Источники и приёмники Излучения (1059978), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Для выоясцивпния кристаллов Ня, аСп„Те используют сяоси чистых зле:сенгоз нлн чаще смеси соединений Н«Те и Сс(То. Ня нх основе изготавливают высокочувствнчельные и быстро;сясзву)ощие ФР н ФД, не уступающие по обнаружительной способности в ди;шячояе 8 — !4 мкм лучшим ПИ из прнмесного германия. Чувствительный элемент ФР яз Нд, аСс)„Те приклеивают обычно эпоксидным клеем на сапфнрову)о илн германневую подложку и полируют до толщины 20--30 мкм, травят н на него напыляют яндиевые контакты. 3.'и ФР превосходят ФД на той же основе по обнаружнсельной способности, но уступают ФД в быстродействии. Лучшие ФР имеот Ян —.-- 2х10в В))зт, а т = 10 ' с.
ФД на основе Нй„„СбаТп изготавливают по диффузионной технологии я нояным легнровзнием, применяемым в последние годы. На базе Нбв „Сд,Те в последние годы созданы фотогальваннческне мозаичные ПИ. 20-элементный ПИ на этой основе имеет: при 7? К Лй = 8-:-11 мкм, спектральную дисперсию -'-0,3 мкм, площадь элемента 10 ' см, расстояние между элементами 50 мкм, Р = 5 Х 10ч см Гц' с?ВТ, т! =-- 20 "о н динамическое сопРотивление 200 Ом. ФР и ФД на основе РЬ, а8п„Те в настоящее время широко 'распространены, у пих наблюдается также линейная зависимость ширины запрещенной зоны от состава.
К недостаткам ФР на основе РЬ, „8п„Те относятся высокое значение диэлектрической постоянной (16 для Ня„„Сс(„Те и 400 для РЬ, „8п„Те), которое сни- 134 жает быстродействие, и более низкая (на 1,5 — 2 порядка) обнаружительная способность, чем у Сс(, „Ня„Те, однако технологичность сплавов РЬТе — 8пТе прн выращивании однородных и совершенных монокристаллов ставит их в один ряд со сплавами НяТе — Сс(Те. Спектральная характеристика таких ФР из РЬ 8 Те при 77 К имеет максимум при Х = 14 мкм. е,вв пваз поДля поликристаллнческих пленочных ФР (1Ь, „8п„Те), плученных методом ВЧ катодного распыления в присутствии кислорода, вольтовая чувствительность достигает 480 В)Вт при токе в фотогальваннческом режиме на основе РЬк еВп„Те (ФВ) имеют существенное преимущество перед ФР, так как их низкое сопротивление облегчает согласование приемника с высокочастотным усилителем; они не нуждаются в питании, имеют низкий уровень шу ь шумов н большую обнаружительную способность при малой постоянной времени.
ФД в фотогальваническом ре ежиме фирмы Кау1Ьеоп, смонтированные на охлаждяемой площадке стеклянного сосуда Дюоара, заполненного жидким азотом, работают в спектральном интервале 8 — 12 мкм, имеют ?2 = 20 —: —:150 Ом, Р(,„) 2 х10'е см Гц))з?ВТ и постоянную времени 15х10в с. Ьолее простыми в технологическом отношении являются Ф — фотодноды с барьерами Шотткн, изготавливаемые нанесением на подложку РЬ, „Вп„Те слоя металла или выращиванием на металлической пленке полупроводникового слоя. Такие фотодноды самые длннноволновые () ' = 30 мкм при х = 0,3, Т = =- 4,2 К), они дешевы в изготовлении, но имеют меньшую обнаружнтельную способность. На базе РЬ, „Вп„Те с барьером Шотткн изготавливаются в настоящее время матричные ФВ фотоприемники с числом элементов до 40 со следующим разбросом параметров: !се5 = 0,92 —:1,38 Ом см', С, = (82 —:91,2) х10 ' нф; з! = 0,44 —:0,53; Рх'(Х = 11; 1050; 96) =-- (2,9-:-3,9) х10ьз см х хгц 2в?Вт' На основе тройных соединений РЬ, „8п„8е изготавливают в основном ФВ фотоприемники с барьером Шоттки, получаемые вакуумным последовательным напылением слоев РЬь „Впе8е (0,062 ( х ( 0,070) и свинца на подложку ВаРв.
Они имеют обнаружительную способность Рк=)е,) —— 3,5 х10" см Гц))з?ВТ при Т =- 80 К и ь) = (1?8 —:1?4) ср, что на порядок выше, чем для ФВ на основе объемных кристаллов. Селективные варизонные ФД на основе тройных соединений А)„Оа, „8Ь, 1п„Сва, „Аз, СзаАз, „ВЬ„и четырехкомпонентных соединений для ближней ИК-области спектра 1,0 — 1,5 мкм обладают высокой пороговой чувствительностью, быстродействием и высокой селективностью по спектру, что необходимо при работе ПИ с лазерными и световодными системами, работающими в этом спектральном диапазоне (18).
Структуру такого ФД можно представить в виде трех эпитаксиальных слоев различного состава, !эо а) О) Ез 3 Езз О Езз Езз а(оно дая Он 07 Х о)()' с ц ) В)О(д) )а Рис. 4.22. Структура варнаонного ФЛ на основе А)хбат инь (и) изменение бЕа по его толщине (б) и кривые его спектральной чувствительности (е); 1 — подложна: 3 — буфеРный слой; 3 и 4 — слои р- н п-типоа, 6, 6 — омиееские кольцевые нонтанты: уеелнчение номе а содержании А) (О' )О ),7 Лр,зб последовательно выращенных на подложке 1 (рис. 4.22, а'. П и перехода между слоями Я и 4 и АЕ > А — - е ехода с границей аздела гет водят со т и „) Е„освещение произд с стороны подложки 1 (инвертированный ФД) должны быть п оз ванный Д) и слои 1 — 3 розрачными для регистрируемого изл чения, а ширина полосы спектральной ч нствитель —,4 (рис.
4.22, б). Если АЕак ( АЕ, т освещать ФД надо со стороны с,лоя 4. В то п е р щенной зоны плавно убывает от по с, я . случае, если ширина заа освещение производится со стор т от подложки до р — и-пе ехо р да сто оны подложки, фотоэффект возникает в узкой спектральной обл . Н б ласти. а людается селективный фотоэффект, связанный с физикой работь водника. а ты варизонного полупроНа рис.
4.22, в р, показано изменение спектральной ч вствительности селективных фотодиодов на основе гете о е „а, „при увеличении соде жанна ал (криван смещается вправо 1 — Л)1' В з ) аво, — ). В зависимости от содержания я - - р раствора удается получить я в р- и и-слоях тве дого подо ных фотодиодов. ую, так широку полосы спектральной чувствительн ости 1п Са Аз Варизонные фотодно фо д дь с р — и-гомопереходом на основе п„а, „Аз изготавливают на спектральны й диапазон 0 8 — 1 0 мкм — мкм газофазной эпитаксией на подложках баАз.
)) — и-гомопереходом или гетеропереходом на подложках 1пР, изготовллемые жиДкофазной эпитаксией бас,«71пе.екАз, имеют диапазон спектральной чувствительности 0,1 — 1,7 мкм с возмож- 136 постыл ЛФД, а М = 100 при )т = 2! В. ЛФД с )) — и-гетеропереходом )) — 1подеС(ао „Аз — - п — 1по,,абае,азАз оптимизирован на Х = 1,06 мкм с Ер = 0,4 А/Вт. На основе С(аАз( аВЬ„разработаны два типа ФД: селективный инвертированный (освещаемый со стороны подложки из СтаАз) с р — п-гетеро- или с р — н-переходом в варизонном слое твердого раствора С)аАзо,аВЬо,н и ФД с р — и-гетеропереходом р — баАзо„5Ьо,(а — и — баАз„етВЬо,еа, освещаемый со стороны эпитаксиального слоя и обладающий спектральной чувствительностью в области 0,8- — 1,5 мкм. Спектральная чувствительность четырехкомпонентных ФД на основе 1п — (за — Аз — Р лежит в диапазоне 0,98 — 1,1 мкм, однако при правильном выборе состава и толщины слоев можно получить полосу спектральной чувствительности до 25 мкм.
й 4.6. Многоцветные ПИ, фоторезисторы и фотодиоды с СВЧ-смещеннем Многоцветные ПИ. Такие ПИ предназначены для одновременной работы в нескольких (разных) спектральных диапазонах в одном и том же оптическом канале с одним и тем же угловым полем. Наиболее распространена такая структура многоцветных ПИ, когда ПИ с различными спектральными характеристиками расположены последовательно друг над другом [11). При этом каждый коротковолновый ПИ располагается над длинноволновым, являясь для последнего фильтром, срезающим коротковолновую часть (рис.
4.23, а). Показанный на рнс. 4,23, а двухцветный приемник фирмы «Инфаред Индустриз) (1п1атег) )п()из1Нез, США) использует фоторезистивный слой на основе РЬ8е, чувствительный в диапазоне 0,3 — 1,15 мкм и РЬ — 1,15 — 5,2 мкм О) )07 б) ГЯ),% 7 Х (4 90 а) !О 70 0,( )О 0,7 01( О,ВО,В) 7 (( Х,мкм ( 7 Х О) 70 Х. МЛД4 Рнс. 4.23. Коисгрукнии днухкветного приемника фирмы «Инфраред Индустриза ()п))пгес( )лниз(г(ез) (а), его спектральные характеристики (б) и спектральная вольтовая чувствительность фотосопротивлении (е); ) — окно; 3 — корпус: З вЂ” фотопрнемкнк РЬЗс( — )) 4 — фотопрнемнин на бане РЬа ( — — — ), 5 — выводы: ) — ФР на оскоае РЬ„,а Зп„„те (Т = 4 КН )) — ФР на осиное РЬа азана (тте (Т 77 К)) Ы) — ФР йа о«ионе РЬО аапа йте (Т Тт К) 137 (рис. 4.23, б).
Для в х ). Д д у цветного приемника фирмы «Аэронутаник Форд» (Аегоиимттттс гоге(, США) используется комб ФД на основе к кремния (нли германия) и антимонида индия, работаюя ком ннация щих при 80 К. Мезафотодиод 1пБЬ покрыт слоем 510, то кото ого выб ана так, р р таким образом, что он служит антиотражающим покрытием в ИК-области спектра. Над мезафотодиодом на ковае )е и 1, под которым роном кольце крепится фотодиод на основе С)е 5', щий максимум про- находится многослойный фильтр, обеспечивающи" и 1пБЬ имеет Л пускания в диапазоне 4 — 4,8 мкм. Многоцветный ПИ ы на основе Сте м ет ,„ при 1,4 и 4,4 мкм соответственно, а при Т = 300 К и Г) = —.
120' — Ври, = 0 65 А/Вт, а Г)' . х10п см. Гциэ)Вт. т, а 1'поп=18 Х Двухцветные ПИ фирмы «Бэймс Инжиниринг» (Ватез Ели(- области спектра 3 — 5 мкм и 8 — 14 мкм. В последние годы для многоцветных Г1И широко стали приме- няться твердые растворы тройных соединений теллурита к р у хНит хТе и теллурида свинца и олова РЬ, „Бп„Те (для работы в спектральном интервале 1 — 20 мкм), спектральную чувствительность которых можно менять в широких пределах прн варьировании состава смеси.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
