Диссертация (1097819), страница 49
Текст из файла (страница 49)
5.21).В дискретном варианте устройство представляют собой два диода 1 и 2с − переходами или барьерами Шоттки. Диоды 1 и 2 составлены ввиде структуры с взаимно перпендикулярными кристаллографическими осями . Рассмотренный фотодетектор работает в области энергий ( ‖ ) <~ < ( ⊥ ), где наблюдается разная величина прозрачности кристалла(рис.
5.20). Свет падающий со стороны диода 1 и поляризованный перпендикулярно оси кристалла в диоде 1 ( ⊥ ) поглощается в − переходедиода 1 и генерация носителей заряда происходит в этом − переходе. Присмене поляризации на ‖ ( — ось кристалла в диоде 2 ) поглощение происходит преимущественно в ОПЗ диода 2 . Генерация и разделение носителейзаряда осуществляется − переходом диода 2 . При встречном включенииструктуры генерируют фото э.д.с разного знака.На рис. 5.22 (А) представлены характеристики экспериментальной структуры со встречно включенными барьерами. Фотодетектор представлял собойсэндвич структуру из двух пластин 2 со взаимно перпендикулярными осями .
Освещение производился со стороны тонкой пластинки ( = 20 мкм). Наповерхности падения света обоих пластин был нанесен слой . Для того,чтобы падающее излучение могло генерировать фотоэдс в ОПЗ обоих переходов при изменении плоскости поляризации света от ‖ до ⊥ , толщина287Рисунок 5.22: А — экспериментальная структура детектора и схема включения, B — Зависимости фототокануль — индикатора от угла между поляризатором и датчиком при напряжениях смещения1,3 —2,3 —3.6,4 —0,4;,B: 1 —C — спектральные характеристики датчика при напряжениях смещения2 —1,в поляризации ‖ ,3 —0,4 —3в поляризации света,0,2 —B: 1 — ⊥ .кристалла из которого изготавливался фотоприемника подбиралась с учетомсоотношения 1 >(⊥ /‖ )⊥> > .
На величину фото э.д.с. и ее спектраль-ную характеристику существенно влияют параметры поверхностно-барьерныхдиодов Шоттки (ПБДШ). В наших устройствах ширина области ОПЗ ПБДШопределялась концентрацией носителей заряда в кристалле (∼ 1016 · · · 1018 см−3 ,1 ∼ 10−4 · · · 10−5 см). К встречно включенным структурам последовательноподключен постоянный источник тока для выравнивания сигналов с обоих фотодиодов при падении на поверхность неполяризованного света (режим компенсации фототока до измерении поляризационных характеристик индикатора).Прикладывая небольшие смещения 13 к контактам 1 − 3 и 23 к контактам2 − 3 , можно для каждой длины волны установить симметричную фотоэдсотносительно нуля, т.е. величины смещения подбираются экспериментально такими, чтобы они удовлетворяли условию 1 (при ‖ ) = 2 (при ⊥ ).На рис.
5.22 (B) и (С) представлены азимутальные и спектральные характеристики датчика соответственно. Ориентационный угол отсчитывается меж-⃗ световой волны и кристаллографической осью первого активду вектором ного слоя: = 0°— ‖ , = 90°— ⊥ . В режиме без смещения приборрегистрирует мощность падающего излучения, а с приложенным к структурекомпенсирующим напряжением — степень поляризации излучения.В таблице 5.2 приведены основные параметры датчика для нескольких значений приложенного напряжения.
В ней использованы следующие обозначения:‖⊥н и к — границы поляризационной чувствительности, и — величи-288Таблица 5.2: Основные параметры датчика поляризованного излучения.U, B0123н , нмк , нм⊥‖841.9851.7856.9860789.2761.7749.7710-29–163–296–2981656782218186ны фототоков при разных напряжениях смещения. Неравномерность характе‖⊥/ в области длин волн 800 ÷ 830 нм не превышает 10%.
Приристики полной компенсации тока при освещении неполяризованным светом это соотношение равно 1. Фототок приведен в относительных единицах. Э.д.с. холостогохода фотоприемника при максимальном освещении достигает 0.84 В.Поскольку оба активных элемента являются изолированными диодамиуправление и манипулирование параметрами можно осуществлять не толькоизменением толщины кристаллов, но и изменением угла между осями (1 ) и(2 ) и осуществлением различных соединений между контактами 1 − 4 ивариацией напряжений смещения к структурам.Сравнение экспериментальных результатов с теоретическими расчетами показывает, что повышение чувствительности и точности датчика такой конструкции возможно оптимизацией толщины слоя первого фотоэлемента.В работах [62,173,272] детекторы, в соответствии с рис.
5.21 рассмотрены как«нуль индикаторы» поляризованного излучения или «инверторы фототока» ипредставлены другими вариантами реализации. Однако возможности конструкций в соответствии с рис. 5.21 (В) можно существенно расширить используякристаллы с естественной оптической активностью и линейным дихроизмом.При использовании для этого подложки из тетрагонального дифосфида цинкав рабочей области поляризационно - чувствительных детекторов на моноклинных кристаллах необходим слой кристалла 2 (48 ), поворачивающий плоскость поляризации падающих световых волн на длине волны = 0.8 мкм на90 градусов, 1 мм.2895.8Селекторы мод на интерференции света в тонких слоях диарсенида цинка.В последнее десятилетие интенсивно развиваются волоконно — оптическиесистемы связи.
Для уплотнения каналов связи используется сетка оптическихчастот с максимальным интервалом до 200 ГГц или длины волн отстоящие друг˚. Развитие систем оптической связи стимулирует разработкиот друга на 0.8 различных оптоволоконных приборов для управления лазерными импульсами вИК диапазоне 1.3 ÷ 1.6 мкм.
Многие проблемы решаются с помощью пространственно — временных модуляторов, дефлекторов, операторов деинтерливингаи других устройств, разработанных на базе материалов с естественной анизотропией оптических свойств. С этой точки зрения представляет интерес 2 ,который обладает значительной анизотропией оптических свойств, малой шириной запрещенной зоны (1.05 эВ при 10 К) [4, 12, 16, 20, 133] и технологическиможет стыковаться с приборными структурами на основе и с акустооптическими структурами из ниобата лития.
При модуляции и фильтрации импульсов лазерного излучения несущих информацию и имеющих близкое значение по частоте необходимо знание дисперсии материалов используемых дляуправления импульсами. Анизотропия краевого поглощения и интерференциясвета в спектрах пропускания для обыкновенных и необыкновенных лучей вслоях 2 , предопределяет возможности использования его свойств для разделения — и — мод и фильтрации оптических сигналов во втором окнепрозрачности ОВ в оптических системах связи.Для пространственного разделения — и — компоненты направляемоймоды используется линейный поляризационный — образный расщепительили две параллельные волноводные дорожки.
Приборные структуры (волноводы) изготавливались методом жидкофазной эпитаксии путем выращиваниялокальных эпитаксиальных структур , , , , , представленных на рис. 5.23.Известно, что 1− на кристалле растёт с различной скоростьюпо различным направлениям осей кристалла. Установлено, что скорости роста по различным направлениям осей кристалла различаются в следующем порядке: [111] < [110] < [100].
При = 0, т.е. при росте арсенида галлия290анизотропия скорости имеет пространственный характер, a именно, скоростьроста арсенида галлия имеет минимальное значение для плоскости [100].Последовательность технологическихоперацииизготовленияволновод-ныхструктурпоказанана рис. 5.23.
На поверхностиРисунок 5.23: Последовательность операции изготовлениялокальных эпитаксиальных структур, 1 — исходная подложка ,( = 0.4),2 — выращенный эпитаксиальный слой3 — пленка2 3 1− , 4 — вытравленное углубление, 5 —возникшее пересыщение в жидкой фазе, 6 — выращенный.полуизолирующего − (с удельнымсопротивлением = 108Ом·см)сориентациейповерхности [100], методом выращивается слой твердого раствора 1− ( = 0.4), толщиной 5 мкм, у которого показатель преломления = 3.20 при = 1.3 · · · 1.35 мкм (рис. 5.23 (в)). Далее методом пиролитического разложения в вакууме триизопропилата алюминия по реакции2(3 7 )3 → 2 3 + 634 6 + 32 на поверхности подложки (рис.
5.23(с)) формировалась пленка 2 3 толщиной 0.4 · · · 0.6 мкм. Наилучшие результаты по однородности толщины пленок и отсутствию пор получены притемпературе испарителя и подложки 150 и 450 соответственно.Методом фотолитографии вытравливались углубления 4 (рис. 5.23 (д)). Ширина углубления 3 мкм при глубине 2 мкм. Наиболее ответственный моментв этой технологии является заращивание углубления слоем .
Известно,что слои твердых растворов 1− легко окисляются в атмосфере и этотокисел ухудшает смачивание поверхности жидкой фазой. В дальнейшем, припроведении процесса обычным способом, на краях структуры возникаюткраевые наросты, которые ухудшают планарность структуры.
Для подавления краевых наростов перед началом процесса подложка прогреваласьв атмосфере очищенного водорода для восстановления собственного окисла наповерхности углубления в 1− ( = 0.4). Эпитаксиальный рост осуществлялся при низких скоростях охлаждения 0.5/мин (рис. 5.23), а боковоепересыщение 5 в жидкой фазе снималось путем установки дополнительной под-291ложки с большей скоростью роста [111].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
