ДВУХСПЕКТРАЛЬНЫЙ ФОТОПРИЕМНИК

Предлагаемая полезная модель относится к конструкции двухспектральных фотоприемников, которая может быть использована в новых поколениях оптоэлектронной аппаратуры наблюдения и распознавания объектов в разных участках спектра.
Известны ультрафиолетовые фотоприемники на основе алмазного чувствительного элемента. Эти фотоприемники обладают спектральной фоточувствительностью, максимум которой расположен в области длин волн 210 нм [1]. Недостатком таких фотоприемников является отсутствие фоточувствительности в видимой области спектра.
В качестве прототипа выбрана конструкция двухспектрального фотоприемника [2], содержащего модуль, состоящий из двух фоточувствительных элементов, двух многоэлементных фоточувствительных линеек, при этом первая многоэлементная линейка выполнена чувствительной в одной области спектра и расположена на подложке первого фоточувствительного элемента, а вторая многоэлементная линейка выполнена чувствительной в другой области спектра и расположена на подложке второго фоточувствительного элемента, а модули расположены так, что фоточувствительные структуры, каждая из которых образована линейками, чувствительными в одной области спектра, имеют вид правильных многоугольников.
При этом первый и второй фоточувствительные элементы установлены на коммутационной плате.
Указанный в прототипе двухспектральный фотоприемник отличается тем, что фоточувствительные элементы первой линейки выполнены из селенида свинца, а фоточувствительные элементы второй линейки выполнены из сульфида свинца.
Таким образом представленный двухспектральный фотоприемник предназначен для работы в ИК-области спектра.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание конструкции двухспектрального фотоприемника, способного работать в ультрафиолетовой и видимой областях спектра.
Технический результат достигается тем, что в двухспектральном фотоприемнике, содержащем модули, состоящие из двух фоточувствительных элементов, двух многоэлементных фоточувствительных линеек, при этом первая многоэлементная линейка выполнена чувствительной в одной области спектра, а вторая многоэлементная линейка выполнена чувствительной в другой области спектра, а модули расположены так, что фоточувствительные структуры, каждая из которых образована линейками, чувствительными в одной области спектра, имеют вид правильных многоугольников, при этом первая многоэлементная фоточувствительная линейка соединена через индиевые столбики с первым фоточувствительным элементом и выполнена из алмазной пластины, покрытой полупрозрачной металлической пленкой, а вторая многоэлементная фоточувствительная линейка соединена через индиевые столбики со вторым фоточувствительным элементом и выполнена из алмазной пластины, покрытой полупрозрачной металлической пленкой, причем под поверхностью полупрозрачной металлической пленки в алмазной пластине первой многоэлементной фоточувствительной линейки создан ионно-имплантируемый слой на основе бериллия, а вблизи поверхности контактирующей со вторым фоточувствительным элементом, второй многоэлементной фоточувствительной линейки создан слой p-типа, легированный бором.
Сопоставительный анализ с аналогичными конструкциями двухспектральных фотоприемников показали, что предлагаемая конструкция отличается тем, что первая многоэлементная фоточувствительная линейка соединена через индиевые столбики с первым фоточувствительным элементом и выполнена из алмазной пластины, покрытой полупрозрачной металлической пленкой, а вторая многоэлементная фоточувствительная линейка соединена через индиевые столбики со вторым фоточувствительным элементом и выполнена из алмазной пластины, покрытой полупрозрачной металлической пленкой, причем под поверхностью полупрозрачной металлической пленки в алмазной пластине первой многоэлементной фоточувствительной линейки создан ионно-имплантируемый слой на основе бериллия, а вблизи поверхности контактирующей со вторым фоточувствительным элементом, второй многоэлементной фоточувствительной линейки создан слой p-типа, легированный бором. Данная совокупность новых признаков не известна специалистам. Таким образом, предлагаемая конструкция двухспектрального фотоприемника отвечает критерию «новизна».
На фиг. 1 изображен двухспектральный фотоприемник.
Двухспектральный фотоприемник работает следующим образом.
При облучении фотоприемника ультрафиолетовым (УФ) светом в первой фоточувствительной линейке 1 УФ-фотоны проходят через полупрозрачное металлическое покрытие 2, поглощаются в приповерхностной области алмазной пластины и создают пары носителей заряда - электроны и дырки. При этом на металлическое полупрозрачное покрытие 2 подается напряжение отрицательной полярности по отношению к входному устройству первого фоточувствительного элемента и дырки, проходя через алмазную пластину, регистрируются первым фоточувствительным элементом 3. При этом видимый свет в первой пластине не поглощается.
При облучении фотоприемника видимым светом он проходит через вторую фоточувствительную линейку 4 и поглощается в области линейки, легированной бором 5. При этом создаются дырки, которые увлекаются приложенным электрическим полем и регистрируются вторым фоточувствительным элементом (6).
Вместе с тем, дырки и электроны, возникающие при поглощении ультрафиолетового света в приповерхностной области второй фоточувствительной линейки (4), рекомбинируют в области ионной имплантации 7 и не попадают во входное устройство второго фоточувствительного элемента 6.
Ионно-имплантируемый слой 7 выполнен из бериллия, поскольку ионная имплантация бериллием, как легким элементом, позволяет при реальных напряжениях ионной имплантации порядка 300-400 кэВ создавать ионно-имплантируемый слой достаточной протяженности несколько микрометров, соизмеримый по величине с областью полного поглощения ультрафиолетового света.
Первая и вторая линейки соединяются с фоточувствительными элементами при помощи индиевых столбиков 8. Фоточувствительные элементы находятся на общей коммуникационной плате 9.
Литература
1. B.C. Фещенко, А.А. Алтухов, А.Ю. Митягин, Н.Х. Талипов, В.А. Шепелев. Ультрафиолетовый фотоприемник форматом 128×128 пикселей на основе алмазного чувствительного элемента // Радиотехника и электроника, 2010, том 55, №6, с. 764-768
2. Филачев A.M., Пономаренков В.П., Дражников Б.Н., Бочков В.Д., Бычковский Я.С., Двухспектральный фотоприемник. Патент на полезную модель RU 2388115 от 16.03.2009.