Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 7.1.5. Гребенчатая структура контактов фотопроводящей сенсорной матрицы на a-Si : Н [8]
Линейные фотодатчики на a-Si: Н, работающие в запоминающем режиме
Фирмы "Fuji Xerox", "Sony" и "Fujitsu" сообщили об изготовлении линейных фотодатчиков на a-Si в режиме запоминания с использованием каскадной сенсорной структуры.
Хамано и др. [9] из фирмы "Fuji Xerox" изготовили 1056-разрядный линейный датчик изображения (8 разрядов/мм) и с его помощью воспроизвели изображение документов. Поперечное сечение этого прибора приведено на рис. 7.1.6. Нижние контакты представляют собой металлические полоски, разделяющие отдельные сенсорные элементы. Верхний контакт — прозрачные оксиды индия — олова (ОИО) является общим. Подложками служили пластины из стекла пирекс.
Металлические пленки Al или Сг напылялись в вакууме, после чего фотолитографически формировались полоски. Пленка a-Si : Н осаждалась с помощью емкостным образом связанного ВЧТР. Нелегированные a-Si : Н-пленки получались разложением 100 % SiH4 при температуре подложки 230 °С. Оптическая ширина запрещенной зоны пленок составляла ~ 1,7 эВ. Разброс толщины на длине 130 мм не превышал ± 5 %. При освещении и в темноте ВАХ при постоянном токе, а также зависимость ВАХ от материала нижнего контакта показаны на рис. 7.1.7. В этом приборе при подаче на верхний контакт положительного напряжения смещения отношение фототока к темновому току мало. Поэтому во всех экспериментах к верхним (ЖОконтактам прикладывалось отрицательное напряжение смещения. Среди металлов для контакта золото обладает наиболее высокой работой выхода; для Ni, Сг и Al эта
325
22 - 5 37
J, А/см'
Рис. 7.1.6. Схема поперечного сечения многослойного датчика на a-Si: Н ( 9) : 1 - прозрачный контакт (ОИО, 150 нм); 2-фото про водящий слой (a-Si: Н, 1 мкм) ; 3 -нижний контакт (Al или Сг, 400 нм); 4-стек-ляиная подложка
Рис. 7.1.7. ВАХ (при освещении и в темноте) на постоянном токе й их зависимость от материала нижнего контакта. На верхний ОИО-контакт подано отрицательное смещение [ 9]: 1 - освещенность 100 лк; //-темиовая характеристика
величина сравнительно низка. Различия в темповых токах связываются с различиями работ выхода в используемых металлах. На рис. 7.1.8 показана спектральная характеристика при освещении, измеренная при воздействии зеленого света светодиодов с освещенностью 100 лк; излучение модулировалось частотой 1,25 кГц. На этом датчике четко проявляется эффект отжига. Темновой ток через 24 ч после осаждения снижается. После отжига при 150—200 °С отмечено снижение /^ примерно на порядок, в то время как значение / слегка возросло. В результате отношение/ IId при отжиге увеличивается.
Фирма "Fuji Xerox" недавно сообщила о 1728-разрядом датчике изображения (8 разрядов/мм) на a-Si : Н размером 210 мм [10]. В основном структура a-Si-фоточувствительного элемента почти аналогична структуре 1056-разрядного датчика, однако в первом случае на единой керамической подложке (240 х 62 мм) монтировались КМОП-аналого-
28 100 мке
Рис. 7.1.8. Характеристики фотоответа зеленых светодиодов на a-Si : Н (100 пк), модулированные частотой 1,25 кГц 191:
/ - фотоответ; 2 - пусковой импульс светодиода
326
Рис. 7.1.9. Тестовое изображение, воспроизведенное 1728-разрядиым датчиком соместно с тепловым печатным устройством [ 13] .
Рис. 7.1.10. Линейный фотодатчик иа a-Si:H в разобранном виде 111]:
/-матрица фотодетектора на a-Si:H; 2-сенсорная плата; 3 — кристалл с ИС; 4-световой экран; J-вольфрамовая лампа; 6 —основание; 7-стержевыелинзы; 8-документ
Рис. 7.1.11. ВАХ сенсорного элемента иа a-Si:H [11]. Освещенность, лк:
7-70000; 2-350; J-3,5; 4-темновая характеристика
вые переключатели, сдвиговые регистры и цепи межсоединений. Был разработан новый метод понижения уровня шума для получения выходного сигнала с высоким отношением сигнал/шум (S/N). Дважды включая аналоговые переключатели и ликвидируя шум между каждой парой соседних переключателей, можно повысить S/N до 25 дБ. Документ формата А4 (210 мм) был прочитан за 23 с (10 мс/строка) с разрешением 8 х 7,7 строк/мм. Характеристики 1728-разрядного датчика приведены в табл. 7.1.2, а изображения, воспроизведенные тепловым печатающим устройством, показаны на рис. 7.1.9-
Фирмой "Sony" был изготовлен 512-элементный линейный фотодатчик [11]. Разработанная сенсорная структура показана на рис. 7.1.10. На рисунке представлены компоненты датчика: сенсорная пластина, световой экран, стержневые линзы, две трубчатые вольфрамовые лампы и волноводная пластина. Сенсорная пластина выполнена из стекла пирекс, на котором изготавливалась матрица 512-элементного фотодетектора и монтировались четыре кристалла с МОП-интегральными схемами (ИС). Каждый из этих кристаллов с ИС содержит 128-разрядный сдвиговый регистр и 128 переключающих транзисторов. Контакты к кристаллу ИС и соответствующие контакты фотодетектора соединяются эластомерными разъемами, изготовленными из пленки силиконового каучука толщиной 0,2 мм, которая пронизывалась углеродными волокнами перпендикулярно поверхности. Новый метод соединения позволяет собирать очень компактные сенсорные платы и при этом отпадает необходимость в проволочной разводке.
