УДК: 621.382, 539.32

Сравнение токовых характеристик фотодиодов, сформированных на пленках CdHgTe, выращенных методами молекулярно-лучевой и жидкофазной эпитаксии, для спектрального диапазона 8–12 мкм

Андреева Е.В., Варавин В.С., Васильев В.В., Гуменюк-Сычевская Ж.В., Дворецкий С.А., Михайлов Н.Н., Цибрий З.Ф., Сизов Ф.Ф.

Полный текст «Оптического журнала»

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Андреева Е.В., Варавин В.С., Васильев В.В., Гуменюк-Сычевская Ж.В., Дворецкий С.А., Михайлов Н.Н., Цибрий З.Ф., Сизов Ф.Ф. Сравнение токовых характеристик фотодиодов, сформированных на пленках CdHgTe, выращенных методами молекулярно-лучевой и жидкофазной эпитаксии, для спектрального диапазона 8–12 мкм // Оптический журнал. 2009. Т. 76. № 12. С. 42–48.

Andreeva E.V., Varavin V.S., Vasiliev V.V., Gumenyuk-Sychevskaya Zh.V., Dvoretskiy S.A., Mikhailov N.N., Tsibriy Z.F., Sizov F.F. Comparison of the current characteristics of photodiodes formed on CdHgTe films grown by molecular-beam and liquid-phase epitaxy for the 8–12-μm spectral range [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2009. V. 76. № 12. P. 42–48.

Ссылка на англоязычную версию:

E. V. Andreeva, Zh. V. Gumenyuk-Sychevskaya, Z. F. Tsibriĭ, F. F. Sizov, V. S. Varavin, V. V. Vasil’ev, S. A. Dvoretskiĭ, and N. N. Mikhaĭlov, "Comparison of the current characteristics of photodiodes formed on CdHgTe films grown by molecular-beam and liquid-phase epitaxy for the 8–12-μm spectral range," Journal of Optical Technology. 76 (12), 767-772 (2009). https://doi.org/10.1364/JOT.76.000767

Аннотация:

Проведено сравнение темновых токов и дифференциального сопротивления фотодиодов, полученных при ионном легировании бором слоев теллурида кадмия и ртути (КРТ) р-типа проводимости, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) и методом жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ). Вольт-амперные характеристики для диодов на слоях КРТ, выращенных методом МЛЭ с составом х = 0,215 и ЖФЭ (x ≈ 0,222), характеризуются различными значениями тока насыщения (обратное смещение –0,25 B) 1–2 и 5–10 нА соответственно, несмотря на то что для вторых ширина запрещенной зоны больше. При этом максимальное дифференциальное сопротивление составляет 4×109 и 5×107 Ом для диодов на основе МЛЭ- и ЖФЭ-слоев соответственно. Экспериментальные данные сравниваются с расчетными. Численное моделирование показало, что для МЛЭ-структур при малых смещениях темновой ток ограничивается диффузионным током и током типа Шокли–Рида–Холла вне n-p перехода, а в ЖФЭ-структурах существенен вклад токов через ловушки в обедненной области.

Ключевые слова:

фотоприемники, пленки CdHgTe, молекулярно-лучевая эпитаксия, жидкофазная эпитаксия

Коды OCIS: 160.1890, 040.3060, 230.5160, 230.4170, 310.6860

Список источников:

1. Golenkov A.G., Sizov F.F., Tsybrii Z.F., Darchuk L.A. Spectral sensitivity dependencies of backside illuminated planar MCT photodiodes // Infr. Phys. Technol. 2005. V. 47. № 3. P. 213–219.
2. Varavin V.S., Vasiliev V.V., Dvoretsky S.A., Mikhailov N.N., Ovsyuk V.N., Sidorov Yu.G., Suslyakov A.O., Yakushev M.V., Aseev A.L. HgCdTe epilayers on GaAs: growth and devices // Opto-Electron. Rev. 2003. № 11. P. 99–111.
3. Овсюк В.Н., Васильев В.В., Талипов Н.Х., Ромашко Л.Н., Козлов А.И., Клименко А.Г., Марчишин И.В. Фотоприемные устройства на основе слоев КРТ, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии // Матричные фотоприемные устройства инфракрасного диапазона / Под ред. Синицы С.П. Новосибирск: Наука, 2001. С. 180–241.
4. Robinson H.G., Mao D.H., Williams B.L., Hollander-Gleixner S., Yu J.E., Helms C.R. Modeling ion implantation of HgCdTe // J. Electron. Mater. 1996. V. 25. P. 1336–1340.
5. Williams B.L., Robinson H.G., Helms C.R. Ion dependent interstitial generation of implanted mercury cadmium telluride // Appl. Phys. Lett. 1997. V. 71. P. 692–694.
6. Yoshino J., Morimoto J., Wada H., Ajisawa A., Kawano M., Oda N. Characterization of deep levels in a meso-type HgCdTe IR detector // Proc. SPIE. 1998. V. 3436. P. 120–128.
7. Anderson W.W., Hoffman H.J. Field ionisation of deep levels in semiconductors with applications to Hg1–xCdxTe p–n junctions // J. Appl. Phys. 1982. V. 53. P. 9130–9145.
8. Gumenyuk-Sichevskaya J.V., Sizov F.F. Currents in narrow-gap photodiodes // Semicond. Sci. Techn. 1999. V. 14. P. 1124–1133.
9. Сизов Ф.Ф., Гуменюк-Сычевская Ж.В., Овсюк В.Н., Васильев В.В., Есаев Д.Г. Процессы токопереноса в n+–р-фотодиодах HgCdTe // ФТП. 2001. Т. 35. № 7. С. 835–840.
10. Sizov F.F., Lysiuk I.O., Gumenjuk-Sichevska J.V., Bunchuk S.G., Zabudsky V.V. Gamma radiation exposure of MCT diode arrays // Semicond. Sci. Technol. 2006. V. 21. P. 358–363.
11. Anderson W.W. Tunnel current limitations of narrow band gap infrared charge coupled devices // Infrared Phys. 1977. V. 17. P. 147–164.
12. Casselman T.N. Calculation of the Auger lifetime in p-typе HgCdTe // J. Appl. Phys. 1981. V. 52. P. 848.
13. Rogalski A. Infrared detectors. The Netherlands. Gordon and Breach. 2000. 681 p.
14. Rosenfeld D., Bahir G. A Model for Trap-Assisted Tunnelling Mechanism in Diffused n–p and Implanted n+–p HgCdTe Photodiodes // IEEE Trans. on Electr. Devicе. 1992. V. 39. P. 1638.
15. Войцеховский А.В., Коханенко А.П., Федорова Н.В., Филатов М.В., Варавин В.С., Дворецкий С.А., Сидоров Ю.Г., Михайлов Н.Н. Время жизни носителей заряда в эпитаксиальных слоях КРТ МЛЭ с неоднородным распределением состава и уровня легирования // Прикл. физ. 2005. № 2. С. 26–30.
16. Ajisawa A., Oda N. Improvement in HgCTe diode characteristics by low temperature post-implantation annealing // JEM. 1995. V. 24. № 9. P. 1105–1111.
17. Dariel A., Chorier P., Reeb N., Terrier B., Vuillermet M., Tribolet P. Development of a Long Wave Infrared Detector for SGLI instrument // Proc. SPIE. 2007. V. 6744. P. 13–25.
18. Стафеев В.И., Болтарь К.О., Бурлаков И.Д., Акимов В.М., Климанов Е.А., Сагинов Л.Д., Соляков В.Н., Мансветов Н.Г., Пономаренко В.П., Тимофеев А.А., Филачев А.М. Матричные фотоприемные устройства среднего и дальнего инфракрасных диапазонов спектра на основе фотодиодов из HgCdTe // ФТП. 2005. Т. 39. В. 10. С. 1257–1265.
19. Филачев А.М., Пономаренко В.П., Таубкин И.И., Бурлаков И.Д., Болтарь К.О., Горелик Л.И., Кравченко Н.В., Кулыманов А.В., Куликов К.М., Ложников В.Е., ШароновЮ.П. Фотоприемники и фотоприемные устройства для приема импульсного излучения в спектральном диапазоне 0,3–11 мкм // Прикладная физика. 2002. № 6. С. 52–60.