«Применение ит в исследовании фотопроводимости алзазных детекторов уф-излучения» (стр. 4 из 5)
Чувствительность к видимому излучению у алмазных фотоприемников хорошего качества практически отсутствует. Соотношение между сигналами при длинах волн 220 и 440 нм составляет около 5 порядков.
Фоточувствительность алмазных приемников при освещении их излучением длиной волны меньше 220 нм также падает. Этот спад чувствительности обусловлен поверхностной рекомбинацией и зависит от состояния поверхности.
В отличие от специально отобранных образцов синтетического алмаза, спектральная чувствительность произвольно выбранных экспериментальных образцов распространяется в видимую область спектра. Типичный спектр чувствительности таких образцов представлен на рисунке 11 – б). Как видно из рисунка, величина чувствительности в области фундаментального поглощения в 100 раз ниже чувствительности, представленной на рисунке 11 – а). В то же время, такие образцы характеризуются большей чувствительностью в видимой области спектра, которая распространяется до 460 нм. Ответственными за чувствительность в видимой области излучения являются примеси и дефекты в синтетическом алмазе, которые имеют уровни в запрещенной зоне. Возбужденные светом переходы электронов с уровней в зону проводимости (из валентной зоны на уровень) обеспечивают свободными носителями заряда зону проводимости (валентную зону).
Для оценки степени неоднородности фотоэлектрических характеристик в синтетических алмазах из одного кристалла были вырезаны две пластинки, и на их основе созданы два фотоприемника: SDB-1 и SDB-2. Спектры абсолютной чувствительности двух фотоприемников, изготовленных из соседних областей кристалла, представлены на рисунке 12. Из рисунка видно, что образец SDB-1 характеризуется высокой абсолютной чувствительностью в максимуме, составляющей 0,373 А/Вт. В то время как фотоприемник из соседней области кристалла имеет чувствительность приблизительно в 250 раз меньшую. При этом оба фотоприемника практически не чувствительны к видимой составляющей спектра.
Рисунок 12 – Спектры фоточувствительности для фотоприемников на основе синтетических алмазов SDB-1 и SDB-2.
На рисунке 13 приведены кривые абсолютной спектральной чувствительности фотоприемников на основе природных алмазов типа IIа и специально отобранных синтетических алмазов. Обращает на себя внимание тот факт, что значения абсолютной чувствительности фотоприемников из природных алмазов не превышает 0,16 А/Вт, в то время как фотоприемники из отобранных синтетических алмазов характеризуются большей чувствительностью.
Рисунок 13 – Спектры фоточувствительности в УФ области фотоприемников на основе синтетических и природных алмазов при напряжнии 50 В
Максимальное теоретическое значение фоточувствительности алмазных приемников на длине волны 220 нм при условии, что квантовый выход равен единице, составляет 0,18 А/Вт. Квантовый выход фотоприемников из природных алмазов зависит от качества кристалла и для межзонной генерации может достигать значений 0,47 [5]. Из рисунка 3.10 видно, что исследуемые фотоприемники на основе синтетических алмазав обладают чувствительностями, превышающими теоретические значения. Например, для образца SDB ‑ 1 на длине волны 220 нм величина фоточувствительности составляет 0,37 А/Вт, а для SDM – 0,24 А/Вт.
Глава 4. Обсуждение результатов.
Заключение.
Изготовлены экспериментальные образцы УФ фотоприемников на основе синтетических HPHT алмазов, выращенных на РУП «Адамас БГУ». Приемники изготовлены путем создания на кристалле структур двух типов: металл ‑ полупроводник ‑ металл (МSM структура) и имплантированный бором слой ‑ полупроводник ‑ металл (р+-i-структура).
Абсолютная чувствительность в максимуме специально отбранных фотоприемников лежит в диапазоне от 0,1 А/Вт до 0,5 А/Вт и сопоставима с чувтвительностью детекторов на основе природных алмазов IIa. При этом, сигнал в УФ области (220 нм) превышает фототок в видимой области на пять порядков.
Обнаружено усиление фототока для фотоприемников на основе синтетических алмазов, которое не наблюдается для фотоприемников на основе природных алмазов типа IIa. Эффект усиления объясняется с позиции влияния уровней захвата на время жизни свободных носителей заряда и подтверждается экспериментальными зависимостями чувствительности от напряжения смещения.
Установлена возможность работы алмазных фотоприемников в фотовольтаическом режиме. В этом случае, их чувствительность в ультрафиолетовой области спектра составляет порядок 1 мА/Вт.
1. Бланк, Т.В. Полупроводниковые фотоэлектропреобразователи для ультрафиолетовой области спектра. Обзор / Т.В. Бланк, Ю.А. Гольдберг// ФТП. – 2003.- Т.37, № 9. – с.1025-1055
2. Алмазные многоэлементные фотоприемные устройства УФ-диапазона. / А.А. Алтухов, А.Ю. Митягин, А.М. Клочков, Г.А. Орлова // Технология и конструкция в электронной аппаратуре. – 2008. ‑ № 3. – с.3-6
3. Детекторы ультрафиолетового излучения. / И. Артюков // Фотоника. – 2008. - № 5. – с.26-33
4. Ультрафиолетовое излучение; его биологическое воздействие, приемники излучения / Круковская Л.П. // Метод. Пособие
5. Фотоприемники ультрафиолетового диапазона на основе широкозонных соединений А3В5 / И.Д. Анисимова, В.И. Стафеев // Прикладная физика. ‑ 1999. ‑ № 2.
6. Алмазные фотоприемники ультрафиолетового диапазона. / А.А. Алтухов, А.Ю. Митягин, Е.В. Горохов, В.С. Фещенко, Н.Х. Талипов // Технология и конструкция в электронной аппаратуре. – 2007. ‑ № 4. – с.29-31
7. Optimized spectral collection efficiency obtained in diamond-based ultraviolet detectors using a three-electrode structure / F. Spaziani, M.C. Rossi, S. Salvatori, G. Conte // Appl.Phys.Lett. – 2003. – V.82, №21 – р.3785
8. Solar-blind diamond detectors for LYRA, the solar VUV radiometer on board proba II / A Benmoussa, J.-F. Hochedez, W.K. Schwutz, U. Schühle, M. Nesládek, Y. Stockman, U. Kroth, M. Richter, A. Theissen, Z. Remes, K. Haenen, V. Mortet, S. Koller, J.P. Halain, R. Petersen, M. Dominique, M. D’Olieslaeger // Experimental Astronomy – 2003. ‑ № 16 –
p.141–148
9. http://www.ural-almaz.com.ru/
10. Ультрафиолетовый фотоприемник для спектрального диапазона 0,19—0,28 мкм на природном алмазе типа 2а / А.А. Алтухов, В.В. Ерёмин, В.А. Киреев, А.В. Митёнкин // Прикладная физика. – 2006. ‑ № 2 – с.66-72
11. CVD-алмазы: применение в электронике / В. Ральченко, В. Конов // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. – 2007. ‑ № 4. – с.58-67
12. Characteristics of CVD diamond films in detecting UV, X-ray and alpha particle / J. Ahn, B. Gan, Q. Zhang, Rusli, S.F. Yoon, V. Ligatchev, S.-G. Wang, Q.-F. Huang, K. Chew // International Journal of Modern Physics B. – 2002. – Vol. 16. – Nos. 6&7. –р.1018-1023
13. Токи, ограниченные пространственным зарядом, в синтетическом полупроводниковом алмазе / Ю.А. Детчуев, В.А. Крячков, Э.Г. Пель, Н.Г. Санжарлинский // Физика и техника полупроводников – 2000. – Т. 34. – В. 10. – с.1166-1169
14. Влияние примеси азота на фотоэлектрические свайства синтетических монокристаллов алмаза. / Новак, Д.А., Усик, Е.А., Казючиц Н.М., Казючиц В.Н., Русецкий М.С. // Труды 3 Международной научной конференции "Материалы и структуры современной электроники" ‑ Минск, 2008 г. ‑ с. 88-91
15. Оптические и парамагнитные свойства облученных электронами и отожженных кристаллов синтетического алмаза / Н.А. Поклонский, Г.А. Гусаков, В.Г. Баев, Н.М. Лапчук // Физика и техника полупроводников – 2009. – Т. 43. – В. 5. – с.595-603
Предметный указатель к реферату.
Интернет ресурсы в предметной области исследования.
Действующий личный сайт в WWW (гиперссылка).
www.ailiana-anna.narod.ru
Граф научных интересов (образец приведен ниже).
Магистрантки Ермаковой А.В. Физический факультет
Cпециальность ??-??-?? физика
| Смежные специальности |
| 05.27.01 — Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах. |
| 1. Физика и техника композиционных материалов. 2. Создание и применение приборов и устройств, действие которых основано на свойствах веществ в конденсированном (жидком и твердом) состоянии. 3. Расчет структуры, состояний и процессов в жидкостях и твердых телах. |
Основная специальность
| 01.04.10 – Физика полупроводников, физ.-мат., техн. |
| 1. Методы получения, измерения параметров и модификации полупроводниковых материалов (физические и технические аспекты). 2. Химический состав, структура и физические свойства полупроводниковых материалов. 3. Физические и технические методы создания и функционирования полупроводниковых приборов. 4. Теория полупроводников и полупроводниковых приборов. 5. Неравновесные состояния и процессы в полупроводниковых материалах и приборах. |
Сопутствующие специальности
| 01.04.04 – Физическая электроника |
| 1. Полупроводниковая электроника и микроэлектроника. 2. Функциональная электроника м 3. Сенсорная электроника |
| 01.04.03 – Радиофизика |
| 1. Нелинейные динамические системы. 2. Электродинамика. 3. Оптические методы обработки информации |
| 02.00.21 – Химия твердого тела |
| 1. Установление закономерностей "состав – структура – свойство" для твердофазных веществ и материалов. 2. Разработка методов синтеза твердофазных веществ и материалов 3. Структура, пространственное и электронное строение твердофазных веществ и материалов. 4. Процессы диффузии молекул, ионов и атомов в твердофазных соединениях и материалах. |