RU2569042C1 - Production of heterostructure for translucent photocathode - Google Patents
Production of heterostructure for translucent photocathode Download PDFInfo
- Publication number
- RU2569042C1 RU2569042C1 RU2014128762/28A RU2014128762A RU2569042C1 RU 2569042 C1 RU2569042 C1 RU 2569042C1 RU 2014128762/28 A RU2014128762/28 A RU 2014128762/28A RU 2014128762 A RU2014128762 A RU 2014128762A RU 2569042 C1 RU2569042 C1 RU 2569042C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- zinc
- grown
- heterostructure
- concentration
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)
- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области технологии изготовления полупроводниковых материалов и приборов методом газофазной эпитаксии с использованием металлорганических соединений, в частности к изготовлению фоточувствительного элемента оптоэлектронных устройств, а именно к технологии выращивания гетероструктуры для полупроводникового полупрозрачного фотокатода с активным слоем из арсенида галлия, фоточувствительного в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне.The invention relates to the field of manufacturing technology of semiconductor materials and devices by gas-phase epitaxy using organometallic compounds, in particular to the manufacture of a photosensitive element of optoelectronic devices, namely, the technology of growing a heterostructure for a semiconductor translucent photocathode with an active layer of gallium arsenide, photosensitive in visible and near infrared range.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Известен способ изготовления гетероструктуры полупроводникового полупрозрачного фотокатода из арсенида галлия методом жидкофазной эпитаксии [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.]. Недостатком этого способа является малая производительность и высокая плотность кристаллических дефектов гетероструктуры.A known method of manufacturing a heterostructure of a semiconductor translucent photocathode of gallium arsenide by liquid phase epitaxy [I.V. Pinchuk, Development of semiconductor materials for night-time monitoring devices and industrial technology for their production, The dissertation for the degree of candidate of technical sciences, Moscow, 2001]. The disadvantage of this method is the low productivity and high density of crystalline defects of the heterostructure.
Известен способ изготовления гетероструктуры полупроводникового полупрозрачного фотокатода из арсенида галлия методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Недостатком этого способа является малая производительность [И. Сахно, А.В. Долгих, В.Г. Чубарев, И.И. Мараховка, Ю.Г. Галицын, В.Г. Мансуров, А.С. Суранов, Письма в ЖТФ, 1996, том 22, выпуск 23].A known method of manufacturing a heterostructure of a semiconductor translucent photocathode from gallium arsenide by molecular beam epitaxy. The disadvantage of this method is the low productivity [I. Sakhno, A.V. Dolgikh, V.G. Chubarev, I.I. Marakhovka, Yu.G. Galitsyn, V.G. Mansurov, A.S. Suranov, Letters in ZhTF, 1996, volume 22, issue 23].
Наиболее близким к предлагаемому способу по совокупности существующих признаков является способ изготовления гетероструктуры полупроводникового полупрозрачного фотокатода из арсенида галлия методом МОС-гидридной эпитаксии [патент US 6597112 B1, 22.07.2003, H01J 40/06]. Недостатком этого способа является то, что активный слой фотокатодной гетероструктуры, представляющий собой легированный цинком арсенид галлия с концентрацией атомов акцепторной примеси не менее 5·1018 см-3, выращивается при температурах более 650°C. Для таких температур характерна сильная десорбция атомов цинка с поверхности растущего эпитаксиального слоя, что вызывает ухудшение кристаллического совершенства материала активного слоя с сопутствующим ухудшением диффузионной длины и скорости рекомбинации неосновных носителей заряда. Это приводит к ухудшению квантовой эффективности и интегральной чувствительности фотокатода, изготавливаемого из гетероструктуры, полученной таким способом.Closest to the proposed method for the totality of existing features is a method of manufacturing a heterostructure of a semiconductor semitransparent photocathode from gallium arsenide by the method of MOS hydride epitaxy [patent US 6597112 B1, 07/22/2003, H01J 40/06]. The disadvantage of this method is that the active layer of the photocathode heterostructure, which is zinc doped with gallium arsenide with a concentration of acceptor impurity atoms of at least 5 · 10 18 cm -3 , is grown at temperatures above 650 ° C. Such temperatures are characterized by strong desorption of zinc atoms from the surface of the growing epitaxial layer, which causes a deterioration in the crystal perfection of the material of the active layer with a concomitant decrease in the diffusion length and recombination rate of minority charge carriers. This leads to a deterioration in the quantum efficiency and integrated sensitivity of the photocathode made from the heterostructure obtained in this way.
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, полученной предлагаемым способом, за счет уменьшения вероятности образования дислокаций несоответствия в переходном и буферном слоях 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 "transparency" mode, based on a heterostructure with an active layer of gallium arsenide obtained by the proposed method, by reducing the likelihood of misfit dislocations in the transition and buffer layers of the heterostructure, removal of the potential barrier for minority charge carriers at the boundary of the active and transition layers and, therefore, with izheniya recombination rate of minority charge carriers at the interface between the active and buffer layers.
В соответствии с изобретением технический результат достигается тем, что предложен способ получения гетероструктуры для полупрозрачного фотокатода методом МОС-гидридной эпитаксии, включающий выбор подложки арсенида галлия, ее нагрев в потоке водорода от комнатной температуры до температуры 600°C-640°C, выращивание при той же температуре подложки стопорного слоя p-AlxGa1-xAs с концентрацией примеси цинка и на нем выращивание активного слоя p-GaAs с концентрацией Р2 примеси цинка. Далее при повышении температуры подложки от 600°C-640°C до 700°C-760°C выращивают на активном слое переходной слой переменного состава от p-GaAs до p-AlyGa1-yAs. Во время выращивания переходного слоя, начиная от поверхности, граничащей с активным слоем, постепенно увеличивают поток подачи металлорганического соединения алюминия, обеспечивающего возрастание содержания алюминия в переходном слое до величины «y» на его следующей поверхности. Также, начиная от поверхности, граничащей с активным слоем, постепенного уменьшают поток подачи металлорганического соединения цинка во время выращивания переходного слоя для обеспечения в нем уменьшения концентрации примеси цинка от величины Р2 на поверхности, граничащей с активным слоем, до величины Р3 на его следующей поверхности. На ней далее при температуре подложки 700°C-760°C выращивают буферный слой p-AlyGa1-yAs с концентрацией Р3 примеси цинка. Все слои гетероструктуры выращивают со скоростью роста от 0,1 до 3,0 мкм/час.In accordance with the invention, the technical result is achieved by the fact that a method for producing a heterostructure for a translucent photocathode by the MOS hydride epitaxy method is proposed, which includes selecting a gallium arsenide substrate, heating it in a hydrogen stream from room temperature to a temperature of 600 ° C-640 ° C, growing at that the same temperature of the substrate of the p-Al x Ga 1-x As retaining layer with a concentration of zinc impurity and on it the growth of an active p-GaAs layer with a concentration of P 2 zinc impurity. Then, with an increase in the substrate temperature from 600 ° C – 640 ° C to 700 ° C – 760 ° C, a transition layer of variable composition from p-GaAs to p-Al y Ga 1-y As is grown on the active layer. During the cultivation of the transition layer, starting from the surface adjacent to the active layer, the feed flow of the organometallic aluminum compound is gradually increased, providing an increase in the aluminum content in the transition layer to the value “y” on its next surface. Also, starting from the surface adjacent to the active layer, the feed flow of the organometallic zinc compound during the transition layer is gradually reduced to ensure that the zinc impurity concentration decreases from the value of P 2 on the surface adjacent to the active layer to the value of P 3 at its next surface. On it, further, at a substrate temperature of 700 ° C-760 ° C, a p-Al y Ga 1-y As buffer layer with a concentration of P 3 zinc impurities is grown. All layers of the heterostructure are grown at a growth rate of 0.1 to 3.0 μm / h.
Предложена новая и неочевидная совокупность признаков способа получения гетероструктуры с активным слоем из арсенида галлия, позволившая значительно повысить интегральную чувствительность и квантовую эффективность полупроводникового полупрозрачного фотокатода, работающего в режиме «на просвет», изготовленного из гетероструктуры, полученной предложенным способом. При этом выращивают стопорный слой p-AlxGa1-xAs из соединений, содержащих мышьяк, и металлорганических соединений галлия, алюминия и цинка с потоками, обеспечивающими содержание алюминия «x» и концентрацию P1 примеси цинка в стопорном слое, активный слой p-GaAs из соединений, содержащих мышьяк, и металлорганических соединений галлия и цинка с потоком, обеспечивающим концентрацию Р2 примеси цинка в активном слое, переходной слой из соединений, содержащих мышьяк, и металлорганических соединений галлия, алюминия и цинка, а также буферный слой p-AlyGay-1As из соединений, содержащих мышьяк, и металлорганических соединений галлия, алюминия и цинка с потоками, обеспечивающими содержание алюминия «y» и концентрацию Р3 примеси цинка в буферном слое.A new and non-obvious set of features of a method for producing a heterostructure with an active layer of gallium arsenide is proposed, which can significantly increase the integral sensitivity and quantum efficiency of a semiconductor translucent photocathode operating in the "transparency" mode made of a heterostructure obtained by the proposed method. The p-Al x Ga 1-x As retaining layer is grown from compounds containing arsenic and organometallic compounds of gallium, aluminum and zinc with streams providing an aluminum content “x” and a concentration of P 1 zinc impurities in the retaining layer, the active layer p -GaAs from compounds containing arsenic and organometallic compounds of gallium and zinc with a stream providing a concentration of P 2 zinc impurities in the active layer, a transition layer from compounds containing arsenic, and organometallic compounds of gallium, aluminum and zinc, as well as a buffer layer p Al y g a y-1 As from compounds containing arsenic, and organometallic compounds of gallium, aluminum and zinc with streams providing the aluminum content “y” and the concentration of P 3 zinc impurities in the buffer layer.
Понижение температуры подложки при выращивании активного слоя ниже 600°C приводит к тому, что атомы элементов, попадающие из газовой фазы на поверхность растущего эпитаксиального слоя, не успевают встраиваться в энергетически выгодные положения, соответствующие узлам кристаллической решетки. Это ухудшает кристаллическое совершенство материала активного слоя и вызывает уменьшение диффузионной длины, увеличение скорости рекомбинации неосновных носителей заряда и ухудшение характеристик фотокатода. Усиление десорбции атомов цинка с поверхности растущего эпитаксиального слоя при температурах подложки выше 640°C также вызывает ухудшение кристаллического совершенства материала активного слоя с аналогичными последствиями. Необходимость роста буферного слоя при температуре подложки 700-760°C объясняется значительным содержанием в нем алюминия. Высокое сродство атомов алюминия к кислороду приводит к образованию комплексов, которые образуют глубокие уровни и выступают в качестве центров рассеяния, снижая диффузионную длину и повышая скорость рекомбинации неосновных носителей заряда, генерируемых в буферном слое при облучении светом, и, таким образом, уменьшая вероятность диффузии этих носителей к эмитирующей поверхности фотокатода. Повышение температуры выращивания слоя с высоким содержанием алюминия подавляет внедрение атомов кислорода и снижает концентрацию упомянутых комплексов, что приводит в соответствии с вышеописанным механизмом к увеличению квантового выхода и интегральной чувствительности фотокатода. Стопорный слой, несмотря на еще более высокое содержание алюминия, выращивается при температуре подложки 600-640°C, поскольку в дальнейшем он удаляется и не оказывает влияния на работу фотокатода.Lowering the temperature of the substrate when growing the active layer below 600 ° C leads to the fact that the atoms of the elements falling from the gas phase onto the surface of the growing epitaxial layer do not have time to integrate into energetically favorable positions corresponding to the nodes of the crystal lattice. This worsens the crystalline perfection of the material of the active layer and causes a decrease in the diffusion length, an increase in the rate of recombination of minority charge carriers, and a deterioration in the characteristics of the photocathode. The enhanced desorption of zinc atoms from the surface of the growing epitaxial layer at substrate temperatures above 640 ° C also causes a deterioration in the crystalline perfection of the material of the active layer with similar consequences. The need for growth of the buffer layer at a substrate temperature of 700-760 ° C is explained by the significant aluminum content in it. The high affinity of aluminum atoms for oxygen leads to the formation of complexes that form deep levels and act as scattering centers, reducing the diffusion length and increasing the rate of recombination of minority charge carriers generated in the buffer layer upon exposure to light, and thus reducing the probability of diffusion of these carriers to the emitting surface of the photocathode. An increase in the temperature of growing a layer with a high aluminum content suppresses the incorporation of oxygen atoms and reduces the concentration of the mentioned complexes, which, in accordance with the above mechanism, leads to an increase in the quantum yield and integrated sensitivity of the photocathode. The retaining layer, despite an even higher aluminum content, is grown at a substrate temperature of 600-640 ° C, since it is subsequently removed and does not affect the operation of the photocathode.
Технический результат достигается также тем, что при выращивании переходного слоя обеспечивают в нем монотонно возрастающее и непрерывное содержание «y» алюминия и монотонно убывающее и непрерывное содержание цинка, что приводит к дальнейшему уменьшению вероятности образования дислокаций несоответствия в переходном и буферном слоях, устранению потенциального барьера для неосновных носителей заряда на границе активного и переходного слоев, снижению скорости рекомбинации неосновных носителей заряда на границе между активным и переходного слоями и, следовательно, улучшению характеристик фотокатодов.The technical result is also achieved by the fact that when growing the transition layer, it provides a monotonically increasing and continuous content of aluminum “y” and a monotonously decreasing and continuous content of zinc, which further reduces the likelihood of misfit dislocations in the transition and buffer layers, eliminating the potential barrier for minority charge carriers at the boundary of the active and transition layers, lowering the rate of recombination of minority charge carriers at the boundary between the active and the transition single layers and, therefore, improving the characteristics of the photocathodes.
Технический результат достигается тем, что между подложкой и стопорным слоем выращивают промежуточный слой GaAs толщиной от 0,05 мкм до 0,2 мкм при температуре подложки 600-640°C, что приводит к уменьшению вероятности образования дислокаций несоответствия в стопорном и активном слоях во время их роста и возрастанию чувствительности и квантовой эффективности фотокатода.The technical result is achieved by the fact that a GaAs intermediate layer from 0.05 μm to 0.2 μm thick is grown between the substrate and the retainer layer at a substrate temperature of 600-640 ° C, which reduces the likelihood of misfit dislocations in the retainer and active layers during their growth and increase in sensitivity and quantum efficiency of the photocathode.
Кроме того, технический результат достигается тем, что:In addition, the technical result is achieved by the fact that:
- подложку выбирают n-типа проводимости;- the substrate is selected n-type conductivity;
- подложку выбирают p-типа проводимости;- the substrate is selected p-type conductivity;
- подложку выбирают i-типа проводимости;- the substrate is selected i-type conductivity;
- в буферном слое p-AlyGa1-yAs содержание «y» алюминия выбирают от 0,4 до 0,7;- in the buffer layer p-Al y Ga 1-y As the content of "y" aluminum is selected from 0.4 to 0.7;
- переходной слой выбирают толщиной от 0,10 мкм до 1,0 мкм;- the transition layer is selected with a thickness of 0.10 μm to 1.0 μm;
- концентрацию Р2 примеси цинка в активном слое выбирают от 5·1018 см-3 до 1,5·1019 см-3;- the concentration of P 2 zinc impurities in the active layer is selected from 5 · 10 18 cm -3 to 1.5 · 10 19 cm -3 ;
- концентрацию Р3 примеси цинка в буферном слое выбирают от 1·1018 см-3 до 3·1018 см-3.- the concentration of P 3 zinc impurities in the buffer layer is selected from 1 · 10 18 cm -3 to 3 · 10 18 cm -3 .
Нами не найдена предложенная совокупность признаков изобретения, что подтверждает наличие его новизны. Кроме того, предложенный способ получения гетероструктуры полупрозрачного фотокатода с активным слоем из арсенида галлия содержит неочевидную совокупность последовательности слоев, температур их выращивания, состава подаваемых реагентов, что позволяет сделать вывод соответствия предложения критерию «изобретательский уровень».We have not found the proposed combination of features of the invention, which confirms the presence of its novelty. In addition, the proposed method for producing a heterostructure of a translucent photocathode with an active layer of gallium arsenide contains an unobvious set of sequence of layers, temperatures of their growth, and the composition of the supplied reagents, which allows us to conclude that the proposal meets the criterion of "inventive step".
Технологическая реализация предложенной в настоящем 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 present 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
Настоящее изобретение поясняется чертежом на Фиг. 1, на котором схематично изображена конструкция гетероструктуры для полупроводникового полупрозрачного фотокатода с активным слоем из арсенида галлия.The present invention is illustrated by the drawing in FIG. 1, which schematically shows the structure of a heterostructure for a semiconductor translucent photocathode with an active layer of gallium arsenide.
Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention
В дальнейшем изобретение поясняется конкретными вариантами осуществления предложенного способа получения гетероструктуры для полупрозрачного фотокатода с активным слоем из арсенида галлия (далее «Гетероструктура»). Нами далее приводится часть вариантов способа получения Гетероструктуры из совокупности возможных.The invention is further explained by specific embodiments of the proposed method for producing a heterostructure for a translucent photocathode with an active layer of gallium arsenide (hereinafter referred to as “Heterostructure”). We further give a part of the variants of the method for producing a heterostructure from the totality of possible ones.
Пример 1. Заявляемый способ изготовления Гетероструктуры, схематично изображенной на Фиг. 1, осуществляют методом МОС-гидридной эпитаксии в несколько стадий. Подложку 1 GaAs выбирают толщиной 500 мкм n-типа проводимости, нагревают ее в протоке высокочистого водорода при температуре 620°C, затем на нее последовательно осаждают слои гетероструктуры с помощью подачи в проток водорода паров триметилалюминия и триметилгаллия в качестве источников алюминия, галлия, гидрида мышьяка в качестве источника мышьяка, паров диэтилцинка в качестве источника акцепторной примеси. Все слои гетероструктуры выращивают со скоростью роста, равной 1,55 мкм/час.Example 1. The inventive method for manufacturing a heterostructure schematically depicted in FIG. 1, carried out by the method of MOS hydride epitaxy in several stages. The
На подложке 1 при ее температуре 620°C выращивают:On the
- стопорный слой 2 p-AlxGa1-xAs, где значение «x» равно 0,7 с концентрацией Р1 акцепторной примеси, равной 2·1018 см-3, и толщиной, равной 0,9 мкм;- the stopper layer 2 p-Al x Ga 1-x As, where the value of "x" is 0.7 with a concentration of P 1 acceptor impurities equal to 2 · 10 18 cm -3 and a thickness equal to 0.9 μm;
- активный слой 3 p-GaAs с концентрацией Р2 акцепторной примеси, равной 1·1019 см-3, и толщиной, равной 2,0 мкм.- active layer 3 p-GaAs with a concentration of P 2 acceptor impurities equal to 1 · 10 19 cm -3 , and a thickness equal to 2.0 μm.
Затем производят постепенный подъем температуры подложки 1 до 730°C с одновременным осаждением переходного слоя 4, толщиной, равной 0,55 мкм. Переходной слой 4 выращивают переменного состава от p-GaAs (вблизи границы с активным слоем 3) до p-AlyGa1-yAs, где значение «у» равно 0,55 (вблизи границы со следующим за ним, буферным слоем 5) с линейным изменением величины алюминия по толщине слоя, постепенно увеличивая во время его роста поток подачи металлорганического соединения алюминия. Кроме того, переходной слой 4 выращивают при постепенном уменьшении потока подачи металлорганического соединения цинка во время его роста для обеспечения линейного уменьшения концентрации цинка от Р2, равной 1·1019 см-3 на границе с активным слоем 3, до Р3, равной 2·1018 см-3 на границе с буферным слоем 5.Then produce a gradual rise in the temperature of the
Далее при той же температуре 730°C выращивают буферный слой 5 p-AlyGa1-yAs при «y», равном 0,55, с концентрацией Р3 акцепторной примеси, равной 2·1018 см-3, и толщиной, равной 0,55 мкм.Then, at the same temperature of 730 ° C, a buffer layer of 5 p-Al y Ga 1-y As is grown at “y” equal to 0.55, with a concentration of P 3 acceptor impurity equal to 2 · 10 18 cm -3 , and a thickness equal to 0.55 microns.
Технологические закономерности роста переходного слоя зависят от вида металлорганических соединений алюминия, галлия и цинка, устройства роста и т.д., и известным путем рассчитываются режимы, обеспечивающие в переходном слое 4 линейное возрастание содержания алюминия от чистого арсенида галлия (у границы с активным слоем 3) до значения «y» (у границы с буферным слоем 5) и линейное уменьшение концентрации цинка от Р2 на границе с активным слоем 3 до Р3 на границе с буферным слоем 5. Для расчета расходов металлорганических соединений, необходимых для получения слоев требуемого состава и легирования, используются известные таблицы соответствия концентраций потоков и параметров гетероструктур.Technological patterns of growth of the transition layer depend on the type of organometallic compounds of aluminum, gallium and zinc, growth devices, etc., and in a known way the modes are calculated that ensure a linear increase in the aluminum content of pure gallium arsenide in the transition layer 4 (at the boundary with the active layer 3 ) to a value «y» (near the boundary with the buffer layer 5) and a linear decrease in the concentration of zinc from P 2 at the boundary with the
После завершения роста Гетероструктуры выращенные пластины передавали на последующий технологический цикл создания элемента фотокатода и его сборку. На изготовленных полупрозрачных фотокатодах были получены следующие выходные параметры:After completion of the growth of the Heterostructure, the grown plates were transferred to the subsequent technological cycle of creating the photocathode element and its assembly. The following output parameters were obtained on fabricated translucent photocathodes:
- 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.
Пример 2. В этом случае способ изготовления Гетероструктуры отличался от примера 1 следующим (см. Фиг.1). Выбирают подложку 1 GaAs толщиной 300 мкм n-типа проводимости, нагревают ее в протоке высокочистого водорода при температуре 600°C, затем при этой же температуре на ней выращивают стопорный слой 2 р-AlxGa1-xAs, где значение «x» равно 0,5 с концентрацией акцепторной примеси, равной 1·1018 см-3, и толщиной, равной 0,1 мкм, и активный слой 3 p-GaAs с концентрацией Р2 акцепторной примеси, равной 5·1018 см-3, и толщиной, равной 1,0 мкм.Example 2. In this case, the manufacturing method of the Heterostructure differed from Example 1 as follows (see Figure 1). A 300-μm n-
Постепенный подъем температуры подложки 1 до 700°C производят одновременно с осаждением переходного слоя 4 p-типа переменного состава от p-GaAs (вблизи границы с активным слоем 3) до p-AlyGa1-yAs, где значение «y» равно 0,4 (вблизи границы со следующим буферным слоем 5), а также с линейным уменьшением концентрации цинка от Р2, равной 5·1018 см-3 на границе с активным слоем 3, до Р3, равной 1·1018 см-3 на границе с буферным слоем 5. Толщина слоя равна 0,1 мкм.A gradual increase in the
На переходном слое 4 далее при той же температуре 700°C выращивают буферный слой 5 p-AlyGa1-yAs, при значении «y», равном 0,4, с концентрацией Р3 акцепторной примеси, равной 1·1018 см-3, и толщиной, равной 0,1 мкм. Все слои гетероструктуры выращивают со скоростью роста, равной 0,1 мкм/час.On the
После завершения роста Гетероструктуры выращенные пластины передавали на последующий технологический цикл создания элемента фотокатода и его сборку. На изготовленных полупрозрачных фотокатодах были получены следующие выходные параметры:After completion of the growth of the heterostructure, the grown plates were transferred to the subsequent technological cycle of creating the photocathode element and its assembly. The following output parameters were obtained on fabricated translucent photocathodes:
- интегральная чувствительность, равная 2860 мкА/Лм, и- integral sensitivity equal to 2860 μA / Lm, and
- квантовая эффективность на длине волны 700 нм, равная 47%.- quantum efficiency at a wavelength of 700 nm, equal to 47%.
Пример 3. В этом случае способ изготовления Гетероструктуры отличался от примера 1 следующим (см. Фиг. 1). Выбирают подложку 1 GaAs толщиной 700 мкм n-типа проводимости, нагревают ее в протоке высокочистого водорода при температуре 640°C, затем при этой же температуре на ней выращивают стопорный слой 2 p-AlxGa1-xAs, где значение «x» равно 0,9 с концентрацией Р1 акцепторной примеси, равной 3·1018 см-3 и толщиной, равной 1,5 мкм; и активный слой 3 p-GaAs с концентрацией Р2 акцепторной примеси, равной 1,5·1019 см-3, и толщиной, равной 3,0 мкм.Example 3. In this case, the manufacturing method of the Heterostructure differed from Example 1 as follows (see Fig. 1). A 1 GaAs substrate with a thickness of 700 μm of n-type conductivity is selected, it is heated in a duct of high-purity hydrogen at a temperature of 640 ° C, then at this temperature a retaining layer 2 p-Al x Ga 1-x As is grown on it, where the value is “x” equal to 0.9 with a concentration of P 1 acceptor impurity equal to 3 · 10 18 cm -3 and a thickness equal to 1.5 microns; and p-GaAs
Постепенный подъем температуры подложки 1 до 760°C производят одновременно с осаждением переходного слоя 4 p-типа переменного состава от р-GaAs (вблизи границы с активным слоем 3) до p-AlyGa1-yAs, где значение «y» равно 0,7 (вблизи границы со следующим буферным слоем 5), а также с линейным уменьшением концентрации цинка от Р2, равной 1,5·1019 см-3 на границе с активным слоем 3, до Р3, равной 3·1018 см-3 на границе с буферным слоем 5. Толщина слоя равна 1,0 мкм.A gradual rise in the
На переходном слое 4 далее при той же температуре 760°C выращивают буферный слой 5 p-AlyGa1-yAs, при значении «у», равном 0,7, с концентрацией Р3 акцепторной примеси, равной 3·1018 см-3, и толщиной, равной 1,0 мкм. Все слои гетероструктуры выращивают со скоростью роста, равной 3,0 мкм/час.On the
После завершения роста Гетероструктуры выращенные пластины передавали на последующий технологический цикл создания элемента фотокатода и его сборку. На изготовленных полупрозрачных фотокатодах были получены следующие выходные параметры:After completion of the growth of the heterostructure, the grown plates were transferred to the subsequent technological cycle of creating the photocathode element and its assembly. The following output parameters were obtained on fabricated translucent photocathodes:
- интегральная чувствительность, равная 3100 мкА/Лм, и- integrated sensitivity equal to 3100 μA / Lm, and
- квантовая эффективность на длине волны 700 нм, равная 51%.- quantum efficiency at a wavelength of 700 nm, equal to 51%.
Следующий вариант предложенного способа отличается от первого тем, что использована подложка арсенида галлия i-типа проводимости.The next variant of the proposed method differs from the first in that it uses a substrate of gallium arsenide of i-type conductivity.
Следующий вариант предложенного способа отличается от первого тем, что использована подложка арсенида галлия p-типа проводимости.The next variant of the proposed method differs from the first in that a p-type gallium arsenide substrate is used.
Следующий вариант предложенного способа отличается от первого варианта тем, что перед осаждением стопорного слоя на подложку арсенида галлия после ее нагрева до температуры 620°C предварительно осаждают слой нелегированного арсенида галлия, названный промежуточным слоем, толщиной 0,125±0,025 мкм, с помощью подачи в проток водорода паров триметилгаллия в качестве источника галлия, гидрида мышьяка в качестве источника мышьяка.The next variant of the proposed method differs from the first variant in that before the deposition of the stopper layer on the gallium arsenide substrate after it is heated to a temperature of 620 ° C, a layer of undoped gallium arsenide, called an intermediate layer, with a thickness of 0.125 ± 0.025 μm, is pre-deposited by feeding hydrogen into the duct trimethylgallium vapor as a source of gallium; arsenic hydride as a source of arsenic.
Для рассмотренных трех последних вариантов способа изготовления гетероструктуры для полупрозрачного фотокатода изменения в выходных параметрах отмечены на уровне погрешности измерений.For the considered three last variants of the method for manufacturing a heterostructure for a translucent photocathode, changes in the output parameters are noted at the level of measurement error.
С использованием предложенного способа изготовления фотоэмиссионной структуры для полупроводникового полупрозрачного фотокатода из арсенида галлия получены фотокатоды с повышенной минимум на 10% квантовой эффективностью. Полученные значения интегральной чувствительности превышают 2500 мкА/Лм, повышена интегральная чувствительность выше 2500 мкА/ЛмUsing the proposed method for manufacturing a photoemissive structure for a semiconductor translucent photocathode from gallium arsenide, photocathodes with an increased minimum of 10% quantum efficiency are obtained. The obtained values of the integrated sensitivity exceed 2500 μA / Lm, the integrated sensitivity is increased above 2500 μA / Lm
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Изобретение может быть использовано при изготовлении фоточувствительного элемента оптоэлектронных устройств: электронно-оптических преобразователей и фотоумножителей, используемых в детекторах излучений.The invention can be used in the manufacture of a photosensitive element of optoelectronic devices: electron-optical converters and photomultipliers used in radiation detectors.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014128762/28A RU2569042C1 (en) | 2014-07-14 | 2014-07-14 | Production of heterostructure for translucent photocathode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014128762/28A RU2569042C1 (en) | 2014-07-14 | 2014-07-14 | Production of heterostructure for translucent photocathode |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2569042C1 true RU2569042C1 (en) | 2015-11-20 |
Family
ID=54598297
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014128762/28A RU2569042C1 (en) | 2014-07-14 | 2014-07-14 | Production of heterostructure for translucent photocathode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2569042C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2213634A (en) * | 1987-12-08 | 1989-08-16 | Third Generation Technology Li | Photocathode structures |
US6597112B1 (en) * | 2000-08-10 | 2003-07-22 | Itt Manufacturing Enterprises, Inc. | Photocathode for night vision image intensifier and method of manufacture |
RU141786U1 (en) * | 2013-12-30 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "Электрон" | PHOTOELECTRONIC PROXIMITY TYPE WITH PHOTOCATHODE BASED ON HETEROSTRUCTURE А3В5 |
RU2012157618A (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "НПО "Геофизика-НВ" | PHOTOCATODE ASSEMBLY OF A VACUUM PHOTOELECTRONIC DEVICE WITH A SEMI-TRANSPARENT PHOTOCATODE AND METHOD OF ITS PRODUCTION |
-
2014
- 2014-07-14 RU RU2014128762/28A patent/RU2569042C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2213634A (en) * | 1987-12-08 | 1989-08-16 | Third Generation Technology Li | Photocathode structures |
US6597112B1 (en) * | 2000-08-10 | 2003-07-22 | Itt Manufacturing Enterprises, Inc. | Photocathode for night vision image intensifier and method of manufacture |
RU2012157618A (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "НПО "Геофизика-НВ" | PHOTOCATODE ASSEMBLY OF A VACUUM PHOTOELECTRONIC DEVICE WITH A SEMI-TRANSPARENT PHOTOCATODE AND METHOD OF ITS PRODUCTION |
RU141786U1 (en) * | 2013-12-30 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "Электрон" | PHOTOELECTRONIC PROXIMITY TYPE WITH PHOTOCATHODE BASED ON HETEROSTRUCTURE А3В5 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
В.И.Сахно и др., Арсенид-галлиевый фотокатод на основе гетероэпитаксиальной структуры AlGaAs/P+-GaAs/AlGaAs, выращенной методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Письма в ЖТФ, 1996, том 22, вып.23, стр.64-68. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102618238B1 (en) | Nitride semiconductor light emitting device | |
US10573783B2 (en) | Group III nitride semiconductor light-emitting element and method of manufacturing same | |
KR101933256B1 (en) | Method for producing an active zone for an optoelectronic semiconductor chip, and optoelectronic semiconductor chip | |
WO2015059988A1 (en) | Epitaxial wafer and method for manufacturing same | |
WO2016197650A1 (en) | Dopant-free algan-based ultraviolet light emitting diode and preparation method thereof | |
KR20140110873A (en) | Methods of fabricating dilute nitride semiconductor materials for use in photoactive devices and related structures | |
JP2010225870A (en) | Semiconductor element | |
Levin et al. | Photovoltaic converters of concentrated sunlight, based on InGaAsP (1.0 eV)/InP heterostructures | |
Kim et al. | Characteristics of OMVPE grown GaAsBi QW lasers and impact of post-growth thermal annealing | |
EP2768029B1 (en) | Multi-quantum well solar cell and method of manufacturing multi-quantum well solar cell | |
TWI541863B (en) | Methods of forming dilute nitride materials for use in photoactive devices and related structures | |
US20140367640A1 (en) | Light-emitting element, epitaxial wafer, and method for producing the epitaxial wafer | |
WO2021196533A1 (en) | Epitaxial wafer of red light emitting diode and manufacturing method therefor | |
RU2569042C1 (en) | Production of heterostructure for translucent photocathode | |
JP5833491B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor thin film | |
CN104638516B (en) | The production method of Macrolattice mismatch is tunable quantum-well laser epitaxial chip | |
CN114023857B (en) | LED epitaxial structure and preparation method thereof | |
RU2605839C2 (en) | Photoelectric converter | |
JP2012080010A (en) | Epitaxial wafer, semiconductor element, and method of manufacturing them | |
US8866146B2 (en) | Lattice-mismatched GaInP LED devices and methods of fabricating same | |
JPH0777200B2 (en) | Method for manufacturing compound semiconductor device | |
JP3109149B2 (en) | Compound semiconductor crystal growth method | |
Kim et al. | Characteristics of bulk InGaAsN and InGaAsSbN materials grown by metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) for solar cell application | |
Fedorov et al. | Dual-functional light-emitting and photo-detecting GaAsPN heterostructures on silicon | |
Hamzah et al. | Effects of three-step magnesium doping in p-GaN layer on the properties of InGaN-based light-emitting diode |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20161124 |