Статья: Кремниевый координатный фотодиод с улучшенными параметрами (2014)

Обсуждаются преимущества лазерного акселерометра с неподвижным содержимым. Он основан на новых явлениях динамического изменения моды излучения в жёстком лазерном резонаторе (без движущихся или напрягающихся при движении частей) при его ускоренном движении. Создан прототип автономного резонаторного датчика.

В работе исследованы эпитаксиальные структуры n-InAs, выращенные на сильнолегированной подложке n++-InAs методом хлоридно-гидридной эпитаксии. Представлены экспериментально полученные спектры показателя поглощения n++-InAs при 83 К и 300 К. Проведено сравнение спектральных зависимостей доли поглощаемого в эпитаксиальном слое излучения при облучении со стороны подложки с различным уровнем легирования n = (0,6–3,3)·1018 см-3.

Авторами показано, что при изготовлении матриц фоточувствительных элементов на гетероструктурах InGaAs/InP по мезапланарной технологии использование травителя HCl: HNO3: CH3COOH: H2O2 = 1:6:1:1 позволило воспроизводимо получать мезаструктуры глубиной 3÷7 мкм с полированной боковой поверхностью и углом наклон мезаструктуры 60°.

Исследовано влияние плазмохимического травления в плазме Ar/H2 и последующей выдержки при разных температурах на электрофизические свойства пленок CdxHg1-xTe c x ≈ 0,2, выращенных на подложках из GaAs (013). Установлено, что после плазмохимического травления концентрация электронов увеличивается до ~1017 см-3, а также происходит релаксация концентрации с течением времени. На основе модели с образованием комплексов между междоузельными атомами ртути и структурными дефектами кристалла проведено численное моделирование кривых релаксации при разных температурах.

Проведено сравнение результатов измерений среднеквадратичного отклонения профиля шероховатости (rms) поверхности подложек CdZnTe методами конфокальной микроскопии (КМ), атомно-силовой микроскопии (АСМ) и рентгеновской рефлектометрии (РР). Установлено, что метод КМ дает большие значения rms, метод АСМ занимает промежуточное положение, а РР дает значения на порядок меньшие остальных двух методов. Показано, что значения rms существенно различаются в КМ при использовании разных объективов. Обсуждаются возможные причины рассогласования полученных результатов.

Приведены результаты исследования влияния термообработки на электрофизические характеристики гетероструктур теллурида кадмия-ртути р-типа проводимости, выращенных молекулярно-лучевой эпитаксией. Показано, что при термической обработке в атмосфере инертного газа ГЭС КРТ концентрация дырок возрастает до 31016 cм-3, а концентрация электронов в приповерхностном слое резко уменьшается.

Приведены соотношения, определяющие требования к сопротивлению инверсионного слоя для уменьшения влияния тока охранного кольца на темновой ток и шумы фотодиодов, и получения заданного значения коэффициента взаимосвязи между ФЧЭ в многоэлементных ФД. Показано, что зависимости тока охранного кольца от напряжения смещения и заряда на границе раздела Si—SiO2 при наличии инверсионного слоя удовлетворяют модели генерации тока в его области пространственного заряда. Сопротивление инверсионного слоя возрастает с ростом напряжения смещения в соответствии с зависимостью Rи ~V 1,5.

Экспериментально исследован адмиттанс МДП-структур на основе МЛЭ p-HgCdTe (x = 0,22—0,23) в широком диапазоне частот и температур. Дифференциальное сопротивление области пространственного заряда для МДП-структуры на основе p-HgCdTe, легированного As, ограничено процессами туннельной генерации в диапазоне температур 8—100 К. Для МДП-структур на основе пленки p-HgCdTe, в которой произошла конверсия типа проводимости после отжига, сопротивление области пространственного заряда определяется генерацией Шокли-Рида в диапазоне температур 50—77 К.

Экспериментально исследована полная проводимость МДП-структур на основе МЛЭ n-HgCdTe в широком диапазоне частот и температур. Наличие варизонного слоя в МДП-структурах на основе n-HgCdTe (x = 0,22—0,23) приводит к эффективному подавлению процессов туннелирования через глубокие уровни. Дифференциальное сопротивление области пространственного заряда в сильной инверсии для МДП-структур на основе n-HgCdTe (x = 0,22—0,23 с варизонным слоем, а также x = 0,31—0,32) ограничено процессами генерации Шокли-Рида в диапазоне температур 8—77 К.

Представлены результаты исследований профилей, формируемых ионно-лучевым травлением полупроводниковых структур через маску, изготовленную методами фотолитографии. Минимальные размеры областей, незащищенных маской на двух исследованных структурах были равны: 2 и 5 мкм соответственно. Показано, что скорость травления падает с уменьшением ширины свободного от маски промежутка. Эффект отражения ионного пучка от вертикальных стенок, формируемых при травлении, может быть использован для изготовления субмикронных разделяющих мезаобластей.

Проведено исследование основных причин возникновения фотодиодов с токами утечки в МФПУ на основе антимонида индия. На большом объеме МФЧЭ установлена связь одноточечной дефектности с напряжением пробоя, диффузионной длиной, концентрацией основных носителей и плотностью дислокаций. Представлены характерные распределения дефектности по пластинам антимонида индия. Показано влияние на дефектность качества обработки пластин после резки слитков и погрешностей технологии изготовления.

Характеристики плазмотронов зависят от организации подачи плазмообразующего газа и характера взаимодействия газового потока с электрическими дугами. Поэтому в процессе исследования было выполнено 3D-моделирование течения воздуха с учётом его нагрева от столба электрической дуги в областях тангенциальной подачи, в цилиндрическом канале, в сужающемся сопле и в смесительной камере исследуемых плазмотронов и за их пределами (в окружающей среде). При этом скорость газа, нагретого от дугового столба, на выходе из сужающегося сопла и из смесительной камеры в 2—6 раз больше скорости холодного газа.

Разработана стендовая установка для исследования способов стабилизации и дестабилизации разряда, связанных с наложением внешнего магнитного поля на основе системы линейных токов, включенных последовательно в цепь разряда. Получены данные о влиянии конфигурации внешнего магнитного поля на движение и форму дугового столба, размеры и скорости перемещения его опорных пятен и электродных струй-факелов.

С помощью численного моделирования изучались особенности и режимы работы плазменной несимметричной вибраторной антенны конечной длины и диаметра на частоте сигнала f0 = 1,7 ГГц. Концентрация плазмы изменялась в пределах двух порядков, результаты расчетов сравнивались с аналогичной металлической антенной. Получены распределения составляющих электрических полей антенн в ближней зоне и диаграммы направленности. Приведены диаграммы направленности металлического вибратора, полученные в результате измерения и моделирования в двух программах.

Плазменный релятивистский генератор может работать в режиме генерации одиночного импульса СВЧ-излучения или частотно-периодическом режиме (до 50 импульсов в секунду, длительностью до 80 нс, мощность до 50 МВт с частотами излучения от 2 до 25 ГГц). Для получения и исследования режимов генерации в частотнопериодическом режиме необходима оперативная обработка получаемых временных рядов. Представлена методика анализа временного ряда за время между экспериментами серии, позволяющая найти требуемый режим работы устройства. Приведены примеры достигнутых в результате исследования режимов работы плазменного релятивистского СВЧ-генератора.

Экспериментально исследованы процессы растекания импульсного тока с шаровых электродов и электрический пробой в кварцевом песке. При плотностях тока на электроде больше критической величины происходит нелинейное уменьшение сопротивления заземления в результате искрообразования в грунте. Определены значения критической напряженности электрического поля ионизациия и пробоя. Показано, что на электроде развивается ионизационно-перегревная неустойчивость, которая приводит к контракции тока и образованию плазменных каналов.

Рассматривается диффузия ионов электролита вблизи электрода при наличии флуктуирующего тока через его поверхность. Показано, что плотность ионов вблизи электрода испытывает случайные изменения, имеющие характер фликкер-шума. Найдены статистические характеристики таких флуктуаций.

Нанесённая на поверхность металла тонкая наноуглеродная плёнка способна уменьшить коэффициент вторичной электроннной эмиссии до величины менее или равной единице. Тем самым устранить возможность развития мультипакторного разряда. В работе описан метод получения коллоидного раствора углерода, способ создания на его основе наноструктурированной плёнки на поверхности металла, а также результаты измерения коэффициента вторичной электронной эмиссии, полученного образца.

Рассчитаны и проанализированы характеристики дрейфа электрона в смеси гелия с ксеноном при напряженности электрического поля E/N= 1—100 Тд с учетом неупругих столкновений. Показано, что даже незначительная добавка ксенона в гелий, начиная с долей процента, сильно влияет на разряд, в особенности, на характеристики неупругих процессов. Исследовано влияние процентного состава гелия и ксенона на дрейф электронов, в частности, на коэффициенты диффузии и подвижности, частоту ионизации и т. д.