Приемник электромагнитного излучения

(1) А 1 1) 182524 19) Я 351) б Н 01 ТЕНИЯ иче е ВЛ,оптичес Машиалоинер- приемни 67,О ритепьнои я регистдлин волк приемник подложку ОК)3 СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИ ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ С г) ОПИСАНИЕ ИЗО вторскому свидетельс(71) Институт энергетических проблемкой физики АН СССР(57) Изобретение относится к измтехнике и может быть использовано длрации потоков излучения в диапазонеот 03 до 2000 мкм Сущность.электромагнитного излучения содержит с последовательно нанесенным на ис сло м корректирующего диэлектрика и чуаствитегьным элементом, выполненным в виде вертикального р - и перехода с контактами, и расположенными над ним диэлектрическим слоем и многослойной системой из чередующихся слоев металл-диэлектрик Средняя длина чувствительного элементатолщина корректируюцео диэлектрика , теппопроводность корректирующего диэпек 1 рика К и теплопроводность подложки К удовпетгворяют условию Зк ./к1, толщйны слоевгметалла б и диэлектрика д в многослойной2системе удовлетворяют соотношениям 1 с/б 2,1 с/02, где б=ЗОА, а1 2 20 отолщина многослойной системы О определяетсяг гиз условия О у / У1, где У - температуооропроводность корректирующего диэлектрика, - температуропроводность диэлектрика в поглощающем покрытии. 3 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации и измерения потока энергии излучения в широком диапазоне длин волн (от О,Э до 2000 мкм), 5Цель изобретения - повышение чувствительности приемника, не ухудшая его быстродействия,указанная цель достигается тем, что в приемнике излучения, в котором тонкопле ночный чувствительный элемент иэ платины, нанесенный на слой диэлектрика толщиной 1, расположенный на поверхности массивной теплопроводящей подложки, а параметры устройства выбраны из условия: 1541/й г 1120 выполняется в виде многослойной структуры, в которой первый слой представляет собой планарный р-и-переход из широкозонного полупроводника, легированного примесями, содержащими глубокие уровни, 25 второй слой есть тонкая пленка диэлектрика, на которую нанесено многослойное покрытие из чередующихся слоев металла и диэлектрика, причем первым слоем покрытия является металлическая пленка, а пс следним диэлектрик, при этом толщина металлической пленки б 1 и пленки диэлектрика бг удовлетворяют условиюб б15 - 5 2, 1 - 5 2гс 1а само покрытие состоит не менее, чем из двух слоев с общей толщиной удовлетворя ющей условию:М б +6 +б +дг ж 245 Здесь бз, б 4 - соответственно толщины изолирующего слоя и р-п-перехода, й - число слоев в поглощающем покрытии,- средняя температуропроводность покрытия,о изолирующего слоя и р-и-перехода бо =30 А. На область р-и-перехода вблизи контакта вместо поглощающего покрытия, а также на самом контакте нанесен защитный слой ди электрика.Известен тепловой быстродействующий приемник, обладающий, однако, малой чувствительностью. Чувствительность может быть повышена за счет применения в качестве чувствительного элемента многослойной структуры, удовлетворяющей дополнительным условиям. Применение планарного обратно-смещенного р-п-перехода, легированного примесями с глубокими уровнями, позволяет увеличить температурный коэффициент сопротивления, который имеет величину равную ИЕКБТ, где Е - ширина запрещенной зоны полупроводника, Кь - постоянная Больцмана; Т - температура приемника. Легирование примесями с глубокими уровнями дает возможность сохранить его быстродействие, так как скорость электронных процессов а таких полупроводниках повышается. Экспериментально показано (фиг, 1), что коэффициент поглощения К тонкопленочного поглощающего покрытия, нанесенного на промежуточный слой тонкого диэлектрика имеет монотонную зависимость от длины волны в широком спектральном диапазоне, если его параметры удовлетворяют условию 1б 1/бо2, 1бг/бо -2 при числе поглощающих слоев не менее двух при этом сопротивление покрытия составляет величину не менее 10 ом/д, а величина К имеет большее значение по сравнению с аналогичной величиной, укаэанной в прототипе. Применение промежуточного слоя диэлектрика между ри-переходом и поглощающим покрытием, а гакже изоляция области контактов слоем диэлектрика позволяет повысить напряжение пробоя чувствительного элемента по его поверхности и, следовательно, увеличить напряжение питания 1 ойо, Пои выполнении соотношения И с 1 +с 1 +с 3 +бог у 2быстродействие приемника не ухудшается за счет инерционности тепловых процессов. Таким образом, предложенная совокупность признаков является существенной для увеличения чувствительности приемника, так как увеличивается коэффициент температурного сопротивления, величина коэффициента поглощения излучения К и возможно увеличение напряжения питания.Изобретение поясняется чертежом (фиг. 1), нэ котором представлено поперечное сечение приемника; на фиг. 2 - зависимость коэффициента поглощения К чувствительного ф иманта от волнового числа; на фиг, 3 - принципиальная схема включения приемника.й 25/ с рой мРтодом фОолно а;ни диффузии формировался р-и-и;:рехо, ГГлящадью 3 (и. Облас ь - леги рован 1 Р фпсфпром, р-область - лег ирование бором). К.зффициент диффузии эо, Ота выше, чем фссфора и бора, поэтому легирование р-ч-перехода золотом ПрОВОдИЛОСЬ таяжЕ С ПОМОщьЮ тврМИЧЕСКОй диффузии беэ опасения нарутить профиль поимеси фосфора и бора. р-и-переход покрывается изолирующим слоем 502 4, на Огорый наносится поглощагощее покрытие, состоялее из чеэедуктцихся слое хрома, окиси хрома и моноокиси кремния, ДаЛЕЕ ЧаСтЬ ПОКрЫИя, НаХОдьщаяСя ВНЕ чувствительного элемента, а Также часть Окисла 4 вблизи контактов 5 стравливается с помощью фотолитограф 1 и, После нанесения омических конта,;тпв Они пок ываются защитныь слоем 3 О, 6, выводы О иэГОтав. ливались из золотой оя" н наметром ЗО-ЬО мкм тер О,оьн ,Г,снРезультатл чзмере; ь 1 чуэствительн". сти приемников иэедставле.:е таблицР.Измерительная схема б .ла изготовлена на основе полевого транзистора КП 307 по гибридной 1 ехнологин (фиг, 3),Согласно изобретению на подлол.ку 1 нанесен диэлектрический слой 2, на ксо ром выращен планарный р-п-переход 3, л - гированный золотом и изолированный От поглощающего покрытия 7 диэлек ; е ской пленкой 4. Контакт 5 изолирован от покрытия диэлектрическим слоем О 8 ыводы 8 соединены с контактами 5, Кривая 9 ча фиг, 2 соответствует толщине полощгнощ;о 10 го покрытия 400 А, а кривая 10 то Гчиц ео2000 А. На фиг. 3 резистор 11 соответствует сопротивлению р-п-перехода и риемн ика, 12-балластное сопротивление, вход усилителя 13 изготовлен на основе транзистора П 307 по гибридной технологии.Устройство работает следующим Образом.Электромагнитное излучение падае на чувствительный .элемент приемлка и;О глощается в покрытии 7 (фиг, 1) Тепловой поток движется в сторону подложки 1 и нагревает обратно-смещенный р-п-переход 3 Так как сопротивление р-и-перехода зави 25 сит от температуры, то на выходе р:гистрирующей схемы (фиг. 3) поя витез электоический сигнал, прспорционаъ,ный величине потока излучения.Для проверки работы устройс Гва Гял30 изготовлен приемник на подложке из Ое: примесного кремния покрытого короектирующим слоем термического Окисла 2 (фи.", 1), На слой Я 02 методом молекулярной эпитаксии наносилась пленка кремния, Гз ко;ОИСПОЛЬЗОВаНн:-;:.:. лагае;ОГО ПРИЕМНИКа ИзяфЧЕНИя Обпг Г 1 ЕЧИ,ЭРТ,т,ог,. Ению с известными Гарне;:.л:,ями Ыл;. Гьц;окую ЧУВСГВИТРЛьНО".ТГ,.1 ЗНПН;,г", ВфчСОКОГО быстродейст; я прибора при Г ; "Грации ЭЛЕКтРОМаГНИтпо.п ИЗЛУЧЕННЯ В ШРО(ОМ СГЕКтРаЛЬНОм Дналаэо," Е,Спектраль-Чувствитель-Ос,:янн:я )АЛЫЙ днаПа-, НОСть, Б/ВТВрвЕНИ, М е Э Н МГР,.зан 1 р и м е ч а н и е, Значеие постояннорасчетным,- толгцина коррРктируощего слоподложкой из кремния, 1 п,-, Р скобка" являе Гся , ЭвходОМ: МаССИВНОй 1 е) 4 УФормула изобретенияПРИЕМНИК ЭЛЕ К 1 Р 01 л 1 АНИ ГНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержа.1 а подложк" с последова гел ьно нанесены ь 1 ми нае слоем корректиру ощего диэлектрика и чувствитеььм элементом отличающийся тем, что с 1 сльо повьения чулсгвительнос ги и пьстродейсгвлл, чувствительь Й элемент вьгОл ион в виде вертикального р - и-перехода с контак. тами и расположенньх нал, ним диэлех тричРского слоя и многослойной сисгР мь Из чередуОщихся слоев металл диэлектрик, причем среди длина увс:1 лительного элемента , гплСил кпр тГ" пуго,Е 4 ЛИЭЛРКтгри 1, 1 ЕЛ 01 ро- Р;Д"Осг КОРРЛ ЛИРУОВ;ЕГО .,. ЭЛСКГР 1 а К 1 и топ/10 проводн ость подложки к 2УДОвлвтвОРЯЮт УСлОвиО ЗК 1./К 21,толцинь слоев металла с 11 и диэлектрик, б 2 в могослоиной систеле удовлетворяОт соотнощРниям1с 31/сто2, 1й/бо2,ло ,де оО а толщина многослойной системыопр:деляегся из условия2, 2Г.,т/,т; 1где уо - температуропроводность11 корректируОщего диэлектрика,т - темпера 1 уропроводность диэлект;Ика в гило 1 аошам покрьтии1825246 оставитель Л. Андреевехред М.Мсргентал дактор И. Ксляда ректор Н. Хор Тираж Подписно НПО "Поиск" Роспатента 13035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5аквз иэводстое издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10