Научный архив: статьи

Исследованы элементы планарной фоточувствительной матрицы на основе гетероэпитаксиальной структуры InGaAs/InP. Формат матрицы 320х256 пикселей с шагом 30 мкм. Представлено распределение темнового тока по элементам матрицы при двух значениях напряжения смещения. Исследованы вольт-амперные характеристики тестовых элементов различной площади. На основании этих исследований определены составляющие плотности темнового тока, зависящие от объёма и периметра элементов. Для объёмной составляющей плотности темнового тока получено значение 3·10-7 А/см2 при напряжении 5 В. Оценено эффективное время жизни носителей в области пространственного заряда p-n-перехода τэфф =95 мкс.

Приведены результаты исследования планарных фотодиодов (ФД) матричных фоточувствительных элементов (МФЧЭ) на основе гетероэпитаксиальной структуры InGaAs/InP формата 320х256 элементов с шагом 30 мкм, гибридизированных с различными типами БИС считывания. Показано, что для уменьшения взаимосвязи МФЧЭ при комнатной температуре необходимо увеличивать обратное смещение на ФД до уровня не менее 2 В. Установлено, что значительного уменьшения темнового тока можно добиться при уменьшении температуры МФЧЭ до -20 °С с помощью двухкаскадного термоэлектрического охладителя. Лучшее среднее по МФЧЭ значение темнового тока планарных фотодиодов при комнатной температуре достигает минимального значения 0,22 пА при оптимальном смещении на ФД равном -2,4 В.

Авторами показано, что при изготовлении матриц фоточувствительных элементов на гетероструктурах InGaAs/InP по мезапланарной технологии использование травителя HCl: HNO3: CH3COOH: H2O2 = 1:6:1:1 позволило воспроизводимо получать мезаструктуры глубиной 3÷7 мкм с полированной боковой поверхностью и углом наклон мезаструктуры 60°.

Предложена топология фотодиода, обеспечивающая малые времена восстановления чувствительности. В предложенной топологии фоточувствительная площадка окружена “карманом”, устраняющим медленные диффузионные составляющие в периферийном фотоотклике. Приведены экспериментальные результаты, подтверждающие уменьшение времени восстановления чувствительности.

В статье исследуется повышенная взаимосвязь между элементами фоточувствительной матрицы. Установлена причина этого явления: смыкание элементов матрицы из-за боковой диффузии. Выбраны оптимальные величины параметров, а именно, глубина диффузии примеси менее 2,5 мкм и расстояние между p+-областями соседних элементов матрицы 1 мкм, что обеспечило минимальный уровень взаимосвязи без потерь в обнаружительной способности.

В статье обсуждается методика пассивации и защиты поверхности In1-xGaxAs1-yPy с помощью обработки в плазме СF4 и N2 и осаждения пленки Si3N4 плазмохимическим методом при температурах не более 200 оС. Разработанная технология обеспечивает получение и стабилизацию плотности темнового тока при U = 10 B на уровне 10-5—10-6 А/см-2, а также плотность микропор 0—20 см-2 при диэлектрической прочности 107 В/см.

Авторами исследовалась возможность подавления раннего краевого пробоя в планарных лавинных фотодиодах на основе гетероэпитаксиальных структур InP/InGaAs. Для этого использовалась диффузия цинка в запаянной ампуле при температурах 500 °С, 450 °С. Определены распределение носителей заряда в диффузионном слое и глубина диффузии как в монокристаллическом InP, так и в лавинной структуре на основе InP/InGaAs в зависимости от режима проведения диффузии. Распределение носителей заряда в диффузионном слое в монокристаллическом InP определялось методом электрохимического профилирования с последующим измерением CV-характеристик барьера электролит-полупроводник, а глубина p–nперехода в лавинной структуре путем пересчета CV-характеристик p–n-переходов. В результате использования двухстадийной диффузии цинка была получена конфигурация p–nперехода с заглубленной на 1,5 мкм центральной областью и мелкой периферией (охранным кольцом) на глубине 0,65 мкм. При этом напряжение пробоя фотодиода с охранным кольцом превышает на 3В напряжение пробоя фотодиода без охранного кольца, а уровень темновых токов у всех фотодиодов вплоть до пробоя не превышает 10 нА.