Исследование электрических и фотоэлектрических свойств фоточувствительных структур в системах GaAs-AlGaAs и InP-InGaAs со встроенным потенциальным барьером тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ
Абдуллаев, Хаким Олимжанович
АВТОР
|
||||
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
Ленинград
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
1991
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.10
КОД ВАК РФ
|
||
|
АКАДЕМИЯ НАУК СССР ОРДЕНА ЛЕНИНА ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им.А.Ф.ИОФФЕ
На правах рукописи
АБДУЛЛАЕВ ХАКИМ ОЛИЖАНОВИЧ
УДК 621.315.592:537.312.5
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ФОТОТ/ВСТВИГЕЛЬШХ СТРУКТУР Б СИСТЕМАХ ОпАа - АГОаАз И 1пр-- 1п0аА5 СО ВСТРОЕННЫМ ГОТЕНЦИАЛЫШ '.БАРЬЕРОМ
(01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических нлук
Ленинград 1991
Работа выполнена в Ордена Ленина физико-технической институте имени А.Ф.Иоффе АН СССР.
Научный руководитель:
Лауреат Ленинской преиии, доктор физико-математических наук,
профессор В.И.Корольков.
Официальные оппоненты: доктор-физико-математических наук,
ведущий научный сотрудник М.П.Михайлова,
кандидат физико-математических наук В.К.Тибилов.
Ведущая организация: Институт электроники АН БССР (Минск).
Защита состоится ¿¿'¿'¿^Я 1991г. в 7 С/ часов на заседании специализированного совета Иг К 003.23.01 физико-технического института имени А.Ф.Иоффе АН СССР, 19^021, Ленинград, К-21, Политехническая ул., 26.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим выслать по указанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета.
Автореферат разослан ¿¿¿¿¿с/19Э1 года.
УчекыЯ секретарь специализированного совета кандидат физико-математических
наук Г.С.Куликов
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Диссертационная работа посвящена экспериментальному исследованию электрических и фотоэлектрических свойств, механизмов усиления и кинетики фототока фоточувствительнкх структур со встроенным потенциальным барьером вертикальной геометрии на основе , а такке планарной геометрии структур на основе /л Р - 1пваЛ$ .
Актуальность темы.
Последние годы разработке высокоэффективных, быстродействующих фотодетектороз уделяется большое внимание. Это обус-и озлен о тем, что удовлетворить зсе возрастающим требованиям к гараыетрам и характеристикам фотодетекторов в связи с расширением областей их применения— волоконно-оптическая связь, разработка оптоэлектронных интегральных схем, регистрация сверх-{оротких импульсов лазерного излучения и т.д. модно, только ис-юльзуя нозые материалы и структуры. Несмотря на то, что требо-зания к параметрам и характеристикам фотодетектороз в каждом {онкретном случае различны, "все те обними являются - высокая эффективность и быстроде Пствпе.
В настоящее время при разработке новых типоз фотодетекто-эов и улучшения основных параметров известных используются ге-героструктуры на основе ВссД$ я родственных соединений. Для ¡пектрального диапазона 0,8-0,9 мкм - гетероструктуры в систе-|е СсхЛя -¿¡£ва,Лх , а для диапазона 1,0-1,6 мкм — ¡пР-гп Я а Ал . вес .V $ -у? ¿6а ¿V .
Особенно широкое применение гетероструктуры нашли для ¡оздания фотодетекторов с внутренним усилением. Среди многооб-)азия фотодетекторов, обладающих внутренним усилением, з дан-юй работе основное внимание уделено изучению планарных фото-[роводников на основе /п баДь - /п Р со "скрытым" затвором затвором, расположенным с противоположной от освещаемой по-1ерхности стороны) и фоточувствительных ОаЛл -ДСОаДь структур ю встроенным потенциальный барьером - вертикальных фотосолро-'ивлекий и структур с металлической сеткой. Привлекательность юследвих обусловлена их вертикальной структурой, обеспечивав-
- ч -
щей высокую эффективность ввода света. Большое значение для разработки новых типов фотодетекторов на основе гетероструктур играют новые прецезионные методы их выращивания МОС-гидридная и, молекулярно-пучковая эпитаксии.
Несмотря на интенсивные исследования подобного рода структур, ряд вопросов, связанных о механизмом усиления фототока, наличием медленных участков на кривых спада фототока, с оценкой достижения максимально возможных параметров, выбором оптимальной геометрии и уровней легирования,до сих пор остаются не выясненными.
Цель работы. Исследование электрических и фотоэлектрических свойств фоточувствительных структур со встроенным потенциальным барьеров вертикальной геометрии - вертикальных фотосопротивлений на основе резких изотипных /V- г)"-п* МОо-Л^баЯ* -гетероструктур и структур со встроенной металлической сеткой типа п п°- Ме -п°- п+ , а также планарнкх фотосопротивлений на основе 1пР -!пв&Д£ с целью создания высокоэффективных быстродействующих фотодетекторов для спектрального диапазона 0,8-0,9 шш и 1,0-1,6 мкм. Для этих целей изучены темновые и световые ВАХ рассматриваемых структур в широком интервале освеценностей при различных температурах. При этом в изотипных Ыт - Пе~ П ь - структурах варьировались как уровни легирозакия, так и толцинь активной П° -области, а в структурах П*-П''-Ме-П*-Пг - шаг металлической сетки.
Для выяснения механизма усиления фоготока в планарном ОС проведено изучение основных свойств дзух типов структур одинаковой геометрии - нормально открытых и закрытых полевых транзисторов со скрытым затвором и структур без затвора.
Научная новизна.
Показано, что,в отличие от гнизотипных гетеропереходов, появление фототока в которых при освещении связано с пространственным разделением электровоз и дырок, в резких изотипных /V- п"- п*— гетероструктурах существенную роль игразт эффекты модуляции встроенного потенциального бн.рьера и фотопроводимости с последующим прохождением одним из типов носителей гетеро-
границы.
Б зависимости от эффективной массы носителей, уровня легирования шкрокозонной области, освещенности и температуры, механизм прохождения гетерограницы может быть туннельным или термоомиссионным.
Сравнительно высокие значения коэффициента усиления (в ) при малых уровнях освещенности ( Р $ Ю-0 Вт) в планарных Ж 1пР- 1пСл , превышающие отношение подвижностей
обусловлены поверхностным изгибом зон. Установлено, что поперечное электрическое поле затвора приводит к уменьшению изгиба зон, благодаря чему С уменьшается, приближаясь к значению, близкому к уип , и повышению быстродействия.
Установлено, что исследование фотоэлектрических свойств п"-п"-Ме -п'-п~ - структур в двухэлектродном исполнении дает полную информацию о качестве арсенид галлиепых транзисторных структур с проницаемой базой.
Показана принципиальная возможность использования транзисторных структур с проницаемой базой в качестве быстродействующих, эффективных фотодетекторов.
Практическая ценность работы
В результате проведенной работы на основе изотопные Л/" - п.'-п.*- гетероструктур Я£Сл/1з - &А созданы быстродействующе фотодетекторы с внутренним усилением ( в £ 10), обладайте высокой эффективностью ввода спета.
Покапано, что использование "скрытого" затвора в ПК на основе 1пР-1п ¿¡¡а/7$ позволяет эффективно управлять темповыми токами, коэффициентов усиления и временем спада фототока, что открывает возможность создания быстродействующих фотодетекторов с внутренним усилением.
Установлено, что видом выходных ВАХ транзисторных структур с проницаемой базой на основе йа.Й5 можно управлять шагом вольфрамовой сетки.
- б -
Оонозные положения, выносимые на защиту. .
1. В идеальном случае при концентрации в пирокозончом материале /V > 5'Ю^см-" усиление фототока в изотипнкх 1)1*-п"-п* ваЛ& - ва.Л?, - гетероструктурах в области
р у, 10"^ Вт определяется пролетными временами. при отрицательной полярности к накоплением дырок на гетерогранице при положительной полярности, а при малых уровнях осзеценности модуляцией встроенного потенциального барьера.
2. Механизм усиления фототека в пленарных СС и полевых транзисторах идентичен и определяется эффектом фотопроводимости
3. Скрыть:;;" затвор в ПОС позволяет управлять поверхностным загибом зон, а значит,величиной коэффициента усиления и быстродействием.
4. Усилительные свойства и тип выходных ВАХ фоточувствительных структур п*- Пс- Не-Л*- Г* определяются ваг ом металлической сетки, т.е. высотой встроенного потенциального барьера.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на У1 Всесоюзном созегдаьии по исследованию арсенида галлия (Томск, 1937); на Все союзной конференции по фотоэлектрическим явлениям в полупроводниках (Тапкент, 1989); на У Всесоюзной конференции до физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах (Калуга, 1990); на научно-технических семинарах ОТ;; им.А.С>.1!оффе АН СССР.
Публикации. Результаты диссертационной работы отражены в 5 печатных работах, которые перечислены в конце автореферата.
Стп'.'ктура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глаз, заключения и списка цитируемой литературы. 06-цп;!. осьем работы составляет 149 страниц , в тем числе 76 страниц машинописного текста и 60 рисункоз на 62 страницах, 3 таблиц. Список литературы включает наименования на 8 страницах.
ОСНОВНОЕ СОДЕНАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснозана актуальность теш диссертационной работы, сформулированы цели и задачи, изложены научная нозизна и практическая ценность работы. Пркзедеко краткое изложение содержания диссертационноЯ работы, перечислены основные положения, выносимые на защиту..
Первая глаза носит обзорный характер и посвящена литературным данный по зопросаи использования гетероструктур
ваЛ$ и !пР-1пОаЛ$ в фотодетекторах. Рассмотрены зонные энергетические диаграммы резких гетеропереходов на примере ЛЯСа-Д^-ОаЯ?. и описаны основные свойства гетероструктур. Подчеркнуто, что особенности зонной энергетической диаграммы гетеропереходоз влияют на их электрические и фотоэлектрические свойства, позволяют направленно улучшать осяое-Еые- параметры и характеристики почти всех полупроводниковых пркбрров, включая фотодетекторы с внутренним усиленней - фотосопротивления, биполярные и полезые фототранзисторы.
Излокен принцип действия и основные характеристики фотосопротивлений. Рассмотрены вопросы использования полевых транзисторов в качестве эффективного фотодетектора. Описаны электрические и фотоэлектрические свойства цодулирозанно легированных структур, вертикальных полевых транеисторов и структур.с металлической сеткой.
В этой главе кратко рассмотрены основные иетоды зырадк-вания гетероструктур для создания фотодетекторов: метод кидко-£азной эпитаксии, газофазная эпитаксия, МОС-гидридный метод, ¿олекулярно-лучевая зпитаксия.
В конце главы сформулированы цель и основные задачи, которые решались в данной работе.
Во второй главе излонены результаты исследований электри-¡еских и фотоэлектрических свойств структур со встроенным ло-'енциальныа барьером вертикальной геометрии,типичными предста-¡ителями которых являются ВФС на основе резких изоткпных Ч*-па- п*- гетероструктур /¡¿ОаА^- Оа./!$ и арсенид галлиевые ¡труктуры типа п*-Пп~Ие.-п"~ Л*.
Основные характеристики любого прибора современной полупроводниковой электроники определяются пролетными временами. Поэтому увеличение быстродействия и усиления фотодетекторо'э достигается преиде всего уменьшением пролетных расстояний и увеличение!: подвижности носителей заряда. Для одновременного повышения эффективности и быстродействия обычных пленарных фотосо-протпвлекпй необходим зазор мекду истоком и стоком 1-2 шсм. Это обстоятельство приводит к усложнению технологии, уменьшению темпового сопротивления. При этой,если диаметр светового пучка, падающего на фотосопротивленке, болъпе мехэлектродного зазора, то эффективность ввода света существенно снижается. Поэтому в настоящее время наиболее перспективной является конструкция нового типа фотосопротивления - В£С, позволяющая повысить быстродействие прибора за счет уменьшения межэлектродного расстояния, сохран;:з при этом высокую эффективность ввода света путем выбора соответствующей площади структуры. Кроме того, рассматриваемая структура позволяет в значительной мере устранить злияние поверхности и наиболее просто реализовать субмикронные размеры активной области в отличие от горизонтальной, размеры которой определяются зозмокностями фотолитографии.
В перзом параграфе этой главы описаны методики изготовления структур ВФС и их исследование электрических и фотоэлектрических свойств, а аакже импульсных и частотных характеристик.
Исследованные ВФС, представляющие собой резкую изотипную /!Л- - гетероструктуру с тонкой активной об-
ластью, были получены селективным выращиванием слаболегирозэнного п'-С&Дь МСС-гидриднш методом в "окнах" полуизолирующего твердого раствора Са Л5 или о с О^ , предварительно нанесенных на подлозку гГ-€и/1$ . Таким образом формировался активный канал ВХ, концентрация носителей заряда з котором составляла п°~ 10 см~°, длина варьировалась от 0,75 до 3,0 мкм, диаметр - от ^0 до 60 мкм, после чего выращивались ии-рокозонный твердый раствор Д' *- Л'в^^Са Л$ толщиной
0,2-0,3 мкм к контактный слой п*- 'Па Л к толщиной 0,1 мкм с
ту тр -
концентрацией легирующей примеси в этих слоях пг~ 10А <10 сы"-При выращивании в отверстиях диэлектрика вырастали монокристал-
шческие слои, а на диэлектрической пленке - зысокоомные поли-сристаллические слои. Омические контакты к структурам создаваясь напыление« в вакууме сплава Ли-ве и серебра. Контакты 13готавливались: сплошной - к подлонке и кольцевой - к верхнему :лоа для звода сзета- через оптическое волокно. Внутренний диа-
гетр кольцевого контакта 20 4-0 шш. Величина темнозого сопро-
р
явления ВЗС лежала в пределах 10е 10' Ом и зазисела от диа~ :етра и' толщины активной П° -области.
^емнозые ЗАХ были асимметричны. Пропускному направлению соответ-;тзовал плюс , приложенный к узкозонному материалу. Начальна участок теиновой ЗАХ описывался экспоненциальной зависнуть», а при У > 0,2 В наблюдалась линейная зависимость тока >г напряжения, переходящая по мере роста приложенного напря:;:е-(ия з сублинейную. При исследовании области спектральной чузст-штельности излучение вводилось со стороны иирокозонкого мате-ша'ла. Описываемые ВФС имели типичную для гетерофотодетекторов )бласть спектральной чувствительности - длинноволновая граница шредслялась шириной запрещенной зоны узкозонного материала, а :оротхозолнозая - "окна". С уменьшением толщины активной
власти ( с{ 6 1,5 мим) в длинноволновой части спектра наблюдаюсь снижение чувствительности.
Необходимо отмзтить, что фотоэлектрические свойства изо-иппых гетероструктур типа п" почти не изучены. Однако ж первые исследования показали, что они обладают заметным тллением фотосока. Поэтому зыяснение особенностей фотоэффекта [ механизма усиления фототока язлялось одной из основных задач ьнной работы.
Для этих целей проведено изучение светозых и темновых !'£ как в пропускной, так и в обратном направлениях при различ-х уровнях освещенности,которые варьировались от 10"' Вт до О"3 Вт.
Коэффициент усиления фозотока £ определялся как
1 - л/, где л/ - разница иеаду темновым и све-
овым токами, - энергия падающего света, - внутренний вантовый выход, ^ - заряд электрона и Р - падающая иощ-
ность.
Для обеих полярностей приложенного напряжения з интервале освещенностей 10"' ВТ - ВТ наблюдалась почти экспоненциальная зависимость коэффициента усиления от падающей модности излучения. G уменьшался от значений Ю^(1ЬЮ"7 Вт) до 10-20 ( Р = 10"^ Вт). При этом всегда коэффициент усиления фототока в пропускном направлении С+ был больше, чем 6~при отрицательной полярности. Зто обстоятельство указывает на существенное влияние условий прохождения гетерогракицы неравновесными носителями заряда.
Изучение температурной зависимости коэффициента усиления фототока при двух полярностях и различных уровнях освещенности показало, что при Р ^ 10"^ Вт практически не зависел
от температуры, экспоненциально падал с ростом температу-
ры с энергией активации дЕ ~ 0,1 - 0,15 эВ, что близко к значению дЕу .В области малых уровней освещенности G и G ~ такие зависели от температуры с энергией актизации 0,15 - C,S 3lí. Энергия активации для G~ была меньше, чем для G
Наблюдаемые зависимости G от полярности, температуры и интенсивности падающего света указывают на сложный характер усиления Фототока в рассматриваемых ЕФС. В области малых уровней освещенности доминирующую роль играет эффект модуляции встроенного потенциального -барьера, а в области высоких - эффект фотопроводимости, на которые накладывается условие прохождения гетерограницы.неравновесными носителями - туннельное для электронов к термоэмиссионное для дырок.
Изучение частотных и импульсных характеристик ВФС подтверждает предложенную модель усиления. Tai:,изучение частотных характеристик ВОС (зависимости чувствительности от частоты модуляции света) при освещении структуры чеоез отрезок одномодо-зсгс волокна показало, что яри Вт с ростом частоты -
уменьшалась от (3-5)'I03 А/Зт при f = 20 кГц до •>0 А/5т при + = 100 МГц, что соответствует qB^=8 ГГц.
Исследование импульсных характеристик при освещенной ВФС короткими ( ~¿.u = ICO пс) импульсами света мощностью Р~10~^ Вт
показало, что на кривой спада фототока,наряду с быстрым участком длительностью ~ 300 пс, всегда наблюдается 'медленный - Ю"7 - Ю"8 с.
Во зтором параграфе перзой главы приведены результаты изучения электрических и фотоэлектрических свойств Ось/Ь /7*-п°-пг- структур, известных в литературе как структуры транзистора с проницаемой базой. Описываемые структуры были получены выращиванием слоев п° п п*~-ОаД?> МОС-гидрвд-аыи методом на пт-/1° - подломке, на которой формировалась металлическая сетка из зольфрама толщиной 300 шириной 0,2 - 0,3 мкм и патом от I до 3 мкм. Для этих целей использовался топографический г.;етод создания дифракционных реаеток.
Применение слаболегирозанкого СаУ7я налагало менее жесткие требования на шаг репетки. Концентрация з п° -области варьировалась от ~ Ю^ до М1-5 см"^.
Из-за технологических трудностей изготовления вывода к сетке исследование транзисторных структур с проницаемой базой проводилось з дзухэлектродком .исполнении.
Выходные темнозые и световые БАХ ТПБ были дзух тилоз -пектодного и триодкого з зависимости от концентрации /715 и сага репетки. Пентодным типом ВАХ обладали структуры с концентрациями в п' -области /7"~ Ю^см-3 и расстояниями мекду вольфрамовыми сетками с/ = I мкм. А триодным типом ЗАХ_обла-дали структуры с концентрациями в /7" -области п°~ Ю^см"3 и расстояниями между вольфрамовыми сетками а> I мкм. Ток на начальном участке ВАХ для обоих типоз экспоненциально зависел от приложенного напряжения. Для образцов с ВАХ пентодаого типа по мере роста приложенного напряжения экспоненциальная зависимость переходила з квадратичную, а для образцоз с ВАХ триодно-го типа - в линейную. С ростом уровня освещенности этот переход происходил при меньших напряжениях.
Исследование температурных зависимостей ЗАХ ТПЗ показало, что при фиксированной напряжении темновой ток начальных участ-коз ВАХ экспоненциально растет с повышением температуры от комнатной. По наклону линейной зависимости Сг,1=-£{1/Т) находилась энергия активации. Она была ¿Е = 0,? эВ для
образцов с пентодным типом ВЛХ и ДЕ = 0,3 эВ для образцов о триодным типом ВАХ. Кроме того, энергия активации для фиксированного напряжения Ц.м с ростоа интенсивности света уменьшалась, что указывает на модуляцию светом встроенного потенциального барьера.
Оценка величины пирины ОПЗ потенциального барьера показала, что для структур с пентодным типом ВАХ пирины ОПЗ равны или больше длины мезду металлическими сетками, а для структур с триодным типом ВАХ иирины ОПЗ было меньше шага металлически сеток.
Усилительные свойства структур п*- п°- Ме- л' - П + изучались с помощью оснащения калиброванным монохроматическим излучением в диапазоне уровней мощности падающего излучения Р = 10"' - 10"^ Вт. Коэффициент усиления сильно зависел от уровня освещенности, характера выходных ВАХ и напряжения сток-исток.
о
Наиболее высокие значения коэффициента усиления и ~ 10° наблюдались в области низких уровней освещенности в структурах с выходными ВАХ пентодного типа. С ростом уровня освещенности коэффициент усиления экспоненциально падал и, начиная с Р ~ 10"^ Вт,практически переставал зависеть от' .-р , приближаясь к значениям 10-20. Экспоненциальная зависимость в = т(Р) обусловлена модуляцией встроенного барьера между истоком и стоком,накопленным зарядом дырок. При высоких освещекностях активная область структуры заливается электронно-дырочной плазмой, роль барьера уменьшается и оскозную роль начинает играть фотопроводимость.
Исследование импульсных характеристик показало, что времена спада и нарастания фототока были одинаковы и в зависимости от урозня освещенности составляли 10"' - 10"®с. В описываемых структурах эти времена определялись только паразитными емкостями и сопротивлениями.
В третьей главе приведены результаты исследования планар-ных ОС на основе /пР- 1'л/ЗиЛ* со скрытым Р* -затвором и без него. ПФС были получены методой газовой эпнтаксии выращиванием слоев п°- ¡п во. Ля толщиной 1-2 шш на полу изолирующей
подложке InP <¿> . ■ Я+-затворные области в виде полосок шириной 4- мкм формировались за счет локальной диффузии цинка. Расстояние меаду истоком и стоком 5 мкм, ыирина канала 120 мкм. Концентрация в п" -слое не презшала I0-15 cu"3, а подлинность при комнатной температуре составляла y£¿„ = (6*7)'103см^/В с.
Для выяснения механизма усиления фототока в ПОС были изучены, структуры, обладающие выходными характеристика;.!;;, свойственными нормально открытым (НО) и нормально закрытым полевым транзисторам. Вид выходных ВАХ определился толщиной активной области к концентрацией з ней. Из-за использования слабо-лзгирозанных слоев InfiaJls крутизна рассматриваемых структур невелика и составляла (4--I0) ыС/мм. 3 цепи затзора при отрицательном смещении С/,, и. = 0,5 - 1,0 Б ток не превышал А.
Приведенная емкость затвора пои нулевом смещении с =1,5 лФ/мм.
дм-
В спектральной характеристике чувствительности длинноволновая граница определялась аирикой запрещенной зоны JnGafls ( ji, - 1,65 мкм), а коротковолновая граница простиралась в ультрафиолетовую область вплоть до Л = 200 км.
Исследование зависимости коэффициента усиления, G - а{h /Qri¿P, от напряжения мекду истоком и стоком ¡Jc и для всех типов рассматриваемых структур показало, что наибольшим коэффициентом усиления обладают ЯСС, з которых сущесть-еяно превыяает значение С ростом уровня освещенности 6
падал. Изучение влияния напряжения на затзора для НО и НЗ полевых транзисторов при фиксированном напряжении ü't 0 в области низких уровней освещенности на коэффициент усиления выявило доминирующее влияние поперечного электрического поля. Так, для НО ПТ по мере увеличения отрицательного напряжения на затворе коэффициент усиления падал до значений, близких к. ,
а для закрытых ПТ при подаче положительного напряжения Q возрастал до аномально больших значений.
Исследование температурной зависимости G ПСС и НО ПТ при различных урознях освещенности показало, что при температурах выше комнатной коэффициент усиления экспоненциально падал с ростом температуры Q ~ гхр (Q и/г.Т) , где энергия актива-
- и -
дии у у составляла 0,2-0,3 эВ при Р= Ю_бВт и 0,1 эВ при Р= 10"^ Вт. Наблюдаемые зависимости й от напрякения на затворе, интенсивности падающего света и температуры свидетельствуют о существенном влиянии поверхности на механизм усиления фототока в ПеС на основе /пР-
Иоано предположить, что на поверхности слаболегированного материала г> -типа имеются акцепторные состояния, приводящие к положительному изгибу зон. Благодаря изгибу зон дырки уходят на поверхность, в результате чего электроны и дырки в пространстве разделены и коэффициент усиления <? = £,./Ьпр определяется не объемным временем яизии, а эффективным
~ е¿'¡Р (Щ/* • По ыеРе роста уровня освещенности из-8а захвата дырок на поверхностные состояния высота барьера у^-ньшается. Однако, наиболее эффективное управление величиной загиба зон на поверхности ыокно осуществить напряжением на затворе и,.ы . При подаче отрицательного смещения на затвор в случае НО ПТ потенциальный барьер на поверхности спрямляется и коэффициент^усклзния С = ^/ (или когда время про-
лета дырок % « Т (Л , а для НЗ ПТ при подаче
положительного смещения происходит переход от "нормальных" значений С) к аномально большим.
Такая интерпретация механизма усиления фототока в планар-ных фотосопротивлениях подтверждается и результатами исследования импульсных характеристик фототока, когда длительностями быстрого Ю"10с) и медленного (~Ю -10"бс) участков спада фототока в ПФС с.обратным (скрытым) затвором могшо управлять.
Таким образом, использование скрытого затвора в ПФС Уп Р - ¡пСаЛ& позволило не только управлять величиной теы-иовых токов, коэффициентом усиления, быстродействием, но и установить реальный механизм усиления фототока.
В заключении сформулированы основные результаты работы. I. Изучены особенности фотоэффекта в резких изотилных А/-г)- гетеропереходах и показано, что при
наличии слаболегированной узкозонной области такие структуры обладает заметным коэффициентом усиления фототока. Установлены ыехзниэм усиления фототока и особенности прохождения носителями
резкой N-n- гетерограницы.
Для спектрального диапазона 0,8-0,9 мкм на основе кзо-типных //*-п"- п* - гетероструктур созданы фотодетекторы с внутренним усилением умеренного быстродействия Ю"8-Ю79с) •
2. Показана идентичность механизма усиления фототока в планарных ФП и ПФТ на основе /л Р - ¡п Ci0-/1 s . Установлено, что механизм фоточувствительностп обусловлен фотопроводимостью с учетом поверхностного изгиба зон. Использование скрытого затвора в таких структурах позволило управлять их основными свойствами и получить фотодетекторы с G > 10 без медленного участка в кривой слада фототока з широком интервале осве-щенностей.
3. Экспериментально установлена связь ие:гду видом зыхе,^ ных ВАХ и фоточузствктельностьа транзисторных Gct/rs структур с проницаемой базой и шагом металлической сетки, а так:.;:е уровнем легкрозания актизной области. Рассмотрен механизм, объясняющий высокие значения коэффициента усилззхя фотстэка в структурах п П°- Me.-л"- п' .
Основные результаты диссертации изложены и опубликованы з следующих работах:
1. Абдуллаез Х.О., Богданович У.З., Волков Л.А., ~ан::ль-ченко В.Г. и др. Механизм усиления и кинетика фототека з вертикальных фотопрозодниках на основе гетероструктуры ¿¿îb.ts-Ço.js и ОТП. 133?. Т.21. В.10. C.I&42-IE4S.
2. Абдуллаез Х.О., Болксъ Л.А., £анпль1:епко В.Г., ИльазЕ-коз П.Г., Пулатоз A.A., Рахимов Н., Табарсз Т.С. Исследование электрических и фотоэлектрических свойств транзисторов с лг.сличаемой базой. Материалы У1 Всесоюзного сезезаякд по исследованию арсеннда галлия. T.I. Томск. I9S7. 3.IG7-IC3.,
3. Абдуллаез Х.О., Корольков В.:!., :!льмен-:сз Л.Г., ТьС--ров Т.О. Исследование вертикальных •/отосопротизлекна иа оск<-^-изотигшой гетероструктуры /1/-//>?,As // Тсзисы докладов Всесоюзной конференции по фотоэ.-ектрнчесхнм
з полупроводниках. Ташкент. 1959. 215 с.
Лбдуллаев Х.О., Корольков В.И., Павловский М.В., Руссу Е.В., Табароа Т.С. Исследование планарных фотосолротивлений на основе /пСа.А$-/пР со скрытым Р+-затворои // Тезисы докладов У Всесоюзной конференции по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах. Т.2. Калуга. 1990. 106 с.
5. Абдуллаев Х.О., Корольков В.К., Павловский М.В., Руссу Е.В., .Табаров Т.С. Исследование пленарных фотосопротивлений на основе ¡пОа-Ль-/лР со скрытый Р+- /пР затвором // ФТП. 1990. Т.24. В.II. С.1969-1972.
РТП ЛИЯФ, зак.506, тир.100, уч.-изд.л.0,7; 16/У-1991г. Бесплатно