Определены пороговые значения плотности мощности моноимпульсного лазерного излучения с длиной волны λ = 1535 нм и длительностью 8,6 нс, приводящего к деградации In0,53Ga0,47As p–i–n фотодиода с обратной засветкой. Выявлен немонотонный характер изменения темнового тока: в диапазоне от 18,2 до 166,6 МВт/см2 зафиксировано его снижение, тогда как при превышении 216,8 МВт/см2 наблюдается резкий рост тока и потеря работоспособности фотодиода. Экспериментально установлен порог образования абляционных кратеров (267,1–338,9 МВт/см2) и показана логарифмическая зависимость их диаметра от плотности мощности воздействия.
The value of mono-pulse laser radiation power density with a wavelength λ = 1535 nm and a duration of 8.6 ns is determined, leading to degradation of the surface of the sensitive site of the inverse In0.53Ga0.47As p–i–n photodiode. Investigated the nature of the increase of dark current and diameter of craters depending on laser power.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
В результате были получены значения плотности мощности лазерного воздействия колоколообразным импульсом и длительно- стью 8,6 нс, приводящие к достижению тем- пературы плавления (1373 К) на поверхности активного слоя и на глубине 2 мкм:
-
плотность мощности, приводящая к нагреву поверхности активного i-слоя InGaAs p–i–n фотодиода до температуры 1373 К, со- ставила 18,21 МВт/см2;
-
плотность мощности, приводящая к нагреву активного i-слоя InGaAs p–i–n фото- диода на глубине 2 мкм до температуры 1373 К, составила 267,1 МВт/см2.
Проведение эксперимента по определению стойкости InGaAs/InP p–i–n фотодиода к мощной лазерной засветке показало, что уровень плотности мощности воздействия порядка 108 Вт/см2 (от 246,23 до 338,86 МВт/см2) лазерного импульса с длительностью 8,6 нс и с гауссовым распределением интенсивности пучка, сфокусированного в пятно по уровню 1/е с радиусом 39 мкм, приводит к увеличению темнового тока и ухудшению чувствительности InGaAs p–i–n фотодиода.
При этом работоспособность фотодиода теряется при воздействии излучения плотностью мощности от 166,64 до 216,82 МВт/см2 до появления абляционных кратеров. Также было обнаружено, что воздействие серией из нескольких импульсов, энергия которых лежит в диапазоне мощностей от 8,59 до 18,6 КВт, что соответствует диапазону плотности мощности от 85,81 до 185,74 МВт/см2, приводит к незначительному уменьшению значений темновых токов у исследуемых фотодиодов. Наиболее вероятным процессом, объясняющим механизм уменьшения темновых токов, является повышение структурной целостности эпитаксиальных слоев при плавлении и последующем отвердевании.
На основании проведенных исследований установлено, что формирование абляционных кратеров излучением с длиной волны λ = 1,535 мкм и длительностью импульса τ = 8,6 нс начинается в диапазоне от 267,1 до 338,86 МВт/см². Наблюдаемая зависимость диаметра кратера от плотности мощности носит логарифмический характер, что соответствует модели теплового повреждения от источника с гауссовым профилем интенсивности.
Полученные зависимости диаметра абляционного кратера и величины темнового тока фотодиода от плотности мощности излучения позволяют оценить как пороговую плотность мощности, так и пороговую импульсную мощность воздействия на фотодиод. Это часто необходимо при анализе причин отказов фотоприемных устройств.
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
1. Зверев Г. М., Землянов М. М., Короннов А. А. / Прикладная физика. 2015. № 2. С. 79–83.
2. Короннов А. А., Зверев Г. М., Землянов М. М., Жарикова Е. В., Марсагишвили Д. В. / Прикладная физика. 2015. № 4. С. 54–58.
3. Короннов А. А., Салова Н. Ф., Землянов М. М., Гринин А. В., Сафутин А. Е., Кузнецов Е. В., Ладугин М. А., Кузнецов М. Ю., Брагин Н. Н., Мамин А. В. / Квантовая электроника. 2022. Т. 52. № 7. С. 671–675.
4. Короннов А. А., Сафутин А. Е., Землянов М. М., Зверев Г. М. / Прикладная физика. 2015. № 6. С. 65–69.
5. Короннов А. А., Землянов М. М., Сафутин А. Е., Кузнецов М. Ю., Журавлев Н. О. / Успехи прикладной физики. 2023. Т. 11. № 1. С. 32–41.
6. Лыков А. В. Теория теплопроводности. – М.: Высшая школа, 1967. С. 83–84.
7. Гаврина П. С., Подоскин А. А., Шушканов И. В., Слипченко С. О., Пихтин Н. А., Багаев Т. А., Ладугин М. А., Мармалюк А. А., Симаков В. А. / Квантовая электроника. 2024. Т. 54. № 4. С. 218–223.
8. Хорунжий И. А., Доманевский Д. С., Малышев С. А., Чиж А. Л. / Труды БГТУ. 2013. № 6. С. 72–75.
9. Щекин А. С., Петровский В. Н., Гавриков А. А., Марин Д. В., Иванов А. А. / Ядерная физика и инжиниринг. 2023. Т. 14. № 3. С. 303–310.
10. Arora V. K., Dawar A. L. / Applied Optics. 1996. Vol. 35. № 36. P. 7061–7065.
11. Bacher F. R., Blakemore J. S., Ebner J. T., Ar- thur J. R. / Physical Review B. 1988. Vol. 37. № 5. P. 2551–2557.
12. Bartoli F., Esterowitz L., Allen R., Kruer M. / Journal of Applied Physics. 1976. Vol. 47. № 7. P. 2875–2882.
13. Chen L., Liu H-X., Jin G-Y., Wang D., Wei Z. / Journal of Russian Laser Research. 2020. Vol. 41. P. 384–389.
14. Chen L., Wang D., Jin G-Y., Wei Z. / Crystals. 2021. Vol. 11. № 8. P. 884.
15. Chen L. / Proceedings of SPIE. 2020. Vol. 11562. P. 115620J.
16. Matsuoka Y., Usami A. / Journal of Physics D: Applied Physics. 1974. Vol. 7. № 9. P. 1259–1269.
17. Passler R. / AIP Advances. 2013. Vol. 3. P. 1–34.
18. Wang K. X., Yu X., Li P., Wang T. / Laser Physics. 2020. Vol. 30. № 076002, 1–7.
19. Watkins S. E., Zhang C. Z., Walser R. M., Becker M. F. / Applied Optics. 1990. Vol. 29. № 6. P. 827–835.
1. Zverev G. M., Zemlyanov M. M., and Koronnov A. A., Applied Physics, № 2, 79–83 (2015) [in Russian].
2. Koronnov А. А., Zverev G. M., Zemlyanov М. М., Zharicova E. V., and Marsagishvili D. V., Applied Physics, № 4, 54–58 (2015) [in Russian].
3. Koronnov A. A., Salova N. F., Zemlyanov M. M., Grinin A. V., Safutin A. E., Kuznetsov E. V., Ladugin M. A., Kuznetsov M. Yu., Bragin N. N., and Mamin A. V., Quantum Electronics 52 (1), 106–112 (2025) [in Russian].
4. Koronnov А. А., Safutin A. E., Zemlyanov М. М., and Zverev G. M., Applied Physics, № 6, 65–69 (2015) [in Russian].
5. Koronnov A. A., Zemlyanov M. M., Safutin A. E., Kuznetsov M. Yu., and Zhuravlev N. O., Usp. Prikl. Fiz. (Advances in Applied Physics) 11 (1), 32–41 (2023) [in Russian].
6. Lykov A. V. Teoriya teploprovodnosti. Moscow: Vysshaya Shkola, 1967, pp. 83–84 [in Russian].
7. Gavrina P. S., Podoskin A. A., Shushkanov I. V., Slipchenko S. O., Pikhtin N. A., Bagaev T. A., Ladugin M. A., Marmalyuk A. A., and Simakov V. A., Quantum Electro- nics 51, 525–532 (2024).
8. Khorunzhiy I. A., Domanevsky D. S., Malyshev S. A., Chizh A. L., Proceedings of BSTU, № 6, 72–75 (2013) [in Russian].
9. Shchekin A. S., Petrovskiy V. N., Gavrikov A. A., Marin D. V., and Ivanov A. A., Nuclear Physics and Engineering 14 (3), 303–310 (2023) [in Russian].
10. Arora V. K. and Dawar A. L., Appl. Opt., 35 (36), 7061–7065 (1996).
11. Bacher F. R., Blakemore J. S., Ebner J. T., and Arthur J. R., Phys. Rev. B, 37 (5), 2551–2557 (1988).
12. Bartoli F., Esterowitz L., Allen R., and Kruer M., J. Appl. Phys., 47 (7), 2875–2882 (1976).
13. Chen L., Liu H-X., Jin G-Y., Wang D., and Wei Z., J. Russ. Laser Res. 41, 384–389 (2020).
14. Chen L, Wang D., Jin G-Y., and Wei Z., Crystals, 11 (8), 884 (2021).
15. Chen L., Proc. SPIE 11562, 115620J (2020).
16. Matsuoka Y. and Usami A., Journal of Physics D: Applied Physics 7, 1259–1269 (1974).
17. Passler R., AIP Advances 3, 1–34 (2013).
18. Wang K. X., Yu X., Li P., and Wang T., Laser Phys. 30, 076002 (2020).
19. Watkins S. E., Zhang C. Z., Walser R. M., and Becker M. F., Appl. Opt. 29 (6), 827–835 (1990).
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Электрическое поле вблизи проводящего острия, находящегося в жидкости, в присутствии пузырька Петрин А. Б. 99
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Расчет излучательных способностей нано- и микрочастиц и их двумерных массивов Свиридов А. Н., Сагинов Л. Д., Хафизов Р. З. 115
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Струйная обработка поверхности меди ВЧИ-разрядом пониженного давления Каюмов Р. Р., Гайсин Ал. Ф., Гайсин Ф. М. 126
ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Синтез высокочистой сурьмы квалификации 6N5 для применения в электронике Марончук И. И., Саникович Д. Д., Парфенова О. Р., Парфенов А. А., Молодцова Е. В. 136
Влияние стехиометрии на структуру, фазовый состав и оптические свойства новых полупроводниковых соединений Cu2–ASnS4 (A = Mg, Ca, Sr, Ba) (Обзор) Кольцов Е. Н., Гапанович М. В. 149
ЭЛЕКТРОННЫЕ, ИОННЫЕ И ЛАЗЕРНЫЕ ПУЧКИ
Пороговая плотность мощности воздействия моно-импульсного наносекундного лазерного излучения для InGaAs p–i–n фотодиодов с обратной засветкой Белик К. Д., Короннов А. А., Типтюх А. М., Митягин Д. О. 173
ИНФОРМАЦИЯ
Правила для авторов 184
C O N T E N T S
GENERAL PHYSICS
Electric field near a conducting tip in a liquid in the presence of a bubble Petrin A. B. 99
PHOTOELECTRONICS
Calculation of emissivity of nano- and microparticles and their two-dimensional arrays Sviridov A. N., Saginov L. D., and Khafizov R. Z. 115
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
Jet treatment of a copper surface by a low-pressure RF inductive discharge Kayumov R. R., Gaisin Al. F., and Gaisin F. M. 126
PHYSICAL SCIENCE OF MATERIALS
Synthesis of high-purity antimony grade 6N5 for use in electronics Maronchuk I. I., Sanikovich D. D., Parfenova O. R., Parfenov A. A., and Molodtsova E. V. 136
Effect of stoichiometry on the structure, phase composition, and optical properties of new Cu2–ASnS4 semiconductor compounds (A = Mg, Ca, Sr, Ba) (a review) Koltsov E. N. and Gapanovich M. V. 149
ELECTRON, ION, AND LASER BEAMS
Threshold power density of mono-pulse nanosecond laser radiation for back-illuminated InGaAs p–i–n photodiodes Belik K. D., Koronnov A. A., Tiptiukh A. M., and Mityagin D. O. 173
INFORMATION
Rules for authors 184
Другие статьи выпуска
В обзоре представлены результаты исследований влияния состава на структуру, ширину запрещенной зоны, а также на времена жизни фотогенерированных носителей тока в новых полупроводниковых соединениях – Cu2-δASnS4 (A = Mg, Ca, Sr, Ba), полученных методом твердофазного синтеза в замкнутом объеме. Установлено, что наиболее стабильными являются Cu2-δSrSnS4 и Cu2-δBaSnS4 с тригональной структурой (P31). При этом наибольшие из времен жизни фотогенерированных носителей тока характерны для Cu2-δSrSnS4.
Обзор содержит информацию о методах очистки сурьмы при их комплексном применении. Подобран оптимальный примесной состав для сурьмы квалификации 6N5, пригодной для использования в электронике, включающий 30 остаточных примесей количеством не более 0,00005 масс. %. Разработан новый способ и устройства получения сурьмы квалификации 6N5, основанный на использовании в одном цикле технологического процесса нескольких методов рафинирования: фильтрации расплава с его дегазацией и дополнительной очисткой через окисный слой, дистилляции с отгонкой легколетучих примесей с использованием геттерных фильтров и навесок металлов, основных второго и третьего дистилляционных процессов со сливанием материала и дальнейшей кристаллизационной очисткой, направленной кристаллизацией и/или зонной плавкой. Разработана технологическая схема процесса получения сурьмы квалификации 6N5, представлено ее описание. Проведены экспериментальные процессы очистки сурьмы марки Су0 до квалификации 6N5, осуществлен анализ элементного состава, получен продукт чистотой 99,99995 масс. %, со сквозным выходом 38 %.
Представлены результаты исследования локальной струйной обработки поверхности медной пластины марки М1 высокочастотным индукционным (ВЧИ) разрядом пониженного давления. Экспериментально реализован устойчивый режим струйного ВЧИ-разряда при частоте 1,76 МГц и давлении порядка 30 кПа; варьировались основные технологические параметры процесса, включая ток и напряжение разряда, расход и геометрию струи. Показано, что струйная ВЧИ-обработка обеспечивает формирование локальной модифицированной зоны диаметром порядка 1,5 мм при минимальном тепловложении в прилегающие области. По данным сканирующей электронной и конфокальной лазерной микроскопии установлено сглаживание микрорельефа поверхности: параметр шероховатости Ra уменьшается с 0,82 до 0,50 мкм. Измерения микротвёрдости методом Виккерса выявили упрочнение приповерхностного слоя (HV0,2: 58 → 61). По результатам метода «лежачей капли» показано увеличение краевого угла смачивания с 80,2° до 86,4°, что указывает на снижение эффективной поверхностной энергии вследствие изменения микрорельефа и состояния тонкой оксидной плёнки. Электрохимические испытания в 0,5 М растворе NaCl не выявили существенного изменения потенциала разомкнутой цепи. Полученные результаты демонстрируют возможность управляемой локальной модификации рельефа и функциональных свойств поверхности меди М1 струйным ВЧИ-разрядом пониженного давления и подтверждают перспективность данного метода для предфинишной обработки медных деталей перед пайкой, нанесением покрытий и формированием электрических контактов.
Рассмотрена модель, в которой тепловое излучение нано- и микрочастиц на каждой длине волны рассчитывается с использованием пространственно-спектральных мод и зависимости добротности электрически малых радиоантенн (ESA) от относительных (по отношению к длинам излучаемых волн λ) размеров этих частиц. Показано, что в рамках этой модели возможно рассчитывать излучательные способности не только отдельных частиц, но и их массивов, предполагая, что при достаточно близком расположении частиц (при L < λ/π) частицы излучают синхронно, как диполи на поверхности «большого тела».
Исследуется электрическое поле вблизи заряженного проводящего острия с осевой симметрией, находящегося в жидкости. Рассматривается задача, в которой рядом с острием, на его оси, в жидкости присутствует пузырек, например, газа. Пузырек находится на оси острия, а его форма имеет общую с острием ось симметрии. Задача решается численно. Поля в каждой однородной области задачи представляются непрерывными распределениями вспомогательных зарядов. Граничные условия удовлетворяются в дискретных точках граничных поверхностей методом коллокации. Обсуждается распределение величины электрического поля в жидкости и внутри пузырька при различных условиях.
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