Научный архив: статьи

Представлены результаты работы по созданию гетероструктур AlGaN/AlN на подложках сапфира методом МОС-гидридной эпитаксии, пригодных для изготовления матриц ультрафиолетовых p─i─n-фотодиодов солнечно-слепых фотоприемных устройств, и результаты исследований ультрафиолетовых матричных фотоприемников формата 320х256 на их основе. Методом высокоразрешающей микроскопии исследованы дефекты поверхности гетероструктур AlGaN и их влияние на дефектность элементов ультрафиолетовых матричных фотоприемников

В аппаратуре на основе МФПУ среднего инфракрасного диапазона спектра динамическая взаимосвязь может существенно ухудшить тактико-технические характеристики. В данной работе разработана методика оценки динамической взаимосвязи и выявлены основные закономерности явления, проведено исследование динамической взаимосвязи при различных технологиях изготовления матричных фоточувствительных элементов (МФЧЭ) и различных пассивирующих покрытиях. Результаты исследований показали, что для уменьшения динамической взаимосвязи, повышения воспроизводимости и величины чувствительности МФПУ, необходимо применять пассивацию напылением пленки ZnS.

Исследованы матричные ультрафиолетовые фотоприемные модули (УФМ) формата 320х256 элементов на основе гетероэпитаксиальных структур AlxGa1-xN (ГЭС AlGaN), чувствительные в видимо-слепом и солнечно-слепом диапазонах УФ диапазона. ГЭС AlGaN выращивались методами мосгидридной эпитаксии (МОС) и молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) на сапфировых подложках. Качество p-i-n-фотодиодов оценивалось по измерению вольт-амперных характеристик

Исследованы матрицы чувствительных элементов на основе p–i–n-фотодиодов из AlGaN формата 320×256 элементов с шагом 30 мкм и размером фоточувствительной площадки 20×20 мкм2 для подтверждения возможности создания матричных ультрафиолетовых фотоприемных устройств. Качество p–i–n-фотодиодов оценивалось по измерению вольтамперных характеристик. Темновые токи, измеренные между разделенными элементами в мезаструктуре, составили менее 10–13 A, а сопротивление более 1012 Ом·см

Исследованы характеристики матричных фотоприемных устройств формата 320×256 элементов с шагом 30 мкм на основе InGaAs, чувствительных в спектральном диапазоне 0,9─1,7 мкм. Матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) изготавливались по планарной и мезатехнологии. Измерены распределения темнового тока и спектральные характеристики фоточувствительности МФЧЭ при комнатной температуре и температуре охлаждения минус 20 °C. Получены тепловизионные изображения в режиме реального времени

Представлены результаты измерения скорости ионно-лучевого травления гетероэпитаксиальных структур AlxGa1-xN (ГС), различных сочетаний слоевых конфигураций, выращенных на подложках α-Al2O3 (0001) методами МОС-гидридной или молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ).

Проведено исследование дефектов, вызывающих токи утечки и шумы в р+–n-переходах кремниевых фотодиодов. Установлено, что причиной возникновения туннельной компоненты темновых токов являются локальные дефекты в окисле и примесные преципитаты в ОПЗ p–n-перехода. Протекание туннельных токов приводит к воз- никновению шумов, имеющих широкий спектр, в том числе «взрывного» шума.

Исследован эффект «паразитного излучения» в матричных фотоприемных устройствах (МФПУ) на основе антимонида индия. Установлено, что паразитное излучение попадает на матричный фоточувствительный элемент через щели, предназначенные для вывода платиновых контактов с растра на керамическое кольцо вакуумного корпуса МФПУ. Подавление эффекта достигнуто путем использования конструкции типа «экран» и установкой холодного оптического фильтра в плоскости входного окна диафрагмы. В конструкции МФПУ с цилиндрической диафрагмой уровень и разброс по площади фоточувствительного элемента паразитного излучения достигают минимальных значений.

Изготовлен и исследован макет бессканерного тепловизора формата 128х128 на спектральный диапазон 8-12 мкм. Тепловизор состоит из матрицы фоточувствительных элементов на основе фотодиодов из КРТ, состыкованной на индиевых столбиках с охлаждаемым МОП-мультиплексором, микрокриогенной системы Сплит-Стирлинга и электронного блока обработки изображения. Эквивалентная шуму разница температур тепловизора не превышает 0,1 К.

Экспериментально исследован метод восстановления функции распределения чувствительности по фотоприемнику по экспериментально измеренной зависимости сигнала от перемещения и известной функции распределения освещенности оптического зонда.

В статье рассмотрено современное состояние с разработкой фотоприемников и фотоприемных устройств, работающих в диапазоне длин волн электромагнитного излучения 0,1—0,38 мкм. Приведен обзор мировых достижений и тенденций развития этой области фотоэлектроники на основе различных полупроводниковых материалов. Рассмотрены основные физико-технические проблемы создания второго поколения ультрафиолетовых фотоприемных модулей на основе соединений АIII-N.

Исследованы матричные фотоприемные устройства (МФПУ) средневолнового ИК диапазона спектра (MWIR) на основе nBn-герероструктур с униполярными барьерами и с барьерами на основе сверхрешеток HgTe/CdHgTe. Измерены вольтамперные, спектральные характеристики и основные параметры фоточувствительных элементов (ФЧЭ) экспериментальных образцов МФПУ. Полученные результаты подтверждают возможность создания приборов на основе барьерных структур CdHgTe средневолнового ИК диапазона спектра.