В данной работе исследовано влияние параметров быстрого термического отжига (БТО) в вакууме или инертной среде на вольт-амперные характеристики, сформированных травлением ионами Ar+, фотодиодов на основе ГЭС GaN/AlGaN. Целью работы являлся подбор оптимальных параметров отжига фотодиодных структур GaN/AlGaN с соответствующими параметрами вольт-амперных характеристик: дифференциальные сопротивления диодов и контактов при нулевом смещении R0, Rк.
Приведены соотношения, определяющие требования к сопротивлению инверсионного слоя для уменьшения влияния тока охранного кольца на темновой ток и шумы фотодиодов, и получения заданного значения коэффициента взаимосвязи между ФЧЭ в многоэлементных ФД. Показано, что зависимости тока охранного кольца от напряжения смещения и заряда на границе раздела Si—SiO2 при наличии инверсионного слоя удовлетворяют модели генерации тока в его области пространственного заряда. Сопротивление инверсионного слоя возрастает с ростом напряжения смещения в соответствии с зависимостью Rи ~V 1,5.
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.
Проведен сравнительный анализ свойств корреляторов стационарных тепловых и фотоиндуцированных случайных полей (СП) концентраций и токов подвижных носителей заряда в ИКфотодиодах и гомогенных полупроводниках. Показано, что корреляторы тепловых и фотоиндуцированных СП концентраций подвижных носителей заряда определяются одинаковыми по смыслу выражениями при любой структуре p–n-перехода и произвольной полярности приложенного напряжения, в то время как корреляторы СП фотоиндуцированных и темновых токов определяются одинаковыми по смыслу выражениями только в случае обратносмещенного p–n-перехода с длинной базой.
Данная работа посвящена рассмотрению и практической реализации различных схемных решений быстродействующих фотоприемных устройств, основанных на использовании в качестве фоточувствительного элемента фотодиодов, оптимизированных для приема на спектральный диапазон 0,85—1,067 мкм. При этом длительность входных оптических сигналов может изменяться в широком диапазоне от 5 до 400 нс, с уровнями регистрируемых энергий от 110-16 до 210-9 Дж.
Предложена двумерная диффузионная модель для анализа диффузии фотогенерированных носителей заряда в фоточувствительном слое матричных ИК-фотоприемников на основе материала HgCdTe с фотодиодной матрицей, выполненной по планарной технологии без изоляции пикселей канавками. Дан анализ погрешностей модели при описании результатов экспериментов по сканированию локального пятна засветки выбранным фотодиодом матрицы. Показано, что предложенная модель дает хорошее описание результатов сканирования при реалистичном значении локальной длины диффузии носителей заряда в области под фотодиодами матрицы.
Изучено влияние anti-debiasing подслоя на электрические характеристики и фотоответ дефектных и недефектных фотоэлементов в длинноволновых фотоприёмных устройствах (ФПУ) на основе материала кадмий-ртуть-теллур. Показано, что наиболее ярким следствием наличия в структуре фотоэлементов матрицы паразитного диода с p–n-переходом на границе фоточувствительной плёнки с anti-debiasing подслоем является возникновение отрицательного фотоответа дефектных фотоэлементов ФПУ.
Исследованы неохлаждаемые иммерсионные фотоприемники для среднего инфракрасного диапазона на основе гетероэпитаксиальных структур InxGa1-xAsySb1-y/GaSb при значениях x = 0,18, y = 0,17. Приведены сведения о технологии и конструкции фотодиодов. Произведена оценка потерь излучения в стыковочном узле, составляющая от 19 до 24 % для линз, изготовленных из стекла, CdTe, SrTiO3. Измерены диаграммы направленности излучения иммерсионных фотоприемников, которые показали усиление сигнала на оси в 2—3 раза при углах обзора 80—90 градусов по уровню 0,5. Приведена спектральная характеристика, имеющая nобразный вид с границами чувствительности 1,8—2,24 мкм.
Исследованы методы измерения вольт-амперных характеристик (ВАХ) фотодиодов в многорядном фотоприемнике формата 6576 на основе КРТ длинноволнового диапазона спектра. ВАХ строится по результатам измерений выходных сигналов большой интегральной схемы (БИС) считывания, гибридизированной с линейкой ИК-фотодиодов. Проведено сравнение метода независимого измерения тока в каждой точке ВАХ и метода аддитивного измерения тока. Предложен метод определения оптимальных рабочих точек фотодиодов путем построения и анализа зависимости дифференциального сопротивления фотодиода от напряжения смещения. Рассмотрены распределения токов фотодиодов для образца МФПУ формата 6576 на основе КРТ-фотодиодов с подложкой p-типа проводимости с граничной длиной волны λ0,5 = 10,5 мкм.
Представлены результаты исследований вольт-амперных характеристик и спектральной характеристики чувствительности фотодиодов на основе выращенных методом MOCгидридной эпитаксии гетероэпитаксиальных структур с поглощающим слоем In0,67Ga0,33As, легированным Zn, на подложках InP. Фотодиоды изготовлены по меза-технологии. Правая граница спектральной характеристики чувствительности фотодиодов по уровню 0,5 составляет 2,06 мкм при комнатной температуре. Исследованы зависимости спектров фоточувствительности фотодиодов в диапазоне температур 230–300 К.
В работе представлен лазерный метод создания фотодиодных структур на CdTe и CdMnTe, характеризуемых фоточувствительностью в области спектра 0,5–0,91 мкм со спектральной чувствительностью в максимуме S = 0,38–0,43 А/Вт. Предложена методика создания стабильных омических контактов на этих структурах с применением лазерной пассивации поверхности. Проведены измерения электрических и фотоэлектрических параметров этих фотодиодов. Установлено, что высота потенциально барьера 0 для структур на CdTe равна 0,9 эВ, а протекание тока характеризуется двумя механизмами переноса заряда – генерационно-рекомбинационным и инжекционным, причем их коэффициент выпрямления k равен 104. Кривые фотоотклика структур на CdTe и CdMnTe имеют дополнительные максимумы, объясняющиеся наличием микровключений гексагонольной структуры при быстрой лазерной рекристаллизации поверхностного слоя.
Главным фактором, который влияет на выходные характеристики, является темновой ток фотодиодов, который должен быть минимальным, чтобы снизить шумы и обеспечить высокий уровень фотоэлектрических параметров. Для выявления доминирующих причин генерации-рекомбинации в фотодиодах на основе тройного соединения кадмий-ртуть-теллур (КРТ) в заданном диапазоне напряжений разработана модель расчета темновых токов, обусловленных фундаментальными и иными токовыми механизмами. Определены составляющие темнового тока фотодиодов, изготовленных в гетероструктурах КРТ, выращенных методами молекулярно-лучевой (МЛЭ) и жидкофазной (ЖФЭ) эпитаксии, в диапазоне обратных напряжений смещения от 0 до 40 мВ. В диапазоне от 0 до 20 мВ обратного напряжения смещения характеристики ограничены диффузионной составляющей. Возрастание токов генерациирекомбинации Шокли-Рида-Холла (ШРХ) и туннелирования через уровни ловушек в запрещенной зоне наблюдается при напряжении обратного смещения более 30 мВ.
- 1
- 2