Исследование полупроводникового ИК-фотодиода в ближнем ИК-диапазоне
DOI:
https://doi.org/10.54708/26587572_2026_832645Ключевые слова:
Фотодиод, ИК-диапазон, арсенид галлия, вольт-амперные характеристики, вольт-фарадные характеристики, концентрация примеси p-n- переходаАннотация
Фотодиоды являются одними из наиболее востребованных полупроводниковых приборов, находящих широкое применение в самых различных областях науки и техники. Их популярность обусловлена высокой чувствительностью к электромагнитному излучению в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах спектра, что позволяет использовать их для решения широкого круга задач - от регистрации световых сигналов до сложных оптических измерений и систем передачи информации. Особенно актуальным и перспективным направлением применения фотодиодов является современная оптоэлектроника, где они служат ключевыми элементами в устройствах оптической связи, датчиках, системах видеонаблюдения, медицинской технике и многих других инновационных разработках. В представленной статье уделяется особое внимание исследованию характеристик полупроводникового инфракрасного (ИК) фотодиода, разработанного и изготовленного на базе предприятия АО "НИИПП". В статье детально рассмотрены физические принципы работы прибора, его конструктивные особенности и технологические аспекты производства. Проведен комплексный анализ основных эксплуатационных параметров, определяющих эффективность функционирования фотодиода в инфракрасном диапазоне, включая спектральную чувствительность, темновой ток, быстродействие и шумовые характеристики. Особое внимание уделено вопросам оптимизации этих параметров для повышения надежности и расширения областей применения прибора.Библиографические ссылки
Torshina I.P., Yakushenkov Yu.G. Selection of radiation detector for optoelectronic device design: textbook. Moscow: MIIGAiK Publishing House, 2017. 58 p. (In Russian). [Торшина И.П., Якушенков Ю. Г. Выбор приемника излучения при проектировании оптико-электронного прибора: учебное пособие. М.: Изд-во МИИГАиК, 2017. 58 с.].
Danilina T.I., Smirnova K.I. Micro- and nanotechnology processes: textbook. Tomsk: V-Spectrum, 2004. 259 p. (In Russian). [Данилина Т.И., Смирнова К.И. Процессы микро- и нанотехнологии: учебное пособие. Томск: В-Спектр, 2004. 259 с.].
Filippov S.N. Investigation of charge transfer mechanisms in photodiodes based on epitaxial layers of cadmium-mercury-tellurium solid solutions. In: Proceedings of the 50th Scientific Conference of MIPT «Modern Problems of Fundamental and Applied Sciences». Vol. 5. Moscow, 2007. P. 176–178. (In Russian). [Филиппов С.Н. Исследование механизмов переноса заряда в фотодиодах на основе эпитаксиальных слоев твердых растворов кадмий-ртуть-теллур. В сб.: Труды 50-й научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук». Т. 5. М.: 2007. С. 176–178].
Aguilar-González M.A. Synthesis and characterization of barium ferrite – silicananocomposites // Materials Characterization. 84, 175–181 (2013).
Fisher D.J. Diffusion in GaAs and other III–V semiconductors. 10 Years of Research. In: Defect and Diffusion Forum. Vol. 157–159. Trans Tech Publications, 1998.
Gradoboev A.V., Rubanov P.V. Degradation of LEDs based on heterostructures AlGaAs by irradiation with electrons. // Izvestiya VUZov. Phizika (Russian Physics Journal). 54(1/2), 195–197 (2011).
Gromov D.V. Materials science for micro- and nanoelectronics: textbook. Moscow: MEPhI, 2008. 156 p. (In Russian). [Громов Д. В. Материаловедение для микро- и наноэлектроники: учебное пособие. М.: МИФИ, 2008. 156 с.].
Varenyk Yu.A. Means of measuring volt-capacitance characteristics of semiconductor structures: PhD Thesis in Engineering Sciences: 05.11.01. Penza, 2010. 310 p. (In Russian). [Вареник Ю.А. Средства измерения вольт-фарадных характеристик полупроводниковых структур // диссертация кандидата технических наук: 05.11.01. Пенза, 2010. 310 с.].
Filachyov A.M., Taubkin I.I., Trishenkov M.A. The current state and main directions of development of solid-state photoelectronics. Moscow: Fizmatkniga, 2010. (In Russian) [Филачёв А.М., Таубкин И.И., Тришенков М.А. Современное состояние и магистральные направления развития твердотельной фотоэлектроники. М.: Физматкнига, 2010].
Mikhailova M. P., Moiseev K.D., Voronina T.I., et al. Interface roughness scattering in type II broken-gap GaInAsSb/InAs single heterostructures // Journal of Applied Physics. 102, 113710 (2007). DOI: 10.1063/1.2817813.
Hoang A. M., Chen G., Haddadi A., Razeghi M. Demonstration of high performance bias-selectable dualband short-/mid-wavelength infrared photodetectors based on typeII InAs/GaSb/AlSb superlattices // Applied Physics Letters. 102, 011108 (2013). DOI: 10.1063/1.4773593.
Haywood S., Missons M. QWIP Detectors for the MWIR / ed. A. Krier. Mid-Infrared semiconductor optoelectronics. Vol. l. London: Springer-Verlag London Limited, 2006 P. 429–452.
Remennyy M.A., Matveev B.A., Zotova N.V., et al. InAs and InAs(Sb)(P) (3-5 μm) immersion lens photodiodes for portable optic sensors / ed. F. Baldini, J. Homola, R.A. Lieberma. In: Proceedings of SPIE. Vol. 6585. SPIE, 2007. Art. 658504. DOI: 10.1117/12.722847.
Notargiacomo, A. Fabrication of air-bridge Schottky diodes on germanium for high speed IR detectors / A. Notargiacomo, V. Foglietti, E. Cianci [et al.] // Microelectronic Engineering. – 2011. – Vol. 88, no. 8. – P. 2714–2716.
] Li, X.-J. Observation of Fano resonance in the photoluminescence from silicon nanocrystals / X.-J. Li, D.-Q. Zhu, B.-H. Liao [et al.] // Chinese Physics Letters. – 2003. – Vol. 20, no. 2. – P. 311–314.
Sokolovskii G.S., Rafailov E.U., Deryagin A.G., et al. Picosecond InP photoconductors produced by deep implantation of heavy ions. In: Proceedings of SPIE. Vol. 2816. SPIE, 1996. P. 106–109. DOI: 10.1117/12.255158.
Park K.-S., Oh K.-R., Kim J.-S., et al. An InGaAs/InP p-i-n-JFET OEIC with a wing-shaped p+-InP layer // IEEE Photonics Technology Letters. 4, 387–389 (1992).
Norton, P. HgCdTe infrared detectors / P. Norton // Opto-Electronics Review. – 2002. – Vol. 10, no. 3. – P. 159–174.
Joshi A.M., Heine F., Feifel T. Rad-hard, ultrafast, InGaAs photodiodes for space applications / ed. R.T. Howard, R.D. Richards. In: Proceedings of SPIE. Vol. 6220. SPIE, 2006. Art. 622003. DOI: 10.1117/12.666055.
Ru Guoping, Zheng Yanlan, Li Aizhen. The wavelength shift in GaInAsSb photodiode structures // Journal of Applied Physics. 77, 6721–6723 (1995). DOI: 10.1063/1.359088.
