RU1634065C

RU1634065C - Photodetector

Info

Publication number: RU1634065C
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Гольдберг; М.Г. Дурдымурадова; Д. Мелебаев; Б.В. Царенков
Original assignee: Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе РАН
Priority date: 1988-12-02
Filing date: 1988-12-02
Publication date: 1994-10-15

Abstract

FIELD: microphotoelectronics. SUBSTANCE: photodetector has semiconductor plate mounting on one side resistive contact and on other side, thin dielectric layer and barrier contact. Dielectric layer thickness is 3-5 nm, forbidden band width is at least 5 eV. Forbidden band and plate width is reducing from barrier contact towards resistive contact. Dielectric layer prevents transfer of photocarriers excited by ultraviolet radiation to barrier contact. Variation in semiconductor bands provides for better radiation absorption depth, reduced energy of photocarriers reaching dielectric layer, reduced probability of tunnel transfer to barrier contact. Photocarriers remain in semiconductor thus contributing to photocurrent. Quantum efficiency of photodetector in ultraviolet region (3-5 eV) is in average 50% higher than that of similar photodetector without dielectric layer. EFFECT: improved photosensitivity in ultrasonic spectrum region. 2 dwg

Description

Изобретение относится к микрофотоэлектронике, конкретно - к полупроводниковым фотоприемникам (ФП). The invention relates to microphotoelectronics, specifically to semiconductor photodetectors (FP).

Цель изобретения - повышение фоточувствительности в ультрафиолетовой области спектра. The purpose of the invention is to increase the photosensitivity in the ultraviolet region of the spectrum.

На фиг. 1 изображена структура ФП; на фиг. 2 - спектральная характеристика фоточувствительности ФП (зависимость квантовой эффективности от энергии фотонов действующего излучения). In FIG. 1 shows the structure of AF; in FIG. 2 - spectral characteristic of the photosensitivity of the phase transition (dependence of quantum efficiency on the photon energy of the acting radiation).

ФП состоит из полупроводниковой пластины 1, омического контакта 2, барьерного контакта 3, слоя 4 диэлектрика. К контактам 2 и 3 выполнены выводы 5. FP consists of a semiconductor wafer 1, an ohmic contact 2, a barrier contact 3, a dielectric layer 4. To contacts 2 and 3, conclusions 5 are made.

П р и м е р. ФП выполнен на основе полупроводниковой пластины GaAs_1-xP_x n-типа проводимости толщиной ≈ 100 мкм. На подложке из n-GaAs состав плавно меняется по толщине пластины от 0 до 0,43, что соответствует изменению ширины запрещенной зоны от 1,43 до 1,95 эВ. На узкозонной поверхности сформирован омический контакт 2 нанесением слоя индия. На широкозонной поверхности сформирован естественный слой 4 диэлектрика с шириной запрещенной зоны ≈ 5 эВ, что соответствует ширине запрещенной зоны естественного окисла арсенида галлия, и толщиной 3,5 нм. Барьерный контакт выполнен из слоя золота толщиной ≈ 14 нм.PRI me R. The phase transition is based on a GaAs _1-x P _x n-type semiconductor wafer with a thickness of ≈ 100 μm. On an n-GaAs substrate, the composition smoothly varies across the plate thickness from 0 to 0.43, which corresponds to a change in the band gap from 1.43 to 1.95 eV. An ohmic contact 2 is formed on a narrow-gap surface by applying a layer of indium. A natural dielectric layer 4 with a band gap of ≈ 5 eV is formed on the wide-gap surface, which corresponds to the band gap of the natural gallium arsenide oxide and a thickness of 3.5 nm. The barrier contact is made of a gold layer with a thickness of ≈ 14 nm.

Квантовая эффективность в ультрафиолетовой области спектра в среднем на 50% выше, чем у аналогичного ФП без слоя диэлектрика 3. The quantum efficiency in the ultraviolet region of the spectrum is on average 50% higher than that of a similar phase transition without a dielectric layer 3.

Слой диэлектрика предотвращает переход возбужденных ультрафиолетовым излучением носителей заряда в барьерный контакт. Эти носители заряда многократно отражаются от диэлектрического слоя, понижают свою энергию и остаются в полупроводнике, давая вклад в фототок. Фотоносители с большой энергией (3-5 эВ) генерируются в тонком приповерхностном слое за счет большого коэффициента поглощения ≈ 10⁶см^-1 и более. Достигая поверхности полупроводника, фотоносители сохраняют большую энергию и могут туннелировать через слой диэлектрика.The dielectric layer prevents the transfer of charge carriers excited by ultraviolet radiation into the barrier contact. These charge carriers are repeatedly reflected from the dielectric layer, lower their energy and remain in the semiconductor, contributing to the photocurrent. Photocarriers with high energy (3-5 eV) are generated in a thin surface layer due to the large absorption coefficient ≈ 10 ⁶ cm ^-1 and more. Reaching the surface of a semiconductor, photocarriers save a lot of energy and can tunnel through a dielectric layer.

Варизонность полупроводниковой пластины уменьшает коэффициент поглощения излучения в ультрафиолетовой области, поскольку коэффициент поглощения при данной энергии фотонов уменьшается с расширением запрещенной зоны. Глубина поглощения излучения увеличивается, поэтому часть горячих фотоносителей, достигающих поверхности полупроводника, имеет меньшую энергию и меньшую вероятность туннелирования в барьерный контакт. Таким образом повышается квантовая эффективность в ультрафиолетовой области спектра. The variability of the semiconductor wafer reduces the absorption coefficient of radiation in the ultraviolet region, since the absorption coefficient at a given photon energy decreases with the expansion of the forbidden zone. The depth of absorption of radiation increases, therefore, part of the hot photocarriers reaching the surface of the semiconductor has less energy and a lower probability of tunneling to the barrier contact. Thus, the quantum efficiency in the ultraviolet region of the spectrum is increased.

Claims

PHOTO RECEIVER, consisting of a graded-gap semiconductor wafer located between the ohmic and barrier contacts, while the band gap in the wafer decreases in the direction from the barrier to the ohmic contact, characterized in that, in order to increase photosensitivity in the ultraviolet region of the spectrum, between the semiconductor wafer and the rectifying the contact is a dielectric layer 3–5 nm thick with a band gap of at least 5 eV.