Научный архив: статьи

Проведен анализ прямых энергетических переходов в зоне Бриллюэна соединений группы AIIIBV, четверных соединений InGaAsP. Построена модель диэлектрической проницаемости с учетом влияния Г-, L-, X-переходов на широком диапазоне длин волн.

Проведено исследование планарной матрицы p–i–n-фотодиодов формата 320256 на гетероэпитаксиальной структуре InGaAs/InP с размерами p–n-переходов 99 мкм при шаге матрицы 30 мкм. Уменьшение размеров p–n-переходов по сравнению с аналогичными матрицами, имеющими размер p–n-переходов 2525 мкм, при несущественном снижении токовой чувствительности элементов матрицы привело к снижению темновых токов элементов на полтора порядка величины и к увеличению обнаружительной способности фотоприёмного устройства с такой матрицей.

Сформированы мезаэлементы матриц p–i–n-диодов на основе гетероэпитаксиальных структур AlxGa1-xN, изготовленных методами молекулярно-лучевой (МЛЭ) и МОС-гидридной (МОС) эпитаксии. Разделение элементов матриц формата 320256 с шагом 30 мкм осуществлялось ионно-лучевым травлением через маску фоторезиста в потоке ионов аргона, создаваемого источником Кауфмана, в вакуумной установке. Для определения необходимой глубины травления использовались методы контактной профилометрии и ультрафиолетовой спектрофотометрии, что позволило определить положение n-слоя и достаточную глубину травления образца. Погрешность толщин функциональных слоев ГЭС, указанных в сертификатах производителей, не превышала 28 %. Определены скорости ионно-лучевого травления слоев AlxGa1-xN с различным составом.

Представлены результаты исследований фотоэлектрической взаимосвязи элементов в матрицах ФЧЭ на основе различных гетероэпитаксиальных структур с поглощающим слоем InGaAs. Матрицы ФЧЭ изготовлены по разным технологиям: а — планарная, б — мезатехнология, в — мезапланарная на nB(Al0,48In0,52As)p-структурах. Показано, что в матрицах, изготовленных по мезапланарной технологии на nB(Al0,48In0,52As)p-структурах успешно сочетаются малые темновой ток и фотоэлектрическая взаимосвязь.

Для изготовления быстродействующих матриц фоточувствительных элементов с малыми темновыми токами использовались двойные гетероструктуры на основе соединений InGaAs– InGaAlAs–InAlAs на InP-подложках. Они включали поглощающий узкозонный слой InGaAs, градиентный слой InGaAlAs и широкозонный слой буферный слой InAlAs. Проведены измерения и сравнение темновых токов в одинарных гетероструктурах InGaAs–InP (с широкозонным слоем InP) и в двойных гетероструктурах InGaAs–InGaAlAs–InAlAs (с широкозонным барьерным слоем InAlAs), выявлено уменьшение токов генерациирекомбинации и диффузии на два порядка в структурах InGaAs–InGaAlAs–InAlAs. Проведено приближение измеренных и теоретических ВАХ-методом подгонки параметров, определена рабочая температура, необходимая для оптимальной работы матриц фотодиодов на основе гетероэпитаксиальных структур InGaAs, которая лежит в пределах 260—280 К.

В данной работе исследовано распределение элементов с повышенным шумом в линейке фотоприемника формата 6576 на основе КРТ длинноволнового диапазона спектра при многократном охлаждении от комнатной температуры до 80 К. Проведена оценка вероятности выхода из строя ВЗН-канала при деселекции для полученного распределения элементов с повышенным шумом.

Проведено исследование лавинного матричного фотомодуля формата 320×256 элементов на основе тройных соединений группы А3В5 с поглощающим слоем InGaAs на спектральный диапазон 0,9—1,7 мкм и барьерным слоем InAlAs. Матрица лавинных фотодиодов формата 320×256 элементов изготавливалась в nBp-наногетероструктуре по мезатехнологии. Измерены количество неработоспособных элементов, зависимость темнового тока от напряжения смещения и коэффициент лавинного усиления.

Проведено исследование показателя преломления бинарных соединений InP и четверных растворов InGaAsP. Проведен анализ критических точек в зоне Бриллюэна для полупроводниковых сплавов группы A3B5 со структурой цинковой обманки. Построена модель показателя преломления на широком диапазоне длин волн.

При гибридизации кристаллов БИС считывания и матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) методом перевернутого монтажа используются индиевые микроконтакты, создаваемые на обоих кристаллах. В статье рассмотрена модифицированная топология индиевых микроконтактов, позволяющая повысить надежность гибридизации кристаллов. Проведены первые стыковки индиевых микроконтактов предложенной топологии, представлены фотографии расстыкованных образцов.

Проанализированы особенности построения архитектур лавинных фотодиодов с разделенными областями поглощения (InGaAs) и умножения (InAlAs). Рассмотрены две архитектуры: p+–M–с–i–n+ и p+–i–с–M–n+-типа, реализованные в гетероструктурах (ГЭС) InGaAs/InAlAs/InP. Обязательными для каждой архитектуры являлись три основных слоя: поглощающий (i), зарядовый (c) и умножающий (М). На основе данных ГЭС InGaAs/InAlAs/InP, выращенных методом МОС-гидридной эпитаксии (МОСГЭ), формировались матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ). Исследования вольтамперных характеристик лавинных элементов в матрицах позволило рассчитать коэффициенты умножения фототока, которые в диапазоне обратных напряжений смещения U = 8—14 В изменялись от 1 до 18—25.

Исследованы методы оптимизации напряжения смещения фотодиодов многорядных и матричных фотоприемных устройств для получения максимального соотношения сигнал/шум или получения минимального количества неработоспособных фотодиодов. Методы основаны на анализе зависимости дифференциального сопротивления фотодиодов от напряжения смещения, построенной по измеренным вольт-амперным характеристикам фотодиодов. Представлено применение методов для оптимизации напряжения смещения фотодиодов в многорядном фотоприемнике формата 6576 на основе КРТ длинноволнового диапазона спектра. Оптимизацию напряжения смещения фотодиодов с использованием данных методов можно проводить в автономном режиме без участия человека.

Проведены исследования матричных фотоприемных устройств формата 320256 элементов на основе четырехслойных гетероструктур р+-B-n-N+-типа с широкозонным барьерным слоем. Гетероэпитаксиальные структуры (ГЭС) с поглощающим узкозонным слоем InGaAs n-типа проводимости выращивались методами мосгидридной эпитаксии (МОСГЭ) на подложках InP. С помощью четырехкомпонентного тонкого слоя AlInGaAs n-типа с градиентным изменением ширины запрещенной зоны устранен разрыв между поглощающим (In0,53Ga0,47As) и барьерным (In0,52Al0,48As) слоями. Использование дельта-легированных слоев в составе гетероструктуры позволило уменьшить барьер в валентной зоне и устранить немонотонность энергетических уровней. Проведены экспериментальные исследования темнового тока, среднее значение которого по матрицам фотодиодов с шагом 30 мкм не превышало 10 фА.