Научный архив: статьи

Рассматривается принципиальное устройство БИС считывания сканирующих фотомодулей (ФМ) инфракрасного диапазона (ИК) с режимом временной задержки и накопления (ВЗН). Обозначена роль и влияние рекурсивного фильтра высоких частот (ФВЧ) во входных ячейках (ВЯ) БИС считывания на пороговые характеристики ФМ. Приведено математическое описание цифровой коррекции граничной частоты ФВЧ во входной ячейке. Описано устройство и принцип работы обучаемого классификатора, способного разделять ВЗН-каналы на группы по спектральной плотности мощности шума (СПМШ). Проведена коррекция граничной частоты ФВЧ ВЯ БИС считывания для большого количества ВЗН-каналов с разной СПМШ. Рассчитана эффективность применения этой коррекции для увеличения отношения сигнал/шум с учётом проведения стандартной для сканирующих ИК ФМ внутрикадровой обработки. Установлено, что пороговые характеристики без проведения оконной фильтрации в среднем улучшаются на 2,5 %, а с её проведением – всего на 1 %. Отмечено, что при большом количестве ВЗН-каналов с низкочастотным шумом коррекция может ухудшить пороговые характеристики на 1,5 %.

Коллоидные квантовые точки (ККТ) являются перспективным материалом для создания недорогих фотодетекторов инфракрасного диапазона, работающих при комнатной температуре. Однако формирование фоточувствительных слоев на их основе сопровождается образованием поверхностных дефектов и окислением, что приводит к деградации рабочих характеристик устройств. В данной работе для эффективной капсуляции слоя ККТ на основе теллурида ртути HgTe впервые предложено использовать метод атомно-слоевого осаждения для нанесения тонких пленок оксида гафния HfO2. Целесообразность нанесения капсулирующего слоя HfO2 подтверждена исследованиями фотоэлектрических характеристик изготовленных фоторезисторов. Показано, что защитное покрытие способствует снижению величины темнового тока при сохранении величины фотоотклика фоторезистора при облучении лазерным диодом с длиной волны 1550 нм. Полученные результаты демонстрируют потенциал метода АСО для создания стабильных и высокопроизводительных фотодетекторов ИК-диапазона нового поколения.

Предложена технология имитационного 3D-моделирования разноспектральных изображений сцен, определяющих полетные эволюции летательных аппаратов (ЛА) на фоне разорванной облачности. Результаты моделирования яркостных изображений представлены для случая высокослоистых облачных полей в диапазоне 0,3—3,0 мкм.

Изучены поляризационные спектры фотопроводимости слоистых кристаллов GeS. легированных атомами Sm и выращенных методом Бриджмена. В области края собственного поглощения в спектрах фотопроводимости наблюдаются два сильно поляризованных максимума, разрешенных в поляризации ||  E a либо ||   E b. При температурах выше 200 К в монокристалле Ge0,995Sm0,005S наблюдаются примесные пики. Гамма-излучение в дозах до 30 крад увеличивает фотопроводимость на 30 

Исследованы вольтамперные характеристики (ВАХ) отдельных фотодиодов матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) планарного типа на основе гетероэпитаксиальной структуры р-InP/InGaAs/n-InP формата 320256 элементов с шагом 30 мкм и размером фоточувствительной площадки 2020 мкм2. При подаче смещения на отдельные ФЧЭ получены большие значения темновых токов и фототоков при слабых засветках, что свидетельствует о наличии связи с соседними элементами. Подача напряжения одновременно на соседние площадки (измерение в режиме “охранного кольца”) приводила к уменьшению темнового и фототока, и при напряжении обратного смещения от -2 до -6 В для различных образцов, величина темнового тока составляла менее 1 пА, а фоточувствительность 0,8 А/Вт. Дано качественное объяснение механизма взамосвязи между элементами наличием инверсионного слоя на гетероэпитаксиальной границе.

Авторами показано, что при изготовлении матриц фоточувствительных элементов на гетероструктурах InGaAs/InP по мезапланарной технологии использование травителя HCl: HNO3: CH3COOH: H2O2 = 1:6:1:1 позволило воспроизводимо получать мезаструктуры глубиной 3÷7 мкм с полированной боковой поверхностью и углом наклон мезаструктуры 60°.

Приведены результаты работы по улучшению параметров кремниевых координатных фотодиодов (ФД). Показано, что введение в технологический маршрут операции геттерирования диффузионным слоем фосфора приводит к существенному уменьшению темновых токов, что связано с резким снижением концентрации глубокого ГРЦ, определяющего темновой ток в ФД, изготовленных без применения данной операции. Приведены типичные параметры ФД.

Проведено исследование основных причин возникновения фотодиодов с токами утечки в МФПУ на основе антимонида индия. На большом объеме МФЧЭ установлена связь одноточечной дефектности с напряжением пробоя, диффузионной длиной, концентрацией основных носителей и плотностью дислокаций. Представлены характерные распределения дефектности по пластинам антимонида индия. Показано влияние на дефектность качества обработки пластин после резки слитков и погрешностей технологии изготовления.

Проведено сравнение методов геттерирования при изготовлении фотодиодов на основе высокоомного кремния (p–i–n-фотодиодов). Эффективность геттерирования оценивалась по величине обратных токов фотодиодов при рабочем напряжении 200 В. Лучшие результаты получены на образцах с геттерированием методом диффузионного легирования фосфором нерабочей стороны пластины. Плотность обратных токов составила (2,3—3,4)10-9 А/мм2.

Предложена топология фотодиода, обеспечивающая малые времена восстановления чувствительности. В предложенной топологии фоточувствительная площадка окружена “карманом”, устраняющим медленные диффузионные составляющие в периферийном фотоотклике. Приведены экспериментальные результаты, подтверждающие уменьшение времени восстановления чувствительности.

Обосновывается необходимость применения новых способов расширения динамического диапазона МФПУ коротковолнового ИК-диапазона. Традиционно применяемые способы обладают низкой эффективностью, особенно для мегапиксельных форматов и с шагом ячеек не более 15 мкм. Наибольшей эффективностью расширения динамического диапазона (более 100 дБ) обладают адаптивные ячейки с индивидуальной подстройкой времени накопления и линейно-логарифмической передаточной характеристикой.

Проведена оценка точности измерения основных параметров спектральной характеристики: границ спектральной чувствительности по уровню сигнала 0,1, длины волны, соответствующей максимальной чувствительности, коэффициента использования и скорости его изменения от температуры для матричных фотоприемных устройств на основе InGaAs. Исходными данными для расчета являлись требования нормативной документации к точности измерения фотосигнала и данные о точности измерения опорного фотоприемного устройства. Оценка точности, полученная с помощью математического моделирования методом Монте-Карло, показала наличие систематической погрешности при выполнении измерений.