Научный архив: статьи

Представлен обзор разработки гибридных фотоэлектронных приборов и современное состояние отечественных работ в области гибридных приборов, представляющих собой объединенные в единый вакуумный объем фотокатод и линейку p–i–n-диодов либо электронночувствительную матрицу прибора с переносом заряда (ППЗ). Отражена роль АО «ЦНИИ «Электрон» в разработке и производстве номенклатуры отечественных гибридных фотоэлектронных приборов, предназначенных для работы в разных областях электромагнитного спектра, причём с разными системами обработки сигнала. Детально изложены результаты разработки нового фотокатода на основе гетероструктуры InP/InGaAs/InP для ближнего ИК-диапазона 0,95–1,6 мкм. Анализируются преимущества гибридных телевизионных приборов перед сочлененными приборами, изготовленными на базе ЭОПов. Подробное внимание уделено особенностям дизайна ЭЧ ППЗ с точки зрения легирования примеси и создания оптимального профиля тянущего электрического поля.

В настоящей работе изучены эффективность поглощения высокочастотной (ВЧ) мощности плазмой и структура возбуждаемых волн в индуктивных ВЧ-источниках плазмы (ИП) диаметром 20 см и длиной – 20, 32 и 52 см при наличии внешнего магнитного поля 10–65 Гс. Измерения выполнены в аргоне в диапазоне давлений 0,1–2,3 мТорр и мощностях ВЧгенератора 0–1000 Вт. Для возбуждения индуктивного разряда использовалась соленоидальная антенна. Параллельно с индуктивным каналом в разряде был организован канал постоянного тока, сформированный двумя электродами, расположенными на торцах цилиндрического источника плазмы. Показано, что при давлении аргона менее 1 мТорр и мощностях ВЧ-генератора менее 800 Вт во всех трех рассмотренных ИП эффективность вложения ВЧ-мощности немонотонно зависит от магнитного поля. Измерение аксиального распределения продольной и азимутальной компонент магнитного ВЧ-поля показало, что при магнитных полях более 10 Гс в ИП формируется частично стоячая волна. Положение локальных максимумов азимутальной и продольной компонент ВЧ-поля сдвинуты друг относительно друга по продольной координате. Число полуволн, укладывающихся на длине источника плазмы, зависит от величины индукции внешнего магнитного поля и длины ИП. При подаче между электродами напряжения 100 В амплитуда продольной и азимутальной компонент магнитного ВЧ-поля возрастает, что связано с увеличением коэффициента отражения волны на границе ИП.

Обработка поверхности GaN (без травления материала) в высокочастотном индукционном (ВЧИ) разряде в газе BCl3 является перспективным методом изготовления омических контактов с низким сопротивлением для полевых транзисторов на основе GaN. В ряде случаев такая обработка в BCl3-плазме приводит к деградации омического контакта, так как радикалы BClx склонны к образованию полимеров типа BxCly. В настоящей работе рассмотрены механизмы воздействия BCl3 плазмы ВЧИ-разряда на поверхность GaN. С помощью численного моделирования плазмы определены соответствующие значения пороговых энергий ионов, при которых происходит удаление полимерной пленки BxCly и инициируется процесс травления GaN. Показано, что промежуточный режим плазменной обработки поверхности без осаждения полимера и без травления GaN реализуется в интервале энергий ионов 32÷60 эВ.

Приводятся результаты экспериментальных исследований процесса коммутации тока в маломощном газовом разряде с плазменной инжекцией. Показано, что коммутация тока связана с зажиганием на катоде катодного пятна. Синхронно с заполнением разрядного промежутка плотной плазмой происходит зажигание пятна, а синхронно с освобождением (газодинамической разгрузкой) – гашение. Показано, что пятно зажигается за время 1–30 нс в результате локального взрывного разогрева катода со скоростью более 1012 К/с током автоэлектронной эмиссии. Показано, что гашение пятна происходит за время менее 100 пс, при этом приводящие к гашению процессы развиваются одновременно во всех ячейках катодного пятна.

Описаны результаты разработки и исследований монолитных интегральных схем (МИС) приемопередающих модулей (ППМ), изготовленных по HEMT-технологии на основе гетероструктур нитрида галлия на сапфировых подложках, предназначенных для работы в V-диапазоне. ППМ реализован как компактная монолитная схема системы-на-кристалле с технологией верхней металлизации со встроенными (интегрированными) антеннами. Измерения изготовленных образцов системы-на-кристалле продемонстрировали устойчивую работу при одновременных приеме и передаче в диапазоне 66,5–69 ГГц. Выходная мощность в передающем тракте составила не менее 10 дБм, диапазон перестройки гетеродина не менее 2 ГГц.

Рассмотрен метод установки заданной облученности, создаваемой моделью черного тела (МЧТ) в произвольной плоскости. Метод основан на использовании нового параметра – коэффициента излучения МЧТ. Коэффициент излучения МЧТ – это отношение потоков излучения (квантового или энергетического), исходящих соответственно от излучающей площадки и от бесконечно большой излучающей плоскости с той же температурой и степенью черноты, но падающих в заданную точку параллельной плоскости. Данный параметр позволяет просто и корректно определить величину облученности в заданной точке плоскости, отстоящей от МЧТ на заданном расстоянии. МЧТ может иметь излучающую площадку с любой заданной формой, размерами, температурой и степенью черноты. Приведен вывод аналитических выражений коэффициента излучения и облученности, создаваемой МЧТ. Рассмотрены облученности, создаваемые МЧТ с круглыми и квадратными диафрагмами и распределения облученности по площади. Показано, что отличие облученностей от МЧТ с равновеликими круглой и квадратной излучающими площадками близко к одному проценту. На основе предложенного метода расчета облученности предложен метод установки заданной облученности и неоднородности облученности от МЧТ.

В работе последовательно рассмотрены предпосылки создания импульсных цезий–ртуть– ксеноновых ИК-источников с двумя сапфировыми оболочками. При этом теоретически выявлены факторы, определяющие параметры излучения газоразрядной лампы, сформирована математическая модель и выполнен расчет температурных, плазменных и радиационных характеристик разряда, а также выполнен комплекс экспериментальных, конструкторских и технологических исследований. Полученные результаты расчетных и экспериментальных исследований позволили впервые создать новое поколение отечественных импульсных газоразрядных источников ИК-излучения с разрядом смеси паров цезия, ртути и ксенона, ограниченным системой из двух сапфировых оболочек.

Рассматривается задача объединения разноспектральных цифровых изображений, формируемых мультиспектральной видеосистемой для отображения на одном цветном дисплее при условии полного сохранения информации, содержащейся в видеоканалах. Предлагаемый способ комплексирования изображений основан на линейном отображении совокупного спектрального диапазона видеосистемы на видимый человеком диапазон, который кодируется в вычислительной системе линейным цветовым пространством. Указанный подход позволяет добиться высокой реалистичности восприятия получаемых изображений и удобства его визуальной и автоматической интерпретации. Показано, что для полного сохранения информации при комплексировании необходимо, чтобы мерность цветового пространства была не ниже числа видеоканалов. Полученные решения и алгоритмы внедрены в аппаратно-программное обеспечение трёхспектральной видеосистемы RT-700Combo разработки ООО «РАСТР ТЕХНОЛОДЖИ», которая прошла успешные лётные испытания во ФГУП «ГосНИИАС».

Изучен рост свободного дендрита в однокомпонентном переохлажденном расплаве. Учтено, что по мере увеличения переохлаждения усиливается роль локально-неравновесного теплопереноса, повышается степень нестационарности процессов на фазовой границе. Предметом исследования являются морфологические свойства фронта кристаллизации и возникновение боковых ветвей дендрита. Рассмотрен класс поверхностей роста, скорость перемещения которых есть физически содержательная функция локального угла наклона поверхности к оси дендрита. Математическим аналогом такого подхода является задача отыскания формы тел, которые подвергаются аэродинамическому нагреву и уносу массы с обтекаемой поверхности. Изучены два (неособый и особый) автомодельных режима эволюции поверхности роста. В неособом случае по мере заострения вершины сохраняется вид первоначального контура поперечного сечения; например, впадина сужается в направлении роста. Особое автомодельное решение дает в начальном состоянии вершину, которая расщеплена на четыре самостоятельные ветви; в течение конечного промежутка времени наблюдается слияние этих ветвей в одну точку – вершину дендрита. Прикладные аспекты данной работы связаны с методами высокоскоростного затвердевания расплава и получением материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами.

В процессе роста монокристаллов карбида кремния формируется развитая система различного рода дефектов, негативно влияющих на свойства полупроводникового материала. В кристаллах 4H-SiC, полученных на оборудовании компании PVA TePla (Германия), обнаружены характерные для микроразмерных дефектов статистически самоподобные поверхности раздела «поры-твердое тело» с фрактальными размерностями 2,20–2,60. Рентгеновское малоугловое рассеяние позволило зафиксировать структурные неоднородности в виде пор и их кластеров наномасштабного уровня. Построены функции распределения частиц по радиусам инерции и показано, что основная доля пор приходится на маломасштабные образования с радиусами инерции 25–30 Å. Поры и их кластеры формируют изогнутые цепочки с фрактальными размерностями 1,26–1,84. Структурные неоднородности масштаба 40–110 Å рассеивают рентгеновское излучение как шероховатые поверхности с фрактальными размерностями 2,31–2,95.

Выполнено комплексное исследование бриллиантов различного происхождения при комнатной температуре. Для натуральных бриллиантов и бриллиантов, облученных потоком электронов, получено уравнение характеристической функции в аналитическом виде, которая монотонно спадает во времени. Синтетические и облагороженные бриллианты имеют характеристические функции, которые могут быть получены только численным методом. Они содержат пульсации, амплитуда которых случайным образом меняется во времени. Форма их заметно отличается от кривых натуральных бриллиантов, что позволяет определить их происхождения.

Проведена разработка методики контроля распределения концентрации носителей заряда по профилю многослойных гетероэпитаксиальных структур (ГЭС) с квантоворазмерной активной областью на основе гетеропары AlGaAs/GaAs, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии, средствами электрохимического вольт-фарадного профилирования (ECV). Разработана расчетная модель области пространственного заряда, формируемой на границе электролит–полупроводник. Проведен анализ ECV-профилей образцов гетеро-эпитаксиальных структур, выращенных на подложках GaAs <100>. Проведен расчет граничных значений глубины формируемой области пространственного заряда для различных концентраций носителей заряда в измеряемых слоях. Сделано заключение об ограниченности метода для контроля распределения концентрации носителей в квантоворазмерной области гетероэпитаксиальных структур.