Фотоприемники лазерного излучения с λ=1.06 мкм

Abstract

Появление лазеров (оптических квантовых генераторов) способствовало становлению интенсивному развитию новых научных направлений и областей. Одним из таких направлений становится беспроводная передача энергии по оптическому каналу (в атмосфере и по оптоволокну). Была предложена энергетическая схема преобразователя мощного лазерного излучения похожая на схему полупроводникового лазера на основе двойной гетероструктуры (ДГС), где материал активной области должен иметь ширину запрещенной зоны близкой к краю поглощения квантов излучения (Eg – 1.17 эВ, 300 К) и прямую структуру зон. Активная зона располагается между слоями с электронной и дырочной проводимостями, аналог лазера, но лазерное излучение характеризуется монохроматичностью и высокой плотность мощности излучения. Эксперименты по выращиванию были выполнены на установке AIXTRON AIX-200 методом газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений на подложках InP n-типа проводимости, ориентированных в плоскости (100) разориентированные на 4º в направлении (111), при температуре роста Тр=600ºС и давлении P=100 мбар. Поток несущего газа (H2)составлял – Fc = 5 л/мин. В качестве источников III группы использовались: триметилиндий [TMIn] и триэтилгаллий [TEGa], в качестве источников элементов V группы: арсин [AsH3] и фосфин [PH3]. В качестве донорной легирующей примеси использовался: силан [SiH4] или диэтилтелур [DETe], в качестве источника акцепторной примеси использовался диэтилцинк [DEZn]. На первом этапе проведенных исследований были изготовлены классические фотоэлектрические преобразователи[ФЭП] с p-n переходом и с шириной запрещенной зоны активной области материала Eg = 1.17 эВ. Была разработана технология изготовления твердых растворов InGaAsP на подложках InP, которые находятся на границе области спинодального распада .Внешний квантовый выход фотоэлектрического преобразователя достигал 40% без просветляющего покрытия, спектральный фотоответ достигал 0.45 А/Вт. На следующем этапе были изготовлены фэп на основе p-i-n структур. На подложке InP n - типа проводимости был выращен буферный (барьерный) слой n-InP легированный DETe c концентрацией n - 3*1018 см-3 и толщиной 1 мкм, на нем был выращен слой n-InGaAsP толщиной 100 нм и концентрацией n-5*1017 см-3 использующийся для понижения барьера. Затем был выращен нелегированный слой InGaAsP толщиной 0.57 мкм и Eg-1.17 эВ использующийся в качестве фотопоглощающего слоя, по верх которого были выращены слои: p-InGaAsP с толщиной до 100 нм и концентрацией p- 1*1018 см-3 и p-InP с толщиной равной 1 мкм и концентрацией и p- 3*1018 см-3 . В качестве подконтактного слоя использовался тройной твердый раствор p-InGaAs толщиной 200 нм и концентрацией p – 5*1018 см-3 . Данные приборные структуры проходят процесс литографии для изготовления рисунка и монтажа.