Photodétecteurs à base de Ga1-x Alx Sb dans la gamme 1,3-1,6 μm

HAL Id: jpa-00245147

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Photodétecteurs à base de Ga1-x Alx Sb dans la gamme

1,3-1,6 µm

L. Gouskov, M. Boustani, G. Bougnot, C. Gril, A. Joullié, P. Salsac, F. de

Anda

To cite this version:

Photodétecteurs à

base de

_{Ga1-x Alx}

Sb

dans la gamme

1,3-1,6

03BCm

(*)

L.

Gouskov,

M.

_Boustani,

G.

_Bougnot,

C.

_Gril,

Centre

_{d’Electronique}

de

_Montpellier

_(CEM), Université des Sciences et

_Techniques

du _Languedoc, 34060

_Montpellier

Cedex, France

A.

_Joullie,

P.

_Salsac,

Equipe

de

_{Microoptoélectronique}

de

_Montpellier

_(EM2),

Université des Sciences et Techniques du Languedoc,

34060

_Montpellier

Cedex, France

et F. de Anda

Institut _{Polytechnique, Mexico,}

_Mexique

(Reçu le _{25 juillet} 1983, révisé le 9

_septembre,

_accepté le 19

_septembre

₁₉₈₃₎

Résumé. 2014 Deux

types de

_{photodétecteurs}

à

_Ga1-xAlxSb

_{(x ~ 0,17)} ont été _fabriqués et caractérisés : des diodes mésa diffusées Zn

_p+/n

et des

_{hétérojonctions}

_oxyde d’indium _dopé étain

_{(ITO)/Ga1 -xAlxSb}

n. _L’alliage ternaire

Ga1-xAlxSb

était _fabriqué par épitaxie en _{phase liquide} sur des substrats de GaSb. Pour les diodes

_{p+/n le}

courant

inverse _peut être _{attribué à l’effet tunnel assisté par des pièges,} il a pour valeur 6 x 10-4

A/cm2

à 2014 1 V

(Nd -

Na = 1016

cm-3).

La sensibilité de _ces diodes

dépend

fortement de la

_profondeur

de la _jonction, elle est

voisine de _{0,32 A/W pour} une

profondeur

de 0,5 03BCm. Les diodes

ITO/Ga1-xAlxSb

sont très _analogues à des diodes

Schottky.

Le _claquage se situe vers - 15 V à 300 K pour _{Nd -}

_Na

= 7 x 1016

cm-3,

_Jinv

_(- 1 _V) = _1,7 x

10-4

_A/cm2.

L’efficacité _quantique est de _{0,5 juste au-dessus du gap, le maximum de réponse}

_spectrale

se situe

dans le visible. La discussion de ces résultats conduit à conclure que l’amélioration de ces

_{dispositifs implique}

la diminution du niveau de _dopage de la zone active.

Abstract. - Two

types of photodetectors involving the _{ternary alloy}

_Ga1-xAlxSb

_{(x ~ 0.17)} have been fabricated

and characterized : Zn diffused

_p+/n

_Ga1-xAlxSb

mesa diodes and Sn

_doped

indium oxide

_{(ITO)/Ga1-xAlxSb}

n

heterojunctions.

The

_Ga1-xAlxSb

ternary alloy was _{grown by}

_{liquid phase epitaxy}

on GaSb substrates. For

_p+/n

diodes the reverse current can be attributed to _tunnelling

_{through traps,}

it is about 6 x 10-4

A/cm2

at - 1 V for

_{Nd - Na}

= 1016 cm-3. The sensitivity of these diodes is

strongly dependent

_on the

depth

of the

junction,

it is near 0.32 _A/W for a _{0.5 03BCm}

_deep

_junction.

ITO/Ga1-xAlxSb

diodes are _{very similar} to

_Schottky

diodes. The’breakdown occurs near - 15 V at 300 K for

_{Nd - Na}

= 7 x 1016

cm-3,

_Jinv

_(- 1 _V) = 1.7 x 10-4

A/cm2.

The

_spectral

_{response of the quantum}

effi-ciency

is about

_{0.5 just}

_{below the gap, its maximum appears in the visible range. The discussion of the results} leads

to the conclusion that these devices may be improved by a decrease of the _doping level of the active

_region.

Classification

Physics Abstracts 73.40 - 86.30

1. Introduction.

Plusieurs matériaux semiconducteurs retiennent actuellement l’attention en vue de l’élaboration de

photodétecteurs

dans le

_{proche infrarouge.}

_1,3

et

1,55

03BCm, gamme de

longueurs

d’onde intéressant la

(*) Travail soutenu par la DAII et la D.G.R.S.T.

transmission _par fibre

_optique.

Parmi _eux, les

_alliages

III-V GaInAsP

_épitaxiés

sur InP sont les

_plus

déve-loppés

et

_présentent

de très bonnes

_{performances [1].}

Cependant

le

_rapport

des coefficients d’ionisation des trous et des électrons

_f31(X

dans ces matériaux

est faible

_(0,83)

d’où une valeur élevée du facteur

d’excès de bruit et _par suite un faible

_rapport

_signal/

bruit en

_régime

d’avalanche

_[2].

782

L’intérêt de

_l’alliage

ternaire III-V

_Ga1-xAlxSb

réside dans le fait

_qu’il

associe une bande interdite

à transition directe _{pour 0} x

0,165

d’énergie

comprise

entre

0,73

et

_0,92

eV

_(soit

1,7

à

_1,35

_gm)

et un _rapport

/3/a. présentant

un maximum

_égal

à 20

[3-4]

provenant d’un effet résonnant

lorsque

l’énergie

de l’éclatement

_spin-orbite

₄₀

est

_égale

à celle de la bande interdite directe

_Eo.

La

_figure

1

_présente

les variations des bandes interdites

r,

L et X et du _rapport

L1olEo

en fonction de la

_composition

x en aluminium

de

_{Gal _ xAlxSb}

à 300 K

_[5].

Hildebrand et al.

_[3-4]

fixent à

0,065

la valeur de x à la résonance alors _que

la

_figure

1 la situerait

_plutôt

vers x =

0,02.

L’alliage

II-VI

_{CdHgTe présente}

un effet de

résonance

_analogue

dans la _gamme de

_longueur

d’onde

_1,3-1,6

_ktm. C’est la raison _pour

_laquelle

il constitue

également

un matériau intéressant _pour la

photodétection

en

_régime

d’avalanche.

Nous décrivons ici nos

_premiers

résultats

concer-nant deux

_types

de structures

_{photodétectrices}

uti-lisant

_l’alliage

ternaire

_Ga1-xAlxSb.

Ces deux struc-tures sont élaborées à

_partir

de couches de GaAlSb

épitaxiées

en

_{phase liquide}

sur des substrats de GaSb.

Dans la _gamme de

_{composition correspondant}

à

une bande interdite à transition directe, le désaccord

de maille de

_l’alliage

_par

_rapport

à GaSb n’excède pas

1,1

x

10- 3

ce

qui

autorise une très bonne

épi-taxie. Les deux structures étudiées sont les suivantes :

-

photodiode

mesa à

_homojonction

p+

n à

GaAlSb

-

photodiode

à

_{hétérojonction}

_In203(Sn)/

GaAlSb.

Fig. 1.

- Variations des diverses

énergies

de bandes inter-dites en fonction de la

composition

x en aluminium de

Ga, -,,Al,,Sb.

Variation du _{rapport d o}

_(énergie

de

l’éclate-ment

_{spin-orbite)/Eo (énergie}

de bande interdite _directe)

en fonction de x.

[Band

gap energies versus Al

_composition

x in

_{Ga1 - xAlxSb.}

d o/Eo

versus _{x ; Ao spin} orbit

_splitting

energy;

Eo :

direct band gap

energy.]

2. Photodiodes mesa

p +

n à GaAlSb.

En

_régime

d’avalanche,

le facteur de bruit minimum

est associé aux _porteurs dont le coefficient d’ionisation

est maximum. Pour GaAlSb

_{où fl}

> a, il

importe

que la

multiplication

intéresse les trous d’où le choix d’une structure

_p+

n.

2.1 ELABORATION. - Le substrat de

GaSb,

d’orien-tation

₍₁₁₁₎

B,

est fortement

_dopé

au tellure : n = 3 x

101 g cm - 3.

La couche n ternaire est réalisée _par

_épitaxie

en

_{phase liquide}

_(EPL)

à 550 °C avec x

0,17

et avec, dans certains cas, une couche

_tampon

n+. Le

dopage

n de la couche est

_produit

_par introduction de tellure dans la solution _par l’intermédiaire de GaSb

_dopé

Te ;

le tellure doit assurer la

compensa-tion des

_accepteurs

résiduels et un

_dopage

n

optimum

pour la

photodétection.

La concentration en tellure

dans la solution est évaluée à

_partir

du coefficient de

ségrégation k -

12 du tellure dans GaAlSb

_{(x -}

0,2,

T

_épitaxie

= 550

OC) [6-7-8]

afin d’obtenir _un

dopage

n voisin de 1016 cm- 3.

L’épaisseur

des couches est

comprise

entre 5 et _{10 pm. La} couche

_p+

est ensuite formée _par diffusion de zinc à

_partir

d’une source

gazeuse, en

_ampoule

_scellée,

à 510 °C. Elle

_présente

une densité

_{d’accepteurs}

très élevée, évaluée _par

analyse

à la microsonde

_ionique

à

102° cm-3.

La

profondeur

de

_jonction

_peut être

_ajustée

à des valeurs

supérieures

ou

égales

à

_0,5

_ktm en

agissant

sur la durée

de diffusion. Les contacts

_ohmiques

avant et arrière

sont réalisés

_{respectivement}

_par

_{évaporations d’alliages}

Au-Zn et

Au-Ge,

suivies de recuit à 350 OC. Les mesas

de diamètres

_300,

220 ou _{150 gm} sont réalisées _par

photolithographie

et _gravure au KKI

₍₂

HCI,

1

_CH3COOH,

2

_H202).

La base est soudée sur un boîtier T05 et le contact

supérieur

est assuré _par

_collage

d’un fil d’or à la résine

epotek.

Z . 2

CARACTÉRISTIQUES ÉLECTRIQUES

ET

PHOTOÉLEC-TRIQUES. - Les

caractéristiques

capacité-tension

montrent _que les

_jonctions

sont

_abruptes

avec des

valeurs

_{Nd - Na}

variant entre

1016

et

_1,2

x

1017

et

des

_potentiels

de diffusion

_Vd

_{voisins de 0,75} V. La

figure

2 montre une

_dispersion

non

_négligeable

des mesures _pour des diodes d’une même

_plaquette

épi-taxiée. Les

_{caractéristiques}

1- Y à l’obscurité en

direct sont données sur la

_figure

3. La variation du

courant suit la loi

_{exponentielle 1=1°}

eqvlnkt

sur

environ trois modules avec n voisin de 2.

Les

_{caractéristiques}

inverses font

_apparaître

un

claquage

doux _pour des tensions variant entre - 2 et - 5 V. Les densités de

courant inverse observées à .

- 1 V sont de 10- 2

A/CM2

pour

Nd - Na

=

1,2

x

1017 cm- 3

et de 6 x

10-4

A/CM2

_pour

_{Nd - Na}

=

10 " cm - 3

_(Fig.

_4).

Pour un

dopage

voisin de 1017

cm- 3,

le

_transport

Fig.

2. -

Caractéristiques

C - 2 = f (V ) _{pour des diodes à}

homojonction

p+/n

tirées d’une même

_{plaquette épitaxiée.}

[C - 2

= f(V) for

p+/n

homojunctions

made on the same

Ga1-xAlxSb epitaxial

layer.]

Fig.

3. -

Caractéristiques

directes 1 - V à 300 K pour des diodes à

_homojonction

tirées de

_{plusieurs plaquettes}

épitaxiées.

[Direct 1 - V characteristics at 300 K of _{homojunctions} made on various

_{epitaxial layers.]}

pièges [9].

Le courant inverse varie alors suivant la loi

où

_{Et désigne}

la hauteur de la barrière tunnel au

niveau du

_piège

assurant la transition

tunnel,

V’ = Vd

+

V ;

K,

et

_K2

sont des coefficients

dépen-dant du

_dopage,

obtenus en admettant les mêmes

expressions

que pour l’effet tunnel bande à bande. La

Fig.

4. -

Caractéristiques

inverses

_{d’homojonctions}

_p+/n

pour divers dopages n.

[Reverse 1 - V characteristics of

_p+/n

_{homojunctions}

with various n

_doping

_level.]

figure

5 montre le bon accord des résultats

expérimen-taux avec la loi ci-dessus à deux

_{températures}

77 et

300 K. Pour une

_énergie

de

_{piège présentant}

un

coeffi-cient de

_température

a

La

_figure

5

_permet

de déterminer

_rxIEt(77)

=

1,94

x

10-4

K-1,

valeur

_comparable

à la valeur

3,68

x

10- 4 K -1

déterminée par Tabatabaie

[9]

sur des

jonctions

p+

n

implantées

Be.

A très faible

_polarisation

_inverse,

le courant n’est pas dominé par cet _{effet tunnel assisté par}

_pièges,

il est

probablement

dû à des fuites en surface car les diodes

n’ont subi aucune

_passivation.

Les

_réponses

_spectrales

de diverses diodes

_p+

n sont

représentées

sur la

_figure

6. Ces

_réponses

sont

iden-tiques

à

_polarisation

nulle et à - 1 V.

_Après

un flanc

abrupt correspondant

au seuil

d’absorption,

le maxi-mum de sensibilité est

atteint ;

on observe un

_plateau

784

Fig. 5. - Variations de

Iinv/V’3/2

en fonction de V’-1/2

d’une diode

_p+/n

GaAlsb. V’

_{= Vd}

+ V ; V : tension inverse _appliquée.

[Variations of

_{Ireverse/V’3/2}

versus V’-1/2 for a

p+/n

GaAISb

diode. V’ _{= V d} + V ; V : reverse

_applied

_voltage.]

de la

_jonction

en accord avec un modèle dans

_lequel

tous les

_{photoporteurs}

seraient

_générés

dans la zone

de

_{charge d’espace}

et dans la

base,

la couche

_p+

ne

jouant qu’un

rôle de filtre. La

_figure

7 montre la variation relative du rendement maximum en fonction

de éette

_profondeur

de

_jonction

_Xj.

Le coefficient

d’absorption a qui

s’en déduit est de

104

cm-1 à

1,3

pm pour x =

0,17

(ce

qui

est du même ordre de

grandeur

que les évaluations déduites

d’interpolation

des courbes

_{d’absorption optique).}

3.

_{Hétérojonctions ln2o3 dopé}

_{Sn(ITO)/GaAlSb.}

Les

_{hétérojonctions}

mettant en oeuvre

_l’oxyde

métal-lique

conducteur

_{ln2o3 dopé}

Sn ont été

_largement

développées

dans le domaine de la conversion

photo-voltaïque

solaire

_[10-11].

L’intérêt de l’ITO réside dans le fait

_qu’il

réalise simultanément la zone n de la

jonction

et l’électrode

_conductrice,

_transparente et

antireflet.

_{Cependant l’absorption}

_par

_porteurs

libres

qui

devient dominante dans

_{l’infrarouge}

_peut

diminuer les

_{qualités optiques}

des couches d’ITO dans le

Fig.

6. -

Réponses

spectrales

de diverses diodes mesa

p+/n. ~ :

rendement _{quantique externe; S : sensibilité;} Ge 179 : Photodétecteur _{Ge (CGE)}

[Spectral

responses of

various

_{mesa p+/n}

_{diodes. 1 : external}

quantum

efficiency ; S : sensitivity;

Ge 179 : Ge photo-detector _(CGE).]

Fig. 7. - Variation relative du rendement de

photodétec-teurs

_p+/n

à GaAlSb en fonction de

_{l’épaisseur Xj}

de la

couche

_{p +}

[Variation

of the _efficiency

_{of p+/n}

GaAlSb

_{photodetectors}

versus the

depth Xj

of the

p+

layer (arbitrary

unit).]

domaine

_qui

intéresse les communications _par fibres

optiques

à

1,3

gm. Il faut donc

optimiser

ces couches

3.1 ELABORATION DES DIODES. - Deux

_techniques

de

_dépôt

d’ITO ont été mises en oeuvre :

e la

_{pulvérisation chimique}

réactive ou _{« spray »}

dans

_laquelle

la couche de GaAlSb est

_portée

à 400 OC.

e la

pulvérisation cathodique

(1)

dans

laquelle

la

couche n’est _pas chauffée.

Dans les deux méthodes il est

_possible,

en

_jouant

sur

les

_{paramètres expérimentaux, d’ajuster}

le

_dopage

et

donc les

_{propriétés optiques}

des couches à 1,3 gm.

Cependant

le

_dépôt

_{par « spray »} conduit à une

réflexion anormalement élevée de la structure

ITO/GaAlSb probablement

due à la formation d’une couche d’interface d’indice inférieur à l’indice de l’ITO. Seul le

_dépôt

_par

_{pulvérisation cathodique}

a donc été

retenu. Des

_dépôts

uniformes ont été réalisés sur

substrat GaSb ou GaAlSb et sur _pyrex afin d’étudier

les

_{propriétés optiques}

de la structure

_ITO/GaAlSb.

Les

_dépôts

ont été réalisés à travers un _masque

_percé

d’ouvertures de diamètre

₀

= 300

gm afin de former les

_{photodétecteurs.}

Le contact arrière est réalisé à l’aide d’Au-Ge comme _pour les

jonctions

p+

n, les

prises

de contact sur la diode se font à la

_{laque d’argent.}

3.2 ETUDE OPTIQUE DE LA STRUCTURE

_ITO/GaAlSb.

- Cette étude

montre _que les

_{propriétés optiques}

des

structures ITO «

_{sputtering »/GaAlSb}

sont

convena-blement décrites dans le

_{proche infrarouge}

_par celles d’une

_couche,

dont les indices réel et

_{imaginaire nc et}

kc

sont donnés _par le modèle de Drude-Lorentz

_[12],

déposée

sur un substrat GaAlSb dont les

_{indices ns}

et ks

sont donnés _par

_{Seraphin [13]}

et Ance

_[14].

Cela nous a conduit à une évaluation du

_dopage

de la

couche d’ITO assurant :

1. une transmission T

_supérieure

à 66

% (les

_pertes

optiques

sont dans ce cas

_égales

aux

_pertes

_par

réflexion sur un substrat nu de

_GaAlSb).

2. une résistance

_{série r.}

inférieure à

_1/10

de la

résistance de

_charge

couramment utilisée en

photo-détection

_{(50 Q).}

Dans le cas d’une collection par anneau

_circulaire,

Wyeth [15]

a _{montré que rs} est reliée à la résistance carrée

_Ru

de la couche _par la

_{relation rs}

=

RU/8

_n.

Pour rs

5

03A9,

on a alors

_R~

126 Q.

Le modèle de Drude-Lorentz

_permet

le calcul

_{de nc}

et

_kc

à

1,3

gm en fonction du

dopage

de l’ITO

(on

s’est

fixé

_{03B5’réseau}

=

3,61 ;

m:(ITO)

=

0,2 mo ;

Po = 40

cm2/V .

S).

L’épaisseur e

de la couche antireflet est donnée _par

03BB/4n

soit

_1,3/4

n. La résistance carrée de la couche est

ensuite calculée. La transmission de cette couche est

donnée _par

_Berning

_[16]

en fonction de _nc,

kc, ns, ks

et e.

La

_figure

8 montre _que, dans la _gamme de

_dopage

7 x

1019

_N

_1,9

x

1020 cm-3, les couches d’ITO

peuvent assurer une bonne transmission et une

résis-tance série suffisamment faible pour la réalisation d’un

photodétecteur ITO/GaAISb.

(1 )

Réalisée au C.E.R.T., Toulouse par M. J. Bernard.

Fig.

8. - Transmission T et résistance carrée

Rp calculées de couches antireflets d’ITO

_déposées

sur GaAlSb à 2 = 1,3

03BCm.

[Calculated

transmission T _{and square resistance}

_RD

of

antireflecting

ITO

_coatings

on GaAlSb (Â = 1.3

um).]

3.3 PROPRIÉTÉS

ÉLECTRIQUES

ET

_{PHOTOÉLECTRIQUES.}

- Les

_{caractéristiques électriques}

des diodes

ITO/GaAlSb

ont été très améliorées _par un recuit de

30 min. à 200 OC à l’air. Par contre, les

réponses

spec-trales sont _peu affectées _par ce recuit. Nous discuterons

ici les

_{caractéristiques électriques après}

recuit des meilleures diodes obtenues sur une couche

_GaAlo,2Sb

dopée

à 7 x

1016 cm-3.

- La

figure

9

_présente

les variations 1- V en

direct en fonction de la

_{température.}

Dans le domaine

exponentiel,

le coefficient de

_qualité

est voisin de

1,3

entre 190 et 300 K

_puis

_augmente

_quand

la

_température

baisse. Dans ce domaine de

_température

la variation

du courant

_{7o (extrapolation}

de I direct

_{pour V}

=

0)

en fonction de T obéit à la loi

lo =

AT2

e-âE/kT

et la valeur de la barrière 0394E déterminée

expérimenta-lement est

_égale

à 460 meV.

Ces

_{caractéristiques}

directes sont très

_proches

de celles obtenues sur des diodes

_{Schottky Au/GaAlSb}

pour

lesquelles

le coefficient de

qualité

était

égal

à

1,4

et la hauteur de barrière 500 meV.

- La

figure

10 montre _que le courant inverse suit

une loi

_quasi

_{exponentielle}

en fonction de la

polarisa-tion,

avant le

_claquage

aux environs de - 15 V à 300 K. A - 1 V la densité de courant inverse est de

1,7

x

10-4

A/cm2,

elle est inférieure à celle mesurée

sur les diodes mesa réalisées sur la couche n

_dopée

à

1016

_{cm-3 :}

6 x

10-4

A/cm2.

La tension de

claquage

par

ionisation,

donnée par la loi

semi-empirique,

VB = 60 (Eg 1,1)3/2 (Nd - Na 1016)

-3/4

[2]

vaut - 12 V ;

Cette estimation est en assez bon accord avec la valeur

expérimentale.

D’autre _part le coefficient de

tempéra-ture

_positif

de

_VB

semble

_indiquer

_{que, au-delà de}

- 15

786

Fig. 9. -

Caractéristiques

directes 1 - V en fonction de T des diodes _ITO/GaAlSb 157 _après recuit.

[Direct

I - V characteristics at various temperatures for the heat annealed ITO/GaAlSb 157

_diode.]

A

_polarisation

inverse _moyenne

_{(- 4 V),}

le courant

suit une loi

_{exponentielle Iinv}

= J’ e-Ea/kT

avec

Ea

= 253 meV

pour 190 T 300 K. Le

régime

de

transport

en inverse n’est _pas dû à la

génération-recombinaison

_puisque

le courant _{n’est pas}

propor-tionnel à

_(Vd

+

_V)1/2;

_cependant

la forte variation observée en fonction de T ne semble pas non

_plus

compatible

avec un

régime

tunnel.

- Les

spectres

du rendement

_quantique

externe

"e xt mesurés sur trois diodes réalisées sur des couches

épitaxiées

de

_compositions

différentes sont

_présentées

sur la

_figure

11. On note le

_décalage

du seuil de

_réponse

associé aux valeurs différentes des bandes interdites.

Le maximum de

_réponse

ne se situe _pas au niveau de la

fréquence

de

_coupure

=

1,24/Eg,

mais est très décalé

vers le visible.

Nous avons

_essayé

de rendre

_compte

de ces

_réponses

spectrales

par une modélisation

simple :

e Modèle de

l’hétérojonction

Les

_{caractéristiques}

_électriques

ayant montré la

grande analogie

entre les structures

_ITO/GaAlSb

et

Au/GaAlSb,

nous avons

_pris

un modèle

_Schottky

pour le calcul du rendement.

Fig. 10. -

Caractéristiques inverses I - V en fonction de T des diodes

_{ITO /GaAISb}

157

_après

recuit.

[Reverse 7 - V characteristics at various temperatures

for the heat annealed GaAlSb 157

_diode.]

e Choix du _spectre de oc

La

_figure

12 montre les _spectres du coefficient

d’absorption

a de

_{Ga1- xAlxSb}

_pour x = 0 et _x =

0,24

d’après Seraphin [13]

et Ance

_[14].

Le seuil du

rende-ment mesuré _pour l’échantillon 157

_permet

de déter-miner la

_position

du flanc

_{d’absorption.}

A

_plus

courte

longueur

d’onde nous avons

_interpolé

les résultats donnés par Ance et

_Seraphin.

La

_figure

13a

_présente

les _spectres calculés du rendement interne flint en fonction de a _pour une

largeur

de zone de

_charge

d’espace

W =

0,33

_gm

(- 2 V),

une

_épaisseur

de la couche de GaAlSb

d = 5 gm et _une recombinaison à l’interface

GaAISb-GaSb telle

_{que 03BEp =}

s i t p

=

103,

pour des valeurs de la

longueur

de diffusion

_Lp

variant entre 1 et 5 _{03BCm ;}

_sp

et

ip

représentent respectivement

la vitesse de

recombi-naison à l’interface

_GaAISb/GaSb

et la durée de vie des

porteurs

minoritaires dans

_GaAlSb(n).

Ces

_spectres

Fig. 11. -

Réponses

spectrales

de

_{~ext à - 1 V}

pour trois

photodiodes

ITO/GaAISb. La valeur absolue _{de il} est

donnée par

comparaison

à la _réponse à un flux de

4,1 x 1014

photons/cm2.s

à 03BB = 0,63

pm.

[External spectrum response

~ext at - 1 V

for three

ITO/GaAISb

photodiodes. il

has been determined

_by

an

absolute measurement at = 0.63 um with _a

photon

flux

of 4.1 x 1014

photons/cm2 .

_s.]

Fig.

12. -

Spectres

du coefficient

_{d’absorption}

a de GaAlSb

échantillon 157 (x = 0,20); x = 0,15.

[Absorption

coefficients a

spectra

of

Ga1-xAlxSb.

---sample

157 (x = 0.20); _x =

0.15.]

REVUE DE PHYSIQUE APPLIQUÉE. - _T.

18, N° 12

Fig. 13a. -

Rendement interne Y/int =

f((1.)

pour : W = 0,33 um,

dGaAlSb

= 5

03BCm, 03BEp

=

103,

Lp

= 1; 1,5 ; 2 ; 5 03BCm ; 2013 2013 2013

expérim. ;

calcul.

[Internal quantum

efficiency

spectra 11int for W = 0.33 03BCm,

dGaAlSb

= 5 um,

03BEp

=

103,

Lp

= 1, 1.5, 2, 5 03BCm.

-experiment ; calculation.]

Le meilleur accord est obtenu pour

_Lp

=

1,5

gm. La

_figure

13b _compare dans ce cas les

_réponses

spectrales il

=

f(À) expérimentale

_et calculée.

Le coude observé

après

le seuil sur le _spectre de _~int

correspond

au coude du _spectre

_{d’absorption}

vers

a = 5 x

103 cm -1. Cette valeur de

a n’est _pas assez

élevée _pour assurer une collection

_optimale

si W est

aussi faible que

0,33

gm et si

_Lp

ne vaut _que

_1,5

_pm.

L’amélioration du

_{photodétecteur}

_{passe par} l’accroissement de W

_(réduction

du

_dopage,

augmen-tation de la

_polarisation

_inverse)

afin d’assurer le rendement maximum dans cette

_région

où les

_porteurs

sont accélérés _par le

_{champ électrique.}

Nous avons

estimé flint =

0,95

pour

Nd - Na

=

1015 cm-3

à

V = - 10 V au

_point

du

_spectre

où a = 5 x

103 cm-1.

Fig. 13b. -

Comparaison li = f(03BB)

experimental

_et

cal-culé

_{Lp =}

_{1,5 03BCm.}

[Comparison

between

_experimental

and calculated ili =

f(03BB) ;

Lp

= 1.5

lim.]

788

4. Conclusion.

Deux _types de

_{photodétecteurs}

utilisant une couche

active de GaAlSb ont été réalisés.

Pour des

_{dopages équivalents,}

les

_photodiodes

à

hétérojonction présentent

un courant inverse

_plus

faible

₍₁₂₀

nA à - 1 V soit

_1,7

x

10-4

A/cm2)

et une

tension de

_claquage

_plus

élevée

_{( -}

_{15 V).}

,

La sensibilité des

_{photodétecteurs}

est fortement liée à la

_profondeur

de la

_jonction,

elle est donc

_supérieure

dans le cas des diodes

_ITO/GaAISb.

L’amélioration des

_{dispositifs implique :}

-

un raffinement de la

_technologie

afin de réduire les courants de fuite en

_{inverse ;}

-

une réduction du

_dopage

de la couche active afin que les

photoporteurs

soient tous créés dans la zone de

charge

d’espace

dès la fin du seuil

d’absorption ;

-

une réduction de la

_profondeur

de la

_jonction

dans le cas des

homojonctions

en faisant

_appel

_par

exemple

à la

_{technique d’implantation ionique;}

- l’élaboration d’une

hétérojonction

avec fenêtre

GaAlSb de x

plus

élevé.

Remerciements.

Nous adressons nos remerciements à M. Gouskov

(CEM)

pour la fourniture des substrats de GaSb et à M. J. Bernard

_(CERT)

_pour la réalisation des

_dépôts

d’ITO.

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