ФОТОДЕТЕКТОР Советский патент 1994 года по МПК H01L31/11 

Изобретение относится к области быстродействующих фотодетекторов с использованием встречно-штыревых контактных электродов.

Цель изобретения - повышение отношения сигнал-шум фотодетектора при одновременном упрощении обработки сигнала.

На фиг. 1 представлена конструкция фотодетектора; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит встречно-штыревые электрически проводящие электроды 1, формирующие с активным слоем 2 слоистой полупроводниковой структуры 3 Шоттки барьерные контакты 4, 5.

Фотодетектор работает следующим образом.

Оптическое излучение подводится, например, с помощью световода к поверхности встречно-штыревых электрически проводящих электродов 1. Оба контактных электрода формируют с активным слоем 2 слоистой полупроводниковой структуры 3 Шоттки барьерные контакты, причем один из электродов встречно-штыревой системы образует с активным слоем 2 Шоттки контакт 4 с высотой потенциального барьера ϕ₁, в то время как другой контактный электрод формирует с активным слоем 2 Шоттки контакт 5 с высотой потенциального барьера ϕ₂ (ϕ₂<ϕ₁). Если при этом выбрать величину концентрации носителей заряда активного слоя 2 и расстояние между электродами встречно-штыревой системы контактов таким образом, что поле, обусловленное разностью высот барьеров двух Шоттки контактов, распространяется на все расстояние между контактными электродами, то при освещении фоточувствительной области 6 образуется фототок, который может быть подведен к нагрузке, создавая на ней измеряемый электрический сигнал.

П р и м е р. На поверхности эпитаксиального слоя n-GaAs толщиной 2 мкм и концентрацией носителей заряда N_D = 2^. 10¹⁴ см^-3, выращенного на полуизолирующей подложке GaAs, методами планарной технологии создается встречно-штыревая система контактных электродов 1, формирующих с активным слоем 2 как Шоттки контакт 4 с ϕ₁= 1 эВ (металл барьера Pt) так и Шоттки контакт 5 с ϕ₂= 0,4 эВ, барьер сформирован путем напыления 0,2 мкм 95% Au, 5% Ge на горячую (t = 200^оС) полупроводниковую структуру 3. Готовые фотодиодные структуры монтировались в микрополосковую СВЧ-линию. При расстоянии между электродами встречно-штыревой системы контактов, равном 2 мкм, отношение сигнал-шум фотодетектора в 3 раза выше в сравнении с прототипом и достигается без внешнего источника смещения, что упрощает схему обработки сигнала с фотодетектора. (56) C. G. Wei, H. G. Klein, H. Benekiug, Simmetrical Mott barrier as a fast Photodetector. Electronics Letters. - 1981, v. 17, N 19, p. p. 688-689.
Авторское свидетельство СССР N 1570572, кл. H 01 L 31/10, 1988.

Изобретение относится к области быстродействующих фотодетекторов оптического диапазона волн. Изобретение может найти применение при создании быстродействующих приемников излучения для оптических систем передачи информации. В известном фотодетекторе, состоящем из двух встречно-штыревых электрических проводящих электродов, образующих с активным слоем Шоттки контакты, высота барьера одного из Шоттки контактов существенно меньше высоты барьера другого контакта и разность в высотах барьеров обоих контактов составляет: ϕ₁-ϕ₂=L²qN/2ε, где ϕ₁ - высота барьера одного из Шоттки контактов; ϕ - высота барьера другого Шоттки контакта; L - расстояние между электродами встречно-штыревой системы Шоттки барьерных контактов; q - заряд электрона; N - концентрация основных носителей заряда активного слоя полупроводниковой структуры; e - относительная диэлектрическая проницаемость полупроводникового материала активного слоя. 2 ил.

ФОТОДЕТЕКТОР, содержащий полупроводниковую подложку с расположенными на ней активным слоем и двумя встречно-штыревыми электрически проводящими электродами, образующими с активным слоем контакты с барьером Шоттки, отличающийся тем, что, с целью повышения отношения сигнал - шум при одновременном упрощении обработки сигнала, контакты с барьером Шоттки выполнены с различной высотой барьера исходя из соотношения:
ϕ₁ - ϕ₂ = L²qN / 2ε ,
где ϕ₁ , ϕ₂ - высоты барьера соответственно первого и второго контактов с барьером Шоттки;
L - расстояние между электродами встречно-штыревой системы;
N - концентрация основных носителей заряда активного слоя;
ε - относительная диэлектрическая проницаемость активного слоя;
q - заряд электрона.