Сегнетоэлектрический фотоприемник Российский патент 2020 года по МПК H01L31/00 

Изобретение относится к фоточувствительным полупроводниковым и диэлектрическим приборам, работающим в диапазоне от инфракрасной (ИК) области спектра до жесткого ультрафиолета (УФ) и рентгеновского излучения, и оно может быть использовано при создании одно- или многоэлементных приемников излучения с фоточувствительными элементами на основе структуры с фото диэлектрическим эффектом.

Известен полупроводниковый датчик ультрафиолетового излучения, содержащий подложку, слой полупроводника, чувствительного к ультрафиолетовому излучению (УФИ), и электродную систему (ЭС), выполненную с образованием высокоомных параллельных участков в слое полупроводника, (см. патент RU №2155418, МПК^2000.01 H01L31/06, опубл. 27.08.2000 г. ).

Недостатком указанного датчика является сложность изготовления и узкая зона чувствительности. Так - максимальная чувствительность датчиков находится в диапазоне длин волн λ = 235 - 240 нм,

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является сегнетоэлектрический элемент для запоминающего устройства с оптическим считыванием информации, содержащий  расположенную на подложке пленку на основе поляризованного сегнетоэлектрика, электродные покрытия, причем электродное покрытие с верхней стороны пленки оптически полупрозрачно, (см. патент RU №2338284, МПК^2006.01 H01G7/06, опубл. 10.11.2008).

Недостатком данного устройства является узкая зона чувствительности.

Технический результат заключается в повышении интегральной чувствительности к излучению сегнетоэлектрического фотоприемника.

Технический результат достигается тем, что в сегнетоэлектрическом фотоприемнике, содержащем расположенную на подложке пленку на основе поляризованного сегнетоэлектрика, электродные покрытия, причем электродное покрытие с верхней стороны пленки оптически полупрозрачно, согласно изобретению, пленка выполнена из диэлектрического связующего и титаната бария, а подложка из диэлектрического связующего и суспензии люминофора, причем подложка и пленка расположены между электродными покрытиями, а с нижней стороны подложки электродное покрытие полупрозрачное в жесткой ультрафиолетовой и мягкой рентгеновской областях спектра.

Нижняя сторона подложки электродного покрытия выполнена, например, из алюминия.

Данная конструкция сегнетоэлектрического фотоприемника позволит значительно повысить его интегральную чувствительность к излучению. Сущность изобретения поясняется чертежом и графиками, где на фиг.1 изображен схематично сегнетоэлектрический фотоприемник, на фиг. 2- зависимость емкости от излучения при дневном освещении, площадь фоточувствительной поверхности 600 см², на фиг. 3 - график зависимости емкости от излучения при освещении светодиодной лампой с излучаемым спектром 6500 К площадь фоточувствительной поверхности 600 см², на фиг. 4 - представлен график зависимости емкости от излучения при освещении светодиодной лампой с излучаемым спектром 6500К площадь фоточувствительной поверхности 60 см².

Сегнетоэлектрический фотоприемник состоит из пленки 1, на основе поляризованного сегнетоэлектрика, выполненной из диэлектрического связующего и титаната бария, и подложки 2, выполненной из диэлектрического связующего и суспензии люминофора, причем пленка 1 и подложка 2 расположены между электродными покрытиями 3 и 4, при этом с верхней стороны пленки 1, электродное покрытие 3 выполнено оптически полупрозрачным, а с нижней стороны подложки 2 электродное покрытие 4 выполнено полупрозрачным в жесткой ультрафиолетовой и мягкой рентгеновской областях спектра и изготовлено, например, из алюминия (см. фиг.1).

Устройство работает следующим образом.

Оптическое излучение (экспериментальные данные показаны на графиках см. фиг. 2-4), проходя через полупрозрачное электродное покрытие 3, поляризует пленку 1 из диэлектрического связующего и титаната бария, при этом меняется относительная диэлектрическая проницаемость пленки 1, а значит и электроемкость между электродными покрытиями 3 и 4 в соответствии с уравнением:

(1),

где С - емкость плоского конденсатора, Ф;

ε₀ - электрическая постоянная, Ф·м⁻¹;

ε - относительная диэлектрическая проницаемость слоя Ф·м⁻¹;

S - площадь пластин конденсатора, м²;

d - расстояние между пластинами, м.

Коротковолновое ультрафиолетовое и рентгеновское излучения, проходя через алюминиевое электродное покрытие 3, поглощаются подложкой 2, из диэлектрического связующего и суспензии люминофора, конвертируются в оптическое излучение (зелёный или синий свет в зависимости от люминофора), и затем попадают на пленку 1 и изменяют относительную диэлектрическую проницаемость (согласно формулы 1).

Часть генерируемого света направлена в обратную сторону - к алюминиевому электродному покрытию 4, отразится от него и, пройдя через подложку 2, воздействует на пленку 1, тем самым, повышая чувствительность сегнетоэлектрического фотоприемника.

Использование предлагаемого сегнетоэлектрического фотоприемника позволит по сравнению с прототипом повысить интегральную чувствительность к излучению.

Использование: для создания одно- или многоэлементных приемников излучения с фоточувствительными элементами на основе структуры с фотодиэлектрическим эффектом. Сущность изобретения заключается в том, что сегнетоэлектрический фотоприемник содержит расположенную на подложке пленку, на основе поляризованного сегнетоэлектрика, электродные покрытия, причем с верхней стороны пленки оно оптически полупрозрачное, согласно изобретению пленка выполнена из диэлектрического связующего и титаната бария, а подложка из диэлектрического связующего и суспензии люминофора, причем пленка и подложка расположены между электродными покрытиями, а с нижней стороны подложки электродное покрытие полупрозрачное в жесткой ультрафиолетовой и мягкой рентгеновской областях спектра. Технический результат заключается в повышении интегральной чувствительности к излучению сегнетоэлектрического фотоприемника. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Сегнетоэлектрический фотоприемник, содержащий расположенную на подложке пленку на основе поляризованного сегнетоэлектрика, электродные покрытия, причем электродное покрытие с верхней стороны пленки оптически полупрозрачно, отличающийся тем, что пленка выполнена из диэлектрического связующего и титаната бария, а подложка из диэлектрического связующего и суспензии люминофора, причем подложка и пленка расположены между электродными покрытиями, а с нижней стороны подложки электродное покрытие полупрозрачно в жесткой ультрафиолетовой и мягкой рентгеновской областях спектра.

2. Фотоприемник по п. 1, отличающийся тем, что нижняя сторона подложки электродного покрытия выполнена, например, из алюминия.