Fabrication of PIN photodiode sensors and characterization

3.5 x 3.5 mm2, 5.0x5.0 mm2 ve 7.0x7.0 mm2 aktif alana sahip p-bölgeli, saf, n-bölgeli (PIN) foto diyotlar 500 µm kalınlığında 2.4 kΩ - 2.8 kΩ yüzey direncine sahip (100) yönelimli saf silikon alt taş üzerine geleneksel fotolitografi metodu kullanılarak üretilmiştir. Üretim sırasında farklı taşıyıcı yüklere sahip n ve p bölgeleri fosfor (POCl3) ve boron (BBr3) katkılaması termal difüzyon yöntemi kullanılarak 950 oC oluşturulmuştur. Üretilen PIN foto diyotların kapasitans voltaj (C-V) karakteristiği beklendiği gibi her bir PIN diyotun kapasitans değerlerinde uygulanan ters kutuplama voltajı ile üstel bir şekilde azalma gözlenmiştir ve diyotlar -5V voltta doyum noktasına ulaşmıştır. Doyum noktasındaki kapasitans değerleri pF mertebesinde ölçülmüştür. PIN diyotların karanlık akım (Id-V) değerleri ters kutuplama oda sıcaklığında ölçülmüştür. PIN foto diyotlar sahip olduğu yapı sayesinde yüksek voltajlarda bozulma olmadan çalışmaktadır. Fakat yüksek voltajın etkisi ve silikonun sıcaklıktan etkilenmesi nedeniyle oluşan karanlık akım değerleri µA mertebesinde gözlenmiştir. Daha düşük voltajlarda ise karanlık akım değerleri nA mertebelerine kadar düşmüştür. Kuantum verimliği ve spektral cevap sonuçlarına göre üretilen Silikon PIN foto diyotlar 380 nm-1100 nm arasındaki dalga boylarını algılayabilmektedir ve 810 nm dalga boyunda maksimum verimliliğe ulaşmaktadır. Üretilen PIN diyotlar optoelektronik uygulamalarda kullanılabilir.