Rev. Phys. Appl. (Paris) 13, 753-756 (1978)
DOI: 10.1051/rphysap:019780013012075300

Pb0.8Sn0.2Te Infrared photodiodes by indium implantation

Th. Jakobus, W. Rothemund, A. Hurrle et J. Baars

Institut für Angewandte Festkörperphysik der Fraunhofer-Gesellschaft, D. 7800 Freiburg, Fed. Rep. Germany

Abstract
Indium ions were implanted in p-type Pb0.8Sn0.2Te films to produce shallow p-n-junction infrared photodetectors. The films were grown epitaxially on BaF2 (111) cleavage planes and showed hole concentrations of the order of 10 17 cm-3. The indium implantation was carried out using doses between 2 x 1013 and 1 x 10-15 cm-2 and an energy of 700 keV with the films either at room temperature or 450 K. The indium concentration profiles were determined by SIMS before and after annealing of the implanted films at temperatures up to 670 K. The implanted films were covered with silicon nitride layers to avoid evaporation during the subsequent annealing. The electrical properties caused by the indium implantation were examined by far infrared reflectivity measurements in the plasma resonance region. The carrier type of the implanted layers was determined by a conventional thermoelectric method. To convert the implanted layers into n-type the films had to be annealed at a temperature of at least 570 K for 30 min. regardless of the implanted indium dose. Mesa diode were fabricated by standard photolithographic procedures. Zero bias resistance area products as high as 0.4 Ω cm2 were obtained.

Résumé
Des ions d'indium ont été implantés dans des films de Pb0,8Sn 0,2Te de type p pour produire des photodétecteurs à jonction p-n à niveau peu profond. Les films ont été obtenus par épitaxie sur des plans de clivage (111) de BaF2 et ont montré des concentrations de trous de l'ordre de 1017 cm-3. L'implantation d'indium a été obtenue en utilisant des quantités comprises entre 2 x 1013 1 × 10-15 cm-2 et une énergie de 700 keV, les films étant, soit à température ambiante, soit à 450 K. Les profils de concentration d'indium ont été déterminés par SIMS avant et après recuit, des films implantés, à des températures atteignant 670 K. Les films implantés étaient recouverts d'une couche de nitrure de silicium pour éviter l'évaporation pendant le recuit. Les propriétés électriques résultant de l'implantation d'indium ont été étudiées par des mesures de réflectivité en infrarouge lointain dans la région de résonance du plasma. Le type de porteur des couches implantées a été déterminé par la méthode thermoélectrique usuelle. Pour changer les couches implantées en type n, les films ont dû être recuits à une température d'au moins 570 K pendant 30 min. indépendamment de la quantité d'indium implantée. Des diodes mésa ont été fabriquées par des procédés photoliphographiques habituels. On a obtenu des résistances surfaciques atteignant 0,4 Ω cm2.

PACS
4250 - Photoelectric devices.
7230C - Photodetectors.

Key words
carrier density -- II VI semiconductors -- indium -- infrared detectors -- lead compounds -- p n homojunctions -- photodiodes -- semiconductor epitaxial layers -- tin compounds -- hole concentrations -- concentration profiles -- SIMS -- annealing -- plasma resonance region -- photolithographic procedures -- Pb sub 0.8 Sn sub 0.2 Te:In sup 2+ -- ion implantation -- semiconductor films -- p n junction IR photodetectors -- epitaxial films -- far IR reflectivity -- mesa diodes -- zero bias resistance area products