Поверхностно-барьерный фотоприемник Советский патент 1987 года по МПК H01L31/04 

Изобретение относится к полупроодниковым приборам с поверхностным барьером.

Известны поверхностно-барьерные фотоприемники на основе полупроводника с постоянной шириной запрещенной зоны.

Недостатком таких фотоприемников являются недостаточно большое быстро- ю действие, так как разделению носителей заряда предшествует диффузия и низкая квантовая зффективность.

Наиболее близким техническим решением является поверхностно-барьерный 15 фотоприемник на основе полупроводникового материала переменного состава. Этот прибор выполнен на полупроводнике с плавно изменяющейся шириной за:прещенной зоны, причем наибольшуюши ину запрещенной зоны имеет область, расположенная вблизи выпрямляющего контакта. Эта конструкция имеет существенный недостаток: малый коэффициент полезного действия. Это связан с тем, что в кристалле с переменной шириной запрещенной зоны существует электрическое поле, сдвигающее носители заряда в сторону узкозонной час ти, т.е. от барьерного контакта. Это уменьшает коэффициент разделения носителей заряда и, таким образом, сни жает КПД. Цель изобретения повьшгение КПД. Поставленная цель достигается тем что фотоприемник выполнен на основе непрямозонного материала с монотонно изменяющимся значением минимальной энергии прямых оптических переходов в направлении перпендикулярном плрскости барьерного контакта, при этом, это изменение по крайней мере на порядок превьш1ает изменение ширины запрещенной зоны материала. е целью повьш1ения квантовой эффек тивности фотоприемника материал имеет наибольшее значение минимальной энергии прямых оптических переходов и барьерного контакта. С целью получения селективной фоточувствительности, материал имеет наименьшее значение минимальной энер гии прямых оптических переходов у барьерного контакта. Фотоприемник может быть выполнен на основе твердого раствора Go.,AlxP где ,2 у контакта из золота. На одно{ стороне пластины расположен

полупрозрачный барьерный контакт, а на другой - омический.

При освещении такого прибора светом через полупрозрачный слой металла, создающего барьерный контакт, в полупроводнике образуются носители заряда, которые разделяются полем потенциального барьера. Если кристалл имеет плавно уменьшающуюся в направлении от барьерного контакта минимальную энергию прямых оптических переходов , то .коэффициент поглощения света в такой структуре будет во много раз большим, чем в обычной структуре, и практически весь свет будет поглощаться вблизи барьерного контакта, т.е. в слое объемного заряда.

В то же время ширина запрещенной . зоны структуры практически постоянна и поэтому не происходит сдвига неравновесных носителей от барьерного контакта. В результате значительно повышается квантовая эффективность, т.е. эффективность преобразования сетовой энергии в электрическую. Если барьерный контакт расположен на той части полупроводника, где минимальная энергия прямых оптических переходов имеет самое малое значение, а свет падает как и раньше, с противоположной стороны пластины, то фотоприемник будет селективным. С длинноволновой стороны он будет ограничен значением минимальной энергии прямых оптических переходов вблизи барьерного контакта, а с коротковолновой стороны - значением этой энергии на расстоянии V7 - LIJ от барьерного контакта (у - ширина слоя объемного заряда; LJ, - диффузионная длина- неосновных носителей заряда). Более коротковолновый свет поглощается и создает носители заряда в.той области, откуда они не могут дойти до барьерного контакта. Фоточувствительность в такой структуре будет высокой, поскольку она определяется процессом генерации электронно-дырочных пар в полупроводнике, а не эмиссией электронов из металла . Ширина запрещенной зоны в этой системе Ga,AlxP практически не зависит от содержания А1 и составляет 2,3-2,4 эВ. В это же время мимимальная энергия прямых оптических переходов при увеличении содержания А1 в этой системе увеличивается от 2,8 эВ (GaP) до 5 эВ (А1Р).

36605084

Для создания фотоприемников выра- Квантовая эффективность фотоприемщивается твердый раствор .Al Pника составляет около 0,4 электронна подложке из GaP. Его состав на по-фотон.

верхности соответствует ,2, в ре- В результате использования предлозультате чего минимальная энергия женной конструкции быстродействие

прямых оптических переходов на поверх-приборов не изменяется и одновременно

ности составляет 3,3 эВ и уменьшает-увеличивается их фоточувствительность, ся ,8 эВ на границе слой - подложка. На этой поверхности изготавли- Таким образом, использование предвается полупрозрачный слой Аи, обра- fOложенной конструкции позволяет унезующий барьерный контакт, а на под-личить фоточувствительность приборов

ложке - омический контакт..без ухудшения других-их параметров.

К ПОВЕРХНОСТНО-БАРЬЕРНЫЙ ФОТОПРИЕМНИК, на основе полупроводникового материала переменного состава, отличающийся тем, что, с целью повьшения его КПД, он выполнен на основе непрямозонного материа" ла с монотонно изменяющимся значением . минимальной энергии прямых оптических переходов в направлении, перпендикулярном плоскости барьерного кон- . такта,при этом это изменение по крайнеймере на порядок превышает изменение ширины запрещенной зоны материала.2.Фотоприемнйк по п.1, о 'т л и - чающийся тем, что, с целью повышения его квантовой эффективности, материал имеет наибольшее значение минимальной энергии прямых оптических переходов у барьерного контакта.3.Фотоприемник по п.1, о т л и - чающийся тем, что, с целью получения селективной фоточувствительности, -материал имеет наименьшее значение минимальной энергии пря№1Х оптических переходов у барьерного контакта.4.Фотоприемник по п,п.2,3, о т - л и ч а ю щ и и с я тем,' что он выполнен на основе твердого раствора GQ^.jAl^P, где х=052 у контакта из золота.i