Анотація до роботи:

Сидорець Р.Г. Вплив структури базової області і контактів на характеристики інжекційних фотодіодів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.20 – оптоелектронні системи. – Одеська національна академія звязку ім. О.С.Попова, Одеса, 2004.

Дисертація присвячена актуальним питанням удосконалення характеристик оптоелектронних елементів прийому та реєстрації випромінювання на базі нових науково-технічних рішень і розробці нових типів інжекційних фотодіодів.

Одержав подальший розвиток метод підвищення фоточутливості діодів шляхом реалізації внутрішнього інжекційного підсилення. Розроблено критерії оцінки фотоелектричного інжекційного підсилення в області “домішкового” та “власного” поглинання випромінювання.

Отримані аналітичні вирази для розрахунку характеристик на основі неоднорідно-легованих та варизонних напівпровідників. Використанням базових матеріалів з неоднорідною структурою можна досягти значного підвищення фоточутливості ІФД.

Досліджено умови та механізми реалізації фотоелектричного інжекційного підсилення в поверхнево-барєрних структурах при досягненні досить високого рівня інжекції з контакту метал-напівпровідник. Одержані та досліджені інжекційні фотодіоди на основі Ni-Si:Au-ПБС.

1. Проведені дослідження, спрямовані на удосконалення фотоприймачів з інжекційним підсиленням, призначених для використання в оптоелектронних системах, виявили ряд закономірностей, аналіз яких дозволяє стверджувати, що сформульована в роботі мета може вважатися досягнутою. При виконанні роботи використовувалися коректні і достовірні методи досліджень. Розроблені методи і пристрої можуть бути впроваджені в промисловості і в навчальному процесі.

2. Струми, які протікають крізь p-Ge:Hg-діоди з d/L > 1 , визначаються дрейфом носіїв заряду в обємі напівпровідника, внаслідок чого реалізується степенева залежність темнового струму та струмової фоточутливості від прикладеної напруги. Інжекційне підсилення при домішковому освітленні реалізується у ІФД за рахунок безпосереднього впливу світла на біполярну дрейфову рухливість, тобто є параметричним.

3. Коефіцієнт фотоелектричного підсилення ІФД дорівнює добутку коефіцієнта підсилення еквівалентного резистору та коефіцієнту підсилення струмів неосновних носіїв заряду. Це дозволило створити фотоприймачі з відносним коефіцієнтом підсилення К = 10…100 для ІЧ-області спектра
   (l= 8…12 мкм) зі струмовою чутливістю S_i = 2 А/Вт при Т = 77 К та детектуючою спроможністю D* = 10¹⁰ см Гц^1/2 Вт^–1, що відповідає параметрам найкращих зарубіжних аналогів.

4. Наявність польового МДП-електрода на боковій поверхні бази дозволяє збільшити фоточутливість ІФД. Можливість збільшення детектуючої спроможності D* при цьому повязана з тим, що найбільша величина S_i припадає на область напруг, де генераційно-рекомбінаційні шуми структури малі.

5. Неоднорідне легування бази та наявність градієнта ширини забороненої зони в базі p-i-n-діода приводять до появи вбудованих квазіелектричних полів, впливаючих на розподіл нерівноважних носіїв заряду.

6. В результаті дослідження ІФД на основі неоднорідно-легованих і варизонних напівпровідників установлено, що:

а) максимальний вплив на вид вольт амперної характеристики і коефіцієнт фотоєлектричного підсилення на степеневій (I V²) ділянці ВАХ визначає неоднорідний розподіл глибокої домішки. Крутизна ВАХ зростає, якщо концентрація домішки мінімальна біля інжектуючого n-i(p)-переходу;

б) найбільш сильний вплив вбудованих полів проявляється при малих напругах зовнішнього зміщення. Такі структури поряд з високим коефіцієнтом інжекційного підсилення мають велику детектуючу спроможність D*;

в) вбудовані поля впливають на час прольоту інжектованих носіїв заряду; зменшення цього часу збільшує фоточутливість діодів;

г) використання як бази ІФД варизонних напівпровідників дозволяє одержувати діоди з можливістю перебудови (при зміні рівня інжекції) спектральної характеристики, що розширяє функціональну спроможність фотоприймачів;

д) спектральною характеристикою ІФД можна керувати магнітним полем внаслідок прояву гальвано-магнітно-рекомбінаційного ефекту.

7. Дослідженням інжекційних поверхнево-барєрних структур установлено, що:

а) високого рівня інжекції для структур Ni-Si:Au можна досягти створенням діелектричного прошарку між металом та напівпровідником, створенням інверсійного шару біля поверхні кремнію та підвищенням питомого опору вихідного матеріалу;

б) реалізовано інжекційне підсилення фотоструму в Ni-Si:Au-ПБС. Найбільше підсилення припадає на область довжин хвиль l= 1,25…2,25 мкм і може досягати 15 та більше

в) лазерний відпал забезпечує перебудову довгохвильової межі спектральної чутливості (по зворотньому струму) Mo-Si-діодів порядку 50%;

г) варіант керування струмовою характеристикою фоточутливості ПБС шляхом анізотронного стискання дозволяє працювати в режимі гасіння фотоструму та підвищувати детектуючу спроможність D* фотоприймача.

Публікації автора:

1. Викулин И.М., Курмашев Ш.Д., Сидорец Р.Г. Усиление фототока в инжекционных фотодиодах с полевым МДП-электродом // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. – 2003. – № 4. – С. 46-49.

2. Панов Л.И., Сидорец Р.Г. Опыт совершенствования толстопленочной технологии // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. – 2002. – №1. – С. 43-46.

3. Спектральная фоточувствительность Ni-Si:Au поверхностно-барьерных структур / Ш.Д. Курмашев, И.М. Викулин, С.В.Ленков, Р.Г. Сидорец // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. – 2002. – № 6. – С.16 – 19.

4. Курмашев Ш.Д.. Викулин И.М., Сидорец Р.Г. Инжекционное усиление в неоднородно-легированных полупроводниках // Фотоэлектроника. – 2003. –
   № 12. – С. 33-35.

5. Курмашев Ш.Д., Викулин И.М., Сидорец Р.Г. Инжекция неосновных носителей заряда в поверхностно-барьерных структурах на основе Si:Au // Фотоэлектроника. – 2002. – № 11. – С.46 – 52.

6. Курмашев Ш.Д., Сидорец Р.Г. Чувствительность фоторезисторов, эквивалентных инжекционным фотодиодам // Праці Українського науково-дослідного інституту радіомовлення та телебачення (УНДІРТ). – Одесса, 2002. – № 4 (32). – С. 38-40.

7. Викулина К.И., Панфилов М.И., Сидорец Р.Г. Методы увеличения чувствительности фотоприемников – Одесса: ОНАС, 2002. – 42 с.

8. Позитивне рішення по заявці на Патент України. Фотоприймач /
   Вікулін І.М., Курмашев Ш.Д., Сидорець Р.Г. – № 20031211649, заявлено 16.12.03.

9. Курмашев Ш.Д., Викулин И.М., Сидорец Р.Г. Частотные характеристики инжекционных фотодиодов // Тр. VI НПК Системы и средства передачи и обработки информации. – Одесса, 2002. – С.122.

10. Курмашев Ш.Д., Викулин И.М., Сидорец Р.Г. Время фотоответа и произведение GDf инжекционных фотоприемников //Тр. III НПК Современные информационные и электронные технологии. – Одесса, 2002. – С.230.

11. Курмашев Ш.Д., Викулин И.М., Сидорец Р.Г. Фотоэлектрическое усиление в неоднородных полупроводниках // Тез. доп. І Української конференції з фізики напівпровідників. – Одеса, 2002. – Т.1. – С.122.

12. Курмашев Ш.Д., Сидорец Р.Г., Шенкевич А.Л. Датчики давления на основе поверхностно-барьерных структур // Тез.доп. І Української конференції з фізики напівпровідників. – Одеса, 2002. – Т. 2. – С. 164.

13. Тезочувствительные фотоприемники / Ш.Д. Курмашев, Р.Г. Сидорец,
    А.Н. Софронков, А.Л. Шенкевич // Тез. докл. ХХ НПК стран СНГ Дисперсные системы. – Одесса, 2002. – С. 63.

14. Инжекционные фотодиоды с полевым электродом / И.М. Викулин, Ш.Д. Курмашев, Р.Г Сидорец, Ю.Г. Туманов // Тр. VII НПК Системы и средства передачи и обработки информации. – Одесса, 2003. – С. 134.