Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8 | Следующая страница реферата

В будущем крайне важно повышение рабочей температуры фотодиодов.
Оценивая сегодняшнюю оптоэлектронику в целом, можно сказать, что она скорее
«криогенная», чем «комнатная».

Будущее оптоэлектроники находится в прямой зависимости от прогресса фотодиодных структур. Оптическая электроника бурно развивается, разрабатываются новые типы фотоприемников, и наверняка уже скоро появятся фотодиоды на основе новых материалов с большей чувствительностью, повышенным быстродействием и с улучшенными характеристиками в целом.

3.1.ЛАВИННЫЕФОТОДИОДЫ НА ОСНОВЕ СВЕРХРЕШЕТКИ

InSb-InSbBi

Волгодонский институт ЮРГТУ (НПИ), г. Волгодонск, ул. Ленина 73/94, тел.:
25668
Анализ физических свойств гетеропереходов, проведенный нами для гетероструктур InSbBi/InSb, показал, что причиной возможной деградации частотных характеристик и добротности фотодетекторов с использованием этих твердых растворов могут быть скачки в зонной структуре гетероперехода.
Эффективность гетероперехода со скачком потенциала в валентной зоне на гетерогранице ?Е пропорциональна exp ( ?Е/kT), где
?Е = Еg1 - Еg2 - ?Е0
Захват носителей приводит к замедлению релаксации фототока с постоянной времени ? ~ exp( ?Е / kT) ? 10 нс, что существенно снижает быстродействие фотоприемников. Значение ?Е для гетероперехода InSb0.98Bi0.02/InSb составляет около 0,05 эВ.
Сглаживание гетеропереходов достигается применением буферных слоев постоянного или переменного по толщине состава[1]. Оптимальным вариантом здесь могут оказаться сверхрешеточные структуры, варизонность которых сохраняется на больших длинах ~ 1,5 мкм.
Для реализации этой задачи нами были получены с помощью методики[2] двойные гетероструктуры InSb – InSbBi.
Согласно[3], рост Bi-содержащих твердых растворов может происходить как автоволновый концентрационный процесс в условиях потери устойчивости фронтом кристаллизации. Нами был получен ряд образцов, состоящих из чередующихся слоев InSb и InSb0.985Bi0.015. Перекристаллизация осуществлялась при Т =
693 К, grad
T = 30 К/cм движением плоской жидкой зоны усредненного состава In0.45Bi0.55 со скоростью (65 10) мкм/час. Общая толщина эпитаксиальной пленки InSb-InSbBi составляла около 5,5 мкм. На рис. 1 приводится электронная микрофотография поверхности выращенных образцов. Как отдельные слои, так и структура в целом обладают высокой планарностью, толщины разных слоев близки. Слои InSb, чередующиеся со слоями InSbBi, образуют правильную периодическую структуру с периодом TSL = 120 нм.
Центр эпитаксиальной структуры либо свободен от дислокаций несоответствия, либо содержит их незначительное количество. Измерение удельного сопротивлениячетырехзон-довым методом показало, что концентрация висмута по диаметру эпитаксиальных структур не изменялась. Поэтому можно считать, что увеличение плотности дислокаций несоответствия связано с радиальными градиентами в процессе роста структур, что обуславливает градации интенсивности на электронной микрофотографии.

[pic]

Рис. 1. Электронная микрофотография поверхности гетероструктуры
InSb – InSb 0.985 Bi 0.015 – .20000.

Измерения, проведенные на основе рентгенографических исследований, показали, что суммарная толщина пары слоев InSb и InSbBi d1 + d2 ? 120 нм.
Ширина запрещенной зоны в такой сверхрешетке при переходе от слоя к слою модулируется по закону:
Eg(x) = (Eg1d1 + Eg2d2 )/(d1 + d2)

[pic]

Рис. 2. Схема лавинного фотодиода на основе сверхрешетки InSb-InSbBi
При этом снимается проблема программированного изменения состава твердого раствора на малых длинах (~ 0,1 мкм). Градиентный слой уменьшает величину скачка в валентной зоне так, что ?Е > 0 и длинновременная составляющая релаксации фототока ?p > 0. Быстродействие при этом может сокращаться до значений ~ 1 нс. Структура такого лавинного фотодиода представлена на рис. 2. Топологически такой прибор приводится к структуре фотоприемника с растровыми электродами, изоляция между которыми выполнена обратносмещенными p-n-переходами.
Таким образом, в технологии фотоприемных устройств инфракрасного диапазона (спектры фотолюминесценции имеют максимум вблизи 8,7 мкм) могут быть перспективны структуры типа «квантовой ямы».

3.5 Принципиальная схема

[pic]

4.1Фоторезисторы

Фоторезисторами называют полупроводниковые приборы, проводимость которых меняется под действием света.

Конструкция монокристаллического и пленочного фоторезисторов показана на рис. 1, 2 приложения. Основным элементом фоторезистора является в первом случае монокристалл, а во втором – тонкая пленка полупроводникового материала.

Если фоторезистор включен последовательно с источником напряжения
(рис. 3 приложения) и не освещен, то в его цепи будет протекать темновой ток

Iт = E / (Rт + Rн), (4)

где Е – э. д. с. источника питания; Rт – величина электрического сопротивления фоторезистора в темноте, называемая темновым сопротивлением;
Rн – сопротивление нагрузки.

При освещении фоторезистора энергия фотонов расходуется на перевод электронов в зону проводимости. Количество свободных электронно-дырочных пар возрастает, сопротивление фоторезистора падает и через него течет световой ток

Iс = E / (Rс + Rн). (5)

Разность между световым и темновым током дает значение тока Iф, получившего название первичного фототока проводимости

Iф = Iс – Iт. (6)

Когда лучистый поток мал, первичный фототок проводимости практически безынерционен и изменяется прямо пропорционально величине лучистого потока, падающего на фоторезистор. По мере возрастания величины лучистого потока увеличивается число электронов проводимости. Двигаясь внутри вещества, электроны сталкиваются с атомами, ионизируют их и создают дополнительный поток электрических зарядов, получивший название вторичного фототока проводимости. Увеличение числа ионизированных атомов тормозит движение электронов проводимости.

В результате этого изменения фототока запаздывают во времени относительно изменений светового потока, что определяет некоторую инерционность фоторезистора.

[pic]

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: анализ курсовой работы, курсовые работы, класс.



Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8 | Следующая страница реферата

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки