Навигация
2.5 Принципиальная схема
2.6 Вывод: перспективы развития.
Важная особенность фотодиодов – высокое быстродействие. Они могут работать на частотах до нескольких миллио
нов герц. Фотодиоды обычно изготовляют из германия или кремния.
Фотодиод является потенциально широкополосным приемником. Этим и обуславливается его повсеместное применение.
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 τ ~ 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 (6539 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.
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)
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 τp → 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».
Похожие работы
... реакция и происходит выделение и осаждение вещества на подложке, а газообразные продукты реакции уносятся потоком газа-носителя. 1.6 Приборы на основе КРТ Краткая справка. В 1959 г. началось развитие исследований твердых растворов Hg1-xCdxTe (HgCdTe) с переменной шириной запрещенной зоны, предоставляющих широкие возможности для создания ИК-детекторов. Технологии выращивания HgCdTe ...
... превышает шумы примерно в 2 раза, составляет для ПЗС около 10-4 лк·с. Фотоприемное устройство на ПЗС можно освещать со стороны затворов (электродов) или с обратном стоны. 3 Приборы с зарядовой связью в оптоэлектронике Одним из важнейших направлений развития оптоэлектроники является создание телевизионной системы на базе интегральных схем, начиная от передающей системы и кончая экраном. ...
... , поворота и масштабирования последовательности кадров, можно строить панорамное изображение, под которым здесь понимается покадровое совмещение изображений последовательности отдельных кадров, получаемой сканированием оптико-электронной системой (ОЭС) интересуемого участка пространства. Алгоритмически задача построения панорамного изображения из нескольких кадров близка к задаче пространственной ...
... планово предупредительных ремонтов: - капитальный – средний – текущий; - капитальный – средний; - текущий - капитальный; - по фактическому состоянию электрооборудования В цехе по ремонту наземного оборудования применяется система планово предупредительного ремонта – текущий - техническое Рассмотрим диагностирование двух видов: по оценке теплового состояния оборудования и по результатам ...
0 комментариев