Фотодиод

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНИХСПУБЛИН 2 59 4 31 06 ССРРЫТИЙ ОБРЕТЕНИЯ ОПИ ТВ АВТОРСКОМУ С(57) Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использов но для обнаружения и/или для измер ния интенсивности преимущественно монохроматического электромагнитно излучения высоких частот повторения О ЬР СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И импульсов, например для применения вобласти передачи информации световымметодом, и касается, в частности полупроводниковых диодов с минимальноодним запирающим слоем в виде р-пили р- - и-перехода. Целью изобретения является устранение потерь напреобразование энергии излучения,встречающихся в фотодиодах вследствие неполного поглощения в областизапирающего слоя при заданной длиневолны, и одновременно потерь на отражение. Это в основном осуществляетсяпутем расчета оптической толщиныслоя полупроводника и путем расположения за полупроводником последовательности интерференционных слоев.2 з.п. ф-лы, 1 ил.129207 Изобретение относится к фотодиодам высокой чувствительности для обнаружения или измерения интенсивности преимущественно монохроматического электрического излучения высоких час тот повторения импульса, например для применения в области передачи информации световым методом.Известен фотодиод для обнаружения и/или для измерения интенсивности 10 электромагнитного излучения, состоящий из полупроводника с одним запирающим слоем, представляющим собой область, выполненную в виде р-п-перехода, рп-перехода Шоттки, элект15 рическое поле которой служит для разделения свободных пар носителей заряда, созданных проникающими фотонами (Яреаг У.Е., ет. а 11. Ашогрдегея Ях 1 соп р-п-,1 ипс 1 хоп, - Арр 1. Раув. 20 . Ье 1, 1976, 28, р. 105). Однако, если поле запирающего слоя находится непосредственно за поверхностью падения, т.е. внутри 25 пробега фотонов с более высокой энергией, при известных фотодиодных устройствах фотоны с более низкой энергией, имеющие относительно большие глубины проникновения или более длин- ЗО новолновое излучениеиспользуются для фотоэффекта только в незначительной мере потому, что поглощение осуществляется в области полупроводника, которая гораздо больше обедненной зоны.Известен фотодибд, выполненный в слое аморфного кремния, легированного водородом, содержащего р-и-переход и размещенного на подложке (И 1- 40 апя В. еС а 11. Саггег Оепега 1 оп, Весошдпа 1 оп апй Тгапярогд дп Ашогрдогея, Бо 1 аг Се 11 я. - ВСА, Вечхеч, 1979, 40, р. 371).Недостатки этого технического решения также сводятся к большим потерям из-за неполного поглощения в области запирающего слоя.Целью изобретения является устранение потерь на преобразование энергии излучения, встречающихся в фото- диодах вследствие неполного поглощения в области запирающего слоя при заданной длине волны, и обычно высоких при полупроводниках потерь на отражение при падении излучения и повышение чувствительности.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем 5 гфотодиод, выполненный в слое аморфного кремнияпегированного водородом, содержащего р-п-переход и размещенного на подложке, между подложкой и слоем аморфного кремния дополнительно введены слои из непоглощающих материалов с попеременно высокими низким показателями преломления п,а толщину й слоя аморфного кремниявыбирают из соотношенияа=ш -- ,4 пгде 3 - длина волны электромагнитного излучения;ш - целое число вблизи значения23/К,"п - показатель преломления слояаморфного кремния;К - коэффициент поглощения полупроводникового материала.Кроме того, непоглощающий слой,прилегающий к слою аморфного кремния, при четном ш имеет низкий показатель преломления, а при нечетномвысокий,Непоглощающий слой,.прилегающийк полупроводнику, состоит из электрически проводящего материала, прозрачного для получения с длинойволны М. На чертеже показан предлагаемыйфотодиод,П р и м е р. Фотодиод сформирован на основе аморфного кремниевогоперехода, созданного по одной из известных технологий изготовления, причем запирающий слой известным способом образуется рп-структурой,состоящей из области 1 проводимостир-типа с высокой степенью легирования, области 2 собственной проводимости полупроводника высокой чистотый легированной области 3 проводимости п-типа. Обнаруживаемое или измеряемое излучение 4 (длина волны0,920 мкм) перпендикулярно падаетна границы ри-перехода. Наружныеконтакты (не показаны), на которыеприложено запирающее напряжение диода, выполнены известным способом.Расположенная за полупроводникомпоследовательность интерференционныхслоев состоит из четырех пар слоев,причем элементарные слои 5 и 6 с оптическими толшинами слоя Л/4 имеют попеременно соответственнонизкие показатели преломления (п=1,34) и высокие показатели преломления (и=2,4), 3 12920 только первый интерференционный слой 7, непосредственно прилегающий к полупроводнику; состоящий иэ смеси окиси индия и окиси олова (служащий в качестве заднего электрода), имеет показатель преломления приблизительно 1,8. Вся система находится на стабильной подложке 8, состоящей, например, из стекла с показателями преломления 1.5. Показатель прелом ления и коэффициент поглощения кремниевого перехода при длине волны 0,920 мкм составляют п=3,80 и Е=0,01. Соответственно этому для значения ш иэ ш 2/ 1=63,66 получается цело численное значение ш=64, толщина полупроводника и й=ш/4=64/4 или й=ш /4 п=3,874 мкм. Толщина области проводимости р-типа приблизительно 0,1 - 1 мкм. 20Так как непосредственное получение оптимальной толщины полупроводника иэ-за возможных незначительных отклонений показателя преломления и коэффициента поглощения сложно, то во время нанесения слоя известным способом при длине волны 0,920 мкм измеряется коэффициент отражения, имеющий максимумы и минимумы с возрастающей толщиной слоя, Процесс на- З 0 несения слоя прекращается, если достигнут самый низкий минимум отражения. Если для описанного фотодиодного устройства коэффициент пропускания23, коэффициент отражения 35 Р(0,00012 для подающего излучения с длиной волны 0,920 мкм, следовательно, в фотодиоде поглощается приблизительно 987 падающего излучения, причем область поглощения в соответствии с геометрической структурой только немного больше, чем обедненная зона,754вследствие чего поглощаются все падающие фотоны. Обедненная зона, реализованная в устройстве, имеет разме-, ры, необходимые для обработки высокочастотных импульсов.Формула изобретения1. Фотодиод, выполненный в слое аморфного кремния, легированного водородом, содержащего р-и-переход и размещенного на подложке, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что между подложкой и слоем аморфного кремния дополнительно введены слои из непоглощающих материалов с попеременно высоким и низким показателями преломления и, а толщину слоя аморфного кремния Й выбирают из соотношенияЙ=ш4 пгде , - длина волны электромагнитного излучения;ш - целое число вблизи значения2 Т/К;и - показатель преломления слояаморфного кремния,К - коэффициент поглощения полупроводникового материала.2. Фотодиод по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я - тем, что непоглощающий слой, прилегающий к слою аморфного кремния при ш четном, имеет низкий показатель преломления, а при нечетном ш - высокий.3. Фотодиод по пп.и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, непоглощающий слой, прилегающий к полупроводнику, состоит иэ электрически проводящего материала, прозрачного для получения с длиной волны .Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной Ведомством по изобретательству ГДР.129207Составитель В. Манагаров Редактор О. Головач Техред Л.Олейник Корректор А. Ильин Заказ 279/53 Тираж 699 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4