Фоторезистор

(5 31 08 ГОСУДАРСТВЕНН ПО ИЗОБРЕТЕНИЯ ПРИ ГКНТ СССР КОМ ИТЕТОТНРЫТИЯМ РЕ Е ИЗ Т Дйэ г 1 бш ЕЛЬС 6 ТОРСК комконтям дконт 655/18-24.80 нен ъемным з ны запор рядом, а ЫМИ К СЛОпричем циалов меж работ выоторых вы- КТ/е, ана.(72) Л Н ты вып ГОГО П Бюл. В 32 роев, В.В.Осроводник сть поте тная раз ями мень ду слходаполнгдеТ нос В.И.Стафе 53) 621,38 54)(57) 1. увствитель.8)ЕЗИСТОРив о большеная Больцмная темпе- пос ненныитины,лемент, вдниковойположенных ра: виде полстоящей Р в тлиОИ ИЗГОника лупро с нии тока сло разной работ контакты к н в е и омич ного по му,о, с вленызных т ровти..1,то овышен рово стор и вительн череду дников,пластин слоева выполнедвух полу- и, по крайней мепроводников, целичувна из а щии ены иэ я тем, азных по роводимо о в рово л о е Изобретение относится к оптоэлектронике, а именно к фоторезисторам.Известен фоторезистор, представляющий собой подложку с нанесенной на нее поликристаллической пленкой материала РЬЯ. Поликристаллическая пленка состоит из кристаллитов и- типа и прослоек между ними р-типа. По этим прослойкам течет ток. Недостатком таких поликристаллических пленок является то, что при их росте кристаллиты и прослойки между ними располагаются хаотически. ВследствиеФэтого трудно добиться Однородности фоточувствительности по поверхности пленки и воспроизводимости параметров от образца к образцу. Кроме. того, РЬБ фоточувствителен лишь в узком спектральном диапазоне вблизи 2 мкм,е - заряд электрона, 2, Фоторезистор по п,1а ю щ и й с я тем, что Известен фоторезистор, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде полупроводниковой пластины, состоящей иэ расположенныхвдоль линий тока слоев полупроводников с разной работой выхода, и омические контакты к нему,Однако такие фоторезисторы не об-.ладают достаточной чувствительностью,Целью изобретения является повышение фоточувствительности резисторовв широком спектральном диапазоне.Указанная цель достигается тем,что в известном фотореэисторе, содержащем чувствительный элемент, выполненный в виде пластины, состоящейиэ расположенных вдоль линий токаслоев полупроводников с разной работой выхода; и омические контакты к3 89090нему, пластина выполнена из чередующихся слоев двух полупроводников, ислои, по крайней мере, одного из полупроводников целиком заполненыобъемным зарядом, а контакты выполнены запорными к слоям другого полупроводника, причем контактная разность потенциалов между слоями меньше разности работ выхода полупровод;ников, из которых изготовлены чередующиеся слои, но больше 2 Ю/е,где.,К, в ,постоянная Больцмана,Т -абсолютная температура,е - заряд электрона, 15При этом чередующиеся слои могутбыть изготовлены из одного полупроводника разных типов проводимости,разных полупроводников разного типапроводимости, разных полупроводников одного типа проводимости. Можнодобиться понижения сопротивленияпримесных фоторезисторов при сохранении их максимально возможной чувствительности, что достигается тем,что полупроводниковая пластина выполнена из чередующихся высокоомныхи низкоомных слоев одного типа проводимости одного полупроводника.Приэтом контакты выполняются запорными к высокбомным слоям и омическими к низкоомным слоям, которыедолжны быть целиком заполнены объемным зарядом.Устройство представлено на чертеже.На подложке 1 расположен чувствительный элемент в виде полупроводниковой пластины 2, имеющей слоистуюструктуру. Электрические контакты 3 .40расположены на торцах полупроводниковой пластины 2. Свет, падающий на чувствительный элемент, пластину 2, генерирует в его объеме электроны и дырки, которые .пространственно разделяются электрическим полем, образованным контактной разностью потенциалов между слоями. Вследствие этого .время жизни фотоносителей возрастает,следовательно, возрастает величина концентрации фотоносителей, которая пропорциональна времени жизни. В . свою очередь, чувствительность фото- резистора пропорциональна числу возникающих фотоносителей, а значит, увеличение времени жизни из-за пространственного разделения электронов и дырок приводит к увеличению фоточувствительностй.Толщины чередующихся слоев выбираются такими, чтобы слои, по крайнеймере, одного из полупроводников былицеликом заполнены объемным зарядом,причем контактная разность потенциалов между слоями должна быть больше2 КТ/е, но меньше разности работ выхода полупроводников, из которых изготовлены чередующиеся слои. Первоеусловие необходимо для того, чтобыпроисходило достаточно хорошее разделение электронов и дырок контактным полем, а второе - чтобы это поле насквозь проникало в слои, покрайней мере, одного из полупроводников. Оба условия реализуются, еслиопределенным образом выбрать толщину слоев одного из,полупроводников.Эта толщина, зависит от конкретныхпараметров структуры и может бытьрассчитана. Например, в случае чере-.дования слоев п- и р-типа проводимости одного полупроводника толщинаслоев какого-либо типа для определенности, р-.слоев) должна удовлетворять условию: 1 - контактная разность потенциалов между и- и р-слоями;Б - концентрация мелких доноров в и-слое;еБА - концентрация мелких акцепторов в р-слое,Контакты к структуре должны бытьподобраны таким образом, чтобы онибыли омическими к слоям, целиком заполненным объемным зарядом, и запорными к остальным слоям, При этом проводимость будет осуществляться только по слоям, заполненным объемным зарядом, в которых время жизни велико иэ-за пространственного разделения электронов и дырок,Устройство может быть выполнено,например, из р- и рф-слоев германия.При этом р-слой представляет собойполупроводник, содержащий в единицеобъема Б достаточно глубоких акцепторов с которыми дырки светомзабрасываются в валентную зону, иБмелких доноров (Иф; В Оеу Редактор Л.Письман . Техре ек.тор Т,Иалец оданич 4976 Тираж Государственного комитет1.13035, Иосква,Подписно 4 Зак по изобретениям -35, Раушская н НТ СС открытия и роизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 1 О 5 ,89090 глубоким акцептором, например, может быть Ня (при этом фоторезистор будет чувствителен к свету в области 10 мкм). Область р+ отличается от р-области дополнительным введением мелких акцепторов с концентрацией п(0 Ъ)пБ), которые должны быть сильно ионизованы,В примесном фоторезисторе свет,па дающий на чувствительный элемент- пластину 2, генерирует в высокоомных областях дырки с глубокого примесного уровня, которые вслед за этим собираются в низкоомных областях за 15 счет электрического поля, образованного контактной разностью потенциалов между слоями. При этом дырки ока-. зываются пространственно отделенными от центров рекомбинации и их время 20 жизни выше, чем в однородном полупро 6 6воднике. В результате чувствительность слоистого примесного фотореэиста совпадает с чувствительностью однородного фоторезистора, выполненного из того же материала,что и высокоомные слои, т.е, является максимально возможной. Однако сопротивление первого фоторезистора много, меньше сопротивления второго, поскольку в слоистом фоторезисторе сопротивление определяется низкоомными областямифПрименение устройства позволит создавать высокочувствительные полупроводниковые фоторезисторы, работающие в широком спектральном диапазойе.Использование изобретения возмож-. но в таких областях науки и техники, как.астрономия, спектрофотометрия,медицина