Статья: Оптимизация отношения сигнал/шум КРТ фотоприемных устройств на базе прямоинжекционной микросхемы считывания (2016)

Приведены результаты космического эксперимента по исследованию параметров микрометеороидов и частиц космического мусора на околоземной орбите. Полученные данные будут полезны для разработки защиты космического аппарата и выбора траектории полета космических аппаратов. Эксперименты выполнялись с помощью научной аппаратуры МЕТЕОР, установленной на малом космическом аппарате АИСТ-1Т.

В работе изложен метод фильтрации остаточной неоднородности изображения в сканирующих тепловизорах на основе частотного разложения, что позволяет получить его главное свойство — нечувствительность к разнообразию сцен наблюдения. Метод не ухудшает параметра МРРТ тепловизоров, отличается простотой реализации и позволяет осуществлять коррекцию изображения в реальном времени.

Предложена технология дистанционного оперативного обеззараживания удаленных контаминированных объектов, основанная на использовании направленного импульсного широкополосного УФ-излучения биоцидного диапазона. В качестве генераторов биоцидного излучения используются прожекторные установки с импульсными короткодуговыми ксеноновыми лампами высокого давления. Показано, что применение таких установок на дистанции порядка нескольких десятков метров позволяет осуществлять эффективное обеззараживание удаленных объектов за единицы минут. Предлагаемый подход открывает новые физические и технические пути решения актуальных задач повышения безопасности жизнедеятельности в современных условиях и имеет перспективу достаточно широкого практического применения.

Исследованы спектры фотолюминесценции слоистых монокристаллов Ge1-хNdхS (х = 0,005; 0,01) в широком температурном интервале (80300 К). Изучены влияние атомов Nd в разных концентрациях на спектр фотолюминесценции монокристалла GeS. Проанализированы результаты изменений интенсивности f–f-излучений после гамма-облучения дозами 30 и 100 крад. Найден оптимальный состав и режим облучения для увеличения интенсивности линий Nd в спектре фотолюминесценции монокристалла GeS.

Методом рентгеновской микротомографии исследована дефектная структура кристаллов 4H-SiC, полученных PVT-способом. Определены линейные характеристики поровых дефектов. Установлено, что поверхности микропор имеют фрактальный характер со значениями фрактальной размерности 2,20—2,60. Методом рентгеновской микротомографии в исследуемых кристаллах выявлены макродефекты, имеющие форму «сплющенных» микротрубок с поперечным сечением, близким к эллиптическому.

В работе представлены исследования влияния импульсного лазерного облучения на чувствительность к этанолу, ацетону и аммиаку, а также на деформационную устойчивость газового сенсора, представляющего собой пленку композита SnO2/PANI на гибкой полимерной PETподложке. Описывается низкотемпературная методика получения пленок. Показано, что после облучения лазерными импульсами определенной интенсивности можно добиться увеличения чувствительности и деформационной устойчивости сенсоров, существенно улучшить их устойчивость к воздействию высоких температур и временную стабильность.

В работе представлены результаты исследований кривизны поверхности пластин с гетероэпитаксиальными структурами (ГЭС) AlGaN и InGaAs, выращенными методами МОС гидридной и молекулярно-лучевой эпитаксии, а также матриц фотоприемников, изготовленных на основе выше обозначенных ГЭС. Показано, что в процессе роста функциональных слоев пластины изгибаются. Так пластины с функциональными слоями InGaAs на подложке InP имеют вогнутый вид. Тогда как пластины с функциональными слоями AlGaN на сапфировой подложке имеют выпуклый вид со стороны ГЭС. В процессах роста функциональных слоев AlхGa1-х N на сапфировой подложке возникают растягивающие напряжения. Для процессов роста функциональных слоев InхGa1-хAs на подложке из фосфида индия характерны растягивающие напряжения. Величина прогиба пластин зависит как от способа выращивания, так и от толщин функциональных слоев ГЭС. Величина прогиба структур диаметром 52 мм в зависимости от способа выращивания и толщин слоев лежит в пределах 7—60 мкм. Измерения профиля кривизны изготовленных матричных фоточувствительных элементов на основе InGaAs и AlGaN формата 320256 с шагом 30 мкм показали, что величина прогиба на матрицах hl не превышает 1,02,5 мкм. Величина прогиба на матрицах определяется исходной кривизной поверхности пластин.

Методами электронографии, электронной и зондовой микроскопии изучено строение пленок, полученных отжигом на воздухе и в азоте предварительно нанесенных слоев металлического алюминия на (0001) поверхность сапфировых пластин. Совершенство получаемых пленок Al2O3 повышается с повышением температуры отжига на воздухе до 1400 °С, со снижением скорости нагрева до 50 °С час-1, а также при наличии на поверхности пленки микрорельефа. При отжиге в азоте получены многослойные, неоднородные по составу пленки оксидов алюминия.

Экспериментально исследовано влияние легирование редкоземельным элементом диспрозием Dy на фотопроводимость монокристаллов селенида галлия p-GaSe. Установлено, что при определенных содержаниях введенной примеси (N = 10-2÷10-1 ат. %) наблюдаются наиболее стабильные фотоэлектрические параметры и характеристики этого полупроводника. Полученные результаты объясняются на основе двухбарьерной энергетической модели пространственно-неоднородного полупроводника и показано, что монокристаллы p-GaSe<Dy> могут быть пригодными материалами для создания широкополосных фотоприемников света в ульрафиолетовом и видимом диапазонах оптического спектра.

Для предотвращения раннего краевого пробоя в планарных лавинных фотодиодах на основе InGaAs/InP часто используют структуру p–n-перехода с заглубленной центральной областью и мелкой периферией. В статье говорится о p–n-переходе с разными глубинами залегания, полученного одностадийной диффузией. Такой переход получается при прохождении примеси через плёнку SiO2 определённой толщины. Приведены результаты экспериментов, проведённых на образцах с плёнками SiO2, выращенных разными методами. Результаты исследований показали, что образцы с плёнкой SiO2, выращенной пиролитическим методом при T = 250 К, имеют лучше характеристики по сравнению с остальными. Уменьшая температуру пиролитического осаждения SiO2, можно улучшить C-V характеристики.

Изучено влияние anti-debiasing подслоя на электрические характеристики и фотоответ дефектных и недефектных фотоэлементов в длинноволновых фотоприёмных устройствах (ФПУ) на основе материала кадмий-ртуть-теллур. Показано, что наиболее ярким следствием наличия в структуре фотоэлементов матрицы паразитного диода с p–n-переходом на границе фоточувствительной плёнки с anti-debiasing подслоем является возникновение отрицательного фотоответа дефектных фотоэлементов ФПУ.

В настоящей работе представлены результаты исследования фотоэлектрических свойств механически напряженных InGaAs/AlGaAs гетероструктур с квантовыми ямами различной конструкции, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии на GaAs подложке и предназначенных для средневолновых инфракрасных широкоформатных фотоприемных матриц, работающих в спектральном диапазоне 3÷5 мкм. Показано, что изменение состава барьерных слоев приводит к существенному сдвигу спектров фоточувствительности таких гетероструктур.

В данной работе проведен расчет шумовых и сигнальных характеристик фотоприемников инфракрасного диапазона на основе материала с квантовыми точками германия на кремнии. Оценивается темновой ток через такие структуры, обусловленный тепловой эмиссией носителей и туннелированием носителей в поле, а также обнаружительная способность фотодетектора в приближении работы в режиме ограничения генерационно-рекомбинационными шумами. Предлагаются ростовые условия в методе молекулярно-лучевой эпитаксии, благоприятные для создания массивов квантовых точек, которые в дальнейшем могут использоваться для создания инфракрасных фотодетекторов.

Исследованы характеристики матричных фотоприемных устройств на основе QWIP-структур формата 384288 элементов с шагом 25 мкм. Установлено различие спектральных и вольтамперных характеристик для пластин эпитаксиальных структур QWIP. Наблюдается неоднородность выходного сигнала по площади фоточувствительных элементов с градиентами в различных направлениях. Фотоэлектрические параметры МФПУ сильно зависят от температуры охлаждаемого узла и смещения на фоточувствительном элементе. Эквивалентная шуму разность температур МФПУ составила 30 мК на кадровой частоте 120 Гц при температуре охлаждаемого узла 65 К.

Проведены экспериментальные исследования температурных характеристик нового типа плазменной струи — апокампа в воздухе атмосферного давления. Для этого предложена и апробирована методика построения «температурных карт», и с её помощью показано, что плазма в апокампе имеет большой температурный градиент с температурой в конце струи около 100 оС при температуре канала разряда около 1300 оС.

Исследован разряд постоянного тока (i = 10—50 мА) в воздухе при атмосферном давлении. В качестве катода или анода разряда использовали раствор хлорида натрия (0,5 моль/л). По зависимостям напряжение горения разряда от межэлектродного расстояния найдены напряженность поля в плазме и катодное (анодное) падение потенциала, температура газа определена по распределению интенсивности в полосе излучения N2(C3u  B3  g, 0–2). Получены зависимости температуры жидкого электрода от времени горения разряда и после его выключения, а также скорость испарения раствора под действием разряда. На основе полученных данных обсуждаются вклады ионной бомбардировки и переноса тепла из плазмы в процессы нагрева жидкого электрода и переноса растворителя (воды) в газовую фазу.

Проведено экспериментальное исследование воздействия внешнего квазиазимутального магнитного поля на устойчивость электродугового разряда между стержневыми графитовыми электродами в открытой воздушной атмосфере. Показано, что границы устойчивости разряда существенно зависят от величины и направления токов разряда и магнитной системы, межэлектродного расстояния и числа линейных токов. В проведенных экспериментах с независимым питанием разряда и магнитов показано, что при малых межэлектродных расстояниях (10—20 мм) применение сильных магнитных полей (создаваемых контурными токами, превосходящими ток разряда в 3—5 раз) не приводит к стабилизации дуги, а вызывает быстрое её гашение независимо от направления токов в магнитной системе.

Обсуждается обнаруженное ранее комплексное изменение фазы излучения в ускоренно движущемся линейном лазерном резонаторе с неподвижными друг относительно друга элементами обрамления. Показано, что переменная мнимая фаза излучения не зависит от показателя преломления однородной среды, заполняющей ускоренный лазерный резонатор с неизменной структурой фазы. Рассмотрена фаза излучения в пределе постоянной скорости движения собственной системы отсчёта излучателя (резонатора). Из закона сохранения энергии при равномерном перемещении (в операторном виде) получено, что фаза излучения инвариантна величине скорости. Получено, что зависимость частоты излучения от постоянной скорости резонатора является доплеровской в различных инерциальных системах отсчёта. Так, из закона сохранения энергии можно получить постоянную фазовую скорость света для любых собственных инерциальных систем.

Вычисляются спектры случайных процессов, использующихся при описании многих физических явлений. Вычислен спектр суммы случайного числа случайных величин. Вычислен спектр случайной последовательности импульсов со статистически связанными амплитудой и длительностью импульса. Получены выражения общего вида для спектров рассмотренных процессов. Данные результаты могут быть использованы при анализе спектров физических процессов различной природы, для описания которых применяются рассмотренные случайные процессы. Из полученных выражений общего вида, переходя к частным случаям, можно непосредственно определить спектры конкретных физических процессов. Полученные результаты могут быть применены в различных областях физики при решении как фундаментальных, так и прикладных задач.

Изучение угловых распределений частиц, распылённых с поверхности твёрдых тел пучком газовых кластерных ионов, имеет большое значение как для прикладных задач, так и для фундаментального понимания механизмов взаимодействия ускоренных кластеров с веществом. В работе представлены результаты моделирования угловых распределений молибдена, распылённого кластерами аргона, при различной энергии методом молекулярной динамики.