ДЕТЕКТОР С БАРЬЕРОМ ШОТТКИ НА ОСНОВЕ Pt2Si/PtSi – Si.

Мамедова А.Ф.,Джалалова С.Э.,Алиева Д.И.,Гасанова Т.А.,Махмудова В.Х.
ДЕТЕКТОР С БАРЬЕРОМ ШОТТКИ НА ОСНОВЕ Pt2Si/PtSi – Si.
(НИИ Аэрокосмической Информатики, АНАКА, Баку)
В последние годы разработан ряд новых ИК - фотоприемников,
диодов Шоттки, МОП и МДП - структур. Основными недостатками
известных фотоприемников являются их низкая фоточуствительность и
узкая область спектральной чувствительности.
По сравнению с ДШ и МДП – структурами фототранзистор
одновременно выполняет роль предусилительного каскада.
Нами изготовлен фототранзистор с барьером Шоттки на основе
контакта Pt2 Si/PtSi – Si, индуцированного, и р – канальный встроенного
типа. Канал был сформирован внедрением ионов бора с энергией 50 кэв
и дозой 2· 1012 см-2. Истоки и стоки полевых транзисторов сформированы
диффузией фосфора с поверхностным сопротивлением 8 Ом/□ и
диффузией бора 6 Ом/□ на глубину 1,5мкм. Затвор из Pt2Si/PtSi получен
методом показанный в работе [1].
При работе подложка и исток заземляются, а сток соединяется
через нагрузочное сопротивление с положительным полюсом источника.
Таким образом контакт Шоттки образованный между пленками Pt2Si/PtSi
и кремнием, становится обратносмещенным. Поэтому пленка Pt2Si/PtSi
удерживает положительный заряд так, что полевой транзистор находится
в открытом состоянии. При этом течет канальный ток, величина
которого определяется нагрузочным сопротивлением и сопротивлением
канала.
Иследованы вольт – амперные характеристики затвора палевого
транзистора, управляемого барьером Шоттки, на основе контакта
Pt2Si/PtSi- Si. При увеличении напряжения ток затвора увеличивается,
что объясняется действием сил зеркального изображения. С учетом
действия сил зеркального изображения темновой ток барьера Шоттки
описывается формулой:
I = SAT2exp [ - (φB - ∆φB)/kT]
Где S - площадь, А – эффективная постоянная
температура, φ2 – высота потенциального барьера.
Ричардсона, Т –
Согласно [2], в режиме насыщения
тока стока напряженность
электрического поля в стоковой части канала на границе Pt2Si/PtSi полупроводник пропорциональна напряжению затвор – сток, поэтому
изменение барьера равно:
∆𝜑 = 𝛼(𝑈3𝑐 )1/2= (𝑞𝐸/𝜀)1/2
а ток обратносмещенного баръера
𝐼 = 𝑆𝐴𝑇 2 exp (𝛼(𝑈3𝑐 )1/2 + 𝜑13 )/𝑘𝑇
или
ln = ln(𝑆𝐴𝑇 2) - 𝜑𝐵 /kT + 𝛼(𝑈3𝑐 )1/2/kT
Зависимость тока
затвора ПТШ с индуцированным каналом
показывает, что логарифмы тока затвора от напряжения имеют такой же
характер.
При освещении ИК - излучением транзисторной структуры
положительный заряд, удерживаемый в пленке Pt2Si/PtSi, разряжается в
кремниевую пленку, образуя фототок в цепи затвора. Поэтому
наблюдается падение напряжения на затворе, которое равно:
∆𝑉3 = 𝐼∅ 𝑅и3
Изменение напряжения на затворе согласно
g = - dIc /dV3
(где g - крутизна, Ic - ток, проходящий через канал) вызывает изменение
тока через канал на
∆Ic = g∆V3 = gRи3 Iф
Чувствительность к излучению фототранзистора определяется
∆Ic / Ф = 𝑔𝑅и3 I / Ф
Где Ф - мощность ИК- излучения.
Рассмотренный ИК – детектор может быть совмещен с элементами
интегральных схем, что открывает широкие перспективы для его
использования в многоэлементных инфракрасных фотоприемниках
большой степени интеграции.
Литература
А.А.Ширин-заде,
Х.А.Асадов, Н.М.Пашаев, Э.А.Каримов,
С.А.Фатуллаев,
Н.Ф.Казымов. Полупроводниковые сенсоры, Баку – 2010, стр,179.
2. Mektiev T.E., Asadov K.H. Photodetektor on PtSi – Si basis with coding device.
Turkish journal of physics volume 20 number 8, 1996, pp. 891 – 895.
3. Фотоприемники видимого и ИК диапазонов. Под редакцией Р.Д.Ж. Киеса.
Перевод с английского под редакцией В.И. Стафеева. Москва «Радио и связь»
1985 стр. 328.
1.