非本征單片式IR-CCD
發(fā)布時間:2016/2/1 20:06:28 訪問次數(shù):515
它利用非本征材料作光敏部分,然后轉(zhuǎn)移送給同一芯片上的CCD。這類器G4BC30S-STRR件所用的材料主要有非本征硅和非本征鍺。如在硅中摻磷、鎵、銦等,用離子注入法在所需的光敏區(qū)摻入雜質(zhì)并工作在合適的溫度下,使雜質(zhì)處于未電離狀態(tài)。當受到紅外輻射作用時,雜質(zhì)將電離,光生載流子被送入有排泄或抗彌散的二極管存儲區(qū)。如果采用背景減除電路,就能夠取出疊加在固定背景上的小信號,達到探測目的。
原則上講,摻雜不同就可以得到對應不同輻射波長響應的探測器。實際上由于大多數(shù)有用的雜質(zhì)在基質(zhì)半導體的晶格中因溶度低,使得其靈敏度很低。目前用于三個大氣窗口的非本征硅大致上為:第一和第二個窗口可用In、S和Tl摻雜。但S的固溶度低,擴散快,可能導致外延層污染。Tl比較合適,但只適用于3.4—4.2 Wn。第三個窗口的摻雜劑主要是Ga,而Mg雜質(zhì)由于存在一個0.04 eV淺能級,故需要補償才有希望作為長波長探測器材料。
由于非本征硅光電導材料在低溫下的電阻率高,因而能用來做積累式CCD的襯底。在積累模式MIS結(jié)枸中,柵極是加偏壓的,因而多數(shù)載流子就沿絕緣體和半導體界而存儲和轉(zhuǎn)移,這時在柵下形成了局部勢阱。但在電荷轉(zhuǎn)移的動力學過程上與普通可見光CCD
的反型模式有很大差別。因為在積累式器件中,橫向電場一直延伸到背面電極,而不像反型模式的橫向電場只限制在耗盡區(qū)。
不過也可以用少數(shù)載流子工作模式,如圖7.47 (a)和(b)所示,它由非本征襯底和導電類型相反的外延層組成,非本征襯底中的多子注入外延層成為少子。圖7.47結(jié)構(gòu)稱為直接注入模式,其中圖7.47 (a)類似于雙極性晶體管,而圖7.47 (b)則類似于MOS場效應管。為了降低外延層和PN結(jié)區(qū)的復合,引起收集效率降低,柵壓一般要求高些。
它利用非本征材料作光敏部分,然后轉(zhuǎn)移送給同一芯片上的CCD。這類器G4BC30S-STRR件所用的材料主要有非本征硅和非本征鍺。如在硅中摻磷、鎵、銦等,用離子注入法在所需的光敏區(qū)摻入雜質(zhì)并工作在合適的溫度下,使雜質(zhì)處于未電離狀態(tài)。當受到紅外輻射作用時,雜質(zhì)將電離,光生載流子被送入有排泄或抗彌散的二極管存儲區(qū)。如果采用背景減除電路,就能夠取出疊加在固定背景上的小信號,達到探測目的。
原則上講,摻雜不同就可以得到對應不同輻射波長響應的探測器。實際上由于大多數(shù)有用的雜質(zhì)在基質(zhì)半導體的晶格中因溶度低,使得其靈敏度很低。目前用于三個大氣窗口的非本征硅大致上為:第一和第二個窗口可用In、S和Tl摻雜。但S的固溶度低,擴散快,可能導致外延層污染。Tl比較合適,但只適用于3.4—4.2 Wn。第三個窗口的摻雜劑主要是Ga,而Mg雜質(zhì)由于存在一個0.04 eV淺能級,故需要補償才有希望作為長波長探測器材料。
由于非本征硅光電導材料在低溫下的電阻率高,因而能用來做積累式CCD的襯底。在積累模式MIS結(jié)枸中,柵極是加偏壓的,因而多數(shù)載流子就沿絕緣體和半導體界而存儲和轉(zhuǎn)移,這時在柵下形成了局部勢阱。但在電荷轉(zhuǎn)移的動力學過程上與普通可見光CCD
的反型模式有很大差別。因為在積累式器件中,橫向電場一直延伸到背面電極,而不像反型模式的橫向電場只限制在耗盡區(qū)。
不過也可以用少數(shù)載流子工作模式,如圖7.47 (a)和(b)所示,它由非本征襯底和導電類型相反的外延層組成,非本征襯底中的多子注入外延層成為少子。圖7.47結(jié)構(gòu)稱為直接注入模式,其中圖7.47 (a)類似于雙極性晶體管,而圖7.47 (b)則類似于MOS場效應管。為了降低外延層和PN結(jié)區(qū)的復合,引起收集效率降低,柵壓一般要求高些。
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