Фотоэлектрические свойства фотодиодов на основе гетероструктур InAs/InAsSbP с диаметрами фоточувствительной площадки 0.1–2.0 мм

Сообщаются результаты исследований, направленных на создание высокоэффективных фотодиодов для спектрального диапазона 1.5–3.8 мкм с различными диаметрами фоточувствительных площадок в интервале 0.1–2.0 мм. Разработаны эпитаксиальные технологии выращивания фотодиодных InAs/InAsSbP гетероструктур. Отличительными особенностями фотодиодов являются высокая токовая монохроматическая чувствительность до $S_\lambda$ = 1.6 А/Вт в максимуме спектра $\lambda$ = 3.0–3.4 мкм, обнаружительная способность фотодиодов, оцененная по измеренной величине уровня шумов и токовой монохроматической чувствительности, в максимуме спектра достигает величины $D^*(\lambda_{\mathrm{max}}$, 1000, 1) = (0.6–1.2) $\cdot$ 10$^{10}$ см $\cdot$ Гц$^{1/2}$ $\cdot$ Вт$^{-1}$ при $T$ = 300 K. Объемная составляющая обратного темнового тока исследуемых фотодиодов состоит из двух компонент: диффузионной и туннельной, при этом достигнуто низкое значение плотности обратных темновых токов $j$ = (0.3–6) $\cdot$ 10$^{-1}$ А/см$^2$ при смещении $U$ = – (0.2–0.4) В. Фотодиоды характеризуются произведением $R_0A$ = 0.4–3.2 Ом $\cdot$ см$^2$. С увеличением диаметра фоточувствительной площадки в интервале 0.1–2.0 мм наблюдается возрастание удельной обнаружительной способности фотодиодов почти в 2 раза, что обусловлено уменьшением влияния поверхностных токов утечки с увеличением его диаметра. Быстродействие таких фотодиодов варьируется в диапазоне 1–300 нс и дает возможность при низком значении емкости применять их в системах оптической связи в открытом пространстве в окне прозрачности атмосферы. Фотодиоды с большой чувствительной площадкой (до 2.0 мм), с высокой удельной обнаружительной способностью и высокой фоточувствительностью могут использоваться для обнаружения полос поглощения и регистрации концентрации таких веществ, как метан, эфир, N$_2$O и phthorothanium.