ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2009 года по МПК H01L31/04 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

Изобретение относится к преобразователям электромагнитного излучения. Согласно первому варианту преобразователь содержит по меньшей мере одну собирающую область с проводимостью первого типа и по меньшей мере одну собирающую область с проводимостью второго типа, а также связанные с указанными областями первый и второй токосборные проводящие электроды. При этом на первой, воспринимающей падающее электромагнитное излучение стороне подложки с проводимостью второго типа выполнено N>1 областей с проводимостью первого типа, каждая из которых расположена относительно других областей с той же проводимостью на расстоянии F<2f, где f - величина, соизмеримая с диффузионной длиной или равная диффузионной длине неравновесных неосновных носителей заряда. Согласно второму варианту преобразователь содержит одну собирающую область с проводимостью первого типа и по крайней мере одну собирающую область с проводимостью второго типа, а также связанные с указанными областями первый и второй токосборные проводящие электроды. При этом первый электрод соединен с указанной областью с проводимостью первого типа, расположенной на первой, воспринимающей падающее электромагнитное излучение стороне подложки с проводимостью второго типа, причем первый электрод содержит Т>1 участков и расстояние между каждыми двумя такими участками меньше 2f, где f - величина, соизмеримая с диффузионной длиной или равная диффузионной длине неравновесных неосновных носителей заряда, и при этом указанные участки первого электрода объединены во внутренней цепи преобразователя в токовый узел посредством по крайней мере одной токопроводящей шины. Изобретение обеспечивает повышение эффективности энергоконверсии (повышение КПД). 2 н. и 31 з.п. ф-лы, 29 ил., 1 табл.

1. Преобразователь электромагнитного излучения, содержащий, по меньшей мере, одну собирающую область с проводимостью первого типа и по меньшей мере одну собирающую область с проводимостью второго типа, а также связанные с указанными областями первый и второй токосборные проводящие электроды, отличающийся тем, что на первой, воспринимающей падающее электромагнитное излучение стороне подложки с проводимостью второго типа выполнено N>1 областей с проводимостью первого типа, каждая, из которых, расположена относительно других областей с той же проводимостью на расстоянии F<2f, где f - величина соизмеримая с диффузионной длиной или равная диффузионной длине неравновесных не основных носителей заряда.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что первый токосборный электрод электрически связан с каждой из указанных N областей с проводимостью первого типа.

3. Преобразователь по п.2, отличающийся тем, что первый токосборный электрод имеет N участков, каждый из которых прилегает к одной из указанных N областей с первой проводимостью, причем указанные N участков первого электрода объединены посредством по крайней мере одной токопроводящей шины.

4. Преобразователь по п.3, отличающийся тем, что указанные участки первого электрода выполнены в виде полос.

5. Преобразователь по п.4, отличающийся тем, что ширина каждой полосковой части первого электрода не превышает 50 мкм.

6. Преобразователь по п.4, отличающийся тем, что указанные полосковые участки отстоят друг от друга на расстояние менее 2f.

7. Преобразователь по любому из пп.4-6, отличающийся тем, что на первой стороне подложки между указанными участками первого электрода выполнены дискретные квантовые ловушки-углубления, имеющие в сечении пирамидальную форму и расположенные на подложке вершиной вниз на расстоянии друг от друга менее 2f.

8. Преобразователь по любому из пп.4-6, отличающийся тем, что на первой стороне подложки между указанными участками первого электрода выполнены дискретные квантовые ловушки-углубления, имеющие в сечении форму усеченных сверху пирамид, расположенных на подложке вершиной вниз на расстоянии друг от друга меньше 2f.

9. Преобразователь по п.7, отличающийся тем, что указанные квантовые ловушки-углубления имеют в плане форму продольных выемок на первой стороне преобразователя.

10. Преобразователь по п.8, отличающийся тем, что указанные квантовые ловушки-углубления имеют в плане форму продольных выемок на первой стороне преобразователя.

11. Преобразователь по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что на первой стороне подложки размещен слой прозрачного для электромагнитного излучения диэлектрика, имеющий изъятия (отверстия), по меньшей мере, в зонах расположения электрических контактов первого электрода с областями первого типа проводимости.

12. Преобразователь по любому из пп.9 и 10, отличающийся тем, что на первой стороне подложки размещен слой прозрачного для электромагнитного излучения диэлектрика, имеющий изъятия (отверстия), по меньшей мере, в зонах расположения электрических контактов первого электрода с областями первого типа проводимости.

13. Преобразователь по п.12, отличающийся тем, что под слоем диэлектрика на дне каждой из указанных выемок расположены отклоняющие области второго типа проводимости.

14. Преобразователь по п.13, отличающийся тем, что указанные отклоняющие области второго типа проводимости выполнены дискретными или полосковыми.

15. Преобразователь по любому из пп.1-6, 9, 10, 13 и 14, отличающийся тем, что второй токосборный электрод расположен со второй стороны подложки поверх слоя диэлектрика, прозрачного для электромагнитного излучения и имеющего изъятия (отверстия), по крайней мере, в зонах расположения электрических контактов второго электрода с, по крайней мере, одной областью второго типа проводимости, расположенной со второй стороны подложки.

16. Преобразователь по п.12, отличающийся тем, что второй токосборный электрод расположен со второй стороны подложки поверх слоя диэлектрика, прозрачного для электромагнитного излучения и имеющего изъятия (отверстия), по крайней мере, в зонах расположения электрических контактов второго электрода с, по крайней мере, одной областью второго типа проводимости, расположенной со второй стороны подложки.

17. Преобразователь по п.15, отличающийся тем, что указанный второй электрод имеет М>1 участков, каждый из которых электрически соединен с по крайней мере одной областью второго типа проводимости со второй стороны подложки, причем указанные участки объединены посредством по крайней мере одной токопроводящей шины.

18. Преобразователь по п.16, отличающийся тем, что указанные М участков второго электрода выполнены полосковыми, причем расстояние между каждыми двумя полосами составляет величину меньше 2f.

19. Преобразователь по любому из пп.17 и 18, отличающийся тем, что со второй его стороны между указанными участками второго электрода выполнены дискретные квантовые ловушки-углубления, имеющие в сечении пирамидальную или скошенную пирамидальную форму, расположенные на подложке вершиной внутрь толщи подложки с основанием на ее второй стороне на расстоянии друг от друга меньше 2f.

20. Преобразователь по любому из пп.17 и 18, отличающийся тем, что со второй своей стороны он содержит не менее двух легированных областей второго типа проводимости, с каждой из которых электрически соединен по крайней мере один из М участков второго электрода.

21. Преобразователь по п.19, отличающийся тем, что со второй своей стороны он содержит не менее двух легированных областей второго типа проводимости, с каждой из которых электрически соединен, по крайней мере, один из М участков второго электрода.

22. Преобразователь по п.21, отличающийся тем, что число указанных легированных областей второго типа проводимости со второй стороны подложки равно М, причем с каждой из этих областей соединен один участок второго электрода.

23. Преобразователь по п.21 или 22, отличающийся тем, что на дне каждого из указанных углублений со второй стороны расположены отклоняющие области второго типа проводимости, так что для каждой из N областей первого типа проводимости напротив нее через толщу подложки расположена, по крайней мере, одна такая отклоняющая область со второй стороны.

24. Преобразователь по п.12, отличающийся тем, что над слоем диэлектрика с первой стороны полупроводниковой подложки размещен полевой управляющий электрод.

25. Преобразователь по любому из пп.1-6, 9, 10, 13, 14, 16-18, 21, 22 и 24, отличающийся тем, что толщина полупроводниковой подложки не превышает f, где f - величина соизмеримая с диффузионной длиной или равная диффузионной длине неравновесных не основных носителей заряда.

26. Преобразователь по любому из пп.1-6, 9, 10, 13, 14, 16-18, 21, 22 и 24, отличающийся тем, что на первой его стороне встроены многокаскадные дискретные умножители потенциала.

27. Преобразователь по любому из пп.1-6, 9, 10, 13, 14, 16-18, 21, 22 и 24, отличающийся тем, что, по крайней мере, на одной из его сторон встроен трехкаскадный умножитель потенциала, причем первый каскад представляющий диодную структуру Шоттки преобразовывает коротковолновую часть, второй - среднюю часть, а третий длинноволновую часть спектра ЭМИ и при этом все три каскада объединены во внутренней цепи преобразователя в один токовый узел.

28. Преобразователь по любому из пп.1-6, 9, 10, 13, 14, 16-18, 21, 22 и 24, отличающийся тем, что токосборные элементы и электроды выполнены в виде дифракционной решетки, сетки или линз Френеля.

29. Преобразователь электромагнитного излучения, содержащий, по крайней мере, одну собирающую область с проводимостью первого типа и, по крайней мере, одну собирающую область с проводимостью второго типа, а также связанные с указанными областями первый и второй токосборные проводящие электроды, отличающийся тем, что первый электрод соединен с указанной областью с проводимостью первого типа, расположенной на первой, воспринимающей падающее электромагнитное излучение стороне подложки с проводимостью второго типа, причем первый электрод содержит Т>1 участков и расстояние между каждыми двумя такими участками меньше 2f, где f - величина соизмеримая с диффузионной длиной или равная диффузионной длине неравновесных не основных носителей заряда, и при этом указанные участки первого электрода объединены во внутренней цепи преобразователя в токовый узел посредством, по крайней мере, одной токопроводящей шины.

30. Преобразователь по п.29, отличающийся тем, что на первой стороне подложки размещен слой прозрачного для электромагнитного излучения диэлектрика, имеющий изъятия (отверстия), по меньшей мере, в зонах расположения электрических контактов участков первого электрода с указанной собирающей областью первого типа проводимости.

31. Преобразователь по любому из пп.29-30, отличающийся тем, что на первой, воспринимающей падающее электромагнитное излучение стороне полупроводниковой подложки встроены многокаскадные дискретные умножители потенциала, объединенные во внутренней цепи преобразователя в один токовый узел.

32. Преобразователь по любому из пп.29 и 30, отличающийся тем, что на любой из сторон полупроводниковой подложки конструктивно встроен трехкаскадный преобразователь, причем первый каскад представляющий диодную структуру Шоттки преобразовывает коротковолновую часть, второй - среднюю часть, а третий - длинноволновую часть спектра ЭМИ и при этом все три каскада объединены во внутренней цепи преобразователя в один токовый узел.

33. Преобразователь по любому из пп.29 и 30, отличающийся тем, что токосборные элементы и электроды выполнены в виде дифракционной решетки, сетки или линз Френеля.