МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ОДЕССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. И.И. МЕЧНИКОВА Кафедра экспериментальной физики КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕНСИТОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФОРМИРОВАТЕЛЕЙ СИГНАЛОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОПЕРЕХОДА CdS-Cu2S. Дипломная работа студента 5-го курса физического факультета Барды Алексея Валерьевича Научные руководители канд. ф м. наук, доцент Виктор П.А. ст.н.с. Борщак В.А. О Д Е С С А - 2000 г. СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ. 3 ГЛАВА I. ГЕТЕРОПЕРЕХОД CdS-Cu2S, ЕГО СВОЙСТВА И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ. 1. Общие свойства гетеропереходов. 2. Модели токопереноса в гетеропереходе CdS Cu2S. 3. Фотоэлектрические свойства гетероперехода CdS-Cu2S. 4. Механизмы выброса захваченного заряда в ОПЗ гетероперехода CdS-Cu2S. 5. Технология изготовления гетеропары CdS-Cu2S. 19 ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СЕНСИТОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕТЕРОПЕРЕХОДА CdS- Cu2S И ИХ КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ. 6. Общие понятия о сенситометрии. 7. Описание экспериментальной установки. 8. Исследование сенситометрических характеристик преобразователя изображения на основе гетероперехода CdS-Cu2S. 9. Моделирование и компьютерный расчет характеристических кривых. 33 ВЫВОДЫ 37 ЛИТЕРАТУРА. 38 ВВЕДЕНИЕ. Исследование гетеропереходов представляет собой важный раздел физики полупроводниковых приборов, который сформировался в последние четыре десятилетия на основе изучения эпитаксиального выращивания полупроводников.
Барьеры на диаграмме энергетических зон, связанные с различием в ширине запрещенной зоны двух полупроводников открывают новые возможности для конструкторов.
Гетеропереходы используются в лазерах, вычислительной технике, интегральных схемах.
Электрооптические свойства гетеропереходов нашли практическое применение в фототранзисторах и в солнечных элементах.
Однако в этой области имеется еще много нерешенных проблем, многие классы гетеропереходов еще ожидают своего тщательного изучения и применения. Основная часть достижений в исследованиях гетеропереходов связана с использованием гетеропары GaAs-AlGaAs, в которой осуществлен так называемый идеальный гетеропереход. При этом использованы полупроводники с однотипной кристаллической решеткой, которые имеют настолько близкие значения постоянных своих решеток, что на границе не возникает электрически активных дефектов.
Однако физика и техника гетеропереходов имеют и другой важный аспект - создание, исследование и практическое применение неидеальных гетеропереходов. Такие структуры образованы поликристаллическими полупроводниками с несовпадающими константами кристаллических решеток, зачастую и различных решеточных симметрии. В неидеальных гетеропереходах наблюдается большой набор различных эффектов и явлений, связанных с различными свойствами полупроводников по обе стороны границы, а также с появлением большого количества электрически активных дефектов на гетерогранице, принимающих участие в токопереносе, поглощении и излучении световых квантов.
Перспективность практического применения неидеальных гетеропереходов связана в первую очередь с более экономичной технологией создания поликристаллических гетероструктур в сравнении с монокристаллическими. Одним из направлений в изучении неидеальных гетеропереходов является возможность применения критериев, разработанных в классической фотографической сенситометрии, к преобразователям оптического изображения в электрический сигнал на основе гетероперехода CdS-Cu2S. Целью данной работы является создание математической модели характеристической кривой и расчет основных сенситометрических характеристик г-коэфициент контрастности и S-фоточувствительность формирователя сигнала изображения ФСИ на основе гетероперехода CdS-Cu2S, используя в качестве исходных данных характеристики локальных центров в гетеропереходе.
ГЛАВА I. ГЕТЕРОПЕРЕХОД CdS-Cu 2S, ЕГО СВОЙСТВА И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ. 1.
Гетеропереходом называется контакт двух различных по химическому соста... равен сумме потенциалов Vb1Vb2, где Vb1 и Vb2 - электростатические пот... 6Приведенное выражение отличается от вольт - амперной характеристики к... Обратный ток не имеет насыщения, а при больших V линейно возрастает с ... Поэтому при прямом смещении в гетеропереходе обычно происходит односто...
Столь значительное различие периодов решеток при формировании гетеропе... При таком подходе, однако, невозможно точно определить вероятность тун... Электроны удаляются полем барьера в объем базовой области, а дырки зах... Ток короткого замыкания Iкз формирователя изображения находится в прям... 4.
Интенсивность выброса определяет величину и скорость этого изменения п... выше носителей нет. Второе слагаемое в правой части описывает термический выброс 1, третье... Рассмотрим кинетику выброса дырок в отсутствии фотовозбуждения, то ест... Таким образом, уравнение 12 перепишется в виде 15Данное уравнение опре...
Этот метод хорошо подходит для промышленного производства пленок CdS ,... Метод пульверизации позволяет избежать значительных потерь порошка CdS... При травлении в кислотах например, в НСl удаляются поверхностные приме... При окунаний происходит топотаксиальная реакция замещения одного иона ... Слоистая структура гетероперехода ФСИ.
S И ИХ КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ . 6.
Общие понятия о сенситометрии. Разнообразные фотографические методы, и... Если облучить слой светом любого спектрального состава серией возраста... Характеристическая кривая. Существует несколько систем ГОСТ, немецкая система ДИН, американская A... В системе ГОСТ фотографическая чувствительность обратно пропорциональн...
Монохроматор ИКС-12 использовался для возбуждения ФСИ в ИК - области с... Рис.10. Для формирования коротких импульсов ИК-света использовался светодиод А... Отклики на импульсы ИК - света от светодиодов регистрировались осцилло... Гетеропереход был включен в вентильном режиме, т.е.
Таким образом, прибор может работать во всей области видимого спектра,... Спектральное распределение тока короткого замыкания позволяет охаракте... Характеристические кривые ФСИ, измеренные при различных интенсивностях... Импульсы частотой 5 мс позволяли измерять изменение тока в образце без... При измерениях использовался закрытый вход осциллографа, что позволяло...
Вклад в Iкз дадут поглощенные в ОПЗ фотоны 22Определяя напряженность э... Поскольку фоточувствительность в системе ГОСТ определяется в области н... Рис.13. По теоретической кривой также были рассчитаны сенситометрические харак... Рассчитанная на компьютере математическая модель характеристической кр...
ЛИТЕРАТУРА . Шарма Б.Л Пурохит Р.К Полупроводниковые гетеропереходы.
М. Мир, 1979. Зи С Физика полупроводниковых приборов. М.Мир,1984. Виноградов М.С Туннельно-рекомбинационные процессы в гетеропереходе сульфид кадмия - сульфид меди. Дис. канд. физ мат. наук Одесса, 1986. Чопра К Дас С Тонкопленочные солнечные элементы.
М Мир, 1986. Борщак В.А Влияние дефектов области пространственного заряда на явления переноса в CdS-Cu2S фотопреобразователях. Дис. канд. физ мат. наук, Одесса,1991. Борщак В.А Василевский Д.Л Токоперенос по локализованным состояниям в неидеальных гетероструктурах. Оптоэлектроника и полупроводниковая техника 1990. Вып. 17. Василевский Д.Л Борщак В.А Сердюк В. В Влияние туннельно-рекомбинационного токопереноса на ЭДС холостого хода гетерофотоэлементов.
Фотоэлектроника 1991. Вып.4. Виноградов М.С, Борщак В.А Василевский Д.Л Туннельный механизм потерь в гетерофотоэлементах. Электронная техника Сер.2 Полупроводниковые приборы 1987 Вып. 1186. Василевский Д.Л Фотоэлектрические свойства неидеальных гетеропереходов. Фотоэлектроника 1988. Вып.2. Савелли М Бугнот Дж. Проблемы создания фотоэлементов на основе CdS-Cu2S. Преобразование солнечной энергии М. Энергоиздат, 1982. Чибисов К.В. Общая фотография. М. Искусство, 1984. Баранский П.И Клочков В.П Потыкевич И.В. Полупроводниковая электроника свойства материалов.
Киев Наукова думка, 1975. Василевский Д.Л Вайтош Р Нанаи Л Перспективность CdS-Cu2S фотопреобразователей при больших уровнях возбуждения. Фотоэлектроника 1990. Вып.3. Сердюк В.В Чемересюк ГГ Терек М. Фотоэлектрические процессы в полупроводниках. Киев-Одесса Вища школа, 1982. Фаренбрух А Аранович Дж Гетеропереходы и поверхностные явления в фотоэлектрических преобразователях. Преобразование солнечной энергии М. Энергоиздат, 1982. Фаренбрух А Бьюб Р. Солнечные элементы теория и эксперимент. М. Энергоиздат, 1987. Фонаш С Ротворф А. Солнечные элементы с гетеропереходом.
Современные проблемы полупроводниковой фотоэнергетики. М.Мир, 1988. Хилл Р Микан Дж. Солнечные элементы на основе сульфида кадмия и меди. Современные проблемы полупроводниковой фотоэнергетики М. Мир, 1988. Шик А.Я Шмарцев Ю.В Фотоэлектрические свойства неидеальных гетеропереходов. Физика и техника полупроводников 1981 Т.15, Вып.7.