Исследование электрофизических свойств фоторезисторов на основе PbS

• Автор: Комиссаров, Андрей Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 222 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1Л. Технология получения фоточувствительных пленок РЬБ

1.1.1 ФЧЭ полученные методом физического напыления

1.1.2 ФЧЭ полученные методом химическим методом

1.2 Изготовление фотоприемников

1.3 Основные параметры фотоприемников

1.3.1 Шумы в фоторезисторах и полупроводниковых структурах

1.3.2 Шумы в фоторезисторах на основе РЬБ

1.4 Основные свойства РЬБ

1.4.1 Оптические свойства РЬБ
1.4.2 Частотные свойства ФР на основе РЬБ
1.4.3 Механизм фотопроводимости в пленках РЬБ
1.4.4 Роль кислорода
1.5 Химический состав ФЧЭ на основе РЬ
Выводы по разделу
Задачи
2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ФОТОПРИЕМНИКОВ И СТРУКТУР
2.1 Измерение фотоэлектрических параметров
2.1.1 Установка для измерения фотоэлектрических параметров
2.1.2 Установка для снятия спектра плотности мощности шума
2.2 Установка для исследования спектральных характеристик
2.3 Термообработка исследуемых ФЧЭ
2.4 Растровая электронная микроскопия как метод исследования поверхности
фоточувствительных элементов
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ОБРАЗЦЫ
3.1 Анализ технологии ФЧЭ
Обсуждение результатов

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ФР
4.1 Фотоэлектрические параметры ФР
4.2 Исследование влияния влажности на параметры ФЧЭ
4.2.1 Исследование влияния влажности в процессе «очувствления» на параметры ФЧЭ
4.2.2 Исследование влияния влажности в на параметры ФЧЭ в период их
хранения
Обсуждение результатов
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ МОЩНОСТИ ШУМА ФОТОРЕЗИСТОРОВ
5.1 Составляющие спектральной плотности мощности шума фоторезисторов
5.2 Спектральная плотность мощности шума фоторезисторов ФР-
5.3 Спектральная плотность мощности шума фоторезисторов
5.4 Влияние повышенных температур на шумы фоторезисторов
5.5 Влияние адсорбированного кислорода на характеристики ФЧЭ
5.6 Шумы фоторезисторов: конструкция или технология?
5.7 Влияние атмосферного кислорода на СПМШ «вакуумных» ФР
5.8 Морфология поверхности ФЧЭ на основе PbS
5.9 Спектральные характеристики приборов на основе PbS
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
Литература
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Базовым материалом для изготовления оптоэлектронных приборов на диапазон 1-3 мкм является сульфид свинца (РЬЗ). Неохлаждаемые фоторезисторы (ФР) на основе РЬБ в поликристаллической форме обладают высокой чувствительностью в диапазоне 1-3 мкм при комнатной температуре, благодаря чему они продолжают привлекать внимание не только разработчиков и эксплуатационников оптико-электронных систем (ОЭС), но и научно-техническую общественность. Этот интерес определяется не только большой ролью, которые эти радиотехнические элементы сыграли при создании принципиально новых систем, имевших и имеющих до сих пор важное значение не только тем, что они по объему производства в мировом хозяйстве превышают производство ФР других типов, но и тем, что этот интерес поддерживается своего рода загадками, которыми награждаются разработчики новых ОЭС, использующие «старые», известные с 40-х годов прошлого века, приборы.
С одной стороны, в литературе предлагаются данные по большому разбросу их характеристик, с другой стороны, зачастую критерии характеристик этих приборов как элементов ОЭС представляются некорректно. Следует иметь в виду, что не всякий слой РЬБ, нанесенный на диэлектрическую подложку и снабженный токоподводящими электродами, следует рассматривать как фоторезистор. Вводимое ограничение на основной параметр - удельную обнаружительную способность >Ы0М Вт"1-смТц1/2 исключает из рассмотрения многочисленные полуфабрикаты, экспериментальные образцы и т.п. Параметры ФР должны быть стабильными во времени, быть выдержанными в течение длительного времени (несколько месяцев). Но вот для таких ФР, изготовленных по различным воспроизводимым технологиям, в литературе отсутствуют данные по сравнению параметров и деградации последних.

режиме ограничения фоном, в отличие, например, от сопротивлений на основе ТпБЬ.
1.3.1 Шумы в фоторезисторах и полупроводниковых структурах
Шум может определяться несколькими причинами: хаотическим
броуновским движением свободных электронов и процессами генерации и рекомбинации носителей тока. Значения шума, также как и чувствительности являются частотнозависимыми.
Для идеального детектора частотный спектр шума был бы идентичен сигналу или чувствительности и, следовательно, обнаружительная способность не имела бы зависимость от частоты. На практике шум детектора характеризуется, по крайней мере, двумя компонентами: генерационно-рекомбинационным шумом и шумом 11/.
При смещениях близких к нулю тип шума называют тепловым или Джонсона-Найквиста (ЛНпяоп-КудиШ) [69,70]. Вследствие того, что средний квадрат скорости электронов пропорционален абсолютной температуре, значение этого шума можно определить по формуле Найквиста
где к - постоянная Больцмана; Тсі — рабочая температура детектора, К; 7? — электрическое сопротивление. Спектр плотности дисперсии напряжения такого шума можно рассчитать по формуле:
В низкочастотной области шумы (предположительно) определяются процессами флуктуации проводимости образца за счет флуктуации числа носителей и/или их подвижности. Процессы, определяющие эти флуктуации, имеют различные постоянные времени. Часто в среднем диапазоне частот усилительного устройства можно выделить участок «белого» шума, где и2ш не зависит от частоты.
[70]:
(1.13)
(1.14)