Исследование примесного фотоэффекта в двухбарьерных p-n-m-структурах
Исследованная двухбарьерная структура, двухсторонне чувствительная в видимой и ближней ИК-области спектра, работоспособна при любой полярности рабочего напряжения....
Збережено в:
| Дата: | 2006 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2006
|
| Назва видання: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52918 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Исследование примесного фотоэффекта в двухбарьерных p-n-m-структурах / Д.М. Ёдгорова, Ф.М. Ашрапов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 3. — С. 40-47. — Бібліогр.: 28 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-52918 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-529182014-01-10T03:12:20Z Исследование примесного фотоэффекта в двухбарьерных p-n-m-структурах Ёдгорова, Д.М. Ашрапов, Ф.М. Функциональная микро- и наноэлектроника Исследованная двухбарьерная структура, двухсторонне чувствительная в видимой и ближней ИК-области спектра, работоспособна при любой полярности рабочего напряжения. 2006 Article Исследование примесного фотоэффекта в двухбарьерных p-n-m-структурах / Д.М. Ёдгорова, Ф.М. Ашрапов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 3. — С. 40-47. — Бібліогр.: 28 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52918 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Функциональная микро- и наноэлектроника Функциональная микро- и наноэлектроника |
| spellingShingle |
Функциональная микро- и наноэлектроника Функциональная микро- и наноэлектроника Ёдгорова, Д.М. Ашрапов, Ф.М. Исследование примесного фотоэффекта в двухбарьерных p-n-m-структурах Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Исследованная двухбарьерная структура, двухсторонне чувствительная в видимой и ближней ИК-области спектра, работоспособна при любой полярности рабочего напряжения. |
| format |
Article |
| author |
Ёдгорова, Д.М. Ашрапов, Ф.М. |
| author_facet |
Ёдгорова, Д.М. Ашрапов, Ф.М. |
| author_sort |
Ёдгорова, Д.М. |
| title |
Исследование примесного фотоэффекта в двухбарьерных p-n-m-структурах |
| title_short |
Исследование примесного фотоэффекта в двухбарьерных p-n-m-структурах |
| title_full |
Исследование примесного фотоэффекта в двухбарьерных p-n-m-структурах |
| title_fullStr |
Исследование примесного фотоэффекта в двухбарьерных p-n-m-структурах |
| title_full_unstemmed |
Исследование примесного фотоэффекта в двухбарьерных p-n-m-структурах |
| title_sort |
исследование примесного фотоэффекта в двухбарьерных p-n-m-структурах |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Функциональная микро- и наноэлектроника |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52918 |
| citation_txt |
Исследование примесного фотоэффекта в двухбарьерных p-n-m-структурах / Д.М. Ёдгорова, Ф.М. Ашрапов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 3. — С. 40-47. — Бібліогр.: 28 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT ëdgorovadm issledovanieprimesnogofotoéffektavdvuhbarʹernyhpnmstrukturah AT ašrapovfm issledovanieprimesnogofotoéffektavdvuhbarʹernyhpnmstrukturah |
| first_indexed |
2025-07-05T04:24:27Z |
| last_indexed |
2025-07-05T04:24:27Z |
| _version_ |
1836779535632171008 |
| fulltext |
40
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 3
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
29.12 2005 ã.
Îïïîíåíò ê. ò. í. Â. Â. ÐÞÕÒÈÍ
(ÖÊÁ "Ðèòì", ã. ×åðíîâöû)
Èññëåäîâàííàÿ äâóõáàðüåðíàÿ ñòðóêòó-
ðà, äâóõñòîðîííå ÷óâñòâèòåëüíàÿ â âè-
äèìîé è áëèæíåé ÈÊ-îáëàñòè ñïåêòðà,
ðàáîòîñïîñîáíà ïðè ëþáîé ïîëÿðíîñòè
ðàáî÷åãî íàïðÿæåíèÿ.
Äëÿ îïòîýëåêòðîíèêè òðåáóþòñÿ ôîòîäèîäû íà
ðàçëè÷íûé ñïåêòðàëüíûé äèàïàçîí è ñ ñîîòâåòñòâó-
þùèìè ïàðàìåòðàìè. Ñïåêòðàëüíûé äèàïàçîí îáåñ-
ïå÷èâàåòñÿ âûáîðîì ìàòåðèàëà ôîòîðàçäåëÿþùåãî
ïîòåíöèàëüíîãî áàðüåðà ñ ñîîòâåòñòâóþùåé øèðèíîé
çàïðåùåííîé çîíû. Ïðè ýòîì â çàâèñèìîñòè îò ðàñ-
ïîëîæåíèÿ îáëàñòè îáåäíåíèÿ (ïî òó èëè äðóãóþ ñòî-
ðîíó ð�n-ãåòåðîïåðåõîäà) âîçáóæäåíèå ôîòîíîñèòå-
ëåé áóäåò îñóùåñòâëÿòüñÿ â îáëàñòè ïåðåõîäà "çîíà�
çîíà" èëè ñ èìåþùèõñÿ ãëóáîêèõ ïðèìåñíûõ óðîâ-
íåé áàçîâîé îáëàñòè. ×åì òîëùå îáëàñòü îáåäíåíèÿ,
òåì áîëüøå íîñèòåëåé áóäåò ðàçäåëÿòüñÿ, ïðè÷åì îá-
ëàñòü îáåäíåíèÿ ìîæíî îáåñïå÷èòü òåõíîëîãè÷åñêèì
ôîðìèðîâàíèåì äèôôóçèîííîé i-îáëàñòè èëè æå
îõâàòûâàþùèì àêòèâíóþ îáëàñòü çàïèðàþùèì íàïðÿ-
æåíèåì. Èìåþùèåñÿ â îáåäíåííûõ îáëàñòÿõ ãëóáî-
êèå ïðèìåñíûå óðîâíè ñîçäàþò ïðèìåñíûé ôîòîòîê,
âåëè÷èíà êîòîðîãî áóäåò òåì áîëüøå, ÷åì âûøå áóäåò
íàïðÿæåííîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ èëè ïðîòÿæåí-
íåå áóäåò ñëîé îáåäíåíèÿ. Äëÿ ýòîãî êîíöåíòðàöèþ
íîñèòåëåé îáåäíÿåìûõ îáëàñòåé íåîáõîäèìî áðàòü êàê
ìîæíî ìåíüøå.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ èçó÷åíèå ôèçèêî-òåõíîëîãè-
÷åñêèõ àñïåêòîâ èçãîòîâëåíèÿ íåîõëàæäàåìûõ ôîòî-
äèîäíûõ ñòðóêòóð ñ ïðèìåñíîé ôîòî÷óâñòâèòåëüíî-
ñòüþ è èññëåäîâàíèå ïðîöåññîâ òåðìîôîòîýëåêòðè-
÷åñêîãî âîçáóæäåíèÿ ïðèìåñíûõ óðîâíåé ÿâëÿåòñÿ
àêòóàëüíîé çàäà÷åé. Ñ ýòîé öåëüþ öåëåñîîáðàçíî ïðî-
àíàëèçèðîâàòü âîçìîæíîñòè ñóùåñòâóþùèõ ôîòîäè-
îäîâ ðàçëè÷íîãî íàçíà÷åíèÿ, à òàêæå ñîîòâåòñòâóþ-
ùèå ñîáñòâåííûå è ïðèìåñíûå ôîòîýôôåêòû.
Ïîëóïðîâîäíèêîâûå ñòðóêòóðû ðàçëè÷íîãî
íàçíà÷åíèÿ íà ïðèìåñíûõ è ñîáñòâåííûõ
ôîòîýôôåêòàõ
Ê êëàññó ôîòîïðèåìíèêîâ îòíîñÿòñÿ ïîëóïðîâîä-
íèêîâûå ïðèáîðû, â êîòîðûõ âûõîäíîå ñîïðîòèâëå-
íèå èçìåíÿåòñÿ ïîä âîçäåéñòâèåì îïòè÷åñêîãî èçëó-
÷åíèÿ.  îñíîâå èõ ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòè ëåæàò ñîá-
ñòâåííûå è ïðèìåñíûå ôîòîýôôåêòû. Äî íàñòîÿùåãî
âðåìåíè ôîòîäèîäû íà ñîáñòâåííîì ôîòîýôôåêòå
èìåþò áîëüøóþ ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòü ïî ñðàâíåíèþ
ñ ôîòîïðèåìíèêàìè, îñíîâàííûìè íà ïðèìåñíîé ôî-
òî÷óâñòâèòåëüíîñòè.
Ôîòîïðèåìíèê ìîæåò áûòü âûïîëíåí íà îñíîâå
îáúåìíîãî ïîëóïðîâîäíèêà îäíîãî òèïà ïðîâîäèìî-
ñòè, íàïðèìåð, òèïà ôîòîðåçèñòîðà èëè ñ ð�n-ïåðåõî-
äîì, ïðåäñòàâëÿþùèì ñîáîé ôîòîäèîäû è ôîòîòðàí-
çèñòîðû. ×òî êàñàåòñÿ óðîâíÿ ñèãíàëà, ïðèíèìàåìî-
ãî ôîòîðåçèñòîðàìè, òî îíè èìåþò ëèíåéíóþ õàðàê-
òåðèñòèêó ëèøü ïðè ìàëûõ èíòåíñèâíîñòÿõ ñâåòà. Ïî-
ýòîìó áîëüøåå âíèìàíèå óäåëÿåòñÿ äâóì êëàññàì
ôîòîïðèåìíèêîâ � ôîòîííûì è òåïëîâûì. Äëÿ ïðè-
åìà èìïóëüñíîãî ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ ðàçðàáàòûâà-
þòñÿ ôîòîííûå ïðèåìíèêè, èñïîëüçóþùèå â ñâîåé
ðàáîòå ýôôåêò ôîòîïðîâîäèìîñòè, à òàêæå ôîòîâîëü-
òàè÷åñêèé. Îíè ìîãóò ðåãèñòðèðîâàòü ïðîñòðàíñòâåí-
íîå è âðåìåííîå ðàñïðåäåëåíèå èíòåðôåðåíöèîííîãî
ïîëÿ, èñïîëüçîâàòüñÿ â êà÷åñòâå èçìåðèòåëåé ïåðå-
ìåùåíèÿ, ïðîôèëîìåòðîâ, äëÿ ýëåêòðîííîé ðåãè-
ñòðàöèè öâåòíûõ ãîëîãðàôè÷åñêèõ èçîáðàæåíèé, â êà-
÷åñòâå ïèðîýëåêòðè÷åñêèõ äàò÷èêîâ äëÿ ðàçëè÷íûõ
îïòîýëåêòðîííûõ ñèñòåì.
 ðåçêèõ ð�n-ïåðåõîäàõ è áàðüåðàõ Øîòòêè íàïðÿ-
æåííîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ëèíåéíî óìåíüøàåòñÿ
ñ óäàëåíèåì îò òî÷êè, ãäå ïîëå ìàêñèìàëüíî, è êîýô-
ôèöèåíò èîíèçàöèè, çàâèñÿùèé ýêñïîíåíöèàëüíî îò
ìàêñèìàëüíîãî ïîëÿ, áóäåò çíà÷èòåëåí òîëüêî â óç-
êîé îáëàñòè âáëèçè ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ ïîëÿ.
Ïîýòîìó ôîòîäèîäû ñ áàðüåðîì Øîòòêè èëè ñ ð�n-
ïåðåõîäîì îáëàäàþò ìàëûì êâàíòîâûì âûõîäîì �
ìåíüøèì åäèíèöû, â òî âðåìÿ êàê â ôîòîäèîäå ñ ïðî-
òÿæåííîé i-îáëàñòüþ èëè ñ îäíîðîäíûì ýëåêòðè÷å-
ñêèì ïîëåì (Å=Åìàêñ) è áîëüøîé òîëùèíîé ñëîÿ ðàç-
ìíîæåíèÿ äîñòèãàåòñÿ âûñîêàÿ ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòü.
 ðàçðàáàòûâàåìûõ â ïîñëåäíåå âðåìÿ ôîòîïðèåì-
íèêàõ ñòàðàþòñÿ èñïîëüçîâàòü âûñîêîîìíóþ áàçî-
âóþ îáëàñòü èëè ïðîòÿæåííûé i-ñëîé.
Ôîòîïðèåìíèêè, èçãîòîâëåííûå íà îñíîâå øèðî-
êîçîííûõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ìàòåðèàëîâ � ôîñôè-
äà ãàëëèÿ (GaP), àðñåíèäà ãàëëèÿ (GaAs) è èõ òðîé-
íîãî ñîåäèíåíèÿ (GaPxAs1�x), äàþò âîçìîæíîñòü ñî-
çäàíèÿ ôîòîïðèåìíûõ óñòðîéñòâ è ïðèáîðîâ ñî ñïåê-
òðàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ â óëüòðàôèîëåòîâîé,
âèäèìîé è áëèæíåé èíôðàêðàñíîé îáëàñòÿõ ñïåêòðà
ïîðÿäêà 0,3�0,8 ìêì [1]. Â ñòðóêòóðàõ ñ âûñîêîîì-
íûì ñëîåì èç GaPxAs1�x ïîäëîæêîé ÿâëÿåòñÿ n+-GaAs.
ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÏÐÈÌÅÑÍÎÃÎ ÔÎÒÎÝÔÔÅÊÒÀ
 ÄÂÓÕÁÀÐÜÅÐÍÛÕ p�n�m-ÑÒÐÓÊÒÓÐÀÕ
Ê. ô.-ì. í. Ä. Ì. ¨ÄÃÎÐÎÂÀ, Ô. Ì. ÀØÐÀÏÎÂ
Óçáåêèñòàí, ã. Òàøêåíò, ÍÏÎ «Ôèçèêà�Ñîëíöå»
Å-mail: karimov@uzsci.net
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 3
41
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
 êà÷åñòâå èñõîäíîãî ìàòåðèàëà áåðóò ýïèòàêñèàëü-
íûå ñòðóêòóðû n�n+-òèïà ñ íåëåãèðîâàííûì n-ñëî-
åì, ÿâëÿþùèìñÿ àêòèâíûì. Ïîëóïðîçðà÷íûé ìåòàë-
ëè÷åñêèé ñëîé âûïîëíÿåòñÿ èç çîëîòà (50�100 Å).
Êîíñòðóêòèâíî ôîòîïðèåìíèêè ãåðìåòèçèðîâàíû â
ìåòàëëè÷åñêèå êîðïóñà ñ âõîäíûì îêíîì èç ëåéêî-
ñàïôèðà ëèáî êâàðöà. Ôîòîäèîäû íà îñíîâå ôîñôè-
äà ãàëëèÿ îáëàäàþò âûñîêîé ñòàáèëüíîñòüþ ÷óâñòâè-
òåëüíîñòè äî óðîâíÿ îñâåùåííîñòè 2·10�2 Âò·ñì�2 è
ñïîñîáíîñòüþ ðàáîòàòü â øèðîêîì òåìïåðàòóðíîì äè-
àïàçîíå (îò �200 äî 250°Ñ). Ðàçðàáîòàíû îäíîýëå-
ìåíòíûå ôîòîäèîäû ñ ðàçìåðîì ôîòî÷óâñòâèòåëüíî-
ãî ýëåìåíòà îò 100×100 ìêì äî äèàìåòðà 8 ìì, ìíî-
ãîýëåìåíòíûå ëèíåéêè, à òàêæå áûñòðîäåéñòâóþùèå
ôîòîäèîäû ñ ìàëûì ðàçìåðîì ïðèåìíîé ïëîùàäêè è
ïîíèæåííîé åìêîñòüþ. Áûñòðîäåéñòâèå òàêèõ ïðèáî-
ðîâ íå õóæå 10 íñ [2].
Äëÿ ðåãèñòðàöèè îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ â äèàïàçî-
íå 8�12 ìêì â íàñòîÿùåå âðåìÿ íàèáîëåå øèðîêî èñ-
ïîëüçóþòñÿ ôîòîäèîäû è ôîòîðåçèñòîðû èç ìàòåðèàëà
CdxHg1�xTe. Ðàçðàáîòàíà äîñòàòî÷íî áîëüøàÿ íîìåí-
êëàòóðà êàê îäíîýëåìåíòíûõ, òàê è ìíîãîýëåìåíòíûõ
ôîòîäèîäîâ íà äèàïàçîí 8�12 ìêì, ðàáîòàþùèõ ïðè
òåìïåðàòóðå îõëàæäåíèÿ 80 Ê, ñ ðàçìåðàìè ôîòî÷óâ-
ñòâèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ îò 50×50 ìêì äî 1×1 ìì è
äîñòàòî÷íî âûñîêèì óðîâíåì îáíàðóæèòåëüíîé ñïîñîá-
íîñòè � D (λ=10,6 ìêì) >3·1010 Âò�1·Ãö1/2·ñì [3].
 êðåìíèåâîé ð+pn+-ñòðóêòóðå èçëó÷åíèå â îñ-
íîâíîì ïîãëîùàåòñÿ â p-Si (îñîáî ÷èñòûé êðåìíèé ñ
óäåëüíûì ñîïðîòèâëåíèåì r=10�40 êÎì), èìåþùåì
òîëùèíó ïîðÿäêà 0,1�0,5 ìì. Íàëè÷èå p-îáëàñòè
ñíèæàåò ñîáñòâåííóþ åìêîñòü äèîäà è åãî èíåðöèîí-
íîñòü, à ñèëüíîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå âáëèçè n+�p-ïå-
ðåõîäà ëàâèííî-ïðîëåòíîãî äèîäà ïðèâîäèò ê óäàð-
íîé èîíèçàöèè è óâåëè÷åíèþ ÷èñëà íîñèòåëåé èç-çà
âîçíèêíîâåíèÿ ëàâèíû. Â êðåìíèåâûõ ëàâèííûõ ôî-
òîäèîäàõ ðåàëèçîâàí áëèçêèé ê òåîðåòè÷åñêîìó óðî-
âåíü èçáûòî÷íîãî øóìà ëàâèíû ïðè êîýôôèöèåíòàõ
óìíîæåíèÿ 100�200 [4].
Äðóãàÿ ãðóïïà ôîòîïðèåìíèêîâ � òàê íàçûâàå-
ìûå êðåìíèåâûå p�i�n-ôîòîäèîäû è ãåðìàíèåâûå ôî-
òîäèîäû, ÷óâñòâèòåëüíûå â áëèæíåé èíôðàêðàñíîé
îáëàñòè ñïåêòðà îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ. Äëÿ íèõ àê-
òóàëüíûì ÿâëÿåòñÿ óìåíüøåíèå òåìíîâûõ òîêîâ, îï-
ðåäåëÿþùèõ âåëè÷èíó øóìà ôîòîäèîäîâ. Ïðè èçãî-
òîâëåíèè p�i�n-ôîòîäèîäîâ [5] ýôôåêò óìåíüøåíèÿ
òåìíîâîãî òîêà äîñòèãàëñÿ ïðè óâåëè÷åíèè òîëùèíû
èçîòèïíîãî ñëîÿ äî 2 ìêì, êîòîðûé ðàñïîëàãàëñÿ ñ
òûëüíîé ñòîðîíû êðèñòàëëà ôîòîäèîäà. Àíàëîãè÷íûé
ýôôåêò äîñòèãíóò òàêæå ïóòåì îêðóæåíèÿ îõðàííûì
êîëüöîì [6] ôîòî÷óâñòâèòåëüíîãî îêíà è ôîðìèðî-
âàíèåì îáëàñòè, èçîòèïíîé ñ ïîäëîæêîé [7, 8], ñ ïî-
ñëåäóþøèì äîïîëíèòåëüíûì ëåãèðîâàíèåì òîðöåâîé
÷àñòè êðèñòàëëà ôîòîäèîäà [9]. Ðàçðàáîòàííûå ïîä-
õîäû ê êîíñòðóèðîâàíèþ è èçãîòîâëåíèþ êðèñòàë-
ëîâ p�i�n-ôîòîäèîäîâ íà îñíîâå êðåìíèÿ ïîçâîëèëè
ïîëó÷èòü óäåëüíûé óðîâåíü òåìíîâûõ òîêîâ äî 30�
70 íÀ/ñì2 ïðè ðàáî÷åì íàïðÿæåíèè 120 Â. Ìàêñè-
ìàëüíûå çíà÷åíèÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòè â èìïóëüñíîì
ðåæèìå ðàáîòû äîñòèãàëè 0,35�0,4 À/Âò.
Ãåðìàíèåâûå ôîòîäèîäû ðàçðàáàòûâàþòñÿ â íàñòî-
ÿùåå âðåìÿ â îñíîâíîì ïîä ñïåöèàëüíûå çàêàçû.
Ïðàêòèêóåòñÿ ðàçðàáîòêà ãåðìàíèåâûõ ôîòîäèîäîâ ñ
òåðìîýëåêòðè÷åñêèì îõëàæäåíèåì äëÿ êîìïëåêòàöèè
òåñòåðîâ îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ, êîòîðûå èñïîëüçó-
þòñÿ ïðè íàëàäêå è òåõíè÷åñêîì îáñëóæèâàíèè âî-
ëîêîííî-îïòè÷åñêèõ ëèíèé ñèñòåì ñâÿçè íà îïòè÷å-
ñêèé äèàïàçîí èçëó÷åíèÿ 0,9�1,75 ìêì.
Ôîòîäèîäû íà îñíîâå GaPõAs1�õ îáëàäàþò ôîòî-
÷óâñòâèòåëüíîñòüþ â îáëàñòè 250�680 íì (ïðè
õ=0,40) è 250�750 íì (ïðè õ=0,25). Ìàêñèìóì ôî-
òî÷óâñòâèòåëüíîñòè ïðèõîäèòñÿ íà äëèíó âîëíû λ=550
è 650 íì, ñîîòâåòñòâåííî. Òîêîâàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü
ïðè λmaõ äîñòèãàåò çíà÷åíèÿ 0,23 À/Âò, ïðè λ=300 íì
� 0,03 À/Âò. Êðîìå ñîáñòâåííîé îáëàñòè, ôîòî÷óâ-
ñòâèòåëüíîñòü ìîæåò áûòü ïîëó÷åíà è â ïðèìåñíîé
îáëàñòè ñïåêòðà. Ïðèìåñíàÿ ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòü
äîñòèãàåòñÿ áëàãîäàðÿ âîçáóæäåíèþ íîñèòåëåé ñ ôî-
òîàêòèâíûõ ãëóáîêîëåæàùèõ óðîâíåé. Íàïðèìåð, GaP,
ñîäåðæàùèé ïðèìåñè Cu, îòëè÷àåòñÿ âûñîêîé ÷óâ-
ñòâèòåëüíîñòüþ ê èçëó÷åíèþ â êîðîòêîâîëíîâîé ÷à-
ñòè âèäèìîãî äèàïàçîíà ñïåêòðà, ÷òî ñâÿçàíî ñ íàëè-
÷èåì ó ïðèìåñè ìåäè â çàïðåùåííîé çîíå ãëóáîêîãî
óðîâíÿ ñ áîëüøîé àñèììåòðèåé ñå÷åíèé çàõâàòà äëÿ
ýëåêòðîíîâ è äûðîê.
Èçó÷åíèå ôîòîýëåêòðè÷åñêèõ ñâîéñòâ GaP, êîì-
ïåíñèðîâàííîãî ñ ïîìîùüþ äèôôóçèè ìåäè ïðè òåì-
ïåðàòóðå 900�930°Ñ, ïîêàçàëî, ÷òî â íèõ íàáëþäà-
þòñÿ ñïåêòðû ôîòîïðîâîäèìîñòè, ñîäåðæàùèå äîïîë-
íèòåëüíûé ìàêñèìóì â îáëàñòè ôóíäàìåíòàëüíîãî ïî-
ãëîùåíèÿ [10]. Âñå ýòè îñîáåííîñòè ñâÿçûâàþòñÿ ñ
òåì, ÷òî ìåæäó öåíòðàìè ìåäè À� (ëîâóøêà äëÿ äû-
ðîê ñ ãëóáèíîé çàëåãàíèÿ îò âàëåíòíîé çîíû EV+0,55 ýÂ)
è Â+ (öåíòð ðåêîìáèíàöèè, EV+0,6�0,8 ýÂ) ïðè íàëè-
÷èè äîïîëíèòåëüíûõ ñâîáîäíûõ íîñèòåëåé ìîæåò ïðî-
òåêàòü êâàçèõèìè÷åñêàÿ ðåàêöèÿ [11]. Âûÿñíèëîñü, ÷òî
Çàâèñèìîñòü ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà îò ñîñòàâà ôîòîäèîäíûõ ñòðóêòóð
Äâóõ- è òðåõáàðüåðíûå ñòðóêòóðû
Ñïåêòðàëüíûé
äèàïàçîí, ìêì
Ïèê â ïðèìåñíîé
îáëàñòè
Ëèòåðàòóðíûé
èñòî÷íèê
Au–nAlGaAs(2•1016)–pGaAs(5•1015)–Ag 0,5—1,6 1,27 [12]
Ag–pInGaAs(7•1015)–nGaAs:Î(3•1015)–Ag … … [13]
Ag–pGaAs(7•1015)–nGaAs:Î(3•1015)–Ag 0,7—1,3 … [14]
In–nCdS(2•1016)–pGaAs(6•1015)–pGaAs:Cr (2•1016)–Ag 0,8—1,3 1,2 [15]
Ag–nInGaAs(2•1016)–pGaAs:Cr (2•1016) 0,8—1,6 1,2 [16]
Ag–nGaAs:ΖAg, Ag–ðGaAs:Cr–Ag 0,4—1,6 1,2 [17]
Au–nSi(1012)–Al 0,4—1,0 … [18]
42
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 3
äîïîëíèòåëüíîå îñâåùåíèå îáðàçöà íåìîäóëèðîâàí-
íûì ñâåòîì ñ ýíåðãèåé êâàíòîâ hν=1 ýÂ ïðèâîäèò ê
çíà÷èòåëüíîìó óâåëè÷åíèþ ñèíõðîííî äåòåêòèðóåìîãî
ñèãíàëà ôîòîïðèåìíèêà, âûçâàííîãî ìîäóëèðîâàí-
íûì ñâåòîì ñ ýíåðãèåé êâàíòîâ 0,55 ýÂ.
Òàêèì îáðàçîì, â çàâèñèìîñòè îò ñîñòàâà ìàòå-
ðèàëà ñòðóêòóðû áóäåò îáåñïå÷èâàòüñÿ ñïåêòðàëüíûé
äèàïàçîí, ïðè ýòîì èìåþùèåñÿ â îáåäíÿåìûõ îáëàñ-
òÿõ ãëóáîêèå öåíòðû ñïîñîáñòâóþò îõâàòó ïðèìåñ-
íûõ îáëàñòåé ñïåêòðà (ñì. òàáëèöó). Ñëåäóåò îòìå-
òèòü, ÷òî íà ñòðóêòóðàõ, ïðèâåäåííûõ â òàáëèöå, ïî-
ëó÷åíî âíóòðåííåå ôîòîýëåêòðè÷åñêîå óñèëåíèå. Òàê,
ïîäáîð êîíöåíòðàöèè íîñèòåëåé ñïîñîáñòâîâàë ïî-
ëó÷åíèþ øèðîêîé îáëàñòè îáåäíåíèÿ, à ââåäåíèå âòî-
ðîãî è òðåòüåãî áàðüåðîâ � îáåñïå÷åíèþ ïðîòÿæåí-
íîé îáëàñòè ñèëüíîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â àêòèâ-
íûõ îáëàñòÿõ ñ ãëóáîêèìè ïðèìåñÿìè.
Öåëüþ íàñòîÿùåé ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ èññëåäîâàíèå
ìåõàíèçìîâ òîêîïåðåíîñà è ïðèìåñíîé ôîòî÷óâñòâè-
òåëüíîñòè äâóõáàðüåðíîé ñòðóêòóðû (Au+Zn)�
p(Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As�nGaAs:�Au.
Ïîäãîòîâêà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ îáðàçöîâ
Èññëåäóåìûå îáðàçöû áûëè èçãîòîâëåíû íà îñíîâå
ýïèòàêñèàëüíûõ ãåòåðîñëîåâ p(Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As,
âûðàùåííûõ íà ïîäëîæêàõ nGaAs (ñîäåðæàùèõ ïðè-
ìåñè êèñëîðîäà) æèäêîñòíîé ýïèòàêñèåé. Ñ òûëüíîé
ñòîðîíû ïîäëîæêè nGaAs:Î ôîðìèðîâàëèñü ïîòåíöè-
àëüíûå áàðüåðû èç Au (70 Å), à íà ïîâåðõíîñòü ãåòå-
ðîñëîÿ íàïûëåíèåì â âàêóóìå ñîçäàâàëè îìè÷åñêèå
êîíòàêòû Au+Zn. Êîíöåíòðàöèÿ íîñèòåëåé â ýïèòàêñè-
àëüíîì ñëîå p(Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As òîëùèíîé ≈1 ìêì
ñîñòàâëÿåò 4.1017 ñì�3, à â ïîäëîæêå òîëùèíîé
350 ìêì � 4.1015 ñì�3 (ðèñ. 1).
Êàê âèäíî èç ðèñóíêà, ôîòîäèîä ñîäåðæèò äâà
áàðüåðà: ïîëóïðîâîäíèêîâûé ãåòåðî-ð�n- è ìåòàëëî-
ïîëóïðîâîäíèêîâûé n�m-ïåðåõîäû ñ îáùåé áàçîâîé
îáëàñòüþ èç nGaAs:Î. Òîëùèíû ñëîåâ îáúåìíîãî
çàðÿäà, ôîðìèðóåìûõ â ãåòåðî-ð�n-ïåðåõîäå è n�m-
ïåðåõîäå, îïðåäåëÿþòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèìè âûðàæå-
íèÿìè.
Äëÿ ãåòåðî-ð�n-ïåðåõîäà
1
22
1 0 2 0
1 0 2 0
2 ( ) ( )
,
( )
p n
p n Dp n
n p n p
N N V V
W
q N N N N
−
−
ε ε ε ε + ±
=
ε ε + ε ε
(1)
Äëÿ ïåðåõîäà "ìåòàëë�ïîëóïðîâîäíèê" èìååì
[19]:
1
2
02 ( )
,
n m
n m
n
V
W
q N
−
− εε ϕ ±=
(2)
Òàê êàê â íàøåé p(Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As�
nGaAs:Î�Au-ñòðóêòóðå äâà ïåðåõîäà (p�n è n�m) ïî-
ñëåäîâàòåëüíî âñòðå÷íî ñîåäèíåíû, òîëùèíû ñëîåâ
îáúåìíîãî çàðÿäà êàæäîãî èç íèõ îïðåäåëÿëè ñ ïî-
ìîùüþ ôîðìóë (1), (2). Òîëùèíà ñëîÿ îáúåìíîãî
çàðÿäà Wp�n=0,586 ìêì â ðàâíîâåñíîì ñîñòîÿíèè ïðè
íóëåâîì ñìåùåíèè, à ñî ñòîðîíû n�m-ïåðåõîäà
Wn�m= 0,411 ìêì.
Íà îñíîâå îïðåäåëåííûõ è èñõîäíûõ äàííûõ ñî-
îòâåòñòâóþùèõ îáëàñòåé ñ ïîìîùüþ ìîäåëè Àíäåð-
ñîíà [21] ìîæíî ïîñòðîèòü çîííóþ äèàãðàììó, êàê
ïîêàçàíî íà ðèñ. 1. Êàê âèäíî èç ðèñóíêà, äëÿ âîç-
áóæäåíèÿ ôîòîíîñèòåëåé â ïðèìåñíîé îáëàñòè (çà
ñ÷åò ñîäåðæàùèõñÿ â àêòèâíîé îáëàñòè óðîâíåé êèñ-
ëîðîäà è ñîáñòâåííûõ äåôåêòîâ) àêòèâíàÿ îáëàñòü
nGaAs çàêëþ÷åíà ìåæäó äâóìÿ âñòðå÷íî-ïðÿìî-
âêëþ÷åííûìè ïîòåíöèàëüíûìè áàðüåðàìè. Ôîðìèðîâà-
íèå äâóõ áàðüåðîâ ñïîñîáñòâóåò óâåëè÷åíèþ ïðîòÿ-
æåííîñòè ñëîåâ îáåäíåíèÿ îò ïðèëàãàåìîãî íàïðÿ-
æåíèÿ è ïîâûøåíèþ ýôôåêòèâíîñòè ðàçäåëåíèÿ ôî-
òîãåíåðèðîâàííûõ íîñèòåëåé â ëþáîì èç íàïðàâëå-
íèé. Òàê, ïðè ïðèëîæåíèè îòíîñèòåëüíî ð�n-ïåðåõî-
äà âíåøíåãî íàïðÿæåíèÿ ñ ïîëîæèòåëüíîé ïîëÿðíî-
ñòüþ ê ð-îáëàñòè p(Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As�nGaAs:Î-
ãåòåðîïåðåõîä íàõîäèòñÿ â ðåæèìå ïðÿìîãî ñìåùå-
íèÿ, à n�m-ïåðåõîä (nGaAs:Î�Au) çàïèðàåòñÿ, è ñî-
îòâåòñòâåííî ïðè ñìåíå ïîëÿðíîñòè ïðèëàãàåìîãî íà-
ïðÿæåíèÿ èìååì îáðàòíóþ êàðòèíó � ð�n-ïåðåõîä
çàïèðàåòñÿ, à n�m-ïåðåõîä âõîäèò â ðåæèì ïðÿìîãî
ñìåùåíèÿ. Âîçáóæäåíèå ñòðóêòóðû ìîæåò áûòü îñó-
ùåñòâëåíî ñ îáeèõ ïîâåðõíîñòåé è ïðè ëþáîé ïîëÿð-
íîñòè âíåøíåãî íàïðÿæåíèÿ.
Ðèñ. 1. Ñòðóêòóðà è çîííàÿ äèàãðàììà äâóõáàðüåðíîãî
(Au+Zn)�p(Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As�nGaAs:Î�Au-ôîòî-
äèîäà
ãäå ε0 �
ε1=
ε2=
Np=
Nn=
VD=
Vp�n �
q �
ni=
äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü âàêóóìà;
11,4 � äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü ãåòåðîñëîÿ
(Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As;
11 � äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü GaAs;
4·1017 ñì�3 � êîíöåíòðàöèÿ íîñèòåëåé â ãåòåðîñëîå;
4·1015 ñì�3 � êîíöåíòðàöèÿ íîñèòåëåé â nGaAs;
2
ln p n
i
N NkT
q n
� êîíòàêòíàÿ ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ ð�n-
ïåðåõîäà (äëÿ çàäàííûõ êîíöåíòðàöèé ð- è n-îáëàñòåé
îíà ñîñòàâèëà 1,081 ýÂ);
íàïðÿæåíèå, ïàäàþùåå íà ð�n-ïåðåõîäå îò âíåøíåãî
èñòî÷íèêà (åãî çíà÷åíèå â ðàâíîâåñíîì ñîñòîÿíèè ðàâíî
íóëþ);
çàðÿä ýëåêòðîíà;
107 ñì�3 � ñîáñòâåííàÿ êîíöåíòðàöèÿ íîñèòåëåé â GaAs.
âûñîòà ïîòåíöèàëüíîãî áàðüåðà ìåæäó Au è nGaAs:Î (eå
çíà÷åíèå îïðåäåëÿëè èç çàâèñèìîñòè êîðíÿ êâàäðàòíîãî
ôîòîîòêëèêà îò ýíåðãèè ôîòîíîâ ñî ñòîðîíû çàïèðàåìî-
ãî áàðüåðà Au�nGaAs:Î ïî ìåòîäèêå, óêàçàííîé â ðàáîòå
[20, ñ. 300�303], ϕ=0,556 ýÂ);
íàïðÿæåíèå, ïàäàþùåå íà Au�nGaAs-ïåðåõîäå (åãî çíà-
÷åíèå â ðàâíîâåñíîì ñîñòîÿíèè ðàâíî íóëþ).
ãäå ϕ �
Vn�m �
ð
ï
0,8D
(0,3�0,4)À
(0,3�0,4)D
m
ð
(0,3�0,4)D
(0,3�0,4)À
0,8D
ï
m
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 3
43
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Ìåõàíèçìû òîêîïåðåíîñà
â p(Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As�nGaAs:Î�Au-ñòðóêòóðàõ
ñ âñòðå÷íî-ïðÿìîâêëþ÷åííûìè ïåðåõîäàìè
Äëÿ èçó÷åíèÿ ìåõàíèçìà òîêîïåðåíîñà â òàêîé
ñòðóêòóðå îáðàòèìñÿ ê âîëüò-àìïåðíûì õàðàêòåðèñ-
òèêàì (ðèñ. 2). Êàê âèäíî èç ðèñóíêà, äëÿ ðåæèìà
ïðÿìîñìåùàåìîãî ð�n-ïåðåõîäà òîêè áîëüøå (êðè-
âàÿ 1), ÷åì äëÿ îáðàòíîãî ñìåùåíèÿ (êðèâàÿ 2). Õà-
ðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ âîëüò-àìïåðíûõ õàðàêòåðè-
ñòèê ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå íåñêîëüêèõ ó÷àñòêîâ ñ ðàçëè÷-
íûì ïîêàçàòåëåì ñòåïåíè (ðèñ. 2, âñòàâêà), ÷òî ñâè-
äåòåëüñòâóåò î ñëîæíîì ìåõàíèçìå òîêîïðîõîæäåíèÿ.
 ñëó÷àå êîãäà "ïëþñ" âíåøíåãî íàïðÿæåíèÿ ïîä-
êëþ÷åí ê ð-îáëàñòè â íàøåé ñòðóêòóðå, ð�n-ïåðåõîä
âêëþ÷àåòñÿ â ïðÿìîì íàïðàâëåíèè, à ïîñëåäîâàòåëü-
íî ñîåäèíåííûé n�m ìåòàëëîïîëóïðîâîäíèêîâûé ïå-
ðåõîä çàïèðàåòñÿ, è òîê, ïðîõîäÿùèé ÷åðåç ñèñòåìó,
óïðàâëÿåòñÿ îáðàòíûì òîêîì, ïðîòåêàþùèì ÷åðåç
ìåòàëëîïîëóïðîâîäíèêîâûé ïåðåõîä.  ÷àñòíîñòè,
áóäåì èìåòü îáùèé ïðÿìîé òîê
îáù, ïðÿì
p n mI − −
è îáùåå ïðÿ-
ìîå íàïðÿæåíèå, êîòîðîå ðàñïðåäåëÿåòñÿ ìåæäó îáî-
èìè ïåðåõîäàìè, ôîðìèðóÿ ñîîòâåòñòâóþùèå òîëùè-
íû ñëîåâ îáåäíåíèÿ.
îáù, ïðÿì ïð îáð îáù, ïðÿì ïð îáð
îáù, ïðÿì ïð îáð
; ;
.
p n m p n n m p n m p n n m
p n m p n n m
V V V I I I
W W W
− − − − − − − −
− − − −
= + = =
= + (3)
Îáùèé òîê ñòðóêòóðû ñîñòîèò èç ñóììû òîêîâ p�
n-ïåðåõîäà è îáðàòíîãî òîêà n�m-ïåðåõîäà, èõ âåëè-
÷èíû ðàâíû ìåæäó ñîáîé, íî ïðåèìóùåñòâåííî îï-
ðåäåëÿþòñÿ ýëåêòðîííûìè ïðîöåññàìè çàïèðàåìîãî
n�m-ïåðåõîäà.
îáù 0 ïðexp[ ( ) / ]p n p n
DI I q V V nkT− −= − +
0 îáð(exp( / ) 1),n m n mI qV kT− −+ − − (4)
ãäå 1
ïð 1
p n
DV V V−− = � íàïðÿæåíèå, ïàäàþùåå â ñëîå
îáúåìíîãî çàðÿäà ïðÿìîñìåùàåìîãî ð�n-ïåðåõîäà,
è îáð
n mV − � íàïðÿæåíèå, ïàäàþùåå íà çàïèðàåìîì n�
m-áàðüåðå, èëè, ñ ó÷åòîì íàïðÿæåíèÿ, ïàäàþùåãî íà
ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííîì ê ïðÿìîñìåùàþùåìó
ïåðåõîäó ñîïðîòèâëåíèè áàçû Rá, íàïðÿæåíèÿ, ðàñ-
ïðåäåëåííûå ìåæäó ïåðåõîäàìè, áóäóò ïðåäñòàâëÿòü
ñîáîé 1 ïð á
p n p nV V R I− −= + è 2 îáð
n m n mV V− −= . Çäåñü ïîÿâëå-
íèå ïîñëåäîâàòåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ áàçîâîé îáëà-
ñòè îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî òîëùèíà áàçîâîé îáëàñòè d
íàìíîãî áîëüøå äèôôóçèîííîé äëèíû íåîñíîâíûõ
íîñèòåëåé (d>>Ln,p) è ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç óñëîâèé èí-
æåêöèîííîãî ôîòîäèîäà [22].
Èç âñòàâêè ðèñ. 2 âèäíî, ÷òî ïîêàçàòåëü ñòåïåíè ñ
ðîñòîì ïðèëîæåííîãî íàïðÿæåíèÿ óâåëè÷èâàåòñÿ îò
0,67 äî 2,47. Ïðè ýòîì â îáëàñòè íàïðÿæåíèé îò 0 äî
1,5 Â òîëùèíà îáúåìíîãî çàðÿäà p�n-ïåðåõîäà ( ïð
p nW − )
óìåíüøàåòñÿ îò 0,586 äî 0,239 ìêì, à ñëîÿ îáúåìíî-
ãî çàðÿäà (n�i�m) n�m-ïåðåõîäà ( îáð
n mW − ) � âîçðàñòàåò
îò 0,411 äî 0,592 ìêì (ñì. ðèñ. 3). Ïðè äàëüíåéøåì
óâåëè÷åíèè íàïðÿæåíèÿ ïð
p nW − ïåðåñòàåò èçìåíÿòüñÿ,
ñòðåìÿñü ê ïîñòîÿííîé âåëè÷èíå (0,239 ìêì), à îáð
n mW −
ïðîäîëæàåò ðàñøèðÿòüñÿ (äî 4,92 ìêì). Õîä èçìåíå-
íèÿ òîëùèíû ñëîåâ îáúåìíîãî çàðÿäà îò íàïðÿæåíèÿ
ìîæíî îáúÿñíèòü òåì, ÷òî åìêîñòü ïð
p nC − óâåëè÷èâà-
åòñÿ, à, ñ äðóãîé ñòîðîíû, îáð
n mC − óìåíüøàåòñÿ (ðèñ. 4,
âñòàâêà), ïåðåìåùàÿ íåîáåäíåííóþ ÷àñòü àêòèâíîé
îáëàñòè â íàïðàâëåíèè ãåòåðîñëîÿ, êàê îòðàæåíî íà
çîííûõ äèàãðàììàõ ðèñ. 4, 5.
 ñîîòâåòñòâèè ñ ïîêàçàòåëÿìè ñòåïåíè (ðèñ. 2,
âñòàâêà) â îáëàñòè ìàëûõ íàïðÿæåíèé ãåíåðàöèÿ íå-
îñíîâíûõ íîñèòåëåé îñóùåñòâëÿåòñÿ â n�m-ïåðåõîäå, à
ðåêîìáèíàöèÿ � â p�n-ïåðåõîäå. Ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ
ïðèëàãàåìîãî íàïðÿæåíèÿ âñå áîëüøàÿ ÷àñòü íàïðÿ-
æåíèÿ � 2
n mV − íà÷èíàåò ïàäàòü íà çàïèðàåìîì n�m-
ïåðåõîäå, à îñòàëüíàÿ ÷àñòü � 1
p nV − � íà ïðÿìîñìå-
ùàåìîì ïåðåõîäå ñ ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíÿåìûì ñî-
ïðîòèâëåíèåì áàçîâîé îáëàñòè.  ÷àñòíîñòè, ñ óâåëè-
÷åíèåì íàïðÿæåíèÿ äî 5  è âûøå ïîêàçàòåëü ñòåïåíè
âîçðàñòàåò îò çíà÷åíèé, ñâîéñòâåííûõ òåðìîýëåêòðîí-
íîé ýìèññèè (1,3), äî çíà÷åíèé 2,2�2,47, îïðåäåëÿå-
ìûõ òóííåëèðîâàíèåì [23, 24] (ñ ó÷àñòèåì ãëóáîêîãî
öåíòðà êèñëîðîäà) ýëåêòðîíîâ ÷åðåç ïåðåõîä "ìåòàëë�
ïîëóïðîâîäíèê". Òóííåëèðîâàíèå íîñèòåëåé ÷åðåç
áàðüåð îñëàáëÿåò ðîñò òîëùèíû ñëîÿ n�m-ïåðåõîäà è
Ðèñ. 2. ÂÀÕ p(Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As�nGaAs�Au-ñòðóêòó-
ðû â ðåæèìå ïðÿìîãî (1) è îáðàòíîãî (2) ñìåùåíèÿ ð�ï-
ïåðåõîäà. Âñòàâêà � çàâèñèìîñòè ïîêàçàòåëÿ ñòåïåíè γ
îò îáùåãî íàïðÿæåíèÿ:
1 � ïð îáð îáù; p n n m ïð− −γ + γ = γ 2 � îáð
îáð ïð îáù
p n n m− −γ + γ = γ
10�1 100 101 Vîáù, Â
I, ìêÀ
101
100
10�1
10�2
10�3
γ
2,0
1,2
0,4
0 20 40 V, B
1
2
1
2
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòè W îò V äëÿ ïðÿìîãî ð�n-ïåðåõîäà (1)
è çàïèðàåìîãî n-Au-áàðüåðà (2), à òàêæå äëÿ ïðÿìîãî n-
Au-áàðüåðà (3) è çàïèðàåìîãî ð�n-ïåðåõîäà (4). Âñòàâêà
� çàâèñèìîñòè W îò V îòäåëüíûõ ïåðåõîäîâ:
1 � ïð
p nW − ; 2 � îáð
n mW − ; 3 � îáð
p nW − ; 4 � ïð
n mW −
10�1 100 101 V, Â
W, cì
10�4
10�5
1
2
4
3
1
2
4
3
W, cì
10�4
10�5
103 104 105 Å, B/ñì
44
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 3
ñïîñîáñòâóåò óâåëè÷åíèþ íàïðÿæåííîñòè ýëåêòðè÷å-
ñêîãî ïîëÿ, ñîçäàâàÿ óñëîâèÿ äëÿ èíæåêöèè äûðîê èç
ð-ñëîÿ â áàçîâóþ îáëàñòü [23] (ðèñ. 5).
Òàêèì îáðàçîì, ìåõàíèçì òîêîïåðåíîñà â ðåæè-
ìå ïðÿìîãî ñìåùåíèÿ ð�ï-ïåðåõîäà îïðåäåëÿåòñÿ òóí-
íåëüíî-èíæåêöèîííûìè ïðîöåññàìè.
 ðåæèìå çàïèðàíèÿ ð�n-ïåðåõîäà, êîãäà "ìèíóñ"
ïîëÿðíîñòè âíåøíåãî íàïðÿæåíèÿ ïîäêëþ÷åí ê êîí-
òàêòó ð-ñëîÿ, èìååì îáùèé îáðàòíûé òîê
îáù, îáð îáð ïð
p n m p n n mI I I− − − −= = è îáùåå îáðàòíîå íàïðÿæåíèå
îáù. îáð îáð ïð
p n m p n n mV V V− − − −= + , à òàêæå ñîîòâåòñòâóþùèå òîëùè-
íû ñëîåâ îáúåìíîãî çàðÿäà
îáù, îáð îáð ïð .p n m p n n mW W W− − − −= + (5)
 äàííîì ñëó÷àå îáùèé òîê ñòðóêòóðû òîæå ñî-
ñòîèò èç ñóììû òîêîâ îáðàòíîãî òîêà ð�n-ïåðåõîäà
[20, ñ. 97�98] è ïðÿìîãî òîêà n�m-ïåðåõîäà, èõ
âåëè÷èíû ðàâíû ìåæäó ñîáîé, íî îïðåäåëÿþòñÿ ýëåê-
òðîííûìè ïðîöåññàìè çàïèðàåìîãî p�n-ïåðåõîäà:
îáù, îáð îáð
ýô
0 ïð
1 exp( / )
(exp[ ( ) / ] 1),
p n m p ni
n m n m
qnW
I qV kT
I q V kT
− − −
− −
= − − + τ
+ ϕ − −
(6)
ãäå 1
ïð 2
n mV V−ϕ − = � íàïðÿæåíèå, ïàäàþùåå â ñëîå
îáúåìíîãî çàðÿäà ïðÿìîñìåùàåìîãî n�m-ïåðåõîäà,
ò. å. ñ ó÷åòîì íàïðÿæåíèÿ, ïàäàþùåãî íà ïîñëåäîâà-
òåëüíî ñîåäèíÿåìîì ê ïðÿìîñìåùàþùåìó ïåðåõîäó
ñîïðîòèâëåíèè áàçû, íàïðÿæåíèÿ, ðàñïðåäåëåííûå
ìåæäó ïåðåõîäàìè, áóäóò ïðåäñòàâëÿòü ñîáîé
1 îáð 2 ïð áè .p n p n n m n mV V V V R I− − − −= = + (7)
Ñ óâåëè÷åíèåì ïðèëàãàåìîãî íàïðÿæåíèÿ òîëùè-
íà ñëîÿ îáúåìíîãî çàðÿäà (p�i�n) îáð
p nW − óâåëè÷èâàåò-
ñÿ, à íà n�m-ïåðåõîäå, óìåíüøàÿñü, ïðèîáðåòàåò íå-
èçìåííûå çíà÷åíèÿ (ðèñ. 3). Ïîêàçàòåëè ñòåïåíè ñ ðî-
ñòîì ïðèëîæåííîãî íàïðÿæåíèÿ óâåëè÷èâàþòñÿ îò
0,71 äî 0,93 ñ ïðîâàëîì äî 0,45 â èíòåðâàëå íàïðÿ-
æåíèé 6�20 Â, ïðè ýòîì â îáëàñòè íàïðÿæåíèé îò 0
äî 1  òîëùèíà ñëîÿ îáúåìíîãî çàðÿäà ð�ï-ïåðåõîäà
( îáð
p nW − ) óâåëè÷èâàåòñÿ îò 0,586 äî 0,7 ìêì, à ñëîÿ
îáúåìíîãî çàðÿäà n�m-ïåðåõîäà ( ïð
n mW − ) � óìåíü-
øàåòñÿ îò 0,411 äî 0,13 ìêì. Ïðè äàëüíåéøåì óâåëè-
÷åíèè íàïðÿæåíèÿ îáð
p nW − ïðîäîëæàåò ðàñøèðÿòüñÿ (äî
5,37 ìêì) â íàïðàâëåíèè îáåèõ ñòîðîí êàê â ð-, òàê è
â ï-îáëàñòè, à ïð
n mW − îñòàåòñÿ íåèçìåííîé (0,13 ìêì),
÷òî òàêæå îòðàæåíî íà çîííûõ äèàãðàììàõ ðèñ. 5.
 ñîîòâåòñòâèè ñ ïîêàçàòåëÿìè ñòåïåíè â îáëàñòè
ìàëûõ íàïðÿæåíèé (γ=0,71, âñòàâêà ðèñ. 2) ãåíåðà-
öèÿ íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé îñóùåñòâëÿåòñÿ â ð�n- è
n�m-ïåðåõîäàõ ñ ïîñëåäóþùåé ðåêîìáèíàöèåé â ð�
n-ïåðåõîäå. Â èíòåðâàëå íàïðÿæåíèé 1�5,0 Â ïîÿâ-
ëÿåòñÿ òóííåëüíàÿ êîìïîíåíòà, îáóñëîâëåííàÿ ó÷àñ-
òèåì ãëóáîêèõ öåíòðîâ àêòèâíîé îáëàñòè è ãåòåðî-
ãðàíèöû [25] (ðèñ. 5). Ïðè ýòîì îñíîâíàÿ ÷àñòü íàïðÿ-
æåíèÿ � 1
p nV − íà÷èíàåò ïàäàòü íà çàïèðàåìîì ð�n-
ïåðåõîäå, à îñòàëüíàÿ ÷àñòü � 2
n mV − � íà ïðÿìîñìå-
ùàåìîì n�m-ïåðåõîäå ñ ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåí-
íûì ñîïðîòèâëåíèåì áàçîâîé îáëàñòè.
Òîëùèíà ñëîÿ îáúåìíîãî çàðÿäà çàïèðàåìîãî ð�
n-ïåðåõîäà, ñ ñàìîãî íà÷àëà èìåÿ áîëüøèå çíà÷å-
íèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ çàïèðàåìûì n�m-ïåðåõîäîì
(ðèñ. 3), íà÷èíàåò çàíèìàòü âñå áîëüøóþ ÷àñòü àê-
òèâíîé îáëàñòè, ñæèìàÿ åå ñî ñòîðîíû ãåòåðîñëîÿ,
ïðè÷åì åãî èíòåíñèâíîå ðàñøèðåíèå ïðîäîëæàåò-
ñÿ âïëîòü äî 20 Â, ÷òî ïîäòâåðæäàåòñÿ çàâèñèìî-
ñòüþ âîëüò-åìêîñòíûõ õàðàêòåðèñòèê. Òàê, â ðåæèìå
çàïèðàíèÿ ð�n-ïåðåõîäà ýôôåêòèâíàÿ åìêîñòü ñòðóê-
òóðû ïîñëåäîâàòåëüíî óìåíüøàåòñÿ (ðèñ. 5), ò. å. â
äàííîì ñëó÷àå îáùàÿ òîëùèíà ñëîÿ îáåäíåíèÿ âîç-
ðàñòàåò. Ìîæíî ñêàçàòü, òîëùèíà êâàçèíåéòðàëüíîé
îáëàñòè ñæèìàåòñÿ â íàïðàâëåíèè n�m-ïåðåõîäà, è
êàê áû âñå ïðèëàãàåìîå èçâíå íàïðÿæåíèå ïàäàåò íà
çàïèðàåìîì ð�n-ïåðåõîäå. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî è â
äàííîì ñëó÷àå â èñõîäíîì ñîñòîÿíèè èìååì ñóììàð-
íóþ åìêîñòü, íî êðóòèçíà èçìåíåíèÿ åìêîñòè îò íà-
ïðÿæåíèÿ ïðåâàëèðóåò â çàïèðàåìîì ð�n-ïåðåõîäå.
Èìåííî â èíòåðâàëå íàïðÿæåíèé îò 6 äî 20 Â ïî-
êàçàòåëü ñòåïåíè ðàâåí 0,45 è îáúÿñíÿåòñÿ ãåíåðà-
öèåé íîñèòåëåé â ñëîå îáúåìíîãî çàðÿäà ð�n-ïåðå-
õîäà, ò. å. òîêè ãåíåðàöèè ïðåâàëèðóþò íàä äèôôó-
çèîííûìè, ãåíåðèðóåìûìè èç êâàçèíåéòðàëüíûõ
îáëàñòåé, è âîçðàñòàþò ïðîïîðöèîíàëüíî òîëùèíå
Ðèñ 4. Çîííàÿ äèàãðàììà p(Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As�
nGaAs�Au-ñòðóêòóðû â ðåæèìå ïðÿìîãî ñìåùåíèÿ
ð�n-ïåðåõîäà
0,8D
0 1 2 Vïð, Â
Ñïð, ïÔ
12,1
12,0
11,9
(0,3�0,4)D
(0,3�0,4)À
Ðèñ. 5. Çîííàÿ äèàãðàììà p(Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As�nGaAs�
Au-ñòðóêòóðû â ðåæèìå çàïèðàíèÿ ð�n-ïåðåõîäà
0,8D
0 5 10 15 Vîáð, Â
Ñîáð, ïÔ
11
10
9
(0,3�0,4)D
(0,3�0,4)À
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 3
45
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
îáåäíåííîãî ñëîÿ è îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî ýô-
ôåêòèâíîìó âðåìåíè æèçíè íîñèòåëåé (ôîðìóëà (6)).
Ñ óâåëè÷åíèåì ïðèëàãàåìîãî íàïðÿæåíèÿ ñ 30 äî
50  ïîêàçàòåëü ñòåïåíè óâåëè÷èâàåòñÿ â äâà ðàçà
(0,9�0,93), ÷òî ìîæíî îáúÿñíèòü çàìåäëåíèåì ðî-
ñòà òîëùèíû ñëîÿ îáåäíåíèÿ ð�n-ïåðåõîäà è óâåëè-
÷åíèåì êðóòèçíû âîçðàñòàíèÿ íàïðÿæåííîñòè ýëåê-
òðè÷åñêîãî ïîëÿ îò íàïðÿæåíèÿ.  ðåçóëüòàòå òîêî-
ïåðåíîñ áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ äâîéíîé èíæåêöèåé (äû-
ðîê èç ìåòàëëà â n-îáëàñòü è ýëåêòðîíîâ â n�m-ïå-
ðåõîä) [23] è ãåíåðàöèåé íîñèòåëåé â îáëàñòè îáåä-
íåíèÿ ñ ó÷àñòèåì ãëóáîêèõ óðîâíåé ó ãåòåðîãðàíè-
öû (Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As�nGaAs:Î. Â ðàññìàòðèâàå-
ìîì ðåæèìå èìååì ãåíåðàöèîííî-èíæåêöèîííûé ìå-
õàíèçì òîêîïåðåíîñà.
Òàêèì îáðàçîì, â p(Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As�
nGaAs:Î�Au-ñòðóêòóðå â ëþáîì ðåæèìå ñîçäàþòñÿ
óñëîâèÿ äëÿ ïðèìåñíîãî âîçáóæäåíèÿ íîñèòåëåé ñ
îáåäíåííûõ îáëàñòåé çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ òîëùèíû i-
îáëàñòåé â çàïèðàåìûõ p�i�n- è n�i�m-ïåðåõîäàõ, ÷òî
îáåñïå÷èâàåò óïðàâëÿåìîñòü ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì.
Îñîáåííîñòè ïðèìåñíîé ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòè
äâóõáàðüåðíûõ p(Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As�
nGaAs:Î�Au-ñòðóêòóð
Çà÷àñòóþ ïðèìåñíàÿ ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòü îáåñ-
ïå÷èâàåòñÿ çà ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ ýôôåêòîâ ôîòîïðî-
âîäèìîñòè â ðåçèñòîðíûõ ñòðóêòóðàõ ïðè íèçêèõ òåì-
ïåðàòóðàõ. Â íàøèõ ñòðóêòóðàõ ïðèìåñíàÿ ôîòî÷óâ-
ñòâèòåëüíîñòü äîñòèãàåòñÿ ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòó-
ðå âîçáóæäåíèåì ôîòîíîñèòåëåé ñ ïîñëåäîâàòåëüíî
ñîåäèíåííûõ âûñîêîîìíûõ i-îáëàñòåé âûñîêèìè
ýëåêòðè÷åñêèìè ïîëÿìè ïîðÿäêà 104�105 Â/ñì, ÷òî
îáåñïå÷èâàåò âíóòðåííåå ôîòîýëåêòðè÷åñêîå óñèëå-
íèå è ôîòîòîêè, óïðàâëÿåìûå ðàáî÷èì íàïðÿæåíèåì.
Íà ðèñ. 6 ïðèâåäåíû ñïåêòðàëüíûå õàðàêòåðèñòè-
êè p(Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As�nGaAs:Î�Au-ñòðóêòóðû
äëÿ ðåæèìà, êîãäà "ïëþñ" âíåøíåãî íàïðÿæåíèÿ
ïîäêëþ÷åí ê ð-îáëàñòè, ïðè îñâåùåíèè ñî ñòîðîíû
ïëåíêè è ñî ñòîðîíû ïîäëîæêè. Õàðàêòåðíûì ÿâëÿ-
åòñÿ òî, ÷òî â ðåæèìå ïðÿìîãî ñìåùåíèÿ, íåçàâèñè-
ìî îò îñâåùàåìîé ïîâåðõíîñòè, ïðèìåñíàÿ ôîòî÷óâ-
ñòâèòåëüíîñòü äîñòèãàåòñÿ ïðè íàïðÿæåíèÿõ â îêðåñò-
íîñòè 30 Â è âûøå, ïðè ýòîì ôîòîòîê ïðè îñâåùåíèè
ñî ñòîðîíû ïîäëîæêè áîëüøå. Òî åñòü ïðèìåñíàÿ
ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòü äîñòèãàåòñÿ íåçàâèñèìî îò îñ-
âåùàåìîé ïîâåðõíîñòè ïðè çàäàííûõ ïîðîãîâûõ íà-
ïðÿæåíèÿõ, êîãäà ñîïðîòèâëåíèÿ ð�n- è n�m-ïåðåõî-
äîâ íà÷èíàþò óìåíüøàòüñÿ íåëèíåéíî. Ïðè äàííîì
íàïðÿæåíèè (30 Â) îáåñïå÷èâàþòñÿ óñëîâèÿ äëÿ äâîé-
íîé èíæåêöèè íîñèòåëåé ÷åðåç ð�n-ïåðåõîä. Ñ óâå-
ëè÷åíèåì òîêà ÷åðåç ñòðóêòóðó ðàñòåò èíæåêöèÿ íî-
ñèòåëåé çàðÿäà â áàçó è óìåíüøàåòñÿ åå ñîïðîòèâëå-
íèå. ×åì áîëüøå áóäåò íàïðÿæåíèå, òåì áîëüøå áóäåò
êîýôôèöèåíò èíæåêöèè:
1 è 1.
p n
p n
p n p n
I I
I I I I
γ = ≠ γ = ≠
+ + (8)
Òàê, ïîä äåéñòâèåì ïðÿìîñìåùàåìîãî íàïðÿæå-
íèÿ ÷åðåç ð�n-ïåðåõîä â n-îáëàñòü èíæåêòèðóþòñÿ
äûðêè, êîíöåíòðàöèÿ êîòîðûõ óâåëè÷èâàåòñÿ ýêñïî-
íåíöèàëüíî:
0 exp .p p
qV
N N
kT
= (9)
×àñòü èç íèõ ðåêîìáèíèðóåò â îáúåìå è íà ïîâåðõ-
íîñòè àêòèâíîé îáëàñòè, à îñòàâøàÿñÿ ÷àñòü, íàïðàâ-
ëÿÿñü ê çàïèðàåìîìó áàðüåðó, çàõâàòûâàåòñÿ åãî ïî-
ëåì è äîñòèãàåò êîíòàêòà. Ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ íàïðÿ-
æåííîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ êîëè÷åñòâî èíæåêòè-
ðóåìûõ íîñèòåëåé âîçðàñòàåò. Ïîñëåäíèå, ðåêîìáè-
íèðóÿñü ñ íåîñíîâíûìè íîñèòåëÿìè, óìåíüøàþò êîí-
öåíòðàöèþ èîíèçîâàííûõ ïðèìåñåé, ÷òî ïðèâîäèò ê
óìåíüøåíèþ ñîïðîòèâëåíèÿ ð�n-ïåðåõîäà, à òàêæå áà-
çîâîé îáëàñòè, è ê ñîîòâåòñòâóþùåìó óâåëè÷åíèþ
êîýôôèöèåíòà èíæåêöèè (ñìåùåíèþ ðàáî÷åé òî÷êè â
îáëàñòü áîëüøèõ òîêîâ �
ïîëåé) [23]. Èçìåíåíèå
êîíöåíòðàöèè íîñèòåëåé ïðè
îñâåùåíèè ïðèâîäèò ê èçìåíå-
íèþ òîëùèíû ñëîÿ îáúåìíî-
ãî çàðÿäà îáåäíåííûõ îáëà-
ñòåé.
Êàê âèäíî èç ðèñ. 7, òîë-
ùèíû ñëîåâ îáúåìíîãî çàðÿ-
äà ïî ñðàâíåíèþ ñ òåìíîâû-
ìè çíà÷åíèÿìè ïðè îñâåùå-
íèè äåéñòâèòåëüíî èçìåíÿþò-
ñÿ. Íàïðèìåð, äëÿ çàäàííîãî
íàïðÿæåíèÿ 30  â ð�n-ïåðåõî-
äå â òåìíîòå èìååì 0,239 ìêì,
ïðè îñâåùåíèè ñî ñòîðîíû
ãåòåðîñëîÿ � 0,31 ìêì, à
ïðè îñâåùåíèè ñî ñòîðîíû
ïîäëîæêè � 0,259 ìêì. Äëÿ
çàïèðàåìîãî n�m-ïåðåõîäà â
òåìíîòå � 3 ìêì, ïðè îñâå-
ùåíèè ñî ñòîðîíû ãåòåðîñëîÿ
� 2,72 ìêì, ñî ñòîðîíû ïîä-
ëîæêè 2,46 ìêì. Òî åñòü åñëè
I ô
ïð,
íîðì. åä.
10
8
6
4
2
0
I ô
ïð, íîðì. åä.
8
6
4
2
0
0,6 1,0 1,4 λ, ìêì
1
2
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 λ, ìêì
0,8D
0,8D
(0,3�0,4)D
(0,3�0,4)D
(0,3�0,4)A
(0,3�0,4)A
hv
hvp
p
n
n
m
m
�+
�+
�
�
+
+
+
Ðèñ. 6. Ñïåêòðàëüíàÿ õàðàêòåðèñòèêà p(Al0,08Ga0,82) In0,1As�nGaAs:Î�Au-ñòðóê-
òóðû ïðè îñâåùåíèè ñî ñòîðîíû ïîäëîæêè (âñòàâêà � ñî ñòîðîíû ïëåíêè) ïðè
ïðÿìîì ñìåùåíèè ð�n-ïåðåõîäà ïðè íàïðÿæåíèÿõ:1 � 2 Â; 2 � 40 Â
1
2
46
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 3
Ðèñ. 7. Çàâèñèìîñòè W îò V â ðåæèìå ïðÿìîãî ñìåùåíèÿ:
â òåìíîòå: 1 � Wp�n, 2 � Wn�m; ïðè îñâåùåíèè ñ λ=0,94 ìêì ñî ñòîðîíû ïëåíêè:
3 � Wp�n, 4 � Wn�m; ïðè îñâåùåíèè ñî ñòîðîíû ïîäëîæêè: 5 � Wp�n, 6 � Wï�ò
10�1 100 101 Vîáù, Â
W, ñì
10�4
10�5
1
2
4
3
5
6
òîëùèíà ð�n-ïåðåõîäà ïðè îñâåùå-
íèè âîçðàñòàåò, òî ó n�m-ïåðåõîäà
óìåíüøàåòñÿ. Ìîæíî çàêëþ÷èòü, ÷òî
ìåõàíèçì ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòè â
ðåæèìå çàïèðàíèÿ n�m-ïåðåõîäà îï-
ðåäåëÿåòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî èçìåíå-
íèåì êîíöåíòðàöèè íîñèòåëåé çà ñ÷åò
èíæåêöèè è òóííåëèðîâàíèÿ íîñèòå-
ëåé.
Îñîáåííîñòü p(Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As�
nGaAs:Î�Au-ñòðóêòóðû òàêîâà, ÷òî
äëÿ äëèííîâîëíîâîãî èçëó÷åíèÿ
p(Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As-ãåòåðîñëîé
ÿâëÿåòñÿ ïðîçðà÷íûì. Ïðè ýòîì çà-
ïèðàþùèé p�n-ïåðåõîä ñëîé îáúåì-
íîãî çàðÿäà ðàñøèðÿåòñÿ êàê â ñòî-
ðîíó ð-îáëàñòè, òàê è â íàïðàâëåíèè
áîëåå âûñîêîîìíîãî nGaAs, ñîäåð-
æàùåãî ïðèìåñè êèñëîðîäà ñ ýíåð-
ãèåé èîíèçàöèè 0,8 ýÂ [26]. Âìåñòå ñ
òåì íàëè÷èå èçîâàëåíòíîé ïðèìåñè èí-
äèÿ â ãåòåðîñëîå ñîçäàåò ãëóáîêèå ïðè-
ìåñíûå äîíîðíûå è àêöåïòîðíûå
óðîâíè ñ ýíåðãèåé èîíèçàöèè 0,35 ýÂ
[25]. Ýòè ïðèìåñíûå óðîâíè, ïîïàäàÿ
â îáëàñòü ñèëüíîãî ïîëÿ îáåäíåííûõ
ïîòåíöèàëüíûõ áàðüåðîâ, îáåñïå÷èâà-
þò ïðèìåñíóþ ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòü
â ñîîòâåòñòâóþùèõ îïòè÷åñêèõ äèà-
ïàçîíàõ. Íà÷èíàÿ ñ ìàëûõ íàïðÿæå-
íèé (2 Â) ïðè îñâåùåíèè ñî ñòîðîíû
ãåòåðîñëîÿ èìååò ìåñòî ïðèìåñíàÿ
ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòü, ïðè÷åì ñ óâå-
ëè÷åíèåì çàïèðàåìîãî íàïðÿæåíèÿ
ôîòîòîê âîçðàñòàåò (ðèñ. 8). Õîä èç-
ìåíåíèÿ òîëùèí ñëîåâ îáúåìíîãî çà-
ðÿäà â òåìíîòå è ïðè îñâåùåíèè ñî-
âïàäàåò (êðèâàÿ 1 � òåìíîâàÿ ñ êðè-
âîé 3 � ñâåòîâîé äëÿ n�m-ïåðåõîäà
è êðèâàÿ 2 � òåìíîâàÿ ñ êðèâîé 4 �
ñâåòîâîé äëÿ p�n-ïåðåõîäà, ðèñ. 8,
âñòàâêà).  äàííîì ñëó÷àå îñóùåñòâ-
ëÿåòñÿ ïðÿìîå âîçáóæäåíèå íîñèòå-
ëåé ñ îáåäíåííîãî ñëîÿ ïðîïîðöèî-
íàëüíî åå òîëùèíå áåç çàõâàòà íà ïðè-
ìåñíûå óðîâíè. Èçìåíåíèå òîëùèíû
ñëîåâ îáúåìíîãî çàðÿäà â îáëàñòè
íàïðÿæåíèé ñâûøå 1�1,3 Â îñóùå-
ñòâëÿåòñÿ ïî îäíîìó è òîìó æå çàêî-
íó (ðèñ. 8, âñòàâêà).  ÷àñòíîñòè, óâå-
ëè÷åíèå ñîïðîòèâëåíèÿ ñòðóêòóðû
áëèçêî ê ñóáëèíåéíîìó. Â ðåæèìå çà-
ïèðàíèÿ p�n-ïåðåõîäà ôîòî÷óâñòâè-
òåëüíîñòü îïðåäåëÿåòñÿ ïðåâàëèðîâà-
íèåì èçìåíåíèÿ ýôôåêòèâíîãî âðåìå-
íè æèçíè íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé [27].
Ïðè îñâåùåíèè ñî ñòîðîíû ïðÿ-
ìîñìåùàåìîãî ìåòàëëîïîëóïðîâîä-
íèêîâîãî áàðüåðà ôîòîòîê ñ óâåëè-
÷åíèåì ðàáî÷åãî íàïðÿæåíèÿ ñ 10 äî
20 Â óìåíüøàåòñÿ (ðèñ. 9), ïðè ýòîì
Ðèñ. 8. Ñïåêòðàëüíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïðè îñâåùåíèè ñî ñòîðîíû çàïè-
ðàåìîãî ð�n-ïåðåõîäà ïðè íàïðÿæåíèÿõ:
1 � 2 Â; 2 � 20 Â; 3 � 30 Â; 4 � 40 Â
1
2
4
3
W, cì
10�4
10�5
10�1 100 101 V, B
13
4
2
Iô
ïð,
íîðì.
åä.
14
12
10
8
6
4
2
0
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 λ, ìêì
(0,3�0,4)D
0,8D
(0,3�0,4)A
hv
1 � òåìíîâàÿ (n�m)
2 � òåìíîâàÿ (p�n)
3 � λ=0,94 ìêì (n�m)
4 � λ=0,94 ìêì (p�n)
Ðèñ. 9. Ñïåêòðàëüíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïðè îñâåùåíèè ñî ñòîðîíû ïðÿìî-
ñìåùàåìîãî áàðüåðà ïðè íàïðÿæåíèÿõ:
1 � 10 Â; 2 � 20 Â
I ô
ïð,
íîðì.
åä.
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 λ, ìêì
1
2
(0,3�0,4)D
0,8D
(0,3�0,4)À
hv
1
2
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 3
47
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
òîëùèíà n�m-ïåðåõîäà, â îòëè÷èå îò îñâåùàåìîãî p�n-
ïåðåõîäà, óìåíüøàåòñÿ, äîñòèãàÿ ìèíèìàëüíîãî çíà-
÷åíèÿ óæå ïðè 1 Â, à ïðè åãî îñâåùåíèè � ïðè åùå
ìåíüøåì íàïðÿæåíèè (0,8 Â) (ðèñ. 8, âñòàâêà). Â ýòîì
ðåæèìå íàèáîëüøàÿ íàïðÿæåííîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî
ïîëÿ ñîçäàåòñÿ íà çàïèðàåìîì p�n-ïåðåõîäå, â òî âðå-
ìÿ êàê íà n�m-ïåðåõîäå åãî âåëè÷èíà óìåíüøàåòñÿ,
÷òî ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ ñêîðîñòè ðåêîìáèíàöèè
èíæåêòèðîâàííûõ íîñèòåëåé âî âñåì ñïåêòðàëüíîì
äèàïàçîíå. Ïðè ýòîì ïðèìåñíûé ïèê ñ λ=1,5 ìêì
ïîëíîñòüþ ïîäàâëÿåòñÿ [28].
Òàêèì îáðàçîì, îñîáåííîñòü p(Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As�
nGaAs:Î�Au-ñòðóêòóðû çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî â îáîèõ
ðåæèìàõ ïðèëàãàåìîãî íàïðÿæåíèÿ îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðè-
ìåñíàÿ ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòü çà ñ÷åò èçìåíåíèÿ êîí-
öåíòðàöèè íîñèòåëåé è ýôôåêòèâíîãî âðåìåíè æèçíè
íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé.
Çàêëþ÷åíèå
Èññëåäîâàíû ñïåêòðàëüíàÿ ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòü
è ìåõàíèçìû òîêîïåðåíîñà â äâóõáàðüåðíûõ
p(Al0,08Ga0,82)0,9In0,1As�nGaAs:Î�Au-ñòðóêòóðàõ. Ïî-
êàçàíî, ÷òî â çàâèñèìîñòè îò ðåæèìà âêëþ÷åíèÿ
èìåþò ìåñòî òóííåëüíî-èíæåêöèîííûé è ãåíåðàöè-
îííî-èíæåêöèîííûé òîêè, îáóñëîâëåííûå èíæåêöè-
åé ýëåêòðîíîâ è äûðîê ÷åðåç ïðÿìîñìåùàåìûé p�n-
ïåðåõîä è òóííåëèðîâàíèåì ýëåêòðîíîâ ÷åðåç ïðèìåñ-
íûå öåíòðû çàïèðàåìîãî n�m-ïåðåõîäà, à òàêæå ãåíå-
ðàöèåé íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé â çàïèðàåìîì p�n-ïå-
ðåõîäå è äâîéíîé èíæåêöèåé â n�m-ïåðåõîäå. Îòâåò-
ñòâåííûìè çà ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòü â ïðèìåñíîé îá-
ëàñòè ñïåêòðà ÿâëÿþòñÿ èçìåíåíèÿ êîíöåíòðàöèè íî-
ñèòåëåé â îäíîì ñëó÷àå è âðåìåíè æèçíè íåîñíîâ-
íûõ íîñèòåëåé � â äðóãîì ñëó÷àå. Ïðè ýòîì ïðè-
ìåñíûé ôîòîòîê èìååò áîëüøèå çíà÷åíèÿ ïðè îñâå-
ùåíèè ñî ñòîðîíû îáåäíÿåìûõ ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì
ïîòåíöèàëüíûõ áàðüåðîâ.
Èññëåäóåìàÿ ñòðóêòóðà ÿâëÿåòñÿ äâóõñòîðîííå
÷óâñòâèòåëüíîé è ðàáîòîñïîñîáíîé ïðè ëþáîé ïîëÿð-
íîñòè ðàáî÷åãî íàïðÿæåíèÿ. Ïðåäñòàâëÿåò èíòåðåñ äëÿ
ïðèåìà è îáðàáîòêè îïòè÷åñêèõ ñèãíàëîâ â âèäèìîé
(λ=0,5�0,9 ìêì, λ=0,9�1,0 ìêì) è áëèæíåé ÈÊ
(λ=1,0�1,4 ìêì, λ=1,4�1,6 ìêì) îáëàñòÿõ ñïåêòðà,
ïåðñïåêòèâíûõ äëÿ îïòîýëåêòðîíèêè.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Áëàíê Ò. Â., Ãîëüäáåðã Þ. À. Ïîëóïðîâîäíèêîâûå ôîòîýëåê-
òðîïðåîáðàçîâàòåëè äëÿ óëüòðàôèîëåòîâîé îáëàñòè ñïåêòðà //
ÔÒÏ.� 2003.� Ò. 37, âûï. 9.� Ñ. 1025�1055.
2. Ãîäîâàíþê Â. Í., Äîáðîâîëüñêèé Þ. Ã., Áèêñåé Ì. Ï., Êî-
ìàðîâ Å. Â. Ôîòîïðèåìíèê äëÿ óëüòðàôèîëåòîâîãî äèàïàçîíà ñïåê-
òðà íà îñíîâå ôîñôèäà ãàëëèÿ // Òðåòüÿ ìåæäóíàð. íàó÷.-ïðàêò.
êîíô. �Ñîâðåìåííûå èíôîðìàöèîííûå è ýëåêòðîííûå òåõíîëî-
ãèè� (ÑÈÝÒ-2002).� Îäåññà.� 2002.� Ñ. 222.
3. Îâñþê Â. Í., Ñèäîðîâ Þ. Ã., Âàñèëüåâ Â. Â. è äð. Ìàòðè÷-
íûå ôîòîïðèåìíèêè 128×128 íà îñíîâå ïëåíîê HgCdTe è ìíîãî-
ñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóð ñ êâàíòîâûìè ÿìàìè GaAs/AlGaAs //
ÔÒÏ.� 2001.� Ò. 35, âûï. 9.� Ñ. 1159�1166.
4. Äîáðîâîëüñêèé Þ. Ã., Ðþõòèí Â. Â., Øèìàíîâñêèé À. Á.
Êðåìíèåâûå ð�n-ôîòîäèäû äëÿ áëèæíåé óëüòðàôèîëåòîâîé îáëà-
ñòè ñïåêòðà // ÒÊÝÀ.� 2001.� ¹ 4�5.� Ñ. 44�46.
5. Àñòàõîâ Â. Ï., Ãèíäèí Ä. À., Êàðïîâ Â. Â., Ñîðîêèí Ê. Â.
Î âëèÿíèè ñîïðîòèâëåíèÿ ïîâåðõíîñòíîãî êàíàëà íà òåìíîâîé
òîê êâàäðàíòíûõ ð�i�n-ôîòîäèîäîâ íà êðåìíèè // Ïðèêëàäíàÿ
ôèçèêà.� 1999.� ¹ 2.� Ñ. 79�85.
6. Âîðîáåö Ã. È., Âîðîáåö Ì. Ì., Ñòðåáåæåâ Â. Í. è äð. Èññëå-
äîâàíèå ôèçè÷åñêèõ ìåõàíèçìîâ ëàçåðíîé êîððåêöèè è ñòàáèëèçà-
öèè ïàðàìåòðîâ ñòðóêòóð Al-n-n+-Si-Al ñ áàðüåðîì Øîòòêè //
ÔÒÏ.� 2004.� Ò. 38, âûï. 6.� Ñ. 690�692.
7. Äîáðîâîëüñêèé Þ. Ã. ð�i�n-ôîòîäèîä íà îñíîâå êðåìíèÿ ñ
íèçêèì óðîâíåì òåìíîâîãî òîêà // Ýëåêòðîíèêà è ñâÿçü (Êèåâ,
ÊÏÈ).� 1998.� Âûï. 4, ÷. 3.� Ñ. 443�446.
8. Àùåóëîâ À. À., Ãîäîâàíþê Â. Í., Äîáðîâîëüñêèé Þ. Ã. è äð.
Îïòèìèçàöèÿ íàäåæíîñòè êðåìíèåâûõ ð�i�n-ôîòîäèîäîâ ïî òåì-
íîâîìó òîêó // ÒÊÝÀ.� 1999.� ¹ 1.� Ñ. 35�38.
9. Ãîäîâàíþê Â. Ì., Äîáðîâîëüñêèé Þ. Ã., Àùåóëîâ À. À.
Âûñîêîíàäåæíûé êðåìíèåâûé ð�i�n-ôîòîäèîä // Íàó÷. âåñòí. ×åð-
íîâèöêîãî óíèâåðñèòåòà.� 1999.� Âûï. 66.� Ñ. 9�13.
10. Ïðèáûëîâ Í. Í., Ðåìáåçà Ñ. È., Ñïèðèí À. È. è äð. // Òð.
Ìåæäóíàð. êîíô. "Îïòèêà ïîëóïðîâîäíèêîâ" (OS-98).� Óëüÿ-
íîâñê.� 1998.� C. 147�148.
11. Ïðèáûëîâ Í. Í., Ðåìáåçà Ñ. È., Ñïèðèí À. È. è äð. Ôîòî-
ïðîâîäèìîñòü ôîñôèäà ãàëëèÿ, êîìïåíñèðîâàííîãî ìåäüþ //
ÔÒÏ.� 1998.� Ò. 32, âûï. 10.� Ñ. 1165�1169.
12. Karimov A. V., Karimova D. A. Three-junction Au/AlGaAs(n)/
GaAs(p)/Ag photodiode // Materials Science in Semiconductor
Processing.� 2003.� Vol. 6, iss. 1�3.� P. 137�142.
13. Ïàò. 933 ÐÓç. Òðåõáàðüåðíûé ôîòîäèîä Êàðèìîâà / À. Â.
Êàðèìîâ.� 1994.
14. Êàðèìîâ À. Â., ¨äãîðîâà Ä. Ì., Àãçàìîâà Ì. Õ. Òåìïåðà-
òóðíàÿ çàâèñèìîñòü ÂÀÕ ôîòîäèîäîâ íà îñíîâå àðñåíèäà ãàëëèÿ //
Óçá. ôèçè÷. æóðí.� 1995.� ¹ 3.� Ñ. 61�64.
15. Êàðèìîâ À. Â., ¨äãîðîâà Ä. Ì., Âàõîáîâ Ê. è äð. Äâóõ-
ñòîðîííå-÷óâñòâèòåëüíûå ôîòîäèîäíûå ñòðóêòóðû â ñèñòåìå
àðñåíèä ãàëëèÿ�ñóëüôèä êàäìèÿ // ÈÔÆ.� 2003.� Ò. 76.�
¹ 1.� Ñ. 167�169.
16. Karimov A. V., Yodgorova D. M., Yakubov E. N. Research of
structures corrugated photoreceiving surface // Semiconductor Physics
Quantum Electronics Optoelectronics.� 2004.� ¹ 4.� Ð. 378�382.
17. Êàðèìîâ À. Â., ¨äãîðîâà Ä. Ì., ßêóáîâ Ý. Í. Âëèÿíèå
ïðèìåñåé êèñëîðîäà è õðîìà íà ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòü àðñåíèäà
ãàëëèÿ // Ãåëèîòåõíèêà.� 2005.� ¹ 1.� Ñ. 91�93.
18. ¨äãîðîâà Ä. Ì., ßêóáîâ Ý. Í. Äåòåêòîðû îïòè÷åñêîãî
ñèãíàëà íà îñíîâå ñòðóêòóð Au-nSi-Al, Au-nSi // ÒÊÝÀ.� 2005.�
¹ 4.� Ñ. 39�42.
19. ¨äãîðîâà Ä. Ì., Êàðèìîâ À. Â. Îïðåäåëåíèå õàðàêòåðèñ-
òèê äâóõáàðüåðíûõ ôîòîäèîäíûõ ñòðóêòóð ñ ìåòàëëîïîëóïðî-
âîäíèêîâûìè ïåðåõîäàìè // Òàì æå.� 2005.� ¹ 5.� Ñ. 27�30.
20. Çè Ñ. Ì. Ôèçèêà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ. Êí. 1.�
Ì.: Ìèð, 1984.
21. Anderson R. L. Experiments on Ge�GaAs heterojunctions //
Solid State Electron.� 1962.� Vol. 5.� P. 341�347.
22. Âèêóëèí È. Ì., Ñòàôååâ Â. È. Ôèçèêà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ
ïðèáîðîâ.� Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1990.
23. Ñëîáîä÷èêîâ Ñ. Â., Ñàëèõîâ Õ. Ì., Ñàìîðóêîâ Á. Å. Î
ìåõàíèçìå òîêîïåðåíîñà â äèîäíûõ ñòðóêòóðàõ Cr-n-InP è Mo-n-
InP // ÔÒÏ.� 2000.� Ò. 37, âûï. 8.� Ñ. 960�963.
24. Áóëÿðñêèé Ñ. Â., Æóêîâ À. Â. Àíàëèç ìåçàíèçìîâ ïåðåíîñà
òîêà, îïðåäåëÿþùèõ õàðàêòåð îáðàòíûõ âîëüò-àìïåðíûõ õàðàêòå-
ðèñòèê áàðüåðîâ ìåòàëë-GaAs // Òàì æå.� 2001.� Ò. 35, âûï. 5.�
Ñ. 560�563.
25. Æîâíèð Ã. È., Êîâàëåíêî Â. Ô., Êðàñíîâ Â. À., Ìàðîí÷óê
È. Å. Æèäêîôàçíàÿ ýïèòàêñèÿ òðåõêîìïîíåíòíûõ òâåðäûõ ðàñòâî-
ðîâ â ñèñòåìå // ÆÒÔ.� 1985.� Ò. 56, ¹ 9.� Ñ. 1814�1815.
26. Ïîëåâûå òðàíçèñòîðû íà àðñåíèäå ãàëëèÿ / Ïîä ðåä. Ä. Â.
Äè Ëîðåíöî, Ä. Ä. Êàíäåóîëà.� Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1988.
27. Ñëîáîä÷èêîâ Ñ. Â., Ñàëèõîâ Õ. Ì., Ñàìîðóêîâ Á. Å. Òî-
êîïåðåíîñ â äèîäíûõ ñòðóêòóðàõ Fe�p-InP // ÔÒÏ.� 2003.�
Ò. 37, âûï. 2.� Ñ. 192�195.
28. Ñëîáîä÷èêîâ Ñ. Â., Ñàëèõîâ Õ. Ì., Ðóññó Å. Â. è äð. Îá
ýëåêòðè÷åñêèõ è ôîòîýëåêòðè÷åñêèõ ñâîéñòâàõ ñòðóêòóðû Pd-p0-
Si-p-Si ñ ðàçóïîðÿäî÷åííûì ïðîìåæóòî÷íûì p0-ñëîåì // Òàì æå.�
1997.� Ò. 31, âûï. 1.� Ñ. 15�18.
|