Научный архив: статьи

Разработана аналитическая модель облученности фотослоя сканирующих и смотрящих матричных фотоприемных устройств (МФПУ). Плоскость фотослоя МФПУ в общем случае представляет собой любой заданный набор матриц фоточувствительных элементов (МФЧЭ) с различными спектральными характеристиками и расположением. Конструкция оптического тракта также представляет собой набор заданных плоскостей с любыми заданными окнами (диафрагмами), светопоглощающими экранами и светофильтрами, согласованными с заданным объективом и МФЧЭ. Учтены такие паразитные компоненты, как облученность от объектива, от всех светопоглощающих экранов и внешнего корпуса, от окон, с учетом их спектральных коэффициентов пропускания. Рассмотрены случаи с однородным и неоднородным внешним фоном, с изображением объектов с низкими и высокими пространственными частотами вплоть до точечных изображений.

В работе представлены результаты разработки фотоприемного модуля формата 5766 с ВЗН-режимом. Проведен сравнительный анализ различных вариантов реализации ВЗНрежима в БИС считывания. Обосновывается целесообразность модернизации существующих сканирующих ФПУ формата 2884 на основе разработанного фотомодуля 5766. Результатом такой модернизации станет упрощение оптико-механического узла сканирования и улучшение качества тепловизионного изображения.

Проведено комплексное теоретическое исследование, позволившее оценить степень влияния взаимосвязи сигналов многорядного крупноформатного фотоприемного устройства (ФПУ) на его характеристики. Предложено классифицировать виды взаимосвязи следующим образом, а именно, выделить два вида фотоэлектрической связи: “внутриканальную фотоэлектрическую связь” и “межканальную фотоэлектрическую связь”, а также два вида электрической связи: “взаимосвязь в схеме ВЗН-суммирования” (ВЗН — временная задержка и накопление) и “взаимосвязь внутри блока сопряжения”. Представлены формы выходных сигналов ФПУ, характерные для каждого вида взаимосвязи сигналов. Вычисления проведены для двух различных топологий матриц фоточувствительных элементов. Результаты, полученные в работе, применимы для широкого класса инфракрасных (ИК) ФПУ с режимом ВЗН.

В работе представлены результаты исследований кривизны поверхности пластин с гетероэпитаксиальными структурами (ГЭС) AlGaN и InGaAs, выращенными методами МОС гидридной и молекулярно-лучевой эпитаксии, а также матриц фотоприемников, изготовленных на основе выше обозначенных ГЭС. Показано, что в процессе роста функциональных слоев пластины изгибаются. Так пластины с функциональными слоями InGaAs на подложке InP имеют вогнутый вид. Тогда как пластины с функциональными слоями AlGaN на сапфировой подложке имеют выпуклый вид со стороны ГЭС. В процессах роста функциональных слоев AlхGa1-х N на сапфировой подложке возникают растягивающие напряжения. Для процессов роста функциональных слоев InхGa1-хAs на подложке из фосфида индия характерны растягивающие напряжения. Величина прогиба пластин зависит как от способа выращивания, так и от толщин функциональных слоев ГЭС. Величина прогиба структур диаметром 52 мм в зависимости от способа выращивания и толщин слоев лежит в пределах 7—60 мкм. Измерения профиля кривизны изготовленных матричных фоточувствительных элементов на основе InGaAs и AlGaN формата 320256 с шагом 30 мкм показали, что величина прогиба на матрицах hl не превышает 1,02,5 мкм. Величина прогиба на матрицах определяется исходной кривизной поверхности пластин.

Для предотвращения раннего краевого пробоя в планарных лавинных фотодиодах на основе InGaAs/InP часто используют структуру p–n-перехода с заглубленной центральной областью и мелкой периферией. В статье говорится о p–n-переходе с разными глубинами залегания, полученного одностадийной диффузией. Такой переход получается при прохождении примеси через плёнку SiO2 определённой толщины. Приведены результаты экспериментов, проведённых на образцах с плёнками SiO2, выращенных разными методами. Результаты исследований показали, что образцы с плёнкой SiO2, выращенной пиролитическим методом при T = 250 К, имеют лучше характеристики по сравнению с остальными. Уменьшая температуру пиролитического осаждения SiO2, можно улучшить C-V характеристики.

Представлена модель для расчета отношения сигнал/шум КРТ ФПУ на базе канала считывания фотосигнала с прямоинжекционным входным каскадом, работающего в ITR и IWR режимах. Модель позволяет рассчитать и оптимизировать шумовые характеристики ФПУ при наличии экспериментальных параметров фотодиода и характеристик кремниевой технологии изготовления микросхемы считывания. В модели учтены следующие механизмы шума: дробовой шум фотодиода, обусловленный флуктуациями потока излучения и темнового тока; тепловые шумы фотодиода и основных узлов канала считывания; шумы сброса; 1/f-шумы фотодиода и основных узлов канала считывания. Также в модели учитывается эффективность инжекции фототока и влияние паразитных емкостей шин мультиплексирования.

В данной статье представлен анализ современных тенденций в развитии технологии барьерных фоточувствительных структур на основе CdxHg1-xTe (КРТ) для среднего и дальнего инфракрасного (ИК) диапазонов, работающих при температурах, близких к комнатным. Рассмотрены и проанализированы основные подходы к решению задачи повышения рабочей температуры фотодиодного приёмника.

Проведен сравнительный анализ способов измерения параметров ФПУ на длину волны 10,6 мкм в режиме оптического гетеродинирования. Показано, что большими преимуществами обладает модуляционный метод, позволяющий измерять характеристики ФПУ в широком диапазоне частот при значительном упрощении техники измерений. Разработана установка для измерения быстродействующих ФПУ на основе КРТ на длину волны 10,6 мкм в гетеродинном режиме модуляционным методом.

Разработана, изготовлена и исследована матричная микросхема фотоприемника, предназначенная для приема оптического сигнала в диапазоне длин волн 0,4—1,0 мкм, его преобразования в электрический сигнал и вывода в аналоговом виде на 1, 2, 4, 8 или 16 выходов. Основные параметры: зарядовая емкость до 200 тыс. электронов; частота кадров максимального формата более 600 Гц; интегральная чувствительность до 1000 В/(лкс).

Первый практический интерес к полупроводниковому слоистому соединению GeS был обусловлен, в частности, тем, что в 70-х годах прошлого века на нем осуществлялась голографическая запись. Очередной интерес к моносульфиду германия возник недавно. Так, американские ученые создали устройство, которое сохраняет значительное количество солнечной энергии. Обнаружение эффектов переключения и электрической памяти обуславливает их практическое применение в электронике. В этот список можно добавить эффект термопереключения моносульфида германия с участием примесей редкоземельных элементов.

В настоящей работе приведены экспериментальные исследования влияния режимов МОСгидридной эпитаксии на структурные и электрофизические свойства гетероструктур InGaAs/InP. Выбранные режимы использовались для выращивания приборных структур, на которых изготовлены планарные лавинные фотодиоды. По результатам измерения их фотоэлектрических характеристик был сделан вывод о возможности использования разработанных структур для изготовления планарных лавинных фотодиодов.

В данной работе представлена классификация и проведен сравнительный анализ топологий матриц фоточувствительных элементов (МФЧЭ) многорядных матричных фотоприемных устройств (ФПУ) с режимом временной задержки и накопления (ВЗН) для инфракрасных (ИК) односпектральных оптико-электронных систем (ОЭС) с линейным однокоординатным сканированием. Предложен новый тип топологий МФЧЭ с «вложенными субматрицами», позволяющий снизить требования к юстировке ОЭС с одновременным обеспечением высоких пороговых характеристик. Рассчитаны требования к точности юстировки ОЭС со сканированием в зависимости от типа и параметров топологии МФЧЭ. Предложены топология МФЧЭ и новый способ комбинированного ВЗНсуммирования, позволяющие улучшить пороговые характеристики ОЭС на основе аналоговых КМОП-регистров ВЗН при сохранении суммарной емкости схемы ВЗН-суммирования. Предложен метод расчета требований к устройству, сканирующему ОЭС при использовании ФПУ с многосубматричной топологией МФЧЭ. Рассчитаны амплитуды сигналов на выходе ОЭС после процедуры согласованного суммирования в зависимости от степени рассинхронизации процессов сканирования и ВЗН-суммирования.