Статья: Исследование глубины и скорости ионного травления QWIP-структур (2019)

Для регистрации оптического излучения малой интенсивности в видимой и ближней инфракрасной областях спектра при комнатных температурах нашли применение кремниевые лавинные фотоприемники с высокой чувствительностью в этих областях спектра при низких напряжениях питания и большими коэффициентами усиления.

В статье установлены зависимости вида амплитудного распределения сигналов таких фотоприемников от величины напряжения их питания.

В качестве объектов исследования использованы серийно выпускаемые кремниевые фотоэлектронные умножители Кетек РМ 3325 и ON Semi FC 30035, а также умножители из опытной партии, произведенной ОАО «Интеграл» (Республика Беларусь).

Определен диапазон напряжений, при которых амплитудные распределения выходных сигналов кремниевых фотоэлектронных умножителей имеют ярко выраженные пики. Установлено, что с увеличением напряжения питания часть пиков исчезает.

Показано, что зависимости средней амплитуды отклика от перенапряжения для кремниевых фотоэлектронных умножителей имеют линейный участок, а увеличение перенапряжения приводит к росту дисперсии амплитудного распределения импульсов.

В данной работе исследовано влияние атомов хрома и железа на процессы дефектообразования в кремнии. Установлено, что при совместном введении хрома и железа в кремний одновременно с уменьшением концентрации уровней Ес – 0,41 эВ и Ес – 0,51 эВ (для Cr) и Еv + 0,41 эВ (для Fe) наблюдается образование нового уровня в верхней половине запрещенной зоны с энергией ионизации Ес – 0,30 эВ, который, вероятно, связан с примесной парой Cr с Fe в Si. Обнаружено, что уменьшение концентраций оптически активных атомов углерода и кислорода NС опт и NО опт зависит от концентрации электрически активных атомов хрома и железа и составляет 10–25 % для кислорода, а величина NС опт почти не меняется.

Комплексными методами физико-химического анализа был изучен характер взаимодействия и природа дефектности в системе сплавов SnSe-TbSe. Определена зависимость коэффициента Холла и термоЭДС от процентного содержания тербия. Исследована температурная зависимость термоэлектрических и термомагнитных свойств систем сплавов TbxSn1-xSe.

Диоксид ванадия VO2, в котором фазовый переход осуществляется при наиболее «технологичной» температуре +67 оС, изменение удельного сопротивления составляет около пяти порядков, показатель преломления изменяется (на  = 6328 Å) от 2,5 до 2,0, а время переключения рекордно малое, считается наиболее перспективным материалом современной оптоэлектроники. Рассмотрены ключевые эксперименты по исследованию динамики сверхбыстрого обратимого фазового перехода «металл–диэлектрик» в диоксиде ванадия, имеющего рекордно малое время переключения (10 фс). Это свойство диоксида ванадия может быть использовано для создания уникальных оптических затворов, которые найдут применение при исследовании быстропротекающих процессов, в разработке систем оптических телекоммуникаций, а также в различных областях оптоэлектроники и фотоники.

Рассмотрен метод определения толщин тонких матриц на основе ИК-спектров отражения. Исследована статистика распределения толщины матриц ФЧЭ из антимонида индия формата 640 512 элементов с шагом 15 мкм, утоньшенных методом химико-динамической полировки. Показана динамика улучшения технологии утоньшения МФЧЭ.

Выведено аналитическое выражение для коэффициента умножения фотоносителей в лавинных гетерофотодиодах с разделенными областями поглощения и умножения. Коэффициент умножения представлен в традиционной форме Миллера. Проанализирована зависимость этого коэффициента от приложенного напряжения смещения и параметров гетероструктуры.

Методом полива из раствора получена гетероструктура, состоящая из тонких пленок фуллерена С60 и гидразона (4-хлорбензоилгидразона 3-метил-1-фенил-4-формилпиразол-5-она). Описан синтез и методика получения гидразона. Выполнен поочередный анализ ИК-спектроскопии первичных пленок углерода и органического материала. Методом атомно-силовой микроскопии получены изображения рельефа поверхности тонкой пленки С60 на стеклянной подложке. Приведены вольтамперные характеристики однослойных тонкопленочных структур фуллерена и гидразона с контактной обвязкой ITO–алюминий. Показано, что экспериментальные структуры имеют выпрямляющие световые характеристики, тогда как темновые зависимости тока от напряжения обладают симметричным характером и меньшими значениями по току на два порядка.

Рассмотрены и проанализированы физические процессы, возникающие при транспортировке электронного потока, создаваемого импульсным генератором электроннопучковой плазмы и выводимого в плотную газовую среду посредством системы шлюзов с дифференциальной откачкой и прожигаемыми перегородками. Предложены аналитические критерии, связывающие параметры выводной системы и устанавливающие условия, при которых обеспечивается устойчивая транспортировка пучка и высокий ресурс генератора для случаев с использованием фокусирующего магнитного поля и в его отсутствие.

Впервые проведены исследования характеристик продольного тлеющего разряда в сверхзвуковом потоке газа между центральным телом и конфузором. Установлено, что характеристики разряда по пространственной локализации, интенсивности излучения, формированию приэлектродных зон зависят от способов организации сверхзвукового потока. Изучены характеристики потока газа в расширяющейся области сверхзвукового сопла, восстановление давления в конфузоре, параметры срыва сверхзвукового потока. Если в качестве катода использовать центральное тело в виде постоянно подаваемой проволоки цилиндрического профиля, то подобный разряд может найти применение в процессах нанесения функциональных покрытий и нанопокрытий. Из-за концентрации токового пятна на конце катода будет происходить интенсивное катодное распыление. Распыленные атомы будут направленно переноситься вместе с потоком и образовывать покрытия на подложках на входе в конфузор либо подложка может служить анодом разряда.

В работе рассмотрен процесс взаимодействия необыкновенной лазерной волны большой амплитуды с неоднородной плазмой в сильном магнитном поле в области удвоенной верхнегибридной частоты. Исследование проведено с помощью численного моделирования по методу частиц в ячейке. Показано, что в этом случае параметрический резонанс приводит к существенному нагреву электронов. Из анализа спектров продольного поля сделан вывод о том, такой нагрев обусловлен нелинейным взаимодействием верхнегибридых плазмонов, возбуждаемых лазерной волной, с электростатическими модами, подобными модам Бернштейна в линейном приближении. Исследована зависимость средней энергией электронов, набираемой в процессе нагрева, от их начальной температуры.

Впервые экспериментально получен режим усиления шумов в плазменном мазере с инверсной геометрией. Показано, что введение СВЧ-поглотителя переводит режим работы мазера из генераторного в усилительный. В обоих режимах показана перестройка частоты излучения при изменении плотности плазмы. Данная работа является этапом по реализации плазменного релятивистского усилителя шума с коротким импульсом РЭП.

Проведены численные эксперименты для исследования влияния геометрических (диаметр разрядного канала, межэлектродное расстояние), электрических (удельная электрическая мощность, средняя мощность периодически следующих импульсов) и физических параметров (давление наполнения, состав плазмообразующих сред) разрядов в ксеноне и криптоне на спектрально-энергетические характеристики импульсных источников излучения. Получен широкий набор данных по параметрам разрядов, включая температурные поля в разряде и спектральные распределения излучения. Определены условия, при которых может быть обеспечен заданный уровень пиковой силы излучения в УФ-области спектра. Указаны диапазоны частот следования импульсов и средних электрических мощностей, обеспечивающих выполнение поставленных требований по выходу УФ-излучения. Дана оценка влияния эффекта обратимой непрозрачности кварца на мощность коротковолнового излучения. Результаты расчетов подтверждены в ходе экспериментальных работ.

Предложена оригинальная методика оценки коэффициента вторичной электронной эмиссии металлических и диэлектрических мишеней в области давлений в единицы и десятки паскаль. Методика основана на измерении потенциала мишени в зависимости от тока электронного пучка и сопоставлении результатов измерений с расчетными значениями, полученными с использованием модели, основанной на уравнениях баланса заряда на мишени и баланса ионов в пучковой плазме.

Выполнено моделирование импульсно-периодического разряда высокого давления в цезии на основе уравнений радиационной газодинамики. Приведены результаты расчё- тов радиальных профилей температуры плазмы, среднемассовой скорости, потерь энергии на излучение и концентраций электронов в различные моменты времени от начала импульса тока. Показано, что исследуемый разряд позволяет создавать в горячей приосевой области практически полностью ионизованную плазму, в которой концентрация электронов возрастает от оси к стенкам трубки и имеет радиальный профиль, близкий к параболическому. Время существования плазменного волновода радиусом порядка миллиметра составляет десятки микросекунд, концентрация электронов на оси порядка 1017–1018 см-3. Обсуждаются механизмы формирования плазменного волновода в разряде.