Полупроводниковые приборы, чувствительные к инфракрасному излучению, свету, электромагнитному, коротковолновому или корпускулярному излучению, специально предназначенные либо для преобразования энергии такого излучения в электрическую энергию, либо для управления электрической энергией с помощью такого излучения, способы или устройства, специально предназначенные для изготовления или обработки таких приборов или их частей, конструктивные элементы приборов: ...чувствительные к инфракрасному, видимому или ультрафиолетовому излучению – H01L 31/101

Изобретение относится к инфракрасной технике и технологии изготовления устройств инфракрасной техники, конкретно к фотоприемным устройствам ИК-диапазона длин волн и к технологии их изготовления. Сущность изобретения состоит в том, что в фоточувствительной к инфракрасному излучению структуре, содержащей последовательно соединенные подложку, верхний слой которой выполнен из CdTe, нижний варизонный слой, изготовленный из Hg_1-xCd _xTe, в котором значение x плавно уменьшается от значения, находящегося в пределах (х_Д+0,1)÷1, до значения x_Д, детекторный слой, изготовленный из Hg_1-x Cd_xTe, где x=x_Д=0,2-0,3, а также последовательно соединенные верхний варизонный слой, изготовленный из Hg _1-xCd_xTe, в котором значение x плавно увеличивается от значения x_Д до значения, находящегося в пределах (x_Д+0,1)÷1, изолирующий слой, изготовленный из CdTe, диэлектрический слой, изготовленный из SiO₂, диэлектрический слой, изготовленный из Si₃N₄ , и верхний, прозрачный для инфракрасного излучения проводящий слой, в детекторный слой дополнительно введены чередующиеся барьерные слои и слои квантовых ям, изготовленные из Hg_1-xCd _xTe, минимальное количество которых равно трем, с возможным добавлением числа пар чередующихся слоев от 1 до 100, при этом на границах между слоем квантовых ям и барьерным слоем значения x ступенчато изменяются в пределах x_Б=0,5-1,0 и x _Я=0-0,15 при толщине каждого из барьерных слоев 20-100 нм и толщине каждого из слоев квантовых ям 5-20 нм. Также предложен способе изготовления предлагаемой структуры. Изобретение обеспечивает возможность расширения диапазона рабочих частот фоточувствительной структуры и расширения области ее применения. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к нанооптоэлектронике. В фоточувствительной структуре, представляющей собой чувствительную к терагерцовому излучению при температуре эффективного фототока многослойную полупроводниковую гетероструктуру с квантовой ямой, выполненной в виде слоя узкозонного твердого раствора, содержащего Hg и Te и заключенного между барьерными слоями широкозонного трехкомпонентного твердого раствора Cd_yHg_1-y Te, где у составляет величину в предпочтительном интервале от 65% до 72%, узкозонный слой квантовой ямы сформирован из трехкомпонентного твердого раствора Hg_1-xCd_xTe с содержанием Cd, определяемым величиной x в интервале от 4% до 12%, причем ширина квантовой ямы выбрана для заданного терагерцового поддиапазона частот принимаемого излучения при температуре 4,2K или 77K в зависимости от содержания Cd в соответствии с таблицей 1, представленной в описании изобретения. В случае осуществления заявляемой фоточувствительной структуры в виде целевого терагерцового фотоприемного устройства - селективного фотоприемного устройства, в последнем, содержащем чувствительную к терагерцовому излучению фотоприемную линейку, представляющую собой последовательно распределенные и имеющие эффективную фоточувствительность в различных терагерцовых поддиапазонах при температуре 4,2K или 77K участки многослойной полупроводниковой гетероструктуры с рабочим детекторным слоем на квантовой яме, сформированным из узкозонного трехкомпонентного твердого раствора Hg_1-xCd_xTe и заключенным между барьерными слоями широкозонного трехкомпонентного твердого раствора Cd _yHg_1-yTe, где у составляет величину в предпочтительном интервале от 65% до 72%, и средство поддержания указанной температуры, для участков многослойной полупроводниковой гетероструктуры с выделенными терагерцовыми поддиапазонами частот принимаемого излучения, задаваемыми следующими интервалами величин энергии принимаемого излучения : 8-16, 16-24, 24-32, 32-40, 40-48, 48-56, 56-64 мЭв, ширина квантовой ямы равна 11 нм при содержании Cd в рабочем детекторном слое на квантовой яме - Hg_1-xCd_xTe на последовательно распределенных участках фотоприемной линейки в соответствии с указанными терагерцовыми поддиапазонами частот принимаемого излучения при температуре 4,2K, определяемым, соответственно следующими интервалами величин x: 7.1-7.9, 7.9-8.7, 8.7-9.4, 9.4-10.1, 10.1-10.9, 10.9-11.5, 11.5-12.2%, или при температуре 77°K, определяемым, соответственно следующими интервалами величин x: 5-5.9, 5.9-6.7, 6.7-7.5, 7.5-8.3, 8.3-9.0, 9.0-9.8, 9.8-10.5%. Группа изобретений обеспечивает возможность повышения технологичности изготовления целевых терагерцовых фотоприемных устройств за счет создания конструктивных условий функционирования фотоприемного элемента на уровне стабильной высокой чувствительности в различных поддиапазонах в широком интервале частот терагерцового принимаемого излучения при температуре 4,2K или 77K в зависимости от ширины квантовой ямы - толщины рабочего детекторного слоя, выполненного из трехкомпонентного твердого раствора Hg_1-xCd_xTe, и от содержания Cd (величины x) в интервале от 4% до 12%. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

Изобретения могут быть использованы в устройствах для формирования изображения, определения координат исследуемых объектов, оптической пеленгации, автоматического управления, контроля и измерения параметров излучения, экологического мониторинга, медицинской диагностики и неразрушающего контроля. Изобретения направлены на повышение чувствительности и обеспечение оптического управления характеристиками фотовольтаического детектора, в частности динамическим диапазоном и чувствительностью. Указанный результат в части способа достигается тем, что способ предусматривает создание опорной эдс за счет пространственного разделения зарядов, возникающих при облучении структур, формируемых на основе полупроводниковых материалов и включающих в себя потенциальный барьер и массив квантово-размерных объектов в области барьера, излучением с энергией частиц в области фундаментального поглощения в структурах или при инжекции носителей заряда через потенциальный барьер вследствие облучения таких структур излучением с энергией частиц, достаточной для инжекции носителей заряда, облучение квантово-размерных объектов детектируемым электромагнитным излучением, регистрацию изменения эдс при облучении структуры детектируемым электромагнитным излучением. Указанный результат в части устройства достигается тем, что оно содержит формируемую на основе полупроводниковых материалов структуру с потенциальным барьером, в области которого создан массив квантово-размерных объектов, источник опорного излучения для облучения структуры с целью создания опорной эдс и прибор, регистрирующий изменение эдс при облучении устройства детектируемым электромагнитным излучением. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 пр., 3 ил.

Изобретения относятся к фотоэлектронике и могут использоваться в пороговых фотоприемных устройствах для регистрации слабого электромагнитного излучения инфракрасного диапазона. ИК-фотодиод с высоким отношением сигнал/шум, содержит сильнолегированный слой, прилегающий к прозрачной для ИК-излучения подложке, толщина которого l₁ удовлетворяет условию: , а также слаболегированный слой другого типа проводимости (базу) толщина которого d удовлетворяет условию d<L. Вдоль двух противоположных сторон периметра слаболегированного слоя сформированы омические контакты. Для повышения отношения сигнал/шум в ИК-фотодиоде регистрируют сумму диффузионного тока и фототока p-n перехода, а также ток продольной проводимости базы, протекающий между омическими контактами, сформированными вдоль двух противоположных сторон периметра слаболегированного слоя, при подаче на эти контакты небольшого напряжения, удовлетворяющего заданному условию. Изобретения обеспечивают увеличение отношения сигнал/шум (S/N) ПК-фотодиода за счет использования тока продольной (вдоль плоскости p-n перехода) проводимости базы, шумы которого коррелированны с шумами диффузионного тока p-n перехода, для коррелированной обработки сигнала и шума. p-n перехода, регистрирующего ИК-излучение. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретения могут использоваться в пороговых фотоприемных устройствах для регистрации слабого электромагнитного излучения инфракрасного диапазона. ИК фотодиод с высоким отношением сигнал/шум (S/N) содержит сильнолегированный слой (1) основного p-n перехода, сильнолегированный слой (2) дополнительного p-n перехода, общую базу (3) основного и дополнительного p-n переходов, подложку (5). Общая база (3) имеет область 4 пространственного заряда основного p-n перехода. К каждому из слоев структуры сформирован омический контакт (6, 7, 8). Сумма толщин сильнолегированного слоя основного p-n перехода и области пространственного заряда основного p-n перехода, расположенной в общей базе, удовлетворяет условию, определяемому математическим выражением. Для повышения отношения сигнал/шум (S/N) в ИК фотодиоде регистрируют диффузионный ток дополнительного p-n перехода и сумму диффузионного тока и фототока основного p-n перехода, а затем диффузионный ток дополнительного p-n перехода используют для коррелированной обработки сигнала и шума основного p-n перехода. Достигается увеличение отношения сигнал/шум (S/N) ИК фотодиода за счет использования диффузионного тока дополнительного p-n перехода, шумы которого коррелированны с шумами диффузионного тока основного (регистрирующего ИК излучение) p-n перехода, для коррелированной обработки сигнала и шума основного p-n перехода. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к фотоэлектронике и может использоваться в пороговых фотоприемных устройствах для регистрации коротких импульсов электромагнитного излучения оптического и инфракрасного (ИК) диапазона. Способ снижения спектральной плотности флуктуации диффузионного тока фотодиода в области высоких частот заключается в том, что на р-n переход с короткой базой и блокирующим контактом к базе подают обратное смещение V, удовлетворяющее условиям 3kT<q|V|<V_b,t и 3kT<q|V|<V _b,a, где k - постоянная Больцмана; Т - температура; q - заряд электрона; V_b,t - напряжение туннельного пробоя; V_b,а - напряжение лавинного пробоя. Способ согласно изобретению позволяет увеличить отношение сигнал/шум фотодиода в области высоких частот за счет снижения спектральной плотности флуктуации диффузионного тока. 4 ил.

Изобретение относится к инфракрасной технике и технологии изготовления устройств инфракрасной техники. Сущность изобретения состоит в том, что в фоточувствительную к инфракрасному излучению структуру, содержащую подложку, верхний слой которой образован из CdTe, рабочий детекторный слой толщиной около 10 мкм, изготовленный из Hg_1-xCd_xTe, где х=x_д=0,2-0,3, изолирующий слой толщиной 0,1-0,2 мкм, изготовленный из CdTe, и верхний проводящий слой толщиной порядка 0,5 мкм, дополнительно введены расположенный между подложкой и детекторным слоем нижний варизонный слой толщиной 0,5-6,0 мкм, изготовленный из Hg _1-xCd_xTe, в котором значение х плавно уменьшается от значения, находящегося в пределах 1-(x_д+0,1), до значения x_д, расположенный между рабочим детекторным слоем и изолирующим слоем верхний варизонный слой толщиной 0,03-1,00 мкм, изготовленный из Hg_1-xCd_xTe, в котором значение x плавно увеличивается от значения х_д до значения, находящегося в пределах 1-(х_д+0,1), и диэлектрические слои, расположенные между изолирующим слоем и верхним проводящим слоем. Также предложен способ изготовления предлагаемой структуры. Изобретение обеспечивает возможность создания высокостабильной фоточувствительной к ИК-излучению структуры с расширенными функциональными возможностями. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретения относятся к микроэлектронике и могут быть использованы в технологии конструирования полупроводниковых датчиков (ППД) ультрафиолетового излучения (УФИ). ППД УФИ содержит подложку, на которой последовательно расположены монтажный слой, выполненный из TiN, и фоточувствительный слой AlN, и электродную систему, включающую платиновый полупрозрачный в С-области УФИ выпрямляющий электрод, соединенный со слоем AlN с образованием контакта Шотки, первый и второй выводы для присоединения к внешней измерительной цепи, причем первый вывод связан с монтажным слоем, а второй - с выпрямляющим электродом. Способ изготовления ППД УФИ предусматривает последовательное нанесение на подложку монтажного слоя TiN и фоточувствительного слоя AlN реактивным магнетронным распылением на общей технологической установке в азотсодержащей газовой среде с последующим формированием полупрозрачного в С-области УФИ платинового выпрямляющего электрода, соединенного с фоточувствительным слоем AlN с образованием контакта Шотки, и выводов для подключения выпрямляющего электрода и монтажного слоя к внешней измерительной цепи. Операции нанесения монтажного и фоточувствительного слоев производят непрерывно, не допуская остывания подложки, а платиновый выпрямляющий электрод формируют трехэлектродным ионно-плазменным распылением платиновой мишени при давлении 0,5÷0,6 Па в течение 4÷6 минут, потенциале мишени 0,45÷0,55 кВ и анодном токе 0,8÷1,2 А. Чувствительность целевого изделия составляет 65÷72 мА/Вт. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности целевого изделия. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение может использоваться, например, для широкопольных теплопеленгационных или тепловизионных приборов, работающих в двух областях спектра. Двухспектральный фотоприемник состоит из n модулей, каждый из которых содержит фоточувствительные элементы, две многоэлементные фоточувствительные линейки, мультиплексор и основание. Первая многоэлементная линейка выполнена чувствительной в одной области спектра и расположена на подложке первого фоточувствительного элемента, а вторая многоэлементная линейка выполнена чувствительной в другой области спектра и расположена на подложке второго фоточувствительного элемента. В одном из изобретений первые фоточувствительные элементы имеют вид трапеции, что позволяет располагать модули так, что фоточувствительные структуры, каждая из которых образована линейками, чувствительными в одной области спектра, имеют вид правильных многоугольников. В другом варианте изобретения вторые фоточувствительные элементы имеют вид прямоугольников, что позволяет располагать модули так, что фоточувствительные структуры имеют вид линейки. Технический результат изобретения заключается в создании двухспектральных крупноформатных многомодульных фоточувствительных структур различной конфигурации. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Использование: в системах приема оптической информации с высокой эффективностью регистрации светового излучения при помощи лавинных фотодиодов со схемой гашения гейгеровского разряда. В твердотельный гейгеровский детектор с активной схемой восстановления, содержащий лавинный фотодиод, анод которого соединен с шиной напряжения смещения, катод соединен с первым электродом резистора гашения, ключевой транзистор восстановления, введен дополнительный резистор гашения. Первый электрод дополнительного резистора гашения соединен со вторым электродом резистора гашения, истоком ключевого транзистора восстановления, затвор которого соединен с первым электродом резистора гашения, а сток соединен со вторым электродом дополнительного резистора гашения и шиной питания детектора. Ключевой транзистор восстановления изготовлен в виде транзистора со встроенным каналом. Изобретение обеспечивает увеличение динамического диапазона детектора, а также увеличение эффективности регистрации. 1 ил.

Фотодиодный приемник инфракрасного излучения содержит прозрачную для излучения спектральной области фотоприема полупроводниковую подложку, полупроводниковую варизонную структуру, размещенную на подложке. В составе варизонной структуры со стороны подложки последовательно друг на друге выполнены следующие слои. Слой, полученный сильным легированием, высокопроводящий одного типа проводимости с фиксированным значением ширины запрещенной зоны. Слой другого типа проводимости с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика», с плавным нарастанием ее значения от значения, соответствующего ширине запрещенной зоны предыдущего слоя, и затем с более плавным спадом до значения, соответствующего ширине запрещенной зоны предыдущего слоя или меньше. Рабочий слой того же типа проводимости, что у предыдущего слоя, с фиксированной шириной запрещенной зоны, равной значению окончания спада ширины запрещенной зоны в предыдущем слое и равной значению ширины запрещенной зоны в первом из указанных слоев или меньше. В рабочем слое создан p-n переход, выходящий на его поверхность. Слой, расположенный на p-n переходе рабочего слоя, с плавным нарастанием значения ширины запрещенной зоны от значения, соответствующего рабочему слою, и типом проводимости, противоположным относительно рабочего слоя. Изобретение обеспечивает достижение максимальной ампер-ваттной чувствительности, повышение предельной частоты фотоприема и достижение однородности параметров по площади. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для регистрации отдельных фотонов и может быть использовано в системах оптической волоконной связи, для телекоммуникационных технологий в системах защиты передаваемой информации, диагностике и тестировании больших интегральных схем, в спектроскопии одиночных молекул, астрономии, медицине. Технический результат изобретения: повышение быстродействия, чувствительности и широкополосности детектора. Сущность: устройство содержит подложку и размещенные на ней контактные площадки. Одна полоска выполнена в форме меандра из сверхпроводника и ее концы подсоединены к контактным площадкам. Другая дополнительная полоска из сверхпроводника подключена параллельно к упомянутой полоске, выполненной в форме меандра. Дополнительная полоска выполнена из сверхпроводника с кинетической индуктивностью меньшей, чем кинетическая индуктивность полоски, выполненной в форме меандра. 8 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Использование: в спектрально-аналитической, пирометрической и тепловизионной аппаратуре. Технический результат излучателя и фотоэлемента: создание серии фотолюминесцентных излучателей различных интервалов длин волн с максимумами, соответствующими полосам поглощения исследуемых веществ, а также обеспечение возможности управления их быстродействием и увеличение мощности и силы излучения (чувствительности). Технический результат для оптрона также: расширение спектрального диапазона оптической связи в открытом оптическом канале оптрона до 5 мкм, что дает возможность проведения спектрального анализа. Сущность: фотолюминесцентный излучатель включает электролюминесцентный диод из арсенида галлия, генерирующий первичное излучение в интервале длин волн 0,8-0,9 мкм, а также нанесенный на диэлектрическую подложку поликристаллический слой селенида свинца, поглощающий первичное излучение и вторично излучающий в интервале длин волн 2-5 мкм, в селенид свинца совокупно введены: добавка, направленно изменяющая положение длины волны максимума излучения, время нарастания и спада импульса излучения, и добавка, увеличивающая мощность излучения. Фотоэлемент включает слой селенида свинца на диэлектрической подложке с сформированным в нем потенциальным барьером, в селенид свинца введены добавки, аналогичные добавкам, введенным в селенид свинца заявленного излучателя. В оптроне применены излучатель и заявленные фотоэлементы согласно изобретению. Концентрация добавки селенида кадмия в поликристаллическом слое излучателя в 3,5-4,5 раза больше, чем в фотоэлементе. Открытый оптический канал оптрона лучше выполнить с возможностью заполнения газом или жидкостью, а для оптимального согласования и компактности излучатель и/или фотоэлемент можно дополнить узкополосными оптическими интерференционными фильтрами. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 табл., 6 ил.