RU2781043C1 - High temperature ir photoresistor - Google Patents
High temperature ir photoresistor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781043C1 RU2781043C1 RU2021131217A RU2021131217A RU2781043C1 RU 2781043 C1 RU2781043 C1 RU 2781043C1 RU 2021131217 A RU2021131217 A RU 2021131217A RU 2021131217 A RU2021131217 A RU 2021131217A RU 2781043 C1 RU2781043 C1 RU 2781043C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photoresistor
- cds
- crystal
- producing
- electrolysis
- Prior art date
Links
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium(0) Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 230000003595 spectral Effects 0.000 abstract description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 6
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 abstract description 4
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 abstract description 4
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- FAPDDOBMIUGHIN-UHFFFAOYSA-K Antimony trichloride Chemical class Cl[Sb](Cl)Cl FAPDDOBMIUGHIN-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- AQCDIIAORKRFCD-UHFFFAOYSA-N Cadmium selenide Chemical compound [Cd]=[Se] AQCDIIAORKRFCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N Indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к оптоэлектронике, в частности, к разработке способа получения фоторезисторов на основе кристаллов, которые могут быть использованы в измерительных электронных приборах и для регистрации ближнего ИК-излучения до 140°С.The present invention relates to optoelectronics, in particular, to the development of a method for obtaining crystal-based photoresistors that can be used in measuring electronic devices and for recording near-IR radiation up to 140°C.
Известен способ получения фоторезистора, содержащий сапфировою подложку и приклеенную пластину ИК фоторезистора из кристаллического InSb с расположенной посередине фоточувствительной площадкой и металлическими контактами на периферии (заявка Японии №61-088115, МПК G01J 1/02, опубл. 06.05.1986 г.). Устройство предназначено для работы в инфракрасном спектральном диапазоне.A known method for producing a photoresistor containing a sapphire substrate and a glued plate of an IR photoresistor made of crystalline InSb with a photosensitive pad located in the middle and metal contacts on the periphery (Japan's application No. 61-088115, IPC
Известен способ получения ИК фоторезистора на основе кристалла CdS, размещенного на круглом, полом металлическом корпусе, CdS, наклеенного на изолирующую подложку, которая, в свою очередь, приклеивается в центре дна корпуса, из прозрачного для видимого света окошка. При этом в данном устройстве используют кристалл CdS, фотоэлектрические свойства которого зависят от прикладываемого к нему напряжения, причем спектральный диапазон фоточувствительности полупроводника составляет 510-530 нм., а токи, текущие через полупроводник варьируются в диапазоне 10-9-10-4 А, рабочие напряжения регулируются в интервале от единиц вольт до нескольких сотен вольт. (RU 164854 U1 «Фоторезистор на основе монокристалла CdS с фоточувствительностью, сверхлинейно возрастающей с ростом рабочего напряжения»). Опубликовано 08.12.2020 Бюл. №34. Недостатком данного способа получения фоторезистора является малый рабочий диапазон в видимой области спектра (510-530 нм).There is a known method for producing an IR photoresistor based on a CdS crystal placed on a round, hollow metal case, CdS, glued onto an insulating substrate, which, in turn, is glued in the center of the bottom of the case, from a window transparent to visible light. At the same time, this device uses a CdS crystal, the photoelectric properties of which depend on the voltage applied to it, and the spectral range of the photosensitivity of the semiconductor is 510-530 nm., And the currents flowing through the semiconductor vary in the range of 10 -9 -10 -4 A, working voltages are regulated in the range from a few volts to several hundred volts. (RU 164854 U1 "Photoresistor based on single crystal CdS with photosensitivity, superlinearly increasing with increasing operating voltage"). Posted on 08.12.2020 Bull. No. 34. The disadvantage of this method of obtaining a photoresistor is a small operating range in the visible region of the spectrum (510-530 nm).
Также известен фоторезистор СФ3-8 на основе полупроводникового кристалла CdSe. Павлов А.В. Оптико-электронные приборы. Основы теории и расчета. М.: Энергия, 1974 г, с. 165.Also known photoresistor SF3-8 based on a semiconductor crystal CdSe. Pavlov A.V. Optoelectronic devices. Fundamentals of theory and calculation. M.: Energy, 1974, p. 165.
Недостатком фоторезистора СФ3-8 является ограниченный спектральный и температурные диапазоны фоточувствительности.The disadvantage of the photoresistor SF3-8 is the limited spectral and temperature ranges of photosensitivity.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является патент РФ 2748002 «Оптоэлектронный фоторезистор» МПК H01L 31/09., заявка 2020107513. От 18.02.2020The closest to the proposed invention in technical essence is the patent of the Russian Federation 2748002 "Optoelectronic photoresistor" IPC H01L 31/09., application 2020107513. From 02/18/2020
Недостатком этого фоторезистора является низкая вольт-ваттная чувствительность по сравнению с предлагаемой и основа другая.The disadvantage of this photoresistor is the low volt-watt sensitivity compared to the proposed one and the basis is different.
Задача изобретения - разработка способа получения неохлаждаемого, высокотемпературного (140°С), высокочувствительного в ИК области спектра фоторезистора, работающего без наличия дополнительной подсветки.The objective of the invention is to develop a method for producing an uncooled, high-temperature (140°C), highly sensitive in the IR region of the photoresistor operating without additional illumination.
Поставленная задача решается термолегированием при t=800±50°С низкоомных кристаллов CdSxSe1-x с предварительно одновременным нанесением методом электролиза слоя из Cu, Се и Sb.The problem is solved by thermal alloying at t=800±50°C of low-resistance CdS x Se 1-x crystals with preliminary simultaneous deposition by electrolysis of a layer of Cu, Ce and Sb.
Примеры конкретного исполненияSpecific execution examples
Фоторезистор получен одновременным легированием несколькими примесями (Cu, Се и Sb) методом низкоомных кристаллов CdSxSe1-x и их дальнейшего термоотжига. Для этого, предварительно на поверхность кристалла, методом электролиза из раствора хлоридов меди, церии и сурьмы в этаноле, с добавкой HCl, для исключения гидролиза, наносился общий слой из трех металлов. Далее проводили термоотжиг в инертной среде гелия при температуре порядка 800°С с целью легирования кристаллов с нанесенным слоем примесей. После этих технологических процедур кристаллы становились высокоомными и фоточувствительными. Вольт-амперная характеристика (рис. 1) и, соответственно, зависимость фотонапряжения от тянущего поля (рис. 2) полученного фоторезистора с индиевыми контактами на примесном свету и в темноте (при Т=300°К) имеют линейный характер, что является доказательством симметричности контактов, и, следовательно, отсутствие влияния контактов на величину фотосигнала.The photoresistor was obtained by simultaneous doping with several impurities (Cu, Ce and Sb) by the method of low-resistance CdS x Se 1-x crystals and their further thermal annealing. To do this, a common layer of three metals was deposited on the crystal surface by electrolysis from a solution of copper, cerium, and antimony chlorides in ethanol, with the addition of HCl, to prevent hydrolysis. Further, thermal annealing was carried out in an inert helium medium at a temperature of about 800°C in order to dope crystals with a deposited layer of impurities. After these technological procedures, the crystals became high-resistance and photosensitive. The volt-ampere characteristic (Fig. 1) and, accordingly, the dependence of the photovoltage on the pulling field (Fig. 2) of the obtained photoresistor with indium contacts in extrinsic light and in the dark (at T=300°K) are linear, which is proof of the symmetry contacts, and, consequently, the absence of influence of contacts on the magnitude of the photosignal.
На рис. 3 приведена температурная зависимость чувствительности фотосопротивления в спектральной области с hvmax=1,2 эВ.On fig. Figure 3 shows the temperature dependence of the sensitivity of the photoresistance in the spectral region with hv max =1.2 eV.
Спектральная чувствительность полученного фоторезистора к облучению из ИК области имеет примесный характер так, как ширина запрещенной зоны исходных кристаллов CdSxSe1-x в зависимости от х меняется в пределах 1,74-2,4 эВ. На это указывает и то, что вольт-ваттные характеристики (В.Ват.х) испытывают насыщение, что является особенностью примесной фотопроводимости (рис. 4).The spectral sensitivity of the resulting photoresistor to irradiation from the IR region has an impurity character, since the band gap of the initial CdS x Se 1-x crystals varies depending on x in the range of 1.74-2.4 eV. This is also indicated by the fact that the volt-watt characteristics (V.Wat.x) are saturated, which is a feature of impurity photoconductivity (Fig. 4).
Таким образом, предлагаемый способ получения фоторезистора позволяет получить фоторезистор, который, по сравнению с аналогами, имеет существенные преимущества: высокая вольт-ваттная чувствительность (105 В/Вт), широкий температурный диапазон работы (от абсолютного нуля до 140°С), чувствительность в ближней ИК области и при отсутствии дополнительной подсветки, что достигается указанным способом получения кристалла.Thus, the proposed method for producing a photoresistor makes it possible to obtain a photoresistor, which, in comparison with analogues, has significant advantages: high volt-watt sensitivity (105 V /W), wide operating temperature range (from absolute zero to 140°C), sensitivity in the near IR region and in the absence of additional illumination, which is achieved by the specified method for obtaining a crystal.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2781043C1 true RU2781043C1 (en) | 2022-10-04 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU162566U1 (en) * | 2015-07-02 | 2016-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калмыцкий государственный университет имени Б.Б.Городовикова" | PHOTO RESISTOR BASED ON CdS SINGLE CRYSTAL WITH PHOTOSENSITIVITY REGULATED BY PRELIMINARY LIGHT |
| WO2016196883A1 (en) * | 2015-06-03 | 2016-12-08 | Luna Innovations, Inc. | Photoresistor on silicon-on-insulator substrate and photodetectors incorporating same |
| US20160380196A1 (en) * | 2014-02-27 | 2016-12-29 | Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd. | Broadband photoresistor |
| RU189458U1 (en) * | 2018-06-28 | 2019-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калмыцкий государственный университет имени Б.Б. Городовикова" | CdS monocrystal based photoresistor operating in the near infrared region of the spectrum |
| RU2748002C1 (en) * | 2020-02-18 | 2021-05-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Optoelectronic photoresistor |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160380196A1 (en) * | 2014-02-27 | 2016-12-29 | Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd. | Broadband photoresistor |
| WO2016196883A1 (en) * | 2015-06-03 | 2016-12-08 | Luna Innovations, Inc. | Photoresistor on silicon-on-insulator substrate and photodetectors incorporating same |
| RU162566U1 (en) * | 2015-07-02 | 2016-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калмыцкий государственный университет имени Б.Б.Городовикова" | PHOTO RESISTOR BASED ON CdS SINGLE CRYSTAL WITH PHOTOSENSITIVITY REGULATED BY PRELIMINARY LIGHT |
| RU189458U1 (en) * | 2018-06-28 | 2019-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калмыцкий государственный университет имени Б.Б. Городовикова" | CdS monocrystal based photoresistor operating in the near infrared region of the spectrum |
| RU2748002C1 (en) * | 2020-02-18 | 2021-05-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Optoelectronic photoresistor |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "Фотохимические процессы в легированных кристаллах сульфоселенида кадмия и селенида цинка" Солтамурадов Гелани Дикалуевич - автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук, 22.03.2012. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yu et al. | A novel high-performance self-powered UV-vis-NIR photodetector based on a CdS nanorod array/reduced graphene oxide film heterojunction and its piezo-phototronic regulation | |
| Kosyachenko et al. | Current–voltage characteristics and quantum efficiency spectra of efficient thin-film CdS/CdTe solar cells | |
| Liang et al. | Self‐powered broadband kesterite photodetector with ultrahigh specific detectivity for weak light applications | |
| Tang et al. | Fast response CdS-CdSxTe1− x-CdTe core-shell nanobelt photodetector | |
| Patel et al. | Polarity flipping in an isotype heterojunction (p-SnS/p-Si) to enable a broadband wavelength selective energy-efficient photodetector | |
| Schühle et al. | Solar-blind UV detectors based on wide band gap semiconductors | |
| Al-Sehemi et al. | Photodiode performance and infrared light sensing capabilities of quaternary Cu2ZnSnS4 chalcogenide | |
| El-Amir et al. | Silicon-compatible Mg2Si/Si np photodiodes with high room temperature infrared responsivity | |
| Vieira et al. | Improvement of the deep UV sensor performance of a β-ga 2 o 3 photodiode by coupling of two planar diodes | |
| Priya et al. | The fabrication and characterization of thermal evaporated n-ZnS/p-Si heterojunction and ZnS-Au Schottky photodiodes | |
| RU2781043C1 (en) | High temperature ir photoresistor | |
| El-Bana et al. | Exploring the amorphous optical nature of CuSbSe2 thin films, and investigating a promising photovoltaic ITO/CdS/CSS2/Au heterojunction | |
| Luo et al. | Enhanced performance in uncooled n-CdSe/p-PbSe photovoltaic detectors by high-temperature chloride passivation | |
| Desai et al. | A study of photo-response and photoelectrical properties of cadmium telluride thin film | |
| Al-Ani et al. | The optoelectronic properties of CdSe: Cu photoconductive detector | |
| RU2748002C1 (en) | Optoelectronic photoresistor | |
| Saito et al. | Durability and photo-electric characteristics of a mille-feuille structured amorphous selenium (a-Se)–arsenic selenide (As2Se3) multi-layered thin film | |
| Kalygina et al. | Influence of White Light on the Photoelectric Characteristics of UV Detectors Based on β-Ga 2 O 3 | |
| Iovu et al. | Photoconductivity of amorphous Sb2Se3 and Sb2Se3: Sn thin films | |
| Wang et al. | Pyro-phototronic Effect | |
| US20170148938A1 (en) | Photodetectors exploiting electrostatic trapping and percolation transport | |
| Bogomolov et al. | Nonstationary photocurrent and pyroelectric response in aged Sn2P2S6 films | |
| Vlasenko et al. | Electronic states on silicon surface after deposition and annealing of SiO x films | |
| CN103794666A (en) | Cobalt doping amorphous carbon film / GaAs / Ag photoresistor and preparing method thereof | |
| Sulayman Jbaier | Physical properties of CdO thin films prepared by spray pyrolysis technique |