Элементы фото и электрической памяти. Оптоэлектронные приборы

Поверхностные фоторезисторы и фототранзисторья. Фоторезистор — прибор, использующий явление фотопроводимости, рассмотренное нами выше. Мы отметили главные особенности влияния поверхности на этот эффект. Показано, что правильный выбор величины поверхностного изгиба зон позволяет увеличить фотопроводимость при hv>Eg в несколько десятков раз. Особенно сильно этот положительный эффект проявляется при малых длинах волны света, когда велик коэффициент его поглощения, мала глубина поглощения и, следовательно, очень велика роль поверхностной рекомбинации и прилипания. Для кремния эти длины волн попадают в очень важную спектральную область видимого и ультрафиолетового света. Таким образом, неправильный выбор условий на поверхности сделает фоторезистор «слепым» во всей спектральной области, за исключением узкой полосы с hv> Еg. И наоборот, оптимизация поверхностных характеристик позволяет получить прибор, чувствительный к свету во всей области длин волн от 0,2 мкм до 1,1 мкм (для кремния). Более того, изменяя условия на поверхности, можно регулировать фоточувствительность в этом спектральном диапазоне.

Рисунок 3.

Тонкопленочный фототранзистор: 1 – контактные площадки; 2 – электрод истока; 3 – защитное покрытие; 4 – полупроводник; 5 – электрод затвора; 6 – диэлектрик; 7 – электрод стока

Изменять состояние поверхности (изгиб зон) наиболее удобно в структуре «металл—диэлектрик—полупроводник» (металлическим электродом, проницаемым для света) с приложением внешнего смещения. Подобную структуру имеет и тонкопленочный транзистор (рис. 3). Если требуется зафиксировать одно состояние, то достаточно нанести на поверхность Si диэлектрик (например, Si02). При этом должно удовлетворяться несколько условий: процесс нанесения диэлектрика не должен сильно ухудшать объемные характеристики полупроводника; заряд, встроенный в диэлектрик, должен обеспечивать необходимые знак и величину поверхностного изгиба энергетических зон в полупроводнике; граница раздела «диэлектрик—полупроводник» должна быть достаточно совершенной (иметь низкую плотность электронных со* стояний и их необходимое распределение по ширине запрещенной зоны полупроводника). Для приборов на основе Si этот комплекс проблем можно считать решенным, но для других материалов существует еще много проблем.

Поверхностно-барьерные фотодиоды и фотопреобразователи и поверхностно-барьерных фотодиодах (рис. 4), как следует из их названия, используется эффект возникновения поверхностной фотоэдс при разделении неравновесных носителей электрическим полем области приповерхностного пространственного заряда. Общим требованием к приборам такого типа является создание на поверхности условий, оптимальных для генерации фотоносителей и их собирания на контактные области. При соблюдении этих условий удается так же, как и в случае фоторезисторов, повысить чувствительность в коротковолновой области спектра при сохранении высокой однородности фотоответа в разных точках освещаемой поверхности.