Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

(n)CdTe-(p)InSb հետերոանցման հիման վրա ստեղծված ինֆրակարմիր ֆոտոընդունիչների հետազոտու

Մարգարյան, Արծրուն Վարուժանի (2016) (n)CdTe-(p)InSb հետերոանցման հիման վրա ստեղծված ինֆրակարմիր ֆոտոընդունիչների հետազոտու. PhD thesis, ԵՊՀ.

[img]
Preview
PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (501Kb) | Preview
    [img]
    Preview
    PDF (Thesis)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (2741Kb) | Preview

      Abstract

      Ներկայումս միջին ինֆրակարմիր ալիքային տիրույթի (3÷5 մկմ) ֆոտոընդունիչները լայն տարածում ունեն ռազմական, գիտահետազոտական, արդյունաբերության, բժշկության և այլ ոլորտներում [1]: Ինֆրակարմիր ֆոտո-ընդունիչները պայմանականորեն բաժանվում են երկու մեծ խմբի՝ ջերմային ընդունիչներ և ֆոտոնային ընդունիչներ: Ի տարբերություն ջերմային ընդունիչ-ների, որոնց աշխատանքի հիմքում ընկած է լույսի կլանումով պայմանավորված նյութի ջերմաստիճանի մեծացման երևույթը, ֆոտոնային ընդունիչներում լույսի սեփական կլանման արդյունքում փոփոխվում է ազատ լիցքակիրների քանակը և նյութի էլեկտրահաղորդականությունը, ինչն այնուհետև գրանցվում է լարման կամ հոսանքի փոփոխության տեսքով: Ինֆրակարմիր ֆոտոնային ընդունիչները սկզբանական շրջանում (սկսած դեռևս 1950-ական թվականներից) պատ-րաստվել են PbSe, PbS նյութերի [2,3], իսկ այնուհետև, տեխնոլոգիաների զարգացմանը զուգընթաց A2B6 և A3B5 դասերին պատկանող փոքր արգելված գոտով կիսահաղորդիչների հիման վրա [4-7]: Հատկապես մեծ կիրառություն են գտել CdxHg1-xTe պինդ լուծույթների վրա հիմնված ֆոտոընդունիչները, որոնց զգայունության տիրույթը կախված բաղադրությունից կարող է հասնել մինչև 10 մկմ, ինչի պատճառով էլ նրանց վրա հիմնված մատրիցները օգտագործվում են գիշերային տեսողության սարքերում [8]: Նկատի առնելով, որ InSb-ի արգելված գոտու լայնությունը ( հեղուկ ազոտի աշխատանքային ջերմաստիճանում) կազմում է մոտ 0.22 էՎ, ապա այն այսօր հանդիսանում է սեփական կլանման վրա աշխատող միջին ինֆրակարմիր տիրույթի ֆոտոընդունիչների համար A3B5 դասին պատկանող կարևորագույն նյութերից մեկը: Բացի այդ, շնորհիվ իր լիցքակիրների մեծ շարժունակության (77Կ ջերմաստիճանում մոտ 7.7·104 սմ2Վ-1վ-1) InSb-ի հիման վրա պատրաստված սարքերը օժտված են մեծ արագագործությամբ: Ключевые слова: инфракрасный фотодетектор, лазерно-импульсное осаждение, двумерный координатно-чувствительный фотоприемник, CdТе/InSb гетеропереход. Заключение Инфракрасные фотоприемники начиная с 1950-х годов имеют широкое применение в военных, научно-технических и медицинских областях. InSb является одним из важнейших материалов для изготовления фотоприемников среднего инфракрасного диапазона. Как известно, полупроводниковые гетеропереходы имеют некоторое преимущество по сравнению с гомопереходами. В данной работе для изготовления фотоприемника был выбран гетеропереход CdTe/InSb. Впервые методом лазерно-импульсного осаждения были изготовлены двумерные координатно-чувствительные фотоприемники на основе гетероперехода CdTe/InSb. Результаты исследований этих фотоприемников могут применяться для изготовления следящих и сканирующих систем средного инфракрасного диапазона. Метод лазерно-импульсного осаждения может упростить технологии изготовления инфракрасных фотоприемников. Осаждением тонкого слоя CdTe на полированной подложке InSb методом лазерно-импульсного осаждения были получены гетеропереходы, на основе которых изготовлены как отдельные фотоприемники, так и двухкоординатно-чувствительные фотоприемники. В процессе исследования электрофизических и оптических свойств данных структур получены следующие основные резултаты: Использованный для роста пленок CdTe метод импульсно-лазерного напыления дает возможность обеспечить высокое стехиометрическое соответствие с мишенью в небольшом диапазоне, что было выяснено в результате рентгеновского энергодисперсионного исследования. Во время исследования вольт-фарадных свойств гетероперехода было установлено, что C-2 меняется линейно в зависимости от напряжения; это показывает, что гетеропереход резкий. Вольт-амперные характеристики гетероперехода наилучшим образом аппроксимируются квадратическим законом, что показывает, что имеет место ограничение тока объемным зарядом. Чувствительность по напряжению данного гетеропереходного фотоприемника составляет приблизительно 1000В/Вт, время фотоотклика меньше 15нс, а обнаружительная способность при длине волны 4.8мкм и частоте модуляции 2000Гц составляет приблизительно Dλ* = 1.8×1011смГц1/2Вт-1. На основе гетероструктуры (n)CdTe/(p)InSb был создан двухкоординатно-чувствительный фотоприемник, который в центральной 2мм×2мм области структуры проявляет линейную зависимость токов от координат падающего света. Key words: Infrared photodetector, pulsed laser deposition, two-dimensional coordinate-sensitive photodetectors, CdTe/InSb heterojunction. Conclusion Infrared photodetectors since the 1950s, are widely used in military, scientific, technical and medical fields. InSb is one of the most important materials for manufacturing middle-infrared photodetectors due to its narrow energy band gap (0.22 eV in liquid nitrogen temperature ) and high mobility of electrons (≈7.7·104սմ2V-1s-1). As it is known, semiconductor heterojunctions have some advantages compared with homojunctions. In this paper, to fabricate the photodetector heterojunction CdTe/InSb was chosen. For the first time by the method of pulsed laser deposition were made CdTe/InSb heterojunction based two-dimensional coordinate-sensitive photodetectors. The research results of these photodetectors can be used for the production of the mid-infrared range tracking and scanning systems. The method of pulsed laser deposition can simplify the manufacturing technology of infrared photodetectors. Depositing a thin layer of CdTe on the factory-made InSb substrate by the pulsed laser deposition method heterojunctions were created, from which were made separate photodetectors, as well as two-coordinate sensitive photodetectors. The study of the electrical and optical properties of these structures gave following main results: Used method of pulsed-laser deposition for the growth of CdTe films makes it possible to provide high stoichiometric conformity with the target in a small range, which was found from the energy dispersive X-ray studies. During the study of the capacitance-voltage characteristics of the heterojunction it was found that C-2 varies linearly with voltage which shows that the heterojunction is sharp. Thus, it can be assumed, that the method of pulsed laser deposition eliminates the process of implantation and interdiffusion of components between the parts of heterostructure. The current-voltage characteristics of the heterojunction well approximated by a quadratic law, which shows that there is a current limitation by the space charge. It is supposed that such kind of charge can be localized in quantum well, which exists in InSb side of heterojunction. The voltage sensitivity of the heterojunction photodetector is approximately 1000V / W, the photoresponse time is less than 15 ns, and the detectivity at the wavelength of 4.8mkm and modulation frequency 2000 Hz is about Dλ* = 1.8×1011cmHz1/2W- On the basis of (n)CdTe/(p)InSb heterostructure the two-coordinate sensitive photodetector was created, which shows linear dependence of currents on coordinates of the incident light in the central 2mm × 2mm area of the structure.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Исследование инфракрасных фотоприемников созданных на основе гетероперехода (n)CdTe-(p)InSb. Investigation of infrared photodetectors based on (n)CdTe-(p)InSb heterojunction.
      Uncontrolled Keywords: Маргарян Арцруни Варужанович, Margaryan Artsruni Varuzhan
      Subjects: Physics
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 14 Oct 2016 17:00
      Last Modified: 26 Oct 2016 11:59
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/3610

      Actions (login required)

      View Item