Научный архив: статьи

Проведено моделирование характеристики спектральной чувствительности фотодиодов, изготовленных на основе гетероэпитаксиальных структур тройных соединений кад-мий—ртуть—теллур (КРТ) с учетом прохождения ИК-излучения через оптические просветляющие покрытия, гетероэпитаксиальные слои КРТ и подложку. Для оценки квантовой эффективности фотодиодов использовались одномерные модели p-n-перехода с длинной и короткой базой. Обработка численными методами спектральных характеристик чувствительности фотодиодов позволила провести оценки длины диффузии неосновных носителей заряда, скорости поверхностной рекомбинации на границах раздела рабочих фоточувствительных слоев КРТ, фотоэлектрической взаимосвязи между соседними фотодиодами матричных фотоприемных устройств, изготовленных на основе ГЭС КРТ, выращенных методами жидкофазной и молекулярно-лучевой эпитаксии.

Проведено исследование температурной зависимости ширины запрещенной зоны AlGaN. Разработаны и построены модели показателя преломления и коэффициента поглощения AlGaN. Разработана методика моделирования спектров УФ-пропускания по профилям состава многослойных гетероэпитаксиальных структур AlGaN.

Проведен анализ прямых энергетических переходов в зоне Бриллюэна соединений группы AIIIBV, четверных соединений InGaAsP. Построена модель диэлектрической проницаемости с учетом влияния Г-, L-, X-переходов на широком диапазоне длин волн.

Проведено исследование показателя преломления бинарных соединений InP и четверных растворов InGaAsP. Проведен анализ критических точек в зоне Бриллюэна для полупроводниковых сплавов группы A3B5 со структурой цинковой обманки. Построена модель показателя преломления на широком диапазоне длин волн.

При пересчете спектральных характеристик чувствительности матричных фотоприемных устройств с низким значением отношения сигнал/шум перед исследователями возникает задача фильтрации шума с сохранением положения границ и максимума чувствительности. В исследовании проведено сравнение методик фильтрации спектральных характеристик чувствительности: метода скользящего среднего и его вариаций, интерполяция сплайнами, методика расчёта по кривым Безье, метод Савицкого-Голея. Установлены критерии выбора неразрушающей расчетной методики, не вносящей погрешность в значения границ диапазона и максимума чувствительности МФПУ. Выбран и обоснован оптимальный метод пересчёта спектральных характеристик чувствительности матричных фотоприемных устройств.

Проведена оценка влияния непрямых Г-L и Г-Х переходов в зоне Бриллюэна на оптические и электрофизические характеристики гетероэпитаксиальных слоев соединений А3В5 на примере тройных (InGaAs) и четверных (InGaAsP) соединений. Установлено, что с учетом непрямых переходов показатель преломления полупроводниковых соединений уменьшается на величину до 15 % в узком диапазоне длин волн 0,4—0,6 мкм.

Проведено исследование спектров пропускания многослойных гетероэпитаксиальных структур на основе тройных твёрдых растворов кадмий-ртуть-теллур. Реализована модель расчета характеристик эпитаксиальных слоев, входящих в состав сложной многослойной гетероэпитаксиальной структуры, из экспериментального спектра пропускания. Для вычисления параметров слоев реализован метод пакетного градиентного спуска. Проведен расчет параметров образцов гетероэпитаксиальных структур, выращенных методами жидкофазной и молекулярно-лучевой эпитаксии: определены толщины рабочих фоточувствительных слоев с погрешностью не более 0,1 мкм и состав КРТ с погрешностью не более 1 %. Разработанные модели показывают эффективность для экспресс-контроля оптических характеристик образцов полупроводниковых структур.

Исследованы алгоритмы неразрушающей обработки спектральных характеристик чувствительности линейных и матричных фотоприемных устройств (методы взвешенного и экспоненциального скользящего среднего, интерполяция сплайнами, фильтрация методом СавицкогоГолея). Показаны результаты анализа применения алгоритмов фильтрации для спектральных характеристик чувствительности на примере образцов пятиэлементного фотоприемного устройства, предназначенного для бортового ИК Фурье-спектрометра космического аппарата «Метеор-М», и матричного фотоприемного устройства формата 4576 элементов, имеющего диапазон чувствительности 3,7–4,1 мкм. Анализ результатов показал преимущество фильтрации Савицкого-Голея над стандартными методиками в силу своей вариативности.

Проведено исследование и моделирование спектральных зависимостей коэффициента поглощения и показателя преломления эпитаксиальных слоев AlGaAs различного состава. В рамках модели зонной структуры соединений группы А3В5 установлена зависимость диэлектрической проницаемости от критических энергий прямых и непрямых переходов.

Разработана модель расчета характеристик многослойных гетероэпитаксиальных структур на основе тройных твёрдых растворов кадмий-ртуть-теллур (КРТ) из спектров отражения. Реализованная модель основана на анализе прохождения излучения через многослойную структуру с учетом как переходов между слоями, так и поглощением излучения каждым эпитаксиальным слоем. Проведен расчет характеристик эпитаксиальных слоев, входящих в состав многослойных структур КРТ, выращенных методами молекулярно-лучевой эпитаксии, жидкофазной эпитаксии и осаждением металлоорганических соединений из газовой фазы. Результаты исследования показали эффективность разработанного метода благодаря расчету состава и толщин эпитаксиальных слоев КРТ с повышенной точностью.