Статья: Сканирующий тепловизионный прибор на базе отечественного фотоприемного устройства (2016)

Настоящая статья посвящена разработанному в АО «КБточмаш им. А. Э. Нудельмана» специализированному программному обеспечению. Оно предназначено для управления стендом формирования фоно-целевой обстановки в поле зрения оптико-электронных приборов. Стенд позволяет исследовать характеристики изделий связанные с обнаружением и захватом объектов наблюдения, моделировать работу оптико-электронных систем от ультрафиолетовой до дальней инфракрасной области спектра, а также отрабатывать алгоритмы пространственной и спектральной селекции. Приведены фотографии элементов интерфейса и состав стенда. Предложены пути дальнейшего развития программного обеспечения.

Исследована эффективность применения микронасосов с интегрально встроенной на системном диске схемой возбуждения. В микронасосе используется электромеханический резонанс системы для активного (с обратной связью) охлаждения функционально насыщенных микроэлектронных устройств полупроводниковых приборов. Показано, что такие микронасосы без дополнительных теплоотводящих материалов с очень малыми массогабаритными характеристиками и низкими энергетическими затратами можно располагать непосредственно на самом полупроводниковом кристалле вместе с микроэлектронным устройством. При этом при охлаждении полупроводниковых приборов микроэлектроники существенно (в 4 раза) повышается эффективность их работы. Обратная связь обеспечивает оптимальный температурный режим работы электронного изделия.

Экспериментально исследованы физические процессы в сверхтонкой газоразрядной ячейке с полупроводниковым электродом. Показано, что основным механизмом формирования изображения в полупроводниковой ионизационной камере является автоэлектронная эмиссия. Обнаруженный новый положительный эффект в виде нормального изменения фототока и аномального изменения темнового тока обеспечивает разрешающую способность фотографического процесса в сверхтонкой газоразрядной ячейке (d = 20 мкм) полупроводниковой ионизационной камеры.

Апробация метода плазменной сепарации отработавшего ядерного топлива подразумевает использование модельных веществ, при этом необходимо решить задачи перевода модельного вещества из конденсированного состояния в плазменное, а также его сбора на коллекторы. В настоящей работе представлены результаты изучения коэффициента конденсации Pb на поверхность коллектора. На основании экспериментальных данных и созданной с применением метода Монте-Карло расчетной модели было определено, что значения этого коэффициента превышают 75 % при средних температурах коллектора порядка 70 оС.

В статье описаны вакуумные камеры, которые были изготовлены в ИЯФ СО РАН как компоненты ондуляторов, предназначенных, в свою очередь, для проверки возможности уменьшения энергетического разброса адронного (ионного) пучка в модернизированном ускорителе RHIC (США) путем когерентного электронного охлаждения этого пучка. Для реализации данного процесса необходимо обеспечить сверхвысокий вакуум на уровне 10-9 Торр, что невозможно достичь только обычной откачкой вакуумными насосами из-за низкоапертурности и протяженности указанных вакуумных камер. В данных условиях в качестве основного средства откачки остаточного газа предложено использовать нераспыляемый геттер (поглотитель), нанесенный на внутреннюю стенку камеры. Описан способ нанесения нераспыляемого в процессе работы геттера на основе системы «титанцирконийванадий» с температурой активации 180200 ºС, а также приводятся экспериментальные результаты газопоглощающих свойств этого геттера.

Изучены механические и тепловые свойства (Ti, Al)-композита, полученного холодным прессованием смеси порошков титана и алюминия с последующим твердофазным спеканием на воздухе. Получены зависимости плотности, твердости, коэффициентов теплового расширения и температуропроводности от содержания титана и давления прессования. Их значения определяются свойствами исходных компонентов (алюминия, титана), наличием порового пространства и процессами, протекающими при твердофазном спекании.

В работе представлены результаты исследования влияния вакуумного отжига на микроструктуру, фазовый состав и электрофизические свойства пленок VOX, полученных методом реактивного магнетронного осаждения. Исследование кристаллической структуры и фазового состава проводилось методом рентгеноструктурного анализа в геометрии параллельного пучка. Определение электрофизических свойств пленок VOX было проведено с помощью метода длинной линии. Было установлено, что вакуумный отжиг осажденных при комнатной температуре пленок VOX, имеющих рентгено-аморфную структуру, сопровождается снижением содержания кислорода, приводящим к уменьшению сопротивления и ТКС с сохранением аморфной структуры при 200 оС и образованием кристаллических фаз VO2 и V4O7 при 300 оС и 400 оС соответственно.

Представлены результаты исследований индиевых микроконтактов на кристаллах БИС считывания и матричных фоточувствительных элементов после их гибридизации и последующей расстыковки, зависимости усилия отрыва от площади микроконтактов, а также вероятность появления дефектов БИС считывания после гибридизации. Индиевые микроконтакты на кристаллах БИС считывания изготовлены по технологии ионного травления, на кристаллах МФЧЭ методом химического травления. Исследованы фотоприемники форматов 320256 с шагом 30 мкм и 640512 с шагом 15 мкм на основе антимонида индия.

При помощи инфракрасного фурье-спектрометра измерялись спектры фотоотражения нелегированного InSb, выращенного методом молекулярно-пучковой эпитаксии на подложке n+-InSb. По периоду наблюдаемых при низких температурах осцилляций Франца–Келдыша определялась напряжённость приповерхностного электрического поля. Поскольку значение пиннинга уровня Ферми стабилизировалось обработкой образцов в водном растворе Na2S, величина поля зависела, в основном, от концентрации свободных носителей заряда. Обнаружено влияние температуры предварительного отжига подложки на концентрацию электронов в эпитаксиальном слое.

Исследованы неохлаждаемые иммерсионные фотоприемники для среднего инфракрасного диапазона на основе гетероэпитаксиальных структур InxGa1-xAsySb1-y/GaSb при значениях x = 0,18, y = 0,17. Приведены сведения о технологии и конструкции фотодиодов. Произведена оценка потерь излучения в стыковочном узле, составляющая от 19 до 24 % для линз, изготовленных из стекла, CdTe, SrTiO3. Измерены диаграммы направленности излучения иммерсионных фотоприемников, которые показали усиление сигнала на оси в 2—3 раза при углах обзора 80—90 градусов по уровню 0,5. Приведена спектральная характеристика, имеющая nобразный вид с границами чувствительности 1,8—2,24 мкм.

Исследована долговременная стабильность МФПУ на основе антимонида индия формата 640512 элементов с шагом 15 мкм с охладителем типа интегральный Стирлинг и блоком сопряжения. Получены зависимости показателя корректируемости от времени работы МФПУ после проведения двухточечной коррекции неоднородности. Рассмотрены МФПУ с двумя схемами ячейки БИС считывания, отличающиеся емкостями накопления и коэффициентами передачи в ячейке. Время долговременной стабильности МФПУ на основе InSb составляет несколько часов, что обеспечивают длительную работу устройства в тепловизионных системах без дополнительной калибровки.

Авторами исследовалась возможность подавления раннего краевого пробоя в планарных лавинных фотодиодах на основе гетероэпитаксиальных структур InP/InGaAs. Для этого использовалась диффузия цинка в запаянной ампуле при температурах 500 °С, 450 °С. Определены распределение носителей заряда в диффузионном слое и глубина диффузии как в монокристаллическом InP, так и в лавинной структуре на основе InP/InGaAs в зависимости от режима проведения диффузии. Распределение носителей заряда в диффузионном слое в монокристаллическом InP определялось методом электрохимического профилирования с последующим измерением CV-характеристик барьера электролит-полупроводник, а глубина p–nперехода в лавинной структуре путем пересчета CV-характеристик p–n-переходов. В результате использования двухстадийной диффузии цинка была получена конфигурация p–nперехода с заглубленной на 1,5 мкм центральной областью и мелкой периферией (охранным кольцом) на глубине 0,65 мкм. При этом напряжение пробоя фотодиода с охранным кольцом превышает на 3В напряжение пробоя фотодиода без охранного кольца, а уровень темновых токов у всех фотодиодов вплоть до пробоя не превышает 10 нА.

В работе проведено исследование специфики формирования и эволюции электрически активных радиационных дефектов при имплантации ионов бора в эпитаксиальные пленки Hg1-xCdxTe с различным составом в области внедрения имплантанта. Эпитаксиальные пленки, выращенные методом молекулярно-лучевой эпитаксии, облучались ионами бора с энергией 100 кэВ в диапазоне флюенса 1012—1015 см-2. Измерение электрофизических параметров образцов до и после облучения производилось методом ЭДС Холла в конфигурации Ван-дер-Пау. Распределение объемной концентрации электронов по глубине облученного материала определялось методом дифференциальных холловских измерений. Полученные экспериментальные данные однозначно показывают, что результаты ионной имплантации определяются зависимостью динамики накопления электрически активных радиационных дефектов и электрофизических свойств материала от состава КРТ.

Экспериментально исследованы параметры пассивирующих слоев Al2O3 и двухслойного диэлектрика CdTe/Al2O3 путем измерения адмиттанса МДП-структур на основе МЛЭ n-Hg1-xCdxTe (x = 0,29—0,39) с приповерхностными варизонными слоями с повышенным содержанием CdTe. Показано, что структура с двухслойным диэлектриком CdTe/Al2O3 имеет по сравнению со структурой с одним слоем Al2O3 существенно меньшие значения плотности медленных состояний на границе раздела (в 50—100 раз) и плотности быстрых поверхностных состояний (в 50—100 раз). Можно сделать вывод, что двухслойный диэлектрик CdTe/Al2O3 образует качественную границу раздела с n-Hg1-xCdxTe (x = 0,39).

Экспериментально исследовано излучение импульсного комбинированного объёмного разряда с плазменными электродами в воздухе длительностью ~300 нс в присутствии плоской ударной волны внутри разрядного объема и после выхода ударной волны за его пределы. Проведена регистрация излучения разряда с наносекундным разрешением при числах Маха ударной волны 3— 3,5, начальном давлении перед фронтом волны 10—30 Торр, напряжении 25—30 кВ. Обнаружен двухступенчатый характер затухания свечения плазменной области длительностью более 2000 нс после взаимодействия с фронтом ударной волны. Проанализированы кинетические процессы, приводящие к продолжительному излучению узкой зоны вблизи фронта ударной волны после прекращения тока разряда.

Описана установка для исследования электрического пробоя двухфазной среды трансформаторного масла с пузырьками газа на основе источника питания с удвоителем напряжения. Исследованы электрические, оптические и спектральные характеристики разряда. Показано, что в промежутке происходят периодические разряды с частотой до 1 кГц. Наибольшим пробивным напряжением обладает проточное чистое масло. Наличие пузырьков воздуха или элегаза снижает напряжение электрического пробоя и наиболее близким пробивным значением к чистому трансформаторному маслу является двухфазная среда с элегазом.

На основе модели распыления слоисто-неоднородных поверхностей легкими ионами, получена аналитическая формула, позволяющая рассчитывать полные коэффициенты распыления слоев неоднородности с поверхности твердого тела легкими ионами. Результаты расчетов хорошо согласуются с данными компьютерного моделирования, и показывают, что при распылении с поверхности подложки слоя материала, состоящего из атомов массой существенно меньшей, чем масса атомов подложки, наблюдается существенное увеличение коэффициента распыления («эффект зеркала») атомов слоя.