Рассмотрены основные механизмы Оже-рекомбинации и рассчитаны скорости генерациирекомбинации и времена жизни в зависимости от состава и температуры в материале HgCdTe р- и n-типа проводимости на основе модели Битти–Ландсберга–Блэкмора (Beattie– Landsberg–Blakemore (BLB). Определены пороговые значения энергии, требуемые для процессов рекомбинации по механизмам Оже-1, Оже-7 и Оже-3. Проведена оценка темновых токов и обнаружительной способности в узкозонных полупроводниковых структурах HgCdTe с учетом фундаментальных Оже-механизмов.
The main mechanisms of Auger recombination have been considered, and the generationrecombination rates and the lifetime depending on the composition and temperature in the HgCdTe p- and n-type material have been calculated using Beattie–Landsberg–Blakemore (BLB) model. The minimum energy levels of recombination processes by the Auger-1, Auger-7, and Auger-3 mechanisms were determined. Dark current and detectivity in HgCdTe narrow-band semiconductor structures have been estimated.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- eLIBRARY ID
- 34882939
Для оценки основных фотоэлектрических параметров фотоприемных устройств (ФПУ) на основе узкозонных тройных растворов Hg1-xCdxTe необходимо знать время жизни неосновных носителей заряда в области поглощения. С уменьшением плотности центров рекомбинации ШРХ время жизни неосновных носителей заряда существенно возрастает, при этом Оже-механизмы становятся последним фундаментальным ограничением, определяющим основные параметры.
Вырождение полупроводникового материала HgCdTe, которое вследствие узкозонности является характерной особенностью данного соединения, особенно для малых составов (х 0,2 мол. дол.) и низких температур, вносит коррективы в расчеты скоростей генерации-рекомбинации и времени жизни. Уменьшение ширины запрещенной зоны, снижение эффективной массы на краю зоны проводимости и смещение уровня Ферми выше края зоны проводимости приводят к тому, что в процессе Оже-рекомбинации носители заряда переходят на более высокие уровни энергии. В результате начинают работать процессы рекомбинации, имеющие пороговые значения энергии больше ширины запрещенной зоны (Оже-2, Оже-3).
В работе также показано, что в условиях ограничения параметров ФПУ механизмами Ожегенерации-рекомбинации достигаются высокая обнаружительная способность (D* 1011 cм Вт-1 Гц1/2 при Т = 100 К) и низкие темновые токи.
Список литературы
1. Hall R. N. // Phys. Rev. July 1952. Vol. 87. P. 387.
2. Shockley W., Read W. T. // Phys. Rev. Sept. 1952. Vol. 87. P. 835.
3. Beattie A. R., Landsberg P. T. // Proceedings of the Royal Society of London. 1959. Vol. A249. P. 16.
4. Rogalski A. Infrared detectors. – Taylor and Francis Group, LLC. 2011.
5. Schacham S. E., Finkman E. // J. Appl. Phys. 1985. Vol. 57. P. 2001.
6. Krishnamurthy S., Casselman T. N. // J. Electronic Materials. 2000. Vol. 29. P. 828.
7. Landsberg P. T. Recombination in Semiconductors. – Cambridge University Press, Cambridge, 2003.
8. Blakemore J. S. Semiconductor Statistics, International Series of Monographs on Semiconductors, Vol. 3. – New York: Pergamon, 1962.
9. Шалимова К. В. Физика полупроводников. – М.: Энергоатомиздат, 1985.
10. Lutz Gerhard. – Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1999, 2007, p. 29.
11. Petersen P. E. Auger Recombination in Mercury Cadmium Telluride. In Semiconductors and Semimetals, Vol. 18. P. 121–155 – Academic Press, New York, 1981.
12. Chu Junhao, Sher Arden. Device Physics of Narrow Gap Semiconductors. – Springer Science+Business Media, LLC, 2010.
13. Schiff L. Quantum Mechanics. – McGraw-Hill, New York, 1955.
14. Casselman T. N., Petersen P. E. // Solid State Communications. 1980. Vol. 33. P. 615.
15. Kinch M. A. Fundamentals of infrared detector materials – Bellingham, Washington 98227-0010 USA, 2007.
1. R. N. Hall, Phys. Rev. 87, 387 (July 1952).
2. W. Shockley and W. T. Read, Phys. Rev. 87, 835 (Sept. 1952).
3. A. R. Beattie and P. T. Landsberg, Proceedings of the Royal Society of London A249, 16−29 (1959).
4. A. Rogalski, Infrared detectors (Taylor and Francis Group, LLC, 2011).
5. S. E. Schacham and E. Finkman, J. Applied Physics 57, 2001 (1985).
6. S. Krishnamurthy and T. N. Casselman, J. Electronic Materials 29, 828 (2000).
7. P. T. Landsberg, Recombination in Semiconductors (Cambridge University Press, Cambridge, 2003).
8. J. S. Blakemore, Semiconductor Statistics, International Series of Monographs on Semiconductors, Vol. 3. (New York: Pergamon, 1962).
9. K. V. Shalimova, Physics of Semiconductors (Energoatomizdat, Moscow, 1985) [in Russian].
10. Lutz Gerhard, (Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1999, 2007), p. 29.
11. P. E. Petersen, Auger Recombination in Mercury Cadmium Telluride, in Semiconductors and Semimetals, Vol. 18. P. 121–155, (Academic Press, New York, 1981).
12. Chu Junhao and Sher Arden, Device Physics of Narrow Gap Semiconductors (Springer Science+Business Media, LLC, 2010).
13. L. Schiff, Quantum Mechanics. (McGraw-Hill, New York, 1955).
14. T. N. Casselman and P. E. Petersen, Solid State Communications 33, 615 (1980).
15. M. A. Kinch, Fundamentals of infrared detector materials (Bellingham, Washington 98227-0010 USA, 2007).
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Бычков В. Л., Дешко К. И., Черников В. А. Коммутация тока в маломощном разряде с плазменной инжекцией 111
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Гибин И. С., Котляр П. Е. Приемники излучения терагерцового диапазона (обзор) 117
Яковлева Н. И. Механизмы Оже-рекомбинации в узкозонных полупроводниковых структурах HgCdTe 130
ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Соловьёва А. Е. Изменения структуры поликристаллического ниобия при облучении его ионами ксенона различных энергий 141
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Андосов А. И., Батшева А. А., Полесский А. В., Тресак В. К., Хамидуллин К. А. Методы измерения размера фоточувствительной площадки, неравномерности чувствительности и коэффициента фото-электрической связи (обзор) 149
Патрашин А. И., Никонов А. В., Ковшов В. С. Обобщенный метод расчета облученности от абсолютно черного тела 157
Кондратенко В. С., Высоканов А. А., Сакуненко Ю. И., Третьякова О. Н., Молотков А. А., Тикменов В. Н. Разработка металлогибридного термоинтерфейса: экспериментальное исследование и математическое моделирование 166
Иванов В. И., Кондратенко В. С. Современные методы и оборудование для резки приборных пластин на кристаллы (обзор) 174
ИНФОРМАЦИЯ
Правила для авторов 184
X-th International Workshop Microwave Discharges: Fundamentals and Applications (MD-10) 187
Подписка на электронную версию журнала 188
C O N T E N T S
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
V. L. Bychkov, K. I. Deshko, and V. A. Chernikov Current switching in a low-power discharge with plas-ma injection 111
PHOTOELECTRONICS
I. S. Gibin and P. E. Kotlyar Teraherz Radiation Detectors (a review) 117
N. I. Iakovleva Auger recombination mechanisms in the HgCdTe narrow-band semiconductor structures 130
PHYSICAL SCIENCE OF MATERIALS
А. E. Solovyeva Changes of a structure of the polycrystalline niobium at irradiation by xenon ions of different energies 141
PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS
A. I. Andosov, A. A. Batsheva, A. V. Polesskiy, V. K. Tresak, and K. A. Khamidullin Methods for measur-ing the size of the photosensitive area, Uneven sensitivity and coefficient photovoltaic communication (a review) 149
A. I. Patrashin, A. V. Nikonov, and V. S. Kovshov Generalized method for calculating irradiance from black body 157
V. S. Kondratenko, A. A. Visakanov, Yu. I. Sakunenko, O. N. Tretiyakova, A. A. Molotkov, and V. N. Tikmenov Development of metal-hybrid thermal interface: experimental research and mathematical modeling 166
V. I. Ivanov and V. S. Kondratenko Modern methods and equipment for cutting semiconductor wafers on crystals (a review) 174
INFORMATION
Rules for authors 184
X-th International Workshop Microwave Discharges: Fundamentals and Applications (MD-10) 187
Subscription to an electronic version of the journal 188
Другие статьи выпуска
Спрос на производство различных изделий микро- и оптоэлектроники на кристаллах (чипах) из полупроводниковых материалов с низким уровнем потребительской стоимости ужесточает требования к высокой точности и улучшению качества их обработки и подразумевает необходимость рассмотрения эффективных методов резки приборных пластин. В данной работе рассмотрены высокоэффективные методы резки пластин на кристаллы, позволяющие обрабатывать сложные и дорогостоящие устройства. Авторами обосновывается и экспериментально доказывается эффективность применения метода лазерного управляемого термораскалывания (ЛУТ), приведены преимущества и результаты успешного внедрения метода ЛУТ для прецизионной резки стекла, кремния, сапфира и других хрупких неметаллических материалов.
В работе приведены результатов математического моделирования и экспериментальных испытаний теплоотвода от тепловыделяющих элементов к радиатору для выбора и оптимизации параметров нового металлогибридного термоинтерфейса (МГТИ), предложенного в работах [1–4]. МГТИ представляет собой каркас из двух тонких металлических перфорированных пластин, пространство между которыми заполнено тонким слоем теплопроводящей пасты. Проведен сравнительный анализ и показаны неоспоримые преимущества МГТИ перед традиционными термоинтерфейсами.
Рассмотрен метод расчета облученности, создаваемой абсолютно черным телом (АЧТ) в произвольной плоскости, параллельной его диафрагме. Метод основан на использовании понятия «коэффициент пропускания холодной диафрагмы МФПУ», описывающего отношение потока излучения, попадающего в заданную точку плоскости сквозь диафрагму, к потоку излучения, падающему в данную точку из полусферы. Установлена полная сходимость результатов расчета величины облученности предложенным методом и единственным нормативным методом, описанным в ГОСТ 17772–88. Рассмотрены результаты расчета облученностей и нормированной разности облученностей от АЧТ с круглыми и квадратными диафрагмами в диапазоне от 0,06 мм до 20 см, и распределения облученности по площади. Показано, что облученность от АЧТ с круглой диафрагмой отличается от облученности, создаваемой АЧТ с квадратной диафрагмой такой же площади, не более, чем на один процент. Установлена полная применимость предложенного метода для расчета облученности, создаваемой АЧТ.
Данная статья является обзорной и содержит данные о методиках измерения фотоэлектрических характеристик ФПУ первого и второго поколений, таких как размер фоточувствительной площадки, неравномерность чувствительности и коэффициент фотоэлектрической связи. Все приведенные методики измерения используются при измерениях ФПУ первого и второго поколения на ведущих предприятиях в России и мире. Одновременно в статье рассмотрены зарубежные установки для проведения измерений фотоэлектрических характеристик ФПУ второго поколения и принципы их работы.
Исследование изменения структуры поликристаллического ниобия, после облучения ионами ксенона с энергиями 80, 140, 300 кэВ проводили рентгеновскими методами в излучении Сu (K). Обнаружено, что кубическая ОЦК-структура ниобия сохраняется, дополнительные сверхструктурные рентгеновские линии, нехарактерные для структуры ниобия, отсутствуют. Облучение ионами ксенона приводит к изменению химического состава ниобия, уменьшению параметров элементарной ячейки, увеличению отражательной интенсивности рентгеновских линий основной структуры ниобия, увеличению макронапряжений в решетке ниобия. Рентгеновским методом определена концентрация ионов ксенона, растворенных по глубине образца, в зависимости от энергии облучения. Приведена структурная модель растворения ионов ксенона в решетке ниобия, которая объясняет образование металлической связи ксенона с атомами ниобия. Связь между атомами ниобия и ксенона возникает при торможении ионов по глубине образца, что приводит к образованию твердого раствора замещения на основе ниобия и дефектов, возникающих при смещении атомов ниобия в тетраэдрические пустоты. Определены изменения радиуса ксенона в твердом растворе замещения на основе ниобия в зависимости от энергии ионов облучения. Приведена математическая модель, которая объясняет увеличение отражательной рентгеновской интенсивности линий твердого раствора замещения на основе ниобия с различными концентрациями ксенона. Обнаружен переход рентгеновского -излучения в - излучение.
Приведен обзор приемников излучения терагерцового диапазона. Отмечается, что терагерцовое излучение обладает большой проникающей способностью. Однако отсутствие источников и чувствительных детекторов терагерцового излучения в течение многих лет сдерживало исследования в этой области. В работе рассмотрены различные аспекты применения терагерцового излучения, а также основные виды и типы приемников этого излучения. Проведен анализ фотонных и тепловых приемников. Приведены подробные сведения о терагерцовых приемниках на основе ячеек Голея. Отмечается, что в настоящее время наблюдается резкая активизация исследований по созданию матричных детекторов с ячейками Голея. Для многих применений, таких как спектральное и многоцветное тепловидение, тепловые детекторы более применимы по сравнению с охлаждаемыми фотонными детекторами.
Приводятся результаты экспериментального исследования коммутации тока в маломощном разряде с плазменной инжекцией при использовании импульсного плазмотрона в качестве источника плазмы. Показана возможность полностью управляемой коммутации тока 6 А при коммутируемом напряжении 300 В и падении напряжения на разряде 10 В. Установлено, что синхронно с заполнением разрядного промежутка плотной плазмой происходит включение тока, а синхронно с освобождением промежутка от плазмы – отключение. Выдвинуто предположение о связи включения и отключения разрядного тока с зажиганием и гашением на катоде катодного пятна.
Статистика статьи
Статистика просмотров за 2026 год.
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