RU184584U1 - Photoelectric sensor for detecting optical radiation - Google Patents
Photoelectric sensor for detecting optical radiation Download PDFInfo
- Publication number
- RU184584U1 RU184584U1 RU2018126379U RU2018126379U RU184584U1 RU 184584 U1 RU184584 U1 RU 184584U1 RU 2018126379 U RU2018126379 U RU 2018126379U RU 2018126379 U RU2018126379 U RU 2018126379U RU 184584 U1 RU184584 U1 RU 184584U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical radiation
- thin film
- zinc oxide
- sensitive element
- detecting optical
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 15
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области измерительной техники и касается фотодиэлектрического чувствительного элемента для регистрации оптического излучения. Фотодиэлектрический чувствительный элемент включает в себя оптически прозрачную подложку и электроды встречно-штыревой конфигурации с расстоянием между штырями электродов 5 мкм, расположенные между прозрачной подложкой из оптического стекла марки КВ и тонкой пленкой оксида цинка с сопротивлением 10Ом⋅см. На поверхности тонкой пленки сформированы контактные площадки для проводящих выводов. Пленка оксида цинка формируется методом реактивного магнетронного распыления с дальнейшим отжигом при температуре 500C. Измерение оптического излучения осуществляется посредством изменения диэлектрической проницаемости тонкой пленки оксида цинка под действием оптического излучения. Технический результат заключается в устранении темнового тока при регистрации оптического излучения. 1 ил.The invention relates to the field of measurement technology and relates to a photodielectric sensor for detecting optical radiation. The photo-dielectric sensitive element includes an optically transparent substrate and interdigital electrodes with a distance between the electrode pins of 5 μm, located between a transparent KV optical glass substrate and a thin film of zinc oxide with a resistance of 10 Ω cm. On the surface of the thin film formed contact pads for conductive findings. A zinc oxide film is formed by reactive magnetron sputtering followed by annealing at a temperature of 500C. The measurement of optical radiation is carried out by changing the dielectric constant of a thin film of zinc oxide under the influence of optical radiation. The technical result is to eliminate the dark current during registration of optical radiation. 1 ill.
Description
Полезная модель относится к измерительной технике, и предназначена для регистрации и измерения электромагнитного излучения оптического диапазона. Полезная модель может быть использована в оптоэлектронике, приборостроении, информационно-измерительных системах.The utility model relates to measuring technique, and is intended for registration and measurement of electromagnetic radiation in the optical range. The utility model can be used in optoelectronics, instrumentation, information-measuring systems.
Наиболее близким аналогом модели является конструкция по патенту Российской Федерации №2627146, МПК H01L 31/101, содержащая матричное фотоприемное устройство на основе p-i-n фотодиодов.The closest analogue of the model is the design according to the patent of the Russian Federation No. 2627146, IPC H01L 31/101, containing a matrix photodetector based on p-i-n photodiodes.
Недостатком прототипа является высокий темновой ток, темновой ток является основной причиной шума в фотоприборе, что ухудшает чувствительность фотоприемника. Физической причиной существования темнового тока, являются тепловые генерации электронов и дырок в р-n переходе полупроводникового прибора.The disadvantage of the prototype is the high dark current, dark current is the main cause of noise in the photodetector, which affects the sensitivity of the photodetector. The physical reason for the existence of a dark current is the thermal generation of electrons and holes in the pn junction of a semiconductor device.
Технический результат состоит в устранении темнового тока, за счет регистрации оптического излучения, посредством изменения диэлектрической проницаемости тонкой пленки оксида цинка под действием оптического излучения.The technical result consists in eliminating the dark current due to registration of optical radiation by changing the dielectric constant of a thin film of zinc oxide under the influence of optical radiation.
Технический результат достигается тем, что фотодиэлектрический чувствительный элемент для регистрации оптического излучения, включающий оптически прозрачную подложку, согласно полезной модели чувствительный элемент содержит электроды встречно-штыревой конфигурации с расстоянием между штырями электродов 5 мкм, расположенных между прозрачной подложкой из оптического стекла марки КВ и тонкой пленкой оксида цинка с сопротивлением 1011 Ом⋅см, полученной методом реактивного магнетронного распыления, с дальнейшим отжигом при температуре 500°С, на поверхности тонкой пленки оксида цинка сформированы контактные площадки для проводящих выводов.The technical result is achieved by the fact that the photo-dielectric sensitive element for detecting optical radiation, including an optically transparent substrate, according to a utility model, the sensitive element contains electrodes of the interdigital configuration with a distance between the electrode pins of 5 μm located between the transparent substrate made of KV optical glass and a thin film zinc oxide November 10 ohm-cm resistivity, obtained by reactive magnetron sputtering, with subsequent annealing at temperatures 500 ° C, on the surface of zinc oxide thin films are formed of conductive pads for leads.
На чертеже показан фотодиэлектрический чувствительный элемент для регистрации оптического излучения.The drawing shows a photodielectric sensor for detecting optical radiation.
Полезная модель включает электроды 1, выполненные по встречно-штыревой конфигурации, с расстоянием между штырями электродов 5 мкм, подложки 2 из оптического стекла марки КВ, тонкой пленки 3 оксида цинка с сопротивлением 1011 Ом⋅см, полученной методом реактивного магнетронного распыления, с дальнейшим отжигом при температуре 500°С, электроды 1 расположены между стеклянной подложкой 2 и тонкой пленкой 3, на поверхности тонкой пленки оксида цинка сформированы контактные площадки для проводящих выводов 4.The utility model includes
Принцип действия прибора основан на фотодиэлектрическом эффекте. Фотодиэлектрический эффект, это изменение низкочастотной диэлектрической проницаемости материала, обусловленное действием излучения оптического диапазона.The principle of operation of the device is based on the photodielectric effect. The photodielectric effect is a change in the low-frequency dielectric constant of a material due to the action of radiation in the optical range.
Детектирование и измерение оптического излучения происходит, за счет измерения диэлектрической проницаемости тонкой пленки оксида цинка, что позволяет полностью устранить темновой ток.Detection and measurement of optical radiation occurs by measuring the dielectric constant of a thin film of zinc oxide, which completely eliminates the dark current.
Образец фотодиэлектрического чувствительного элемента для регистрации оптического излучения изготовлен по следующей технологии. На подложку 2 из оптического стекла марки КВ напыляли пленку алюминия с подслоем хрома Cr-Al. Суммарная толщина металлических пленок составляла 300…400 нм. Из пленки Cr-Al формировали электроды 1 методом контактной фотолитографии, в данном случае электроды можно рассмотреть, как обкладки плоского конденсатора. Конфигурация электродов 1 выбрана в виде структуры, которая используется для возбуждения поверхностных акустических волн типа встречно-штыревого преобразователя. Расстояние между соседними штырями электродов 5 мкм. В экспериментальном образце чувствительного элемента электроды 1 располагали между стеклянной подложкой 2 и тонкой пленкой 3 оксида цинка. Затем проводили межоперационную очистку подложки для удаления загрязнений с ее поверхности. Сверху электродной структуры напыляли пленку 3 оксида цинка толщиной 1100 нм, полностью покрывающую электроды 1. Пленку ZnO напыляли методом реактивного магнетронного распыления на установке вакуумного напыления УВН-71П3, модернизированной под магнетронное распыление. Цинковую мишень напыляли смесью аргона и кислорода (60% O2 + 40% Ar), при давлении рабочей смеси в вакуумной камере 1 Па и температуре подложки 120°С. С целью увеличения удельного сопротивления тонкой пленки оксида цинка отжигали при температуре 500°С. Удельное сопротивление отожженной пленки возрастает на 5-6 порядков по сравнению с неотожженной и достигает 1011 Ом⋅см, что позволяет уменьшить расстояние между электродами до 5 мкм, без закорачивания электродов. На поверхности пленки 3 оксида цинка формировали контактные площадки для проводящих выводов 4 с применением растворов химических травителей.A sample of the photodielectric sensor for detecting optical radiation is made using the following technology. An aluminum film with a chromium sublayer Cr-Al was sprayed onto a KV
Проводящие выводы 4 чувствительного элемента подключали к измерителю иммитанса Е7-20, (на чертеже не показано), который позволяет регистрировать изменение емкости элемента от 0,001 пФ до 1Ф на частоте 1 МГц. Изменение диэлектрической проницаемости вычислялось на основании изменения емкости. Спектральные зависимости изменения емкости фотодиэлектрического чувствительного элемента снимали при облучении его светом в диапазоне длин волн 190…1100 нм (диапазон от 190 до 395 нм - дейтериевой лампой, от 395 нм до 1100 нм - галогенной лампой). Нагрев элемента измерялся с помощью термопарного преобразователя, и находился в пределах комнатной температуры 22°С.The
Детектирование и измерение оптического излучения происходит, за счет измерения диэлектрической проницаемости тонкой пленки оксида цинка, что позволяет полностью устранить темновой ток. Принцип действия прибора основан на фотодиэлектрическом эффекте. Фотодиэлектрический эффект, это изменение низкочастотной диэлектрической проницаемости материала, обусловленное действием излучения оптического диапазона.Detection and measurement of optical radiation occurs by measuring the dielectric constant of a thin film of zinc oxide, which completely eliminates the dark current. The principle of operation of the device is based on the photodielectric effect. The photodielectric effect is a change in the low-frequency dielectric constant of a material due to the action of radiation in the optical range.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018126379U RU184584U1 (en) | 2018-07-17 | 2018-07-17 | Photoelectric sensor for detecting optical radiation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018126379U RU184584U1 (en) | 2018-07-17 | 2018-07-17 | Photoelectric sensor for detecting optical radiation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU184584U1 true RU184584U1 (en) | 2018-10-31 |
Family
ID=64103872
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018126379U RU184584U1 (en) | 2018-07-17 | 2018-07-17 | Photoelectric sensor for detecting optical radiation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU184584U1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
UA81905C2 (en) * | 2004-10-08 | 2008-02-25 | Юрий Юрьевич Бачериков | Optocoupler |
CN103346171A (en) * | 2013-05-31 | 2013-10-09 | 西安交通大学 | Responsivity-enhanced ZnO-based photoconductive detector and preparation method thereof |
US9059417B1 (en) * | 2013-06-06 | 2015-06-16 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Photodetectors based on wurtzite MgZnO |
-
2018
- 2018-07-17 RU RU2018126379U patent/RU184584U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
UA81905C2 (en) * | 2004-10-08 | 2008-02-25 | Юрий Юрьевич Бачериков | Optocoupler |
CN103346171A (en) * | 2013-05-31 | 2013-10-09 | 西安交通大学 | Responsivity-enhanced ZnO-based photoconductive detector and preparation method thereof |
US9059417B1 (en) * | 2013-06-06 | 2015-06-16 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Photodetectors based on wurtzite MgZnO |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102529211B (en) | Film system structure for enhancing Terahertz radiation absorption rate and preparation method thereof | |
CN104465850B (en) | Pyroelectric infrared detector based on Graphene absorbed layer and manufacture method thereof | |
CN107966481A (en) | A kind of Material Identification sensor based on composite capacitive structure and preparation method thereof | |
EP0075584A1 (en) | Improved photodetector | |
CN106093138B (en) | Pass through the manufacturing method and sensor of the sensor of metal oxide detection gas | |
RU184584U1 (en) | Photoelectric sensor for detecting optical radiation | |
CN105355701A (en) | Novel photo-conductive detector | |
CN106124576B (en) | Integrated humidity sensor and multiple-unit gas sensor and its manufacturing method | |
CN112229533B (en) | Deformation-resistant flexible temperature sensor for temperature detection and preparation method thereof | |
KR101665828B1 (en) | Single fire detector of complex type | |
US9207126B2 (en) | Infrared light sensor chip with high measurement accuracy and method for producing the infrared light sensor chip | |
RU2426144C1 (en) | Multispectral photo receiver | |
JP5672742B2 (en) | Infrared temperature sensor | |
RU2690369C1 (en) | Method of producing photodiode sensitive element for recording ultraviolet radiation | |
CN111426399B (en) | Production process of wireless temperature sensor based on thermopile | |
RU187927U1 (en) | Device for measuring parameters of a pulse of laser radiation | |
JP5294162B2 (en) | Photodetection element and method for manufacturing the same | |
RU2701187C1 (en) | Terahertz radiation receiver based on an vox film | |
CN105300529A (en) | Absorption layer for spectrum flat pyroelectric detector and preparation method | |
CN106158743A (en) | Utilize the manufacture method of the sensor of many inducing pixels detection multiple gases | |
CN111370534A (en) | Photoelectric detector preparation method based on graphene surface adsorption effect | |
RU2753158C1 (en) | High-sensitivity bolometer | |
US20120006781A1 (en) | Electrode material and applications thereof | |
JPH055291B2 (en) | ||
RU2826793C1 (en) | Gas moisture sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20181125 |