Статьи

Рассмотрены физические и технические аспекты реализации альтернативного метода измерения абсолютной спектральной характеристики ИК МФПУ (спектр токовой чувствительности, вольтовой чувствительности и квантовой эффективности) без участия спектральных приборов. Метод основан на многократном измерении выходного сигнала всех ФЧЭ, генерированного модулированным излучением черного тела (МЧТ) при разных его температурах. Cигнал измеряется на фоне суммы постоянных сигналов, обусловленных излучением фона, входного оптического окна, модулятора излучения МЧТ, темновым током ФЧЭ и постоянным сигналом БИС-мультиплексора. На измеренных сигналах ФЧЭ строится система интегральных уравнений Фредгольма первого рода. В ее левой части стоят измеренные сигналы МЧТ, а в правой части системы стоят аналитические выражения, описывающие данные сигналы. Решением системы являются абсолютные значения вышеуказанных спектральных компонент всех ФЧЭ МФПУ. Рассмотрена блок-схема установки измерения, проанализированы функциональные особенности ее работы и обоснованы требования к ее блокам. Показаны дополнительные преимущества нового метода по сравнению с существующими методами.

Представлены исследования и анализ образцов с гетероэпитаксиальной структурой на основе твердого раствора InGaAs, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии на подложке GaAs. Определены состав и толщины слоев структуры метода-ми фотолюминесцентной спектроскопии при комнатной температуре и растровой электронной микроскопии соответственно. Измерены спектры пропускания на ИК Фурье-спектрометре. Разработана аналитическая модель спектральных характеристик исследуемых структур. Решением обратной задачи методом подгонки определены конструктивные параметры структуры и состав активного слоя InGaAs. Сравнительный анализ экспериментальных и теоретических данных показал небольшой разброс значений для толщины (менее 65 нм) и состава поглощающего слоя (менее 0,04). Показана корректность и быстродействие разработанного неразрушающего метода характеризации полупроводниковых структур.

Проведен расчет температурной зависимости темнового тока фотодиодов на основе тройного раствора InAs1-хSbх, детектирующих излучение в средневолновой инфракрасной (ИК) области спектра. По рассчитанным значениям темнового и фототока проведена оценка отношения сигнал/шум. Прогнозируемое отношение сигнал/шум составило ~103 при Т = 150 К, что подтверждает возможность достижения высоких фотоэлектрических параметров фотодиодов на основе тройных растворов InAs1-xSbx и пригодность их использования в высокотемпературных применениях.

Представлены исследования и анализ образцов с гетероэпитаксиальной структурой
на основе твердого раствора InGaAs, выращенных методом молекулярно-лучевой эпи-
таксии на подложке GaAs. Определены состав и толщины слоев структуры метода-
ми фотолюминесцентной спектроскопии при комнатной температуре и растровой
электронной микроскопии соответственно. Измерены спектры пропускания на ИК
Фурье-спектрометре. Разработана аналитическая модель спектральных характери-
стик исследуемых структур. Решением обратной задачи методом подгонки определе-
ны конструктивные параметры структуры и состав активного слоя InGaAs. Срав-
нительный анализ экспериментальных и теоретических данных показал небольшой
разброс значений для толщины (менее 65 нм) и состава поглощающего слоя
(менее 0,04). Показана корректность и быстродействие разработанного неразрушаю-
щего метода характеризации полупроводниковых структур.

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.