DE10127017B4 - Photosensor für ein Durchlichtverfahren zur Detektion des Intensitätsprofils einer optisch stehenden Welle - Google Patents
Photosensor für ein Durchlichtverfahren zur Detektion des Intensitätsprofils einer optisch stehenden Welle Download PDFInfo
- Publication number
- DE10127017B4 DE10127017B4 DE2001127017 DE10127017A DE10127017B4 DE 10127017 B4 DE10127017 B4 DE 10127017B4 DE 2001127017 DE2001127017 DE 2001127017 DE 10127017 A DE10127017 A DE 10127017A DE 10127017 B4 DE10127017 B4 DE 10127017B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- semiconductor
- semiconductor layer
- standing wave
- semiconductor element
- transparent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 74
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 claims description 4
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 claims description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 claims 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 claims 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002707 nanocrystalline material Substances 0.000 claims 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 3
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 229910021424 microcrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000023077 detection of light stimulus Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910021423 nanocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/105—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PIN type
- H01L31/1055—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PIN type the devices comprising amorphous materials of Group IV of the Periodic Table
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Photosensor
für ein
Durchlichtverfahren zur Detektion des Intensitätsprofils einer optischen stehenden
Welle, mit einem transparenten Träger, mit einem dem Träger zugeordneten
Halbleiterelement, und mit wenigstens zwei im Wesentlichen transparenten
Kontakten, wobei das Halbleiterelement (9) eine erste, zweite, und
dritte Halbleiterschicht (9.2, 9.3, 9.4) umfasst, die flächenparallel
zueinander angeordnet und im Wesentlichen transparent ausgebildet
sind, und dass an beiden Seiten des Halbleiterelements (9) jeweils
einer der transparenten Kontakte (9.1, 9.5) senkrecht zur Ausbreitungsrichtung
der stehenden Welle angeordnet ist, wobei die erste, zweite und
dritte Halbleiterschicht (9.2, 9.3, 9.4) eine Diodenanordnung bilden,
in welcher ein Photostrom senkrecht zum Träger (7) des Halbleiterelements
(9) fließt,
wobeidie photoelektrisch aktive zweite Halbleiterschicht (9.3) des
Halbleiterelements (9) parallel zur Ausbreitungsrichtung der stehenden
Welle eine Schichtdicke von ≤ λ/4n hat,
wobei λ die
Wellenlänge der
verwendeten optischen kohärenten
Welle und n der Brechungsindex der photoelektrisch aktiven zweiten
Halbleiterschicht (9.3) ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Photosensor für ein Durchlichtverfahren zur Detektion des Intensitätsprofils einer optischen stehenden Welle, mit einem transparenten Träger, mit einem dem Träger zugeordneten Halbleiterelement, und mit wenigstens zwei im Wesentlichen transparenten Kontakten, wobei das Halbleiterelement eine erste, zweite, und dritte Halbleiterschicht umfasst, die flächenparallel zueinander angeordnet und im Wesentlichen transparent ausgebildet sind, und dass an beiden Seiten des Halbleiterelements jeweils einer der transparenten Kontakte senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der stehenden Welle angeordnet ist, wobei die erste, zweite und dritte Halbleiterschicht eine Diodenanordnung bilden, in welcher ein Fotostrom senkrecht zum Träger des Halbleiterelements fließt.
- Auf dem Gebiet der photoelektrischen Detektion optischer Strahlung werden Photosensoren nach den unterschiedlichsten Funktionsprinzipien benutzt, z. B. als Photowiderstände, Photodioden, Phototransistoren oder dergleichen. Gemeinsam ist allen Bauformen, dass die optische Strahlung im Auflichtverfahren detektiert wird. Typische Anwendungsgebiete für solche Photosensoren sind z. B. Lichtschranken oder Überwachungs- und Sicherungsanlagen.
- Ein anderes sehr spezielles Anwendungsgebiet der Photoelektrischen Detektion sind optische Interferometer. Ein typisches und für technische Längenmessungen häufig angewendetes Ausführungsbeispiel ist das Michelson-Interferometer, bei welchem ein Lichtstrahl an einer Teilereinheit in zwei Teilstrahlen geteilt wird, die nach ihrer Teilung unterschiedliche Wege durchlaufen und nach Rückkehr zur Teilerschicht dort wieder vereinigt werden. Nach der Wiedervereinigung breiten sich beide Strahlen in gleichen Richtungen aus und erzeugen die Interferenzstruktur. Die photoelektrische Nutzung und Auswertung der Interferenzstruktur erfolgt ebenfalls im Auflicht.
- Im Gegensatz dazu breiten sich bei Ausbildung einer optischen stehenden Welle die beiden die Interferenz erzeugenden Strahlen in entgegen gesetzten Richtungen aus. Aus diesem Grunde kann die technische Nutzung und Auswertung der Interferenz einer optischen stehenden Welle photoelektrisch nur im Durchlicht erfolgen. Photoelektrische Detektoren, die in Durchlicht arbeiten und deshalb teilweise transparent sind, sind aber im Stand der Technik weitgehend unbekannt.
- Aus
DE 33 00 369 ,DE 36 12 221 undUS 4 443 107 sind Anordnungen für ein Stehende-Wellen-Interferometer bekannt, mit denen die photoelektrische Auswertung des Intensitätsprofils einer optischen stehenden Welle im Durchlichtverfahren möglich ist. Die in den vorgenannten Druckschriften beschriebenen Photosensoren haben die Eigenschaften, dass sie teilweise transparent und photoelektrisch aktiv sind, wobei jedoch keine spezifischen Konstruktionsmerkmale oder Eigenschaften und Bedingungen der Halbleitertechnik benannt bzw. festgelegt sind. - Aus
DE 40 17 201 ist die Ausbildung eines teilweise transparenten und photoelektrisch aktiven Photosensors gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 vom Standpunkt der Halbleitertechnik aus offenbart. In der genannten Druckschrift werden zwei Konfigurationen für die Realisierung eines teilweise transparenten und photoelektrisch aktiven Photosensors vorgeschlagen. Die erste Konfiguration sieht vor, dass auf einem transparenten Substrat eine photoempfindliche Schicht mit einer Schichtdicke < 100nm, gemessen in Ausbreitungsrichtung der stehenden Welle, mit wenigstens einer Komponente aus einem tretraedisch koordinierten amorphen Halbleitermaterial ausgebildet ist und dass diese Schicht in einer Ebene lateral zur Richtung der stehenden Welle mit zwei Kontakten versehen ist. Die zweite Konfiguration bildet den teilweise transparenten und photoelektrisch aktiven Photosensor in Richtung der stehenden Welle aus, indem auf einem transparenten Substrat ein erster transparenter Kontakt, anschließend eine photoempfindliche Schicht mit einer Schichtdicke < 100nm mit wenigstens einer Komponente aus einem tetraedisch koordinierten amorphen Halbleitermaterial und darauf ein zweiter transparenter Kontakt aufgebracht sind. - Diese Lösungen zur Ausbildung eines teilweise transparenten und photoelektrisch aktiven Photosensors haben den Nachteil, dass sie nur als Photowiderstand durch Anlegen einer äußeren Spannung betrieben werden können, welche im Falle einer Struktur mit Metallkontakten, je nach Größe des Lichtspots, sehr hoch sein kann.
- Aus WO 01/73857 A2 und WO 01/73850 A2 sind semitransparente optische Detektoren bekannt, die aber nicht in einem Durchlichtverfahren zur Detektion einer stehenden Welle eingesetzt werden können. Zur Detektion einer stehenden Welle können zwar prinzipiell transparente Photodioden verwendet werden, um aber eine stehende Welle im sichtbaren Wellenlängenbereich zu detektieren, darf die Absorberschicht der Detektoren auf Siliziumbasis lediglich ca. 40 bis 50 nm dick sein. Die photoaktive Schicht sollte im optimalen Fall eine Dicke haben, die abhängig von der Wellenlänge eines Lasers und vom optischen Brechungsindex der Absorberschicht ist. Somit ist ein transparenter Detektor nicht automatisch zur Detektion einer stehenden Welle geeignet. Die aus WO 01/73857 A2 und WO 01/73850 A2 bekannten transparenten Detektoren sind so beschrieben, dass mit diesen das Intensitätsprofil einer stehenden Welle nicht erfasst werden kann.
- Weiterhin sind transparente Bauelemente, welche für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt werden können bekannt. So ist aus „Einführung in die optische Nachrichtentechnik" von R. Kersten, Springer Verlag 1983, Seite 382, eine kristalline pin-Diode bekannt, welche zur Detektion von Licht im sichtbaren Spektralbereich geeignet, aber nur für den nahen infraroten Bereich transparent ist. Die Struktur der Diode ist nicht geeignet, um das Intensitätsprofil einer optischen stehenden Welle zu detektieren.
- Es sind auch amorphe Dünnschichtsensoren als Teil von Dünnschicht-Farbsensoren oder als Element in transparenten Sensorarrays bekannt. Zum Beispiel sind diese beschrieben in „A light-transmitting two-dimensional photodetector array using a-Si:H pin photodiodes and poly-Si TFT's integrated on a transparent substrate", von M. Okamura, K. Kimura, S. Shirai, N. Yamauchi, IEEE Trans. Electron Devices, Vo. 41, Nr. 2, 180 (1994). Für diese Bauelemente gilt aber ebenso wie für die kristalline Diode, dass weder aufgrund der Schichtdicke eine Abtastung einer stehenden Welle möglich ist, noch eine Abtastung vorgeschlagen wurde.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen Photosensor für ein Durchlichtverfahren zu schaffen, der zur Abtastung des Intensitätsprofils einer optisch stehenden Welle im sichtbaren Spektralbereich aufgrund technologischer und halbleiterphysikalischer Bedingungen geeignet ist.
- Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Halbleiterelement wenigstens drei Halbleiterschichten umfasst, die im wesentlichen transparent ausgebildet sind, und dass an beiden Seiten des Halbleiterelements transparente Kontakte in räumlichem Abstand angebracht sind, wobei die Halbleiterschichten und die zwei Kontakte flächenparallel zueinander, senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der stehenden Welle ausgerichtet sind, und wobei die Halbleiterschichten eine Diodenanordnung bilden, in welcher ein Photostrom senkrecht zum Träger der Halbleiterschicht fließt.
- Die auf das Intensitätsprofil einer optischen stehenden Welle abgestimmte Schichtenfolge aus mehreren halbleitenden Schichten erzeugt in der photoaktiven Halbleiterschicht ein elektrisches Feld, das bewirkt, dass die im Bauelement durch Photonengeneration erzeugten freien Ladungsträger aus dem photoelektrisch aktiven Bereich extrahiert werden. Ferner besitzen die Bauelemente aufgrund des Einsatzes transparenter Kontaktschichten einen hohen Transmissionsgrad.
- Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die intrinsische Halbleiterschicht die photoelektrisch aktive Schicht ist, welche von photoelektrisch inaktiven Halbleiterschichten beidseitig begrenzt ist.
- Es ist auch von Vorteil, dass die photoelektrisch aktive zweite Halbleiterschicht eine Schichtdicke von λ/4n hat.
- Obwohl sich die stehende Welle im kompletten Halbleiterbauelement des erfindungsgemäßen Photosensors ausbilden kann, tragen lediglich die in der undotierten Halbleiterschicht erzeugten Ladungsträger zum Stromtransport bei. Dies hat den Vorteil, dass sich die elektrischen und die optischen Eigenschaften des Photosensors getrennt optimieren und einstellen lassen. Dies gilt für die genannten Bauelemente der Art pin, nip, nein, pinp, pnip oder nipn und Kombinationen aus diesen Bauelementen.
- Die Verwendung weiterer Halbleiterschichten außer der photoelektrisch/aktiven Schicht erlaubt die Optimierung der Schichtstruktur im Hinblick auf eine minimale Reflexion und eine maximale Transmission.
- Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Photosensors wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher dargestellt. Es zeigen:
-
1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Photosensors als Teil eines Stehende-Wellen-Sensors; -
2 eine schematische Seitenansicht des Photosensors aus1 in vergrößertem Maßstab. - In
1 ist eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Photosensors als Teil eines Stehende-Wellen-Sensors dargestellt. Der Photosensor1 ist zwischen einer Strahlungsquelle3 und einem Spiegel5 angeordnet. Die Anordnung erfolgt so, dass die optische Achse einer von der Strahlungsquelle3 erzeugten stehenden Welle senkrecht durch die Dicke des Photosensors1 hindurch verläuft und senkrecht auf den Spiegel5 auftrifft. Der Pho tosensor1 umfasst einen Träger7 , der z.B. ein Glassubstrat, ein Quarzsubstrat oder ein Substrat aus Kunststoff sein kann. Für den Fall, dass ein Substrat aus Kunststoff gewählt wird, kann dies vorzugsweise als Kunststofffolie ausgebildet sein. Auf dem Träger7 ist spiegelseitig, das heißt, auf der der Strahlungsquelle3 abgewandten Seite des Trägers7 ein Halbleiterelement9 ausgebildet. In anderen Ausführungsformen kann das Halbleiterelement9 auch auf der der Strahlungsquelle3 zugewandten Seite des Trägers ausgebildet sein, je nach dem optischen Design der Schichten. Der Träger7 und das Halbleiterelement9 sind im Wesentlichen transparent, derart, dass eine hinlaufende Welle4 von der Strahlungsquelle3 durch den Photosensor1 hindurch zum Spiegel5 gelangen kann. Durch Reflexion der hinlaufenden Welle4 am Spiegel5 wird eine stehende Welle erzeugt. Die stehende Welle erzeugt im Halbleiterelement9 in Abhängigkeit des Intensitätsprofils der stehenden Welle4 einen Photostrom. Durch Verschiebung des Spiegels parallel zur optischen Achse der stehenden Welle verschieben sich auch die Minima und Maxima der stehenden Welle, so dass über die Änderung des Photostroms auf die relative Änderung des Spiegels geschlossen werden kann. - In
2 ist eine schematische Seitenansicht des Photosensors1 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Das auf dem Träger7 aufgebrachte Halbleiterelement9 umfasst in einer Folge ausgehend vom Träger7 eine transparente Kontaktfläche9.1 , eine transparente erste p-dotierte Halbleiterschicht9.2 (p-aSi:H), eine intrinsische zweite Halbleiterschicht (i-aSi:H), eine n-dotierte dritte Halbleiterschicht (n-aSi:H) und eine zweite transparente Kontaktschicht9.5 . Die beiden Kontaktschichten9.1 und9.5 sowie die erste, zweite und dritte Halbleiterschicht9.2 ,9.3 ,9.4 sind flächenparallel, in der Reihenfolge jeweils aneinander angrenzend und senkrecht zur optischen Achse der stehenden Welle angeordnet. Die intrinsische zweite Halbleiterschicht9.3 hat parallel zur Ausbreitungsrichtung der stehenden Welle eine Schichtdicke von ≤ λ/4n, wobei λ die Wellenlänge der verwendeten optischen kohärenten Welle und n der Brechungsindex der photoelektrisch aktiven zweiten Halbleiterschicht9.3 ist. Die p-dotierte erste Halbleiterschicht9.2 und die n-dotierte dritte Halbleiterschicht9.4 sind im Wesentlichen photoelektrisch inaktiv. - Der Träger
7 ist aus einem Material hergestellt, dass z.B. ein Glassubstrat, ein Quarzsubstrat oder ein Substrat aus Kunststoff und insbesondere eine Kunststofffolie sein kann. Bildet sich nun eine stehende Welle aufgrund der Reflexion der Welle am Spiegel5 aus, so wird in dem Halbleiterelement9 ein Photostrom in Abhängigkeit des Intensitätsprofils der stehenden Welle erzeugt. - Die Halbleiterschicht ist vorzugsweise aus amorphem, nanokristallinem, mikrokristallinem oder kristallinem Silizium und dessen Legierungen ausgebildet. Amorphes und mikrokristallines Silizium lassen sich in einem Niedertemperaturprozess bei der Depositionstemperatur von 200 bis 300°C mittels plasmaunterstützter Glimmentladung (PECVD-Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) auf unterschiedlichen Materialien, wie beispielsweise Glas, Quarz oder Kunststofffolie, herstellen. Die transparenten und leitfähigen Halbleiterschichten werden hierbei als Kontaktschichten eingesetzt. Durch Möglichkeit der Abscheidung einer dünnen amorphen oder mikrokristallinen Halbleiterschicht
9 auf dem transparenten Träger7 bei niedriger Temperatur, kann die Halbleiterschicht9 sehr gut als Absorbermaterial im Durchlichtbetrieb eingesetzt werden. So ist es durch gezielte Steuerung der Prozessparameter während der Herstellung möglich, sehr dünne Schichtsysteme herzustellen. - Die transparenten elektrisch leitfähigen Halbleiterschichten und Kontaktschichten
9.1 ,9.2 ,9.3 ,9.4 ,9.5 (TCO-Schichten) lassen sich beispielsweise mittels eines CVD-(Chemical Vapor Deposition), Sprüh-, Pyrolyse- oder Verdampfungsverfahrens und in Sputterprozessen herstellen. Diese Prozesse sind ebenso wie der PECVD-Prozess ein Niedertemperaturprozess. - Die Halbleiterschichten
9.2 ,9.3 ,9.4 können auch zu Kombinationen von Diodenanordnungen zusammengefügt sein.
Claims (11)
- Photosensor für ein Durchlichtverfahren zur Detektion des Intensitätsprofils einer optischen stehenden Welle, mit einem transparenten Träger, mit einem dem Träger zugeordneten Halbleiterelement, und mit wenigstens zwei im Wesentlichen transparenten Kontakten, wobei das Halbleiterelement (
9 ) eine erste, zweite, und dritte Halbleiterschicht (9.2 ,9.3 ,9.4 ) umfasst, die flächenparallel zueinander angeordnet und im Wesentlichen transparent ausgebildet sind, und dass an beiden Seiten des Halbleiterelements (9 ) jeweils einer der transparenten Kontakte (9.1 ,9.5 ) senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der stehenden Welle angeordnet ist, wobei die erste, zweite und dritte Halbleiterschicht (9.2 ,9.3 ,9.4 ) eine Diodenanordnung bilden, in welcher ein Photostrom senkrecht zum Träger (7 ) des Halbleiterelements (9 ) fließt, wobeidie photoelektrisch aktive zweite Halbleiterschicht (9.3 ) des Halbleiterelements (9 ) parallel zur Ausbreitungsrichtung der stehenden Welle eine Schichtdicke von ≤ λ/4n hat, wobei λ die Wellenlänge der verwendeten optischen kohärenten Welle und n der Brechungsindex der photoelektrisch aktiven zweiten Halbleiterschicht (9.3 ) ist. - Photosensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Halbleiterschicht (
9.3 ) photoelektrisch aktiv ist und von photoelektrisch inaktiven, dotierten Halbleiterschichten (9.2 ,9.4 ) begrenzt ist, wobei die angrenzenden inaktiven Halbleiterschichten (9.2 ,9.4 ) als erste p-dotierte Halbleiterschicht (9.2 ) oder als zweite n-dotierte Halbleiterschicht (9.4 ) ausgebildet ist. - Photosensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschichten (
9.2 ,9.4 ), welche an die transparenten Kontakte (9.1 ,9.5 ) angrenzen, photoelektrisch inaktive dotierte Schichten sind. - Photosensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Träger (
7 ), auf welchem das Halbleiterelement (9 ) aufgebracht ist, für die Wellenlänge der kohärenten Lichtquelle, die die stehende Welle erzeugt, transparent ist. - Photosensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Halbleiterelement (
9 ) eine Folge von ersten, zweiten und dritten Halbleiterschichten der Art pin, nip, pip, nin, nein, pnip, pinp, nipn ausgebildet ist, wobei ein Photostrom parallel zur Ausbreitungsrichtung der stehenden Welle fließt. - Photosensor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der ersten, zweiten und dritten Halbleiterschicht (
9.2 ,9.3 ,9.4 ) aus einem Material ausgebildet ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus amorphem Material, nanokristallinem Material, polykristallinem Material, kristallinem Material. - Photosensor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der ersten, zweiten und dritten Halbleiterschicht (
9.2 ,9.3 ,9.4 ) aus einem Material ausgebildet ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silizium, Germanium, Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff oder einer Legierung dieser Materialien. - Photosensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Träger (
7 ) aus einem Material ausgebildet ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glas, Quarz, Kunststofffolie. - Photosensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kontaktschicht (
9.1 ,9.5 ) aus einem Material ausgebildet ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SnO2, ZnO, In2O3, Cd2SnO4, welche mit einem Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus B, Al, In, Sn, Sb, F dotiert sind. - Photosensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schicht zur optischen Anpassung des Halbleiterelements (
9 ) auf diesem ausgebildet ist. - Photosensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als ein- oder zweidimensionales Sensorfeld ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2001127017 DE10127017B4 (de) | 2001-06-01 | 2001-06-01 | Photosensor für ein Durchlichtverfahren zur Detektion des Intensitätsprofils einer optisch stehenden Welle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2001127017 DE10127017B4 (de) | 2001-06-01 | 2001-06-01 | Photosensor für ein Durchlichtverfahren zur Detektion des Intensitätsprofils einer optisch stehenden Welle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10127017A1 DE10127017A1 (de) | 2002-12-19 |
| DE10127017B4 true DE10127017B4 (de) | 2007-11-29 |
Family
ID=7687083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2001127017 Expired - Fee Related DE10127017B4 (de) | 2001-06-01 | 2001-06-01 | Photosensor für ein Durchlichtverfahren zur Detektion des Intensitätsprofils einer optisch stehenden Welle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10127017B4 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3425688A1 (de) | 2017-07-06 | 2019-01-09 | Jacobs University Bremen gGmbH | Photosensor für ein durchlichtverfahren und spektrometer |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015028528A1 (en) * | 2013-09-02 | 2015-03-05 | Koninklijke Philips N.V. | Transparent computer structure |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3300369A1 (de) * | 1982-04-05 | 1983-10-06 | Suhl Feinmesszeugfab Veb | Stehende-wellen-interferometer zur messung von optischen gangunterschieden |
| US4443107A (en) * | 1981-08-03 | 1984-04-17 | Alexander David H | Optical displacement sensor |
| DE3612221A1 (de) * | 1985-04-26 | 1986-11-06 | VEB Feinmeßzeugfabrik Suhl, DDR 6000 Suhl | Inkrementaler- stehende- wellen- sensor |
| DE3932663A1 (de) * | 1989-09-29 | 1991-04-18 | Hommelwerke Gmbh | Stehende-wellen-sensor |
| DE4017201A1 (de) * | 1990-03-13 | 1991-10-10 | Feinmesszeugfabrik Suhl Gmbh | Transparentes fotoelektrisches element |
| WO2001073857A2 (en) * | 2000-03-27 | 2001-10-04 | Aegis Semiconductor | A semitransparent optical detector including a polycrystalline layer and method of making |
| WO2001073850A2 (en) * | 2000-03-20 | 2001-10-04 | Aegis Semiconductor | A semitransparent optical detector including a silicon and germanium alloy and method of making |
-
2001
- 2001-06-01 DE DE2001127017 patent/DE10127017B4/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4443107A (en) * | 1981-08-03 | 1984-04-17 | Alexander David H | Optical displacement sensor |
| DE3300369A1 (de) * | 1982-04-05 | 1983-10-06 | Suhl Feinmesszeugfab Veb | Stehende-wellen-interferometer zur messung von optischen gangunterschieden |
| DE3612221A1 (de) * | 1985-04-26 | 1986-11-06 | VEB Feinmeßzeugfabrik Suhl, DDR 6000 Suhl | Inkrementaler- stehende- wellen- sensor |
| DE3932663A1 (de) * | 1989-09-29 | 1991-04-18 | Hommelwerke Gmbh | Stehende-wellen-sensor |
| DE4017201A1 (de) * | 1990-03-13 | 1991-10-10 | Feinmesszeugfabrik Suhl Gmbh | Transparentes fotoelektrisches element |
| WO2001073850A2 (en) * | 2000-03-20 | 2001-10-04 | Aegis Semiconductor | A semitransparent optical detector including a silicon and germanium alloy and method of making |
| WO2001073857A2 (en) * | 2000-03-27 | 2001-10-04 | Aegis Semiconductor | A semitransparent optical detector including a polycrystalline layer and method of making |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| M. Okamura et al., "A light-transmitting two- dimensional photodetector array using a-Si:H pin photodiodes and poly-Si TFT's integrated on a transparent substrate", IEEE Trans. On Electron Devices, Vol. 41, No. 2.180 |
| M. Okamura et al., "A light-transmitting twodimensional photodetector array using a-Si:H pin photodiodes and poly-Si TFT's integrated on a transparent substrate", IEEE Trans. On Electron Devices, Vol. 41, No. 2.180 * |
| R. Kersten, "Einführung in die optische Nachrich- tentechnik", Springer Verlag 1983, S. 382 |
| R. Kersten, "Einführung in die optische Nachrichtentechnik", Springer Verlag 1983, S. 382 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3425688A1 (de) | 2017-07-06 | 2019-01-09 | Jacobs University Bremen gGmbH | Photosensor für ein durchlichtverfahren und spektrometer |
| DE102017115162A1 (de) | 2017-07-06 | 2019-01-10 | Jacobs University Bremen Ggmbh | Photosensor für ein Durchlichtverfahren und Spektrometer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10127017A1 (de) | 2002-12-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102011075103B4 (de) | Photodetektor | |
| EP3152785A1 (de) | Verfahren zur detektion und umwandlung von infraroter elektromagnetischer strahlung | |
| DE112016002770T5 (de) | Organische Photodetektoren und deren Herstellungsverfahren | |
| DE69620177T2 (de) | Reflektierende halbleitersubstrate | |
| EP1018162A1 (de) | Mehrfarbensensor | |
| EP3204739B1 (de) | Vorrichtung zur spektrometrischen erfassung von licht mit einer photodiode, die monolithisch in die schichtstruktur eines wellenlängenselektiven filters integriert ist | |
| Deng et al. | MoS2/HfO2/Silicon‐On‐Insulator Dual‐Photogating Transistor with Ambipolar Photoresponsivity for High‐Resolution Light Wavelength Detection | |
| DE69802234T2 (de) | Aus amorphem Silizium und Legierungen bestehendes Infrarot-Detektor Bauelement | |
| DE3112209C2 (de) | ||
| EP0788661B1 (de) | Dreifarbensensor | |
| DE10127017B4 (de) | Photosensor für ein Durchlichtverfahren zur Detektion des Intensitätsprofils einer optisch stehenden Welle | |
| DE19613820A1 (de) | Struktur mit einer pin- oder nip-Schichtenfolge | |
| DE10131608B4 (de) | Photosensor für ein Durchlichtverfahren zur Detektion der Bewegungsrichtung von Intensitätsmaxima und Intensitätsminima einer optischen stehenden Welle | |
| DE102006002732B4 (de) | Photomischdetektor und Verfahren zu dessen Betrieb | |
| EP1705716A1 (de) | Halbleiter-Photodetektor und Verfahren zum Herstellen desselben | |
| DE102007029822B4 (de) | Interferometer | |
| EP3582267B1 (de) | Uv-strahlungssensor auf basis von diamant | |
| DE10127018B4 (de) | Photosensor für ein Durchlichtverfahren zur Detektion des Intensitätsprofils einer optisch stehenden Welle | |
| Bablich et al. | 2-in-1 red-/green-/blue sensitive a-SiC: H/a-Si: H/a-SiGeC: H thin film photo detector with an integrated optical filter | |
| DE19512493A1 (de) | Farbsensoranordnung | |
| DD292519A5 (de) | Transparentes fotoelektrisches element | |
| WO2024052162A1 (de) | Optoelektronisches bauelement mit integrierter aperturmaske | |
| DE3533298A1 (de) | Farbsensor | |
| EP3425688A1 (de) | Photosensor für ein durchlichtverfahren und spektrometer | |
| EP1738144A1 (de) | Fourier-spektrometer mit einem auf einem substrat integriertem modulierbaren spiegel und sensor zur abtastung stehender wellen und verfahren zu dessen herstellung |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: FORSCHUNGSZENTRUM JUELICH GMBH, 52428 JUELICH, DE Owner name: SIOS MESSTECHNIK GMBH, 98693 ILMENAU, DE |
|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |