Фотоприемник Советский патент 1978 года по МПК H01L31/00 H01G9/00 

Изобретение относится к области полупроводниковой фотографии и предназначено для систем, регистрирующих распределение интенсивности света по площади фотоприемнйка, например, в полупроводниковых фотокондуктографических системах, Известны фотоприемники - электрохимические фотодиоды, на основе обобщенного р -п-перехода полупроводник - жидкий электролит с омическим контактом к полупроводниковой пластине и контрэлектродом к электролиту, которые превышают по чувствительности поверхностно-барьерные структуры и фотоприемники на основе р -tfпepexoдa. Основным недостатком таких фотоприемников являются низкая стабильность, связанная с протеканием электрохимических и коррозионных процессов на гра нице раздела, низкий срок службы. Растекание тока в толще электролита вслед ствие его большой электропроводности и сложность соединения такого фотодиода с регистрирующей ячейкой затрудняет использование таких фотоприемников в системах, регистрирующих распределение интенсивност-и света по площади фотоприемника,. Цель изобретения - повышение стабильности характеристик фотоприемника. .Цли устранения указанных недостатков предложено выполнять слой электролита электрохимического фотодиода из вещества, обладающего как ионной, так и электронной проводимостью (так называемого, твердого электролита), при этом слой снабжен герметизирующим покрытием, имеющим анизотропную электрическую проводимость. Такой слой твердого вещества дает возможность сочетать достоинство твердотельной системы с высокой фрточувствительностью, обусловленной сильным изгибом зон в области контакта полупроводник. - ионный проводник (твердый электролит). Фотоприемник состоит из полупроводниковой. пластины, на одну из повеохностей которой нанесен сплошной полупрозрачный или кольцевой омический контакт, на противоположную поверхность пластины, предварительно механически и химически: полированную, вакуумным распылением нанесена пленка вещества с ионной и электронной проводимостью, поверх которой нанесено герметизирующее электропроводящее покрытие. ФотоприемНик освещается светом в направлении, перпендикулярном плоскости фотоприёмника. Фотоприемник может работать либо в вентильном режиме, либо в фотодиодном/ причем для работы в фотодиодном режиме нет необходимости во внешнем источнике питания, посколь ку питание может осуществляться за сче гальванической разности потенциалов, образуемой полупроводниковым электродом и электропроводящим покрытием в контакте с твердым электролитом. В темноте в отсутствии внешнего нап ряжения и при гальванической разности потенциалов, равной нулю, что возможно при определенном разборе материалов электропроводящего покрытия и вещества твердого электролита, ток в фотоприемнике равен нулю. При величине напряже ния на фотоприемнике, отличной от нуля в фотоприемнике (при замыкании внешней цепи) протекает темновой ток. При осве щении фотоприемника вследствие инжекции светом неосновных носителей сопротивление поверхностного барьера уменьшается, что приводит к появлению фототока. Если на поверхности фотоприемника задано распределение интенсивности света, то оно приводится к распределению фототока по площади фотоприемника что может быть зафиксировано какой-либо регистрирующей системой. Необходимые условия для использова ния вещества в качестве пленки твердог эл« ктролита в предлагаемых фотодиодах следующие: достаточно высокая ионная проводимость, неагрессивность к материалу герметизирующего покрытия и материалу полупроводника, самдпроизвольное восстановление исходного вещества во время прохождения тока из продуктов электрохимической реакции, образунхцихся на. электродах, одним из которых служит поверхность полупроводника, а другим - электропроводящее пок рытие, которое в СБОЮ очередь препятствует удалению продуктов электрохимической реакции. Фотрприемник может быть изготовлен на основе контакта германий - галогениды серебра с добавками двухвалентных металлов. Галогенйды серебра напыляются в вакууме на поверхность пластин монокристаллическо.го германия п -типа ( Ом предварительно отшлифованные и химически полированные в СР-4. Толщина слоя галогёнида серебра составляет менее 1 мкм, так что растекание фототока в слое отсутствует. После напыления на поверхность слоя галогёнида серебра наносят лакосажевое электропроводящее защитное покрытие. К свободной поверхности ПЛА СТИНЦ германия изготавливают омический контакт с помоШЬЮ оловянного ПРИПОЯ. Но время прохождения электрического тока через гетеропереход на отрицательном по отношению к слоюгалогёнида серебра электроде системы германий - галогенид серебра - лакосажевое покрытию выделяется серебро, на положительном электроде выделяется бром, который диффундирует по межкристаллическим граням слоя галогёнида серебра, причем защитное покрытие препятствует диффузии брома за пределы галогёнида серебра. Диффундирующий к отрицательному электроду бром окисляет восстановленное сереоро, в результате чего вновь образуется бромистое серебро. Процесс окисления электрического серебра бромом заканчивается после размыкания внешней цепи. Полученные фотодиоды обладают выпрямляющим действием, причем запорное направление соответствует отрицательной полярности германия. При этой же полярности наблюдается значительно больший Лотоответ. Сравнение полученных фотодиодов с фотодиодами на основе поверхностно-барьерных переходов с металлическими контактами показало, что отношение светового тока к току насыщения в полученных фотодиодах.более, чем на порядок, превышает соответствующую величину в фотодиодах с поверхностным барьером и металлическим контактом, С помощью полученных фотодиодов и регистрирующей ячейки, содержащей токочувствительную электрохимическую бумагу, было зарегистрировано распределение интенсивности света по площади фотодиода в спектральной области до 1,7 мкм. Формула изобретения Фотоприемник на основе полупроводника и прилегающего к нему слоя электролита с герметизирующим покрытием, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности его характеристик, в качестве электролита использоваво вещество, .обладающее ионной и электронной проводимостью, например, ,и герметизирующее покрытие имеет анизотропную электрическую проводимость ,