Статья: Разработка фотокатодов солнечно-слепого диапазона на основе ГЭС нитрида галлия алюминия, изготовленных методом молекулярно-пучковой эпитаксии (2015)

Показано влияние низкочастотных шумов на точность измерения сигнала, получаемого с фотоприемных устройств второго и третьего поколений. В работе приведена методика определения величины сигнала и рассмотрены характерные для фотоприемных устройств второго и третьего поколений виды шумов и их спектры, и сделан вывод о том, что их предположительно спектр шума — «розовый». Показано, что в общем случае увеличение числа выборок не приводит к существенному увеличению точности определения величины сигнала. Проведено математическое моделирование влияния низкочастотных шумов на точность определения величины сигнала. Сделан вывод о том, что для повышения достоверности измерений сигнала с фотоприемных устройств, работающих при малом времени накопления, необходимо прореживание входных данных с целью увеличения времени измерения.

Проведена оценка точности измерения основных параметров спектральной характеристики: границ спектральной чувствительности по уровню сигнала 0,1, длины волны, соответствующей максимальной чувствительности, коэффициента использования и скорости его изменения от температуры для матричных фотоприемных устройств на основе InGaAs. Исходными данными для расчета являлись требования нормативной документации к точности измерения фотосигнала и данные о точности измерения опорного фотоприемного устройства. Оценка точности, полученная с помощью математического моделирования методом Монте-Карло, показала наличие систематической погрешности при выполнении измерений.

Приведены результаты расчета требований к качеству поверхностей входных окон матричных фотоприемных устройств ультрафиолетового (УФ), ближнего инфракрасного (ИК) (0,9-1,7 мкм) и дальнего ИК (8-14 мкм) диапазонов спектра. Расчет требований к качеству изготовления входных окон был проведен на основе анализа допусков на качество изготовления поверхностей входных окон в синтезированных оптических системах УФ- и ИК-диапазонов. По своим основным параметрам (угловое поле, относительное отверстие, пятно рассеяния) синтезированные оптические системы соответствуют современным производимым в России и мире УФ- и ИК-объективам.

Данная статья посвящена работе по созданию ТЕ-фотокатода с барьером Шоттки, чувствительного в диапазоне  = 0,9÷1,7 мкм. Разработанная гетероэпитаксиальная структура обеспечивает изготовление фотокатодного узла ИК ФПМ по серийной технологии изготовления GaAs ОЭС фотокатода для ЭОП III поколения методом термокомпрессионного соединения гетероэпитаксиальной структуры со стеклом входного окна.

Проведено исследование планарной матрицы p–i–n-фотодиодов формата 320256 на гетероэпитаксиальной структуре InGaAs/InP с размерами p–n-переходов 99 мкм при шаге матрицы 30 мкм. Уменьшение размеров p–n-переходов по сравнению с аналогичными матрицами, имеющими размер p–n-переходов 2525 мкм, при несущественном снижении токовой чувствительности элементов матрицы привело к снижению темновых токов элементов на полтора порядка величины и к увеличению обнаружительной способности фотоприёмного устройства с такой матрицей.

Сформированы мезаэлементы матриц p–i–n-диодов на основе гетероэпитаксиальных структур AlxGa1-xN, изготовленных методами молекулярно-лучевой (МЛЭ) и МОС-гидридной (МОС) эпитаксии. Разделение элементов матриц формата 320256 с шагом 30 мкм осуществлялось ионно-лучевым травлением через маску фоторезиста в потоке ионов аргона, создаваемого источником Кауфмана, в вакуумной установке. Для определения необходимой глубины травления использовались методы контактной профилометрии и ультрафиолетовой спектрофотометрии, что позволило определить положение n-слоя и достаточную глубину травления образца. Погрешность толщин функциональных слоев ГЭС, указанных в сертификатах производителей, не превышала 28 %. Определены скорости ионно-лучевого травления слоев AlxGa1-xN с различным составом.

Проведен сравнительный анализ свойств корреляторов стационарных тепловых и фотоиндуцированных случайных полей (СП) концентраций и токов подвижных носителей заряда в ИКфотодиодах и гомогенных полупроводниках. Показано, что корреляторы тепловых и фотоиндуцированных СП концентраций подвижных носителей заряда определяются одинаковыми по смыслу выражениями при любой структуре p–n-перехода и произвольной полярности приложенного напряжения, в то время как корреляторы СП фотоиндуцированных и темновых токов определяются одинаковыми по смыслу выражениями только в случае обратносмещенного p–n-перехода с длинной базой.

Проведено исследование германиевых лавинных фотодиодов с диаметром чувствительной площадки 200 мкм, подвергнутых моноимпульсному воздействию сфокусированного лазерного излучения с длиной волны 1,064 мкм при длительности импульса 4 нс. Обнаружено, что в разрушенной области, возрастают коэффициент лавинного умножения и среднеквадратическое значение шума. Показано, что воздействие мощностью менее 700 Вт, при радиусе засвечиваемой области 11 мкм, не приводит к значительному ухудшению чувствительности фотоприемного устройства.

В лабораторных условиях исследовано возникновение искровых каналов во влажном грунте у электрода при растекании импульсного тока длительностью 5—100 мкс при амплитуде импульса напряжения 20—50 кВ. Разработана методика регистрации искровых каналов в объеме грунта. Впервые получены оптические изображения искровых каналов в грунте. Определены пороговые значения плотности тока и напряженности электрического поля при образовании плазменных каналов в зависимости от влажности грунта и длительности импульсного воздействия.

Проведены исследования масс-зарядового состава ионов плазмы импульсного дугового разряда, реализуемого в разрядной системе широкоапертурного форвакуумного плазменного источника электронов. Показано, что давление рабочего газа и ток разряда оказывают существенное влияние на соотношение ионов металла (материала катода) и газа в плазме. Характерной особенностью форвакуумного диапазона давлений является появление в дуговой плазме заметной доли ионов газа без использования магнитного поля, причем при определенных условиях плазма дугового разряда содержит только газовые ионы.

С использованием ранее построенной модели физических процессов в генераторе электронного пучка на основе стационарного высоковольтного тлеющего разряда с убеганием электронов проведена оценка влияния нагрева газа в области катодного падения потенциала на вольтамперную характеристику генератора.

Проведен сравнительный анализ особенностей травления поверхностных слоев полимерных материалов в условиях плазмы низкочастотных (звуковых) и высокочастотных разрядов. Для различных конструкций плазмохимических реакторов в рамках феноменологического подхода проанализирована специфика процессов травления. Показано, что наличие области отрицательного свечения в тлеющих разрядах звукового диапазона частоты (ТРЗЧ) объясняет сравнимые значения скорости травления в тлеющих разрядах радиодиапазона (ТРРЧ) и ТРЗЧ при близких значениях поглощаемой мощности при различающихся на порядок значениях токов. Приводится ряд соображений, которые необходимо учитывать при выборе плазменного источника для конкретного процесса травления.

Экспериментально и численно исследована зависимость формы пылевых структур от величины тока тлеющего разряда в неоне. При увеличении тока однородные по радиальному сечению пылевые структуры трансформировались в структуры с внутренней полостью, свободной от пылевых частиц. Рассчитана потенциальная энергия пылевых частиц с помощью диффузионно-дрейфовой модели положительного столба разряда в неоне с учетом градиента температуры. Определена роль тепловыделения в процессе изменения формы пылевых структур. Результаты работы могут быть использованы для плазменных технологий с пылевой плазмой.

Рассмотрена задача о распределении электростатического потенциала вокруг равномерно заряженного вдоль поверхности непроводящего тора. Потенциал тора исследован на наличие локального экстремума. Обсуждён вопрос о наличии «потенциальной ямы». Представлена функция, аппроксимирующая потенциал в приосевой области.

Описана методика времяпролётных катодолюминесцентных исследований полупроводниковых образцов, покрытых светонепроницаемой маской специальной геометрии. Приведены результаты экспериментальных измерений затухания катодолюминесценции для образцов монокристаллического нитрида галлия в широком диапазоне температур (5—300 К). Показана возможность практической реализации данной методики в катодолюминесцентных исследованиях.

Эффекты переключения и памяти в полупроводниках были открыты в середине 50-х годов. Только в 90-х годах японские ученые предложили новую систему халькогенидных стеклообразных полупроводников, которые отличаются своей стабильностью и высокой скоростью фазовых переходов. Моносульфид германия может находиться как в аморфном, так и в кристаллическом состояниях, и это позволяет использовать слоистые кристаллы GeS в современных носителях информации

Исследованы спектры оптического поглощения и кинетика затухания люминесценции пленок состава (Pb, Gd)3-уСеуAlхGa5-хO12 (х = 0; 3,43 и 4,29 и у = 0,03; 0,04 и 0,05), выращенных методом жидкофазной эпитаксии из переохлажденных растворов-расплавов на основе системы PbO–B2O3. Определен сдвиг полос поглощения ионов Pb2+ и уровней 5d1 и 5d2 ионов Ce3+ при введении Al в плёнки. Измерена кинетика люминесценции ионов церия при возбуждении одиночным ультракоротким электронным импульсом и определены времена затухания, которые составили для быстрой компоненты 22 нс, а для медленной — 67 нс.