Improved position sensitive detectors using high resistivity substrates

Abstract

Position sensitive detectors (PSDs) have the advantage of being single continuous devices with no dead zones unlike other types of optical sensors that must be arrayed to produce large area devices. An important aspect of using PSDs is the simplicity of implementing the devices in most applications, i.e. there is no requirement for additional electronics to read electronic output or for obtaining information over large areas. To this end it is advantageous for devices to produce large sensitivities and which can be fabricated using simple, reproducible techniques. This paper will report on a series of Schottky barrier crystalline silicon devices which display markedly higher sensitivities compared with those studied in most other research work now being concentrated on PECVD amorphous silicon structures. In this work, results from devices fabricated from substrates with a range of resistivities and various Schottky metals are presented. Some of the sensitivity measurements obtained were better than 25 mV mm−1, among some of the best sensitivities reported for Schottky barrier crystalline PSDs. These results were obtained alongside excellent linearities. Devices were also tested under a range of light beams including very low light levels of broadband white light ranging from 0.1 up to 10 mW.

Ultrasensitive Self-Powered Position-Sensitive Detector Based on n-3C-SiC/p-Si Heterojunctions

“…The doping type of the top SiC layer has profound effects on the performance of the PSD. The resistivity of the diffusion layer is the main difference between n-SiC/p-Si and p-SiC/p-Si heterostructure that influences the position sensitivity . Electron mobility in SiC is approximately 1000 cm 2 V –1 s –1 at 300 K compared to a hole mobility of 125 cm 2 V –1 s –1 .…”

Сравнительное исследование латерального фотовольтаического эффекта в структурах Fe-=SUB=-3-=/SUB=-O-=SUB=-4-=/SUB=-/SiO-=SUB=-2-=/SUB=-/n-Si и Fe-=SUB=-3-=/SUB=-O-=SUB=-4-=/SUB=-/SiO-=SUB=-2-=/SUB=-/p-Si

“…ЛФЭ возникает при неравномерном освещении pn-перехода в результате латеральной диффузии и рекомбинации фотогенерированных электроннодырочных пар [1][2][3][4]. Подобный эффект также исследовался в структурах металл−полупроводник (МП) [6][7][8][9][10][11] и металл−оксид−полупроводник (МОП) [12][13][14][15][16][17][18]. Этот эффект применяется в позиционно-чувствительных детекторах, поскольку при смещении светового пятна латеральное фотонапряжение меняется линейно [1,4,5].…”

“…Генерируемое фотонапряжение, как правило, измерялось на контактах, расположенных со стороны, противоположной освещению [2][3][4][5][6][7]. Однако недавно было показано [8,9,12,13], что чувствительность ЛФЭ в структурах МП и МОП может быть увеличена при освещении и расположении контактов со стороны пленки металла.…”

“…В этой связи представляет интерес структура Fe 3 O 4 /SiO 2 /Si, поскольку работа выхода электронов в магнетите (Fe 3 O 4 ) равна 5.2 eV [19], а его удельное сопротивление достигает 200 m • cm [20]. Действительно, в появившейся недавно работе [17] показано, что в структуре Fe 3 O 4 /SiO 2 /n-Si чувствительность ЛФЭ имеет высокое значение 32.5 mV/mm, которое сопоставимо с величинами, полученными на структурах Me/SiO 2 /Si [8,9,12,13], и превышающее чувствительность ЛФЭ в структурах Me/Si [6,7,10].…”

“…Большинство работ по исследованию ЛФЭ было выполнено в МП и МОП структурах на основе n-Si [8][9][10][12][13][14]16,17], тогда как в структурах на основе p-Si подобные исследования проводились в меньшем объеме [6,7,10,15]. Это обусловлено большей практической значимостью кремния n-типа для фотовольтаики из-за превышения времени жизни неосновных носителей в нем по сравнению с кремнием p-типа [18].…”