Фотодиоды с гетероструктурой
Гетерофотодиодом называют прибор, имеющий переходной слой, образованный полупро- водниковыми материалами с разной шириной запрещенной зоны. Устройство и принцип действия этих приборов рассмотрим на примере гетероструктуры GaAs-GаАlАs (рис. 4.19).
На подложке арсенида галлия n+ типа (Nд ~ 1018 см-З) методом жидкофазной эпитаксии последовательно наращивают сначала слой чистого нелегированного арсенида галлия n-типа (Nд~ 1015 см-З), а затем слой р+ типа твердого раствора Ga1-x Alx As (Nд  1018 см-3). Обеспечение в растворе значения x = 0,4 npиводит к различию ширин запрещенной зоны по разные стороны гетероперехода ~0,4 эВ.
Слой GaAIAs играет роль широкозонного окна, пропускающего излучение, поглощаемое в средней n-области. Структура зонной диаграммы (рис. 4.19, б) обеспечивает беспрепятственный перенос генерируемых в n-области дырок в р-область.
Толщина средней области h выбирается так, чтобы обеспечить поглощение всей падаю· щей мощности. При λ ~ 0,85 мкм достаточно иметь h ~ 20 мкм. Высокая степень чистоты этой области обеспечивает малые рекомбинационные потери генерируемых светом носителей. Фоточувствительность гетерофотодиодов определяется эффективным временем жизни носителей в среднем слое, а время переключения - толщиной этого слоя и напряженностью электрического поля.
| Рисунок 4.19. Фотодиод с гетероструктурой: а-структура; б-энергетическая диаграмма
|
Применение совершенных гетероструктур (с низкой плотностью поверхностных состояний) открывает возможности создания фотодиодов с кпд, близким к 100%. Сочетание малого времени рассасывания неравновесных носителей заряда и малого значения барьерной емкости обеспечивает высокое быстродействие гетерофотодиодов. Такие приборы могут эффективно работать при малых обратных напряжениях. Подбирая пары полупроводниковых материалов можно получать фотодиоды, работающие в любой части оптического диапазона длин волн. Это преимущество обусловлено тем, что в гетерофотодиоде рабочая длина волны определяется разницей ширин запрещенных зон и не связана со спектральной характеристикой глубины поглощения. Вследствие хороших возможностей выбора материала базы достигаемое значение фотоЭДС у гетерофотодиодов составляет (0,8... 1,1) В, что в два-три раза выше, чем у кремниевых фотодиодов. Основной недостаток гетерофотодиодов присущая гетероструктурам - сложность изготовления
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | Поиск по сайту:
|
