Фотоприемные устройства на основе поликристаллических гетероструктур

Фотоприемные устройства на основе поликристаллических гетероструктур

Курсовая работа

Оглавление

Введение        2

1.1 Поглощение света полупроводниками        4

1.2 Типы фотоприемных устройств        8

1.2.1 Фототранзистор        8

1.2.2 Фотодиод        12

1.2.3 Фоторезистор        16

1.2.4 Солнечные элементы        19

1.3 Свойства слоев SiGe        23

1.4 Применение Si/SiGe в фотоприемных устройствах        27

Заключение        34

Список использованых источников        

35

Введение

В последнее время твердые растворы SiGe находят все более широкое применение в полупроводниковой электронике. На основе данного материала созданы малошумящие биполярные транзисторы на гетеропереходах, работающие на частотах свыше 100 GHz. Преимуществом SiGe по сравнению с полупроводниками GaAs и InP, обычно применяемым в быстродействующих электронных компонентах, является его совместимость с базовой кремниевой технологией. Достоинством этого бинарного полупроводникового соединения является также возможность изменения его композиционного состава в широких пределах, что позволяет контролировать параметр решетки и ширину запрещенной зоны. Это открывает возможности создания на основе сплавов SiGe фотоприемников, фотопреобразователей, светоизлучающих структур и других устройств оптоэлектроники.

Германиевые фотоприемники обладают высокой чувствительностью в важном диапазоне телекоммуникационных длин волн 1,3÷1,55 мкм, поэтому SiGe-сплавы с высоким – до 100 % содержанием Ge перспективны в качестве фоточувствительных слоев фотоприемников ближнего ИК-диапазона, интегрированных в кремниевую технологию.  Известно также, что недорогие Ge-фотоприемники, например фотоприемные матрицы для ближнего ИК-диапазона спектра, могут разрабатываться на основе поликристаллических слоев Ge, осажденных на кремниевой подложке. В связи с этим важно получать слои Ge и SiGe с такими необходимыми для фотоприемников свойствами, как высокий коэффициент поглощения, большое время жизни носителей заряда и др. Для формирования слоев Ge и SiGe широко используются методы химического осаждения из газовой фазы, в частности химические реакции пиролиза (термического разложения) моносилана SiH4 и моногермана GeH4. Параметрами процесса пиролиза, определяющими скорость роста и структурные свойства слоев поликристаллического кремния Ge и SiGe, являются температура осаждения, давление в реакторе, расходы моносилана и моногермана или соотношение расходов GeH4/SiH4. Скорость осаждения слоев быстро возрастает с увеличением температуры в реакторе в соответствии с законом Аррениуса. Известно, что химическое осаждение из газовой фазы слоев Ge проводят в температурном диапазоне 350÷600 °С. При температуре в реакторе ниже 330 ºС рост Ge-пленок на поверхности кремниевой пластины с ориентацией (100) не наблюдается. В диапазоне температур 350÷390 ºС осаждаются аморфные пленки Ge. Поликристаллическая фаза Ge появляется при 400 ºС и составляет не более 2 % объема пленки при среднем размере кристаллитов 15,2 ± 0,2 нм. Увеличение температуры осаждения до 430 ºС приводит к росту среднего размера зерна до 40÷50 нм. При температуре от 390 до 410 ºС осаждаются аморфные пленки Ge с вкраплениями поликристаллической мелкодисперсной фазы; доля последней возрастает с температурой. Пленки Ge, полученные в диапазоне температур 410÷500 ºС, являются поликристаллическими с включением аморфной фазы, о чем свидетельствуют как дифракция электронов, так и резкое увеличение удельной проводимости пленок Ge, осажденных при 410 ºС .Слои Ge, осажденные при температуре свыше 500 ºС, полностью поликристаллические. Рабочее давление в классическом варианте формирования слоев Si, и SiGe методом химического осаждения из газовой фазы обычно поддерживается на уровне 10÷40 Па.