Спектрометрический элемент Советский патент 1977 года по МПК H01L31/04 

(54) СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

Изобрбтение относится к преобразователям световой энергии в электрическую и предназпачено для регистрации спектров оптического излучения.

Известен преобразователь световой энергии в электрическую, выполненный на основе варизонного кристалла с р-п-переходом, при этом ширина запрещенной зоны кристалла изменяется в плоскости р-и-перехода, в результате чего различные точки р-п-перахода имеют различную спектральную чувствительность для оптического излучения. Преобразователь такой конструкции может служить спектрометрическим элементом, т. е. он может регистрировать спектральное распределение излучения в оптическом диапазоне.

Недостатком конструкции является невысокая фоточувствительность, так как р-п-переход расположен в глубине кристалла и часть излучения поглощается в его толще, не внося вклада iB фототок преобразователя. Кроме того, быстродействие прибора недостаточно высокое и ограничивается временем жизни неосновных носителей тока.

Цель изобретения - повышение фоточувствительности спектрометрического элемента. Согласно изобретению, поставленная цель достигается тем, что па варизопной полупроводниковой пластине создана поверхностно-барьерная структура, плоскость потенциального

барьера которой расположена так, что щприна запрещенной зоны кристалла изменяется как вдоль поверхности потенциального барьера, так и по толщине пластины. При этом по

толщине пластины щирина запрещенной зоны увеличивается по мере удаления от поверхности потенциального барьера, достигая максимальной 1величины на противоположной поверхности пластины, которая одновременно

является оптическим окном.

Таким образом, в предложенной конструкции излучение регистрируется как при падении излучения со стороны поверхностного потенциального барьера, так и с противоположной стороны пластины (со стороны оптического окна).

При.нцин работы спектрометрического элемента основан на поглощении света, генерации электронно-дырочных пар и разделении их электрическим полем потенциального барьера. Ввиду различия щлрины запрещенной зоны кристалла в разных частях потенциального барьера его спектральная чувствительность оказывается различной. Спектральная чувствительность прибора будет различной при освещении его с разных сторон.

Следует отметить, что увеличение щирины

запрещенной зоны но толщине кристалла необходимо для уменьшения поглощения света в толще пластины при освещении со стороны оптического окна. Предложенный спектрометрический элемент был изготовлен и исследован в лабораторных условиях. В качестве варизонной полупроводниковой пластины можно использовать эпитаксиальный слой твердого раствора Gaj- Al.xAs толщиной-100 мкм. Ширина запрещенной зоны изменяется от 2,0 до 1,5 эв как по толщине пластинки, так и по одной из ее поверхностей. При этом выпрямляющий контакт располагается на поверхности пластины, вдоль которой изменяется щирина запрещенной зоны (Eg). Омический контакт располагается на поверхности пластины, имеющ ей максимальное значение Eg. При освещении спектрометрического элемента световым потоком, перемещающимся вдоль освещаемой поверхности, в приборе возникает фототок, зависящий от координаты, так как спектральная чз вствительность различных участков потенпиального барьера различна. Формула изобретения Спектрометрический элемент на основе варизонното полупроводника, отличающийс я тем, что, с целью увеличения фоточувствительности, он выполнен в виде поверхностнобарьерной структуры, щирина запрещенной зоны которой изменяется вдоль поверхности потенциального барьера и возрастает по мере удаления от него- вглубь кристалла.