Научный архив: статьи

В данной работе рассмотрены два метода исследования многорядного фотоприемного устройства (ФПУ) с режимом временной задержки и накопления (ВЗН), предназначенного для регистрации точечных источников оптического излучения. Первый метод предполагает использование оптико-механической системы сканирования, а также имитатора излучения целевого объекта, второй — равномерную засветку матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) модулированным излучением абсолютно черного тела (АЧТ). Представлена математическая модель ВЗН-ФПУ, позволившая оценить влияние таких факторов, как закон распределения чувствительности по площади ФЧЭ, форму пеленгационной характеристики, передаточную функцию электронного тракта и др., на значения параметров ФПУ. Произведено сравнение экспериментальных и теоретических результатов. Показано, что значения пороговых характеристик, рассчитанных по каждому из методов, совпадают c учетом значения найденного коэффициента пересчета.

Проведен анализ современных схемотехнических и программных методов расширения динамического диапазона матричных фотоприемных устройств, а также их классификация. Выделены пять основных групп методов, включающих в себя: реализацию нелинейной зависимости фототока от падающего излучения, подключение дополнительных емкостей, адаптивные методы, многокадровую обработку, бинирование. Рассмотрены особенности каждой группы методов, приведены основные идеи и алгоритмы работы, а также варианты реализаций ячеек считывания.

Исследование направлено на минимизацию удельного сопротивления омического контакта AuGe на поверхности GaP для использования в технологии фотодиодов Шоттки. Методом длинной линии (TLM) определялось удельное сопротивление контакта AuGe в зависимости от температуры отжига. Минимальное c = 4,0110-3 Омсм2 было получено быстрым термическим отжигом. Исследования вольтамперных характеристик фотодиодов Шоттки подтвердили возможность использования этого контактного покрытия в технологии производства фотодиодов.

В статье предложен обзор литературных данных в области создания лавинных фотодиодов на основе гетероэпитаксиальных структур InGaAs/InP. Рассмотрены типы эпитаксиальных структур, причем уделено особое внимание описанию изготовления планарных лавинных фотодиодов. На основе анализа литературных данных определены основные задачи, решение которых обеспечит разработку отечественных методов изготовления коммерческих лавинных фотодиодов в диапазоне длин волн 0,9—1,7 мкм.

Представлены результаты исследований эпитаксиальных гетероструктур теллурида кадмия-ртути ориентации [310] р-типа проводимости, выращенных молекулярно-лучевой эпитаксией на подложках из арсенида галлия. Исследованы морфология поверхности и электрофизические характеристики ГЭС КРТ. Приведены результаты исследований гетероструктур КРТ после полирующего травления и пассивации поверхности.

Параметры традиционных полупроводниковых фотоприёмников приблизились к своим теоретическим пределам. Лавинные фотодиоды позволяют проводить счёт единичных фотонов не только в режиме Гейгера, но и в линейном режиме, обладающем рядом важных преимуществ. Разработаны фотодиоды даже с «нешумящей» лавиной, что ранее считалось невозможным. Предложены новые фоточувствительные структуры, в том числе структуры с электронным переносом и структуры с энергетическим барьером для основных носителей. Выдающиеся успехи достигнуты в разработке матричных фотоприёмных устройств. Освоены все актуальные спектральные диапазоны — от ультрафиолетового до дальнего инфракрасного. В диапазоне 8—10 мкм получено рекордное значение эквивалентной шуму разности температур 1—2 мК.

Рассмотрены основные области применения изделий твёрдотельной фотоэлектроники: системы дневного, ночного и теплового видения, системы дистанционного зондирования Земли, лазерные системы и устройства на оптронных парах, в том числе волоконнооптические и открытые оптические линии передачи информации. Среди гражданских применений выделены медицина, промышленность, энергетика. Без фотоэлектроники нельзя представить и современное вооружение. Рассмотрены тепловые, корреляционные, ультрафиолетовые головки самонаведения, системы астроориентации и астрокоррекции. Важнейшими средствами обнаружения стали системы оптической пассивной и активной локации, их стремительное развитие обусловлено прогрессом инфракрасных матриц. Фактически фотоэлектроника проникла во все сферы деятельности человека

Анализируются варианты построения БИС считывания для сканирующих ИК ФПУ с цифровым режимом ВЗН. Накопление и обработка фотосигнала в цифровом виде позволяют существенно повысить количество каскадов ВЗН и, соответственно, улучшить отношение сигнал-шум на выходе БИС считывания. Рассмотрены две основные архитектуры БИС считывания с цифровым режимом ВЗН: шинно-адресная и конвейерная. Приведены варианты построения однобитных АЦП: преобразователь «фототокчастота», преобразователь «фототок-временной интервал». Отмечены преимущества конвейерной архитектуры: меньшая занимаемая площадь в сочетании с пониженной потребляемой мощностью.

Приведены результаты разработки стенда, предназначенного для автоматизированного измерения параметров матричных фотоприемных устройств на основе InGaAs. Стенд позволяет проводить измерения удельной обнаружительной способности, вольтовой чувствительности, динамического диапазона, а также проводить поиск дефектных элементов. В статье рассмотрены вопросы отличия методик измерения параметров фотоприемных устройств первого и второго поколений, приведены методики расчета параметров матричных фотоприемных устройств на основе InGaAs.

Приведены результаты разработки установки исследования спектральной характеристики ультрафиолетового матричного фотоприемного устройства в диапазоне спектра 190—540 нм. Описан основной функционал установки и рассмотрен вопрос методики измерения.

Исследовано влияние толщины фоточувствительного слоя в МФПУ на основе антимонида индия на одноточечную дефектность и чувствительность до и после утоньшения. На большом объеме матричных фотоприемников (МФП) установлено отсутствие увеличения одноточечной дефектности после утоньшения. Показана возможность изготовления МФП в области диапазона толщин 8÷12 мкм в случае улучшения контроля толщины без уменьшения процента выхода годных. В этом случае должна отсутствовать корреляция между чувствительностями до и после утоньшения, то есть исключено влияние величины объемной диффузионной длины неосновных носителей заряда на квантовый выход МФП после утоньшения, а также должны быть меньше величина разброса чувствительности после утоньшения и меньше взаимосвязь.

Исследовано влияние светового отжига на напряжение пробоя фотодиодов на пластинах InSb, объемную диффузионную длину неосновных носителей заряда и одноточечную дефектность матричных фотоприемников (МФП) на основе InSb, изготовленных из различных слитков. Обнаружено, что объемная диффузионная длина неосновных носителей заряда в среднем меньше для светового отжига по сравнению со стандартным отжигом в печи для всех исследованных слитков InSb. Установлено отсутствие ухудшения величины напряжения пробоя на пластинах InSb, прошедших световой отжиг, по сравнению с отжигом в печи. Тот факт, что разброс одноточечной дефектности МФП оказался больше разницы средних значений дефектности при различных методах отжига свидетельствует о том, что дефектность фотодиодов не связана с методом отжига.