Статья: Детектор высокоскоростных микрочастиц на основе ионизационного принципа измерения (2016)

В работе рассмотрена возможность работы сварных строу трубок в условиях вакуума. Поведение строу в вакууме рассматривается в рамках теории цилиндрических оболочек. Приведено решение уравнения равновесного состояния строу, описывающее её поведение при действии предварительного натяжения и перепада давления. Решение показывает, что вращение самоподдерживающихся строу происходит за счет момента, действующего на незакрепленные концы. Сделана оценка деформации преднатянутой строу под действием давления. Её натяжение уменьшается пропорционально перепаду давления и коэффициенту Пуассона. Рассмотрено влияние температуры и скорости деформации на механические свойства строу. Указан оптимальный температурный режим для долговременной работы строу в эксперименте.

Представлены способы выявления дислокаций в эпитаксиальных слоях гетероструктур теллурида кадмия-ртути, выращенных молекулярно-лучевой эпитаксией. Путем поочередного селективного и полирующего травления обнаружены краевые дислокации, дислокации смешанного типа с винтовой составляющей и дислокационные петли. Полирующее травление позволило выявить скопление примесей в ГЭС КРТ МЛЭ на границах двойникования. При помощи селективного травления исследованы распределения плотности дислокаций на участках поверхности ГЭС КРТ МЛЭ и определена плотность дислокаций в слоях, которая на разных образцах составила от 3106 до 8106 на один квадратный сантиметр.

Проанализированы особенности построения архитектур лавинных фотодиодов с разделенными областями поглощения (InGaAs) и умножения (InAlAs). Рассмотрены две архитектуры: p+–M–с–i–n+ и p+–i–с–M–n+-типа, реализованные в гетероструктурах (ГЭС) InGaAs/InAlAs/InP. Обязательными для каждой архитектуры являлись три основных слоя: поглощающий (i), зарядовый (c) и умножающий (М). На основе данных ГЭС InGaAs/InAlAs/InP, выращенных методом МОС-гидридной эпитаксии (МОСГЭ), формировались матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ). Исследования вольтамперных характеристик лавинных элементов в матрицах позволило рассчитать коэффициенты умножения фототока, которые в диапазоне обратных напряжений смещения U = 8—14 В изменялись от 1 до 18—25.

В данном обзоре обобщены основные результаты теоретических и экспериментальных работ, посвященных методам формирования и исследованию свойств низкоразмерных структур BaSi2 на кремнии. Данный дисилицид в силу своих оптических свойств, фотовольтаических характеристик и устойчивости к воздействию атмосферного воздуха признается целым рядом исследователей как перспективный материал для фотопреобразователей солнечных батарей. В результате обзора можно сделать выводы о том, что непрямому переходу BaSi2 соответствуют энергии в 0,83—1,1 эВ, а прямому — 1,23—1,3 эВ, максимальная концентрация зарядов в дисилициде бария с примесью бора — 1020 см-3, а максимальной подвижностью носителей заряда 1000 см2·В−1·с−1. Наибольшее значение КПД обнаружено у тонкопленочных фотоэлектрических преобразователей на основе структур p-BaSi2/n-Si, которое на данный момент составляет 9—10 %. Отдельно отмечена сложность выполняемых работ при формировании BaSi2. При этом наличие примеси в сформированных образцах может существенно повлиять на их свойства как в положительную, так и отрицательную стороны. В настоящее время активно идет поиск методов формирования данного дисилицида с заданными свойствами, о чем также говориться в статье.

Авторами исследовалась возможность подавления раннего краевого пробоя в планарных лавинных фотодиодах на основе гетероэпитаксиальных структур InP/InGaAs. Для этого использовалась структура с заглубленной центральной частью и мелкой периферией, созданная путем жидкостного химического травления с последующей одностадийной диффузией цинка. Определены скорость травления эпитаксиального InP в различных травителях. Подобран состав травителя и оптимальные режимы его использования. В результате использования жидкостного химического травления верхнего эпитаксиального слоя InP в смеси кислот HCl: HNO3: H3PO4 и одностадийной диффузии Zn была получена конфигурация p–n-перехода с заглубленной на 0,5 мкм центральной областью и мелкой периферией (охранным кольцом) на глубине 1,3 мкм. Таким образом, в результате исследования была показана возможность использования описанного метода для предотвращения раннего краевого пробоя в лавинном фотодиоде на основе гетероструктуры InP/InGaAs, особенно для производства коммерческих ЛФД.

Исследованы методы оптимизации напряжения смещения фотодиодов многорядных и матричных фотоприемных устройств для получения максимального соотношения сигнал/шум или получения минимального количества неработоспособных фотодиодов. Методы основаны на анализе зависимости дифференциального сопротивления фотодиодов от напряжения смещения, построенной по измеренным вольт-амперным характеристикам фотодиодов. Представлено применение методов для оптимизации напряжения смещения фотодиодов в многорядном фотоприемнике формата 6576 на основе КРТ длинноволнового диапазона спектра. Оптимизацию напряжения смещения фотодиодов с использованием данных методов можно проводить в автономном режиме без участия человека.

Рассмотрены возможные эффекты усиления тока плазмы, управляемой освещенным полупроводником, при использовании сеточных металлических электродов. Экспериментально изучены вольт-амперные характеристики ионизационных систем с сеточным усилением в непрерывном режиме работы и показано, что работоспособность системы сохраняется, а чувствительность улучшается в 8—10 раз.

Приведены результаты численного моделирования дрейфовых траекторий частиц в стеллараторе Л-2М с помощью разработанного в ИОФ РАН нового компьютерного кода «TRAZ». Код осуществляет интегрирование уравнения дрейфового движения частицы с учетом влияния на их движение возникающих в плазме радиальных электрических полей. Моделирование показало, что радиальное электрическое поле существенно меняет траектории движения частиц в стеллараторе. Установлены зоны параметров соотношений продольной и поперечной скоростей частиц (по отношению к магнитному полю), в которых характеристики дрейфовых траекторий качественно меняются при изменении знака продольной скорости.

Представлен обзор сечений ионизации, возбуждения и девозбуждения атома водорода, полученных как в экспериментах, так и расчетным путем. Определен набор сечений, который требуется использовать при расчете функции распределения электронов по энергиям и определении уровневых коэффициентов скоростей, необходимых при решении балансных уравнений для концентраций нейтральных и заряженных частиц в водородной плазме.

Методом спектроскопии когерентного антистоксова рассеяния света (КАРС) измерены распределения температур и относительных концентраций компонентов реагирующей рабочей смеси в турбулентном пламени метано-кислородной горелки непрерывного действия при давлениях до 1,2 МПа и различных коэффициентах избытка топлива. Обсуждаются возможности, особенности и ограничения нелинейно-оптической лазерной спектроскопической диагностики углеводородных пламен при высоких давлениях.