Фотоэлектромагнитный приемник Советский патент 1990 года по МПК H01L31/02 

со м

11

Изобретение относится к полупроводниковой оптоэпектронике, а именно к приемникам излучения, и может быть использовано для создания фотоприем- никон на основе антимонида индия, твердого раствора кадмий-ртуть-теллур (КРТ) и других.

Целью изобретении является уменьшение песогабаритштх характеристик фотоэлектромагнитного приемника (ФЭМ приемника),

На чертеже показан предлатччемый приемник.

ФЭМ-приёмник содержит подложку 1, выполненную из высокоэрцитивного ферромагнетика, В ферромагнитной подложке 1 сформированы домены 2, намагни- которых противоположна друг другу и перпендикулярны плоскости подложки 1, Па подложке 1 размещена фоточувствительная полупроводниковая пластина 3 с омически -1и контактами i и 5, к которь М присоединены электрические вьгооды 6 и 7. Пластина 3 рая- мещена над граиицей 8 между доменами 2 .

Подложка может быть размещена на дополнительной ферромагнитной пластине 9.

Пластина 3 выполнена либо в виде прямоугольной полсски с контакта -ш i;a краях р случае двух доменов, либо в И11де улких полосок, образующих форму змейки, прм этом каждая полоска расположена на ц т Ч1ницей В между доменами.

Пластина 9 выполняется из иизко- коэрцит;ганогс и:зотропноро ферромагнетика и 1федназначема для заммкапия магнитного потока с одной,.стороны под -южки, что приводит к увеличен;™ напояженгости магнитного полл п полу

проводниковой пластине,

Намагниченность в доменах равна намагниченности насыщения выбранного для подложки материала ферромагнетика. Оптимальная величина индукции магнитного поля, обеспечивающая мак- (.мшальную чувствительность для ФЭМ- П1 иемника на основе антимонида индия, составляет 4 кГс, для КРТ - 8 кГс, Тип ферромагнетика для подложек ФЭМ-приемников ид антимониде индия и КРТ нужно выбирать разный. Для ФЭК - приемника на основе КРТ подходит соединение ЗгаСо„, намагниченност

Подложка 1 выполнена из ферромаг- .g которого в зависимости от марки наиитного матсриапа, обладающего большой одноосной анизотропией и коэрци- тивнпстью,- котопые .достаточт для удерзпаяич доменной структуры с намагниченностью, перпендикулярной плоскости подложки.

Домены 2, сформированные в ферромагнитной подложке 1, в полупровод- ников ой пластине 3 создают магнитное поле с силовыми линиями, параллельными плоскости подложки 1. Напряженность магнитного поля описывается выражениями: в случае двух доменов

ходится в пределах 7,8-10,2 кГс; для ФЭМ - приемника на основе антимонида индия подходят текстурованные бариевые или стронциевые ферриты, намагни

50 ченности которых лежат в пределах 3,2-5,6 кГс.

Доменные структуры искусственно создают внешним магнитным полем, поэтому используют ферромагнетики с аы

55 сокой коэрцитивиостью, В таких матер алах доменная структура сохраняет распределение намагниченности, созданное внешним магнитным полем. При этом созданная доменная структура

U f Л (х/г) Ии b/2z)

K,U,z; ТГ .(x/z)2 + (1-h/2z)

(1)

в случае периодической доменной структуры

„Ifг. --tr. - nlih

H,(x,z)Zll

COS

2t

(2)

координата вдоль подложки 1; координата, перпендикулярная плоскости подложки 1; намагниченность материала

подложки;

период доменной структуры, состоящий нз двух доменов; толщина подложки.

Из форьгул (1) и (2) следует, что максимум параллельной подложки, составляющей напряженности магнитного поля в обеих структурах находится над границей между доменами 8. При удалении от подложки 1 она быстро - уменьшается. Такнм образом, магнитное поле локализуется практк 1ески только в объеме нолупроводниковой пластины 3.

Намагниченность в доменах равна намагниченности насыщения выбранного для подложки материала ферромагнетика. Оптимальная величина индукции магнитного поля, обеспечивающая мак- (.мшальную чувствительность для ФЭМ- П1 иемника на основе антимонида индия, составляет 4 кГс, для КРТ - 8 кГс, Тип ферромагнетика для подложек ФЭМ-приемников ид антимониде индия и КРТ нужно выбирать разный. Для ФЭК - приемника на основе КРТ подходит соединение ЗгаСо„, намагниченность

которого в зависимости от марки находится в пределах 7,8-10,2 кГс; для ФЭМ - приемника на основе антимонида индия подходят текстурованные бариевые или стронциевые ферриты, намагни50 ченности которых лежат в пределах 3,2-5,6 кГс.

Доменные структуры искусственно создают внешним магнитным полем, поэтому используют ферромагнетики с аы55 сокой коэрцитивиостью, В таких материалах доменная структура сохраняет распределение намагниченности, созданное внешним магнитным полем. При этом созданная доменная структура

11

не является термодинамически равновесной, но она устойчива, так кяк удерживается большой коэрцитивностью материала, и силой, обусловленной тем, что магнитные моменты в доменах находятся в нчмагничиряющем поле соседних доменов.

Пример. В простейшем случае для создания двух доменоп склеивают две ферромагнитные пластины с противоположно направленной намагниченностью. Место соединения двух пластин hu торцам образует границу раздела

подложки 1 создают поле противополож- исп о направления в каждой из двух соседних полосках полупроводника 3, что

tj определяет возможность последовательного сложения ЭДС, генерируемых излучением п каждой полоске полупроводни

ка, н общую ЭДС змейки. В такой кон10

струкции сопротивление 1Триемника увеличивается, соответственно увеличивается чувствительность приемника.

Использование ферромагнитной подложки I со сформированными в ней до- менами 2 позволяет исключить из кон- между доменами. Формирование и ферро- 15 струкции приемника постоянньп1 магнит, магнитной пластине доменной струхту-имеющий как правило наибольшие разры Киттелевского типа осуществляют перемагничиванием ферромагнетика ари пропускании импульсного тока через фигурный проводник, Спецлапыю сформированный с ПОМО1ТЦ)Ю фОТОЛИТО17ЬЧфИИ

на поверхности ферромагнитной подложки 1. После перемагничивзпия пронод- ник стравливается.

Приемник работает сладу ощ1гм образом.

Принимаемое излучение поглощается в полупроводниковой пластине 3. Вблизи ее поверхности излучение создает неравновесные носители заряда. Они диффундируют в глубину полупронодки ка к неосвещенной поверхности. Двягау- щиеся U глубину носители разделяются ;магнитным полем и создают ЭДС на контактах 4 и 5 в разомкнутой цепи кпи ток в замкнутой. Лриемник может освещаться принимаемым излучением либо со стороны полупроводнгасовой пластины 3, либо, если используется ферромагнитная подложка 1 прозрачная для принимаемого излучения, со стороны подложки 1.

В приемниках с полупроводниковой

20

меры, снижая тем самым его массу и габариты.

ФЭМ-приемник принимает апоскую пригодную для охлаждения с быстрым выходом ча режим конструкцию.

Формула изобретения

25

1. Фотозлектромагнитный приемник, содвржашгй подложку, размещенную на ней фоточувствительную полупроводниковую пластину с контакт. И-ш, о т - л -; ч а го щ и и с я тем, что, с цеSO j b T ул еиьтения весогабаритных характеристик при сохранении высоког о быстродействия, подложка- выполнена из анизотропного высококорэцитивного ферромагнетика, имеющего доменную

Зс c i )уктуру с прямолинейной границей между каждой парой до;-;ено9, намагнк- чаниость в которых протипоположнал друг другу и перпендикулярна плоскости подложки, 3 полупроводниковая пластина размещена над доменными границами,

2. Приемник по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что подложка содержит дополнительную пластг ну из изо4О

подложки 1 создают поле противополож- исп о направления в каждой из двух соседних полосках полупроводника 3, что

tj определяет возможность последовательного сложения ЭДС, генерируемых излучением п каждой полоске полупроводни

ка, н общую ЭДС змейки. В такой кон10

меры, снижая тем самым его массу и габариты.

ФЭМ-приемник принимает апоскую пригодную для охлаждения с быстрым выходом ча режим конструкцию.

Формула изобретения

1. Фотозлектромагнитный приемник, содвржашгй подложку, размещенную на ней фоточувствительную полупроводниковую пластину с контакт. И-ш, о т - л -; ч а го щ и и с я тем, что, с цеj b T ул еиьтения весогабаритных характеристик при сохранении высоког о быстродействия, подложка- выполнена из анизотропного высококорэцитивного ферромагнетика, имеющего доменную

c i )уктуру с прямолинейной границей между каждой парой до;-;ено9, намагнк- чаниость в которых протипоположнал друг другу и перпендикулярна плоскости подложки, 3 полупроводниковая пластина размещена над доменными границами,

2. Приемник по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что подложка содержит дополнительную пластг ну из изо

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к приемникам излучения, н может быть использовано для создания фотоприемников на основе антимонида индия, твердого -раствора кадмий-ртуть-теллур и других. Цель изобретения - уменьшение весогабаритных характеристик приемника. Фотоэлектромагнитный приемник содержит подложку, размещенную на ней полупроводниковую пластину с контактами. Подложка вьтолнена из анизотропного высококоэрцитивного ферромагнетика, имеющего доменную структуру с прямолинейной границей между каждой парой доменов, намагниченность в которых противоположна друг другу и перпендикулярна плоскости подлож-ки. Полупроводниковая пластина размещена над доменными границами. Подпожка содержит дополнительную пластину из изотропного низкокоэрцитивного ферромагнетика. 1 э.п. ф-лы, 1 ил. с сл

п/гастиной 3 в виде узких полосок, об- g тропного низкокоэрцитивного ферро- раэующих змейку, полосовые домены маг.нетика.