Фоточувствительная структура на основе карбида кремния
Фоточувствительная структура на основе карбида кремния содержит сапфировую положку с прозрачным электродом, последовательно нанесеные слои карбида кремния, диэлектрика, металла. Применение карбида кремния позволяет снизить уровень темнового тока, увеличить время накопления и хранения информационного заряда.
Заявленное техническое решение относится к оптоэлектронике, в частности к полупроводниковым преобразователям оптического изображения на приборах с зарядовой связью (ПЗС).
Из предыдущего уровня техники известна полупроводниковая гетероэпитаксиальная структура для фотоприемной ячейки, включающая подложку из арсенида галлия n-типа, размещенный на подложке гетероэпитаксиальный слой арсенида индия n-типа, содержащий два сильнолегированных слоя n+-типа, причем первый расположен на границе раздела с подложкой и имеет толщину, равную толщине нарушенного слоя, а второй п+-слой выполнен туннельно-непрозрачным для неосновных носителей и размещен на расстоянии, большем удвоенной длины экранирования Дебая от первого. RU 2034369, H01L 27/14, 30.04.1995.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является фоточувствительная структура на основе полупроводниковых соединений типа А2В6 , содержащая последовательные термически напыленные слои ZnSe и CdTe толщиной 0,5-2,0 мкм и (ZnTe)1-y(Zn2 Te3)y толщиной 1,0-5,0 мкм на стеклянную подложку с прозрачным электродом, нагретую до температуры 150-200°С с последующим отжигом в вакууме при температуре 500-550°С в течение 2-20 мин., предназначенная для использования в составе мишеней передающих трубок, фоточувствительных приборов с зарядовой связью, приборов тепловидения RU 2046456, H01L 31/18, 20.10.1995.
Недостатком известных структур является заметный темновой ток, ограничивающий время накопления и хранения информационного заряда.
Задачей настоящего технического решения является снижение темнового тока.
Поставленная задача решается за счет того, что фоточувствительная структура включает в себя сапфировую положку с прозрачным электродом (например оксид индия), на которую последовательно нанесены слои карбида кремния, диэлектрика (например, оксид кремния), металла (затвор). Оксид индия наносится методом термического испарения в вакууме, либо методом магнетронного распыления, слои карбида кремния и диэлектрика наносятся методом магнетронного распыления в ВЧ разряде, металлический слой наносится методом термического испарения в вакууме или методом магнетронного распыления.
Техническим результатом является снижение уровня темнового тока и как следствие, увеличение времени накопления и хранения информационного заряда.
Решение поясняется фиг.1, на которой изображено поперечное сечение фоточувствительной структуры.
Фоточувствительная структура работает следующим образом. В состоянии глубокого неравновесного обеднения электрическое поле затвора отталкивает основные носители заряда и притягивает неосновные, т.е. под затвором образуется потенциальная яма для неосновных носителей заряда. Под действием света, проходящего через сапфировую подложку и прозрачный электрод в слое карбида кремния происходит генерация электронно-дырочных пар. Неосновные носители заряда, образовавшиеся в результате фотогенерации движутся в область, находящуюся под затвором и остаются там, основные носители заряда движутся в сторону прозрачного электрода. По мере накопления неосновных носителей заряда в подзатворной области, их электрический заряд экранирует поле затвора, и глубина потенциальной ямы уменьшается. По истечении некоторого времени, под затвором сформируется слой с инверсным типом проводимости, заряд которого скомпенсирует заряд затвора, и потенциальная яма исчезнет.
Накопление заряда в потенциальной яме под затвором происходит не только за счет фотогенерации. Внутренним механизмом образования электронно-дырочных пар является термогенерация. Скорость термогенерации электронно-дырочных пар определяется шириной запрещенной зоны полупроводника и его температурой. Если скорость фотогенерации электронно-дырочных пар намного выше скорости термогенерации, то в потенциальной яме можно накопить заряд, пропорциональный освещенности структуры, т.е. информационный заряд. Непрерывно идущий процесс термогенерации постепенно изменяет информационный заряд, т.е. искажает информацию, представленную величиной информационного заряда. Таким образом, время накопления и хранения заряда в потенциальной яме ограничено допустимым искажением информационного заряда. Применение широкозонных полупроводников существенно снижает скорость термогенерации электронно-дырочных пар, что дает возможность увеличить время накопления и хранения информационного заряда.
Фоточувствительная структура на основе карбида кремния, содержащая сапфировую положку с прозрачным электродом, на которую последовательно нанесены слои карбида кремния, диэлектрика, металла, характеризующаяся тем, что в качестве фоточувствительного полупроводникового слоя использован широкозонный полупроводник карбид кремния, позволяющий снизить уровень темнового тока, увеличить время накопления и хранения информационного заряда.
