Научный архив: статьи

Целью данной работы является исследование диффузии цинка в фосфид индия и гетероструктуры n-InP/n-In0.53Ga0.47As/n+-InP. Исследованы профили распределения концентрации носителей заряда в диффузионных структурах. Определен коэффициент диффузии цинка в монокристаллическом и эпитаксиальном InP, в n-InP/n-In0.53Ga0.47As/n+-InP. Определена зависимость времени диффузии от толщины эпитаксиального слоя и подобрана формула, удобная для практических расчетов. Показано, что данный технологический процесс может быть использован в технологии изготовления pin-фотодиодов на основе структур n-InP/n-In0.53Ga0.47As/n+-InP. Приведены вольт-амперные и вольт-фарадные характеристики фотодиодов.

Работа посвящена актуальной проблеме минимизации удельной емкости pin-фотодиодов на основе гетероэпитаксиальной структуры InGaAs/InP, выращенных МОС-гидридной эпитаксией. Проанализированы профили концентрации атомов серы, полученные методом масс-спектроскопии вторичных электронов (ВИМС), и рассчитаны по C-V-характеристикам профили концентрации неосновных носителей заряда в структуре pin-фотодиодов. Исследованы и выявлены причины появления повышенной емкости InGaAs/InP pin-фотодиодов, связанные с аномальной диффузией серы из подложки InP и разработаны меры по их устранению. В результате значительно повышен процент годных по емкости фотодиодов.

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.

Разработано неохлаждаемое двухканальное фотоприемное устройство с кремниевым фотодиодом и пленочным фоторезистором из сульфида свинца. Фотодиодный канал снабжен усилителем 744УД1А-1 и обладает порогом чувствительности не выше 1,5·10-10 Вт/Гц-1/2 по источнику А (Т = 2850°С). Удельный порог ФР не превышает 1,3·10-9 Вт/см/Гц1/2 по черному телу с температурой 300°С. ФПУ характеризуется высокой точностью соосности фотодиода, фоторезистора и иммерсионной линзы относительно посадочного диаметра устройства.

Исследование направлено на минимизацию удельного сопротивления омического контакта AuGe на поверхности GaP для использования в технологии фотодиодов Шоттки. Методом длинной линии (TLM) определялось удельное сопротивление контакта AuGe в зависимости от температуры отжига. Минимальное c = 4,0110-3 Омсм2 было получено быстрым термическим отжигом. Исследования вольтамперных характеристик фотодиодов Шоттки подтвердили возможность использования этого контактного покрытия в технологии производства фотодиодов.

В статье предложен обзор литературных данных в области создания лавинных фотодиодов на основе гетероэпитаксиальных структур InGaAs/InP. Рассмотрены типы эпитаксиальных структур, причем уделено особое внимание описанию изготовления планарных лавинных фотодиодов. На основе анализа литературных данных определены основные задачи, решение которых обеспечит разработку отечественных методов изготовления коммерческих лавинных фотодиодов в диапазоне длин волн 0,9—1,7 мкм.

Авторами исследовалась имплантация ионов бериллия в InP с последующим отжигом с целью ее использования для формирования охранного кольца в планарном лавинном фотодиоде (ЛФД) на основе структур n-InP/n-InGaAs/n+-InP. Проведен качественный анализ изменения профилей легирования в зависимости от температуры и времени отжига. Рассмотрены процессы, происходящие в InP при его легировании бериллием с последующим отжигом имплантированных слоев.

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.

Исследована спектральная характеристика фотоприемного устройства (ФПУ) на основе ультрафиолетового фотодиода Шоттки из GaP. Показаны два механизма формирования спектральной характеристики: в области 0,28—0,54 мкм — собственное поглощение, в области более 0,54 мкм — поглощение на барьере Шоттки. В первой области спектральной чувствительности ФПУ может работать как пороговый фотоприемник. Во второй области спектральной чувствительности ФПУ способно работать как обнаружитель мощных оптических сигналов.

Авторами исследовалась возможность подавления раннего краевого пробоя в планарных лавинных фотодиодах на основе гетероэпитаксиальных структур InP/InGaAs. Для этого использовалась структура с заглубленной центральной частью и мелкой периферией, созданная путем жидкостного химического травления с последующей одностадийной диффузией цинка. Определены скорость травления эпитаксиального InP в различных травителях. Подобран состав травителя и оптимальные режимы его использования. В результате использования жидкостного химического травления верхнего эпитаксиального слоя InP в смеси кислот HCl: HNO3: H3PO4 и одностадийной диффузии Zn была получена конфигурация p–n-перехода с заглубленной на 0,5 мкм центральной областью и мелкой периферией (охранным кольцом) на глубине 1,3 мкм. Таким образом, в результате исследования была показана возможность использования описанного метода для предотвращения раннего краевого пробоя в лавинном фотодиоде на основе гетероструктуры InP/InGaAs, особенно для производства коммерческих ЛФД.

Для предотвращения раннего краевого пробоя в планарных лавинных фотодиодах на основе InGaAs/InP часто используют структуру p–n-перехода с заглубленной центральной областью и мелкой периферией. В статье говорится о p–n-переходе с разными глубинами залегания, полученного одностадийной диффузией. Такой переход получается при прохождении примеси через плёнку SiO2 определённой толщины. Приведены результаты экспериментов, проведённых на образцах с плёнками SiO2, выращенных разными методами. Результаты исследований показали, что образцы с плёнкой SiO2, выращенной пиролитическим методом при T = 250 К, имеют лучше характеристики по сравнению с остальными. Уменьшая температуру пиролитического осаждения SiO2, можно улучшить C-V характеристики.