фотодиодный приемник инфракрасного излучения

Формула изобретения

1. Фотодиодный приемник инфракрасного излучения, содержащий прозрачную для излучения спектральной области фотоприема полупроводниковую подложку, полупроводниковую варизонную структуру, размещенную на подложке, отличающийся тем, что в составе варизонной структуры выполнены со стороны подложки последовательно друг на друге: полученный сильным легированием высокопроводящий слой 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, при этом 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.

2. Фотодиодный приемник по п.1, отличающийся тем, что в составе подложки выполнен буферный слой, на котором расположена варизонная структура.

3. Фотодиодный приемник по п.1, отличающийся тем, что на подложке в составе варизонной структуры выполнен дополнительный слой с плавно уменьшающейся шириной запрещенной зоны с увеличением расстояния от поверхности подложки, того же типа проводимости, что и у полученного сильным легированием высокопроводящего слоя.

4. Фотодиодный приемник по п.2, отличающийся тем, что на подложке в составе варизонной структуры выполнен дополнительный слой с плавно уменьшающейся шириной запрещенной зоны с увеличением расстояния от поверхности подложки, того же типа проводимости, что и у полученного сильным легированием высокопроводящего слоя.

5. Фотодиодный приемник по п.1, отличающийся тем, что он выполнен в виде матрицы.

6. Фотодиодный приемник по п.1, отличающийся тем, что полупроводниковая варизонная структура выполнена из Cd_xHg _1-xTe, послойная вариация ширины запрещенной зоны задана послойной вариацией состава.

7. Фотодиодный приемник по п.3 или 4, отличающийся тем, что дополнительный слой с плавно уменьшающейся шириной запрещенной зоны с увеличением расстояния от поверхности подложки выполнен с вариацией состава Cd _xHg_1-xTe по толщине от соответствующего x=0,37 у подложки до состава с x=0,222 у границы со следующим слоем, полученный сильным легированием высокопроводящий слой с фиксированным значением ширины запрещенной зоны выполнен с фиксированным составом Cd_xHg _1-xTe по толщине при x=0,222, слой с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика», с плавным нарастанием ее значения и затем с более плавным спадом, выполнен с вариацией состава Cd_xHg_1-xTe по толщине от соответствующего x=0,222 у границы предыдущего слоя до x=0,35 и, наконец, до x=0,222 или до x=0,19 у границы с рабочим слоем, рабочий слой с фиксированной шириной запрещенной зоны выполнен с фиксированным составом Cd_xHg _1-xTe по толщине с x=0,222 или x=0,19, слой, расположенный на p-n переходе рабочего слоя, с плавным нарастанием значения ширины запрещенной зоны выполнен с вариацией состава Cd _xHg_1-xTe по толщине от с x=0,222 или x=0,19 на границе раздела с рабочим слоем до x=0,47 на поверхности варизонной структуры.

8. Фотодиодный приемник по п.1, отличающийся тем, что подложка выполнена из GaAs.

9. Фотодиодный приемник по п.2, отличающийся тем, что буферный слой выполнен прозрачным для излучения в спектральной области чувствительности фотоприемника.

10. Фотодиодный приемник по п.2 или 9, отличающийся тем, что буферный слой выполнен в составе слоев CdTe и ZnTe.

11. Фотодиодный приемник по п.3 или 4, отличающийся тем, что дополнительный слой с плавно уменьшающейся шириной запрещенной зоны с увеличением расстояния от поверхности подложки выполнен n типа с концентрацией легирующей примеси 3·10¹⁷ см ^-3, полученный сильным легированием высокопроводящий слой выполнен n типа с концентрацией легирующей примеси n=Nп ₁·(10÷10³) см ^-3, где Nп₁ - концентрация легирующей примеси в рабочем слое, слой с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика» выполнен p типа с концентрацией легирующей примеси n=Nп₁·(0,5÷2) см ^-3, где Nп₁ - концентрация легирующей примеси в рабочем слое, рабочий слой выполнен p типа с концентрацией легирующей примеси Nп₁=5·l0 ¹⁶ см^-3, при этом n область рабочего слоя выполнена с концентрацией свободных носителей заряда на уровне 10¹⁷÷10¹⁸ см^-3, слой с плавным нарастанием значения ширины запрещенной зоны выполнен n типа с концентрацией легирующей примеси такой же, как в рабочем слое p типа.

12. Фотодиодный приемник по п.3 или 4, отличающийся тем, что дополнительный слой с плавно уменьшающейся шириной запрещенной зоны с увеличением расстояния от поверхности подложки выполнен толщиной 0,5÷1,5 мкм, полученный сильным легированием высокопроводящий слой выполнен толщиной 0,5÷3 мкм, слой с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика» выполнен толщиной 0,8÷2 мкм, рабочий слой выполнен толщиной 8,2 мкм, при этом n область рабочего слоя выполнена толщиной 2÷2,5 мкм, слой с плавным нарастанием значения ширины запрещенной зоны выполнен толщиной 0,1÷1,5 мкм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано при создании фотоприемных устройств (ФПУ) для регистрации и измерения инфракрасного (ИК) излучения как в виде одиночных фотодиодов, так и в виде матриц фотодиодов.

Известен фотодиодный приемник ИК-излучения (патент США №4588446, МПК: 4 Н01L 21/385), содержащий прозрачную для излучения спектральной области фотоприема полупроводниковую подложку, полупроводниковую варизонную структуру, расположенную на подложке, причем варизонная структура выполнена в составе слоя, имеющего плавное увеличение ширины запрещенной зоны от подложки к поверхности, при этом подложка изготовлена из CdHgTe, а указанный слой получен посредством уменьшающего поверхностные токи утечки диффузионного отжига пленок Cd или Zn.

Известен фотодиодный приемник ИК-излучения (патент США №4549195, МПК: 4 Н01L 27/14), содержащий прозрачную для излучения спектральной области фотоприема полупроводниковую подложку, полупроводниковую варизонную структуру, расположенную на подложке, причем варизонная структура выполнена в составе двух слоев, образующих p-n переход, из материалов, имеющих отличные друг от друга значения ширины запрещенной зоны, первый слой расположен на подложке и выполнен из материала с меньшей шириной запрещенной зоны, а второй слой из материала с большей шириной запрещенной зоны выполнен на первом слое, покрывая при этом периметр указанного первого слоя и частично подложку, с достижением уменьшения поверхностных токов утечки.

Ближайшим техническим решением является фотодиодный приемник ИК излучения (патент США №5880510, МПК: 6 Н01L 31/00), содержащий прозрачную для излучения спектральной области фотоприема полупроводниковую подложку, полупроводниковую варизонную структуру, расположенную на подложке, причем в составе варизонной структуры выполнен слой с противоположным типом проводимости относительно подложки и обеспечивающий уменьшение поверхностных токов утечки пассивирующий широкозонный варизонный слой, при этом положка, осуществляющая функцию рабочего слоя, и слой с противоположным типом проводимости относительно подложки выполнены из CdHgTe, а пассивирующий широкозонный слой получен посредством диффузионного отжига пленок Cd или Zn. Приведенное устройство изготовлено в виде фотодиодного приемника ИК-излучения матричного типа.

К недостаткам вышеперечисленных известных технических решений относятся: отсутствие достижения максимальной ампер-ваттной чувствительности, низкая предельная частота фотоприема, отсутствие однородности параметров по площади.

Отсутствие достижения максимальной ампер-ваттной чувствительности связано с конструктивными особенностями известных фотоприемников ИК-излучения. Конструктивные решения не устраняют в полной мере поверхностных токов утечки и допускают наличие поверхностной рекомбинации неосновных носителей заряда, что в результате приводит к недостаточно высокому квантовому выходу и, как следствие снижению ампер-ваттной чувствительности.

Низкая предельная частота фотоприема является следствием высокого последовательного сопротивления в слое p-типа, поскольку при высокочастотном приеме предельная частота фотодиодного приемника определяется не только временем диффузии-дрейфа носителей через базу, временем их пролета через область пространственного заряда (ОПЗ), а также величиной R _sC, где R_s - последовательное сопротивление, включающее сопротивление растекания по базовому слою и контактные сопротивления, С - емкость p-n-перехода. Следует отметить, что в случае гетеродинного приема негативная роль R _s еще более существенна, так как наряду с частотным ограничением большая величина R_s приводит к сильному изменению рабочей точки (напряжение смещения) p-n-перехода вследствие протекания больших порядка 1÷10 мА токов, тогда как типичные мощности гетеродинного (опорного) пучка могут достигать единиц милливатт.

Негативное влияние большой величины R _s является существенным и для низкочастотных фотодиодных приемников матричного и линейчатого типа. При изготовлении таких приемников технологический подход к созданию базового контакта предписывает делать его в виде рамки, обрамляющей матрицу или линейку фотодиодов таким образом, что последовательное сопротивление складывается из сопротивления растекания по базовому слою и имеет величину, различающуюся для центральных и периферийных элементов. Суммарный ток от отдельных p-n-переходов, текущий в базовом слое (от всех элементов или части элементов матрицы, что определяется режимом работы мультиплексора), может достигать такой величины, что падение напряжения в базовом слое, обусловленное им, сдвигает рабочую точку фоточувствительных элементов. Последнее эквивалентно усилению фотоэлектрической связи между элементами и приводит к дополнительному вкладу в шумы ФПУ.

При изготовлении фотодиодного приемника ИК-излучения в виде матрицы наличие большой величины R_s приводит к неоднородности параметров по площади матрицы, поскольку данная величина в обязательном порядке включает в себя сопротивление растекания по базовому слою, которое отличается по величине для центральных и периферийных элементов.

Техническим результатом изобретения является:

- достижение максимальной ампер-ваттной чувствительности;

- повышение предельной частоты фотоприема;

- достижение однородности параметров по площади.

Технический результат достигается тем, что в фотодиодном приемнике инфракрасного излучения, содержащем прозрачную для излучения спектральной области фотоприема полупроводниковую подложку, полупроводниковую варизонную структуру, размещенную на подложке, в составе варизонной структуры выполнены со стороны подложки последовательно друг на друге: полученный сильным легированием высокопроводящий слой 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, при этом 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.

В фотодиодном приемнике в составе подложки выполнен буферный слой, на котором расположена варизонная структура.

В фотодиодном приемнике на подложке в составе варизонной структуры выполнен дополнительный слой с плавно уменьшающейся шириной запрещенной зоны с увеличением расстояния от поверхности подложки, того же типа проводимости, что и у полученного сильным легированием высокопроводящего слоя.

Фотодиодный приемник выполнен в виде матрицы.

В фотодиодном приемнике полупроводниковая варизонная структура выполнена из Cd_xHg_1-xTe, послойная вариация ширины запрещенной зоны задана послойной вариацией состава.

В фотодиодном приемнике дополнительный слой с плавно уменьшающейся шириной запрещенной зоны с увеличением расстояния от поверхности подложки выполнен с вариацией состава Cd_x Hg_1-xTe по толщине от соответствующего x=0,37 у подложки до состава с x=0,222 у границы со следующим слоем, полученный сильным легированием высокопроводящий слой с фиксированным значением ширины запрещенной зоны выполнен с фиксированным составом Cd_xHg _1-xTe по толщине при x=0,222, слой с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика», с плавным нарастанием ее значения и затем с более плавным спадом выполнен с вариацией состава Cd _xHg_1-xTe по толщине от соответствующего x=0,222 у границы предыдущего слоя до x=0,35 и, наконец, до x=0,222 или до x=0,19 у границы с рабочим слоем, рабочий слой с фиксированной шириной запрещенной зоны выполнен с фиксированным составом Cd _xHg_1-xTe по толщине с x=0,222 или x=0,19, слой, расположенный на p-n переходе рабочего слоя, с плавным нарастанием значения ширины запрещенной зоны выполнен с вариацией состава Cd_xHg _1-xTe по толщине от с x=0,222 или x=0,19 на границе раздела с рабочим слоем до x=0,47 на поверхности варизонной структуры.

В фотодиодном приемнике подложка выполнена из GaAs.

В фотодиодном приемнике буферный слой выполнен прозрачным для излучения в спектральной области чувствительности фотоприемника.

В фотодиодном приемнике буферный слой выполнен в составе слоев CdTe и ZnTe.

В фотодиодном приемнике дополнительный слой с плавно уменьшающейся шириной запрещенной зоны с увеличением расстояния от поверхности подложки выполнен n-типа с концентрацией легирующей примеси 3×10¹⁷ см ^-3, полученный сильным легированием высокопроводящий слой выполнен n-типа с концентрацией легирующей примеси n=Nп ₁×(10÷10³) см ^-3, где Nп₁ - концентрация легирующей примеси в рабочем слое, слой с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика» выполнен p-типа с концентрацией легирующей примеси n=Nп₁×(0,5÷2) см ^-3, где Nп₁ - концентрация легирующей примеси в рабочем слое, рабочий слой выполнен p-типа с концентрацией легирующей примеси Nп₁=5×10 ¹⁶ см^-3, при этом n область рабочего слоя выполнена с концентрацией свободных носителей заряда на уровне 10¹⁷÷10¹⁸ см^-3, слой с плавным нарастанием значения ширины запрещенной зоны выполнен n-типа с концентрацией легирующей примеси такой же, как в рабочем слое p-типа.

В фотодиодном приемнике дополнительный слой с плавно уменьшающейся шириной запрещенной зоны с увеличением расстояния от поверхности подложки выполнен толщиной 0,5÷1,5 мкм, полученный сильным легированием высокопроводящий слой выполнен толщиной 0,5÷3 мкм, слой с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика» выполнен толщиной 0,8÷2 мкм, рабочий слой выполнен толщиной 8,2 мкм, при этом n область рабочего слоя выполнена толщиной 2÷2,5 мкм, слой с плавным нарастанием значения ширины запрещенной зоны выполнен толщиной 0,1÷1,5 мкм.

Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми чертежами. Фиг.1 - изменение ширины запрещенной зоны с расстоянием от поверхности подложки варизонной гетероэпитаксиальной структуры и схема расположения слоев, где 1 - дополнительный слой с плавным снижением ширины запрещенной зоны, 2 - высокопроводящий слой с фиксированным значением ширины запрещенной зоны, 3 - слой с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика», 4 - рабочий слой с фиксированным значением ширины запрещенной зоны, 5 - слой с плавным нарастанием ширины запрещенной зоны. Фиг.2 - профиль состава по толщине гетероэпитаксиальной варизонной структуры CdHgTe, выращенной молекулярно-лучевой эпитаксией на подложке GaAs.

Известно, что при изготовлении ИК фотодиодных приемников на основе варизонной структуры, наличие высокопроводящего слоя приводит к уменьшению последовательного сопротивления R _s (В.С.Варавин, В.В.Васильев, Т.И.Захарьяш, С.А.Дворецкий, Н.Н.Михайлов, В.Н.Овсюк, В.М.Осадчий, Ю.Г.Сидоров, А.О.Сусляков. «Фотодиоды с низким последовательным сопротивлением на основе варизонных эпитаксиальных слоев Cd_xHg _1-xТе». Оптический журнал, том 66, №12, 1999 г., стр.69-72). Однако в приведенной публикации высокопроводящий слой представляет собой область с узкозонным составом CdHgTe, что приводит к дополнительному поглощению регистрируемого излучения в данном узкозонном слое при засветке со стороны подложки, и негативно сказывается на ампер-ваттной чувствительности. В предлагаемом изобретении уменьшение последовательного сопротивления осуществляется за счет создания сильнолегированного слоя (2) n типа проводимости (см. Фиг.1), который является высокопроводящим. Такое решение устраняет проблему поглощения излучения высокопроводящим слоем при ширине запрещенной зоны не менее чем в рабочем слое (4). В случае, когда ширина запрещенной зоны высокопроводящего слоя (2) совпадает с шириной запрещенной зоны рабочего слоя (4), поглощение отсутствует в результате наличия эффекта Мосса-Бурштейна. С увеличением ширины запрещенной зоны высокопроводщего слоя (2) эффект поглощения исчезает.

В последнем случае дополнительным положительным эффектом является достижение отсечки излучения в коротковолновой части спектра холодным отсекающим фильтром, роль которого выполняет высокопроводящий слой (2) с шириной запрещенной зоны большей, чем у рабочего (4) слоя.

Таким образом, наличие полученного сильным легированием высокопроводящего слоя обуславливает повышение предельной частоты фотоприема, достижение однородности параметров по площади, в частности при изготовлении ИК-фотодиодного приемника в виде матрицы за счет снижения последовательного сопротивления в рабочем p-слое.

С другой стороны, достижение максимальной ампер-ваттной чувствительности в предлагаемом устройстве реализуется также за счет присутствия слоев (3) и (5) (см. Фиг.1). Слой (5) с плавным нарастанием ширины запрещенной зоны устраняет влияние поверхностной рекомбинации неосновных носителей заряда и подавляет поверхностные токи утечки, а слой (3) с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика» запирает неосновные носители заряда в рабочем слое (4). В результате такого двустороннего воздействия на неосновные носители заряда, направленного на обеспечение их участия в формировании сигнала при фотоприеме, обеспечивается более высокий квантовый выход и, как следствие, повышается ампер-ваттная чувствительность.

Ширина запрещенной зоны в рабочем слое (4) может варьироваться в широких пределах, в зависимости от технических требований к параметрам фотоприемника по обнаружению излучения от удаленного объекта.

Величина и профиль ширины запрещенной зоны в слоях варизонной структуры определяется для каждого конкретного случая (ширина запрещенной зоны рабочего слоя, рабочая температура фотоприемника, физические параметры полупроводника) из учета требований подавления рекомбинации неосновных носителей заряда и обеспечения максимальной квантовой эффективности.

Фотодиодный приемник ИК-излучения содержит полупроводниковую подложку и выполненную на ней полупроводниковую варизонную структуру, которая в общем случае состоит из расположенных на подложке последовательно: высокопроводящего слоя, слоя с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика», рабочего слоя с p-n переходом, слоя с плавным нарастанием ширины запрещенной зоны.

Полупроводниковая подложка, например, из GaAs является прозрачной для ИК-излучения в области чувствительности фотоприемника. В составе подложки при необходимости выполнен буферный слой, включающий слои CdTe и ZnTe. Данный бислойный буфер предназначен для точного согласования решеток материала подложки и материала слоев варизонной структуры, выполняющей активную функцию в фотоприеме. Буфер так же как и подложка является прозрачным в спектральной области фотоприема.

Полупроводниковая варизонная структура выполнена на основе CdHgTe, например, с составом, демонстрируемым на Фиг.2.

На подложке или буферном слое подложки, в случае, когда он присутствует, в составе полупроводниковой варизонной структуры, сформирован (Фиг.1) дополнительный слой (1) с плавным снижением ширины запрещенной зоны. Слой предназначен для устранения влияния интерфейсных явлений на границе раздела подложка - варизонная структура на формирование сигнала при фотоприеме и выполняется по мере необходимости. В частности на Фиг.2, приведенной в качестве примера выполнения варизонной структуры, данный слой отсутствует. Он представляет собой варизонный слой p- или n-типа с шириной запрещенной зоны Eg, плавно меняющейся от Eg₁ до Eg₂ (Eg₁>Eg ₂) и толщиной от 0,5 до 1,5 мкм. При этом вариация ширины запрещенной зоны задается вариацией состава по толщине. В частности, слой формируют так, что состав Cd_xHg _1-xTe данного слоя плавно меняется от соответствующего x=0,37 до состава с x=0,222, при толщине 1,2 мкм и легируют индием с концентрацией n=3×10¹⁷ см ^-3.

На дополнительном слое (1), если он присутствует в варизонной структуре, или на подложке расположен высокопроводящий слой, представляющий собой слой (2) с фиксированным значением ширины запрещенной зоны (Фиг.1). Он выполнен сильнолегированным, n типа проводимости, с Eg=Eg₂, толщиной от 0,5 до 3,0 мкм, концентрацией n=Nп₁×(10÷10 ³) см^-3, где Nп₁ - концентрация легирующей примеси в рабочем слое (4). Фиксированная ширина запрещенной зоны обусловлена фиксированным составом по толщине. В частности, слой (2) формируют с постоянным составом Cd_xHg_1-xTe, с x=0,222, толщиной 2,7 мкм и легируют индием с концентрацией n=3×10 ¹⁷ см^-3.

На высокопроводящем слое (2) расположен слой (3) с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика», другого типа проводимости, p-типа, с плавным нарастанием значения ширины запрещенной зоны от Eg ₂ до Eg₃ и затем с более плавным спадом до Eg₄, толщиной от 0,8 до 2,0 мкм, концентрацией p=Nп₁×(0,5÷2) см ^-3, где Nп₁ - концентрация легирующей примеси в рабочем слое (4). При этом вариация ширины запрещенной зоны задается вариацией состава по толщине. В частности, при Eg₂=Eg₄ слой формируют так, что состав Cd_xHg_1-x Te данного слоя плавно меняется от соответствующего x=0,222 до x=0,35 и затем более плавно меняется до состава с x=0,222, при толщине 1 мкм и концентрации p=6×l0¹⁵ см^-3. При Eg₂>Eg ₄ состав Cd_xHg_1-x Te данного слоя плавно меняется от соответствующего x=0,222 до x=0,35 и затем более плавно меняется до состава с x=0,19. Последнее соответствует более длинноволновой области фотоприема. Тип проводимости данного слоя является вакансионным или получен путем легирования As.

Слои (1)-(3) выполняются прозрачными для ИК излучения в области фотоприема.

Рабочий слой (4) p типа проводимости сформирован на слое (3) (см. Фиг.1) с фиксированной шириной запрещенной зоны, равной значению окончания спада ширины запрещенной зоны Eg₄ в слое (3) и равной значению ширины запрещенной зоны Eg₂ в высокопроводящем слое (2) или меньше ширины запрещенной зоны Eg ₂ в высокопроводящем слое (2). При этом в рабочем слое (4) создан p-n-переход, выходящий на его поверхность. Фотодиод создается путем легирования со стороны поверхности, формирующего область с типом проводимости противоположным типу проводимости рабочего слоя (4). Глубина области n-типа проводимости в рабочем слое (4) составляет от 2 до 2,5 мкм, концентрация свободных носителей заряда - на уровне 10¹⁷÷10 ¹⁸ см^-3. Указанную область формируют путем легирования индием или легированием ионной имплантацией бора.

Толщина рабочего слоя определяется желаемыми параметрами фотодиодного приемника и может составлять, например, 8,2 мкм. Концентрация легирующей примеси в рабочем слое (4) составляет Nп₁=5×10¹⁶ см ^-3. Фиксированная ширина запрещенной зоны обусловлена фиксированным составом по толщине. В частности, рабочий слой (4) формируют с постоянным составом Cd_xHg _1-xTe с x=0,222, что соответствует Eg₄ =Eg₂, или с постоянным составом Cd _xHg_1-xTe с x=0,19, что соответствует Eg₄<Eg₂.

На поверхности области n-типа проводимости в рабочем слое (4) расположен слой (5) с плавным нарастанием значения ширины запрещенной зоны от значения Eg₄ до значения Eg ₅ и типом проводимости, противоположным относительно рабочего слоя, то есть n-типа. Его толщина составляет от 0,1 до 1,5 мкм. При этом вариация ширины запрещенной зоны задается вариацией состава по толщине. В частности, слой формируют так, что состав Cd_xHg_1-xTe данного слоя плавно меняется от соответствующего x=0,222 или x=0,19 до состава с x=0,47 на поверхности. Концентрация свободных носителей такая же, как и в области n-типа проводимости рабочего слоя (4) при тех же средствах ее достижения.

Предлагаемый фотодиодный приемник ИК-излучения характеризуется последовательным сопротивлением R_s=8 Ом и квантовой эффективностью в максимуме чувствительности =0,7, что соответствует теоретическому значению для непросветленной поверхности CdHgTe.

В случае выполнения фотодиодного приемника ИК-излучения в виде матрицы малая величина R_s обеспечивает однородность рабочего напряжения смещения всех фотодиодов, задаваемого кремниевым мультиплексором.

Фотодиодный приемник ИК излучения работает следующим образом.

Поток ИК-излучения проходит через подложку, слои (1)-(3), не поглощаясь ими, и попадает в рабочий слой (4) (Фиг.1). В рабочем слое (4) происходит поглощение прошедшего ИК-излучения и генерация неосновных носителей заряда, которые подтягиваются к p-n-переходу, захватываются им и создают фототок, формирующий сигнал фотоприема. При этом прямосмещенный p-n-переход, образованный слоями (2) и (3), обладает низким дифференциальным сопротивлением.