Научный архив: статьи

Проведен анализ гетероэпитаксиальных структур тройных соединений A3B5 для построения матричных фотоприемных устройств, работающих в режиме лавинного усиления. Установлены оптимальные условия работы лавинных фотодиодов для достижения максимальных значений обнаружительной способности и вольтовой чувствительности. Рассчитаны наиболее критичные параметры фотодиодов, работающих в режиме лавинного усиления. Определен шум-фактор лавинного фотодиода при различных значениях скоростей ионизации электронов и дырок.

Технологией мезатравления изготовлены матрицы фоточувствительных элементов на основе p–i–n-фотодиодов в гетероэпитаксиальных структурах InGaAs/InP, в том числе с широкозонным барьерным слоем AlInAs. Показана важная роль токов туннелирования в структурах InGaAs и уменьшение на два порядка токов диффузии и генерациирекомбинации для МФЧЭ с барьерным слоем InAlAs. Проведено приближение измеренных и теоретических ВАХ методом подгонки параметров, определена скорость поверхностной рекомбинации на границе слоя поглощения.

Исследованы индиевые столбчатые микроконтакты для гибридных матричных фотоприемных устройств (МФПУ) инфракрасного диапазона, состоящих из матрицы фоточувствительных элементов и кремниевого мультиплексора, состыкованных между собой. Показано, что индиевые столбики высотой 12 микрометров и более могут быть получены посредством последовательного проведения стандартных операций фотолитографии и химического травления, имеют шероховатость порядка 1 мкм и могут использоваться для операции стыковки в процессе изготовления МФПУ.

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.

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.

Проведены исследования по определению влияния различных технологий обработки поверхности КРТ на скорость поверхностной рекомбинации и, как следствие, на измеряемый параметр времени жизни неосновных носителей заряда. В качестве метода для определения параметра времени жизни был выбран неразрушающий метод бесконтактного измерения времени жизни по релаксационным кривым фотопроводимости, что позволило проводить исследования на реальных структурах, используемых в производстве матричных фотоприемных устройств.

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.

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.

Представлены результаты исследований вольт-амперных характеристик и спектральной характеристики чувствительности фотодиодов на основе выращенных методом MOCгидридной эпитаксии гетероэпитаксиальных структур с поглощающим слоем In0,67Ga0,33As, легированным Zn, на подложках InP. Фотодиоды изготовлены по меза-технологии. Правая граница спектральной характеристики чувствительности фотодиодов по уровню 0,5 составляет 2,06 мкм при комнатной температуре. Исследованы зависимости спектров фоточувствительности фотодиодов в диапазоне температур 230–300 К.

Созданы и исследованы матрицы ультрафиолетовых фотодиодов, чувствительные в ближнем ультрафиолетовом диапазоне спектра 0,2–0,4 мкм на основе гетероэпитаксиальных структур AlxGa1-xN (ГЭС AlGaN). ГЭС AlGaN выращивались методами осаждения из металлоорганических соединений (MOVPE) и молекулярно-лучевой эпитаксии (MBE) на сапфировых подложках. Для уменьшения структурных дефектов исследовалось состояние поверхности и приповерхностного слоя эпиполированных сапфировых подложек, отрабатывалась технология их финишной обработки. Матрицы ультрафиолетовых фотодиодов в структурах ГЭС AlGaN изготавливались методом ионного травления. Проведено моделирование составляющих темнового тока для фотодиодов на основе нитридов алюминиягаллия. Рассчитаны основные составляющие темнового тока, такие как генерационнорекомбинационный, шунтирующей утечки, прыжковой проводимости, Пула–Френкеля. Показана возможность достижения фотоэлектрических параметров на уровне лучших зарубежных аналогов.

Работа посвящена использованию индия для формирования низкоомных микроконтактов к контактным слоям арсенида галлия гетероэпитаксиальных QWIP-структур для изготовления матричного фотоприёмника излучения ИК-диапазона. В технологии изготовления фоточувствительных элементов металлические контакты к контактным слоям GaAs нижнего и верхнего уровней с необходимыми свойствами получают вакуумным напылением никеля и золота с последующим быстрым отжигом при температуре 450 оС в атмосфере водорода. Эта технология включает проведение ряда трудоемких последовательных операций: изготовление фотошаблонов, фотолитография, травление меза-элементов, напыление металлов на два уровня, осуществление которых на тестовых образцах небольших размеров (краевые сегменты пластин) крайне затруднено. В настоящей работе проведено исследование возможности альтернативных способов создания низкоомных контактов к контактным слоям QWIP GaAs/AlGaAs-структур.

В статье представлены результаты исследования влияния глубины химического травления на ВАХ элементов в матрицах ФЧЭ коротковолнового ИК-диапазона формата 320256 с шагом 30 мкм, изготовленных на основе гетероэпитаксиальных структур с поглощающим слоем InGaAs. Матрицы ФЧЭ изготовлены по мезапланарной технологии на nB(Al0,48In0,52As)pcтруктурах на подложках InP. На основе проведенных исследований оптимизирован процесс травления мезы на промежуточной операции маршрута изготовления МФЧЭ, что позволяет определить глубину травления, требуемую для получения низких темновых токов и оптимальной ампер-ваттной чувствительности. Изготовлены высокоэффективные матрицы фотодиодов форматов 320256 с шагом 30 мкм и 640512 с шагом 15 мкм с дефектностью, не превышающей 0,5 %.