СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЙ ТИПА AB Российский патент 1995 года по МПК H01L31/18 

Изобретение относится к области получения материалов для оптоэлектроники: мишеней передающих трубок, фоточувствительных приборов с зарядовой связью, приборов тепловидения.

Известен способ получения фоточувствительной структуры [1] заключающийся в последовательном термическом напылении слоев ZnSe толщиной 0,1-0,3 мкм и твердого раствора (Zn_1-xCd_xTe)_1-y (In₂Te₃)_y толщиной (0,1-0,3) ˙10¹ мкм на стеклянную подложку с прозрачным электродом, нагретую до температуры 150-300^оС, с последующим отжигом в вакууме в течение 2-20 мин при температуре 500-550^оС. Однако получение высоких фототехнических параметров в указанной структуре связано с определенными трудностями, обусловленными необходимостью получения относительно низкоомного слоя селенида цинка ( ρ= 10⁷ Ом ˙см). Получение столь низкоомных слоев требует специальных технологий (см. например, А. Милнс, Д.Фойхт. Гетеропереходы и переходы металл-полупроводник. М. Мир, 1975, с. 432), а следовательно, сложного технологического оборудования.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является способ получения мишени телевизионной передающей трубки [2] заключающийся в последовательном термическом напылении слоев ZnSe толщиной 0,1-0,3 мкм, CdTe толщиной 0,5-2,0 мкм и (ZnTe)_1-y(In₂Te₃)_y толщиной 1,0-5,0 мкм на стеклянную подложку с прозрачным электродом, нагретую до температуры 150-300^оС, с последующим отжигом в вакууме в течение 2-20 мин. Недостатком способа также является требование относительно низкого удельного сопротивления слоя селенида цинка, а значит, технологическая сложность.

Целью изобретения является упрощение технологии изготовления, а значит, и удешевление фоточувствительной структуры с сохранением высоких светотехнических параметров.

Цель достигается тем, что слой селенида цинка наносится толщиной 0,05-0,10 мкм при температуре подложки 150-200^оС и плотности падающего потока 10¹⁵-10¹⁶ см^-2 с^-1.

Положительный результат изобретения обусловлен следующим.

Назначением слоя селенида цинка в предлагаемой фоточувствительной структуре заключается в создании подслоя для формирования возможно более совершенного слоя CdTe и в подавлении инжекционных токов. При этом для того, чтобы остаточное изображение на мишени, изготовленной на основе предлагаемой фоточувствительной структуры (т.е. инерционность структуры), было небольшим, необходимо, чтобы сопротивление слоя ZnSe было относительно низким. В этом случае постоянная времени разряда заряда, накопленного в мишени под действием света, мала и, следовательно, обеспечиваются быстрая релаксация заряда и высокий ток фотоответа.

В предлагаемой фоточувствительной структуре малость сопротивления слоя селенида цинка обеспечивается тем, что для высокоомных пленок при толщине менее 0,1 мкм, сопротивление структуры контакт-полупроводник-контакт определяется не удельным сопротивлением слоя полупроводника, а соотношением между электронным сродством полупроводника и работами выхода из материалов контактов.

В предлагаемом изобретении используется слой ZnSe, наиболее просто получаемый, с удельным сопротивлением 10¹⁵-10¹⁶ Ом˙см. В фоточувствительной же структуре благодаря указанному эффекту его удельное сопротивление составляет величину порядка ≈10⁷ Ом˙ см.

Подобранные нами температура подложки и плотность падающего потока обеспечивают рост возможно совершенного и сплошного слоя селенида цинка, что, в свою очередь, обеспечивает рост совершенного по структуре слоя CdTe. Нарушение кристаллического совершенства слоя селенида цинка приводит, очевидно, к уменьшению времени жизни неосновных носителей, генерированных светом, и, как следствие, к ухудшению фототехнических параметров фоточувствительной мишени.

Предлагаемый способ поясняется примерами, представленными в таблице.

Измерение всех фототехнических параметров осуществлялось в видиконном режиме на специальном испытательном стенде, используемом при контроле мишеней, выпускаемых промышленностью. Измерение тока фотоответа осуществлялось при освещенности в 0,5 лк от источника типа "А".

Нанесение всех слоев фоточувствительной структуры осуществлялось на промышленной установке типа УВН-71 в вакууме 10^-3 Па термическим открытым напылением.

Для демонстрации эффективности предлагаемого способа в таблице представлены результаты испытаний фоточувствительной структуры, изготовленной предлагаемым способом (см. примеры 1-4). Примеры 5-8 таблицы соответствуют фоточувствительным структурам, выращенным на основе слоя селенида цинка, полученного при плотности потока более 10¹⁶ см^-2 с^-1.

Примеры 9-12 таблицы отражают результаты испытаний фоточувствительных структур со слоем селенида цинка толщиной более 0,1 мкм. Примеры 13-16 демонстрируют типичные фототехнические параметры фоточувствительных структур на основе селенида цинка толщиной менее 0,05 мкм. Электронограмма такого слоя ZnSe соответствовала аморфной кристаллической структуре.

Как можно видеть из примеров, только при выбранных нами режимах синтеза получаются фоточувствительные структуры с высокими фототехническими параметрами. Ухудшение параметров в примерах 5-8, на наш взгляд, обусловлено несовершенством кристаллической структуры слоя, которое обусловливает малое время жизни носителей, генерированных светом, и высокую концентрацию поверхностных состояний на границе между слоями селенида цинка и теллурида кадмия, обладающих большим временем релаксации захваченного на них заряда. Те же причины, очевидно, ответственны за низкие параметры структур в примерах 13-16, а структуры примеров 9-12 имеют недостаточно высокие фототехнические характеристики из-за высокого сопротивления слоев ZnSe.

Поток плотностью менее 10¹⁵ см^-2 с^-1 не может быть использован при изготовлении структуры, так как в этом случае слой ZnSe указанной толщины вырастает в виде островковых структур.

Таким образом, только при изготовлении предлагаемым способом фоточувствительных структур обеспечиваются высокие фототехнические параметры и технологическая простота.

Использование: получение материалов для оптоэлектроники. Сущность изобретения: способ получения фоточувствительной структуры заключается в последовательном термическом напылении слоя ZnSe и слоев CdTe толщиной 0,5-2,0 мкм и (ZnTe)_1-y(Jn₂Te₃)_y толщиной 1,0-5,0 мкм на стеклянную подложку с прозрачным электродом, нагретую до температуры 150-200°С с последующим отжигом в ваккуме при температуре 500-550°С в течение 2-20 мин. Слой ZnSe напыляют толщиной 0,05-0,10 мкм при плотности падающего потока 10¹⁵-10¹⁶ см^-2 c^-1. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЙ ТИПА А²B⁶ путем последовательного термического напыления слоя ZnSe, слоя CdTe толщиной 0,5 2,0 мкм и слоя (ZnTe)_1-y (In₂Te₃)_y толщиной 1,0 - 5,0 мкм на стеклянную подложку с прозрачным электродом, нагретую до 150 - 200^oС, с последующим отжигом в вакууме при 500 550^oС в течение 2 20 мин, отличающийся тем, что слой ZnSe напыляют толщиной 0,05 0,1 мкм при плотности падающего потока 10¹⁵ 10¹⁶ см² с^-1.