RU2569041C1 - Heterostructure for translucent photocathode - Google Patents
Heterostructure for translucent photocathode Download PDFInfo
- Publication number
- RU2569041C1 RU2569041C1 RU2014128761/28A RU2014128761A RU2569041C1 RU 2569041 C1 RU2569041 C1 RU 2569041C1 RU 2014128761/28 A RU2014128761/28 A RU 2014128761/28A RU 2014128761 A RU2014128761 A RU 2014128761A RU 2569041 C1 RU2569041 C1 RU 2569041C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- concentration
- ply
- gaas
- active
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области электровакуумной техники, в частности к полупроводниковым оптоэлектронным устройствам - фотокатодам, а именно к гетероструктуре для полупрозрачного фотокатода с активным слоем из арсенида галлия, фоточувствительного в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне.The invention relates to the field of electrovacuum technology, in particular to semiconductor optoelectronic devices - photocathodes, and in particular to a heterostructure for a translucent photocathode with an active layer of gallium arsenide, photosensitive in the visible and near infrared range.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Фотокатоды с отрицательным электронным сродством на основе гетероэпитаксиальных структур AlGaAs/GaAs/AlGaAs находят широкое применение в качестве фоточувствительного элемента полупроводниковых оптоэлектронных устройств: электронно-оптических преобразователей, фотоумножителей, используемых в детекторах излучений.Photocathodes with negative electron affinity based on AlGaAs / GaAs / AlGaAs heteroepitaxial structures are widely used as a photosensitive element of semiconductor optoelectronic devices: electron-optical converters, photomultipliers used in radiation detectors.
Известна конструкция гетероструктуры для полупрозрачного фотокатода на основе арсенида галлия [И. Сахно, А.В. Долгих, В.Г. Чубарев, И.И. Мараховка, Ю.Г. Галицын, В.Г. Мансуров, А.С. Суранов. Арсенид-галлиевый фотокатод на основе гетероэпитаксиальной структуры AlGaAs/Р+-GaAs/AlaAs, выращенной методом молекулярно-лучевой эпитаксии, Письма в ЖТФ, 1996, том 22, выпуск 23] включающая подложку GaAs, стопорный слой р-Al0,6Ga0,4As толщиной 1,0 мкм с концентрацией акцепторной примеси 5·1017 см-3, активный слой р-GaAs толщиной 1,5…2,0 мкм с концентрацией акцепторной примеси 0,7…9·1019 см-3, буферный слой р-Al0,5Ga0,5As толщиной 1,0 мкм с концентрацией акцепторной примеси 5·1017 см-3 с интегральной чувствительностью более 1200 мкА/Лм.A known heterostructure design for a translucent photocathode based on gallium arsenide [I. Sakhno, A.V. Dolgikh, V.G. Chubarev, I.I. Marakhovka, Yu.G. Galitsyn, V.G. Mansurov, A.S. Suranov. Gallium arsenide photocathode based on the AlGaAs / P + -GaAs / AlaAs heteroepitaxial structure grown by molecular beam epitaxy, ZhTP, 1996, Volume 22, Issue 23] including a GaAs substrate, p-Al 0.6 Ga 0 stop layer , 4 As 1.0 μm thick with an acceptor impurity concentration of 5 · 10 17 cm -3 , p-GaAs active layer 1.5 ... 2.0 μm thick with an acceptor impurity concentration of 0.7 ... 9 · 10 19 cm -3 , a buffer layer of p-Al 0.5 Ga 0.5 As 1.0 μm thick with an acceptor impurity concentration of 5 · 10 17 cm -3 with an integrated sensitivity of more than 1200 μA / Lm.
Известна конструкция фотокатода на основе GaAs-гетероэпитаксиальной структуры с буферным слоем AlGaAs толщиной 100…120 Ангстрем, активным слоем GaAs толщиной 0,35…0,45 мкм с интегральной чувствительностью свыше 1000 мкА/Лм [Полезная модель, патент RU 94057, H01J 31/50; H01J 43/00, 10.05.2010].A known photocathode design based on a GaAs heteroepitaxial structure with an AlGaAs buffer layer with a thickness of 100 ... 120 Angstroms, an active GaAs layer with a thickness of 0.35 ... 0.45 μm with an integrated sensitivity of more than 1000 μA / Lm [Utility model, patent RU 94057, H01J 31 / fifty; H01J 43/00, 05/10/2010].
Известна гетероструктура для полупрозрачного фотокатода, предложенная в [Л.Г. Забелина, А.С. Петров. Гетероэпитаксиальные структуры на основе арсенида галлия для фотокатодов до 1,1 мкм, Прикладная физика, №3, 1999 г. ], включающая последовательно расположенные на подложке р-GaAs: стопорный слой Al0,5Ga0,5As, активный слой GaAs и буферный слой Al0,5Ga0,5As. Из них были изготовлены полупрозрачные ОЭС-фотокатоды на стекле с фотоэмиссионной чувствительностью в диапазоне 0,5-0,9 мкм 500-1500 мкА/Лм.A known heterostructure for a translucent photocathode proposed in [L.G. Zabelina, A.S. Petrov. Heteroepitaxial structures based on gallium arsenide for photocathodes up to 1.1 μm, Applied Physics, No. 3, 1999], including p-GaAs sequentially arranged on the substrate: Al 0.5 Ga 0.5 As retainer layer, GaAs active layer and buffer layer Al 0.5 Ga 0.5 As. They were used to fabricate translucent OES photocathodes on glass with a photoemissive sensitivity in the range of 0.5-0.9 μm, 500-1500 μA / Lm.
Наиболее близкая гетероструктура для полупрозрачного фотокатода предложена в [И.В. Пинчук. Разработка полупроводниковых материалов для приборов ночного наблюдения и промышленной технологии их производства, Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Москва. 2001 г.]. На подложке GaAs последовательно находятся слой р-AlxGa1-xAs, слой р-AlyGa1-yAs, активный слой р-GaAs, легированный акцепторной примесью с концентрацией 0,8…1,0·1019 см-3 и слой р-AlzGa1-zAs, где х=0,15, y=0,5, z=0,6 с «резкими» гетеропереходами. На основе данных гетероструктур диаметром 20 мм, были изготовлены полупрозрачные ОЭС-фотокатоды, являющиеся входным окном ЭОП и ФЭУ с максимальной интегральной чувствительностью «на просвет» 1850 мкА/Лм.The closest heterostructure for a translucent photocathode was proposed in [I.V. Pinchuk. Development of semiconductor materials for night observation devices and industrial technology for their production, the Dissertation for the degree of candidate of technical sciences, Moscow. 2001]. A p-Al x Ga 1-x As layer, a p-Al y Ga 1-y As layer, an active p-GaAs layer doped with an acceptor impurity with a concentration of 0.8 ... 1.0 · 10 19 cm are sequentially on the GaAs substrate - 3 and a p-Al z Ga 1-z As layer, where x = 0.15, y = 0.5, z = 0.6 with “sharp” heterojunctions. Based on these heterostructures with a diameter of 20 mm, translucent OES photocathodes were fabricated, which are the input window of the image intensifier tube and PMT with a maximum integrated “transparency” sensitivity of 1850 μA / Lm.
Недостаток всех выше перечисленных конструкций заключается в высокой вероятности образования дислокации несоответствия вследствие разницы параметров кристаллической решетки и коэффициентов температурного расширения материалов активного и последующего слоя р-AlzGa1-zAs (см. последнюю упомянутую ссылку) при последующих процессах термообработки гетероструктуры, что ведет к усилению рекомбинации неосновных носителей заряда на границе этих слоев. Скорость рекомбинации на резкой границе активного и буферного слоев достигает 1·104 см/с. Наличие между подложкой и слоем р-AlyGa1-yAs промежуточного слоя р-AlxGa1-xAs (см. [И.В. Пинчук. Разработка полупроводниковых материалов для приборов ночного наблюдения и промышленной технологии их производства, Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Москва, 2001 г.]), введенного для уменьшения плотности дефектов кристаллической решетки в конструкции, не достаточно для снижения во всей конструкции с «резкими» гетеропереходами вероятности образования дислокации несоответствия. Соответственно, чувствительность и квантовая эффективность такого полупрозрачного фотокатода недостаточны.The disadvantage of all of the above structures is the high probability of the formation of a misfit dislocation due to the difference in the crystal lattice parameters and thermal expansion coefficients of the materials of the active and subsequent p-Al z Ga 1-z As layer (see the last mentioned link) during subsequent heat treatment of the heterostructure, which leads to to enhance the recombination of minority charge carriers at the boundary of these layers. The recombination rate at the sharp boundary of the active and buffer layers reaches 1 · 10 4 cm / s. The presence between the substrate and the p-Al y Ga 1-y As layer of the intermediate p-Al x Ga 1-x As layer (see [IV Pinchuk. Development of semiconductor materials for night-time monitoring devices and industrial technology for their production, Dissertation on competition for the degree of candidate of technical sciences, Moscow, 2001]), introduced to reduce the density of defects in the crystal lattice in the structure, is not enough to reduce the probability of the formation of a misfit dislocation in the entire structure with “sharp” heterojunctions. Accordingly, the sensitivity and quantum efficiency of such a translucent photocathode are insufficient.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Техническим результатом изобретения является повышение интегральной чувствительности и квантовой эффективности полупроводникового полупрозрачного фотокатода, работающего в режиме «на просвет», на основе гетероструктуры с активным слоем из арсенида галлия за счет уменьшения вероятности образования дислокации несоответствия в переходном и буферном слоях предлагаемой гетероструктуры, устранения потенциального барьера для неосновных носителей заряда на границе активного и переходного слоев и; следовательно, снижения скорости рекомбинации неосновных носителей заряда на границе между активным и буферным слоями.The technical result of the invention is to increase the integrated sensitivity and quantum efficiency of a semiconductor translucent photocathode operating in the “clear” mode based on a heterostructure with an active layer of gallium arsenide by reducing the likelihood of a misfit dislocation in the transition and buffer layers of the proposed heterostructure, removing the potential barrier for minority charge carriers at the boundary of the active and transition layers and; therefore, a decrease in the recombination rate of minority charge carriers at the interface between the active and buffer layers.
Для достижения технического результата предложена гетероструктура для полупрозрачного фотокатода, содержащая подложку GaAs, далее первый слой AlGaAs, активный слой GaAs р-типа проводимости, и второй слой из AlGaAs р-типа проводимости. Отличие состоит в том, что первый слой AlGaAs является стопорным состава AlxGa1-xAs р-типа проводимости с концентрацией P1 акцепторной примеси. Активный слой GaAs имеет концентрацию Р2 акцепторной примеси. Второй слой AlGaAs является буферным состава AlyGa1-yAs с концентрацией Р3 акцепторной примеси. Между активным и буферным слоями нами дополнительно введен переходный слой р-типа проводимости переменного состава от GaAs до AlyGa1-yAs, причем изменение содержания алюминия, начиная от границы с активным слоем до границы с буферным слоем, является монотонно возрастающей и непрерывной функцией F1 от толщины переходного слоя, а концентрация акцепторной примеси является монотонно убывающей непрерывной функцией F2 от толщины переходного слоя, начиная от концентрации Р2 у границы с активным слоем до концентрации Р3 у границы с буферным слоем.To achieve a technical result, a heterostructure is proposed for a translucent photocathode containing a GaAs substrate, then a first AlGaAs layer, an active p-type GaAs layer, and a second p-type AlGaAs layer. The difference is that the first AlGaAs layer is a p-type conduction Al x Ga 1-x As composition with a concentration of P 1 acceptor impurity. The active GaAs layer has a concentration of P 2 acceptor impurity. The second AlGaAs layer is a buffer composition of Al y Ga 1-y As with a concentration of P 3 acceptor impurity. Between the active and buffer layers, we additionally introduced a p-type transition layer of variable conductivity from GaAs to Al y Ga 1-y As, and the change in the aluminum content, starting from the boundary with the active layer to the boundary with the buffer layer, is a monotonously increasing and continuous function F 1 from the thickness of the transition layer, and the concentration of the acceptor impurity is a monotonously decreasing continuous function of F 2 from the thickness of the transition layer, starting from the concentration of P 2 at the boundary with the active layer to the concentration of P 3 at the border with the buffer layer.
Существенное отличие предложенной гетероструктуры полупрозрачного фотокатода состоит во введении переходного слоя переменного состава между активным слоем и вторым слоем из твердого раствора арсенида галлия-алюминия - буферным при обеспечении монотонного и непрерывного изменения как состава, так и уровня легирования по его толщине. В такой гетероструктуре вероятность генерации дислокации несоответствия из активного слоя в буферный слой заметно снижается, к тому же возникающее в переходном слое электрическое поле стимулирует дрейф электронов, рожденных при поглощении света в области переходного слоя, в сторону активного слоя. Однако в случае, когда на границе активного и переходного слоев происходит резкое изменение концентрации чувствительности и квантовой эффективности полупроводникового полупрозрачного фотокатода с активным слоем из арсенида галлия, работающего в режиме «на просвет».A significant difference between the proposed heterostructure of the translucent photocathode is the introduction of a transition layer of variable composition between the active layer and the second layer of a solid solution of gallium aluminum arsenide - buffer, while ensuring a monotonic and continuous change in both the composition and the level of doping along its thickness. In such a heterostructure, the probability of generating a misfit dislocation from the active layer to the buffer layer is noticeably reduced; moreover, the electric field that appears in the transition layer stimulates the drift of electrons generated by the absorption of light in the region of the transition layer toward the active layer. However, in the case when a sharp change in the concentration of sensitivity and quantum efficiency of a semiconductor semitransparent photocathode with an active layer of gallium arsenide operating in the "transparency" mode occurs at the boundary between the active and transition layers.
Технологическая реализация предложенной в изобретении гетероструктуры полупрозрачного фотокатода основана на известных базовых методах изготовления полупроводниковых фотокатодов, в том числе полупрозрачных, которые к настоящему времени хорошо разработаны и широко применяются. Предложение удовлетворяет критерию «промышленная применимость».The technological implementation of the heterostructure of the translucent photocathode proposed in the invention is based on well-known basic methods for the manufacture of semiconductor photocathodes, including translucent ones, which are currently well developed and widely used. The proposal meets the criterion of "industrial applicability".
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Изобретение поясняется фиг. 1-3.The invention is illustrated in FIG. 1-3.
На Фиг. 1 изображен фрагмент зонной диаграммы активного, переходного и буферного слоев гетероструктуры полупрозрачного фотокатода с активным слоем GaAs при ступенчатом легировании переходного слоя, состав которого изменяется от состава активного слоя до состава буферного слоя по линейному закону.In FIG. Figure 1 shows a fragment of the band diagram of the active, transition, and buffer layers of the heterostructure of a semitransparent photocathode with an active GaAs layer during stepwise doping of the transition layer, the composition of which varies from the composition of the active layer to the composition of the buffer layer according to a linear law.
На Фиг. 2 изображен фрагмент зонной диаграммы активного, переходного и буферного слоев гетероструктуры полупрозрачного фотокатода с активным слоем GaAs при изменении по линейному закону легирования по толщине переходного слоя, состав которого изменяется от состава активного слоя до состава буферного слоя по линейному закону.In FIG. Figure 2 shows a fragment of the band diagram of the active, transition, and buffer layers of the heterostructure of a semitransparent photocathode with an active GaAs layer when linearly doped with a change in the thickness of the transition layer, the composition of which varies from the composition of the active layer to the composition of the buffer layer according to the linear law.
На Фиг. 3 схематично изображена заявляемая конструкция гетероструктуры для полупроводникового полупрозрачного фотокатода из арсенида галлия с переходным слоем.In FIG. 3 schematically depicts the inventive heterostructure design for a semiconductor translucent photocathode of gallium arsenide with a transition layer.
Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention
В дальнейшем изобретение поясняется конкретными вариантами осуществления предложенной гетероструктуры для полупрозрачного фотокатода на основе арсенида галлия. Нами далее приводятся ряд примеров из всей совокупности изготовленных приборов.The invention is further illustrated by specific embodiments of the proposed heterostructure for a translucent photocathode based on gallium arsenide. We further give a number of examples from the entire set of manufactured devices.
В первой модификации заявляемая конструкция гетероструктуры полупрозрачного фотокатода с активным слоем из арсенида галлия и с переходным слоем (далее «Гетероструктура») поясняется Фиг. 3. Гетероструктура последовательно состоит из подложки 1 из GaAs толщиной 500 мкм, n-типа проводимости, стопорного слоя 2 из p-AlxGa1-xAs, где значение «х» равно 0,7, толщиной 0,9 мкм, с концентрацией P1 акцепторной примеси 2·1018 см-3; активного слоя 3 из р-GaAs толщиной 2,0 мкм, с концентрацией Р2 акцепторной примеси 1·1019 см-3; переходного слоя 4 переменного состава р-типа проводимости толщиной 0,55 мкм и буферного слоя 5 из AlyGa1-yAs, где значение «у» равно 0,55, толщиной 0,55 мкм, с концентрацией Р3 акцепторной примеси 2·1018 см-1. При этом переходный слой 4 имеет состав, изменяющийся от GaAs на границе с активным слоем 3 до AlyGa1-yAs, где значение «у» равно 0,55, на границе с буферным слоем 5 по линейному закону, рассчитанному по формуле F1(d)=k·d, где d - толщина переходного слоя и k - постоянная для данной толщины переходного слоя. Определено, что для толщины переходного слоя, равной 0,55 мкм, постоянная k равна 1,0. Концентрация акцепторной примеси в переходном слое уменьшается от значения 1·1019 см-3 до значения 2·1018 см-3 также по линейному закону, следуя формуле F2(d)=а·d+c, где а и с - постоянные для данной толщины переходного слоя. Для толщины а, равной 0,55 мкм, а и с равны -1,455·1019 и 1·1019 соответственно.In the first modification, the inventive heterostructure design of a translucent photocathode with an active layer of gallium arsenide and with a transition layer (hereinafter “Heterostructure”) is illustrated in FIG. 3. The heterostructure consistently consists of a
На буферном слое Гетероструктуры был выращен просветляющий слой и изготовлены полупрозрачные фотокатоды, на которых получены следующие выходные параметры:An antireflection layer was grown on the buffer layer of the Heterostructure and translucent photocathodes were fabricated, on which the following output parameters were obtained:
- интегральная чувствительность, равная 3190 мкА/лм и- integrated sensitivity equal to 3190 μA / lm and
- квантовая эффективность на длине волны 700 нм, равная 53%, что превышает известные значения в 1,2 раза.- quantum efficiency at a wavelength of 700 nm, equal to 53%, which exceeds the known values by 1.2 times.
Во второй модификации заявляемая Гетероструктура (также поясняется Фиг. 3) последовательно состоит из подложки 1 из GaAs толщиной 300 мкм, n-типа проводимости, стопорного слоя 2 из AlxGa1-xAs, где значение «х» равно 0,5, толщиной 0,3 мкм, с концентрацией P1) акцепторной примеси 1·1018 см-3; активного слоя 3 из р-GaAs толщиной 1,0 мкм, с концентрацией Р2 акцепторной примеси 5·1018 см-3; переходного слоя 4 переменного состава р-типа проводимости толщиной 0,1 мкм и буферного слоя 5 из AlyGa1-yAs, где значение «у» равно 0,4 толщиной 0,1 мкм, с концентрацией Р3 акцепторной примеси 1·1018 см-3. При этом переходный слой 4 имеет состав, изменяющийся от GaAs на границе с активным слоем 3 до AlyGa1-yAs, где значение «у» равно 0,4, на границе с буферным споем 5 по линейному закону, рассчитанному по формуле F1(d)=k·d, где d - толщина переходного слоя и k - постоянная для данной толщины переходного слоя. Определено, что для толщины переходного слоя, равной 0,1 мкм, постоянная k равна 4,0. Концентрация акцепторной примеси в переходном слое уменьшается от значения 5·1018 см-3 до значения 1·1018 см-3 также по линейному закону, следуя формуле F2(d)=а·d+с, где а и с - постоянные для данной толщины переходного слоя. Для толщины а, равной 0,1 мкм, а и с равны - 4·1019 и 5·1018 соответственно.In the second modification, the inventive Heterostructure (also illustrated in Fig. 3) consistently consists of a
На буферном слое Гетероструктуры был выращен просветляющий слой и изготовлены полупрозрачные фотокатоды, на которых получены следующие выходные параметры:An antireflection layer was grown on the buffer layer of the Heterostructure and translucent photocathodes were fabricated, on which the following output parameters were obtained:
- интегральная чувствительность, равная 2760 мкА/лм и- integrated sensitivity equal to 2760 μA / lm and
- квантовая эффективность на длине волны 700 нм, равная 46%.- quantum efficiency at a wavelength of 700 nm, equal to 46%.
В третьей модификации заявляемая Гетероструктура (также поясняется Фиг. 3) последовательно состоит из подложки 1 из GaAs толщиной 700 мкм, n-типа проводимости, стопорного слоя 2 из р-AlxGa1-xAs, где значение «х» равно 0,9, толщиной 1,5 мкм, с концентрацией Р1 акцепторной примеси 31018 см-3; активного слоя 3 из р-GaAs толщиной 3,0 мкм, с концентрацией Р2 акцепторной примеси 1,5 1019 см-3; переходного слоя 4 переменного состава р-типа проводимости толщиной 1,0 мкм и буферного слоя 5 из AlyGa1-yAs, где значение «у» равно 0,7, толщиной 1,0 мкм, с концентрацией Р3 акцепторной примеси 3·1018 см-3. При этом переходный слой 4 имеет состав, изменяющийся от GaAs на границе с активным слоем 3 до AlyGa1-yAs, где значение «у» равно 0,7, на границе с буферным слоем 5 по линейному закону, рассчитанному по формуле F1(d)=k·d, где d - толщина переходного слоя и k - постоянная для данной толщины переходного слоя. Определено, что для толщины переходного слоя, равной 1,0 мкм, постоянная k равна 0,7. Концентрация акцепторной примеси в переходном слое уменьшается от значения 1,5·1019 см-3 до значения 3·1018 см-3, также по линейному закону, следуя формуле F2(d)=а·d+с, где а и с - постоянные для данной толщины переходного слоя. Для толщины d, равной 1,0 мкм, а и с равны -1,2·1019 и 1,5·1019 соответственно.In the third modification, the inventive Heterostructure (also illustrated in Fig. 3) consistently consists of a
На буферном слое Гетероструктуры был выращен просветляющий слой и изготовлены полупрозрачные фотокатоды, на которых получены следующие выходные параметры:An antireflection layer was grown on the buffer layer of the Heterostructure and translucent photocathodes were fabricated, on which the following output parameters were obtained:
- интегральная чувствительность, равная 3030 мкА/лм и- integral sensitivity equal to 3030 μA / lm and
- квантовая эффективность на длине волны 700 нм, равная 50%.- quantum efficiency at a wavelength of 700 nm, equal to 50%.
В следующей модификации Гетероструктура имеет конструкцию в соответствии с первой модификацией с отличием в выборе подложки 1. При этом изменения в выходных параметрах отмечены на уровне погрешности измерений.In the next modification, the heterostructure has a design in accordance with the first modification with a difference in the choice of
В следующей модификации Гетероструктура имеет конструкцию о соответствии с первой модификацией с отличием в выборе подложки 1 р-типа. При этом изменения в выходных параметрах отмечены на уровне погрешности измерений.In the next modification, the heterostructure has a design in accordance with the first modification with a difference in the choice of p-
В следующих модификациях отличие от первой модификации состоит в другом математическом законе изменений функций F1(d) и F2(d), т.е. состава переходного слоя 4 и концентрации легирующей примеси. Для экспоненциального и логарифмического изменений функций F1 и F2 были проведены расчеты соответствующих Гетероструктур. Все остальные параметры не отличались от Гетероструктуры первой модификации.In the following modifications, the difference from the first modification consists in another mathematical law of changes in the functions F 1 (d) and F 2 (d), i.e. the composition of the
Для экспоненциального случая состав переходного слоя изменяется по закону F1(d)=q·ехр(d)+w, и концентрация акцепторной примеси переходного слоя изменяется по закону F2(d)=t·ехр(р·а), где d - толщина переходного слоя 4, мкм, q, w, t и p - постоянные, определены равными 0,75, -0,75, 1·1019, -2,926 соответственно.For the exponential case, the composition of the transition layer varies according to the law F 1 (d) = q · exp (d) + w, and the concentration of the acceptor impurity of the transition layer changes according to the law F 2 (d) = t · exp (p · a), where d - the thickness of the
Для логарифмического случая состав переходного слоя изменяется по закону F1(d)=g·ln(h+d), и концентрация акцепторной примеси переходного слоя 4 изменяется по закону F2(d)=j·ln(e+m*d), где d - толщина переходного слоя 4 мкм, g, h, j и m - постоянные, определены равными 1,255, 1, 1·1019, -2,722 соответственно, а е - основание натурального логарифма (математическая константа, примерно равная 2,718). Изменения в выходных параметрах для данных двух случаев отмечены на уровне погрешности измерений.For the logarithmic case, the composition of the transition layer varies according to the law F 1 (d) = g · ln (h + d), and the concentration of the acceptor impurity of the
В следующих модификациях Гетероструктуры имеют конструкцию в соответствии с первой модификацией с тем отличием, что введен между подложкой и стопорным слоем промежуточный слой из нелегированного GaAs с различными его толщинами, равными: 0,125 мкм, 0,05 мкм и 0,2 мкм. Изменения в выходных параметрах для последних трех модификаций отмечены на уровне погрешности измерений.In the following modifications, the heterostructures are constructed in accordance with the first modification with the difference that an intermediate layer of undoped GaAs with different thicknesses of 0.125 μm, 0.05 μm, and 0.2 μm is introduced between the substrate and the stopper layer. Changes in the output parameters for the last three modifications are noted at the level of measurement error.
При использовании заявляемой конструкции были улучшены характеристики полупрозрачных фотокатодов из арсенида галлия: повышена интегральная чувствительность выше 2500 мкА/лм и квантовая эффективность на длине волны 700 нм выше 45%.When using the claimed design, the characteristics of translucent photocathodes made of gallium arsenide were improved: the integrated sensitivity was increased above 2500 μA / lm and the quantum efficiency at a wavelength of 700 nm was above 45%.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Предложенная гетероструктура полупрозрачного фотокатода может быть использована при изготовлении фоточувствительного элемента оптоэлектронных устройств: электронно-оптических преобразователей, фотоумножителей, используемых в детекторах излучений.The proposed heterostructure of a translucent photocathode can be used in the manufacture of a photosensitive element of optoelectronic devices: electron-optical converters, photomultipliers used in radiation detectors.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014128761/28A RU2569041C1 (en) | 2014-07-14 | 2014-07-14 | Heterostructure for translucent photocathode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014128761/28A RU2569041C1 (en) | 2014-07-14 | 2014-07-14 | Heterostructure for translucent photocathode |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2569041C1 true RU2569041C1 (en) | 2015-11-20 |
Family
ID=54598296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014128761/28A RU2569041C1 (en) | 2014-07-14 | 2014-07-14 | Heterostructure for translucent photocathode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2569041C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3958143A (en) * | 1973-01-15 | 1976-05-18 | Varian Associates | Long-wavelength photoemission cathode |
FR2538620B1 (en) * | 1982-12-23 | 1985-06-07 | Labo Electronique Physique | GLASS-SEMICONDUCTOR COMPOSITE STRUCTURE AND DEVICES MADE THEREFROM |
RU2335031C1 (en) * | 2006-11-17 | 2008-09-27 | ФГУП "Научно-исследовательский институт физических проблем им. Ф.В. Лукина" | Heterostructure for photocathode |
RU90933U1 (en) * | 2009-04-29 | 2010-01-20 | Открытое акционерное общество "Катод" | ELECTRON-OPTICAL CONVERTER |
RU2010132315A (en) * | 2010-08-02 | 2012-02-10 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН (RU) | PHOTOCATODE |
-
2014
- 2014-07-14 RU RU2014128761/28A patent/RU2569041C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3958143A (en) * | 1973-01-15 | 1976-05-18 | Varian Associates | Long-wavelength photoemission cathode |
FR2538620B1 (en) * | 1982-12-23 | 1985-06-07 | Labo Electronique Physique | GLASS-SEMICONDUCTOR COMPOSITE STRUCTURE AND DEVICES MADE THEREFROM |
RU2335031C1 (en) * | 2006-11-17 | 2008-09-27 | ФГУП "Научно-исследовательский институт физических проблем им. Ф.В. Лукина" | Heterostructure for photocathode |
RU90933U1 (en) * | 2009-04-29 | 2010-01-20 | Открытое акционерное общество "Катод" | ELECTRON-OPTICAL CONVERTER |
RU2010132315A (en) * | 2010-08-02 | 2012-02-10 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН (RU) | PHOTOCATODE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dong et al. | Germanium-tin on Si avalanche photodiode: device design and technology demonstration | |
CN102610472B (en) | Reflective GaA1As photoelectric cathode with sensitive peak response at 532nm and preparation method of reflective GaA1As photoelectric cathode | |
CN103903939B (en) | A kind of blue Elongation index doping Transmission-mode GaAs photocathode and preparation method thereof | |
US8367452B2 (en) | Infrared detector, infrared detecting apparatus, and method of manufacturing infrared detector | |
US20150179863A1 (en) | Avalanche photodiode utilizing interfacial misfit array | |
Shao et al. | Significant performance improvement in AlGaN solar-blind avalanche photodiodes by exploiting the built-in polarization electric field | |
Ainbund et al. | Solar-blind UV photocathodes based on AlGaN heterostructures with a 300-to 330-nm spectral sensitivity threshold | |
US20150179857A1 (en) | Semiconductor epitaxial structures and semiconductor optoelectronic devices comprising the same | |
CN102064206A (en) | Multi-component gradient-doping GaN UV (Ultraviolet) light cathode material structure and manufacture method thereof | |
US20210249545A1 (en) | Optoelectronic devices having a dilute nitride layer | |
Piotrowski et al. | Dark currents, responsivity, and response time in graded gap HgCdTe structures | |
CN105449066A (en) | Superlattice graded buffer layer transmissive AlGaN ultraviolet cathode and preparation method therefor | |
US20150214402A1 (en) | Light receiving element and solar cell including light receiving element | |
CN107393787B (en) | The blue green light sensitive transmission formula GaAlAs cathode of Al composition gradient gradual change | |
RU2569041C1 (en) | Heterostructure for translucent photocathode | |
CN103779436B (en) | Transmission-type AlGaN ultraviolet light photo negative electrode and preparation method thereof | |
JP5279070B2 (en) | Semiconductor element | |
JP2007158227A (en) | Infrared photodetector, and method of manufacturing same | |
CN114023857B (en) | LED epitaxial structure and preparation method thereof | |
US8847204B2 (en) | Germanium electroluminescence device and fabrication method of the same | |
JP6764705B2 (en) | Infrared light receiving element | |
US20190363214A1 (en) | Solar Cells and Methods of Making the Same | |
Ji et al. | First-principles studies of electronic structure and optical properties of GaN surface doped with Si | |
Ishigami et al. | Development of a high-sensitivity UV photocathode using GaN film that works in transmission mode | |
Zhang et al. | Research on surface photovoltage spectroscopy for GaAs photocathodes with AlxGa1? xAs buf fer layer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20161124 |