Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
На рис. 7.4.9 показан многослойный фотоприемник [46-48]. Верхний слой ПС (a-SiN : Н толщиной 300 А), служащий для пассивации, необходим только для отрицательного поверхностного заряда. Ниже расположена собственная пленка a-Si : Н, легированная бором, играющая роль СГЗ, а СПЗ и нижние слои a-Si : 11 /з-типа (легированные бором) или /г-типа (легированные фосфором) действуют как БС, подавляющие инжекцию дырок и электронов с базового контакта. Для достижения быстродействия авторы предложили использовать в качестве СГЗ и СПЗ нелегированный слой /г-типа вместо собственного слоя а-Si : Н, легированного бором, поскольку в этом случае повышается подвижность электронов. Когда в качестве БС применяются изолирующие пленки a-SiN : Н или a-SiC : Н, реализуется бизарядный режим. В приведенном случае слои a-SiN .Пи a-SiC : Н изготавливались в смеси газов N2 и Sill4 илиС2Н4 hSi!14 соответственно.
На рис. 7.4.10 и 7.4.11 показаны типичные электрофотографические характеристики многослойной конструкции, в которой СГЗ и СПЗ легировались бором й обладали собственной проводимостью, а слой БС из a-Si : Н имел р-тнп проводимости. На рис. 7.4.10 представлены кривые затухания в темноте (штриховая кривая) и при освещении светом различной интенсивности (1,6—0,16 мкВт/см2), а рис. 7.4.11 отражает взаимосвязь разрядного фототока и потенциала поверхностного заряда при 600 им. При 400 В происходит насыщение потенциала поверхност-
ПС -СГЗ"
спз-
БС Ч
¦ - -'
a-si--H(i)
-a-Si:H{tl
a-si-H(p илип тип)
Рис. 7.4.9. Структура многослойного фотоприомпика
600НМ
О 10 20
Время Выдержки, с
Рис. 7.4.10. Типичные кривые фоторазряда на многослойном фотоприемкике из a-Si [481
ного заряда, а в области малых поверхностных потенциалов наблюдается быстрый спад разрядного тока, что объясняется соответственно токами, ограниченными пробегом носителей и пространственным зарядом. Величина произведения дт для дырок, оценена из результатов рис. 7.4.11, равнялась (2-7) • Ю'8 см2/В. Для исключения эффектов ограничения тока пробегом носителей в случае положительного заряда достаточной была толщина пленки 10 15 мкм.
На рис. 7.4.12 представлено сравнение хода кривых зависимости усиления фотопроводимости и оптического поглощения в диапазоне 400-800 нм. Во всей видимой области усиление фЛонроводимости велико
10'
10 ~
4
10''
10'
10'
ю
о? °
: а о
а о
• о* о
о
а о
• о
^
о
» о
» 1 1 1
10
10г
KB
Рис. 74.ll. Зависимость разрядного тока от потенциала поверхности. Пленка a-Si, легированная В (5 ¦ И)'2 см"2), толщина К) мкм. Экспозиция: длина волны 600 им, ноюк фотонов 2 X 10'2 фотоны/(см2 с) [47]
Рис. 7.4.12. Зависимости усиления фотопроводимости (сплошная кривая) и оптического поглощения (штриховая кривая) от длины полны. Пленка a-Si,легированная бором (5 ¦ 10'2 см"2), толщиной 10 мкм. Гомофазпое блокирование слоем тишиной 0,2 мкм с концентрацией бора~2- И)'4 см"2 |48|
367
и равно 0,7-0,8. Однако при длинах волн, превышающих 700 нм, наблюдается резкое ее снижение, связанное с уменьшением оптического поглощения. На рис. 7.4,13 показана зависимость падения потенциала поверхностного заряда от интенсивности света для конструкции, у которой СГЗ и СПЗ состояли из нелегированного a-Si : Н. Как и ожидалось, линейная зависимость сохраняется и при высоких интенсивностях света благодаря высокому произведению дт для электронов в случае отрицательного заряда, тогда как в случае положительных зарядов наступает насыщение благодаря малому произведению дт для дырок в высокоинтенсивной области. На основании этих результатов предложено [46—48] использовать для С773 нелегированный a-Si : Н н-типа с отрицательным поверхностным зарядом, необходимым для быстродействия.
На рис. 7.4.14 показаны разновидности многослойного фотоприем пика. В случае а в качестве ПС, СГЗ/СПЗ и БС используются соответственно a-SiC : Н "собственный" a-Si : Н. легированный бором, и р-н-переход, или a-SiC : Н. Удельное сопротивление слоя ПС (a-SiC : II) достигало 10's Ом • см: уровень легирования бором СГЗ/СПЗ изменяли для регулирования высоты барьера для дырок в области перехода между
W 1 w
1,м8т/смг
Рис. 7.4.13. Зависимость скорости фоторазряда (О I'/(//) от интенсивности света |48| :
/ фотоэлектроны; 2 - фотодырки
|-ff-Si,_xC, xtf-Si.'HU)
— ff-Si:H(i)
СГЗ — СПЗ
ff-S?:H (р илип тип)
"~ ?7-Si:N:H(i) - О Si-'.VHi!)
_/ <7-S?:H(p)
X ?7-St--N:H(n)
Рис. 7.4.14. Структуры ta. б) міюіослошю,о фотоіірисмника
368
ПС и СГЗ. В конструкции а достигались высокие электрофотографические характеристики, подобные тем, которые приведены в [46—48]. Кроме того, если н качестве ПС используется a-SiC : Н, то отмечается определенное улучшение процесса накапливания заряда и поверхностной стабильности.
На рис. 7.4.14, и представлен многослойный фотоприсмиик, в котором каждый слой изготовлен из a-Si : N : Н с различными уровнями легирования. Процесс изготовления фотоприемника протекал в газовой
Рис. 7.4.15. Кривые спектральной чувствительности барабанов из a-Si: 1 - положительный заряд [Ь'С-a-Si : : Н(р)1; 2 - отрицательный заряд |6С - a-Si : N : И(л)]
