Проведены исследования и расчеты коэффициента поглощения для структур HgCdTe, выращенных методами жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ) и эпитаксией металлоорганических соединений из газовой фазы (MOCVD) и сравнение экспериментальных данных с теоретической моделью спектра поглощения, основанной на явлении собственного поглощения и общей теории прямых межзонных оптических переходов, и с другими эмпирическими зависимостями. Проведены расчеты смещения уровня Ферми исследованных структур HgCdTe, а также наклона экспериментальных характеристик поглощения.
The absorption spectra of the HgCdTe structures grown by liquid phase and metal organic vapor deposition have been investigated on the basis of the fundamental absorption edge caused by transitions of electrons from the valence band to the conduction band, Urbach absorption rule and other empirical study. The reduced Fermi level can be obtained through a measurement and calculation of Eg and Eopt values. The experimental and calculated absorption spectrum of a sample have showed that the measured absorption edge is broadened due to the compositional inhomogeneity through the depth of the sample.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- eLIBRARY ID
- 25085476
Проведены экспериментальные исследования коэффициента поглощения структур HgCdTe с фоточувствительным слоем р-типа проводимости, выращенных методами жидкофазной эпитаксии и эпитаксией из металлоорганических соединений, а также сравнение экспериментальных данных с теоретической классической моделью спектра поглощения, основанной на явлении собственного поглощения и общей теории прямых межзонных оптических переходов, а также с другими эмпирическими зависимостями.
Из анализа теоретических и экспериментальных данных получено, что на форму края поглощения спектральной зависимости поглощения при ħω ≥ Eg заметное влияние оказывает непараболичность зоны проводимости. Непараболичность зоны проводимости может быть учтена с помощью эмпирических формул на основе классической модели Кейна. Локальные неоднородности состава и наличие варизонности в образцах с эпитаксиальным поглощающим слоем HgCdTe влияют на наклон характеристики поглощения для энергий ħω < Eg. При этом оценка локального изменения состава по наклону характеристики показывает, что у образца состава х = 0,2, выращенного методом ЖФЭ, неоднородность состава x ≈ 0,005 мольных долей, а у образцов состава х = 0,3, выращенных методом MOCVD — неоднородность состава x ≈ 0,015 мольных долей.
Список литературы
1. Филачев А. М., Таубкин И. И., Тришенков М. А. Современное состояние и магистральные направления развития современной фотоэлектроники. — М.: Физматкнига, 2010.
2. Boltar K. O., Burlakov I. D., Ponomarenko V. P., et al. // Proc. SPIE. 2009. V. 7298, 72982P-1—72982P-15.
3. Дирочка А. И., Корнеева М. Д., Филачев А. М. // Прикладная физика. 2011. № 2. С. 37.
4. Болтарь К. О., Никонов А. В., Яковлева Н. И. // Прикладная физика. 2012. № 3. С. 70.
5. Moazzami K., Phillips J., Lee D., et al. // J. Electron. Mater. 2004. V. 33. P. 701.
6. Яковлева Н. И., Болтарь К. О., Никонов А. В. и др. // Прикладная физика. 2014. № 3. С. 61.
7. Urbach F. // Phys. Rev. 1953. V. 92. P. 1324.
8. Finkman E. and Schacham S. E. // J. Appl. Phys. 1984. V. 56. P. 2896.
9. Chang Y., Badano G., Zhao J., et al. // J. Electron. Mater. 2004. V. 33. P. 709.
10. Chang Y., Guha S., Grein C. H., et al. // Journal of Electronic Materials. 2007. V. 36. No. 8. P. 1000.
11. Moazzami K., Phillips J., Lee D., et al. // J. Electron. Mater., 2005. V. 34. No. 6.
12. Hansen G. L., Schmit J. L., and Casselman T. N. // J. Appl. Phys. 1982. V. 53. P. 7099.
13. Scott M. W. // J. Appl. Phys. 1969. V. 40. P. 4077.
14. Krishnamurthy S. and Sher A. // J. Electron. Mater. 1995. V. 24. P. 641.
15. Brice J. and Capper P. (Eds.). Properties of Mercury Cadmium Telluride, EMIS Data Reviews Series No. 3. — INSPEC, IEE, London, 1987.
16. Jo N. H., Yoo S. D., Ko B. G., et al. // Proc. SPIE. 1998. V. 3436. P. 50.
17. Weiler M. H. Magnetooptical properties of Hg1−xCdxTe alloys. In Book: Semiconductors and Semimetals. V. 16. P. 119—191. — Academic Press, New York, 1981.
18. Chang Y., Grein C. H., Sivananthan S., et al. In Proc. the 24th (2005) US Workshop on the Physics and Chemistry of II–VI Materials, (September 20—22, 2005, Boston, Massachusetts, USA).
19. Grein C. H. and John S. // Phys. Rev. 1989. V. B 39. P. 1140.
20. Сизов А. Л., Мирофянченко А. Е., Ляликов А. В. и др. // Прикладная физика. 2014. № 6. С. 70.
21. Junhao Chu, Arden Sher. In Book: Physics and Properties of Narrow Gap Semiconductors, p. 239—379. — Springer Science + Business Media, LLC, 2008.
22. Chu J. H., Xu S. Q., and Tang D. Y. // Appl Phys Lett. 1983. No. 43, P. 1064.
23. Kane E. // Journal of Physics and Chemistry of Solids V. 1. Issue 4. P. 249.
24. Schacham S. E. and Finkman E. // J. Appl Phys. 1985. V. 57. P. 2001.
25. Lubzens D., Rosenfeld D., and Y. Nemirovsky // Infrared Phys, 1988. V. 28. No. 6. P. 417.
26. Nathan V. // Journal of applied physics. 1998. V. 83. No. 5. P. 2812.
1. A. M. Filachev, I. I. Taubkin, and M. A. Trishenkov, The Current Status and Main-Line Trackage for Development of Photoelectronics (Fizmatkniga, Moscow, 2010) [in Russian].
2. K. O. Boltar, I. D. Burlakov, Ponomarenko V. P., et al., Proc. SPIE 7298, 72982P-1 (2009).
3. A. I. Dirochka, M. D. Korneeva, and A. M. Filachev, Prikladnaya fizika, No. 2, 37 (2011).
4. K. O. Boltar, A. V. Nikonov, and N. I. Iakovleva, Prikladnaya fizika, No. 3, 70 (2012).
5. Moazzami K., Phillips J., Lee D., et al. // J. Electron. Mater. 33, 701 (2004).
6. N. I. Iakovleva, K. O. Boltar, A. V. Nikonov, et al., Prikladnaya fizika, No. 3, 61 (2014).
7. F. Urbach, Phys. Rev. 92, 1324 (1953).
8. E. Finkman and S. E. J. Schacham, Appl. Phys. 56, 2896 (1984).
9. Y. Chang, G. Badano, J. Zhao, et al., J. Electron. Mater. 33, 709 (2004).
10. Y. Chang, S. Guha, C. H. Grein, et al., Journal of Electronic Materials 36, 1000 (2007).
11. K. Moazzami, J. Phillips, D. Lee, et al., J. Electron. Mater. 34 (6), (2005).
12. G. L. Hansen, J. L. Schmit, and T. N. Casselman, J. Appl. Phys. 53, 7099 (1982).
13. M. W. Scott, J. Appl. Phys. 40, 4077 (1969).
14. S. Krishnamurthy and A. J. Sher, Electron. Mater. 24, 641 (1995).
15. J. Brice and P. Capper (Eds.), Properties of Mercury Cadmium Telluride, EMIS Data Reviews Series No. 3, (INSPEC, IEE, London, 1987).
16. N. H. Jo, S. D. Yoo, B. G. Ko, et al., Proc. SPIE 3436, 50 (1998).
17. Weiler M. H. Magnetooptical properties of Hg1−xCdxTe alloys. In Book: Semiconductors and Semimetals, V. 16, P. 119–191. Ed. by R. K. Willardson and A. C. Beer, (Academic Press, New York, 1981).
18. Y. Chang, C. H. Grein, S. Sivananthan, et al., in Proc. The 24th (2005) US Workshop on the Physics and Chemistry of II–VI Materials, (September 20-22, 2005, Boston, Massachusetts, USA).
19. C. H. Grein and S. John, Phys. Rev. B 39, 1140 (1989).
20. A. L. Sizov, A. E. Mirofyanchenko, A. V. Lyalokov, et al., Prikladnaya fizika, No. 6, 70 (2014).
21. Junhao Chu, Arden Sher, in Book: Physics and Properties of Narrow Gap Semiconductors (2008 Springer Science + Business Media, LLC). P. 239—379.
22. J. H. Chu, S. Q. Xu, and D. Y.Tang , Appl Phys Lett., No. 43, 1064(1983).
23. E. Kane, Journal of Physics and Chemistry of Solids 1 (4), 249.
24. S. E. Schacham and E. Finkman, J. Appl Phys. 57, 2001 (1985).
25. D. Lubzens, D. Rosenfeld, and Y. Nemirovsky, Infrared Phys. 28, P. 417 (1988).
26. V. Nathan, Journal of Applied Physics 83 (5), 2812 (1998).
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Гитлин М. С. Визуализация пространственного распределения интенсивности миллиметровых волн при помощи оптического континуума, излучаемого газовым разрядом в смеси Cs–Xe. Часть I. Метод и его физические основы (обзор) 515
Шемухин А. А., Назаров А. В., Кожемяко А. В., Балакшин Ю. В. Влияние энергии ионов пучка Si+ на образование дефектов и твердофазную рекристаллизацию вблизи границы раздела кремний-сапфир 537
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Асюнин В. И., Бушин С. А., Давыдов С. Г., Долгов А. Н., Пилюшенко А. В., Пшеничный А. А., Ревазов В. О., Якубов Р. Х. Эрозионные процессы в малогабаритном вакуумном разряднике с искровым поджигом 542
Арделян Н. В., Бычков В. Л., Космачевский К. В., Максимов Д. С. Ионизация воздуха в предгрозовых атмосферных условиях 553
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Бурлаков И. Д., Болтарь К. О., Мирофянченко А. Е., Власов П. В., Лопухин А. А., Пряникова Е. В., Соловьев В. А., Семенов А. Н., Мельцер Б. Я., Комиссарова Т. А., Львова Т. В., Иванов С. В. Исследование структур InSb, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии 559
Дражников Б. Н., Козлов К. В., Кузнецов П. А., Соляков В. Н. Анализ эффективности пространственной фильтрации сигналов на выходе фотоприемного устройства с режимом временной задержки и накопления 566
Жегалов С. И., Фадеев В. В. Исследование нейронной схемы формирования изображения для фотоприемного устройства с микросканированием 573
Яковлева Н. И., Никонов А. В., Шабаров В. В. Экспериментальные исследования и расчеты спектральной зависимости коэффициента поглощения в однослойных эпитаксиальных структурах HgCdTe 579
Лобачев А. В., Соломонова Н. А., Тресак В. К., Шкетов А. И., Фирсенкова Ю. А. Исследование коэффициента фотоэлектрической связи ультрафиолетового матричного фотоприемного устройства 589
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Высикайло Ф. И., Митин В. С., Митин А. В., Краснобаев Н. Н., Беляев В. В. Высокоскоростное ионно-плазменное магнетронное распыление для металлизации керамических теплоотводов мощных СВЧ-транзисторов (обзор) 594
ИНФОРМАЦИЯ
XLIII Международная Звенигородская конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу 604
24-я Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения 607
Сводный перечень статей, опубликованных в журнале «Успехи прикладной физики» в 2015 г. 608
Правила для авторов 610
C O N T E N T S
GENERAL PHYSICS
M. S. Gitlin Imaging of millimeter wave intensity profiles using a visible continuum radiation from a Cs–Xe DC discharge. Part I. A technique and its fundamentals (a review) 515
A. A. Shemukhin, A. V. Nazarov, A. V. Kozhemyako, and Yu. V. Balakshin The influence of the ion energy for the Si+ beam on the defect formation and solid-phase recrystallization near the silicon-sapphire interface 537
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
V. I. Asiunin, S. A. Bushin, S. G. Davydov, A. N. Dolgov, A. V. Pilyushenko, A. A. Pshenichniy, V. O. Revazov, and R. Kh. Yakubov Erosion processes in a small-size vacuum spark gap 542
N. V. Ardelyan, V. L. Bychkov, K. V. Kosmachevskii, and D. S. Maximov Air ionization under extreme physical conditions 553
PHOTOELECTRONICS
I. D. Burlakov, K. O. Boltar, A. E. Mirofyanchenko, P. V. Vlasov, A. A. Lopukhin, E. V. Pryanikova, V. A. Solov’ev, A. N. Semenov, B. Ya. Mel’tser, T. A. Komissarova, T. V. L’vova, and S. V. Ivanov Investigation of InSb structures grown by molecular beam epitaxy 559
B. N. Drajnikov, K. V. Kozlov, P. A. Kyznetsov, and V. N. Solyakov The analysis of TDI FPA images dimensional filtration efficiency 566
S. I. Zhegalov and V. V. Fadeev A neural scheme for the FPA image formation with microscanning 573
N. I. Iakovleva, V. Nikonov, and V. V. Shabarov Investigation and calculation of absorption spectra in the HgCdTe single-layer epitaxial structures 579
A. V. Lobachyov, N. A. Solomonova, V. C. Tresak, A. I. Shketov, and Yu. A. Firsenkova The dependence of the coefficient of pixel crosstalk for a ultraviolet FPA on the operating point 589
PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS
P. I. Vysikaylo, V. S. Mitin, A. V. Mitin, N. N. Krasnobaev, and V. V. Belyaev Using the high-speed ion plasma magnetron sputtering to metallization of ceramic heatsinks in cooling devices of the powerful microwave transistors (a review) 594
INFORMATION
XLIII International Zvenigorod Conference on Plasma Physics and Controlled Thermonuclear Fusion 604
XXIV International Conference on Photoelectronics and Nigth Vision Devices 607
The summary list of the articles published in Uspekhi Prikladnoi Fiziki in 2015 608
Rules for authors 610
Другие статьи выпуска
Обобщены экспериментальные и теоретические исследования механизма адгезии металлического покрытия к керамической подложке на примере оксида бериллия. Предложенный механизм адгезии основывается на увеличении концентрации структурных дефектов (вакансий) и электронно-обменном взаимодействии пары металл-оксид бериллия при температурной активации процесса. Аналитически и экспериментально для различных металлов обоснованы и рекомендованы оптимальные режимы осаждения покрытия (температура и время осаждения, энергия активации) с максимальным значением адгезии металлического покрытия.
Приведены результаты измерений величины фотоэлектрической связи от положения рабочей точки УФ матричного фотоприемного устройства (МФПУ). Для измерения величины фотоэлектрической связи ультрафиолетового МФПУ был использован «классический» метод. В результате проведенных исследований были получены зависимости коэффициента фотоэлектрической связи от величины управляющих напряжений.
Исследуется нейронная схема формирования изображения для ФПУ с микросканированием. Нейронная схема достигает сопоставимых результатов с коррекцией неоднородности по опорным сигналам с увеличением кадровой скорости ФПУ. Нейронная схема, как и двухточечная коррекция, не корректирует влияние нелинейной составляющей характеристики элементов ФПУ.
Произведен расчет оптимальных коэффициентов пространственного фильтра для выходных изображений многорядного фотоприемного устройства (ФПУ) с режимом временной задержки и накопления (ВЗН). Представлены результаты анализа эффективности пространственной фильтрации от величины матрицы фильтра, чувствительности и уровня шумов отдельных каналов ФПУ, размера изображения целевого источника излучения. Исследовано влияние оптимальной пространственной фильтрации выходных сигналов ФПУ на пространственное разрешение итогового изображения. Приведены результаты экспериментальных исследований эффективности оптимальной пространственной фильтрации изображений.
В работе различными аналитическими методами исследовались эпитаксиальные структуры InSb, выращенные методом молекулярно-лучевой эпитаксии на сильнолегированных подложках InSb (100). Подложки предварительно подвергались серной пассивации в Na2S. Исследования показали, что образцы имели гладкую поверхность с значениями среднеквадратичной шероховатости менее 1 нм при достаточно хорошем структурном совершенстве. Исследования на просвечивающем электронном микроскопе подтвердили предположение о гладкости интерфейса между подложкой и эпитаксиальным слоем. На полученных структурах изготовлены и исследованы фотодиодные матрицы формата 320256.
Рассмотрены плазмохимические процессы в больших областях воздуха (на больших временах) в экстремальных грозовых и атмосферных условиях. Проведено математическое моделирование, на основе которого оценены эффективные величины приведенных напряжённостей электрических полей при лавинном развитии процессов нагрева газа. Оценены величины температуры локального разогрева. Дана оценка роли острий в объеме газа в исследуемых процессах развития нагрева. Развитие разрядов на этих объектах может порождать появление очагов свечения и воспламенения углеводородных материалов, которые будут проявляться в виде огней Хессдалена и лесных светящихся шаров.
Приведены результаты исследования эрозионных процессов в малогабаритном вакуумном разряднике с искровым поджигом методами электронной микроскопии, рентгенофлуоресцентного элементного анализа и масс-спектрометрии продуктов газовыделения. Изучены закономерности эрозии и переноса вещества металлических элементов разрядного устройства и диэлектрика, разряд по поверхности которого инициирует процесс коммутации. Обнаружено влияние поверхностной микроструктуры и окисной пленки, присутствующей на поверхности материала катода, на развитие дугового разряда в коммутаторе, что отвечает эктонной модели катодного пятна.
В работе исследовано образование дефектов и последующая твердофазная рекристаллизация в пленках кремния на сапфире в процессе облучения ионами кремния с энергиями в диапазоне от 170 до 230 кэВ при различных температурах подложки. С помощью методики резерфордовского обратного рассеяния в сочетании с каналированием обнаружено, что полное разрушение сильнодефектной области зависит от энергии имплантируемых ионов. Энергия разупорядочения сильнодефектной области при температуре жидкого азота — 200 кэВ, а при комнатной температуре — 230 кэВ.
Представлена первая часть обзора, который посвящен динамическому методу визуализации и измерения пространственного распределения интенсивности миллиметрового (ММ) излучения при помощи оптического континуума (ОК), излучаемого положительным столбом (ПС) разряда постоянного тока в смеси паров цезия с ксеноном. В ней рассмотрены принципы действия и физические основы этого нового метода. Приведено описание разрядной трубки и экспериментальной установки, которые были использованы для создания широкого однородного плазменного слоя с помощью Cs─Xe-разряда при давлении газа 45 Торр. Рассмотрены эксперименты, в которых изучено воздействие ММ-излучения на такой плазменный слой. Обсуждается механизм влияния ММ-излучения на яркость ОК, излучаемого ПС Cs─Xe-разряда, а также причины нарушения локальности связи между интенсивностью MM-излучения и яркостью оптического континуума. Описаны модельные эксперименты по визуализации излучения на выходе рупорных антенн и в квазиоптических пучках, которые показали, что этот метод может быть успешно использован для визуализации электромагнитного излучения средней интенсивности во всем диапазоне ММволн. Метод обладает микросекундным временным разрешением, его пространственное разрешение около 2 мм. Продемонстрировано, что энергетическая чувствительность метода в восьмимиллиметровом и двухмиллиметровом диапазоне не хуже, чем 10 и 200 мкДж/см2 соответственно.
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