*** URZAD PATENTOWY PRL / / O.VIS PATENTOWY PATEN)U TYMCZASOWEGO Patent tyif ;zasowy dodatkowy do patent /nr Zgloszor/: 82 04 26 (P.236175) i / Pierws/mstwo f Zgloszenie ogloszono: 83 02 28 130 591 Int. Cl.3 H01L 31/00 CZYTELNIA L du Po Or/s patentowy opublikowano: 1985.10.31 Twórcawynalazku: ^Marian Nowak / Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Slaska im. Wincentego Pstrowskiego, Gliwice (Polska) Fotomagnetoelektryczny detektor promieniowania podczerwonego zwlaszcza do lacznosci laserowej Przedmiotem wynalazku jest fotomagnetoelektryczny detektor promieniowania podczerwo¬ nego stosowany zwlaszcza do lacznosci laserowej.Jednym z typów fotonowych detektorów podczerwieni sa detektory fotomagnetoelektryczne P.W. Krause, Semiconductors and Semimetals red. R. K. Willardson i A. C. Beer, Acadomic Press, Nowy Jork 19701. 5, s. 15. Detektory te cechuja sie znacznie wieksza czuloscia i wykrywalnoscia niz inne typy niechlodzonych detektorów podczerwieni o duzej szybkosci reakcji. Ponadto do zalet tych detektorów mozna zaliczyc brak zasilania, duza odpornosc na zaklócenia, duzy napieciowy sygnal maksymalny, niska rezystancje elementu fotoczulego, co ulatwia wspólprace z szybkimi ukladami elektronicznymi.Róznica potencjalów na koncach elementu pólprzewodnikowego bedacego elementem czyn¬ nym w tych detektorach, powstaje w wyniku odchylania, generowanych promieniowaniem pod¬ czerwonym, nosników ladunków obydwóch znaków dyfundujacych w polu magnetycznym.Dyfuzja nosników nadmiarowych odbywa sie w wyniku róznicy ich koncentracji pomiedzy oswiet¬ lona i nieoswietlona powierzchnia pólprzewodnika. Tymsamym róznica tych koncentracji okresla czulosc napieciowa detektora.W dotychczas znanych rozwiazaniach technicznych uzyskuje sie niejednorodnosc rozkladu koncentracji nosników po grubosci elementu pólprzewodnikowego w wyniku silnego pochlaniania promieniowania lub w wyniku duzej róznicy szybkosci rekombinacji nosników ladunku oswietlo¬ nej i nieoswietlonej powierzchni pólprzewodnika. P. W. Kruse, Semiconductors and Semimetals, red. R. K. Willardson i A. C. Beer, Academic Press, Nowy Jork 1970, t. 5, s. 15, D. Genozw, M.Grudzien, i J. Piotrowski, Infrared Physics,20(1980) 133-138.Silne pochlanianie promieniowania o duzej fali mozna osiagnac albo poprzez dobór na element czynny detektoramaterialu pólprzewodnikowego posiadajacego duzy wspólczynnik poch¬ laniania albo zwiekszajac grubosc pólprzewodnika. Spelnienie pierwszego warunkujest trudne dla detektorów zakresu sredniej i dalekiej podczerwieni.2 130591 Natomiast wieksza grubosc elementu pólprzewodnikowego powoduje zwiekszenie stalej cza¬ sowej oraz zmniejszenie czulosci napieciowej detektora. Osiagniecie duzej róznicy szybkosci rekombinacji nosników ladunku na powierzchniach, cienkiego ze wzgledu na osiagniecie krótkiej stalej czasowej, elementu pólprzewodnikowego jest trudnym problemem technologicznym.Fotomagnetoelektryczny detektor wedlug wynalazku posiada element pólprzewodnikowy w postaci plaskorównoleglej warstwy pólprzewodnika o grubosci k W= 4n gdzie k—oznacza dlugosc fali rejestrowanego promieniowania n — wspólczynnik zalamania pólprzewodnika.W detektorze wedlug wynalazku uzyskuje sie stojaca fale swietlna o wyraznych róznicach natezenia promieniowania po grubosci elementu pólprzewodnikowego w wyniku interferencji promieniowania wewnetrznie obitego od nieoswietlonej i oswietlonej powierzchni pólprzewod¬ nika. W konsekwencji powoduje to powstanie niejednorodnego rozkladu koncentracji nosników ladunków generowanych po grubosci elementu pólprzewodnikowego, niezaleznie od niejednorod¬ nosci wynikajacej z pochlaniania promieniowania w pólprzewodniku czy tez z róznicy szybkosci rekombinacji nosników na jego oswietlonej i nieoswietlonej powierzchni. Tymsamym zwieksza sie czulosc napieciowa detektora fotomagnetoelektrycznego. Najwieksza róznica koncentracji nosni¬ ków, wynikajaca z efektu interferencyjnego, uzyskuje sie przy grubosci detektora równej k W= 4n gdzie k jest dlugoscia fali rejestrowanego promieniowania a n wspólczynnikiem zalamania pólprzewodnika. Mala grubosc takiego detektora zapewnia równoczesnie jego mala stala czasowa.Konstrukcja detektora wedlug wynalazku jest szczególnie przydatna w przypadku wykonywa¬ nia niechlodzonych detektorów fotomagnetoelektrycznych z materialu pólprzewodnikowego cechujacego sie krótka droga dyfuzji nosników ladunku.Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykladzie wykonania na rysunku, który przestawia przekrój przez fotomagnetoelektryczny detektor promieniowania podczerwonego lasera C02 (X=10-6Mm).Detektor sklada sie z elementu pólprzewodnikowego 1 wykonanego w postaci plasko¬ równoleglej warstwy tellurkukadmoworteciowego Cdojó Hgo.w • Tena podlozu szklanym oraz mag¬ nesu stalego 2, nadbiegunników 3, obudowy 4 z okiennikiem 5 i gniazdkiem BNC 6. Za typowe w temperaturze 300 K mozna przyjac nastepujace parametry materialu pólprzewodnikowego ambi- polarna droge dyfuzji nosników L=l/zm, szybkosc rekombinacji powierzchniowej nosników S=10m/s, wspólczynnik pochlaniania promieniowania (o dlugosci k= 10-6/xm) k = 3-104_1m, wspólczynnik zalamania n = 4,24. W takim przypadku stosunek napieciowy sygnalów fotomagne¬ toelektrycznych detektorów podczerwieni detektora wedlug wynalazku (w = 0,7/xm) oraz detek¬ tora, w którym nie zachodzi interferencja promieniawania, ale którego grubosc jest optymalna ze wzgledu na wielkosc sygnalu napieciowego (w = 8 /um) wynosi 7,7. Równoczesnie stosunek stalych czasowych tych detektorów wynosi 0,008.Zastrzezenie patentowe Fotomagnetoelektryczny detektor promieniowania podczerwonego zwlaszcza do lacznosci laserowej skladajacy sie z elementów pólprzewodnikowego umieszczonego w polu magnetycznym magnesu stalego skierowanym równolegle do powierzchni pólprzewodnika oswietlonej rejestrowa¬ nym promieniowaniem, obudowy umozliwiajacej prostopadle padanie promieniowania na powierzchnie pólprzewodnika, a takze przewodów elektrycznych przylaczonych do przeciwleglych\ f i l { \ ] 130591 3 konców elementu pólprzewodnikowego w kierunku prostopadlym do kierunków padania promie¬ niowania oraz wektora indukcji pola\magnetycznego i umozliwiajacych wyprowadzenie powstaja¬ cej pod wplywem padania promieniowania na element pólprzewodnikowy sily elektromotorycznej na zewnatrz obudowy detektora, znamienny tym, ze element pólprzewodnikowy (1) w postaci plasko-równolcglej warstwy pólprzewodnika ma grubosc k W= 4n gdzie k—dlugosc fali rejestrowanego promieniowania, n — wspólczynnik zalamania pólprzewodnika. fig 1 PL