний світловий промінь ф1. Напівдзеркальні плоскопаралельні грані легко створюються методом сколу вздовж кристалографічних площин [2], як це реалізується в технології напівпровідникових квантових генераторів. Технічний результат винаходу базується на двох основних властивостях с-шару, які проявляються при зміні прямої напруги на n-с-р структурі від нуля до напруги растра Uрр. Перша властивість. Початкова інтегральна електропровідність при U