Фотоприемник на основе германия

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ФОТОПРИЕМНИК НА ОСНОВЕ ГЕРМАНИЯ(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Гусев Олег Константинович Воробей Роман Иванович Жарин Анатолий Лаврентьевич Свистун Александр Иванович Тявловский Андрей Константинович Тявловский Константин Леонидович Шадурская Людмила Иосифовна Яржембицкая Надежда Викторовна(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(57) Фотоприемник на основе германия, содержащий фоточувствительную область, покрытую защитным слоем, с электрическими контактами, выполненную легированной примесью, в частности золотом, определяющей чувствительность указанной области с обеспечением не менее двух глубоких многозарядных уровней и с возможностью заполнения указанных уровней при разных плотностях мощности оптического излучения. 18508 1 2014.08.30 Изобретение относится к области оптоэлектроники, техники полупроводниковых датчиков и детекторов оптической информации и может быть использовано для преобразования оптического излучения в электрический сигнал в широком диапазоне плотностей мощности оптического излучения. Известен составной фотоприемник с широким динамическим диапазоном чувствительности, образованный двумя или более фотоприемниками, каждый из которых чувствителен в своем диапазоне плотностей мощности оптического излучения, например в области плотностей мощности оптического излучения 1 и 2 1. Характеристики чувствительности составного приемника объединяют достоинства каждой составной ячейки. Недостатками такого фотоприемника являются увеличение площади, занимаемой фотоприемником, включая дополнительные фоточувствительные площадки и разделительные области, снижение интегральной чувствительности за счет применения дополнительных элементов. Наиболее близким к заявляемому изобретению является фотоприемник на основе полупроводника, легированного примесью, содержащий фоточувствительную область, чувствительность которой определяется типом примеси, электрические контакты и защитное покрытие 2. Недостатками такого фотоприемника являются узкий динамический диапазон чувствительности при высокой абсолютной чувствительности, приводящий к насыщению передаточной характеристики при высоких плотностях мощности оптического излучения,или низкая абсолютная чувствительность при реализации чувствительности к высокой плотности мощности оптического излучения. Задача, решаемая изобретением, заключается в создании фотоприемника с автоматически переключаемой передаточной характеристикой фоточувствительности между областями плотности мощности оптического излучения и широким динамическим диапазоном чувствительности. Поставленная задача решается в фотоприемнике на основе германия, содержащем фоточувствительную область, покрытую защитным слоем, с электрическими контактами,выполненную легированной примесью, в частности золотом, определяющей чувствительность указанной области с обеспечением не менее двух глубоких многозарядных уровней и с возможностью заполнения указанных уровней при разных плотностях мощности оптического излучения. Сущность изобретения поясняется фигурами, где на фиг. 1 приведена конструкция составного фотоприемника и его сенситометрические характеристики на фиг. 2 приведена конструкция фотоприемника, выполненного в одном объеме полупроводника на фиг. 3 приведена энергетическая диаграмма германия с примесью золота на фиг. 4 приведены зависимости времени жизни носителей заряда от уровня мощности оптического излучения на фиг. 5 приведены передаточные характеристики фотоприемника с многозарядной примесью при последовательном заполнении многозарядных уровней. Фотоприемник, выполненный в одном объеме полупроводника, представленный на фиг. 2, состоит из фоточувствительной области 1, электрических контактов 2, 4 и защитного покрытия 3, причем фоточувствительная область выполнена из полупроводника, легированного примесью с двумя и более глубокими многозарядными уровнями. Фотоприемник работает следующим образом. В фотоприемнике при малом уровне плотности мощности (до н) происходит заполнение уровня 1 с реализацией высокой чувствительности фотоприемника (линия 1 на фиг. 5). В диапазоне плотностей мощности оптического излучения от н до в происходит выход заполненности уровня 1 (фиг. 3) на насыщение характеристики и одновременно переход на заполнение уровня 2 (фиг. 3, 5). 2 18508 1 2014.08.30 Подключение уровня 2 характеризуется передаточной характеристикой (линия 2 на фиг. 5) с низкой чувствительностью, но простирающейся до больших уровней мощности оптического излучения, когда характеристика 1 находится в состоянии насыщения. Передаточная характеристика фотоприемника (зависимость плотности токафотоответа от плотности мощности оптического излучения ) с многозарядными примесями обуславливается суммой зависимостей заполненности уровней 1 и 2 (линия 3 на фиг. 5). Необходимо отметить, что в фотоприемнике с однозарядной примесью реализуется передаточная характеристика типа 1 на фиг. 5. Зависимости времени жизни носителей заряда и фототока от плотности мощности оптического излучения в германии - типа, легированного золотом, приведены на фиг. 4. Фоточувствительность германия с примесью золота, формирующей три зарядовых состояния (0, -1 и -2), определяется энергетическими переходами на глубокие уровни 1 и 2(фиг. 3). При мощности оптического излучениябольшинство примесных ионов золота находится в зарядовом состоянии -2, а концентрация зарядовых состояний 0 и -1 существенно меньше, и реализуется энергетический уровень золота- 0,2 эВ. При мощности оптического излучениябольшинство ионов золота находятся в зарядовом состоянии 0, включается энергетический уровень 0,15 эВ, а уровень- 0,2 эВ не работает. Таким образом, при изменении мощности оптического излучения производится изменение концентрации зарядовых состояний примеси с разными энергиями ионизации и происходит автоматическое переключение между уровнями по мере их заполненности соответственно мощности оптического излучения. Результатом является расширение динамического диапазона чувствительности фотоприемника и реализация автоматического переключения передаточной характеристикой фоточувствительности. Источники информации 1.-электронный ресурс. . /2008///. . 22, 2008 дата доступа 19.07.2011. 2. Патент 7,157,686 2, 2007. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4