С помощью ионной имплантации

Международный коллектив ученых из Университета Лобачевского, Indian Institute of Technology Jodhpur и Indian Institute of Technology Ropar разработал ультрафиолетовый (УФ) детектор, нечувствительный к солнцу (solar-blind photodetector).

 Image6 08

Ученые Университета Лобачевского много лет занимаются созданием солнечно-слепых фотодетекторов, работающих в УФ-диапазоне длин волн, что является важной задачей электронной техники, поскольку такие приборы отсекают излучение с длиной волны более 280 нм, и это помогает избежать помех от солнечного света и регистрировать УФ-излучение при дневном излучении.

«Высокая чувствительность данных приборов к глубокому УФ-излучению и нечувствительность к солнечному свету позволяет использовать их в таких важных областях, как детектирование нарушений озонового слоя атмосферы, мониторинг работы реактивных двигателей, обнаружение пламени», – говорит один из исследователей, заведующий лабораторией НИФТИ ННГУ им. Н.И. Лобачевского Алексей Михайлов.

Основным материалом для создания солнечно-слепых фотодетекторов являются широкозонные полупроводники. Нижегородские ученые совместно с индийскими коллегами считают одним из перспективных полупроводник Ga2O3 с шириной запрещенной зоны 4,4-4,9 эВ, отсекающий излучение с длинами волн более 260-280 нм и способный обнаруживать излучение в диапазоне глубокого ультрафиолета.
Существующие методы синтеза Ga2O3 достаточно сложны и плохо совместимы с традиционными кремниевыми технологиями, к тому же, зачастую, слои получаются сильно дефектными. Синтез нанокристаллов Ga2O3 с помощью ионной имплантации – базовой технологии современной электроники ­– открывает новые возможности для создания солнечно-слепых фотодетекторов.
Оценка характеристик фотодетектора показала, что он эффективно отсекает солнечное излучение и обладает фотооткликом в УФ-области спектра при длинах волн 250-270 нм. Фотодетектор имеет высокую чувствительностью (50 мА/мкВт). Темновой ток фотодетектора достаточно низок и составляет 0,168 мА.
Процесс создания такого детектора базируется на синтезе нанокристаллов Ga2O3 в плёнке Al2O3 на кремнии с помощью ионной имплантации. Детектор, полученный данным методом, реализован учеными впервые в мире.
Таким образом, в совместной работе международного коллектива ученых из Университета Лобачевского, Indian Institute of Technology Jodhpur и Indian Institute of Technology показана возможность изготовления фотодетекторов, отсекающих солнечное излучение (солнечно-слепых фотодетекторов) работающих в области глубокого ультрафиолета, с характеристиками, не хуже имеющихся аналогов.

«Создание таких фотодетекторов с помощью ионной имплантации позволит использовать уже имеющиеся «кремниевые» технологии и адаптировать их к изготовлению приборов нового поколения», – делает вывод Алексей Михайлов.

 

Результаты исследований опубликованы в журнале IEEE Sensors Journal:

https://www.researchgate.net/profile/Dmitri_Pavlov/publication/324121514_Enhanced_Solar-blind_Photodetection_Performance_of_Encapsulated_Ga2O3_Nanocrystals_in_Al2O3_Matrix/links/5b00a4500f7e9be94bd8e354/Enhanced-Solar-blind-Photodetection-Performance-of-Encapsulated-Ga2O3-Nanocrystals-in-Al2O3-Matrix.pdf?origin=publication_detail