NL195040C - Stralingsdetector. - Google Patents
Stralingsdetector. Download PDFInfo
- Publication number
- NL195040C NL195040C NL9100637A NL9100637A NL195040C NL 195040 C NL195040 C NL 195040C NL 9100637 A NL9100637 A NL 9100637A NL 9100637 A NL9100637 A NL 9100637A NL 195040 C NL195040 C NL 195040C
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- radiation
- junction
- transition
- detector
- region
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims description 91
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 34
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 20
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 12
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 6
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims 8
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004943 liquid phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/11—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by two potential barriers, e.g. bipolar phototransistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/1446—Devices controlled by radiation in a repetitive configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/0296—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, HgCdTe
- H01L31/02966—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, HgCdTe including ternary compounds, e.g. HgCdTe
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/111—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by at least three potential barriers, e.g. photothyristors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
1 195040
Stralingsdetector
De uitvinding heeft betrekking op een stralingsdetector voor het detecteren van straling, omvattend een eerste pn-overgang tussen een eerste gebied van halfgeleidermateriaal van een eerste geleidingstype en 5 een gemeenschappelijk tweede gebied van halfgeleidermateriaal van het aan het eerste geleidingstype tegengestelde tweede geleidingstype en een tweede pn-overgang tussen een derde gebied van halfgeleidermateriaal van het eerste geleidingstype en het gemeenschappelijk tweede gebied, waarbij de eerste en tweede pn-overgang elk een hetero-overgang vormen en de pn-overgangen elektrisch in onderling tegengestelde richting in serie geschakeld zijn tussen een eerste elektrisch contact voor het eerste gebied 10 en een tweede contact.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het detecteren van straling met gebruikmaking van de stralingsdetector.
Een dergelijke stralingsdetector en werkwijze voor het detecteren van straling zijn bekend uit de Amerikaanse octrooipublicatie US-4.278.986. Bij de bekende stralingsdetector vormen de eerste en de 15 tweede pn-overgang elk een hetero-overgang doordat de samenstelling van het halfgeleidermateriaal van het gemeenschappelijk gebied afwijkt van samenstelling van het halfgeleidermateriaal van de met de contacten verbonden gebieden. De afmetingen en de doteringsstofconcentratie van het gemeenschappelijke gebied zijn zodanig gekozen dat bij afwezigheid van een uitwendige spanning geen vrije ladingsdragers aanwezig zijn in het gemeenschappelijke gebied.
20 Stralingsdetectoren, bijvoorbeeld detectoren van halfgeleidende ll-VI verbindingen voor het detecteren van IR-straling, zijn in het algemeen vervaardigd met een zodanige samenstelling van ll-VI verbindingen dat de energiebandafstand geschikt is voor het absorberen van straling binnen een enkelvoudig spectraal gebied. Een mogelijkheid tot het met een enkele detector detecteren van straling binnen meer dan een spectraal gebied is dus een wenselijk doel. De tegenwoordig beschikbare technologie voor het realiseren 25 van deze functie is echter minder dan optimaal. Bijvoorbeeld kunnen twee afzonderlijke brandvlakken verschaft worden in samenwerking met een optische inrichting voor het spectraal splitsen van een invallende stralingsbundel, waardoor een gedeelte van de bundel naar elk van de brandvlakken gericht wordt. Deze benadering vereist echter relatief gecompliceerde optische inrichtingen en optische uitlijning en vereist verder de met twee brandvlakken van stralingsdetectoren geassocieerde kosten.
30 De uitvinding beoogt te voorzien in een enkelvoudige stralingsdetector met twee elektrische contacten, die in een enkelvoudige stralingsbundel wordt geplaatst voor het afzonderlijk detecteren van straling binnen meer dan één spectraal gebied van te onderscheiden spectrale gebieden en in een werkwijze voor het met gebruikmaking van de enkelvoudige stralingsdetector detecteren van straling voor meer dan één spectraal gebied van de te onderscheiden spectrale gebieden.
35 Daartoe heeft een stralingsdetector van de in de aanhef beschreven soort volgens de uitvinding het kenmerk dat de hetero-overgang van de eerste pn-overgang bij het aanleggen van een spanning in de keerrichting van de eerste pn-overgang gevoelig is voor straling binnen een eerste spectraal gebied en de hetero-overgang van de tweede pn-overgang bij het aanleggen van een spanning in de keerrichting van de tweede pn-overgang is voor straling binnen een afzonderlijk tweede spectraal gebied, het halfgeleider- 40 materiaal van het eerste gebied een zodanige energiebandafstand heeft dat straling binnen het tweede spectrale gebied waarvoor de tweede pn-overgang gevoelig is daardoorheen kan dringen en het eerste en het tweede spectrale gebied zijn gekozen uit een groep bestaande uit IR-straling van korte golflengte (SWIR), IR-straling van middengolflengte (MWIR), IR-straling van lange golflengte (LWIR) en IR-straling van zeer lange golflengte (VLWIR).
45 Een werkwijze voor het detecteren van straling met gebruikmaking van de stralingsdetector heeft volgens de uitvinding het kenmerk dat een eerste instelspanning van een eerste polariteit wordt gekoppeld tussen het eerste elektrische contact en het tweede elektrische contact zodanig, dat de eerste pn-overgang in doorlaatrichting is en de tweede pn-overgang in keerrichting voor het verschaffen van een stroomsignaal, dat gemoduleerd is als een functie van de stralingsflux binnen een eerste spectraal gebied; 50 en de eerste instelspanning wordt ontkoppeld en een tweede instelspanning van een tweede, tegengestelde polariteit wordt gekoppeld tussen het eerste elektrische contact en het tweede elektrische contact, zodanig dat de tweede pn-overgang in doorlaatrichting is en de eerste pn-overgang in keerrichting; voor het verschaffen van een stroomsignaal, dat gemoduleerd is als een functie van de stralingsflux binnen een tweede spectraal gebied.
55 Tijdens gebruik is de detector gekoppeld aan een schakelbare instelspanningsbron, die een bron van positieve instelspanning (+Vb) en een bron van negatieve instelspanning (-Vb) bevat. Wanneer +Vb geleverd wordt over de detector, bevindt de eerste hetero-overgang zich ver in doorlaatrichting en werkt als 195040 2 een lage-weerstandsgeleider, waardoor deze overgang geen significante hoeveelheid fotostroom aan de schakeling levert. De tweede hetero-overgang bevindt zich echter in een keertoestand en moduleert de schakelingsstroom in evenredigheid met de fotonflux van een betreffend spectraal gebied of kleur. Wanneer omgekeerd -Vb geleverd wordt over de detector bevindt de tweede hetero-overgang zich in doorlaatrichting 5 en levert geen significante fotostroom aan de schakeling, terwijl de eerste hetero-overgang in keerrichting ingesteld wordt en een stroommodulatie produceert evenredig aan de daarop invallende flux, waarbij de flux betrekking heeft op een verschillend spectraal gebied.
In een illustratieve uitvoering bestaat de detector uit HgCdTe en bevat een n-type basislaag met een energiebandafstand, die reageert op midden-golflengte IR (MWIR) straling. Boven de basislaag bevindt zich 10 een sterk gedoteerd p-type korte-golf IR (SWIR) gevoelige laag. De p-type laag vormt een hetero-overgang met de basislaag, maar levert geen significante aantallen van SWIR-foton-gegeneerde ladingsdragers, aangezien de meeste SWIR fotonen niet door de basislaag heen penetreren. Boven de SWIR-laag is een n-type lange golf IR (LWIR) gevoelige laag voorzien. De LWIR-laag heeft een dikte, die groot genoeg is voor het absorberen van door de twee onderliggende lagen heen gepenetreerde LWIR-straling. Een andere 15 hetero-overgang wordt daarbij gevormd tussen de LWIR en SWIR-lagen, waarbij de hetero-overgang nagenoeg alleen op LWIR-straling reageert. Een een- of twee-dimensionele reeks van de detectoren kan vervaardigd worden als mesa-type of als planair-type inrichtingen. Extra gebieden van halfgeleidermateriaal kunnen voorzien worden voor het produceren van extra hetero-overgangen, resulterend in een stralings-detector, die gevoelig is voor drie of meer spectrale gebeiden.
20
De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening.
Hierin toont figuur 1 een dwarsdoorsnede-aanzicht van een uitvoering van een stralingsdetector voor twee verschillende spectrale gebieden; 25 figuur 2 een dwarsdoorsnede-aanzicht van een andere uitvoering van stralingsdetector voor twee verschillende spectrale gebieden; figuur 3 een dwarsdoorsnede-aanzicht van een verdere uitvoering van een stralingsdetector voor twee verschillende spectrale gebieden; figuren 3A en 3B zijn schematische weergaven van de detector van figuur 3 bij het aanleggen van een 30 spanning van onderling verschillende polariteit; figuren 3C en 3D grafische voorstellingen van verscheidene operationele karakteristieken van de stralingsdetector van figuur 3; figuren 4A, 4B en 4C stroom-spanningskarakteristieken van een stralingsdetector met twee aansluitingen; figuur 5 een uitvoering van een stralingsdetector met vier opeenvolgende gebieden van afwisselend 35 verschillend geleidingstype; figuur 6 een stroomspanningskarakteristiek met de optimale instelpunten voor de stralingsdetector van figuur 5; en figuur 7 een dwarsdoorsnede-aanzicht van een inrichting.
40 De stralingsdetector wordt hieronder beschreven in de context van een huidige voorkeursuitvoeringsvorm van een vanaf de achterzijde belichte stralingsdetector bestaande uit Hg(10.x)CdxTe. Het zal echter duidelijk zijn dat de stralingsdetector kan zijn gevormd uit andere ll-VI materialen, lll-V materialen, zoals bijvoorbeeld GaAs, GaAIAs en InP en uit silicium, zoals silicium gedoteerd platina. In het algemeen is de stralingsdetector gevormd uit een halfgeleidermateriaal, waarin verschillende energiebandafstanden voorzien zijn, 45 bijvoorbeeld door het selectief doteren of aangroeien van het materiaal.
In figuur 1 wordt een drielaags hetero-overgang (TLHJ) halfgeleider stralingsdetector 10 met twee aansluitingen getoond. Detector 10 is opgebouwd uit Hg(1 .o-*)CdxTe en bevat een n-type basislaag 12 met een energiebandafstand gevoelig voor IR-straling van midden-golflengte (MWIR). Boven laag 12 bevindt zich een sterk gedoteerde p-type laag 14 met een energiebandafstand gevoelig voor IR-straling van korte 50 golflengte (SWIR) 14. Laag 14 vormt een hetero-overgang 14a met de basislaag 12, maar levert geen significante aantallen van SWIR-fotongenereerde ladingsdragers, aangezien de meeste SWIR-straling niet door de basislaag 12 heen penetreert. In verband hiermee kan een filter (niet weergegeven) gebruikt worden aan het stralingsopneem-achterzijde-oppervlak van de detector 10 voor het elimeren van elke SWIR-gerelateerde respons in de basislaag 12. Overgang 14a is dus nagenoeg alleen gevoelig voor 55 MWIR-straling. Boven de SWIR-laag 14 is een n-type laag 16 met een energiebandafstand gevoelig voor IR-straling van een lange golflengte (LWIR) voorzien. LWIR-laag heeft een diepte, die groot genoeg is voor het absorberen van de door de twee onderliggende lagen 12 en 14 heen gepenetreerde LWIR-straling. Een 3 195040 hetero-overgang 16a wordt gevormd tussen lagen 14 en 16, waarbij de hetero-overgang 16a nagenoeg alleen op LWIR-straling reageert. Zoals hierin gebruikt, wordt van de SWIR-straling verondersteld, dat het een spectraal gebied, dat zich uitstrekt van ongeveer 1000 nm tot ongeveer 4000 nm, bevat. Van MWIR-straling wordt verondersteld dat het een spectraal gebied, dat zich uitstrekt van ongeveer 3000 nm tot 5 ongeveer 8000 nm bevat en van LWIR-straling wordt verondersteld dat het een spectraal gebied, dat zich uitstrekt van ongeveer 7000 nm tot ongeveer 14000 nm, bevat. Van VLWIR-straling wordt verondersteld dat het een van ongeveer 12000 nm tot ongeveer 20000 nm uitstrekkend spectraal gebeid bevat.
N-type MWIR gevoelige basislaag 12 bestaat bijvoorbeeld uit Hg0 7Cd0 3Te met een dikte van ongeveer 80000 nm. Basislaag 12 is gedoteerd met een indium in een concentratie van ongeveer 2X1015 indium-10 atomen per cm3.
P-type SWIR gevoelige laag 14 bestaat uit Hg0 6Cd0 4Te met een dikte van ongeveer 3000 nm. P-type SWIR gevoelige laag 16 is gedoteerd met arsenicum in een concentratie van ongeveer 1X1017 arseen-atomen per cm3. De n-type LWIR gevoelige laag 16 bestaat uit Hg0eCd02Te met een dikte van ongeveer 6000 nm. N-type LWIR gevoelige laag 16 is eveneens gedoteerd met indium in een concentratie van 15 ongeveer 2X1015 indiumatomen per cm3. De lagen 12,14 en 16 kunnen aangegroeid worden door middel van LPE, VPE, MOCVD of door middel van elk ander geschikt proces.
De tot dusver beschreven multi-laag detector 10 is voorzien van een electrisch contact in de vorm van een nikkelbekleding met daarop een indiumknobbel 18 en een basiscontact 20 bestaande uit nikkel of elke geschikte elektrische geleider. Contacten 18 en 20 kunnen gevormd worden door middel van conventionele 20 fotolithografische processen. Typerend worden een groot aantal van de detectoren 10 verschaft als een één of twee-dimensionele reeks van detectoren, zoals bijvoorbeeld een brandvlakreeks (FPA) en zijn tijdens gebruik gekoppeld aan instel- en uitleesschakelingen via de contacten 18 en 20.
In de drie-laag detector 10 zijn de twee hetero-overgangen 14a en 16a in serie gekoppeld en functioneren electrisch als twee in onderling tegengestelde richting in serie geschakelde dioden. Tijdens gebruik is de 25 detector 10 gekoppeld aan een schakelbare instelingspanningsbron 22, die een bron 22A van positieve instelspanning (+Vb) en een bron 22B van negatieve instelspanning (-Vb) bevat. Bronnen 22A en 22B worden voor het gemak schematisch als batterijen weergegeven. Bronnen 22A en 22B zijn elk gekoppeld aan een schakelinrichting 22C zoals bijvoorbeeld een transistorschakelaar, voor het leveren van ofwel +Vb of -Vb over de detector 10.
30 Wanneer de positieve instelspanning +Vb geleverd wordt over de detector 10, dan bevindt de n-p overgang 16A zich ver in doorlaatrichting en functioneert als een lage weerstandsgeleider, waardoor het geen significante hoeveelheid fotostroom aan de schakeling levert. Overgang 14A bevindt zich in een keer-of spertoestand en moduleert de schakelingsstroom in evenredigheid met de MWIR-fotonflux.
Wanneer omgekeerd de negatieve instelspanning -Vb geleverd wordt over de detector 10, dan is de 35 overgang 14A in doorlaatrichting ingesteld en levert geen significante fotostroom aan de schakeling.
Overgang 16A bevindt zich in de keer- of sperrichting en produceert een stroommodulatie evenredig aan de op detector 10 invallende LWIR flux. De gemoduleerde stroom wordt afgegeven op een conventionele wijze via de contacten 18 en 20 aan een uitleesschakeling (niet weergegeven).
Figuur 4 toont de stroom-spanning (l-V) karakteristiek van overgang 16A, figuur 4B toont de l-V 40 karakteristiek van overgang 14A, terwijl figuur 4C de l-V karakteristiek van de gecombineerde overgang 14A en 16A toont. De aanduiding A geeft één instelpunt aan, dat geschikt is voor het uitlezen van de foto-respons van overgang 16A, terwijl de overgang 14A ver in doorlaatrichting gehouden wordt. De aanduiding B geeft één instelpunt aan, dat geschikt is voor het uitlezen van de fotorespons van de overgang 14A, terwijl de overgang 16A ver in doorlaatrichting gehouden wordt.
45 De hierboven beschreven uitvoering toont de werking van een MWIR-LWIR ”twee-kleuren” stralings-detectorinrichting. Andere keuzen van halfgeleidermateriaal met andere energiebandafstanden verschaffen echter een andere respons. Bijvoorbeeld wordt in figuur 2 een MWIR/LWIR/MWIR detector getoond en deze verschaft MWIR en LWIR-gemoduleerde stroom afkomstig van overgang 34A en LWIR-gemoduleerde stroom alleen afkomstig van overgang 36A. Een LWIR/MWIR/VLWIR detector (niet weergegeven) verschaft 50 een twee-kleuren respons gelijk aan de uitvoeringsnorm van figuur 1, maar in andere stralingsbanden.
De stralingsdetector voor onderling verschillende stralingsbanden kan zijn uitgevoerd met een n-p-n of een p-n-p polariteit. De keuze van een n-p-n structuur is tegenwoordig een voorkeursuitvoeringsvorm en heeft het voordeel, dat nagenoeg alle blootliggende oppervlakken van de detector bij voorkeur gepassiveerd zijn met een brede bandafstand groep ll-VI passiveringslaag, zoals bijvoorbeeld de gedeeltelijk weergege-55 ven lagen 24 (figuur 1) en 42 (figuur 2) bestaande uit CdTe. Een CdTe passiveringslaag neigt ook tot het bezitten van een positieve vaste lading. De kritieke n-type detectoroppervlakken worden dus in accumulatie gehouden, hetgeen een wenselijke toestand is voor deze minder sterk gedoteerde lagen. De tussenliggende
Claims (5)
1. Straiingsdetector voor het detecteren van straling, omvattend een eerste pn-overgang tussen een eerste gebied van halfgeleidermateriaal van een eerste geleidingstype en een gemeenschappelijk tweede gebied van halfgeleidermateriaal van het aan het eerste geleidingstype tegengestelde tweede geleidingstype en een tweede pn-overgang tussen een derde gebied van halfgeleidermateriaal van het eerste geleidingstype 45 en het gemeenschappelijk tweede gebied, waarbij de eerste en tweede pn-overgang elk een hetero-overgang vormen en de pn-overgangen elektrisch in onderling tegengestelde richting in serie geschakeld zijn tussen een eerste elektrisch contact voor het eerste gebied en een tweede contact, met het kenmerk, dat de hetero-overgang van de eerste pn-overgang bij het aanleggen van een spanning in de keerrichting van de eerste pn-overgang gevoelig is voor straling binnen een eerste spectraal gebied en de hetero-50 overgang van de tweede pn-overgang bij het aanleggen van een spanning in de keerrichting van de tweede pn-overgang is voor straling binnen een afzonderlijk tweede spectraal gebied, het halfgeleidermateriaal van het eerste gebied een zodanige energiebandafstand heeft dat straling binnen het tweede spectrale gebied waarvoor de tweede pn-overgang gevoelig is daardoorheen kan dringen en het eerste en het tweede spectrale gebied zijn gekozen uit een groep bestaande uit IR-straling van korte golflengte (SWIR),
55 IR-straling van middengolflengte (MWIR), IR-straling van lange golflengte (LWIR) en IR-straling van zeer lange golflengte (VLWIR).
2. Straiingsdetector volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het halfgeleidermateriaal van het tweede 5 195040 gebied een zodanige energiebandafstand heeft dat straling uit het tweede gebied waarvoor de tweede p-n overgang gevoelig is daardoorheen kan penetreren.
3. Stralingsdetector volgens conclusie 1 of 2, gekenmerkt door een vierde gebied van halfgeleidermateriaal in serie in contact met het derde gebied van halfgeleidermateriaal, waarbij het vierde gebied van 5 halfgeleidermateriaal van het tweede geleidingstype, waarbij een derde p-n overgang is verschaft met een doorslagspanning in de keerrichting die verschilt van de doorslagspanning in de keerrichting van de eerste p-n overgang.
4. Werkwijze voor het detecteren van straling met gebruikmaking van een stralingsdetector volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat een eerste instelspanning van een eerste polariteit wordt gekoppeld 10 tussen het eerste elektrische contact en het tweede elektrische contact, zodanig dat de eerste p-n overgang in doorlaatrichting is en de tweede p-n overgang in keerrichting voor het verschaffen van een stroomsignaal, dat gemoduleerd is als een functie van de stralingsflux binnen een eerste spectraal gebied; en de eerste instelspanning wordt ontkoppeld en een tweede instelspanning van een tweede, tegengestelde polariteit wordt gekoppeld tussen het eerste elektrische contact en het tweede elektrische contact, zodanig 15 dat de tweede p-n overgang in doorlaatrichting is en de eerste p-n overgang in keerrichting; voor het verschaffen van een stroomsignaal, dat gemoduleerd is als een functie van de stralingsflux binnen een tweede spectraal gebied.
5. Werkwijze voor het detecteren van straling met gebruikmaking van een stralingsdetector volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat een eerste instelspanning van een eerste polariteit wordt gekoppeld 20 tussen het eerste elektrische contact en het tweede elektrische contact, zodanig dat de eerste en derde p-n overgang in doorlaatrichting zijn en de tweede p-n overgang in keerrichting is voor het verschaffen van een stroomsignaal, dat gemoduleerd is als een functie van de stralingsflux binnen een eerste spectraal gebied; de eerste instelspaning wordt ontkoppeld en een tweede instelspanning van een tweede, tegengestelde polariteit, welke instelspanning kleiner is dan de hoogste van de omkeerdoorslagspanningen van de eerste 25 en derde p-n overgangen, wordt gekoppeld tussen het eerste elektrische contact en het tweede elektrische contact voor het verschaffen van een stroomsignaal, dat gemoduleerd is als een functie van de stralingsflux binnen een tweede spectraal gebied en een derde instelspanning van de tweede, tegengestelde polariteit wordt gekoppeld tussen het eerste elektrische contact en het tweede elektrische contact, zodanig dat de derde p-n overgang in keerrichting ingesteld wordt voorbij een doorslagspanning van de eerste p-n 30 overgang en voor het verschaffen van een stroomsignaal, dat gemoduleerd is als een functie van de stralingsflux binnen een derde spectraal gebied. Hierbij 4 bladen tekening
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/452,891 US5113076A (en) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | Two terminal multi-band infrared radiation detector |
NL9100637A NL195040C (nl) | 1989-12-19 | 1991-04-12 | Stralingsdetector. |
JP10102503A JP3005674B2 (ja) | 1989-12-19 | 1998-04-14 | 可視光応答性電極 |
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/452,891 US5113076A (en) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | Two terminal multi-band infrared radiation detector |
US45289189 | 1989-12-19 | ||
NL9100637A NL195040C (nl) | 1989-12-19 | 1991-04-12 | Stralingsdetector. |
NL9100637 | 1991-04-12 | ||
JP10250398 | 1998-04-14 | ||
JP10102503A JP3005674B2 (ja) | 1989-12-19 | 1998-04-14 | 可視光応答性電極 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL9100637A NL9100637A (nl) | 2001-06-01 |
NL195040C true NL195040C (nl) | 2003-06-25 |
Family
ID=27309723
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL9100637A NL195040C (nl) | 1989-12-19 | 1991-04-12 | Stralingsdetector. |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5113076A (nl) |
JP (1) | JP3005674B2 (nl) |
NL (1) | NL195040C (nl) |
Families Citing this family (72)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5300777A (en) * | 1992-03-26 | 1994-04-05 | Texas Instruments Incorporated | Two color infrared detector and method |
US5380669A (en) * | 1993-02-08 | 1995-01-10 | Santa Barbara Research Center | Method of fabricating a two-color detector using LPE crystal growth |
US5457331A (en) * | 1993-04-08 | 1995-10-10 | Santa Barbara Research Center | Dual-band infrared radiation detector optimized for fabrication in compositionally graded HgCdTe |
US5384267A (en) * | 1993-10-19 | 1995-01-24 | Texas Instruments Incorporated | Method of forming infrared detector by hydrogen plasma etching to form refractory metal interconnects |
US5485010A (en) * | 1994-01-13 | 1996-01-16 | Texas Instruments Incorporated | Thermal isolation structure for hybrid thermal imaging system |
US5426304A (en) * | 1994-01-13 | 1995-06-20 | Texas Instruments Incorporated | Infrared detector thermal isolation structure and method |
US5436450A (en) * | 1994-01-13 | 1995-07-25 | Texas Instruments Incorporated | Infrared detector local biasing structure and method |
US5444236A (en) * | 1994-03-09 | 1995-08-22 | Loral Infrared & Imaging Systems, Inc. | Multicolor radiation detector method and apparatus |
US5567975A (en) * | 1994-06-30 | 1996-10-22 | Santa Barbara Research Center | Group II-VI radiation detector for simultaneous visible and IR detection |
US5559336A (en) * | 1994-07-05 | 1996-09-24 | Santa Barbara Research Center | Integrated LPE-grown structure for simultaneous detection of infrared radiation in two bands |
FR2742581B1 (fr) * | 1994-08-30 | 1998-10-30 | Commissariat Energie Atomique | Detecteur infrarouge bicolore a coherence spatio-temporelle planaire |
US5559332A (en) * | 1994-11-04 | 1996-09-24 | Texas Instruments Incorporated | Thermal detector and method |
DE19502521A1 (de) * | 1995-01-27 | 1996-08-01 | Abb Patent Gmbh | Passiv-Infrarot-Melder mit einer Optik, die von einem Strahlungsobjekt emittierte Wärmestrahlung auf einen Infrarotsensor fokussiert |
US5581084A (en) * | 1995-06-07 | 1996-12-03 | Santa Barbara Research Center | Simultaneous two color IR detector having common middle layer metallic contact |
US5708269A (en) * | 1995-08-15 | 1998-01-13 | Raytheon Ti Systems, Inc. | Thermal detector and method |
US7495220B2 (en) * | 1995-10-24 | 2009-02-24 | Bae Systems Information And Electronics Systems Integration Inc. | Uncooled infrared sensor |
EP0861504A1 (en) * | 1995-11-15 | 1998-09-02 | Lockheed-Martin IR Imaging Systems | A dual-band multi-level microbridge detector |
EP0865672B1 (en) * | 1995-12-04 | 2000-08-30 | Lockheed-Martin IR Imaging Systems | Infrared radiation detector having a reduced active area |
US5701010A (en) * | 1995-12-18 | 1997-12-23 | Martin Marietta Corporation | Dual band polarity reversing multiplexer |
US5852516A (en) * | 1996-03-04 | 1998-12-22 | Raytheon Ti Systems, Inc. | Dual purpose infrared lens assembly using diffractive optics |
US5796514A (en) * | 1996-03-04 | 1998-08-18 | Raytheon Ti Systems, Inc. | Infrared zoom lens assembly having a variable F/number |
US6018414A (en) * | 1996-03-04 | 2000-01-25 | Raytheon Company | Dual band infrared lens assembly using diffractive optics |
US6249374B1 (en) | 1996-03-04 | 2001-06-19 | Raytheon Company | Wide field of view infrared zoom lens assembly having a constant F/number |
US5959339A (en) * | 1996-03-19 | 1999-09-28 | Raytheon Company | Simultaneous two-wavelength p-n-p-n Infrared detector |
US5731621A (en) * | 1996-03-19 | 1998-03-24 | Santa Barbara Research Center | Three band and four band multispectral structures having two simultaneous signal outputs |
US5717208A (en) * | 1996-05-30 | 1998-02-10 | He Holdings, Inc. | Staring IR-FPA with dither-locked frame circuit |
US5721429A (en) * | 1996-07-23 | 1998-02-24 | Hughes Electronics | Self-focusing detector pixel structure having improved sensitivity |
FR2756105B1 (fr) * | 1996-11-19 | 1999-03-26 | Commissariat Energie Atomique | Detecteur multispectral a cavite resonante |
FR2756667B1 (fr) * | 1996-12-04 | 1999-02-19 | Thomson Csf | Detecteur d'ondes electromagnetiques bispectral |
US5751005A (en) * | 1996-12-20 | 1998-05-12 | Raytheon Company | Low-crosstalk column differencing circuit architecture for integrated two-color focal plane arrays |
FR2759494B1 (fr) * | 1997-02-07 | 1999-03-05 | Commissariat Energie Atomique | Detecteur de rayonnement photonique multicolore |
US6180967B1 (en) | 1997-04-29 | 2001-01-30 | Commissariat A L'energie Atomique | Bicolor infrared detector with spatial/temporal coherence |
US5998235A (en) | 1997-06-26 | 1999-12-07 | Lockheed Martin Corporation | Method of fabrication for mercury-based quaternary alloys of infrared sensitive materials |
US6147349A (en) * | 1998-07-31 | 2000-11-14 | Raytheon Company | Method for fabricating a self-focusing detector pixel and an array fabricated in accordance with the method |
US6465860B2 (en) | 1998-09-01 | 2002-10-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Multi-wavelength semiconductor image sensor and method of manufacturing the same |
US6452187B1 (en) * | 2000-08-24 | 2002-09-17 | Lockheed Martin Corporation | Two-color grating coupled infrared photodetector |
US6455908B1 (en) | 2001-03-09 | 2002-09-24 | Applied Optoelectronics, Inc. | Multispectral radiation detectors using strain-compensating superlattices |
US6885002B1 (en) | 2001-08-31 | 2005-04-26 | Raytheon Company | IRFPA ROIC with dual TDM reset integrators and sub-frame averaging functions per unit cell |
US6803557B1 (en) * | 2002-09-27 | 2004-10-12 | Raytheon Company | Photodiode having voltage tunable spectral response |
FR2857507B1 (fr) * | 2003-07-08 | 2005-10-21 | St Microelectronics Sa | Photodiode a trois zones dopees, photodetecteur incorporant une telle photodiode et procede de commande d'un tel photodetecteur |
US8093633B2 (en) * | 2004-02-17 | 2012-01-10 | Nanyang Technological University | Method and device for wavelength-sensitive photo-sensing |
FR2868602B1 (fr) * | 2004-04-05 | 2006-05-26 | Commissariat Energie Atomique | Circuit de detection photonique a structure mesa |
US20070075224A1 (en) * | 2004-06-10 | 2007-04-05 | Jones Christopher L | Two coluor photon detector |
US7129489B2 (en) * | 2004-12-03 | 2006-10-31 | Raytheon Company | Method and apparatus providing single bump, multi-color pixel architecture |
FR2879818B1 (fr) | 2004-12-17 | 2007-04-20 | Commissariat Energie Atomique | Photodetecteur a semi-conducteur, dispositif de detection multi-spectrale d'un rayonnement electromagnetique mettant en oeuvre un tel photodetecteur, et procede de mise en oeuvre d'un tel dispositif |
US7297951B2 (en) * | 2005-07-27 | 2007-11-20 | Raytheon Company | Two F-number, two-color sensor system |
WO2007068970A2 (en) * | 2005-12-14 | 2007-06-21 | Selex Sensors And Airborne Systems Limited | Multi colour photon detectors |
GB2452992A (en) * | 2007-09-24 | 2009-03-25 | Selex Sensors & Airborne Sys | Dual band infrared photodetector |
US8093559B1 (en) * | 2008-12-02 | 2012-01-10 | Hrl Laboratories, Llc | Methods and apparatus for three-color infrared sensors |
US8669588B2 (en) * | 2009-07-06 | 2014-03-11 | Raytheon Company | Epitaxially-grown position sensitive detector |
US8440972B2 (en) * | 2009-08-25 | 2013-05-14 | Raytheon Company | Radiation detector with microstructured silicon |
US8559113B2 (en) * | 2009-12-10 | 2013-10-15 | Raytheon Company | Multi-spectral super-pixel filters and methods of formation |
US8143687B2 (en) * | 2009-12-17 | 2012-03-27 | Raytheon Company | Multi-band, reduced-volume radiation detectors and methods of formation |
US8350208B1 (en) | 2010-01-21 | 2013-01-08 | Arizona Board Of Regents, A Body Corporate Of The State Of Arizona, Acting For And On Behalf Of Arizona State University | Two-terminal multi-color photodetectors and focal plane arrays |
US8659037B2 (en) * | 2010-06-08 | 2014-02-25 | Sundiode Inc. | Nanostructure optoelectronic device with independently controllable junctions |
US8471204B2 (en) * | 2010-12-23 | 2013-06-25 | Flir Systems, Inc. | Monolithic electro-optical polymer infrared focal plane array |
US8441087B2 (en) | 2011-07-22 | 2013-05-14 | Raytheon Company | Direct readout focal plane array |
US10115764B2 (en) | 2011-08-15 | 2018-10-30 | Raytheon Company | Multi-band position sensitive imaging arrays |
US9184194B2 (en) | 2011-12-21 | 2015-11-10 | Arizona Board Of Regents, A Body Corporate Of The State Of Arizona, Acting For And On Behalf Of Arizona State University | Multiband photodetector utilizing serially connected unipolar and bipolar devices |
US9212992B2 (en) * | 2012-07-18 | 2015-12-15 | Microsemi Corporation | Apparatus and method for sensing incident light having dual photodiode to absorb light in respective depletion regions controlled by different bias voltages |
US11251209B1 (en) | 2013-03-15 | 2022-02-15 | Hrl Laboratories, Llc | Reduced volume dual-band MWIR detector |
US10903261B1 (en) | 2013-03-15 | 2021-01-26 | Hrl Laboratories, Llc | Triple output, dual-band detector |
US9380244B2 (en) | 2013-11-08 | 2016-06-28 | Raytheon Company | Multi-color superpixel operational constructs for focal plane arrays |
US9621864B2 (en) * | 2014-01-14 | 2017-04-11 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Spectral imaging system |
US20150243825A1 (en) | 2014-02-27 | 2015-08-27 | Raytheon Company | Simultaneous dual-band detector |
US9755091B2 (en) * | 2015-04-06 | 2017-09-05 | The Boeing Company | Dual-band infrared detector and method of detecting multiple bands of infrared radiation |
US9881966B2 (en) * | 2015-07-17 | 2018-01-30 | International Business Machines Corporation | Three-dimensional integrated multispectral imaging sensor |
US10361333B1 (en) | 2015-08-12 | 2019-07-23 | Hrl Laboratories, Llc | High performance or wavelength configurable detector |
US11302739B1 (en) | 2015-08-31 | 2022-04-12 | Hrl Laboratories, Llc | High quantum efficiency superlattice infrared detector |
DE102017004149A1 (de) * | 2017-05-02 | 2018-11-08 | Azur Space Solar Power Gmbh | Lichtempfangseinheit |
CN107195650B (zh) * | 2017-06-13 | 2024-05-03 | 江苏城讯成联网络科技有限公司 | 多光谱摄像装置 |
IT202000018760A1 (it) * | 2020-07-31 | 2022-01-31 | Milano Politecnico | Dispositivo sensore di radiazione elettromagnetica a doppio fotodiodo |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3532945A (en) * | 1967-08-30 | 1970-10-06 | Fairchild Camera Instr Co | Semiconductor devices having a low capacitance junction |
DE2800820A1 (de) * | 1978-01-10 | 1979-09-27 | Hermann Dr Ing Mader | Halbleiter-diode |
DE2853292A1 (de) * | 1978-11-24 | 1980-06-12 | Bbc Brown Boveri & Cie | Optisch aktivierbares halbleiterbauelement |
JPS55101832A (en) * | 1979-01-30 | 1980-08-04 | Fujitsu Ltd | Infrared detector |
US4753684A (en) * | 1986-10-31 | 1988-06-28 | The Standard Oil Company | Photovoltaic heterojunction structures |
DE3710986A1 (de) * | 1987-04-01 | 1988-10-20 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Lichtempfindliche detektorvorrichtung |
US4885619A (en) * | 1987-08-24 | 1989-12-05 | Santa Barbara Research Center | HgCdTe MIS device having a CdTe heterojunction |
-
1989
- 1989-12-19 US US07/452,891 patent/US5113076A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-04-12 NL NL9100637A patent/NL195040C/nl not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-04-14 JP JP10102503A patent/JP3005674B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11295145A (ja) | 1999-10-29 |
US5113076A (en) | 1992-05-12 |
NL9100637A (nl) | 2001-06-01 |
JP3005674B2 (ja) | 2000-01-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NL195040C (nl) | Stralingsdetector. | |
JP3124732B2 (ja) | 2つの同時信号出力を有する3つの帯域および4つの帯域のマルチスペクトル構造 | |
CA2225930C (en) | Method and apparatus for monolithic optoelectronic integrated circuit using selective epitaxy | |
US5149956A (en) | Two-color radiation detector array and methods of fabricating same | |
US5559336A (en) | Integrated LPE-grown structure for simultaneous detection of infrared radiation in two bands | |
JP3124731B2 (ja) | p+/n長波長赤外線およびp+/n中波長赤外線の二色同時検出器 | |
US8357960B1 (en) | Multispectral imaging device and manufacturing thereof | |
US5023685A (en) | Quantum-well radiation-interactive device, and methods of radiation detection and modulation | |
CA1132693A (en) | Demultiplexing photodetector | |
US8101971B2 (en) | Multicolor photodiode array and method of manufacturing | |
JP2011501415A (ja) | フォトディテクタアレイおよび半導体イメージインテンシファイア | |
US20150243825A1 (en) | Simultaneous dual-band detector | |
US20110101483A1 (en) | Two colour photon detector | |
US4323911A (en) | Demultiplexing photodetectors | |
US20070063219A1 (en) | Voltage tunable integrated infrared imager | |
CA1314614C (en) | Quantum-well radiation detector | |
EP1172865A2 (en) | Semiconductor photosensitive device | |
Rogalski | Dual-band infrared detectors | |
US8963274B2 (en) | Epitaxial structure for vertically integrated charge transfer gate technology in optoelectronic materials | |
US7592576B1 (en) | Optical sensor array, sensing method and circuit therefore, and device and apparatus thereby | |
US7619240B2 (en) | Semiconductor photodetector, device for multispectrum detection of electromagnetic radiation using such a photodetector and method for using such a device | |
JPH11295146A (ja) | マルチバンド放射検知器 | |
JP5083982B2 (ja) | 光センサーアレイ、光センサーアレイデバイス、撮像装置、及び光センサーアレイの検出方法 | |
JP2023543652A (ja) | ダブル・フォトダイオード電磁放射センサ・デバイス | |
JPS6237553B2 (nl) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A1C | A request for examination has been filed | ||
NP1 | Patent granted (not automatically) | ||
V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20041101 |