Фоторезисторы с эксклюзией носителей заряда для спектрального диапазона 8–16 мкм из гетероэпитаксиальных структур n-CdxHg1–xTe

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Филатов А.В., Сусов Е.В., Карпов В.В. Фоторезисторы с эксклюзией носителей заряда для спектрального диапазона 8–16 мкм из гетероэпитаксиальных структур n-CdxHg1–xTe // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 6. С. 58–66. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-85-06-58-66

Filatov A.V., Susov E.V., Karpov V.V. Photoresistors with charge-carrier exclusion for the 8–16-μm spectral range, made from n-CdxHg1-xTe heteroepitaxial structures [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2018. V. 85. № 6. P. 58–66. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-85-06-58-66

Ссылка на англоязычную версию:

A. V. Filatov, E. V. Susov, and V. V. Karpov, "Photoresistors with charge-carrier exclusion for the 8–16-μm spectral range, made from n-Cd_xHg_1-xTe heteroepitaxial structures," Journal of Optical Technology. 85(6), 359-366 (2018). https://doi.org/10.1364/JOT.85.000359

Аннотация:

В условиях неравновесного режима эксклюзии неосновных носителей заряда исследована в широком диапазоне фонового излучения работа фоторезисторов из гетероэпитаксиальных структур n-CdxHg1–xTe (x = 0,187–0,215) постоянного состава с варизонными слоями, полученными молекулярно-лучевой эпитаксией. В пикселе размером 50×50 мкм фоторезистора определены зависимости концентрации электронов и времени жизни носителей заряда от напряжения смещения при температуре жидкого азота. Установлено, что концентрация электронов в режиме эксклюзии снижается до величины, близкой к собственной концентрации носителей заряда. Для фоторезисторов из структур х = 0,203 в режиме эксклюзии получены вольтовая чувствительность более 2,4×107 В/Вт и удельная обнаружительная способность 5,3×1011 смГц1/2/Вт при 77 K и плоском угле зрения 14°. Показано, что для создания высокоэффективных быстродействующих фоторезисторов на диапазон спектра 16–17 мкм, охлаждаемых не ниже температуры жидкого азота, перспективно использовать режим эксклюзии неосновных носителей заряда.

Ключевые слова:

гетероэпитаксиальные структуры кадмий-ртуть-теллур, фоторезистор, эксклюзия носителей заряда

Благодарность:

Авторы выражают признательность сотрудникам ИФП СО РАН Сидорову Ю.Г., Дворецкому С.А., Михайлову Н.Н. и Варавину В.С. за создание и исследования эпитаксиальных структур из CdxHg1–xTe для фоторезисторов.

Коды OCIS: 230.5160, 040.3060, 160.6840

Список источников:

1. Ashley T., Elliott C.T. Non-equilibrium mode of operation for infrared detection // Electron. Lett. 1985. V. 21. P. 451–452.
2. Ashley T., Elliott C.T., White A.M. Infrared detection using minority carrier exclusion // SPIE Proc. 1986. V. 588. P. 62–68.
3. Djurić Z., Jović V., Matić M., Jakšić Z. IR photodetector with exclusion effect and self-filtering n+ layer // Electronics Lett. 1990. V. 2. P. 929–931.
4. Ashley T., Elliott C.T., Harker A.T. Non-equilibrium modes of operation for infrared detectors // Infrared Phys. 1986. V. 26. P. 303–315.
5. Djurić Z., Piotrowski J. Infrared photodetector with electromagnetic carrier depletion // Opt. Eng. 1992. V. 31. P. 1955–1960.
6. Ashley T., Elliot C.T., White A.M. Non-equilibrium devices for infrared detection // SPIE Proc. 1985. V. 572. P. 123–132.
7. Varavin V.S., Dvoretsky S.A., Liberman V.I., Mikhailov N.N., Sidorov Yu.G. Molecular beam epitaxy of high quality Hg1–хCdхTe films with control of the composition distribution // J. Cryst. Growth. 1996. V. 159. P. 1161.
8. Филатов А.В., Сусов Е.В., Гусаров А.В., Акимова Н.М., Крапухин В.В., Карпов В.В., Шаевич В.И. Долговременная стабильность фоторезисторов спектрального диапазона 8–12 мкм, изготовленных из гетероэпитаксиальных структур CdHgTe, полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии // Оптический журнал. 2009. Т. 76. № 12. С. 49–54.
9. Филатов А.В., Сусов Е.В., Карпов В.В. Образование, природа и отжиг дефектов в гетероэпитаксиальных структурах Cd0,2Hg0,8Te и фоторезисторах, подвергнутых ионному травлению // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 4. С. 67–72.
10. Kinch M.A., Borrello S.R., Simmons A. 0.1 eV HgCdTe photoconductive detector performance // Infrared Phis. 1977. V. 17. № 2. P. 127–135.
11. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. М.: Наука, 1977. 672 с.
12. Рогальский А. Инфракрасные детекторы. Пер. с англ. / Под ред. Войцеховского А.В. Новосибирск: Наука, 2003. 636 с.
13. Шоль Ж., Марфан И., Мюнш Н., Торель П., Комбет П. Приемники инфракрасного излучения. Пер. с фран. / Под ред. Курбатова Л.Н. М.: Мир, 1969. 285 с.
14. Broudy R.M., Mazurczyk V.J. (HgCd)Te photoconductive detectors // Semiconductors and semimetals. Mercury Cadmium Telluride / Ed. by Willardson R.K., Deer A.C. N.Y.L.: Academic Press, 1981. V. 18. P. 157–199.