Получение и оптимизация характеристик AlGaAs фотодиодов для датчиков ионизирующих излучений тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ОРДЕНА ЛЕНИНА ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ.А.Ф.ИОФФЕ

На правах рукописи

МИЛАНОВА Малина Михайлова

УДК 621.383.5:546

ПОЛУЧЕНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИК АКЗаАв ФОТОДИОДОВ ДЛЯ ДАТЧИКОВ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

(01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 1992

Работа выполнена в Физико-техническом институте им.А.Ф.Иоффе Российской Академии наук.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук Б.Д.Румянцев. Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Р.П.Сейсян.

кандидат технических наук О.И.Чсста.

Ведущая организация - Санкт-Петербургский технический

университет.

Защита состоится - ¿и "_(_

_1992г. в

заседании специализирова ного совета Физико-техническом институте 1-м.А.Ф.Иоффе Санкт-Петербург, Политехническая ул., д.26.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФТИ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба высылать по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета.

Автореферат разослан ^ 1__1992 г.

Ученый секретарь

часов на К-003.23.01 в по адресу: 1Ч4021

специал!. ированного совета кандидат физ.-мат. наук

Г.С.Куликои

Актуальность_работы. Полупроводниковые фотоэлектрические

преобразователи весьма удобны для использования в качестве регистраторов люминесценции кристаллов - сцинтилляторов в датчиках ионизирующих излучений. По сравнению с широко используемыми для этой цели ФЭУ они обладают рядом преимуществ: не требуют высокого напряжения, что приводит к экономичности пи.ания, малогабаритные, более помехозащитенные ч и радиационно стойкие, с высокой обиаружительной способностью - они отвечают основным требованиям к современной технике и позволяют регистрировать очень малые потоки излучений везде, где существует опасность утечки радиоактивности. В настоящее время в качестве таких преобразователей, как правило, используются фотодиоды ( ФД ) на основе кремния. Применение ФД на основе гетероструктур в системе алюминий - галлий - мышььк позволяет улучшить их характеристики. Это связано, во-первых, с возможностью оптимального согласования спектра люминесценции каждого типа сцинтиллятора со спектром фоточувствительности ФД за счет варьирования значений ширины запрещенной зоны широкозонного "окна" и фотоактивной области, содержащей р-п - переход. Большие значения Е6 материала р-п - перехода п АЮаА^ ФД позволяют уменьшить гемновые токи при комнатной и более высоких температурах, т.е. обеспечить лучшую пороговую чувствительност. и термоетабнлыюсть датчика в целом. Во-вторых, потенциально более высокая радиационная стойкость АЮаАя - гетероструктур по сравнению С кремниевыми фотодиодами позволяет надеяться на более продолжительный срок службы датчиков иопизирующих излучений на их основе.

Современные технологам позволяют получать эпитаксиальные слои АЮзАб высокого кристаллографического качества с заданным составом и содержанием легирующей примеси. Возможности метода низкотемпературной жидкофачной эпитаксии ( 1ГГ ЖФЭ ) пиращнвать кристаллографически совершенные АЮаА? гетероструктуры с ультратонкими поверхностными слоями могут использоваться для создания ФД с повышенной чувствительностью в ультрафиолетовой ( УФ ) области и детекторов высокоэнергетнческих частиц.

Оснрвнон целью работы являлось опр деление условий выращивания и создание на основе АЮлА1. гетероструктур ФД с повышенной чувствительностью и обиаружительной способностью, используемых для регистрации малых световых потоков сцинтилляционных кристаллов в датчиках ионизирующих излучений, и также в качестве детекторов высокоэнергетических частиц.

Научная новизна работы . состоит в определении фундаментальных ограничении на увеличение фоточувсгвнтельности в УФ - области спектра AlGaAs фотодиодов, включая в рассмотрение явления туниелирования носителей черен широкозонный слой на поверхностные состояния и аккумулирования поверхностного • загиба зон в достаточно прозрачном в УФ области спектра узкозонЦом сильнолегированном наружном слое. Найдены оптимальные параметры поверхностных AlGaAs и GaAs слоев для достижения максимальной коротковолновой чувствительности. Изучено влияние содержания AlAs в области р-п - перехода на электрические и фотоэлектрические свойства ФД.

Практическая ценность работы заключается в следующем. Методом НТ ЖФЭ выращены кристаллографически совершенные AlGaAs - гетероаруктуры с ультратонкими ( порядка нескольких десятков ангстрем ), поверхностными слоями. На их основе созданы рлднанионно стойкие ФД с высокой обнаружителыюй способностью и повышенной коротковолновой чувствительностью.

Основные положе ия. выносимые на защиту.

1. Определена зависимость толщины поверхностного обед .емкого слоя от концентрации свободных носителей для материалов GaAs и AlAs. При концентрации носителей - 10ls см 3 толщина зтого слоя составляет 300 А для

о

GaAs и 400 А.дли AlAs. В GaAs при концентрации носителей 10'" см 3 толщина поверхностного обедненного слоя составляет 100 А.

2. На основании построенных зонных моделей (n-pj Al,Gii|.,As-р Alv>xGalvAs - р* GaAs - гетероструктур с ультрзтонкимп поверхностными слоями выявлена связь и определено влияние содержания AlAs и области р-п -перехода и толщин поверхностных слоев на собирание фото! снерированных носителей р-п - переходом.

3. Исследовано влияние содержания AIAä в области р-н ■ перехода на основные .характеристики ФД с целью создания :ч'тек':орои ионизирующих излучений с оптимальными параметрами по обнарулителыюч способности, генерируемому хь;у и напряжению.

•4. Повышение коротковолновой чувствительности ФД наблюдается при

о

использовании AlGaAs - гегерострукт\р с улыратонкнм ( 70 - 100 А), наружным p'GaAs слоек., аккумулирующим поверхностный загиб зон В таких структурах значения -.нутреинего коэффициента собирания достиг.,юг 70 -75 в ультрафиолетовой области lA=s400 им ).

5. ЛЮаЛэ - гетероструктуры с промежуточным преобразованием излучения можно использовать для регистрации высокоэнергетических частиц, имеющих глубину проникновения в полупроводниковых материалах от нескольких сотен ангстрем до нескольких десятков микрометров.

Апробация результатов работы.

Результаты дис ертационной работы докладывались на V Всесоюзной конференции по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах ( Калуга, 1990 г. ) и на II научной конференции " Фотоэлектрические явления в полупроводниках " ( Ашхабад, 1991 г. ).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 6 печатных работах,список которых приведен в конце автореферата.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Она содержит 122 страницы, из которых 93 страницы машинописного текста, 33 рисунка на 26 страницах, 5 таблиц на 3 страницах. Список цитируемой литературы включает 100 наименований.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована основная чель работы, приведены положения, выносимые на защиту.

В первой главе дан краткий обзор литературных данных по фотопреобразователям на основе АЮэАб - гетероструктур.

В первом параграфе этой главы рассматриваются физические основи работы АЮаАв фотопреобразователей.

Во втором параграфе приведены энергетические зонные диаграммы гетеропереходов ваАх - А1„Оа|.,А$. Система А1 - Са - Аз одна из наиболее широко исследованных гетероснстем и зависимость энергетических зазоров от состава является одним из важнейших параметров, управляющих свойствами гетеропереходов. По данным работы [1] Ес линейно увеличивается для х <0.45, когда Г - минимум формирует запрещенную зону, а когда запрещенная зона формируется X - минимумом, Ес медленно уменьшается. Для всего диапазона составов зависимость Е, от параметра х выражается простой линейной функцией : Е^с*0.55 х (эВ), 0 < х < 1.

В третьем параграфе приводятся расчетные зависимости скорости роста и толщины слоя ОаАя от времени кристаллизации в методе ИТ ЖФЭ [2]. Отмечай ]то существуют предпосылк и для уменьшения скорости роста слоев

о

за счет уменьшения температуры кристаллизации до величин 1.0 - 0.1 А/с , что сравнимо со скоростями роста в технологических методах молекулярно-пучковой и газотранспортной эпитаксии из металлоорганических соединений.

Во второй главе кратко описаны методики изготовления и контроля АЮаАз -гетероструктур для ФД.

В первом параграфе представлено аппаратурное оформление процесса выращивания гетероструктур из жидкой фазы.

Второй параграф посвящен описанию основных методов исследования. Используемым бесконтактным методом диагностики полупроводниковых гетероструктур является анализ их люминесцентного излучения при фотовозбуждении. Если образец содержит р-п - переход, то при собирании носителей часть их рекомбинирует, образуя фотолюминесцентное излучение. Собранные носители инжектируются р-п - переходом и образуют электролюминесцентное излучение. Разделение сигналов фото- и электролюминесценции осуществляется благодаря частичному затенению фронтальной поверхности образцов. Фототок растекается только на затененный участок, где возникает только сигнал электролюминесценции. Признаком достижения значения внутреннего коэффициента собирания фотогенерированных носителей (3,нутр. =«■ 1 является полная незаметность затененной линин в картине люминесценции образцов [3].

Метод анодного окисления удобен для прецизионного уменьшения толщин субмикронных слоев с различными целями, в том числе для исследования структур методами комбинационного рассеяния света, люминесценции и др.

, о

Толщина пленки анодного окисла зависит от,приложенного напряжения ( 13 А

на вольт ). Методом анодного окисления возможно измерение толщин

поверхностных субмикронных слоев по уменьшению квантового выхода

фотоответа и интенсивности люминесценции. Важным достоинством метода

является возможность изучения структуры без нанесения контактов.

непосредственно после процесса эпитаксии. В отличие от существующих

методик он нм.ет ряд преимуществ: позволяет быстро определить толщину слоя,

не требует сложного оборудования и дает возможность измерять толщины

о ,

поверхностных слоев АЮаА$ в диапазоне 30 - 1000 А на реальных приоорах.

Идея метода комбинационного рассеяния света заключается в том. что для возбуждения еигн,-.ла комбинационного рассеяния света используется коротковолновое излучение, которое сильно поглощается и, следовательно, именно в этой же малой толщине образуется отклик в виде сигнала

комбинационного рассеяния. Метод дает возможность определять толщины

о '

ультратонких слоев с точностью ± 5 А, профиль распределения по толщине ~ 40 А,а также оценивать концентрацию свободных носителей в слоях малой толщины [4!.

Третья глава диссертации посвящена получению и исследованию ФД. с повышенной чувствительностью в УФ - области.

В первом параграфе описана технология получения п б^Аз - (п-р)А1хОа|.,Л8 - р А1у>дСа,.уА5 - рЧЗаАз - гетероструктур с варьируемым содержанием А1А5 в области р-п - перехода и обоснована необходимость выращивания этих структур.

В детекторах излучения сцинтилляторов используются АЮаАя гетероструктуры с активной областью, выполненной из твердого раствора А^ва^Аз. Важнейшим параметром ФД ' является его пороговая чувствительность, которая определяется в основном величиной темновых токов. В более широкозонном материале следует ожидать, что величина темнового тока будет уменьшаться. Оптимизация ФД - структур по обнаружительной способности, генерируемому току и напряжению связана с подбором содержания А1Аз в обл-сти р-п - перехода.

Гетероструктуры (п-р)А1хС;1|.„А5 - р А10,Оа02А5 - рЧЗаАв выращивались на п+СлА5 - подложках методом НТ ЖФЭ. В качестве легирующих примесей были использованы Бп - для п- типа слоев, бе - для р- типа СаАя и твердых растворов с низким содержанием А1Аз и Mg - для твердых растворов р- типа проводимости с высоким содержанием А1Аз. При определении навесок и температуры кристаллизации широкозонного "окна" .учитывалась возможность перемешивания расплавов над подложкой. Для исключения содержания А1 в наружном слое он выращивался из двух расплавов. На ряде образцов на светочувствительной поверхности контактный слой и часть толщины широкозонного "окна" анодно окислялись для создания просветляющего покрытия.

Повышение УФ чувствительности ФД на основе ЛЮаАз'- гетероструктур было бы возможно при уменьшении тол'чины поверхностного широкозонного слоя вплоть до нескольких десятков ангстрем. Однако при таких толщинах происходит проникновение поверхностного загиба зон в фотоактивную область ФД, что приводит к увеличению вероятности туннелнрования горячих носителей через широкозонный слой на поверхностные состояния, оттоку термачнгомншх носителей к гетерограннце и, следовательно, к уменьшению

коэффициента собирания в коротковолновой области спектра [5]. Один из путей лейтрализации этого эффекта - создание тонкого сильно легированного слоя, аккумулирующего поверхностный загиб зон и достаточно прозрачного в УФ- области спектра.

Кристаллизация ультратонких р AlGaAs и p*GaAs слоев проводилась при температуре 400°С. При выращивании AlxGa,.xAs слоев с х >0.8 при очень низких температурах ( < 450°С ) теоретические, кривые ликвидуса неточно описыьают зависимость, определяющую состав твердой фазы от содержания AI в расплаве. Поэтому для контролируемого роста Al,Ga,.,As- слоев высокого состава был проведен ряд экспериментов и установлена зависимость х в твердом растворе от навесок GaAs и А1 в расплаве.

Во втором параграфе определена толщина поверхностного обедненного слоя в материалах р GaAs и р A^Ga^As. В реальных условиях на поверхности полупроводника всегда есть поверхностные уровни, возникающие вследствие адсорбции примесей на поверхность, наличия окисной пленки. Вследствие захвата поверхностными уровнями свободных носителей, на поверхности образуется поверхностный заряд - eNs , где <■ - заряд электрона, Ns - плотность поверхностных состояний, а вблизи поверхности - обедненный носителями слой с плотностью заряда - eN0 , где N0 - концентрация дырок в объеме полупроводника. Для расчета распределения потенциала^(х), электрического поля Е(х), концентрации свободных носителей п(х) вблизи поверхности решено уравнение Пуассона с соответствующими граничными условиями. Согласно

о

расчету толщина ооедненного слоя при N0 = 1018 см 3 составляет 300 А для GaAs

о

и 400 А для AlAs. В GaAs при концентрации свободных носителей 1019 см 3

о '

толщина обедненного слоя равна 100 А.

В третьем параграфе исследованы электрические и фотоэлектрические характеристики ФД, используемых в датчиках сцинтилляционного излучения. В спектрах коэффициента собирания этих структур наблюдались смешение резкого длинноволнового края чувствительности в диапазоне "прямого" состава фотоактииной •: б/.асти в соответствии с изменением содержания AlAs в твердом растворе и хорошая чувствительность в фиолетовой области спектра, которая обеспечивалась за счет ультратонкого широкозонного "окна". В диапазоне "непрямого" состава наблюдалась более пологая спектральная зависимость Q на длинноволновом участке спектра и некоторое снижение значений Q, вследствие рекомбиыщии части генерированных носителей в объеме базы и на тыльной поверхности. Более резкий спад коротковолновой чувствительности в поразим*

"непрямого" состава ч области р-п - перехода, по-видимому, связан с образованием "отрицательного" скачка в зоне проводимости на гетерогранице фотоактивчого слоя с широкозонным "окном".

Для обнаружения локальных утечек р-п - перехода в гетероструктурах (п-р)

Са,_хЛз - р А1у>кСа,.уЛз - р*ОаАз. использовалась бесконтактная методика измерений. Для фотовозбуждения всей светочувствительной поверхности образцов использовалось интенсивное желто - зеленое излучение Нд - лампы. Картина люминесценции фотоактивного слоя р А!хСа,.,Аз содержала сумму сигналов фото- и электролюминесценции и наблюдалась визуально с помощью электронно - оптического преобразователя. В местах утечек р-п - перехода интенсивность электролюминесценции была минимальной. "Утечечные" пятна отличались от других потемнений в картине люминесценции тем, что их размеры уменьшались при увеличении освещенности, что связано с изменением падения напряжения на слоевом сопротивлении фронтальной области р-п -перехода при перераспределении генерируемого в структуре фототока. На лучших образцах "утечечных" пятен не было видно по всей освещаемой поверхности.

Для "мгновенной" оценки внутреннего коэффициента собирания образцов использовалось равномерное освещение с затенением части поверхности в виде, резкой полосы шириной 1- 2 мм. Практически для всех образцов в картине люминесценции затененная полоса была почти незаметна. Это означает, что фстолюминесцентное излучение на освещенных частях образцов отсутствует, т.е. все фотогенерировакные носители собираются полем р-п - перехода, а наблюдается только электролюминесцентное излучение, обусловленное рекомбинацией инжектированных через р-п - переход носителей. Поскольку распределение электролюминесценции в пределах затененной полосы было равномерно, слоевое сопротивпекие фронтальной области р-п - перехода себя никак не проявляло. Таким образом, распределение интенсивности люминесцснчип соответствовало случаю (?||иу|р ~ 1, 0.

'/ емновме ВАХ били измерены на образцах с площадью 0.4 - 1 смг при комнатной температуре в держателе с прижимными контактами. При увеличении содержания А1Ах в области р-п - перехода от х = 0 до х ™ 0 3 наблюдалось значительное уменьшение темповых токов. В лучшем образце площадью I см: и содержанием А!А5 в области р-п - перехода 30 "/', величина тсмнирсч.) тока составила 4 10 13 Л при напряжении на р-п - переходе < прями: смелют'/ ' - > 10 ' В.

При дальнейшем увеличении содержания AlAs в области р-п - перехода наблюдалось некоторое увеличение значений темновых токов по сравнению с аналогичными значениями для структур с содержанием AlAs - 15-30 %. На основе таких структур были созданы ФД для регистрации люминесценции кристаллов сцинтилляторов в датчиках ионизирующих излучений. Их спектры фоточувствительности оптимально согласуются со спектрами излучения наиболее эффективных используемых в настоящее время кристаллов сцинтилляторов - CdW04 и Bi4Ge3012. Для проведения температурных измерений ВАХ образцы напаивались на ситалловый держатель. К сожалению, напайка образцов сопровождалась, как правило, увеличением примерно на порядок темцовых токов.

Для всех исследуемых образцов значение шунтирующего сопротивления R^J'10' Ом, что обеспечивает высокую пороговую чувствительность ФД. Сняты также температурные зависимости значений Лш для напаянных образцов. Наиболее существенно то, что в полученных ФД величина Rlu , например, при Т - 80°С, по крайней мере, на два порядка выше, чем в кремниевых ФД.

Были проведены также исследования радиационной стойкости разработанных ФД. Облучение фоточувствительной поверхности производилось протонами с энергией 6.7 МэВ. При дозе облучения 31012 см-2 имело место лишь незначительное снижение величины фототока.

В четвертом параграфе рассмотрены фотоэлектрические свойства гстероструктур с узкозонным поверхностным слоем, аккумулирующим поверхностный загиб зон. Для выяснения роли поверхностного узкозонного p'GaAs слоя были исследованы структуры (n р) GaAs - р Al0 ^Ga^ uAs - p'GaAs с толщинами широкозонного р AlGaAs и узкозонного p*GaAs слоев ( соответственно.): 1.) D - d - 100 А и 2.) D - 200 A, d » 0 А. Из зонной модели этих структур следует, что в первом случае 'область поверхностного заряда ( толщиной d0 ) полностью сосредоточена в наружном слое , т.к. d„ ■= d, а в широхозонном слое имеется небольшое поле, притягивающее фотоэлектроны, генерируемые в этом слое, в фотоактивную область структуры. Во втором случае d, > D и область поверхностного заряди распространяется в фотоактивную область. Эта область будет стремиться удерживать электроны ■близи гетеро границы.

Измерения спектров (¡ отоответа показали, что в исследованных структурах внутренняя квантовая эффективность Q„)tp близка к 100 % в диапазоне длин воли Л" 0.5-0.8 мкм, но при Л = 0.4 мк.ч значения Q„,yip. для двух верхних

и

случаев составляли 65 и 60 %, соответственно. Дальнейшее уменьшение

о

толщины твердого раствора образца без наружного p+GaAs слоя до 100 А не приводило к изменению спектральной чувствительности. Уменьшение

о

суммарной толщины (D+d) р AlGaAs и p*GaAs слоев до 100-120 А ( d —D ) С- тюзождалось увеличением коротковолновой чувствительности вплоть до 71 и С? % Для значений А- 0.4 и 0.375 мкм,соответственно.

Сильнолегированный узкозонный p4GaAs слой на поверхности структуры удобен для нанесения контактов. Кроме этого, он является защитным покрытием широкозонного "окна", что позволяет увеличить содержание AlAs до 95 % без опасности коррозии. Максимальная чувствительность в УФ области получена на

о

структуре (n-p)GzAs - р Alo,5Gao0JAs - p+GaAs (D-d си 50-70 А ). При Л - 0.4 мкм значение Q,„yrp. составило 76 %. При удалении контактного слоя методом анодного окисления происходило заметное снижение Q„lyip. , что объясняется увеличением вероятности туннельного выброса фотоносителей из р GaAs на поверхностные состояния и возрастанием доли фотоэлектронов, захватыпаемых потенциальной "ямой", образованной в фотоактивной области поверхностным загибом зон.

В четвертой главе исследована возможность использования структуры с промежуточным преобразованием излучения ( ППИ ) для регистрации высокоэнергетических частиц, например, электронов, проникающих в полупроводник.

В первом параграфе рассмотрены особенности работы структур с ППИ. Структура с ППИ состоит из подложки с р-n- переходом и трех AlxGa,.,As слоев: толстого слоя с уменьшающейся при движении от GaAs подложки ширинок запрещенной зоны, тонкого узкозоннош слоя (переизлучающей области ) и тонкого широкозонного поверхностного слоя. В этой структуре осуществляется промежуточное преобразование солнечного света в узкополосное люминесцентное излучение узкозонного AI,Ga|.xAs слоя с последующим его использованием для генерации электронпо - дырочных пар в области р-n - перехода [6]. Возможно также использование структуры, содержащей два слоя - толстый, с уменьшающейся при движении от GaAs подложки шириной запрещенной зоны,и тонкий широкозонный поверхностный . «лй. Промежуточное преобразование излучения осуществляется в этом случае у^козонной частью первого слоя.

Для лучшего собирания неравновесных носителей, возникающих под действием внсокоэнер1етнческих частиц, можно использовать структуру с двумя

р-п - переходами. Толстый слой играет роль кристалла - сцинтиллятора, который обеспечивает преобразование энергии поглощенных в этом слое частиц в люминесцентное излучение, регистрируемое р-п - переходом, расположенным в подложке. Кроме того, часть электронно - дырочных пар, генерируемых вблизи облучаемой поверхности, может собираться вторым р-п - переходом вблизи поверхности за счет обычной диффузии этг ; носителей без каких - либо дополнительных потерь на переизлучение.

Второй параграф посвящен разработке техгэлогии изготовления ГШ И -структур. При выращивании АЮаАз - гетеросгруктур необходимое уменьшение содержания А1Ах в первом слое при удалении от подложки получалось при кристаллизации этого слоя в режиме принудительного охлаждения, вследствие обеднения жидкой и твердой фаз алюминием. Содержание А1Аз вблизи подложки составляло - 30-35 %. Температура начала кристаллизации варьировалась в пределах - 800-900°С. В качестве легирущей примеси использовался К^. Количество К^ в расплаве - несколько атомных процентов, что уменьшает вероятность подлегирования подлбжки из паровой фазы и исключает возможность загрязнения кассеты. Глубина залегания р-п - перехода относительно гетерограницы зависела от содержания Мв в расплаве и температуры начала кристаллизации и составляла 0.5 - 2.5 мкм. Толщина вер;-'его широкозонного слоя зависела от температуры и времени кристаллизации.

В третьем параграфе приводятся результаты исследования спектральных характеристик. Вид спектров фоточувствительности структур с ППИ определяется двумя факторами - потерями на промежуточное преобразование излучения ( спад фоточувствнтельиости в области 0.7-0.8 мкм ) и потерями в наружном широкозоином слое А11Оа,.жА5. При облучении поверхности детекторов на основе двухслойной структуры с ППИ потоками электронов из источника 55Ре индуцировался фототок - 50-60 пА, при значениях плотности темповых токов ~ 10 " А.см-2 .

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем :

1. Показано, что метод НТ ЖФЭ позволяет получать г металлографически совершенные А1СаМ - гетсроструктуры с тонкими поверхностными широкозонным ЛЮаАз и узкозонным р^СаАя слоями, толщинами вплоть до нескольких десятков ангстрем.

2. Выращены (п-р)А1хСа,.„Аз - р А1у>1Са,.уА5 - р^аА:; структуры с варьируемым содержанием А1Ах в фоточувствительнсй области н в

и! и рок озонном "окне". Исследовано влияние содержания AlAs в области р-п -перехода на фотоэлектрические и электрические характеристики ФД. Показано,то при содержании AlAs " 30 % величина плотности темпового тока уменьшается до 410 IJ А/см2 при сохранении высоких значений коэффициента с ирамия Q в Уф области.

3. Созданы ФД для сцинтилляцнонного излучения с высокой термостабильностью, радиационной стойкостью и обнаружительной способностью, определяемой низкими ( 10'13 - 1014 А ) значениями темночых токов и высокими значениями ( > 109 Ом ) шунтирующего сопротивления.

-1. IIa основе AIGaAs - гетероструктур с наружным узкозонным силмюлетроваиным слоем получены ФД с повышенной чувствительностью в УФ облает ( Q.„trp - 70-75 % ,Л< 0.4 мкм ).

5. Приведены исследования возможности легирования эпитаксиальных слоен магнием (Мц) при высоких температура кристаллизации с точки зрения потучения высококачественных AIGaAs - гетероструктур, используемых для создания детекторов высокоэнергетических-частиц.

6. На основе двухслойной структуры с ППИ созданы детекторы для регистрации внсокоэнсргетических частиц с низкими значениями плотности темповых токов (- 10 " А/см2 ) и генерируемым током при облучении излучением 55Fe - источника - 50 - 60 пА.

Основные материны диссерцщии опубликованы в следующих работах:

К Жураилсва В.В., Ларионов В.Р., Масленников В.Ю., Миланова М.М., Расчлов К.Я., Хвостиков В.П. Гетерофото элементы с ультратонкими фронтальными р AIOaAs и р GaAs слоями.// Тез. докл. V Всес. конф. но физ. процессам, Калуга, 1090, часть II, с.ГО-111.

2. Ли ¡реев В.М . Кал.чновскпй B.C., Ларионов В.Р., Миланова М.М., Расу.'. '» К.Я.. Румянцев Н.Д., Хвостиков В.П. Фотопреобразоиателн на i\'nni.i AIGa As - GaAs - гет.'рострукл \ р для сцингилляционных датчиков имчизнрукпцнх излучении// Письма а ЖТФ, 1990. Т. 16., В. 19. с. 56-59.

\1илап'Ж.| М.М.. Члнииров А.М., Румянцев В.Д., С.мекалин К.П., Яккупв А.Ю. Короткочолнозая фото^увствительность AIGaAs -ren.'pi4"inKi; |> с v.ibro.uoi!:;i>M р GaAs слоем, аккумулирующим t:;.iö зги /' Тез. до':л. II научной конф.

"Фотоэлектрические явления в полупроводниках", Ашхабад, 1991г.,стр. 96-97.

4. Андреев В.М., Калиновский B.C., Ларионов В.Р., Миланова М.М., Румянцев В.Д., Хвостиков В.П. Влияние содержания AlAs в области р-н -перехода на фотоэлектрические характеристики AIGaAs - гетероструктур с широкозонным окном, там же, стр. 127-128.

5. Миланова М.М., Румянцев В.Д., Самхарадзе А.А. "Мгновенная" бесконтактная оценка фотоэлектрических ппаметров AIGaAs -гетероструктур солнечных элементов,там же, стр. 330.

6. Андреев В.М., Калиновский B.C., Миланова М.М., Минтаиров A.M., Румянцев В.Д., Смекалин К.Е., Стругова Е.О. Спектральные и электрические характеристики гетероструктур п GaAs - (п-р) AlxGaltAs -р Aly>,Ga|,yAs-p+GaAs с ультратонкими поверхностными слоями //

ФТП, 1992, Т. 26.

Список цитированной литературы

1. Batey J Wright S. L. Energy band alignment in GaAs: (Al,Ga)As heterostruciures: The dependence on alloy composition//.!.Appl. Phys. 19S6. Vol. 59, N 1. P. 200-20".

2. Алферов Ж. И., Андреев В. М., Воднев А. А. и др. AIGaAs -гетероструктуры с квантово - размерными слоями, полученные НТ ЖФЭ // Письма в ЖТФ. 1986. Т. 12, В. 18. с. 1089-1093.

3. Гучмлзов А. Б., Родригес X. А., Румянцев В. Д. Бесконтактное измерение электрических и фотоэлектрических параметров гетероструктур с р-н - переходом в люминесиирующем материале // ФТП. 1991. Т. 25, В. I.e. 143-151.

4. Андреев В. М., Ларионов В. Р., Минтаиров А. М и .тр. Исследование распределения состава в AIGaAs гетсроструктурах с квантшю-размерными слоями методом комбинационного расс яния акта // Письма в ЖТФ. 1490. Т. 16, В. 9. с. 7-12.

5. Егоров Б. В., Мезрип О, А. Доминирующая роль горячих фотоносителей при расчете спектральной чувствительности фотопреобразователя // Письма в ЖТФ. 1986. Т. 12, В. 14. с. 890-893.

6. Алферов Ж. И., Андреев В. М., Гарбузов Д. 3. и др. Гетерофотоэлементы с промежуточным преобразованием излучения // ФТП. 1977. Т. 2., В. 9. с. 1765-1770.

РТП ПИЯФ, зак.7^, тир.100, уч.-изд.л.О,8; 29/Х-1992Г. Бесплатно