Статьи

Разработана инженерная методика пересчета пороговой чувствительности современных высокочувствительных несканирующих тепловизионных приборов (ТВП), определяемой разностью температур, эквивалентной шуму, с нормированной температуры фона 295 К на его фактическую температуру. Методика учитывает фотонный шум, вызванный излучением фона и самого ТВП, шум темнового тока и пространственный шум, возникающий из-за остаточного, после коррекции, разброса чувствительности элементов матричного фотоприемного устройства. Исследована зависимость пороговой чувствительности ТВП от температуры фона и параметров фотоприемного устройства. Полученные результаты представлены в форме, удобной для практического использования. Сделан вывод о сохранении высокой пороговой чувствительности современных ТВП и при низких температурах фона.

Проведен расчет общей площади поверхности жидкого алюминия от среднего радиуса кавитационных пузырьков при различных значениях индекса кавитации.
При этом установлено, что общая площадь поверхности увеличивается с уменьшением радиуса кавитационных пузырьков, и при определенных параметрах может достигать 0,4 м2. Оценено суммарное количество атомов на поверхности кавитационных пузырьков от радиуса в 1 см3 жидкого алюминия. Также проведен подсчет количества примесных атомов как для каждой примеси в отдельности,
так и их общего количества на поверхности кавитационных пузырьков в зависимости от их радиуса для жидкого алюминия марки А4N6 (содержание алюминия
99,996 %) объемом 1 см3. Например, при индексе кавитации равном 0,3 и радиусе кавитационных пузырьков 10 мкм количество атомов на поверхности составляет
 1020 ат/см2, а суммарное количество примесных атомов достигает  1016 ат/см2.
Проведен термодинамический расчет состава межфазного слоя и выявлено, что поверхностно-активными примесями для алюминия являются кремний, магний и цинк. Представлены временные зависимости усредненного коэффициента диффузии для водорода и магния в жидком алюминии при различных частотах акустического воздействия на расплав и индексах кавитации. Показано, что усредненный коэффициент диффузии растет с увеличением индекса кавитации.

Исследуются параметры фотоприемных устройств на основе фоточувствительных барьерных структур и фотодиодов с поглощающими слоями из тройных растворов InAs1-xSbx и In1-xGaxSb средневолнового инфракрасного диапазона спектра. Проведены расчеты температурных зависимостей времени жизни и темнового тока в слоях InAs1-xSbx и In1-xGaxSb. Определено отношение сигнал/шум в рабочем температурном диапазоне. Моделирование параметров показало, что для ФПУ на основе InAs0,8Sb0,2 с граничной длиной волны l0,5 ~ 4,8 мкм обнаружительная способность при Т = 100 К составит D* » 1012 см×Вт-1×Гц1/2; для фотодиодов на основе In0,7Ga0,3Sb с граничной длиной волны l0,5 ~ 5,2 мкм обнаружительная способность при Т = 100 К составит D* » 1011 см×Вт-1×Гц1/2, что соответствует высокотемпературным применениям.

Разработан новый способ деселекции, относящийся к средствам обнаружения дефектов в фотомодулях инфракрасного диапазона (ИК ФМ) с режимом временной
задержки и накопления (ВЗН). Разработанный способ применяется для обнаружения и деселекции дефектных фоточувствительных элементов (ФЧЭ), наиболее
уменьшающих отношение сигнал/шум (ОСШ) в каналах ИК ФМ. Такой способ увеличивает ОСШ каналов ИК ФМ, что повышает способность ИК ФМ обнаруживать маломощные оптические сигналы инфракрасного диапазона. Данный результат обеспечивается тем, что обнаружение дефектных ФЧЭ достигается обработкой сигналов и шумов всех ФЧЭ с использованием критерия детектирования ФЧЭ, наиболее уменьшающих ОСШ каналов ИК ФМ. Данный способ является общим правилом детектирования дефектных ФЧЭ, так как критерий анализирует влияние всех ФЧЭ на ОСШ каналов ИК ФМ, в том числе и наиболее шумящих эле-
ментов.

Представлен обзор докладов, представленных на Форуме «Микроэлектроника – 2023» в секции «Технологии оптоэлектроники и фотоники», подсекции «12.1 Опто- и
фотоэлектроника», посвященных вопросам развития исследований в области оптоэлектроники и фотоники: полупроводниковой фотосенсорике и материалам
фотосенсорики, микрокриогенной технике, технике тепловидения и ночного видения.

Формулируется и доказывается метод отражений электростатики для точечного заряда, расположенного рядом с плоскослоистой средой, состоящей из двух пленок на диэлектрическом полупространстве. Метод обобщается на случай произвольной системы зарядов и применяется к решению математически аналогичных задач электростатики и стационарной теплопроводности плоскослоистых сред.
Рассмотрена задача нахождения распределений электростатического потенциала вокруг проводящей сферы, расположенной вблизи плоскослоистой структуры, состоящей из двух диэлектрических пленок на диэлектрическом полупространстве. Обсуждаются решения аналогичных задач нахождения распределения температур равномерно нагретых тел, расположенных вблизи теплопроводящей плоскослоистой структуры из двух теплопроводящих пленок на теплопроводящем полупространстве.

Впервые выведено модифицированное уравнение Лондонов для проникновения переменного магнитного поля в сверхпроводники I-го и II-го родов, находящихся в мейснеровском состоянии. В рамках данного уравнения получена зависимость глубины
проникновения переменного магнитного поля  в сверхпроводник от частоты изменения магнитного поля и долей концентраций нормальных и сверхпроводящих электронов ( s и n), т. е. фактически от температуры сверхпроводника. Получены выражения для глубины проникновения переменного магнитного поля с учетом тока смещения в уравнениях Максвелла и с учетом различия эффективных масс нормальных и сверхпроводящих электронов. Модифицированное уравнение Лондонов позволяет описывать нестационарные процессы в сверхпроводниках при индуцированном электрическом поле, которое возбуждает как сверхпроводящие, так и нормальные токи согласно двухжидкостной модели сверхпроводников

Приведены результаты разработки микросборки сверхширокополосного электрооптического модулятора с интегрированным источником излучения для использования в волоконно-оптических системах передачи аналогового сигнала на длине волны оптической несущей 1,31 мкм. Микросборка выполнена на основе полупроводникового кристалла электроабсорбционного модулятора с встроенным лазером. Максимальная мощность излучения лазера превышает 10 мВт при токе потребления 90 мА, диапазон рабочих частот модулятора составляет от 100 кГц до 20 ГГц.

Исследованы вольт-амперные характеристики (ВАХ) и вольт-фарадные характеристики (ВФХ) МОП-конденсаторов, сформированные последовательным осаждением тонких слоев затворного диэлектрика ZrO2:Y2O3 и Ti-Pd-Au затворного электрода на гетероэпитаксиальных структурах Ge/Si(001), выращенные низкотемпературным (Ts = 350 C)
методом газофазного осаждения с пиролизом моногермана на «горячей нити» (англ. HotWireChemicalVaporDeposition (HWCVD)). Высокое структурное совершенство гетероструктур Ge/Si(001) (плотность дислокаций, отождествленная с плотностью ямок
травления, составляла 1105 см-2), и высокая гладкость поверхности слоя Ge(rms = 0,37 нм) давали предпосылку для последующего формирования МОП-конденсаторов с высокими электрическими параметрами. Использование тонких слоев ZrO2:Y2O3 c 4-х
процентным содержанием Y2O3 и прошедших дополнительный отжиг, позволяет снизить токи утечки до 510-5 А/см2 при V = -1 В. Плотность поверхностных состояний на границе диэлектрик-полупроводник, определенная из ВФХ МОП-конденсатора, составля-
ла 41012 см-2эВ-1, что открывает перспективы для использования таких гетероструктур при изготовлении МДП-транзисторов.

Обсуждаются особенности процессов электромеханической эрозии контактных покрытий на основе сплавов Co-W, Ni-W и Ni-Mo при их испытаниях в режиме коммутации резистивной нагрузки при токе 1 A, рабочем напряжении 12 В, частоте 10 Гц. Проведен анализ динамики изменения контактного электрического сопротивления экспериментальных контактных групп с исследуемыми типами покрытий. Установлена взаимосвязь между морфологическими характеристиками, характеризующими развитость и регулярность структуры микрорельефа контактных покрытий на основе исследуемых сплавов, величиной их контактного сопротивления, а
также интенсивностью эрозионного износа в ходе коммутационного цикла.

Плотные однородные аморфные диэлектрические слои нитрида алюминия с минимальным рельефом поверхности, характеризующиеся оптической шириной запрещенной зоны порядка 6,1 эВ, относительной диэлектрической проницаемостью – 8,5 и
высокой оптической прозрачностью в широком диапазоне спектра от ближнего УФ до среднего ИК, были получены методом реактивного высокочастотного (ВЧ) магнетронного распыления алюминиевой мишени в атмосфере газовой смеси Ar–N2 (соотношение 15:1) при относительно высоком давлении в камере на уровне 2,7 Па, мощно-
сти ВЧ-разряда 100 Вт и комнатной температуре подложки. Показана возможность низкотемпературного получения на основе данных слоев интегральных конденсаторных структур, в том числе прозрачных планарных емкостных структур для различных оптоэлектронных приложений.

Приведены экспериментальные результаты измерения параметров пленок оксида алюминия, осажденных электронно-лучевым испарением алюминия в кислороде при разных температурах подложки. Показано, что характер влияния температуры определяется соотношением давления кислорода и скорости осаждения пленки.