В рамках обзора исследовалась природа избыточного низкочастотного шума. Проанализированы результаты экспериментальных и теоретических исследований. Показана связь избыточного шума с дефектами структуры твердых тел. Приведены следующие экспериментально установленные факты, указывающие на такую связь. Корреляция спектральных свойств избыточного шума с характеристиками дефектов. Влияние на шум внешних воздействий на твердые материалы, приводящих к нарушениям структуры материалов. Корреляция шума с надежностью твердотельных электронных приборов. Зависимость шума от технологии изготовления материалов. Проанализированы многочисленные теоретические модели избыточного низкочастотного шума, связывающие его происхождение с дефектами. Отмечена принципиальная возможность объяснения подобным образом избыточного шума в различных типах твердых тел. Представлены аргументы в пользу того, что происхождение избыточного шума в твердых телах связано с дефектами структуры.
The nature of excess low-frequency noise was investigated. Results of experimental and theoretical studies are analysed. Connection of excess noise with defects of structure of solids is shown. The following experimentally established facts indicating such connection are given. Correlation of spectral properties of excess noise with characteristics of defects. Influence on noise of the external impacts on solid materials leading to structural imperfections of materials. Correlation of noise with reliability of solid-state electronic devices. Dependence of noise on manufacturing techniques of materials. The numerous theoretical models of excess low-frequency noise connecting its origin with defects are analysed. Basic possibility of an explanation thus of excess noise in various types of solids is noted. Arguments of that the origin of excess noise in solids is connected with defects of structure are presented.
Предпросмотр статьи
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- УДК
- 538.9. Физика конденсированного состояния (жидкое и твердое состояния) (микроскопическое описание)
- eLIBRARY ID
- 26005008
Имеются многочисленные экспериментальные результаты, показывающие связь избыточного низкочастотного шума с дефектами. Такая связь обнаружена во многих типах твердых тел. Наиболее значительные экспериментальные результаты, свидетельствующие о влиянии дефектов на избыточный шум, следующие. Возрастание избыточного шума с увеличением плотности примесей и дефектов структуры. Усиление шума при механических деформациях: как в области пластических, так и в области упругих деформаций. Увеличение шума вследствие воздействия проникающих излучений. Рост интенсивности избыточных флуктуаций в результате воздействия сильных (деструктивных) электрических полей. Повышение уровня шума, вызванное излучением оптического диапазона. Влияние ультразвуковой обработки на интенсивность флуктуаций. Снижение шума в результате отжига, приводящего к уменьшению дефектности структуры. Влияние на уровень избыточного шума адсорбции и хемосорбции веществ поверхностью материалов. Сильная зависимость избыточного шума от технологии получения образцов. Корреляция шумовых характеристик с деградационными процессами.
Наличие многочисленных экспериментальных результатов, устанавливающих различными способами связь избыточного шума с дефектами во многих твердых материалах, убедительно указывает на то, что возможной причиной шума являются дефекты. Теоретические исследования предоставляют возможность объяснить избыточный шум, имеющий такое происхождение. Разработаны теоретические модели, дающие описание избыточного шума, вызванного дефектами, в различных типах твердых тел. Причем шум данного типа может быть объяснен за счет разных механизмов, связанных с дефектами. Таким образом, существует принципиальная возможность объяснения избыточного шума как флуктуационного явления, происхождение которого обусловлено дефектами. Результаты экспериментальных и теоретических исследований дают серьезные основания в пользу того, что причиной избыточного низкочастотного шума являются дефекты.
Список литературы
1. Kirton M. J., Uren M. J. // Adv. Phys. 1989. Vol. 38. P. 367.
2. Jones B. K. // Adv. Electron. Electron. Phys. 1993. Vol. 87. P. 201.
3. Якубович Б. И. Электрические флуктуации в неметаллах. — СПб.: Энергоатомиздат, 1999.
4. Якубович Б. И. Электрический шум и дефекты структуры твердых тел. — Germany: LAP Lambert Academic Publishing, 2012.
5. Якубович Б. И. Электрические флуктуации в твердых телах. — Germany: AV Akademikerverlag, 2013.
6. Bonani F., Chione G. Noise in semiconductor devices, modeling and simulation. — Berlin: Springer-Verlag, 2001.
7. Brophy J. J. // J. Appl. Phys. 1956. Vol. 27. P. 1383.
8. Brophy J. J. // Phys. Rev. 1957. Vol. 106. P. 675.
9. Bess L. J. // Appl. Phys. 1955. Vol. 26. P. 1377.
10. Fleetwood D. M., Giordano N. // Phys. Rev. B. 1983. Vol. 28. P. 3625.
11. Жигальский Г. П. // УФН. 1997. Т. 167. С. 623.
12. Жигальский Г. П., Бакши И. С. // Радиотехника и электроника. 1980. Т. 25. С. 771.
13. Андрушко А. Ф., Бакши И. С., Жигальский Г. П. // Изв. вузов. Радиофизика. 1981. Т. 24. С. 498.
14. Жигальский Г. П., Куров Г. А., Сиранашвили И. Ш. // Изв. вузов. Радиофизика. 1983. Т. 26. С. 207.
15. Zhigalskii G. P. / Proc. Int. Conf. “Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations”. — New York, 1993. P. 81.
16. Zhigalskii G. P. / Proc. Int. Conf. “Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations”. — Kyoto, 1991. P. 39.
17. Eberhard J. W., Horn P. M. // Phys. Rev. Lett. 1977. Vol. 39. P. 643.
18. Potemkin V. V. et al. / Proc. Sci. Conf. “Fluctuation Phenomena in Physical Systems”. — Palanga, 1991. P. 79.
19. Жигальский Г. П., Федоров А. С. // Изв. вузов. Радиофизика. 1985. Т. 28. С. 1192.
20. Brigman J. et al. / Proc. Int. Conf. “Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations”. — New York, 1993. P. 607.
21. Dagge K. et al. / Proc. Int. Conf. “Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations”. — Singapore, 1995. P. 603.
22. Fleetwood D. M., Giordano N. // Phys. Rev. B. 1985. Vol. 31. P. 1157.
23. Scofield J. H., Mantese J. V. // Phys. Rev. B. 1985. Vol. 32. P. 736.
24. Pelz. J., Clarce J. // Phys. Rev. B. 1987. Vol. 36. P. 4479.
25. Potemkin V. V. et al. / Proc. Int. Conf. “Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations”. — New York, 1993. P. 61.
26. Yu K. K., Jordan A. G., Louqini R. L. J. // Appl. Phys. 1967. Vol. 38. P. 572.
27. Светличный А. М., Коледов Л. А., Зотов В. В. и др. // ФТП. 1980. Т. 14. С. 582.
28. Vandamme L. K. J., Osterhof S. J. // Appl. Phys. 1988. Vol. 59. P. 3169.
29. Clevers R. H. M. // J. Appl. Phys. 1987. Vol. 62. P. 1877.
30. Киреев О. А., Лебедев Ю. Н., Мустина Н. И. и др. // Электрон. техн. Сер. 2. Полупроводн. приб. 1986. № 1. С. 66.
31. Концевой Ю. А., Литвинов Ю. М., Фаттахов Э. А. Пластичность и прочность полупроводниковых материалов и структур. — М.: Радио и связь, 1982.
32. Алехин В. П. Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материалов. — М.: Наука, 1983.
33. Дьяконова H. B., Левинштейн M. E., Румянцев С. Л. // ФТП. 1991. Т. 25. С. 2065.
34. Гук Е. Г., Дьяконова Н. В., Левинштейн М. Е. и др. // ФТП. 1990. Т. 24. С. 813.
35. Вайнштейн С. Н., Левинштейн М. Е., Румянцев С. Л. // Письма ЖТФ. 1987. Т. 13. С. 645.
36. Власенко А. И., Гнатюк В. А., Копишинская Е. П. и др. // ФТП. 1997. Т. 31. С. 820.
37. Бакши И. С., Гринь В. Ф., Карачевцева Л. А. и др. // ФТП. 1989. Т. 23. С. 571.
38. Marle T. G., Bess L., Gebbie H. A. // J. Appl. Phys. 1955. Vol. 26. P. 490.
39. Ван дер Зил А. Флуктуационные явления в полупроводниках. — М.: ИЛ, 1961.
40. Нарышкин А. К., Врачев А. С. Теория низкочастотных шумов. — М.: Энергия, 1972.
41. Афанасьев В. Ф. // ФТП. 1970. Т. 4. С. 125.
42. Капшин Ю. С., Носкин В. А., Якубович Б. И. и др. Препринт ЛИЯФ; 1983, № 884.
43. Капшин Ю. С., Носкин В. А., Якубович Б. И. // Изв. вузов. Радиофизика. 1984. Т. 27. С. 1208.
44. Капшин Ю. С., Носкин В. А., Якубович Б. И. // Письма ЖТФ. 1984. Т. 10. С. 1057.
45. Якубович Б. И. Препринт ЛИЯФ; 1986, № 1231.
46. Капшин Ю. С., Носкин В. А., Якубович Б. И. и др. // ЖТФ. 1986. Т. 56. С. 1187.
47. Лазебник И. М., Якубович Б. И. // Изв. вузов. Радиофизика. 1988. Т. 31. С. 1533.
48. Якубович Б. И. // Диэлектрики и полупроводники. 1990. В. 38. С. 32.
49. Van der Ziel A., Tong Н. // Electronics. 1966. Vol. 39. Р. 95.
50. Пряников B. C. Прогнозирование отказов полупроводниковых приборов. — М.: Энергия, 1978.
51. Hoffman К., Erb H. J., Roder H. // Frequenz. 1976. Vol. 30. P. 19.
52. Hasse L., Konczakowska A., Spiralski L. / Proc. Int. Conf. ’’Noise in Physical Systems”. — Budapest, 1990. P. 247.
53. Zhyang Y., Sun Q. / Proc. IEEE. Int. Reliab. Phys. Symp. 1990. P. 290.
54. Konczakowska A., Gladysz H. / Proc. Int. Con. ’’Noise in Physical Systems”. Budapest, 1990. P. 241.
55. Konczakowska A. / Proc. Int. Conf. ’’Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations”. — New York, 1993. P. 260.
56. Scoffield J. H., Mantese J. V., Webb W. W. // Phys. Rev. B. 1986. Vol. 34. P. 723.
57. Надежность электронных элементов и систем / Под ред. X. Шнайдера. — М.: Мир, 1977.
58. Гарбар Н. П., Лукьянчикова Н. Б., Лисянский М. И. и др. // Письма ЖТФ. 1982. Т. 8. С. 1417.
59. В. Ф. Сыноров, Р. П. Пивоварова, Б. К. Петров и др. Физические основы надежности интегральных схем — М.: Сов. радио, 1976.
60. Потемкин В. В., Бакши И. С., Жигальский Г. П. Электрофлуктуационная диагностика материалов и изделий электронной техники. — М.: Изд-во ЦНИИИТЭИ, 1981. С. 52.
61. Neri B., Diligenti A., Bagnoli P. // IEEE Trans. Electron Devices. 1987. Vol. 34. P. 2317.
62. Schwarz J. A. et. al. // J. Appl. Phys. 1991. Vol. 70. P. 1561.
63. Neri B., Ciofi C., Dattilo V. // IEEE Trans. Electron Devices. 1997. Vol. 44. P. 1454.
64. Chen T. M., Djeu T. P., Moore R. D. / Proc. Reliability Physics. Orlando, 1985. P. 87.
65. Жигальский Г. П. // УФН. 2003. Т. 173. С. 465.
66. Celasco М., Fiorillo F., Mazzetti Р. // Phys. Rev. Lett. 1976. Vol. 36. P. 38.
67. Коган Ш. М., Нагаев К. Э. // ФТТ. 1982. Т. 24. С. 3381.
68. Букингем M. Шумы в электронных приборах и системах. — М.: Мир, 1986.
69. Якубович Б. И. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2011. Т. 16. С. 12.
70. Якубович Б. И. // Успехи прикладной физики. 2013. Т. 1. № 3. С. 259.
71. Дьяконова Н. В., Левинштейн М. Е. // ФТП. 1989. Т. 23. С. 283.
72. Коган Ш. М., Шкловский Б. И. // ФТП. 1981. Т. 15. С. 1049.
73. Малахов А. Н., Якимов А. В. // Радиотехн. и электрон. 1974. Т. 19. С. 2436.
74. Якимов А. В. // Изв. вузов. Радиофизика. 1980. Т. 23. С. 238.
1. M. J. Kirton and M. J. Uren, Adv. Phys. 38, 367 (1989).
2. B. K. Jones, Adv. Electron. Electron. Phys. 87, 201 (1993).
3. B. I. Yakubovich, Electric Fluctuations in Nonmetals (Energoatomizdat, SPb, 1999) [in Russian].
4. B. I. Yakubovich, Electric Noise and Defects in Solids (Germany: LAP Lambert Academic Publishing, 2012).
5. B. I. Yakubovich, Electric Fluctuations in Solids (Germany: AV Akademikerverlag, 2013).
6. F. Bonani and G. Chione, Noise in Semiconductor Devices, Modeling and Simulation. (Berlin: Springer-Verlag, 2001).
7. J. J. Brophy, J. Appl. Phys. 27, 1383 (1956).
8. J. J. Brophy, Phys. Rev. 106, 675 (1957).
9. L. J. Bess, Appl. Phys. 26, 1377 (1955).
10. D. M. Fleetwood and N. Giordano, Phys. Rev. B. 28, 3625 (1983).
11. G. P. Zhigal’skii, Phys. Usp. 167, 623 (1993).
12. G. P. Zhigal’skii and I. S. Bakshi, Sov. Radiotekhn. Elektronika 25, 771 (1980).
13. A. F. Andrushko, I. S. Bakshi, and G. P. Zhigal’skii, Radiophysics and Quantum Electronics 24, 498 (1981).
14. G. P. Zhigal’skii,, G. A. Kurov, and I. Sh. Siranashvili, Radiophysics and Quantum Electronics 26, 207 (1983).
15. G. P. Zhigal’skii, in Proc. Int. Conf. “Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations”. ( New York, 1993). P. 81.
16. G. P. Zhigal’skii, in Proc. Int. Conf. “Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations”. (Kyoto, 1991). P. 39.
17. J. W. Eberhard and P. M. Horn, Phys. Rev. Lett. 39, 643 (1977).
18. V. V. Potemkin et al., in Proc. Sci. Conf. “Fluctuation Phenomena in Physical Systems”. (Palanga, 1991). P. 79.
19. G. P. Zhigal’skii and A. S. Fedorov, Radiophysics and Quantum Electronics 28, 1192 (1985).
20. J. Brigman et al., in Proc. Int. Conf. “Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations”. (New York, 1993). P. 607.
21. K. Dagge et al., in Proc. Int. Conf. “Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations”. (Singapore, 1995). P. 603.
22. D. M. Fleetwood and N. Giordano, Phys. Rev. B. 31, 1157 (1985).
23. J. H. Scofield and J. V. Mantese, Phys. Rev. B. 32, 736 (1985).
24. J. Pelz and J. Clarce, Phys. Rev. B. 36, 4479 (1987).
25. V. V. Potemkin et al., in Proc. Int. Conf. “Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations”. (New York, 1993). P. 61.
26. K. K. Yu, A. G. Jordan, and R. L. J. Louqini, Appl. Phys. 38, 572 (1967).
27. A. M. Svetkichny, L. A. Koledov, V. V. Zotov, et al., Semiconductors 14, 582 (1980).
28. L. K. J. Vandamme and S. J. Osterhof, Appl. Phys. 59, 3169 (1988).
29. R. H. M. Clevers, J. Appl. Phys. 62, 1877 (1987).
30. O. A. Kireev, Yu. N. Lebedev, N. N. Mustina, et al., Elektron. Tekhn. Ser. 2,. No. 1, 66 (1986).
31. Yu. A. Kontsevoi, Yu. M. Litvinov, and E. A. Fattakhov, Plasticity and Strength of Semiconductors (Radio Svyaz’, Moscow, 1982) [in Russian].
32. V. P. Alekhin, Physics of Strength and Plasticity of Surface Layers Materials (Nauka, Moscow, 1983) [in Russian].
33. N. V. D’yakonova, M. E. Levinshtein, and S. L. Rumyantsev, Semiconductors 25, 2065 (1991).
34. E. G. Guk, N. V. D’yakonova, M. E. Levinshtein, et al., Semiconductors 24, 813 (1990).
35. S. N. Vainshtein, M. E. Levinshtein, and S. L. Rumyantsev, Tech. Phys. Lett. 13, 645 (1987).
36. A. I. Vlasenko, V. A. Gnatyuk, E. P. Kopishinskaya, et al., Semiconductors 31, 820 (1997).
37. I. S. Bakshi, V. F. Grin’, L. A. Karachevtseva, et al., Semiconductors 23, 571 (1989).
38. T. G. Marle, L. Bess, and H. A. Gebbie, J. Appl. Phys. 26, 490 (1955).
39. A. van der Ziel, Fluctuations in Semiconductors (IL, Moscow, 1961) [in Russian].
40. A. K. Naryshkin and A. S. Vrachev, Theory of Low-Frequency Noise (Energia, Moscow, 1972) [in Russian].
41. V. F. Afanas’ev, Semiconductors 4, 125 (1970).
42. Yu. S. Kapshin, V. A. Noskin, B. I. Yakubovich, et al., Preprint LIYaF, No. 884 (1983).
43. Yu. S. Kapshin, V. A. Noskin, and B. I. Yakubovich, Radiophysics and Quantum Electronics 27, 1208 (1984).
44. Yu. S. Kapshin, V. A. Noskin, and B. I. Yakubovich, Tech. Phys. Lett. 10, 1057 (1984).
45. B. I. Yakubovich, Preprint LIYaF, No. 1231 (1986).
46. Yu. S. Kapshin, V. A. Noskin, B. I. Yakubovich, et al., Tech. Phys. 56, 1187 (1986).
47. I. M. Lazebnik and B. I. Yakubovich, Radiophysics and Quantum Electronics 31, 1533 (1988).
48. B. I. Yakubovich, Dielektr. Poluprov., No. 38, 32 (1990).
49. A. van der Ziel and H. Tong, Electronics 39, 95 (1966).
50. V. S. Pryanikov, Prognostication of Denials of Semiconductor Devices (Energia, Moscow, 1978) [in Russian].
51. К. Hoffman, H. J. Erb, and H. Roder, Frequenz. 30, 19 (1976).
52. L. Hasse, A. Konczakowska, and L. Spiralski, in Proc. Int. Conf. ’’Noise in Physical Systems”. (Budapest, 1990). P. 247.
53. Y. Zhyang and Q. Sun, in Proc. IEEE. Int. Reliab. Phys. Symp. (1990). P. 290.
54. A. Konczakowska and H. Gladysz, in Proc. Int. Con. ’’Noise in Physical Systems”. (Budapest, 1990). P. 241.
55. A. Konczakowska, in Proc. Int. Conf. ’’Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations”. (New York, 1993). P. 260.
56. J. H. Scoffield, J. V. Mantese, and W. W. Webb, Phys. Rev. B. 34, 723 (1986).
57. Reliability of Electronic Elements and Systems. Ed. by X. Shneider (Mir, Moscow, 1977) [in Russian].
58. N. P. Garbar, N. B. Luk’yanchikova, M. I. Lisyanskii, et al., Tech. Phys. Lett. 8, 1417 (1982).
59. V. F. Synorov, R. P. Pivovarova, B. K. Petrov, et al., Physical Principles of Reliability of Integral Circuits (Sov. Radio, Moscow, 1976) [in Russian].
60. V. V. Potemkin, I. S. Bakshi, and G. P. Zhigal’skii, Electro-Fluctuation Diagnostics of Electronic Devices (TsNIIITEI, Moscow, 1981).
61. B. Neri, A. Diligenti, and P. Bagnoli, IEEE Trans. Electron Devices 34, 2317. (1987)
62. J. A. Schwarz et. al., J. Appl. Phys. 70, 1561 (1991).
63. B. Neri, C. Ciofi, and V. Dattilo, IEEE Trans. Electron Devices 44, 1454 (1997).
64. T. M. Chen, T. P. Djeu, and R. D. Moore, in Proc. Reliability Physics. (Orlando, 1985). P. 87.
65. G. P. Zhigal’skii, Phys. Usp. 173, 465 (2003).
66. М. Celasco, F. Fiorillo, and Р. Mazzetti, Phys. Rev. Lett. 36, 38 (1976).
67. Sh. M. Kogan and K. E. Nagaev, Semiconductors 24, 3381 (1982).
68. M. Bukingem, Noise in Electronic Devices (Mir, Moscow, 1986) [in Russian].
69. B. I. Yakubovich, Elektrom. Volny Elektron. Sistemy 16, 12 (2011).
70. B. I. Yakubovich, Uspekhi Prikladnoi Fiziki 1, 259 (2013).
71. N. V. D’yakonova and M. E. Levinshtein, Semiconductors 23, 283 (1989).
72. Sh. M. Kogan and B. I. Shklovskii, Semiconductors 15, 1049 (1981).
73. A. N. Malakhov and A. V. Yakimov, Sov. Radiotekhn. Elektronika 19, 2436 (1974).
74. A. V. Yakimov, Radiophysics and Quantum Electronics 23, 238 (1980).
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Гитлин М. С., Глявин М. Ю., Федотов А. Э., Цветков А. И. Визуализация пространственного распределения интенсивности миллиметровых волн при помощи оптического континуума, излучаемого газовым разрядом в смеси Cs-Xe (обзор). Часть II. Демонстрация прикладных возможностей метода 111
Якубович Б. И. О природе избыточного низкочастотного шума (обзор) 127
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Свитнев С. А., Попов О. А., Левченко В. А., Старшинов П. В. Характеристики бесферритного индукционного разряда низкого давления. Часть I. Электрические параметры индуктивной катушки 135
Сахаров А. С., Иванов В. А. Автоэлектронная эмиссия как механизм инициирования микроплазменных разрядов на металле в потоке плазмы 150
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Бурлаков И. Д., Филачев А. М., Холоднов В. А. Аналитическое описание характеристик лавинных фотодиодов (обзор). Часть II 167
Макаров М. Э., Климанов Е. А. Оценка влияния параметров структуры на рабочий режим лавинного фотодиода с раздельными областями умножения и поглощения 190
Никонов А. В., Давлетшин Р. В., Яковлева Н. И., Лазарев П. С. Фильтрация методом Савицкого-Голея спектральных характеристик чувствительности матричных фотоприемных устройств 198
Тропин А. Н. Пленкообразующие материалы для тонкослойных оптических покрытий: новые задачи и перспективы (обзор) 206
ИНФОРМАЦИЯ
24-я Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения 212
Правила для авторов 215
Бланк для подписки 218
C O N T E N T S
GENERAL PHYSICS
M. S. Gitlin, M. Yu. Glyavin, A. E. Fedotov, and A. I. Tsvetkov Imaging the millimeter wave intensity profiles using a visible continuum radiation from a Cs–Xe DC discharge (a review). Part II. Demonstration of application capabilities of the technique 111
B. I. Yakubovich Nature of excess low-frequency noise (a review) 127
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
S. A. Svitnev, O. A. Popov, V. A. Levchenko, and P. V. Starshinov Characteristics of ferrite-free low pressure inductively-coupled discharge. Part I. Induction coil electrical characterristics 135
A. S. Sakharov and V. A. Ivanov Field emission as a mechanism for microplasma discharge initiation on a metal in a plasma flow 150
PHOTOELECTRONICS
I. D. Burlakov, А. М. Filachev, and V. A. Kholodnov Analytical description of characteristics of avalanche photodiodes (a review). Part II 167
M. E. Makarov and E. A. Klimanov Assessment of the influence of structure parameters on operating an avalanche photodiode with separate areas of multiplication and absorption 190
A. V. Nikonov, R. V. Davletshin, N. I. Iakovleva, and P. S. Lazarev Savitzky-Golay smoothing method of FPA photodiodes spectral response 198
А. N. Tropin Film’s forming materials for optical coatings: new problems and perspectives (a review) 206
INFORMATION
XXIV International Conference on Photoelectronics and Night Vision Devices 212
Rules for authors 215
Subscription to the Journal 218
Другие статьи выпуска
Представлен краткий обзор задач оптики тонких пленок в части пленкообразующих материалов, применяемых для проектирования и изготовления тонкослойных оптических покрытий для инфракрасной области спектра. Обсуждаются пути решения задач получения оптических пленок с набором требуемых показателей преломления. Приведены некоторые сведения о покрытиях на оптических элементах из халькогенидных стекол и новой технологии атомно-слоевого осаждения тонких пленок.
При пересчете спектральных характеристик чувствительности матричных фотоприемных устройств с низким значением отношения сигнал/шум перед исследователями возникает задача фильтрации шума с сохранением положения границ и максимума чувствительности. В исследовании проведено сравнение методик фильтрации спектральных характеристик чувствительности: метода скользящего среднего и его вариаций, интерполяция сплайнами, методика расчёта по кривым Безье, метод Савицкого-Голея. Установлены критерии выбора неразрушающей расчетной методики, не вносящей погрешность в значения границ диапазона и максимума чувствительности МФПУ. Выбран и обоснован оптимальный метод пересчёта спектральных характеристик чувствительности матричных фотоприемных устройств.
В результате рассмотрения структуры лавинного фотодиода на основе InGaAs/InP с раздельными областями поглощения и умножения проведена оценка дозы легирующей примеси в зарядовом слое, допустимый диапазон значений которой при заданном коэффициенте умножения определяется толщиной области умножения и напряженностью поля в области поглощения. Показано, что для снижения рабочего напряжения ЛФД необходимо уменьшать толщины слоя умножения и зарядового слоя. При этом ограничением для толщины слоя умножения является допустимая напряженность поля, а для зарядового слоя при оптимальной дозе – точность воспроизведения его толщины.
Данная работа представляет собой вторую часть общего обзора авторов. В первой части (см. «Успехи прикладной физики», 2016. Т. 4. № 1. С. 52) проведена общая постановка задачи по аналитическому вычислению межзонных туннельных токов в p–n-структурах, прежде всего, на основе прямозонных полупроводников в условиях лавинного размножения носителей, их коэффициентов размножения и лавинных факторов шума. Выполнена программа по вычислению коэффициентов размножения. В наиболее характерных ситуациях они представлены в аналитическом виде. Показано, что полученные аналитические результаты находятся в хорошем количественном согласии с проведенными ранее численными расчетами и экспериментальными данными.
В данной части обзора проведен теоретический анализ зависимости межзонного туннельного тока гетероструктуры с p+–n-переходом в ″широкозонном″ слое от параметров используемых полупроводниковых материалов, уровней легирования ″высокоомных″ слоев и их толщин при напряжениях лавинного пробоя гетероструктуры. Показано, что туннельный ток, как правило, немонотонно зависит от концентрации легирующей примеси в ″высокоомной″ части ″широкозонного″ слоя. В наиболее практически интересном случае существует оптимальная концентрация этой примеси, при которой для заданных толщин слоев и уровня легирования ″узкозонного″ слоя туннельный ток достигает абсолютного минимума. Выведена простая формула для определения величины этой концентрации. Получено также аналитическое выражение для определения минимального значения туннельного тока. В реальных случаях перепад токов может составлять несколько порядков. Выяснено, что увеличение уровня легирования ″узкозонного″ слоя во многих случаях приводит к уменьшению туннельного тока. Показано, что при понижении уровня легирования ″высокомных″ слоев гетероструктуры туннельный ток не обращается в нуль, а начиная с некоторой концентрации перестает зависеть от уровня легирования. Аналогичный эффект имеет место и для гомогенного p+–n-перехода. Обсуждаются физические причины такого поведения туннельного тока при напряжениях лавинного пробоя. Разработана методика оптимизации параметров гетероструктуры порогового лавинного фотодиода с разделенными областями поглощения и умножения. Проведены конкретные расчеты, например, для широко используемой системы InP-In0,53Ga0,47As-InP.
Рассмотрена возможность описания переходных процессов в p–n–n-лавинных фотодиодах (ЛФД) элементарными функциями, прежде всего, при начальном напряжении V0, большем напряжения лавинного пробоя VBD. Постановка задачи вызвана потребностью знать явные условия возникновения гейгеровской моды работы ЛФД. Выведено несложное выражение, описывающее динамику лавинного гейгеровского процесса. Получена формула для полного времени его протекания. Представлено явное аналитическое соотношение реализации моды Гейгера. Определены условия применимости полученных результатов.
В заключение на основе аналитических вычислений обсуждены и продемонстрированы преимущества лавинных гетерофотодиодов (ЛГФД) с разделенными областями поглощения и умножения (РОПУ) типа ‘‘low-high-low’’ перед классическими образцами. Нумерация формул, рисунков и литературы продолжает нумерацию части I.
Численно исследован процесс формирования сильного электрического поля на металле, частично покрытом диэлектрической пленкой, в потоке плазмы с учетом автоэлектронной эмиссии с поверхности металла и вторичной электронной эмиссии с поверхности диэлектрика. Показано, что при отрицательном потенциале на металле порядка нескольких сотен вольт, плотности плазмы ~1012 см3, температуре электронов плазмы ~10 эВ и толщине пленки d 1 мкм напряженность электрического поля вблизи края пленки достигает нескольких МВ/см, что на два порядка превышает напряженность поля на открытой металлической поверхности в плазме. При умеренном дополнительном усилении поля на микронеровностях поверхности металла на уровне ~10 такая напряженность является достаточной для генерации автоэмиссионного тока с вершин выступов металла с плотностью порядка 108 МА/см2, необходимой для развития взрывной электронной эмиссии с последующим формированием микроплазменного (микродугового) разряда на краю пленки. Исследовано влияние генерируемого пучка автоэмиссионных электронов на формирование электрического поля вблизи края диэлектрической пленки при различных углах наклона среза пленки. При углах наклона < 85 эмитированные электроны не попадают на пленку и практически не влияют на величину формируемого поля. При 90 пучок эмитированных электронов попадает на торец пленки, вызывая вторичную электронную эмиссию с поверхности диэлектрика. В этом случае напряженность электрического поля оказывается недостаточной для развития взрывной электронной эмиссии с поверхности металла, однако под действием пучка ускоренных автоэмиссионных электронов с энергией ~50 эВ и плотностью тока ~105 А/см2 торец пленки нагревается до температуры ~1000 C, что может приводить к интенсивному газовыделению с поверхности диэлектрика. Развитие микроплазменного разряда в этом случае может быть связано с формированием плотного сгустка плазмы вблизи торца пленки в результате ионизации выделившегося газа автоэмиссионным электронным пучком.
Индукционный разряд возбуждался на частотах f = 0,5—12,0 МГц и мощности P = 25—160 Вт в смеси паров ртути (0,01 Торр) и аргона (0,1—0,6 Торр) в цилиндрических разрядных трубках длиной 300 мм и диаметром D = 40, 50, 60 и 70 мм с помощью индуктивной катушки, охватывающей трубку по ее продольному периметру. Установлено, что зависимости тока катушки Icoil и мощности потерь в проводе катушки Рcoil от мощности лампы P имеют минимум, сдвигающийся в сторону меньших мощностей с увеличением диаметра трубки D, частоты разрядного тока f и числа витков катушки n. Зависимость Рcoil от частоты f имеет минимум, сдвигаюшийся с увеличением мощности лампы Р в сторону меньших частот. КПД индуктивной катушки ηcoil возрастает с увеличением мощности лампы, диаметра разрядной трубки, частоты разрядного тока, давления аргона и числа витков катушки. Результаты расчета электрических параметров индуктивной катушки находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными.
Представлена вторая часть обзора, который посвящен динамическому методу визуализации и измерения пространственного распределения интенсивности миллиметрового (ММ) излучения при помощи оптического континуума, излучаемого положительным столбом разряда постоянного тока в смеси паров цезия с ксеноном (метод ОКИР). Принцип действия и физические основы метода ОКИР были рассмотрены в первой части обзора [Успехи прикладной физики. 2015. Т. 3. № 6. С. 515]. В данной статье описаны эксперименты, которые демонстрируют возможность использования этого метода визуализации для измерения параметров излучения на выходе источников ММ-излучения средней мощности. В частности, с его помощью была идентифицирована рабочая мода гиротрона трехмиллиметрового диапазона с импульсным магнитным полем, а также оценены величины примесей паразитных мод на выходе этого гиротрона и импульсного оротрона двухмиллиметрового диапазона. В статье также рассмотрены возможности применения метода ОКИР для радиовидения и неразрушающего контроля в диапазоне ММ-волн в реальном масштабе времени (с частотой более десяти кадров в секунду). Были получены теневые радиоизображения поглощающих и отражающих ММ-излучение объектов, а также радиопрозрачных объектов. Показано, что такой метод радиовидения в ММ-диапазоне может применяться для оперативного обнаружения и распознавания скрытых предметов, а также для регистрации динамических процессов.
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