DE2160033C3 - Halbleiteranordnung zur Umwandlung von Infrarotstrahlen in elektrische Signale - Google Patents
Halbleiteranordnung zur Umwandlung von Infrarotstrahlen in elektrische SignaleInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
Eine Halbleiteranordnung dieser Art ist aus der US-PS 34 08 521 bekannt
Bekanntlich wird in bestimmten r'ernsehaufnahmeröhren
die Erscheinung von Photoleitung in einer Halbleiterschicht auf der über ein gee.gnetes optisches
System die zu beobachtende Szene abgebildet wird, benutzt
Die Halbleiterschicht wird periodisch durch Abtastung mit einem Elektrodenstrahl geringen Querschnittes aufgeladen, wobei der Aufladestrom umso größer ist
je stärker der betreffende Punkt des Halbleiterkörpers der Auftreffplatte beleuchtet wird. Das Oberflächenelement
der Auftroffplatte verhält sich nämlich wie ein Kondensator, dessen Leckstrom von Eigenschaften des
Halbleiters, wie dem spezifischen Widerstand und dem Gradienten der Dotierungskonzentration, und von
Eigenschaften der einfallenden Strahlung, wie der Energie und der Intensität, abhängig ist; der Kondensator
entlädt sich umso schneller, je größer die Intensität der Strahlung ist soweit die Energie der Strahlung
oberhalb eines Schwellwertes liegt, der dem Bandabstand des Halbleiters entspricht Die Auftreffplatte kann
entweder aus einer dünnen Schicht eines leitenden Materials mit hohem spezifischem Widerstand, oder aus
einem Mosaik von von dem Elektronenstrahl in der Sperrichtung polarisierten Halbleiterübergängen bestehen.
In der FR-PS 11 10302 ist die Struktur einer
photoleitenden makroskopisch homogenen Auftreffplatte aus PbQ beschrieben, die durch Aufdampfen von
PbO in einer Restatmosphäre von Sauerstoff und Wasser auf der Innenfläche des Eingangsfensters der
Röhre erhalten ist, auf der zuvor eine Schicht aus leitendem SnO2 angebracht ist Die Anordnung arbeitet
bei Zimmertemperatur und ist für Strahlungen mit einer Wellenlänge von weniger als 0,6 μηι empfindlich,
welcher Wert dem Bandabstand von PbO entspricht, der etwa 2 eV beträgt. Der spezifische Widerstand ist
sehr hoch (in der Größenordnung von J on Ω · cm) was
einerseits auf den großen Bandabstand und andererseits auf die mikroskopisch diskontinuierliche Struktur der
Schicht zurückzuführen ist. Dadurch können sehr geringe Dunkelstromwerte erhalten werden, die für die
befriedigende Wirkung einer »Vidikon«-Röhre erforderlich sind. Vorzugsweise ist die Stromdichte des
Dunkelstromä kleiner als 10-* A/cm2,
Diese Eigenschaften werden annähernd für AuUreffplatten
gefunden die aus anderen Halbleitermaterialien, wie Se, Sb2S3 oder CdS-CdSe, hergestellt sind.
Für Auftreffplatten, die für Strahlung größerer Wellenlänge, z. B. im Infrarotbereich, empfindlich sind,
ist es erforderlich, daß Halbleiter mit einem kleineren Bar.dabstand verwendet werden. Es ist dann praktisch
unmöglich, den für die befriedigende Wirkung einer »Vidikon«-Röhre erforderlichen Bedingungen zu entsprechen.
Da der spezifische Widerstand des Materials schnell mit dem Bandabstand abnimmt wird namentlich
der Dunkelstrom zu groß.
Auch können die Sammeleigenschaften von Obergängen
benutzt werden. In diesem Fall besteht die Auftreffplatte aus einem Mosaik von pn-Übergängen.
Mit einem solchen Mosaik können die erforderlichen Eigenschaften, wie eine an die Abtastfrequenz des
Elektronenstrahls angepaßte Entladezeitkonstante und eine zum Erhalten eines genau definierten Bildes
genügend niedrige seitliche Leitfähigkeit erzielt werden. In diesem Falle ergeben sich die gleichen Probleme wie
bei einer Auftreffplatte mit einer homogenen Schicht: der Dunkelstrom eines Obergangs ist umso größer, je
kleiner der Bandabstand des Halbleiters ist
Aus diesem Grunde ist es erforderlich, eine Aufnahmeröhre mit einem Mosaik von Germanium-Obergängen
(siehe die FR-PS 12 52 824) bei einer Temperatur zu betreiben, die höchstens gleich der von
Kohlensäureschnee ist wobei ihre spektrale Empfindlichkeit bei etwa 1,7 μηι liegt Die spektrale Empfindlichkeit
könnte dadurch weiter verschoben werden, daß Halbleiter mit einem kleinen Bandabstand, wie InAs
oder InSb, verwendet werden, die dann jedoch auf mindestens 77° K gekühlt werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteranordnung der eingangs genannten Art nun
so auszugestalten, daß auf einfache Weise Infrarotstrahlung möglichst hoher Wellenlänge in elektrische Signale
umgewandelt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung bildet das für die einfallende Strahlung praktisch durchlässige
Substrat, auf dem das erste Halbleitergebiet niedergeschlagen ist, einen ohmschen Kontakt mit dem ersten
Halbleitergebiet
Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnungen näher erläutert
F i g. 1 zeigt schematisch ein Banddiagramm, das korrespondiert mit einer strahlungsempfindlichen HaIbleiteranordnung
und
F i g. 2 zeigt schematisch eine Bildaufnahmeröhre, die eine strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung ent·
hält
die Absorption stattfindet, ist von der Wellenlänge der einfallenden Strahlung abhängig. So ist InAs für
34 μπί und InSb für die Detektion von Strahlung bis zu
einer Wellenlänge von 5,6 μτη geeignet.
Die Sammelfunktion kann nicht von demselben Halbleiter erfüllt werden, es sei denn, daß auf sehr
niedrige Temperatur abgekühlt wird. Daher wird für das die Sammelfunktion ausübende zweite Gebiet ein
anderes Halbleitermaterial mit einem größeren Bandabstand, und zwar Germanium oder Silicium verwendet.
Es sei bemerkt, daß für Materialien mit einem Bandabstand von weniger als 1,5 eV, der spezifische
Widerstand noch niedriger ist als in diesem Falle to erwünscht ist, so daß dieser entweder durch Abkühlung
oder durch die Herstellung einer gestörten oder amorphen Kristallstruktur über mindestens einen Teil
der Dicke der Schicht erhöht werden muß. Diese Kristallstruktur wird entweder durch Niederschlagen im
Vakuum unter geeigneten Bedingungen, bei einer geeigneten Substrattemperatur oder mit einer geeigneten
Aufdampfgeschwindigkeit, oder nachher durch einen lonenbeschuß der niedergeschlagenen Schicht
erhalten.
Es sei z. 8. die Detektion einer Strahlung mit einer
Wellenlänge Λ = 5 um betrachtet. Das Halbleitermaterial,
das an die Detektion dieser Strahlung angepaßt ist, ist JnSb. Die Anordnung kann z. B. auf folgende Weise
hergestellt werden:
Auf einem Halbleitersubstrat aus z.B. n-leitendem
Germanium wird eine InSb-Schicht durch das sogenannte
»Drei-Temperaturen«-Verfahren mit einer Dikke von bis zu z.B. 20μπι niedergeschlagen. Die
niedergeschlagene Schicht weist den n-Leitfähigkeitstyp auf und hat eine Donatorkonzentration ND = einige
1016Cm-3. Auf dieser Schicht wird durch Aufdampfen
im Hochvakuum eine Schicht aus praktisch eigenleitendem Germanium mit einem spezifischen Widerstand
von etwa 50 Ω - cm und einer Dicke von einigen Mikrometern niedergeschlagen. Dann wird an der
Oberfläche der spezifische Widerstand dieser Germaniumschicht durch einen Beschüß mit A+-lonen mit einer
Energie von etwa 1 keV unter einem auf etwa I^ · 10-' mbar herabgesetzten Druck erhöht, wobei
der Halbleiterkörper etwa auf Zimmertemperatur gehalten wird. Dieser Beschüß wird fortgesetzt, bis ein
Wert erreicht ist, der nahezu gleich etwa 10Ι3Ω - cm
(bei 77° K) ist Versuche haben ergeben, daß eine spätere thermische Behandlung in Wasserstoff oder im Vakuum,
durch die der spezifische Widerstand herabgesetzt wird,
auch die Empfindlichkeit der Anordnung vergrößern kann.
Auch ist es möglich, statt einer dünnen aufgedampften
InSb-Schicht eine Platte aus einkristallinem InSb zu so verwenden, deren nützlicher Teil zuvor dadurch dünner
gemacht worden ist, daß sehr sorgfältig chemisch geätzt wird, bis eine Dicke von 20 bis 50 μπι erhalten ist. Die
Bearbeitungen ergeben dann dasselbe Resultat.
und elektrischer Kontakt auf dem Germaniumsubstrat und in dem zweiten Falle auf dem äußeren nicht dünner
gemachten Ring der InSb-Platte angebracht werden. Der Lötvorgang erfolgt durch Legierung mit Indium in
reinem Wasserstoff auf einem Flansch aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit einem geeigneten Ausdehnungskoeffizienten,
welcher Flansch auf dem Kühlglied befestigt werden kann.
Eine derartige Auftreffplatte kann wegen des Vorhandenseins von InSb (Halbleiter mit sehr kleinem
Bandabstand nur bei niedriger Temperatur arbeiten.
F i g. 1 zeigt ein schematisches Banddiagramm, das
einer derartigen Auftreffplatte entspricht Die negative Polarisierung der Oberfläche des zweiten Gebietes (II),
in dem Ladungsträger angesammelt werden, wird von dem Abtastelektronenstrahl hervorgerufen. Dieser
Elektronenstrahl führt einen Potentialgradienten herbei, der hauptsächlich im Germanium (II) mit hohem
spezifischem Widerstand vorhanden ist Wenn die ausgelösten Träger in dem ersten Geb;.;.{!), in dem die
Absorption stattfindet, mit einem Wirkungsgrad ungleich 0 über die Grenzfläche in das zweite Gebiet
entweder durch einen thermischen Effekt oder Feldeffekt, oder durch Tunneleffekt von Band zu Band oder
von Band zu Rekombinationszentram, injiziert werden, ergibt sich im betrachteten Punkt eine Änderung des
Potentialunterschiedes zwischen den Oberflächen der Schicht (II) und somit eine Änderung des Leckstroms.
Auf diese Weise kann mit Hilfe eines einzigen Obergangs ein Ladungsmuster in der Auftreffplatte
erhalten werden, daß der Intensitätsverteilung der auf die Auftreffplatte einfallenden Strahlung entspricht
welches Ladungsmuster mit Hilfe einer üblichen Abtastvorrichtungen ausgelesen werden kann.
Übrigens enthält die Bildaufnahmeröhre (Fig.2)
innerhalb einer Umhüllung 8, die mit einem für die einfallende Strahlung durchlässigen Fenster 1 versehen
ist einen durchlässigen Träger 2 mit einem Durchmesser von etwa 25 mm, auf dem die Schichten 3 aus InSb
und Ge niedergeschlagen ist wobei dieser Träger von einem Kühlring 4 umgeben ist auf dem eine Blende 5
befestigt ist die auf der Rückseite die Strahlung der Umgebung beschränkt
Nach einer weiteren Ausführungsform wird auf dem InSb eine CdTe-Schicht niedergeschlagen.
In diesen verschiedenen Ausführungsformen erfolgt die Kühlung, die zur Herabsetzung der Anzahl freier
Träger im InSb dient auf eine Temperatur (flüssiger Stickstoff 770K), die beträchtlich höher als die
Temperatur ist die bei diesem Halbleiter benötigt wird, um mit Hilfe eines pn-Übergangs Ladungsträger
ansammeln zu können (flüssiges Helium 4° K).
Ein üHicJies elektronenoptisches System 7 ermöglicht
die Abtastung und die Fokussierung des von einem Erzeugungssystem 6 stammenden Elektronenstrahls.
Claims (2)
- Patentansprüche;1, Halbleiteranordnung zur Umwandlung von Infrarotstrahlen in elektrische Signale, die einen Halbleiterkörper mit mindestens einem Heteroübergang zwischen zwei Halbleitergebieten aus verschiedenen Materialien enthält, wobei das erste Gebiet einfallende Strahlung unter Erzeugung von Ladungsträgern absorbiert und das zweite Gebiet die im ersten Gebiet erzeugten Ladungsträger sammelt und die Dotierung des zweiten Gebietes so gewählt ist, daß Minoritätsladungsträger aus dem ersten Gebiet über den HeteroÜbergang in das zweite Gebiet injiziert werden können, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gebiet Indiurnarsenid oder Indiumantimonid enthält und das zweite Gebiet aus Germanium oder Silicium besteht
- 2. Halbleiteranordnung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das für die einfallende Strahlung praktisch durchlässige Substrat, auf dem das erste HalhleUergebiet niedergeschlagen ist, einen praktisch ohmschen Kontakt mit dem ersten Halbleitergebiet bildet
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JPS6131696A (ja) * | 1984-07-23 | 1986-02-14 | Matsushita Electric Works Ltd | 送風機 |
GB8507010D0 (en) * | 1985-03-19 | 1985-04-24 | Framo Dev Ltd | Compressor unit |
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US3440476A (en) * | 1967-06-12 | 1969-04-22 | Bell Telephone Labor Inc | Electron beam storage device employing hole multiplication and diffusion |
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