KR20000005121A - Pin형또는nip형층시리즈를갖는3색광센서 - Google Patents

Abstract

여러 개의 i층의 구조체는 한쪽은 p층과 경계를 이루고 다른 쪽은 n층과 경계를 이룬다. 구조체는 광선입사 방향에서 보여지는 이웃한 두 개의 i층(i^I, i^II)에 있어서 적어도 이들의 경계 구역에서 광선 유입측과 더 가까이 있는 첫 번째 i층(i^I)의 밴드갭 E_g(I)이 첫 번째 층과 이웃한, 광선 유입측에서 더 떨어져 있는 두 번째 i층(i^II)의 밴드갭 E_g(II)보다 더 커지는 그러한 식으로 상기 i층을 형성하는 수단을 갖는다. 또한 p층에서 n층으로 가는 방향으로는 이웃한 두 개의 i층(i^I, i^II) 사이의 경계 구역에서 n층에서 더 떨어져 있는 i층(i^I)의 μτ적(I)이 n층과 더 가까이 있는 i층(i^II)의 μτ적(II)보다 더 크다. 그래서 이미지 프로세싱에 대하여 보다 작은 범위로 중첩되는 것이 필요한 신호를 발생시키는 색광 센서를 형성하는 구조체가 얻어진다. 구조체는 바람직하게는 pin형 또는 nip형 구조체로서 설계된다.

Description

ｐｉｎ형 또는 ｎｉｐ형 층 시리즈를 갖는 3색광 센서

현재 공지되어 있는 것은 무정형 규소 또는 그 합금을 기초로 하는 소자로서, pinip형 또는 nipin형 구조체를 이루도록 앤티시리얼(anti-serial)하게 배열된 2개의 pin형 또는 nip형 다이오드로 이루어진다. 이 다이오드들은 광선입사 방향과 실질적으로 직각을 이루게 배열된다.

무정형 규소를 기초로 하는 감광성 전자 소자로서의 그러한 nipin형 구조체는 예를 들면 미국 특허 제53 11 047호를 통해 공지된 바 있다. 그 밖에도 이러한 구조체에 인가되는 전압에 따라 달라지는 분광감도(spectral sensitivity)와 관련하여 그 nipin형 구조체를 최적화하는 방법은 다음과 같이 공지되어 있다.

p-도핑(doping)된 층의 양쪽면에 진성층(intrinsic layer)을 추가로 설치하여 밴드갭(bandgap)이 1.74 eV에서 1.9 eV 사이가 되게 하면, 광선입사 방향으로 앞에 배치된 nip형 구조체에서는 청/녹 감도가 개선될 수 있고, 광선입사 방향으로 뒤에 배치된 pin형 구조체에서는 적/녹 분리가 개선될 수 있다. (Q. Zhu, H. Stiebig, P. Rieve, J. Giehl, M. Sommer, M. Bohm, "NEW TYPE OF THIN FILM IMAGE SENSOR", in Sensors and Control for Advanced Automation, edited by M. Becker, R. W. Daniel, O. Loffeld, Proc. SPIE 2247 (1994) 301).

바람직하게는 첫번째 진성막에서는 청색광을 흡수하고, 뒤쪽 다이오드의 진성막의 앞부분에서는 녹색광을 흡수하고, 두번째 진성막의 뒷부분에서는 μτ적(積)을 감소시켜 적색광을 흡수하는 방법도 공지되어 있다. 이를 위해서는 i층이 하나 또는 여러 개 추가된 nipin형 구조체가 사용된다. (H. Stiebig, J. Giehl, D. Knipp, P. Rieve, M. Bohm, AMORPHOUS SILICON THREE COLOR DETECTOR in MRS Symp. Proc. 377 (1995) 813 또는 H. Stiebig, C. Ulrichs, T. Kulessa, J. Folsch, F. Finger, H. Wagner, TRANSIENT PHOTOCURRENT RESPONSE OF A-SI:H BASED THREE COLOR NIPIN DETECTORS in ICAS 16, Kobe, Japan, September, 4 - 8, 1995). 여기서 τ는 입사광선에 의해 발생하는 캐리어의 수명이고, μ는 캐리어의 이동도(mobility)이다.

이렇게 공지된 소자들의 단점은 층 시스템의 구조로 인해 단지 3개까지의, 선형적으로 독립된 분광감도 변화곡선이 검출된다는 것이다. 따라서 색화상 처리를 하기 위해서는 이 독립된 세 신호를 번거롭게도 중첩시켜야 한다.

본 발명은 청구항 1의 상위개념에 따라 한쪽 면은 p층과 경계를 이루고 다른 쪽 면은 n층과 경계를 이루는 i층을 여러 개 갖는 구조체에 관한 것이다. 또한 본 발명은 청구항 10의 상위개념에 따라 그러한 구조체를 포함하는 소자, 특히 pin형 또는 nip형 구조체를 기초로 하는 다색광 센서에 관한 것이다. 더 나아가 본 발명은 청구항 11의 상위개념에 따라 그러한 구조체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 예컨대 광센서를 구성하는 데 적합한, 본 발명에 따른 nipin형 구조체의 밴드갭 E_g와 μτ적의 국부적 변화를 나타내고;

도 2는 도 1에 따른 nipin형 구조체의 분광감도를 나타내고;

도 3은 a-Si_1-xGe_x:H에 대하여 광학적 밴드갭의 함수로서 결함 밀도 N_D를 나타내고 여기서 삽입도는 재료의 게르마늄 함량의 함수로서 광학적 밴드갭을 나타내고;

도 4는 a-Si_1-xGe_x:H에 대하여 광학적 밴드갭 E_g의 함수로서 광전도성(( ∘ ) 및 AM 1.5) 및 암전도성( ⋅ ) σ를 나타내고;

도 5는 a-Si_1-xGe_x:H에 대하여 광학적 밴드갭 E_g의 함수로서 양극성 확산 길이 L_ambi를 문헌[3, 4, 5]에 의해 공지된 값과 비교해 나타낸 것이고;

도 6은 수소로 희석하거나( ∘ ) 희석하지 않은( ⋅ ) 실란/메탄 혼합물로 제조한 a-Si_1-xGe_x:H에 대하여 광학적 밴드갭 E_g의 함수로서 광전도성 σ를 나타낸 것이고; 원은 [6]에 따른 것이고, 사각형은 [2]에 따른 것을 나타내며;

도 7은 캐리어 도달 특성(μτ^I, μτ^II, μτ^III)이 각각 다른 세 개의 i층 영역 I, II 및 III을 갖는 nip형 구조체에 대하여 마이크로도핑이 전계에 미치는 영향을 나타내고;

도 8은 pin형 구조체를 토대로 하는 광센서의 밴드갭과 도달 특성의 변화곡선.

도 9는 세 개의 i층 영역을 갖는 pin형 구조체를 토대로 하는 단극 광센서의 전압에 따른 분광감도를 나타낸다.

본 발명의 과제는 중첩의 필요를 줄여서 그러한 중첩을 피할 수 있는 방향으로 갈 수 있도록 독립 신호들이 얻어지는 다수의 i층을 갖춘 구조체를 제공하는 데 있다.

또한 본명의 과제는 특히 3개 이상의 선형적으로 독립된 분광감도 변화곡선을 자외선에서 근(近)적외선에 이르는 입사광 범위에서 검출하고 중첩 요건을 축소할 수 있도록 인가되는 전압을 다양하게 하여 분광감도를 연속적으로 변위시킴으로써 원하는 주변조건들을 충족시키는 분광감도를 얻는 데 적합한 저렴한 광전자 소자, 특히 다색광 센서를 제공하는 데 있다.

이러한 과제는 청구항 1의 특징부에 따른 구조체를 통해 해결된다. 더 나아가 이 과제는 청구항 10의 특징부에 따른 소자에 의해 해결된다. 또는 본 과제는 청구항 11의 특징부에 따른 방법에 의해 해결된다. 그 밖의 적합하거나 유리한 실시형태 또는 변이형은 언급한 해당 청구항의 종속항에 제시되어 있다.

그러한 구조체를 포함하는 소자의 기능 수행력이 확대되도록 원칙적으로 개개의 i층의 밴드갭 E_g이 적절한 합금 선택을 통해 광선 입사 방향으로 갈수록 감소하고, 반면에 광선에 의해 발생한 캐리어의 도달 특성(μτ적에 의해 특성화될 수 있음)은 nipin형 구조체의 경우 톱다이오드(topdiode)와 보텀다이오드(bottom- diode)에 각각 있는 두 진성막 시스템에서 p층 방향으로 갈수록 더 좋아지는 것이 확인되었다(도 1 참조). pinip형 구조체의 경우에는 nipin형 구조체의 경우처럼 원칙적으로 개개의 i층의 밴드갭 E_g이 적절한 합금 선택을 통해 광선 입사 방향으로 갈수록 감소하고, μτ적은 n-진성층에서 양쪽의 p-진성층으로 갈수록 증가한다.

위에서 "원칙적으로"라는 말은 중심 청구항에 제시된 밴드갭과 도달 특성에 대한 조건이 이웃한 두 개의 i층에 있어서 적어도 그 경계 영역에서 충족되어야 한다는 것이 확인되었음을 의미한다. 여기서 유리하게도 각 i층 내에서 밴드갭과 도달 특성의 값이 상수로 유지될 수 있다. 하지만 각 i층 내에서 그 값들이 제한된 범위에서 변화할 수 있도록 허용하는 것도 생각해 볼 수 있다.

더 나아가 전계에(예컨대 i층에 대한 마이크로도핑을 통해) 변화를 줌으로써 캐리어 모으기에 영향을 줄 수 있는데, 이렇게 해서 공간적 캐리어 모으기에 폭넓은 변화를 줄 수 있다.

또 확인된 것은 본 구조체가 nipin형 또는 pinip형의 구조체에만 국한하지 않는다는 것이다. 본 발명은 아주 간단한 pin형 또는 nip형 구조체와 그러한 구조체를 갖는 소자도 분명히 포함하고 있다. 유리하게도 이러한 구조체의 경우에는, pinip형 또는 nipin형의 구조체에서 이중 다이오드를 앤티시리얼하게 접속하는 것이 필요하다고 간주되어 온 것과 달리 단일 극성으로도 충분하다.

본 발명에 따른 pin형, nip형, pinip형 또는 nipin형 구조체에 인가되는 전압에 변화를 줌으로써 이러한 구조체 및 소자에서 분광감도를 원(遠) 자외선에서 근(近) 적외선에 이르는 범위에서 변위할 수 있고 원하는 주변조건에 따라 조절할 수 있게 된다.

유리하게도 본 발명에 따른 구조체는 구조체에 인가되는 전압 변화를 통해 다양한 파장의 빛의 검출이 연속적으로 조절될 수 있도록 하고 그 결과 필요한 중첩을 최소화할 수 있다.

이하 도면과 실시예에 의거하여 본 발명을 더 설명한다.

도 1은 광선입사 방향으로부터(왼쪽에서 오른쪽으로) 차례대로 배치된 톱다이오드와 보텀다이오드를 갖는 nipin형 구조체의 단면을 나타낸다. 여기서 위의 도면은 밴드갭 E_g의 변화를 나타내고, 아래 도면은 층 시리즈의 국부 좌표 x의 함수로서 도달 특성 μτ의 변화를 나타낸다.

톱다이오드는 두 개의 i층 i^I과 i^II를 갖는 nip형 구조체를 포함하고 있다. 이 층들은 밴드갭이 각각 E_g ^I= 2.0 eV, E_g ^II= 1.95 eV가 되게 설계되어 있다. 이 두 층은 실란-메탄 혼합물로 만들었는데, i^I의 경우는 그 비율이 20 sccm / 20 sccm이고 i^II의 경우는 4 sccm / (4 sccm + 180 sccm H₂)이다. 톱다이오드의 경우에도 보텀다이오드의 경우에도 각 i층 내부의 E_g와 μτ이 상수값으로 조정되었다.

뒤쪽의 보텀다이오드는 세 개의 i층 i^III, i^IV, i^V를 갖는 pin형 구조체를 포함하고 있다. 이 층들은 밴드갭이 각각 E_g ^III= 1.9 eV, E_g ^IV= 1.65 eV, E_g ^V= 1.50 eV이 되도록 설계되어 있다. 이 i층 i^III, i^IV, i^V는 각각 무정형 Si(C), a-Si_1-xGe_x(x = 0.05), a-Si_1-xGe_x(x = 0.20)으로 만들어졌다.

도 2는 도 1에 따른 구조체를 가진 5색 센서에 대한 예로서, 더 높은 양전압(앞쪽 다이오드는 저지 방향에 있다)을 통해 낮은 양전압의 경우의 500 nm 파장이 470 nm 파장(앞쪽 톱다이오드에서 발생한 모든 캐리어가 모임)으로 변위되게 분광감도가 조절될 수 있음을 보여 주고 있다.

톱다이오드의 진성막들의 μτ적이 상이하게 되어 있으므로, 더 낮은 양전압의 경우에 빛에 의해 방출된 전자-정공(hole) 쌍들은 진성 i층의 뒷부분(μτ^II영역)에 모이는 반면 발생된 캐리어쌍은 μτ적이 더 작은 영역에서 재결합을 한다.

상이한 μτ적들을 실현시키려면, 예를 들면 수소 희석을 상이하게 하여 제조된 재료들을 사용하면 된다. 양전압이 더 높게 되어야만, 톱다이오드에 걸쳐 있는 전계가 올라가며 캐리어 쌍들이 톱다이오드의 진성 i층의 앞 영역에 모일 수 있다.

음전압의 경우 및 뒤쪽 보텀다이오드의 경우에 대해서는 상이한 μτ적을 지닌 세 영역이 선택되었다. 음전압을 인가하면 보텀다이오드가 저지 방향에 있게 되며, 빛에 의해 방출된 캐리어는 이 다이오드에 모일 수 있다. 음전압이 낮은 경우에 캐리어 쌍들은 (μτ)^III영역에 모인다(550 nm에서 최대 분광감도). 반면에 모든 다른 영역들((μτ)^IV와 (μτ)^V)에서는 수명이 더 낮은 재료가 투입되어 있음으로 해서 캐리어 쌍들이 재결합한다. 보텀다이오드의 진성막에 걸쳐 있는 전계를 높이면, 캐리어는 (μτ)^III영역과 (μτ)^IV영역에서 모이는 반면 그 후 빛에 의해 방출된 캐리어는 (μτ)^V영역에서 재결합한다(595 nm에서 최대 분광감도).

인가되는 음전압을 더 높이면, 빛에 의해 발생된 모든 캐리어가 보텀다이오드에 모이며, 650 nm에서 분광감도의 더 큰 최대값이 관찰된다. 이렇게 해서 예컨대 +3V, 1V, -1V, -2V 및 -4V의 전압에서 각자 선형적으로 독립된 분광감도 변화곡선들이 검출될 수 있다.

이렇게 각자 도달 특성(μτ적)이 다른 i층들을 많이 둠으로써, 전압에 따라 달라지는, 대체로 연속적인 분광감도를 실현할 수 있다. 이렇게 밴드갭과 도달 특성이 각자 상이한 많은 i층들을 갖춘 구조체는 자체내에서 밴드갭 및/또는 도달 특성의 변이를 보이는 단일 i층을 갖춘 구조체와 동일하다. 후자의 실시형태도 본 발명의 청구범위에 들어가는 것으로 간주된다.

도달 특성은 예컨대 하나 또는 다수의 다음 조처들에 의해 조절 및 변경될 수 있다.

a) 무정형 규소 네트워크에 게르마늄(Ge), 탄소(C), 질소(N) 또는 산소(O)를 첨가하여, 예컨대 a-SiGe:H, a-SiC, a-SiH, a-Si_1-xN_x:H 또는 a-Si_1-xO_x:H를 얻고;

b) a-Si:H 및 a)항에 제시한 그 합금을 위한 프로세스 가스에 수소를 첨가하거나 수소의 농도를 조절하고;

c) 프로세스상의 파라미터, 예컨대 압력, 온도, 전력에 변화를 준다.

제조 조건을 달리함으로써 a-Si:H에 기초한 합금들 각각의 도달 특성에 다음과 같은 영향을 줄 수 있다.

무정형 규소(a-Si:H)의 경우 제조 조건에 변화를 줌으로써 광전 특성에 영향을 줄 수 있다. 예컨대 성막(deposition) 압력, 온도, 공급 전력에 변화를 주거나 성막시에 프로세스 가스(예컨대 수소, 헬륨, 아르곤, 플루오르)를 적절하게 첨가함으로써 재질에 변화를 줄 수 있다. 이것은 의도하는 캐리어의 도달 특성(다시 말해, 캐리어의 수명과 캐리어의 이동도의 곱 및 양극성 확산 거리)으로 조절할 수 있음을 의미한다.

무정형 규소에 대한 합금, 예컨대 규소-게르마늄 합금(a-Si_1-xGe_x:H) 및 규소-탄소 합금(a-Si_1-xC_x:H)의 경우에는 각 합금의 조성에 의해 이미 도달 특성이 부분적으로 아주 크게 바뀐다. 이러한 행태는 규소-게르마늄 합금을 예로 하여 도 3 내지 5에 제시되어 있다.

게르마늄 함량이 늘어나면, 도 3의 삽입도에서 볼 수 있듯이, 광학적 밴드갭이 E_g ≈ 1.8 eV(a-Si:H)와 E_g ≈ 1.0 eV(a-Ge:H) 사이에서 연속적으로 조절될 수 있다. Ge 함량이 늘어나면, "불변 광전류 방법"(Constant Photocurrent Method)이라는 측정법으로 측정했을 때, 결함 밀도(defect density)가 2오더 또는 그 이상만큼 증가한다(도 3의 큰 그림). 이와 동시에 합금의 조성에 따라 광전도성과 암전도성도 변화하며(도 4 참조) 양극성 확산 거리도 바뀐다(도 5 참조). 여기서 광 전도성은 캐리어 수명 τ와 이동도 μ의 곱에 비례하며 다수 캐리어(여기서는 전자)의 도달 특성을 반영한다. 양극성 확산 거리는 여기에 제시된 재료의 경우에는 대체로 소수 캐리어(여기서는 정공)의 도달 특성을 그대로 보인다.

그 밖에도 (a-Si:H의 경우와 마찬가지로) 규소 합금의 경우에 (위에서 설명했듯이) 성막시에 약품 처리, 특히 프로세스 가스 첨가를 통해 도달 특성에 영향을 줄 수 있다(Matsuda [1], [2]). 그 예가 도 6에 제시되어 있는데, a-Si_1-xC_x:H 합금 시스템의 경우에 프로세스 가스인 실란(SiH₄)과 메탄(CH₄)에 수소를 첨가하는 것("수소 희석")이 어떤 영향을 미치는지 보여 주고 있다. 수소 희석을 강하게 하여 제조한 재료는 H₂첨가 없이 성막된 재료가 사용되는 경우보다 광전도성이 현저하게 높아지고 이로써 μτ적의 값도 커진다. 여기서 이 효과는 재료의 탄소(C) 함량이 증가할수록 더 크게 증대된다. ([SiH₄]+[CH₄])에 대한 [H₂]의 비율은 예컨대 10 내지 50이 될 수 있다.

pin형 태양 전지에 관한 문헌과 발표 논문에서는 pin형 다이오드에 모이는 청색광은 앞 영역에 대한 (예컨대 붕소와 같은) 도핑 가스의 확산에 의해 감소될 수 있고 또 예컨대 i층에 대한 인 도핑에 의해 증가할 수 있음이 공지되어 있다. 마이크로도핑을 조합하여 개별 i층들에서 밴드갭 E_g과 도달 특성을 동시에 변이시킴으로써 분광 분리도를 더욱 향상시킬 수 있다. 이것은 nipin형 구조체의 톱다이오드(nip형 구조체)를 예로 하여 설명한다(도7, 도 8).

도 7은 세 개의 i층을 갖는 본 발명에 따른 nip형 구조체의 좌표의 함수로서 밴드갭 E_g과 도달 특성 μτ의 변화곡선을 보여주고 있다.

인이 첨가되면(도 7, 곡선 1) 흡수층에서 양극 쪽으로 충전이 일어난다. 따라서 p/i 과도 영역에서 전계가 높아지고, 흡수층의 다른 부위(i/n 과도 영역)에서는 낮아진다. 이렇게 해서 부위에 따라 달라지는 캐리어 축적은 부위에 따라 달라지는 전계에 의해 뒷받침된다. 붕소를 첨가하게 되면, 이와 반대되는 영향을 관찰하게 된다(도 7, 곡선 2).

마찬가지로 nipin형 및 pinip형 구조체의 보텀다이오드의 진성 i층들에서도 예컨대 인 첨가에 의해 그러한 색분리도의 최적화를 이루어낼 수 있다.

그 밖에도 (예컨대 붕소, 인, 비소 또는 플루오르에 의해) 변질된 흡수층의 개별 i층들에 대한 부분적 도핑을 통해서도 전계를 바꿀 수 있고 이로써 파장에 따라 달라지는 캐리어 축적 효율을 조절할 수 있다.

예컨대 도 7 또는 도 8에서 볼 수 있는 것과 같은 nip형 또는 pin형 구조체에 바탕을 두는 다색광 센서는 다음과 같이 실시된다.

본 발명에 따라 광다이오드로서 적합하며 인가되는 전압의 변화에 의해 분광감도가 변위될 수 있는 nip형 또는 pin형 구조체는 구조체에 인가되는 전압의 단일 극성만이 필요하게 되는 단극 검출기를 구성할 수 있어서 알고 있는 3색광(적, 녹, 청), 다른 색들 또는 이 색들의 다수를 검출할 수 있다.

본 발명에 따른 구조체는 예컨대 보텀다이오드에서 세 개의 선형적으로 독립된 방정식 때문에 3 개 또는 그 이상의 색을 위에서 언급한 방식대로 검출할 수 있으므로, 각자 여러 개의 i층을 갖는 pin형 또는 nip형 층 시리즈에 기초하는 하나의 구조체만으로 이미 충분하다. 이 구조체는 본 발명의 설정 과제를 해결함으로써 공지된 번거러운 구조의 앤티시리얼 nipin형 및 pinip형 층 시리즈보다 훨씬 뛰어난 특성을 보인다. 본 발명은 또 pin형 또는 nip형 구조체에 토대를 두는, 특히 무정형 규소 또는 그 합금에 기초하는 단극 3색광 또는 다색광 센서를 구현한다.

센서를 구성하는 데 적합한 이러한 구조체는 센서 어레이(sensor array)를 이룰 때 이웃한 픽셀(pixel)들의 커플링(coupling)이 현저하게 감소하는 장점도 있다. 이러한 구조체는 nipin형 또는 pinip형 구조체와 달리, i층들의 양쪽에 p층 및 n층의 형태로 있는 전도성 있는 중간층이 없기 때문이다. 그 밖에도 인가 전압을 위해서는 유리하게도 단일 극성만 필요하다.

또한 본 발명에 따른 구조체에서는 두 개의 앤티시리얼 다이오드에 기초한 검출기와 달리 과도 현상이 개선된다. pinip형 또는 nipin형 구조체에서 흔히 볼 수 있듯이 톱다이오드 또는 보텀다이오드의 캐리어 축적부에서 충전이 일어나는 일이 없기 때문이다.

각자 μτ적이 상이한 3 개 또는 그 이상의 i층 영역들을 사용하는 것도 생각해 볼 수 있고 또 바람직하다. 최적화를 위해서는 nipin형 구조체의 경우와 유사하게 마이크로도핑을 할 수 있다. 이러한 도핑에서는 인, 붕소 또는 비소를 투입할 수 있다.

pin형 구조체에서는 광투사 방향으로 가면서 밴드갭 E_g이 두 이웃한 i층의 경계 영역에서 감소된다. 흡수층은 μτ적이 상이한 세 영역으로 나눠지는데, 사용된 재료의 도달 특성도 도 8에서 보듯이 p-진성층에서 n-진성층으로 갈수록 나빠진다. 도 9는 도 8에 따른 구조체에 대한 측정 결과를 보인 것인데, 인가되는 음전압이 상승할수록 빛의 파장의 함수로서 분광감도가 변위되어 특정한 방향으로 조절되고 있다.

nip형 구조체에서도 광투사(n층) 방향으로 갈수록 밴드갭이 감소한다. 하지만 세 영역의 도달 특성은 n층에서 p층으로 갈수록 좋아진다.

도 10에는 nipin형 또는 pin형 광센서의 센서 열 또는 센서 어레이가 도식적으로 제시되어 있다. 이것을 가지고 실시예를 다음과 같이 더 설명한다.

도핑된 n층과 p층의 높은 전도성은 비구조화된 센서 어레이 또는 센서 열에서 광투사 방향과 직각을 이루는 방향으로 커플링 전류를 발생시킨다. 비구조화된 센서 어레이에서 활성 픽셀의 면적은 배후 접점(구조화된 금속층)에 의해 규정된다. 발생하는 커플링 전류(I_q)는 광전류와 중첩되므로 신호 평가를 어렵게 만들고 방해한다. nipin형 또는 pin형 다이오드의 n층, 즉 배후 접점 앞에 있는 마지막 반도체 층(pinip형 검출기의 경우에는 p층에 해당함)에서의 커플링 과정은 기술적인 방법(예컨대 사전에 규정된 픽셀 모서리에서 n층을 단절시키는 구조화된 기판상에서 반전층을 만드는 것)이나 배선(U₁= U₂= U₃...)을 통해 방지할 수 있다. nipin형 검출기의 p층에서의 커플링(pinip형 다이오드 경우에는 n층에서의 커플링에 해당함)은 어레이의 완전한 구조화(개별 픽셀들 사이에 있는 박막 시스템의 제거)를 통하거나, 단극 검출기(pin형 또는 nip형 다이오드)로 이행하는 방법을 통해서만 방지될 수 있다. 단극 검출기에서는 소자의 복합 i층 시스템이 전도성이 높은 층에 의해 중단되지 않는다. 어레이의 완전한 구조화는 기술적으로 복잡하고 비용이 많이 들기 때문에, 3색광 또는 그 이상의 분광을 구분할 수 있는, pin형 또는 nip형 다이오드로 된 비구조화된 센서 어레이가 커플링 전류의 감소 측면에서 볼 때 중요한 발전을 이루었고 할 수 있다.

문헌 목록

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Claims (11)

1. 한쪽은 p층과 경계를 이루고 다른 쪽은 n층과 경계를 이루는 여러 개의 i층을 갖는 구조체에 있어서,

   광선입사 방향으로는 이웃한 두 개의 i층(i^I, i^II)에 있어서 적어도 이들의 경계 구역에서 광선 유입측과 더 가까이 있는 첫 번째 i층(i^I)의 밴드갭 E_g(I)이 이 층과 이웃한, 광선 유입측에서 더 떨어져 있는 두 번째 i층(i^II)의 밴드갭 E_g(II)보다 더 커지도록 작용하며,

   p층에서 n층으로 가는 방향으로는 이웃한 두 개의 i층(i^I, i^II)에 있어서 적어도 이들의 경계 구역에서 n층에서 더 떨어져 있는 i층(i^I)의 μτ적 (I)이 n층과 더 가까이 있는 i층(i^II)의 μτ적 (II)보다 더 커지도록 작용하는,

   i층을 형성하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 구조체.
2. 제 1 항에 있어서, pin형 또는 nip형 구조체인 것을 특징으로 하는 구조체.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 복수 또는 다수의 i층(I, II, ...)을 갖는 것을 특징으로 하는 구조체.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 하나 또는 여러 개의 i층, 특히 모든 i층(I, II, ...)에서 이러한 i층 내 각각의 밴드갭 E_g(I, II, ...)이 상수값을 나타내는 것을 특징으로 하는 구조체.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 하나 또는 여러 개의 i층, 특히 모든 i층(I, II, ...)에서 이러한 i층 내 각각의 μτ적 (I, II, ...)이 상수값을 나타내는 것을 특징으로 하는 구조체.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, pinip형 구조체가 구성되도록 n층에서 i층과 면하지 않는 쪽에 하나 또는 여러 개의 i층을 갖는 추가의 층 시리즈 및 이 추가의 층 시리즈의 경계가 되는 추가의 p층이 있는 것을 특징으로 하는 구조체.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, nipin형 구조체가 구성되도록 p층에서 i층과 면하지 않는 쪽에 하나 또는 여러 개의 i층을 갖는 추가의 층 시리즈 및 이 추가의 층 시리즈의 경계가 되는 추가의 n층이 있는 것을 특징으로 하는 구조체.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 광선입사 방향으로는 추가의 i층 시리즈의 이웃한 두 개의 i층(i^I, i^II)에 있어서 적어도 이들의 경계 구역에서 광선 유입측과 더 가까이 있는 첫 번째 i층(i^I)의 밴드갭 E_g(I)이 이 층과 이웃한, 광선 유입측에서 더 떨어져 있는 두 번째 i층(i^II)의 밴드갭 E_g(II)보다 더 커지도록 작용하며,

   p층에서 n층으로 가는 방향으로는 추가의 층 시리즈의 이웃한 두 개의 i층(i^I, i^II)에 있어서 적어도 이들의 경계 구역에서 n층에서 더 떨어져 있는 i층(i^I)의 μτ적 (I)이 n층과 더 가까이 있는 i층(i^II)의 μτ적 (II)보다 더 커지도록 작용하는,

   추가의 층 시리즈를 형성하는 수단을 갖는 것을 특징으로 구조체.
9. 각각 하나의 픽셀을 이루는 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항의 구조체들이 다수 있는 어레이.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 하나 또는 여러 항에 따른 하나 또는 여러 개의 구조체를 포함하는 전자 소자, 특히 다색광 센서.
11. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 따른 구조체를 제조하는 방법에 있어서,

    한쪽은 p층과 경계를 이루고 다른 쪽은 n층과 경계를 이루는 여러 개의 i층을 갖는 구조체를 구성하며,

    광선입사 방향으로는 이웃한 두 개의 i층에 있어서 적어도 이들의 경계 구역에서 광선 유입측과 더 가까이 있는 첫 번째 i층의 밴드갭 E_g(I)이 이 층과 이웃한, 광선 유입측에서 더 떨어져 있는 두 번째 i층의 밴드갭 E_g(II)보다 더 커지도록 작용하며,

    p층에서 n층으로 가는 방향으로는 이웃한 두 개의 i층(i^I, i^II)에 있어서 적어도 이들의 경계 구역에서 n층에서 더 떨어져 있는 i층(i^I)의 μτ적 (I)이 n층과 더 가까이 있는 i층(i^II)의 μτ적 (II)보다 더 커지도록 작용하는,

    i층을 형성하는 수단을 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.