© 2009 г. В. В. Васильев, канд. физ.-мат. наук; В. С. Варавин, канд. физ.-мат. наук; С. А. Дворецкий, канд. физ.-мат. наук; И. В. Марчишин; Н. Н. Михайлов, канд. физ.-мат. наук; А. В. Предеин; В. Г. Ремесник, канд. физ.-мат. наук; И. В. Сабинина, канд. физ.-мат. наук; Ю. Г. Сидоров, докт. физ.-мат. наук; А. О. Сусляков
Институт физики полупроводников СО РАН, г. Новосибирск
E-mail: vas@thermo.isp.nsc.ru
Предложена конструкция фотоприемника на основе варизонной гетероэпитаксиальной структуры CdHgTe с высокопроводящим слоем (ВС), который обеспечивает низкое последовательное сопротивление фотодиодов и одновременно выполняет функцию коротковолнового отрезающего фильтра. На основе анализа влияния параметров ВС на квантовую эффективность и разность температур, эквивалентную шуму матричных фотоприемников (МФ), определены его оптимальные параметры. Изготовлены образцы МФ форматом 320×256 элементов для спектрального диапазона 8–12 мкм на основе гибридной сборки фоточувствительных элементов из гетероэпитаксиальных структур р-типа (013) HgCdTe/CdTe/ZnTe/GaAs с ВС и кремниевого мультиплексора. Вольтовая чувствительность, пороговая облученность и разность температур, эквивалентная шуму, в максимуме чувствительности составили 4,1×108 В/Вт, 1,02×10–7 Вт/см2и 27 мК, соответственно.
Ключевые слова: варизонные слои, гетероэпитаксиальные структуры CdHgTe, высокопроводящий слой, коротковолновый отрезающий фильтр, матричные фотоприемники, разность температур, эквивалентная шуму.
Коды OCIS: 160.1898, 040.3060, 230.5160, 230.4170, 310.6860.
УДК 621.315.592:621.383.4/5.029.71/73
Поступила в редакцию 18.03.2009.
320×256 photodetector arrays with a built-in short-wavelength cutoff filter
V. V. Vasil'ev, V. S. Varavin, S. A. Dvoretsiĭ, I. V. Marchishin, N. N. Mikhaĭlov, A. V. Predein, V. G. Remesnik, I. V. Sabinina, Yu. G. Sidorov, and A. O. Suslyakov
This paper proposes a photodetector design based on a CdHgTe variband heteroepitaxial structure with a high-conductivity layer (HCL) that ensures that the photodiodes have low series resistance and simultaneously serves the function of a short-wavelength cutoff filter. Based on an analysis of how the parameters of the HCL affect the quantum efficiency and the noise-equivalent temperature difference of the photodetector arrays (PDAs), its optimum parameters are determined. Samples of PDAs are fabricated with a format of 320×256 elements for the 8-12-μm spectral range, based on hybrid assembly of photosensitive elements made from p-type (013) HgCdTe/CdTe/ZnTe/GaAs heteroepitaxial structures with an HCL and a silicon multiplexer. The voltage sensitivity, the threshold irradiance, and the noise-equivalent temperature difference at the maximum sensitivity were 4.1×108V/W, 1.02×10−7W/cm2, and 27mK, respectively.
ЛИТЕРАТУРА
1. Vasiliev V.V., Predein A.V. Influence of graded p–P heterojunction’s potential barrier on characteristics of three-dimensional HgCdTe photodiode // Proc. SPIE. 2005. V. 5834. P. 83–91.
2. Dvoretsky S.A., Varavin V.S., Mikhailov N.N., Sidorov Yu.G. , Vasiliev V.V., Ovsyuk V.N., Nikitin M.S., Lartsev I.Yu., Aseev A.L. MWIR and LWIR detectors based on HgCdTe/CdZnTe/GaAs hetero-structures // Proc. SPIE. 2005. V. 5964. P. 75–87.
3. ВасильевВ.В., Варавин В.С., Захарьяш Т.И., Дворецкий С.А., Михайлов Н.Н., Овсюк В.Н., Осадчий В.М., Сидоров Ю.Г., Сусляков А.О. Фотодиоды с низким последовательным сопротивлением на основе варизонных эпитаксиальных слоев CdxHg1–x Te // Оптический журнал. 1999. Т. 66. № 12. С. 69–72.
4. Васильев В.В., Варавин В.С., Дворецкий С.А., Михайлов Н.Н., Сусляков, А.О., Сидоров Ю.Г., Асеев А.Л. Фотодиодный приемник инфракрасного излучения // Патент РФ. № 2310949. 2007.
5. Васильев В.В., Осадчий В.М., Сусляков А.О., Дворецкий С.А. Влияние варизонных слоев на эффективное время жизни носителей заряда в фоторезисторах на основе CdHgTe // ФТП. 1999. Т. 33. B. 3. С. 293–296.
6. Рогальский А. Инфракрасные детекторы. Пер. с англ. / Под ред. А.В. Войцеховского. Новосибирск: Наука, 2003. C. 636.
7. Рогальский А. Третье поколение ИК-приемников на базе HgCdTe // Прикладная Физика. 2003. № 4. С. 54
8. Anderson W.W. Absorbtion constant of Pb1–xSnxTe and Hg1–xCdxTe alloys // Infrared Physics. 1980. V. 20. Р. 363–372.
9. Васильев В.В., Дворецкий С.А., Есаев Д.Г., Захарьяш Т.И., Клименко А.Г., Козлов А.И., Марчишин И.В., Овсюк В.Н., Талипов Н.Х., Сидоров Ю.Г., Сусляков А.О. Фотоприемники на основе слоев CdHgTe, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии // Автометрия. 2001. № 3. C. 4–8.
10. Vasilyev V.V., Esaev D.G., Klimenko A.G., Kozlov A.I., Krymsky A.I., Marchishin I.V., Ovsyuk V.N., Romashko Z.N., Suslyakov A.O., Talipov N.Kh., Voinov V.G., Zakharyash T.I., Siclorov Yu.G., Varavin V.S., Dvoretsky S.A., Mikhailov N.N. Focal plane arrays based on HgCdTe epitaxial layers MBE-grown on GaAs substrates // Proc. SPIE. 1997. V. 3061. Р. 956–961.
Полный текст
