ПЗС структура на GaAs

Даже когда ПЗС-структура работает при достаточном размахе тактовых импульсов и имеет хорошие профили распределения потенциала в области между затворами, обеспечивающими полный перенос свободных зарядов, остается дополнительный источник потерь заряда, возникающий вследствие захвата на ловушки. Источником таких ловушек являются химические загрязнения и структурные дефекты кристалла. Захват носителей на такие состояния обычно происходит за времена в пределах наносекунд, но освобождаются они за времена, зависящие от типа ловушки. По сравнению с кремнием, где обычными являются концентрации ловушек менее 10 см плотности ловушек в GaAs и других смешанных полупроводниках обычно составляют по меньшей мере в 100 и более раз большие величины. Но, несмотря на это, сообщалось о создании ПЗС-структур на GaAs с эффективностью переноса, приближающейся к кремниевым устройствам [26]. Одна из причин может состоять в том, что скорость освобождения заряда или время эмиссии из ловушки изменяются в очень широких пределах и, следовательно, различные ловушки будут обладать различными степенями влияния на характеристики устройства. Например, [c.89]

ОДИН особенно широко распространенный вид ловушек в GaAs — это дефект стехиометрии, известный как EL2, время эмиссии которого при комнатной температуре составляет около 10 с. Ясно, что ловушка этого типа не будет оказывать влияние на работу устройства в такой же значительной степени, как ловушка, имеющая время эмиссии порядка периода тактового цикла. В настоящее время природа ловушечных эффектов в ПЗС-структурах на GaAs в основном не исследована. [c.90]

Двумерный вариант такого устройства способен выполнять разнообразные линейные преобразования, такие как корреляция, фильтрация и фурье-иреобразование, как было показано для кремниевых формирователей изображения. Для структур на GaAs такие операции несомненно могли выполняться при ширине полосы частот, приближающейся к 1 ГГц. Хотя возможности расширения полосы частот ПЗС-структур на GaAs были хорошо изучены, технология получения двумерных формирователей изображения отработана плохо. Некоторые начальные результаты, полученные с устройствами в 32X32 элемента, являются обнадеживающими [18]. [c.95]

На рис. 3.19 представлено поперечное сечение пространственного модулятора света на основе ПЗС-структуры на GaAs. ПЗС на барьере Шоттки в этом случае является трехфазным устройством, в котором затворы, включающие одну из фаз, являются прозрачными для представляющих интерес длин волн. Излучение с длиной волны, превышающее длину волны отсечки и падающее по нормали к устройству, модулируется с помощью эффекта электропоглощения в канале ПЗС и проходит сквозь подложку. Из рис. 3.8 было видно, что пустая яма в ПЗС имеет [c.99]

На рис. 3.7 показан разрез GaAs ПЗС-структуры со скрытым каналом, сделанным на основе барьеров Шоттки. Термин скрытый канал относится к тому обстоятельству, что зарядовые пакеты удерживаются в п-легированном слое или канале, что отличает это устройство от приборов с поверхностным каналом, в которых заряд скапливается в поверхностном инверсном слое МОП или МДП-структуры. Существенными чертами являются омический входной контакт, через который носители инжектируются в устройство, матрица близко расположенных затворов на основе барьеров Шоттки и выходной омический контакт (обозначенный выходной узел ), который принимает с временной задержкой заряд сигнала. Устройство управляется серией сигналов, форма которых зависит от времени примеры некоторых из них показаны на рисунке. Назначение этих тактовых сигналов состоит в том, чтобы произвести выборку входного сигнала (подаваемого на Сг в данном варианте схемы). [c.85]

Ясно, что при больших скоростях работы носители в канале ПЗС-структур должны испытывать влияние значительной компоненты поля Е, параллельной направлению переноса. Численные расчеты показывают, что максимум поля, переносящего заряд, возникает на расстоянии около 0,4 L в глубь канала, где L — длина затвора [25]. Наоборот, это поле стремится иметь низкие значения под центром затвора вблизи поверхности полупроводника из-за закорачивающего действия металла. Это предполагает, что при работе с большими скоростями канальный слой должен быть довольно толстым, обычно микрон или более. Однако использование толстого слоя вступает в противоречие с двумя другими аспектами конструкции устройства. Во-первых, толстый слой будет иметь в соответствии с уравнением (3.2) высокое напряжение отсечки, и это сделает необходимым соответственно высокий размах тактовых напр5Гжений. Напряжение отсечки может быть уменьшено при снижении N, но за счет приносимой в жертву емкости, определяемой зарядом (пропорциональной NT) и, следовательно, динамического диапазона. Вторая проблема состоит в том, что для работы с большой скоростью размещенные на чипе вспомогательные цепи, такие как выходные полевые транзисторы или формирователи тактовых импульсов, требуют применения тонких канальных слоев. На рис. 3.11 изображены эти противоречивые требования к п-слою с концентрацией доноров N на полубесконечной подложке. Кривая В — это линия постоянного напряжения отсечки, составляющего 3,5 В. Это значение выбрано потому, что для применений при гигагерцевых тактовых частотах максимальный размах тактового напряжения не должен выходить за пределы от 5 до 7 В. Кривые постоянной, определяемой зарядом емкости NT, показаны пунктирными линиями, и ясно, что динамический диапазон быстро уменьшается для толстых слоев. Участок, обозначенный Л, однако, является типичной областью параметров для конструкций полевых транзисторов на широкозонном GaAs и, следовательно, является желательной областью режимов для вспомогательных электронных цепей- на полевых транзисторах. Таким образом, требования к ПЗС-струк- [c.90]

Пример устройства, использующего одномерную ПЗС-струк-туру на GaAs, был описан в [13]. ПЗС-структура, показанная сверху на рис. 3.17, имела прозрачные электроды затвора и маску с модулированной апертурой, изготовленную интегрально непосредственно сверху на электродах затворов. Результаты тестирования, показанные на двух нижних фотографиях, были получены при освещении устройства короткими лазерными импульсами и считывании заряда со скоростью 1 МГц. Выходной сигнал ПЗС-структуры (нижнее фото) повторяет апертуру входного сигнала, которая видна на фотографии устройства сверху на рис. 3.17. Электрический входной сигнал, состоящий из двух импульсных выбросов (среднее фото), подтверждает, что эффективность переноса заряда является высокой. [c.95]

ЭТО является главным препятствием для технологии описанных выше устройств. Недавний всплеск интереса к интегральным схемам на GaAs дает надежды на то, что однажды появятся матрицы детекторов со сверхвысокой степенью интеграции и ПМС, созданные на основе ПЗС-структур. [c.112]

Надежды на объединение модулятора на квантоворазмерных структурах с ПЗС выглядят вполне обещающими. Фактически недавно была продемонстрирована успешно работавшая ПЗС, подложка которой включала квантоворазмерную структуру [12]. На рис. 3.28 показан разрез такого устройства. Уникальная особенность ПЗС — использование одиночной квантовой ямы для создания канала. Удержание носителей в тонком слое уменьшает вероятность захвата на глубокие ловушки, что представляет общую проблему для ПЗС на основе GaAs и AlGaAs. Хотя диапазон изменений канального потенциала в первом устройстве составлял менее 1 В и, следовательно, не мог быть использован для наблюдения модуляции, устройство продемонстрировало жизненность концепции интеграции модуляторов на квантоворазмерных структурах и ПЗС на одной подложке. [c.109]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...