Формирование фотодиодов на основе p-n переходов в слоях ГЭС КРТ МЛЭ для спектрального диапазона 8-11 мкм.

Abstract

Разработаны основы технологических процессов изготовления p - n переходов с использованием процесса имплантации ионов As+ с последующими активационным и восстанавливающим отжигами. По этой технологии были изготовлены экспериментальные образцы ФП на основе гетероэпитаксиальных структур слоев теллурида кадмия и ртути, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии (ГЭС КРТ МЛЭ). Для сравнения параметров фотодиодов на основе p на n переходов были изготовлены также образцы фотодиодов на основе n на p переходов по традиционной технологии с использованием имплантации ионами B + . После изготовления фотодиодов были исследованы температурные зависимости темновых токов и фототоков. Было обнаружено, что новая технология позволяет работать в режиме ограничения фоном при повышенных температурах до 105K для фотодиодов с длинноволновой границей чувствительности 11,2 мкм при 77К (рис.1). Проведен расчет температурной зависимости разности температур эквивалентной шуму (NETD) для ФД с измеренными параметрами, с ограниченной площадью рабочего слоя Ad=30×30 мкм2 при учете только теплового шума Джонсона – Найквиста и фотонного шума ФД. Использование p-на-n технологии изготовления фотодиодов на основе ГЭС КРТ МЛЭ с длинноволновой границей чувствительности λcut = 10,3 мкм, позволяет повысить рабочую температуру примерно на 25 К, а для фотодиодов с длинноволновой границей чувствительности λcut = 11,2 мкм примерно на 20К без заметного ухудшения NETD (рис.2). Таким образом, использование p-на-n технологии изготовления фотодиодов на основе ГЭС КРТ МЛЭ для спектрального диапазона 8-11 мкм позволяет повысить рабочую температуру примерно на 20 К без заметного ухудшения NETD. Повышение рабочей температуры позволяет повысить рабочий ресурс микрокриогенных систем, снизить их массу и габариты, а также стоимость фотоприемного модуля в целом.