Научный архив: статьи

Приведены результаты экспериментального исследования влияния величины сопротивления поверхностного канала на электрические и фотоэлектрические характеристики p-i-n-фотодиодов большой площади с охранным кольцом, изготовленных на кремнии p-типа проводимости с удельным сопротивлением r ~ 20 кОм·см. Проведен анализ зависимостей темновых токов фоточувствительных площадок и охранного кольца, а также чувствительности, коэффициента фотоэлектрической взаимосвязи и ватт-амперных характеристик приборов от сопротивления канала для широкого интервала его значений. Определены оптимальная величина сопротивления канала для p-i-n-фотодиодов и требования к его значению на различных участках топологического рисунка поверхности при необходимости улучшения характеристик приборов.

Представлены результаты исследований, позволившие определить пути усовершенствования базовой топологии и технологии изготовления фотодиодов на кристаллах InSb. Введение этих усовершенствований снижает уровень темновых токов фотодиодов до значений < 3·10-11 А, соответствующих требованию к низкофоновым фотоприемникам спектрального диапазона 3–6 мкм, работающих в BLIR-режиме.

Исследованы температурные зависимости темновых токов и параметров пороговых фотодиодов на основе «низкоомных» и «высокоомных» кристаллов антимонида индия. Обнаружена смена механизма протекания темнового тока при температуре вблизи 90 К. Показаны и обсуждены преимущества пороговых фотодиодов на основе «низкоомных» кристаллов.

В работе рассмотрены пути снижения уровней шумовых тока и напряжения планарных кремниевых фотодиодов, работающих в фотовольтаическом режиме. Экспериментально получены и обсуждаются зависимости шумовых параметров таких фотодиодов от толщины слоя Al контактной системы. Показана возможность улучшения шумовых свойств фотодиодов за счёт увеличения толщины слоя выше критического значения, определяемого глубиной контактного окна.

Представлены результаты по воздействию коротковолнового излучения и обратного смещения с широким диапазоном величин воздействующих факторов (энергии квантов и плотности потока фотонов, тока и напряжения обратного смещения) на вольтамперные характеристики, токи шума и сигнала, а также равномерности тока сигнала в многоплощадочных планарных фотодиодах р+–n-типа из антимонида индия. Исследования проводили непосредственно на кристаллах, а также макетах фотодиодов с этими кристаллами. Для обоих случаев воздействия все полученные результаты по деградации и восстановлению изучаемых параметров объясняются единой моделью на основе зарядки определённых участков поверхности кристалла «горячими» электронами, «разогретыми» до необходимых энергий либо поглощёнными квантами, либо электрическим полем области пространственного заряда р+–n-перехода, а также зависимости степени закрепления электронов на поверхности от величин воздействующих факторов. Делается вывод о том, что при проектировании и производстве следует учитывать возможности отказов ФД за счёт зарядки поверхности планарной структуры при сохранении бездефектной металлургической и планарной границ р+–n-перехода. Определены меры по устранению таких отказов.

Представлены результаты по воздействию коротковолнового излучения и обратного смещения с широким диапазоном величин воздействующих факторов (энергии квантов и плотности потока фотонов, тока и напряжения обратного смещения) на вольтамперные характеристики, токи шума и сигнала, а также равномерности тока сигнала в многоплощадочных планарных фотодиодах р+–n-типа из антимонида индия. Исследования проводили непосредственно на кристаллах, а также макетах фотодиодов с этими кристаллами. Для обоих случаев воздействия все полученные результаты по деградации и восстановлению изучаемых параметров объясняются единой моделью на основе зарядки определённых участков поверхности кристалла «горячими» электронами, «разогретыми» до необходимых энергий либо поглощёнными квантами, либо электрическим полем области пространственного заряда р+–n-перехода, а также зависимости степени закрепления электронов на поверхности от величин воздействующих факторов. Делается вывод о том, что при проектировании и производстве следует учитывать возможности отказов ФД за счёт зарядки поверхности планарной структуры при сохранении бездефектной металлургической и планарной границ р+–n-перехода. Определены меры по устранению таких отказов.

Проведено исследование вольт-фарадных характеристик (ВФХ) структур металл–диэлектрик–полупроводник (МДП), изготовленных на пластинах монокристаллического антимонида индия, вырезанных по плоскостям (211) и (100) из слитка, выращенного в направлении [211], и по плоскости (100) из слитка, выращенного в направлении [100] . МДП-структуры были двух типов – с анодным окисным слоем и с защитной диэлектрической композицией – с дополнительным слоем SiOx. Измерения проводились при многократных прямых (начиная от нулевого смещения на полевом электроде) и обратных «проходах» со скоростью изменения напряжения смещения 500 мВ/с при температуре жидкого азота. Анализ результатов «проходов» позволил определить знак и значения эффективного поверхностного заряда в исходном состоянии и после каждого прямого «прохода», когда обнаруживаются дополнительные заряды двух видов: устойчивые и неустойчивые. Знак этих зарядов противоположен полярности напряжения на полевом электроде. Устойчивые заряды неизменны в течение всего времени охлаждения и «стекают» только при «отогреве» МДП-структуры. Неустойчивые «стекают» уже при закорачивании охлажденной МДП-структуры.

Показано, что значения всех видов поверхностного заряда в МДП-структурах с защитной диэлектрической композицией, а следовательно и концентрации ловушек, являются минимальными в случае пластин, вырезанных по плоскости (100) из слитков, выращенных в направлении [100].