ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенный анализ основных типов оптоэлектронных преобразователей показал, что перспективной конструкцией для создания однокристального преобразователя – усилителя света с высоким коэффициентом усиления оптической мощности является конструкция ГС с ПООС, аналогичная изображенной на рис. 1.8 и работающая в режиме оптического ключа. Действительно, ГС без ПООС (см. рис. 1.6 или рис. 1.10) обладают достаточно высокой чувствительностью (Pвкл 10–9 Вт), но величина коэффициента усиления мощности входного оптического излучения у таких ГС, не превышающая 100, недостаточна для непосредственного применения их в качестве преобразователей ИК-изображения.

При использовании ГС с ПООС, работающей в режиме оптического ключа, мощность выходного излучения ГС во включенном состоянии можно регулировать изменением нагрузки в цепи питания, добиваясь таким образом необходимой для практического применения величины коэффициента усиления. Как показали исследования (см. [91]), величина отношения Рвых/Рвх в приборах с ПООС достигает 5·105 для Рвх 1 нВт. Имеющая в этом случае нелинейный характер зависимости коэффициента усиления оптической мощности от ее уровня может быть преодолен при использовании специального режима электропитания, что позволяет достичь линейной зависимости мощности выходного излучения от мощности входного ИКизлучения и в итоге получить контрастное изображение.

53

СПИСОК ТЕРМИНОВ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

МЛЭ – молекулярно-лучевая эпитаксия; ЖФЭ – жидкофазная эпитаксия; ГС – гетероструктура; ДГС – двойная гетероструктура;

СИД – светоизлучающий диод; ФТ – фототранзистор; ГФТ – гетерофототранзистор;

ПООС – положительная оптическая обратная связь; ВАХ – вольт - амперная характеристика;

BICFET – полевой транзистор с биполярным инвертированным каналом;

DOES-прибор – p-канальный двухэлектродный оптоэлектронный переключатель на двойной гетероструктуре;

прибор LEDISTOR – трехэлектродный оптоэлектронный с тиристорной ВАХ.

54

ЛИТЕРАТУРА

1.Meyerhofer D., Keizer A.S. and Nelson H.. A Light-Activated Semiconductor Switch// J. Appl. Phys., 1967. Vol.38. No.1. P.111 – 123.

2.Kruse P.W., Pribble F.C. and Shulze R.G.. Solid-State InfraredWavelength Converter Employihg High-Quantum-Efficiency Ge-GaAs Heterojunction// J. Appl. Phys., 1967. Vol.38. No.4. P.1718 – 1720.

3.Phelan R.J., Jr.. InSb-GaAsP Infrared to Visible Light Converter// Proc. IEEE 1967. Vol.55. P.1501 – 1502.

4.Lee C.P., Gover A., Margalit S., Samid I. and Yariv A. Barriercontrolled low-threshold pnpn GaAs heterostructure laser// Appl. Phys. Lett. 1977. Vol.30, No.10, P.535 – 538.

5.Katz J., Bar-Chaim N., Chen P.C., Margalit S., Ury I., Wilt D., Yust M. and Yariv A.. A monolithic integration of GaAs/GaAlAs bipolar transistor and heterostructure laser// Appl. Phys. Lett. 1980. Vol.37, No.2, P.211 – 213.

6.Bar-Chaim N., Harder Ch., Katz J., Margalit S., Yariv A. and Ury I.. Monolithic integration of GaAlAs buried-heterostructure laser and a bipolar phototransistor// Appl. Phys. Lett. 1982. Vol.40, No.7, P.556 – 557.

7.Ury I., Lau K.Y., Bar-Chaim N. and Yariv A. Very high frequency GaAlAs laser field-effect transistor monolithic integrated circuit, Appl. Phys. Lett. 1982/ Vol.41, No.2, P.126 – 128.

8.Eisfeld W., Werling U. and Prettl W.. Infrared to visible upconversion using GaP light-emitting diodes// Appl. Phys. Lett. 1983. Vol.42, No.3, P.276 – 278.

9.Arai Y., Sakuta M. and K.Sakai. GaAs Light Emitting Device with Light-Activated Negative Resistance// J. Appl. Phys. 1970. Vol.9, P.853 – 854.

10.Алферов Ж.И., Андреев В.М., Корольков В.И., Никитин В.Г. и Яковенко А.А.. p–n–p–n-структуры на основе GaAs и

твердых растворов AlxGa1-xAs// ФТП. 1970. Т. 4, вып.3, С.578 – 581.

11.Алферов Ж.И., Корольков В.И., Никитин В.Г., Третьяков Д.Н. Твердотельный преобразователь инфракрасного излучения//

ФТП. 1971. Т. 5, вып.8, С.1503 – 1507.

12.Алферов Ж.И., Андреев В.М., Корольков В.И., Никитин В.Г., Портной Е.Л. и Яковенко А.А. Рекомбинационное излучение в четырехслойных структурах на основе гетеропереходов GaAsAlAs// ФТП. 1972. Т. 6, вып.4, С.739 – 741.

55

13.Алферов Ж.И., Корольков В.И., Никитин В.Г. и Яковен-

коА.А. p–n–p–n-структуры на основе гетеропереходов GaAs-AlxGa1-xAs//

ФТП. 1972. Т. 6, вып.7, С.1300 – 1305.

14.Алферов Ж.И., Корольков В.И., Никитин В.Г., Смирнов В.Б., Яковенко А.А. Исследования переходных процессов в электролюминесцентных p–n–p–n-структурах// ФТП. 1973. Т. 7, С.914 – 918.

15.АлферовЖ.И., АхмедовФ.А., КорольковВ.И., ЯковенкоА.А. Электролюминесцентные фототиристоры на основе гетеропереходов в системеGaAs – AlAs// ФТП. 1974. Т. 8, вып.9, С.1741 – 1747.

16.Григорьев Б.И., Корольков В.И., Рожков А.В., Юферев В.С. Высоковольтный фотонно-инжекционный транзистор на основе гетероструктуры// ФТП. 1985. Т. 19, вып.5, С.878 – 884.

17.Григорьев Б.И., Задиранов Ю.Н., Корольков В.И., Рожков А.В. Переходные процессы в высоковольтных фотонноинжекционных транзисторах на основе гетероструктуры// ФТП. 1986. Т. 20, вып.4, С.677 – 682.

18.Григорьев Б.И., Задиранов Ю.Н., Корольков В.И., Рожков А.В. Об определении времени жизни неравновесных носителей заряда в слабо легированных p- и n-областях фотонноинжекционных транзисторов и тиристоров// ФТП. 1986. Т. 20,

вып.10, С.1897 – 1900.

19.Campbell J.C., Qua G.J., Copeland J.A. and Dentai A.G. Light-activated electroluminescent switch with an active feedback circuit// J. Appl. Phys. 1982. Vol.53, No.7, P.5182 – 5185.

20.Campbell J.C. and Dentai A.G. InP/InGaAs heterojunction phototransistor with integrated light emitting diode// Appl. Phys. Lett. 1982. Vol.41, No.2, P.192 – 193.

21.Beneking H., Schul G., Mischel P., Gattung A. GaAs-GaAlAs anti-Stokes light converter// Electron. Lett. 1974. Vol.10, p.346.

22.Beneking H., Grote N., Roth W. and Suilans M.N. GaAsGaAlAs phototransistor/laser light amplifier// Electron. Lett. 1980. Vol.16, No.15, P.602 – 603.

23.Suilans M.N., Grote N. and Beneking H. Sensitive GaAlAs/GaAs Wide-Gap Emitter Phototransistors for High Current Application// IEEE Electron Device Lett. 1980. Vol.EDL-1, No.12, P.247 – 249.

24.Beneking H., Grote N. and Suilans M.N. Monolithic integration of wide gap GaAlAs/GaAs phototransistors and LEDs as amplifying wavelength converters and photothyristors// Proc. 1980 Int. Electron Device Meeting, p.842.

56

25.Beneking H. Full Solid State Image Converter Based on Integration of Phototransistors and LEDs// IEEE Electron Device Lett. 1981. Vol.EDL-2, No.4, P.99 – 100.

26.Beneking H., Grote N. and Suilans M.N. Monolithic GaAlAs/GaAs Infrared-to-Visible Wavelength Converter with Optical Power Amplification// IEEE Trans. Electron Devices. 1981. Vol.ED-28, No.4, P.404 – 407.

27.Sasaki A. and Qe K. Patent Application, #55-107280, Fab.

1979.

28.Sasaki A. and Kuzuhara M., "InGaAsP-InP Heterojunction Photo-transistors and Light Amplifiers// Japan. J. Appl. Phys. 1981. Vol.20, No.4, P.L283 – L286.

29.Sasaki A., Matsuda K., Kimura Y. and Fujita S. High-Current InGaAsP-InP Phototransistors and Some Monolithic Optical Devices// IEEE Trans. Electron Devices. 1982. Vol.ED-29, No.9, P.1382 – 1388.

30.Sasaki A., Matsuda K., Kimura Y. and Fujita S. Monolithic in-tegrated device for light amplification// in Proc. 14th Int. Conf. Solid State Devices (Tokio) 1982, Japan. J. Appl. Phys. Vol.22, Suppl.22-1, P.279 – 282. 1983.

31.T.Mitsuyu, S.Fujita and A.Sasaki. InGaAsP/InP WavelengthSelective Heterojunction Phototransistors// IEEE Trans. Electron Devices. Vol.ED-31, No.6, P.812 – 817. 1984.

32.A.Sasaki, M.Taneya, H.Yano and S.Fujita. Optoelectronic Integrated Device with Light Amplification and Optical Bistability// IEEE Trans. Electron Devices. Vol.ED-31, No.6, P.805 – 811. 1984.

33.Sasaki A., Yano H., Fujita S. and Takeda Y. Integrated Optical Devices of InGaAsP/InP Heterojunction Phototransistor and Inner Stripe Light-Emiting Diode// IEEE Trans. Electron Devices. 1985. Vol.ED-32, No.12, P.2656 – 2661.

34.Sasaki A.. Transducers from light to light// in Dig. Tech. Papers 4th Int. Conf. Solid-State Sensors and Actuators (Tokio, June 3ц5, 1987), P.3 – 10.

35.Sasaki A., Metavicul S., Itoh M. and Takeda Y.. Light-to- Light Transducers with Amplification// IEEE Trans. Electron Devices. 1988. Vol.ED-35, No.6, P.780 – 786.

36.K.Matsuda, K.Takimoto, J.Shibata and T.Kajiwara. 1 kbit InGaAsP/InP optoelectronic memory witn a function of optical parallel processing// in Tech. Dig. IOOC`89 (Kobe, 1989), paper 20C3-2.

57

37.K.Matsuda, K.Takimoto, D.-H.Lee and J.Shibata. Integration of 1024 InGaAsP/InP Optoelectronic Bistable Switches// IEEE Trans. Electron Devices, vol.ED-37, No.7, P.1630 – 1634, 1990.

38.K.Matsuda, H.Adachi, T.Chino and J.Shibata. Integration of InGaAsP/InP Optoelectronic Bistable Switches with a Function of Optical Erasing// IEEE Electron Device Lett., vol.EDL-11, No.10, P.442 – 444, 1990.

39.K.Matsuda, H.Adachi, T.Chino and J.Shibata. 256 bit parallel XOR gate operating with optical input and output// in Tech.Dig.IEDM`90 (San Fransisco, 1990), paper 28.5.

40.K.Matsuda. Two-Dimensional Arrays of Optoelectronic Functional Devices// Optronics, No.6, P.79 – 84, 1991.

41.H.Grothe and W.Proebster. Monolithic Integration of InGaAsP/InP LED and Transistor - a Light-Coupled Bistable ElectroOptical Device// Electron. Lett., vol.19, No.6, P.194 – 196, 1983.

42.P.K.Rees and J.A.Barnard. Turn-On Response of the Triangular Barrier Switch// IEEE Trans. Electron Devices, vol.ED-32, No.9, P.1741 – 1744, 1985.

43.P.K.Rees, D.G.Parker and J.A.Barnard. Optical Switching of a GaAs Triangular Barrier Switch Grown by MBE// Electron. Lett., vol.22, No.5, P.265 – 266, 1986.

44.G.W.Taylor and J.G.Simmons. The Bipolar Inversion Channel Field-Effect Transistor (BICFET) - a New Field-Effect Solid-State Device. Theory and Structures// IEEE Trans. Electron Devices, vol.ED-32, P.2345 – 2367, 1985.

45.G.W.Taylor, J.G.Simmons, A.Y.Cho and R.S.Mand. A new double heterostructure optoelectronic switching device using molecular beam epitaxy// J. Appl. Phys., vol.59, No.2, P.596 – 600, 1986.

46.G.W.Taylor, R.S.Mand, A.Y.Cho and J.G.Simmons. Experimental realization of an n-channel double heterostructure optoelectronic switch// Appl. Phys. Lett., vol.48, No.20, P.1368 – 1370, 1986.

47.G.W.Taylor, R.S.Mand, J.G.Simmons and A.Y.Cho. Optically induced switching in a p-channel double heterostructure optoelectronic switch// Appl. Phys. Lett., vol.49, No.21, P.1406 – 1408, 1986.

48.R.S.Mand, Y.Ashizawa and M.Nakamura. New Double Heterostructure Optoelectronic Triangular Barrier Switch (OETBS)// Electron. Lett., vol.22, No.18, P.952 – 953, 1986.

49.G.W.Taylor, R.S.Mand, J.G.Simmons and A.Y.Cho. Ledistor

-a three-terminal double heterostructure optoelectronic switch// Appl. Phys. Lett., vol.50, No.6, P.338 – 340, 1987.

58

50.G.W.Taylor, J.G.Simmons, R.S.Mand and A.Y.Cho. Electrical switching speed of double heterostructure optoelectronic switch// IEEE Trans. Electron Devices, vol.ED-34, No.5, P.961 – 964, 1987.

51.J.G.Simmons and G.W.Taylor. Theory of electronic coduction in the double-heterostructure optoelectronic switch (DOES)// IEEE Trans. Electron Devices, vol.ED-34, No.5, P.973 – 984, 1987.

52.D.L.Crawford, G.W.Taylor and J.G.Simmons. Optoelectronic transient response of an n-channel double heterostructure optoelectronic switch// Appl. Phys. Lett., vol.52, No.11, P.863 – 865, 1988.

53.G.W.Taylor, P.M.Downey and J.G.Simmons. Electrical switching in the three terminal double heterostructure opto-electronic switching device - active layer contact// Solid-State Electronics, vol.31, No.12, P.1695 – 1701, 1988.

54.J.G.Simmons and G.W.Taylor. Theoretical Stadies of Electronic Coduction and Optical Generation Mechanisms in the DoubleHeterostructure Optoelectronic Switch (DOES)// IEEE Trans. Electron Devices, vol.ED-35, No.8, P.1269 – 1278, 1988.

55.D.L.Crawford, G.W.Taylor, P.Cooke, T.Y.Chang, B.Tell and J.G.Simmons, Appl. Phys. Lett., vol.53, p.1797, 1988.

56.G.W.Taylor, D.L.Crawford, P.A.Kiely, S.K.Sargood, P.Cooke, A.Izabelle, T.Y.Chang, B.Tell, M.S.Lebby, K.Brown-Goebeler and J.G.Simmons, Proceedings of the 1988 Device Research Conference (Boulder, Colorado), paper IV B-1.

57.J.G.Simmons and G.W.Taylor, IEEE Trans. Electron Devices, vol.ED-35, p.1269, 1988.

58.G.W.Taylor, D.L.Crawford and J.G.Simmons. Optoelectronic dynamic random access memory cell utilizing a three-terminal N-channel self-aligned double-heterostructure optoelectronic switch// Appl. Phys. Lett., vol.54, No.6, P.543 – 545, 1989.

59.Y.Tashiro, K.Kasahara, N.Hamao, M.Sugimoto and T.Yanase. High Speed Response in Optoelectronic Gated Thyristor// Japan. J. Appl. Phys., vol.26, No.6, P.L1014 – L1016, 1987.

60.K.Kasahara, Y.Tashiro, N.Hamao, M.Sugimoto and T.Yanase, Appl. Phys. Lett., vol.52, p.679, 1988.

61.K.Kasahara, Y.Tashiro, I.Ogura, M.Sugimoto, S.Kawai and K.Kubota. Drastically reduced power consumption in vertical to surface transmission electro-photonic device for large scale integration// in Tech. Dig. 7th Int. Conf. Integrated Optics and Optical Fiber Communication, vol.3, Kobe, 1989 (Business Center for Academic Societies Japan, Tokyo, 1989), p.158.

59

62.I.Ogura, Y.Tashiro, S.Kawai, K.Yamada, M.Sugimoto, K.Kubota and K.Kasahara. Reconfigurable optical interconnection using a two-dimensional vertical to surface transmission electrophotonic device array// Appl. Phys. Lett., vol.57, No.6, P.540 – 542, 1990.

63.K.Hara, K.Kojima, K.Mitsunaga and K.Kyuma, Electron. Lett. 25,

433(1989).

64.K.Hara, K.Kojima, K.Mitsunaga and K.Kyuma, IEEE Photonics Technol.Lett. 1, 370 (1989).

65.K.Hara, K.Kojima, K.Mitsunaga and K.Kyuma, Opt. Lett. 15,

749(1990).

66.K.Hara, K.Kojima, K.Mitsunaga and K.Kyuma. AlGaAs/GaAs pnpn differetial optical switch operable with 400 fJ optical input energy// Appl. Phys. Lett., vol.57, No.11, P.1075 – 1077, 1990.

67.C.Y.Chang, Y.H.Wang, W.C.Liu and S.A.Liao. TemperatureDependent Characteristics of MBE-Grown GaAs p+–n–p+–n–n+ Regenerative Switching Device// Electron. Lett., vol.21, No.1, P.24 – 25, 1985.

68.Y.H.Wang, K.F.Yarn and C.Y.Chang. A Tristate Switch Using Triangular Barriers// Japan. J. Appl. Phys., vol.29, No.2, P.L243 – L246, 1990.

69.W.C.Liu. Three-Terminal Voltage-Controlled GaAs Quantum

Well Switching Device// Solid-State Electronics, vol.34, No.2, P.163 - 166, 1991.

70.M.Kuijk, P.Heremans and G.Borghs. Highly sensitive NpnP optoelectronic switch by AlAs regrowth// Appl. Phys. Lett., vol.59, No.5, P.497 – 498, 1991.

71.Научно-технический отчет по ПНИР "Акула// г.Калуга,

1991.

72.А.А.Образцов, С.С.Стрельченко. Тиристорный преобразователь излучения с положительной оптической обратной связью// Тезисы докладов 18 Конференции Молодых Ученых и Специалистов ПО "Г РАНАТ// (Калуга, июнь, 1991) С.10 – 11.

73.Д.В.Галченков, А.А.Образцов, К.А.Титивкин. Физические процессы в тиристорном переизлучающем генераторепреобразователе света// XIV Международная конференция по когерентной и нелинейной оптике, Россия, Санкт-Петербург, 24 – 27 сен-

тября 1991г., PThI26.

74.В.В.Лебедев, Д.В.Галченков, А.А.Образцов и С.С.Стрельченко. Тиристорные гетероструктуры для эффективных преобразователей ИК-излучения в видимое// XIX координационное совещание секции "Полупроводниковые гетероструктуры// АН

СССР, Таруса, 11 – 14 ноября, 1992г.

60

75.W.Shockley. The Theory of p-n Junctions in Semiconductors and p-n Junction Transistors// Bell System Technical Journal, 28, P.435 – 489, 1949.

76.H.Kroemer. Theory of a Wide-Gap Emitter for Transistors// Proceedings of the IRE, vol.45, P.1535 – 1537, 1957.

77.H.Kroemer. Heterostructure Bipolar Transistors and Integrated Circuits// Proc. IEEE, vol.70, No.1, P.13 – 25, 1982.

78.W.P.Dumke, J.M.Woodall and V.L.Rideout. GaAs-GaAlAs heterojunction transistor for high frequency operation// Solid-State Electronics, vol.15, P.1339 – 1343, 1972.

79.T.Moriizumi and K.Takahachi. Theoretical Analysis of Heterojunction Phototransistors// IEEE Trans. Electron Devices, vol.ED-19, No.2, P.152 – 159, 1972.

80.Ж.И.Алферов, Ф.А.Ахмедов, В.И.Корольков, В.Г.Никитин. Фототранзистор на основе гетеропереходов в системе

GaAs-AlAs// ФТП, том 7, вып.6, С.1159 – 1163, 1973.

81.M.Konagai, K.Katsukawa and K.Takahashi. (GaAl)As/GaAs heterojunction phototransistors with high current gain// J. Appl. Phys., vol.48, No.10, P.4389 – 4394, 1977.

82.C.J.Sandroff, R.N.Nottenburg, J.-C.Bischoff and R.Bhat. Dramatic enhancement in the gain of a GaAs/AlGaAs heterostructure bipolar transistor by surface chemical passivation// Appl. Phys. Lett., vol.51, No.1, P.33 – 35, 1987.

83.J.Varon, M.Mahieu, P.Vandenberg, M.-C.Boissy and J.Lebailly. High Brightness GaAlAs Heterojunction Red LED`s// IEEE Trans. Electron Devices, vol.ED-28, No.4, P.416 – 420, 1981.

84.H.Ishiguro, K.Sawa, S.Nagao, H.Yamanaka and S.Koike. High efficient GaAlAs light-emitting diodes of 660 nm with a double heterostructure on a GaAlAs substrate// Appl. Phys. Lett., vol.43, No.11, P.1034 – 1036, 1983.

85.W.Gerlach. Light-activated power thyristors// Inst. Phys. Conf. Ser. No.32, P.111 – 133, 1977.

86.В.Герлах. Тиристоры// Москва, "Энергоатомиздат// 1985.

87.П.Тейлор. Расчет и проектирование тиристоров// Москва, "Энергоатомиздат// 1990.

88.С.Зи. Физика полупроводниковых приборов// Москва, "МИР// Т.1 – 2, 1984.

89.Образцов А.А., Фурманов Г.П. Гетероструктуры для однокристального преобразователя-усилителя света/ В кн. «Перспек-

61

тивные материалы оптоэлектроники// изд. ЭПП МЗМП РФ 1999 г.,

с.88 – 95.

90.Образцов А.А., Фурманов Г.П. Тиристорные структуры для СИД красного цвета свечения / В кн. «Перспективные материалы оптоэлектроники// изд. ЭПП МЗМП РФ 1999 г., с.95 – 100.

91.Образцов А.А., Фурманов Г.П., Еремеев А.В. Оптоэлектронный преобразователь/ В кн. «Прикладная оптоэлектроника// изд.

ЭПП МЗМП РФ, 2000 г., с.7 – 31.

62