Оптимизация параметров эпитаксиальных слоев, входящих в состав nBp – гетероструктуры на основе GaInAs/InP

С целью усовершенствования конструкции nBp – гетероструктуры с барьерным слоем Al_0,48In_0,52As, представленной в работе [1], и оптимизации параметров эпитаксиальных слоев были выполнены расчеты, в том числе с помощью компьютерного моделирования (программа SimWindows), параметров гетероструктуры для матричных фотодиодов. На основе выполненных расчетов было принято решение включить в состав структуры сильнолегированный буферный слой n-Al_0,48In_0,52As с толщиной 0,044 мкм, введение которого необходимо для устранения «неравномерности» зонной диаграммы.

Увеличение параметров чувствительности и уменьшение составляющих темнового тока фотодиодов обеспечивается за счет определенных значений концентраций носителей заряда и толщин слоев, приведенных в таблице 1. Экспериментальные значения были определены с помощью ECV-метода на установке Photovoltage Spectrometer PN4250.

Таблица 1 – Значения параметров слоев nBp – гетероструктуры

Тип слоя	Концентрация, см-3	Оптимальная толщина, мкм
Контактный слой p+-In0,53Ga0,47As	2×1018	0,4
Барьерный слой n-Al0,48In0,52As	2×1016	0,4
Поглощающий слой n-In0,53Ga0,47As	2×1016	2,1
Буферный слой n- Al0,48In0,52As	3×1017	0,04
Подложка n+-InP	2×1018	350

 

Проведенные исследования влияния режимов роста эпитаксиальных слоев позволили достичь высокого структурного совершенства (полуширина пиков на рентгеновской дифрактограмме находится в пределах нескольких сотых градусов – Рисунок 1).

Рисунок 1 – Рентгеновская дифрактограмма тестового образца

1 – слой InP, 4 – поглощающий слой GaInAs, 5 – барьерный слой AlInAs, 6 – буферный слой AlInAs

На тестовом фотодиоде, изготовленном с использованием технологии мезатравления на основе выращенной эпитаксиальной структуры, были измерены вольт-амперные характеристики в диапазоне напряжений (0,5 – 3) В. При этом фотоответ тестового образца составил более 50 нА при обратном напряжении смещения U_обр = 3 В (l = 1,55 мкм).

Таким образом, благодаря оптимизации эпитаксиальной структуры (включение буферного слоя в состав структуры GaInAs/InP с барьерным слоем) фотоответ тестового диода увеличился более чем на 20 нА.

1. Бекмансурова З.Р., Разработка технологии получения nBp – гетероструктуры на основе InGaAs/InP методом МОС-гидридной эпитаксии: Тезис конференции, 71-е Дни науки НИТУ «МИСиС», с. 472 – 473