Рассмотрены основные свойства композиционных сверхрешеток II типа (T2SL). Приведено описание различных типов гетеропереходов, энергетических условий их реализации, а также представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований оптических и электрических свойств T2SL на основе InAs/GaSb, InAs/GaInSb и InAs/InAsSb. По результатам качественного анализа и оценки характеристик сверхрешеток II типа относительно классических полупроводниковых соединений, используемых в ИК-фотоэлектронике (HgCdTe, InSb и QWIP-структур), выявлены и описаны преимущества и недостатки T2SL. Проведено сравнение сверхрешеток
II типа на основе InAs/GaSb, InAs/GaInSb и InAs/InAsSb, по результатам которого показаны перспективы применения T2SL в технологии изготовления современных и перспективных фотоприемников и фотоприемных устройств ИК-диапазона.
The main properties of type II superlattices (T2SL) are considered. The description of various heterojunction types and energy conditions of their realization is given. The results of theoretical and experimental studies of optical and electrical proper-ties of T2SLs based on InAs/GaSb, InAs/GaInSb and InAs/InAsSb are presented. Based on the results of qualitative analysis and evaluation of the characteristics of T2SL relative to classical semiconductor compounds used in infrared photoelectron-ics (HgCdTe, InSb and QWIP structures), the advantages and disadvantages of T2SL are identified and described. A comparison of type II superlattices based on InAs/GaSb, InAs/GaInSb and InAs/InAsSb was carried out, the results of which showed the prospects of T2SL applications in the manufacturing state-of-art and promising infrared photodetectors.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- Префикс DOI
- 10.51368/2307-4469-2021-9-2-97-111
- eLIBRARY ID
- 45691132
В данном обзоре рассмотрены основные характеристики и особенности сверхрешеток II типа, а также приведены их преимущества и недостатки. Согласно многочисленным теоретическим и экспериментальным исследованиям, сверхрешетки II типа обладают рядом преимуществ по сравнению с классическими полупроводниковыми соединениями, используемыми в ИК фотоэлектронике (КРТ, InSb и QWIP-структурами), особенно в части создания высокотемпературных ИК ФПУ. Вместе с тем, уровень готовности технологии разработки ФПУ на основе сверхрешеток II типа в настоящее время не является достаточно высоким. Кроме того, характерной особенностью T2SL является низкие значения поглощения в квантово-размерной активной области, связанное с явлением пространственного разделения носителей заряда.
Сравнение указанных сверхрешеток показало, что InAs/GaInSb T2SL имеет более высокое поглощение по сравнению с InAs/GaSb T2SL, однако является менее технологичным в связи с высокой чувствительностью к изменениям толщины слоев и к флуктуациям состава. Поглощение сверхрешетки II типа на основе InAs/InAsSb в LWIR диапазоне ниже по сравнению с InAs/GaSb T2SL, однако InAs/InAsSb T2SL существенно опережает структуры на других рассмотренных мате-риалах по значениям темнового тока.
Развитие технологии изготовления фотоприемников на основе T2SL позволит вывести на новый уровень качество и характеристики перспективных оптико-электронных систем смотрящего типа, применяемых в космонавтике, геологии и квантовых коммуникациях. Кроме того, применение T2SL позволит достичь нового уровня технологической готовности технологии высокотемпературных ИК МФПУ с повышенными характеристиками.
Список литературы
- M. Razeghi, Technology of Quantum Devices (New York: Springer US, 2010).
- A. Rogalski, P. Martyniuk, and M. Kopytko, Rep. Prog. Phys. 79, 1 (2016).
- P. C. Klipstein, U. Mizrahi, R. Fraenkel, and I. Shtrichman, Def. Sci. J. 63, 555 (2013).
- A. Rogalski and K. Chrzanowski, Infrared Devices and Techniques 21, 565 (2014).
- E. Plis, Advances in Electronics, p. ID 246769 (2014).
- A. Rogalski, M. Kopytko, and P. Martyniuk, Antimonide-based infrared detec-tors: a new perspective (SPIE, 2018).
- M. Z. Tidrow, Infrared Physics & Technol-ogy 52 (6), 322 (2009).
- A. Rogalski, Progress in quantum electron-ics 27 (2–3), 59 (2003).
- J. Easley, C. R. Martin, M. H. Ettenberg, and J. Phillips, Journal of Electronic Materials 48, 6025 (2019).
- A. Rogalski, P. Martyniuk, and M. Kopytko, Applied physics reviews 4, 031304 (2017).
- R. Breiter, M. Benecke, D. Eich, H. Figgemeier, A. Weber, J. Wendler, and A. Sieck, Infra-red Technology and Applications XLII. SPIE. 9819, 981908 (2016).
- A. Rogalski, Infrared Detectors (CRC Press, USA, 2011).
- W. Lei, R. J. Gu, J. Antoszewski, J. Dell, and L. Faraone, Journal of electronic materials 43 (8), 2788 (2014).
- L. E. Vorob’ev, S. N. Danilov, G. G. Zegrya, D. A. Firsov, V. A. Shalygin, I. N. Yassievich, E. V. Be-regulin, Fotoelektriches-kie yavleniya v poluprovodnikah i razmerno-kvantovannyh struk-turah (Nauka, SPb, 2001) [in Russian].
- M. Razeghi, Fundamentals of Solid State Engineering (Springer International Publishing AG, part of Springer Nature, 2019).
- A. Rogalski, Journal of Applied Physics 93 (8), 4355 (2003).
- A. Rogalski, Infrared physics & technology 40 (4), 279 (1999).
- A. P. Silin, Uspekhi Fizicheskikh Nauk 147 (11), 485 (1985) [in Russian].
- Marian A. Herman, Semiconductor superlattices (Akademie-Verlag, Berlin, 1986; Mir, Moscow, 1989).
- V. P. Ponomarenko, Kvantovaya fotosen-sorika (Orion R&P Association, Moscow, 2018) [in Russian].
- L. Esaki and R. Tsu, IBM Journal of Research and Development 14 (1), 61 (1970).
- S. D. Gunapala, D. R. Rhiger, and C. Jagadish, Advances in Infrared Photodetectors (Else-vier, USA, 2011).
- M. Razeghi, Mid-infrared Optoelectronics, p. 379 (2020).
- M. J. Furlong, B. Martinez, M. Tybjerg, B. Smith, and A. Mowbray, Infrared Technology and Applications XLI 9451, 94510S (2015).
- Y. Wei and M. Razeghi, Physical Review B 69 (8), 085316 (2004).
- G. Ariyawansa, J. M. Duran, M. Grupen, J. E. Scheihing, T. R. Nelson, and M. R. Eismann, Infrared Technology and Applications XXXVIII 8353, 83530E (2012).
- F. Rutz, R. Rehm, J. Schmitz, M. Wauro, J. Niemasz, J. M. Masur, A. Wörl, M. Walther, R. Scheib-ner, J. Wendler, and J. Ziegler, “InAs/GaSb superlattices for high-performance infrared detection” Proceedings IRS22011, 2011, p. 16.
DOI: 10.5162/irs11/i1.1 - H. J. Haugan, F. Szmulowicz, G. J. Brown, and K. Mahalingam, Journal of Ap-plied Physics 95 (5), 2580 (2004).
- M. Razeghi, Focal Plane Arrays in Type II-Superlattices. U.S. Patent No. 7,001,794 B2. Washington, DC. 2006.
- E. R. Youngdale, J. R. Meyer, C. A. Hoffman, F. J. Bartoli, C. H. Grein, P. M. Young, H. Enrenreich, R. H. Miles, and D. H. Chow, Applied Phys-ics Letters 64 (23), 3160 (1994).
- B. V. Olson, C. H. Grein, J. K. Kim, E. A. Kad-lec, J. F. Klem, S. D. Hawkins, and E. A. Shaner, Applied Physics Letters 107 (26), 261104 (2015).
- H. Mohseni, V. I. Litvinov, M. Razeghi, Physical Review B 58 (28), 15378 (1998).
- C. H. Grein, P. M. Young, M. E. Flatte, and H. Ehrenreich, Journal of Applied Physics 78 (12), 7143 (1995).
- C. H. Grein, P. M. Young, H. Ehrenreich, Applied Physics Letters 61 (24), 2905 (1992).
- M. A. Kinch, State-of-art infrared detec-tor technology (SPIE, 2014).
- D. L. Smith and C. Mailhiot, Journal of Applied Physics 62 (6), 2545 (1987).
- F. Szmulowicz, E. R. Heller, K. Fisher, and F. L. Madarasz, Superlattices and Microstructures 17 (4), 373 (1995).
- H. Mohseni, A. Tahraoui, J. Wojkowski, M. Razeghi, G. J. Brown, W. C. Mitchel, and Y. S. Park, Applied Physics Letters 77 (11), 1572 (2000).
- S. P. Tobin, M. A. Hutchins, P. W. Norton, Journal of Electronic Materials 29 (6), 781 (2000).
- Y. N. Du, Y. Xu, and G. F. Song, Superlattices and Microstructures 145, 106590 (2020).
- E. H. Aifer, J. G. Tischler, J. H. Warner, I. Vurgaftman, W. W. Bewley, J. R. Meyer, J. C. Kim, and L. J. Whitman, Applied Physics Let-ters 89 (5), 053519 (2006).
- B. M. Nguyen, D. Hoffman, P. Y. Delaunay, and M. Razeghi, Applied Physics Letters 91 (16), 163511 (2007).
- M. Razeghi, E. K. W. Huang, B. M. Nguyen, S. A. Pour, and P. Y. Delaunay, Infrared Technology and Applications XXXVI 7660, 76601F (2010).
- G. A. Sai-Halasz, R. Tsu, L. A. Esaki, Applied Physics Letters 30 (12), 651 (1977).
- M. Levinshtein, S. Rumyantsev, M. Shur, Handbook series on semiconductor parameters (World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 1996).
- Y. Livneh, P. C. Klipstein, O. Klin, N. Snapi, S. Grossman, A. Glozman, and E. Weiss, Physi-cal Review B 86 (23), 235311 (2012).
- P. C. Klipstein, E. Avnon, Y. Benny, R. Fraenkel, A. Glozman, S. Grossman, O. Klin, L. Langoff, Y. Livneh, I. Lukomsky, M. Nitzani, L. Shkedy, I. Shtrichman, N. Snapi, A. Tuito, and E. Weiss, Infrared Technology and Applications XI 9070, 90700U (2014).
- I. Vurgaftman, G. Belenky, Y. Lin, D. Donetsky, L. Shterengas, G. Kipshidze, W. L. Sarney, and S. P. Svensson, Applied Physics Letters 108 (22), 222101 (2016).
- M. Walther, J. Schmitz, R. Rehm, S. Kopta, F. Fuchs, J. Fleißner, W. Cabanski, and J. Ziegler, Journal of Crystal growth 278 (1–4), 156 (2005).
- Y. Wei, A. Hood, H. Yau, A. Gin, M. Razeghi, M. Z. Tidrow, and V. Nathan, Applied Phys-ics Letters 86 (23), 233106 (2005).
- E. Plis, J. B. Rodriguez, H. S. Kim, G. Bishop, Y. D. Sharma, L. R. Dawson, S. Krishna, S. J. Lee, C. E. Jones, and V. Gopal, Applied Physics Letters 91 (13), 133512 (2007).
- M. Walther, J. Schmitz, R. Rehm, S. Kopta, F. Fuchs, J. Fleißner, W. Cabanski, and J. Ziegler, Journal of Electronic Materials 34 (6), 722 (2005).
- R. Rehm, M. Walther, J. Schmitz, J. Fleissner, J. Ziegler, W. Cabanski, and R. Breiter, Electronics Letters 42 (10), 577 (2006).
- N. Gautam, H. S. Kim, M. N. Kutty, E. Plis, L. R. Dawson, and S. Krishna, Applied Physics Letters 96 (23), 231107 (2010).
- I. Vurgaftman, E. H. Aifer, C. L. Canedy, J. G. Tischler, J. R. Meyer, J. H. Warner, E. M. Jackson, G. Hildebrandt, and G. J. Sullivan, Applied Physics Letters 89 (12), 121114 (2006).
- D. Z. Y. Ting, C. J. Hill, A. Soibel, S. A. Keo, J. M. Mumolo, J. Nguyen, and S. D. Gun-apala, Applied Physics Letters 95 (2), 023508 (2009).
- P. Y. Delaunay and M. Razeghi, IEEE Journal of Quantum Electronics 46 (4), 584 (2010).
- N. Gautam, S. Myers, A. V. Barve, B. Klein, P. Smith, D. R. Rhiger, H. S. Kim, Z. B. Tian, and S. Krishna, IEEE Journal of Quantum Electronics 49 (2), 211 (2012).
- B. M. Nguyen, D. Hoffman, E. K. W. Huang, P. Y. Dalunay, and M. Razeghi, Applied Physics Letters 93 (12), 123502 (2008).
- Y. Wei, A. Gin, M. Razeghi, and G. J. Brown, Applied Physics Letters 81 (19), 3675 (2002).
- A. Hood, M. Razeghi, E. H. Aifer, and G. J. Brown, Applied Physics Letters 87 (15), 151113 (2005).
- S. D. Gunapala, D. Z. Ting, C. J. Hill, J. Nguyen, A. Soibel, S. B. Rafol, S. A. Keo, J. M. Mu-molo, M. C. Lee, J. K. Liu, and B. Yang, IEEE Photonics Technology Letters 22 (24), 1856 (2010).
- A. Haddadi, S. R. Darvish, G. Chen, A. M. Hoang, B. M. Nguyen, and M. Razeghi, AIP Conference Proceedings 1416 (1), 56 (2011).
- J. L. Johnson, Photodetectors: Materials and Devices 3948, 118 (2000).
- Handbook of Infrared Detection Technologies / Ed. by: Henini M., Razeghi M. (Elsevier, 2002), p. 159–189.
- G. J. Brown, Infrared Technology and Applications XXXI 5783, 65 (2005).
- J. L. Johnson, L. A. Samoska, A. C. Gossard, J. L. Merz, M. D. Jack, G. R. Chapman, B. A. Baumgratz, K. Kosai, and S. M. Johnson, Journal of App-lied Physics 80 (2), 1116 (1996).
- F. Fuchs, U. Weimer, W. Pletschen, J. Schmitz, E. Ahlswede, M. Walther, J. Wagner, and P. Koidl, Applied Physics Letters 71 (22), 3251 (1997).
- C. T. Lin, G. J. Brown, W. C. Mitchel, M. Ahoujja, and F. Szmulowicz, Photodetectors: Materials and Devices III 3287, 22 (1998).
- C. T. Lin, K. A. Anselm, C. H. Kuo, A. M. Delaney, K. Mahalingam, A. W. Saxler, R. J. Linville, F. Szmulowicz, and V. Nathan, Photodetectors: Materials and Devices 3948, 133 (2000).
- K. A. Anselm, H. Ren, M. Vilela, J. Zheng, C. T. Lin, V. Nathan, and G. J. Brown, Photodetectors: Materials and Devices VI 4288, 183 (2001).
- Q. K. Yang, F. Fuchs, J. Schmitz, and W. Pletschen, Applied Physics Letters 81 (25), 4757 (2002).
- E. Plis, A. Khoshakhlagh, S. Myers, H. S. Kim, N. Gautam, Y. D. Sharma, and S. Krishna, Journal of Vacuum Science & Technology B, Nanotechnology and Microelectronics: Materials, Proceeding, Measurement, and Phenomena 28 (3), C3G13 (2010).
- J. P. Loehr, Applied Physics Letters 67 (17), 2509 (1995).
- S. H. Wei and A. Zunger, Physical Review B 52 (16), 12039 (1995).
- D. Z. Ting, S. B. Rafol, A. Khoshakhlagh, A. Soibel, S. A. Keo, A. M. Fisher, B. J. Pepper, C. J. Hill, and S. D. Gunapala, Micromachines 11 (11), 958 (2020).
- D. Z. Ting, A. Khoshakhlagh, A. Soibel, and S. D. Gunapala, Journal of Electronic Materi-als 49 (11), 6936 (2020).
- E. H. Steenbergen, B. C. Connelly, G. D. Metcalfe, H. Shen, M. Wraback, D. Lubyshev, Y. Qiu, J. M. Fastenau, A. W. K. Liu, S. Elhamri, O. O. Cellek, and Y. H. Zhang, Applied Physics Letters 99 (25), 251110 (2011).
- G. Ariyawansa, E. Steenbergen, L. J. Bis-sell, J. M. Duran, J. E. Scheihing, and M. T. Eis-mann, Infrared Technology and Applications XL 9070, 90701J (2014).
- P. C. Klipstein, Y. Livneh, A. Glozman, S. Grossman, O. Klin, N. Snapi, and E. Weiss, Journal of electronic materials 43 (8), 2984 (2014).
- D. Z. Ting, A. Khoshakhlagh, A. Soibel, C. J. Hill, and S. D. Gunapala, Barrier Infrared Detector. U.S. Patent No. 8,217,480 B2. Washing-ton, DC. 2012.
- B. V. Olson, E. A. Shaner, J. K. Kim, J. F. Klem, S. D. Hawkins, L. M. Murray, J. P. Prineas, M. E. Flatte, and T. F. Boggess, Applied Physics Letters 101 (9), 092109 (2012).
- L. Höglund, D. Z. Ting, A. Khoshakhlagh, A. Soibel, C. J. Hill, A. Fisher, S. Keo, and S. D. Gu-napala, Applied Physics Letters 103 (22), 221908 (2013).
- A. D. Prins, M. K. Lewis, Z. L. Bushell, S. J. Sweeney, S. Liu, and Y. H. Zhang, Applied Physics Letters 106 (17), 171111 (2015).
- D. Z. Ting, A. Soibel, A. Khoshakhlagh, S. B. Rafol, S. A. Keo, L. Höglund, A. M. Fisher, E. M. Luong, and S. D. Gunapala, Applied Physics Let-ters 113 (2), 021101 (2018).
- D. Z. Ting, S. B. Rafol, S. A. Keo, J. Nguyen, A. Khoshakhlagh, A. Soibel, L. Höglund, A. M. Fisher, E. M. Luong, J. M. Mumolo, J. K. Liu, and S. D. Gu-napala, IEEE Photonics Journal 10 (6), 1 (2018).
- R. Hao, Y. Ren, S. Liu, J. Guo, G. Wang, Y. Xu, and Z. Niu, Journal of Crystal Growth 470, 33 (2017).
- A. P. Craig, F. Al-Saymari, M. Jain, A. Bain-bridge, G. R. Savich, T. Golding, A. Krier, G. W. Wicks, and A. R. Marshall, Applied Physics Letters 114 (15), 151107 (2019).
- Q. Durlin, J. P. Perez, L. Cerutti, J. B. Rodriguez, T. Cerba, T. Baron, E. Tournie, and P. Christol, Infrared Physics & Technology 96, 39 (2019).
- G. Ariyawansa, J. Duran, C. Reyner, and J. Scheihing, Micromachines 10 (12), 806 (2019).
- G. Deng, X. Song, M. Fan, T. Xiao, Z. Luo, N. Chen, W. Yang, and Y. Zhang, Optics express 28 (9), 13616 (2020).
- D. Wu, J. Li, A. Dehzangi, and M. Razeghi, Infrared Physics & Technology 109, 103439 (2020).
- D. Wu, A. Dehzangi, J. Li, M. Razeghi, App-lied Physics Letters 116 (16), 161108 (2020).
- U. Zavala-Moran, M. Bouschet, J. P. Pe-rez, R. Alchaar, S. Bernhardt, I. Ribet-Mohamed, F. de Anda-Salazar, and P. Christol, Photonics 7 (3), 76 (2020).
- D. Wu, Q. Durlin, A. Dehzangi, Y. Zhang, and M. Razeghi, Applied Physics Letters 114 (1), 011104 (2019).
- J. P. Perez, Q. Durlin, and P. Christol, In-ternational Conference on Space Optics – ICSO 2018. 11180, 111806E (2019).
- H. S. Kim, O. O. Cellek, Z. Y. Lin, Z. Y. He, X. H. Zhao, S. Liu, H. Li, and Y. H. Zhang, Applied Physics Letters 101 (16), 161114 (2012).
- A. Haddadi, G. Chen, R. Chevallier, A. M. Hoang, and M. Razeghi, Applied Physics Letters 105 (12), 121104 (2014).
- A. Haddadi, A. Dehzangi, S. Adhikary, R. Chevallier, and M. Razeghi, APL Materials 5 (3), 035502 (2017).
- R. Chevallier, A. Haddadi, and M. Razeghi, Scientific reports 7 (1), 1 (2017).
- T. Manyk, K. Michalczewski, K. Murawski, P. Martyniuk, and J. Rutkowski, Sensors 19 (8), 1907 (2019).
- K. Michalczewski, P. Martyniuk, C. H. Wu, J. Jurenczyk, K. Grodecki, D. Benyahia, A. Rogalski, and J. Piotrowski, Infrared Physics & Technology 95, 222 (2018).
- A. M. Hoang, G. Chen, R. Chevallier, A. Haddadi, and M. Razeghi, Applied Physics Letters 25, 251105 (2014).
- K. Michalczewski, P. Martyniuk, Ł. Ku-bis-zyn, C. H. Wu, Y. R. Wu, J. Jurenczyk, A. Ro-galski, and J. Piotrowski, IEEE Electron Device Letters 40 (9), 1396 (2019).
- A. Haddadi, R. Chevallier, G. Chen, A. M. Hoang, and M. Razeghi, Applied Physics Letters 106 (1), 011104 (2015).
- A. Haddadi, A. Dehzangi, R. Chevallier, S. Adhikary, and M. Razeghi, Scientific reports 7 (1), 1 (2017).
- M. Razeghi, Technology of Quantum Devices (New York: Springer US, 2010).
- A. Rogalski, P. Martyniuk, and M. Kopytko, Rep. Prog. Phys. 79, 1 (2016).
- P. C. Klipstein, U. Mizrahi, R. Fraenkel, and I. Shtrichman, Def. Sci. J. 63, 555 (2013).
- A. Rogalski and K. Chrzanowski, Infrared Devices and Techniques 21, 565 (2014).
- E. Plis, Advances in Electronics, p. ID 246769 (2014).
- A. Rogalski, M. Kopytko, and P. Martyniuk, Antimonide-based infrared detec-tors: a new perspective (SPIE, 2018).
- M. Z. Tidrow, Infrared Physics & Technol-ogy 52 (6), 322 (2009).
- A. Rogalski, Progress in quantum electron-ics 27 (2–3), 59 (2003).
- J. Easley, C. R. Martin, M. H. Ettenberg, and J. Phillips, Journal of Electronic Materials 48, 6025 (2019).
- A. Rogalski, P. Martyniuk, and M. Kopytko, Applied physics reviews 4, 031304 (2017).
- R. Breiter, M. Benecke, D. Eich, H. Figgemeier, A. Weber, J. Wendler, and A. Sieck, Infra-red Technology and Applications XLII. SPIE. 9819, 981908 (2016).
- A. Rogalski, Infrared Detectors (CRC Press, USA, 2011).
- W. Lei, R. J. Gu, J. Antoszewski, J. Dell, and L. Faraone, Journal of electronic materials 43 (8), 2788 (2014).
- L. E. Vorob’ev, S. N. Danilov, G. G. Zegrya, D. A. Firsov, V. A. Shalygin, I. N. Yassievich, E. V. Be-regulin, Fotoelektriches-kie yavleniya v poluprovodnikah i razmerno-kvantovannyh struk-turah (Nauka, SPb, 2001) [in Russian].
- M. Razeghi, Fundamentals of Solid State Engineering (Springer International Publishing AG, part of Springer Nature, 2019).
- A. Rogalski, Journal of Applied Physics 93 (8), 4355 (2003).
- A. Rogalski, Infrared physics & technology 40 (4), 279 (1999).
- A. P. Silin, Uspekhi Fizicheskikh Nauk 147 (11), 485 (1985) [in Russian].
- Marian A. Herman, Semiconductor superlattices (Akademie-Verlag, Berlin, 1986; Mir, Moscow, 1989).
- V. P. Ponomarenko, Kvantovaya fotosen-sorika (Orion R&P Association, Moscow, 2018) [in Russian].
- L. Esaki and R. Tsu, IBM Journal of Research and Development 14 (1), 61 (1970).
- S. D. Gunapala, D. R. Rhiger, and C. Jagadish, Advances in Infrared Photodetectors (Else-vier, USA, 2011).
- M. Razeghi, Mid-infrared Optoelectronics, p. 379 (2020).
- M. J. Furlong, B. Martinez, M. Tybjerg, B. Smith, and A. Mowbray, Infrared Technology and Applications XLI 9451, 94510S (2015).
- Y. Wei and M. Razeghi, Physical Review B 69 (8), 085316 (2004).
- G. Ariyawansa, J. M. Duran, M. Grupen, J. E. Scheihing, T. R. Nelson, and M. R. Eismann, Infrared Technology and Applications XXXVIII 8353, 83530E (2012).
- F. Rutz, R. Rehm, J. Schmitz, M. Wauro, J. Niemasz, J. M. Masur, A. Wörl, M. Walther, R. Scheib-ner, J. Wendler, and J. Ziegler, “InAs/GaSb superlattices for high-performance infrared detection” Proceedings IRS22011, 2011, p. 16.
DOI: 10.5162/irs11/i1.1 - H. J. Haugan, F. Szmulowicz, G. J. Brown, and K. Mahalingam, Journal of Ap-plied Physics 95 (5), 2580 (2004).
- M. Razeghi, Focal Plane Arrays in Type II-Superlattices. U.S. Patent No. 7,001,794 B2. Washington, DC. 2006.
- E. R. Youngdale, J. R. Meyer, C. A. Hoffman, F. J. Bartoli, C. H. Grein, P. M. Young, H. Enrenreich, R. H. Miles, and D. H. Chow, Applied Phys-ics Letters 64 (23), 3160 (1994).
- B. V. Olson, C. H. Grein, J. K. Kim, E. A. Kad-lec, J. F. Klem, S. D. Hawkins, and E. A. Shaner, Applied Physics Letters 107 (26), 261104 (2015).
- H. Mohseni, V. I. Litvinov, M. Razeghi, Physical Review B 58 (28), 15378 (1998).
- C. H. Grein, P. M. Young, M. E. Flatte, and H. Ehrenreich, Journal of Applied Physics 78 (12), 7143 (1995).
- C. H. Grein, P. M. Young, H. Ehrenreich, Applied Physics Letters 61 (24), 2905 (1992).
- M. A. Kinch, State-of-art infrared detec-tor technology (SPIE, 2014).
- D. L. Smith and C. Mailhiot, Journal of Applied Physics 62 (6), 2545 (1987).
- F. Szmulowicz, E. R. Heller, K. Fisher, and F. L. Madarasz, Superlattices and Microstructures 17 (4), 373 (1995).
- H. Mohseni, A. Tahraoui, J. Wojkowski, M. Razeghi, G. J. Brown, W. C. Mitchel, and Y. S. Park, Applied Physics Letters 77 (11), 1572 (2000).
- S. P. Tobin, M. A. Hutchins, P. W. Norton, Journal of Electronic Materials 29 (6), 781 (2000).
- Y. N. Du, Y. Xu, and G. F. Song, Superlattices and Microstructures 145, 106590 (2020).
- E. H. Aifer, J. G. Tischler, J. H. Warner, I. Vurgaftman, W. W. Bewley, J. R. Meyer, J. C. Kim, and L. J. Whitman, Applied Physics Let-ters 89 (5), 053519 (2006).
- B. M. Nguyen, D. Hoffman, P. Y. Delaunay, and M. Razeghi, Applied Physics Letters 91 (16), 163511 (2007).
- M. Razeghi, E. K. W. Huang, B. M. Nguyen, S. A. Pour, and P. Y. Delaunay, Infrared Technology and Applications XXXVI 7660, 76601F (2010).
- G. A. Sai-Halasz, R. Tsu, L. A. Esaki, Applied Physics Letters 30 (12), 651 (1977).
- M. Levinshtein, S. Rumyantsev, M. Shur, Handbook series on semiconductor parameters (World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 1996).
- Y. Livneh, P. C. Klipstein, O. Klin, N. Snapi, S. Grossman, A. Glozman, and E. Weiss, Physi-cal Review B 86 (23), 235311 (2012).
- P. C. Klipstein, E. Avnon, Y. Benny, R. Fraenkel, A. Glozman, S. Grossman, O. Klin, L. Langoff, Y. Livneh, I. Lukomsky, M. Nitzani, L. Shkedy, I. Shtrichman, N. Snapi, A. Tuito, and E. Weiss, Infrared Technology and Applications XI 9070, 90700U (2014).
- I. Vurgaftman, G. Belenky, Y. Lin, D. Donetsky, L. Shterengas, G. Kipshidze, W. L. Sarney, and S. P. Svensson, Applied Physics Letters 108 (22), 222101 (2016).
- M. Walther, J. Schmitz, R. Rehm, S. Kopta, F. Fuchs, J. Fleißner, W. Cabanski, and J. Ziegler, Journal of Crystal growth 278 (1–4), 156 (2005).
- Y. Wei, A. Hood, H. Yau, A. Gin, M. Razeghi, M. Z. Tidrow, and V. Nathan, Applied Phys-ics Letters 86 (23), 233106 (2005).
- E. Plis, J. B. Rodriguez, H. S. Kim, G. Bishop, Y. D. Sharma, L. R. Dawson, S. Krishna, S. J. Lee, C. E. Jones, and V. Gopal, Applied Physics Letters 91 (13), 133512 (2007).
- M. Walther, J. Schmitz, R. Rehm, S. Kopta, F. Fuchs, J. Fleißner, W. Cabanski, and J. Ziegler, Journal of Electronic Materials 34 (6), 722 (2005).
- R. Rehm, M. Walther, J. Schmitz, J. Fleissner, J. Ziegler, W. Cabanski, and R. Breiter, Electronics Letters 42 (10), 577 (2006).
- N. Gautam, H. S. Kim, M. N. Kutty, E. Plis, L. R. Dawson, and S. Krishna, Applied Physics Letters 96 (23), 231107 (2010).
- I. Vurgaftman, E. H. Aifer, C. L. Canedy, J. G. Tischler, J. R. Meyer, J. H. Warner, E. M. Jackson, G. Hildebrandt, and G. J. Sullivan, Applied Physics Letters 89 (12), 121114 (2006).
- D. Z. Y. Ting, C. J. Hill, A. Soibel, S. A. Keo, J. M. Mumolo, J. Nguyen, and S. D. Gun-apala, Applied Physics Letters 95 (2), 023508 (2009).
- P. Y. Delaunay and M. Razeghi, IEEE Journal of Quantum Electronics 46 (4), 584 (2010).
- N. Gautam, S. Myers, A. V. Barve, B. Klein, P. Smith, D. R. Rhiger, H. S. Kim, Z. B. Tian, and S. Krishna, IEEE Journal of Quantum Electronics 49 (2), 211 (2012).
- B. M. Nguyen, D. Hoffman, E. K. W. Huang, P. Y. Dalunay, and M. Razeghi, Applied Physics Letters 93 (12), 123502 (2008).
- Y. Wei, A. Gin, M. Razeghi, and G. J. Brown, Applied Physics Letters 81 (19), 3675 (2002).
- A. Hood, M. Razeghi, E. H. Aifer, and G. J. Brown, Applied Physics Letters 87 (15), 151113 (2005).
- S. D. Gunapala, D. Z. Ting, C. J. Hill, J. Nguyen, A. Soibel, S. B. Rafol, S. A. Keo, J. M. Mu-molo, M. C. Lee, J. K. Liu, and B. Yang, IEEE Photonics Technology Letters 22 (24), 1856 (2010).
- A. Haddadi, S. R. Darvish, G. Chen, A. M. Hoang, B. M. Nguyen, and M. Razeghi, AIP Conference Proceedings 1416 (1), 56 (2011).
- J. L. Johnson, Photodetectors: Materials and Devices 3948, 118 (2000).
- Handbook of Infrared Detection Technologies / Ed. by: Henini M., Razeghi M. (Elsevier, 2002), p. 159–189.
- G. J. Brown, Infrared Technology and Applications XXXI 5783, 65 (2005).
- J. L. Johnson, L. A. Samoska, A. C. Gossard, J. L. Merz, M. D. Jack, G. R. Chapman, B. A. Baumgratz, K. Kosai, and S. M. Johnson, Journal of App-lied Physics 80 (2), 1116 (1996).
- F. Fuchs, U. Weimer, W. Pletschen, J. Schmitz, E. Ahlswede, M. Walther, J. Wagner, and P. Koidl, Applied Physics Letters 71 (22), 3251 (1997).
- C. T. Lin, G. J. Brown, W. C. Mitchel, M. Ahoujja, and F. Szmulowicz, Photodetectors: Materials and Devices III 3287, 22 (1998).
- C. T. Lin, K. A. Anselm, C. H. Kuo, A. M. Delaney, K. Mahalingam, A. W. Saxler, R. J. Linville, F. Szmulowicz, and V. Nathan, Photodetectors: Materials and Devices 3948, 133 (2000).
- K. A. Anselm, H. Ren, M. Vilela, J. Zheng, C. T. Lin, V. Nathan, and G. J. Brown, Photodetectors: Materials and Devices VI 4288, 183 (2001).
- Q. K. Yang, F. Fuchs, J. Schmitz, and W. Pletschen, Applied Physics Letters 81 (25), 4757 (2002).
- E. Plis, A. Khoshakhlagh, S. Myers, H. S. Kim, N. Gautam, Y. D. Sharma, and S. Krishna, Journal of Vacuum Science & Technology B, Nanotechnology and Microelectronics: Materials, Proceeding, Measurement, and Phenomena 28 (3), C3G13 (2010).
- J. P. Loehr, Applied Physics Letters 67 (17), 2509 (1995).
- S. H. Wei and A. Zunger, Physical Review B 52 (16), 12039 (1995).
- D. Z. Ting, S. B. Rafol, A. Khoshakhlagh, A. Soibel, S. A. Keo, A. M. Fisher, B. J. Pepper, C. J. Hill, and S. D. Gunapala, Micromachines 11 (11), 958 (2020).
- D. Z. Ting, A. Khoshakhlagh, A. Soibel, and S. D. Gunapala, Journal of Electronic Materi-als 49 (11), 6936 (2020).
- E. H. Steenbergen, B. C. Connelly, G. D. Metcalfe, H. Shen, M. Wraback, D. Lubyshev, Y. Qiu, J. M. Fastenau, A. W. K. Liu, S. Elhamri, O. O. Cellek, and Y. H. Zhang, Applied Physics Letters 99 (25), 251110 (2011).
- G. Ariyawansa, E. Steenbergen, L. J. Bis-sell, J. M. Duran, J. E. Scheihing, and M. T. Eis-mann, Infrared Technology and Applications XL 9070, 90701J (2014).
- P. C. Klipstein, Y. Livneh, A. Glozman, S. Grossman, O. Klin, N. Snapi, and E. Weiss, Journal of electronic materials 43 (8), 2984 (2014).
- D. Z. Ting, A. Khoshakhlagh, A. Soibel, C. J. Hill, and S. D. Gunapala, Barrier Infrared Detector. U.S. Patent No. 8,217,480 B2. Washing-ton, DC. 2012.
- B. V. Olson, E. A. Shaner, J. K. Kim, J. F. Klem, S. D. Hawkins, L. M. Murray, J. P. Prineas, M. E. Flatte, and T. F. Boggess, Applied Physics Letters 101 (9), 092109 (2012).
- L. Höglund, D. Z. Ting, A. Khoshakhlagh, A. Soibel, C. J. Hill, A. Fisher, S. Keo, and S. D. Gu-napala, Applied Physics Letters 103 (22), 221908 (2013).
- A. D. Prins, M. K. Lewis, Z. L. Bushell, S. J. Sweeney, S. Liu, and Y. H. Zhang, Applied Physics Letters 106 (17), 171111 (2015).
- D. Z. Ting, A. Soibel, A. Khoshakhlagh, S. B. Rafol, S. A. Keo, L. Höglund, A. M. Fisher, E. M. Luong, and S. D. Gunapala, Applied Physics Let-ters 113 (2), 021101 (2018).
- D. Z. Ting, S. B. Rafol, S. A. Keo, J. Nguyen, A. Khoshakhlagh, A. Soibel, L. Höglund, A. M. Fisher, E. M. Luong, J. M. Mumolo, J. K. Liu, and S. D. Gu-napala, IEEE Photonics Journal 10 (6), 1 (2018).
- R. Hao, Y. Ren, S. Liu, J. Guo, G. Wang, Y. Xu, and Z. Niu, Journal of Crystal Growth 470, 33 (2017).
- A. P. Craig, F. Al-Saymari, M. Jain, A. Bain-bridge, G. R. Savich, T. Golding, A. Krier, G. W. Wicks, and A. R. Marshall, Applied Physics Letters 114 (15), 151107 (2019).
- Q. Durlin, J. P. Perez, L. Cerutti, J. B. Rodriguez, T. Cerba, T. Baron, E. Tournie, and P. Christol, Infrared Physics & Technology 96, 39 (2019).
- G. Ariyawansa, J. Duran, C. Reyner, and J. Scheihing, Micromachines 10 (12), 806 (2019).
- G. Deng, X. Song, M. Fan, T. Xiao, Z. Luo, N. Chen, W. Yang, and Y. Zhang, Optics express 28 (9), 13616 (2020).
- D. Wu, J. Li, A. Dehzangi, and M. Razeghi, Infrared Physics & Technology 109, 103439 (2020).
- D. Wu, A. Dehzangi, J. Li, M. Razeghi, App-lied Physics Letters 116 (16), 161108 (2020).
- U. Zavala-Moran, M. Bouschet, J. P. Pe-rez, R. Alchaar, S. Bernhardt, I. Ribet-Mohamed, F. de Anda-Salazar, and P. Christol, Photonics 7 (3), 76 (2020).
- D. Wu, Q. Durlin, A. Dehzangi, Y. Zhang, and M. Razeghi, Applied Physics Letters 114 (1), 011104 (2019).
- J. P. Perez, Q. Durlin, and P. Christol, In-ternational Conference on Space Optics – ICSO 2018. 11180, 111806E (2019).
- H. S. Kim, O. O. Cellek, Z. Y. Lin, Z. Y. He, X. H. Zhao, S. Liu, H. Li, and Y. H. Zhang, Applied Physics Letters 101 (16), 161114 (2012).
- A. Haddadi, G. Chen, R. Chevallier, A. M. Hoang, and M. Razeghi, Applied Physics Letters 105 (12), 121104 (2014).
- A. Haddadi, A. Dehzangi, S. Adhikary, R. Chevallier, and M. Razeghi, APL Materials 5 (3), 035502 (2017).
- R. Chevallier, A. Haddadi, and M. Razeghi, Scientific reports 7 (1), 1 (2017).
- T. Manyk, K. Michalczewski, K. Murawski, P. Martyniuk, and J. Rutkowski, Sensors 19 (8), 1907 (2019).
- K. Michalczewski, P. Martyniuk, C. H. Wu, J. Jurenczyk, K. Grodecki, D. Benyahia, A. Rogalski, and J. Piotrowski, Infrared Physics & Technology 95, 222 (2018).
- A. M. Hoang, G. Chen, R. Chevallier, A. Haddadi, and M. Razeghi, Applied Physics Letters 25, 251105 (2014).
- K. Michalczewski, P. Martyniuk, Ł. Ku-bis-zyn, C. H. Wu, Y. R. Wu, J. Jurenczyk, A. Ro-galski, and J. Piotrowski, IEEE Electron Device Letters 40 (9), 1396 (2019).
- A. Haddadi, R. Chevallier, G. Chen, A. M. Hoang, and M. Razeghi, Applied Physics Letters 106 (1), 011104 (2015).
- A. Haddadi, A. Dehzangi, R. Chevallier, S. Adhikary, and M. Razeghi, Scientific reports 7 (1), 1 (2017).
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Ковшов В. С., Никонов А. В., Пашкеев Д. А., Лопатина Е. А.
Современное состояние разработок и исследований сверхрешеток II типа для приборов ИК-фотоэлектроники (обзор) 97
Филатов А. В., Сусов Е. В., Карпов В. В., Гусаров А. В.
Фоторезисторы из материала СdxHg1-xTe (обзор) 112
ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Каримов А. Р., Богданов В. К., Валиуллин Р. А., Шарафутдинов Р. Ф., Рамазанов А. Ш., Рухман А. А., Хабиров Т. Р., Шиканов А. Е.
Индуцированные акустическими полями процессы структурообразования в высокомолекулярных средах 128
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Барма Д. Д., Гейвандов А. Р., Денисов Д. Г.
Эффективность дифракционных решеток на основе жидких кристаллов 144
Денисов Д. Г., Золотухина А. А., Кудряшов А. В., Никитин А. Н.
Сравнительный анализ методов калибровки датчика волнового фронта Шэка-Гартмана 153
Гулаков И. Р., Зеневич А. О., Кочергина О. В.
Спектральные характеристики кремниевых фотоэлектронных умножителей 164
C O N T E N T S
PHOTOELECTRONICS
Kovshov V. S., Nikonov A. V., Pashkeev D. A., and Lopatina E. A.
The current state of the development and research of type II superlattices for infrared photodetective devices (a review) 97
Filatov A. V., Susov E. V., Karpov V. V., and Gusarov A. V.
Photoresistors made of CdхHg1-хTe material (a review) 112
PHYSICAL SCIENCE OF MATERIALS
Karimov A. R., Bogdanov V. K., Valiullin R. A., Sharafutdinov R. F., Ramazanov A. Sh., Rukhman A. A., Khabirov T. R., and Shikanov A. E.
Induced by acoustic fields processes of structure formation in high-molecular media 128
PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS
Barma D. D., Geivandov A. R., and Denisov D. G.
Efficiency of diffraction gratings based on liquid crystals 144
Denisov D. G., Zolotukhina A. A., Kudryashov A. V., and Nikitin A. N.
Comparative analysis of methods for calibration of a Shack-Hartmann wavefront sensor 153
Gulakov I. R., Zenevich A. O., and Kochergina O. V.
Investigation of the spectral characteristics of silicon photomultiplier tubes 164
Другие статьи выпуска
Исследовано влияние температуры окружающей среды и напряжения питания на спектральную чувствительность и динамический диапазон опытных образцов кремниевых фотоумножителей производства ОАО «Интеграл» (Республика Беларусь) и серийно выпускаемых фотоумножителей Кетек РМ 3325 и ON Semi FC 30035. Определено, что максимум спектральной чувствительности кремниевых фотоумножителей сдвинут в коротковолновую область и соответствует длине волны оптического излучения 470 нм. Показано, что увеличение напряжения питания приводит к увеличению чувствительности исследуемых фотоприемников, а зависимость чувствительности от температуры по-разному проявляется при воздействии оптическим излучением разной длины волны.
Выполнен сравнительный анализ методов калибровки датчика волнового фронта Шэка-Гартмана по плоскому волновому фронту (калибровка по наклону датчика) и сферическому волновому фронту (абсолютная калибровка). Для сравнения был проведен общий анализ достоинств и недостатков методов калибровки. Показано, что калибровка датчика включает в себя следующие этапы: создание опорного волнового фронта и определение точных проектных параметров датчика. Значения проектных параметров используются в реконструкции измеряемого волнового фронта и определяют такие параметры датчика Шэка-Гартмана, как динамический диапазон и чувствительность. Также для численного сравнения был проведен анализ погрешностей динамического диапазона, определяемого по аберрациям типа наклон и дефокусировка, и построены зависимости этих погрешностей от погрешности проектных параметров датчика.
Методом голографии на тонком слое дихроичного ориентирующего красителя были записаны дифракционные решетки, собраны и исследованы жидко-кристаллические ячейки для получения электрически-управляемой дифракции в видимом диапазоне. При помощи программного обеспечения для моделирования электрооптических эффектов была рассчитана дифракционная эффективность (ДЭ) фазовой решетки на основе жидкого кристалла (ЖК) в зависимости от амплитуды напряжения на электродах и оценено изменение ДЭ в зависимости от толщины ячейки, двулучепреломления ЖК-материала и длины волны излучения. Экспериментальные результаты качественно совпали с результатами расчета. В случае фазовой решетки, сформированной в объеме ЖК-ячейки ДЭ в 1-м порядке достигала 16 % на длине волны 532 нм. Установлено, что ДЭ уменьшается с увеличением длины волны.
Рассмотрены механизмы разрушения и синтеза макромолекул, которые могут стимулироваться внешними акустическими полями в многофазной нефтяной дисперсной среде, содержащей большое количество растворенного в нефти газа. Предполагается, что динамика этих пузырьков зависит от изменения геометрии потока и возбуждения звуковых колебаний в потоке. Особое внимание уделено процессу изменения плотности жидкости за счет эффекта внутреннего эрлифта в жидкой дисперсной среде. Механически вызванные кинетические изменения макромолекул (разрушение и синтез коллоидных цепей) могут происходить, когда пузырьки схлопываются. Эти особенности могут быть использованы при обработке нефти и в геофизических исследованиях скважин для оценки нефтенасыщенности пластов.
В обзоре выполнен анализ развития с 70-х годов прошлого века отечественной технологии изготовления высокочувствительных и стабильных фоторезисторов из твёрдых растворов тройной системы СdxHg1-xTe. Вольтовая чувствительность современных фоторезисторов из гетероэпитаксиальных структур n–CdxHg1–xTe, полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии на подложке из арсенида галлия и предназначенных на спектральный диапазона 3–5 и 8–12 мкм с размером фоточувствительной площадки 5050 и 3535 мкм, причем работающих в неравновесных условиях эксклюзии неосновных носителей заряда, достигает величины Suλmax 107 В/Вт с удельной обнаружительной способностью более 51011 см Гц1/2 Вт-1 при температуре жидкого азота и плоском угле зрения 14о. Высокая вольтовая чувствительность и малая выделяемая мощность (510–7 Вт) фоторезисторов в конструкции пиксела с радиальным смещением позволяют создавать на их основе фокальные матрицы с количеством пикселей 106.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400