Научный архив: статьи

Исследованы матричные ультрафиолетовые фотоприемные модули (УФМ) формата 320х256 элементов на основе гетероэпитаксиальных структур AlxGa1-xN (ГЭС AlGaN), чувствительные в видимо-слепом и солнечно-слепом диапазонах УФ диапазона. ГЭС AlGaN выращивались методами мосгидридной эпитаксии (МОС) и молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) на сапфировых подложках. Качество p-i-n-фотодиодов оценивалось по измерению вольт-амперных характеристик

Проведен анализ существующих моделей показателя преломления КРТ. Разработана усовершенствованная модель показателя преломления, основанная на уравнениях Хёви-Ван-дамма и Крамерса-Кронига. Усовершенствована методика определения характеристик многослойных ГЭС КРТ по спектрам ИК-пропускания. Использование новой модели показателя преломления позволило уменьшить значения среднеквадратичных отклонений расчётных зависимостей от экспериментальных на 1–2% для сложных структур, выращенных методами МЛЭ и осаждением из МОС.

Исследованы температурные зависимости фотоэлектрических параметров матриц фотодиодов инфракрасного диапазона 1–3 мкм на основе эпитаксиальной структуры КРТ состава x = 0,414, выращенной методом осаждения из металлоорганических соединений и ртути (MOC-эпитаксия). Показано, что высокие характеристики чувствительности фотодиодов КРТ при температурах охлаждения Т = 160–170 К позволяют применять фотоприемники на основе эпитаксиальных слоев КРТ, выращенных МОС-эпитаксией, в перспективной оптико-электронной аппаратуре.

Разработан новый метод определения квантовой эффективности и темнового тока фоточувствительных элементов матричных ФПУ. Метод основан на экспериментально опробованной аналитической модели этих устройств, позволяющей рассчитывать все их параметры, в том числе сигнал и шум приборов. Метод опробован и позволяет получить полный массив величин этих важнейших характеристик в матрицах фоточувствительных элементов. Метод позволяет быстро определить значения средней квантовой эффективности и темнового тока каждого фоточувствительного элемента матрицы и экспрессно квалифицировать качество приборов.

Проведены расчеты спектра поглощения полупроводникового соединения CdHgTe по теоретической модели, основанной на явлении собственного поглощения и общей теории прямых межзонных оптических переходов, принимая во внимание модель Кейна и выведенные из нее выражения энергии запрещенной зоны, квазиимпульса, края валентной зоны легких и тяжелых дырок. Исследованы спектры поглощения экспериментальных структур КРТ с эпитаксиальным слоем заданной толщины. Проведено сравнение измеренных и рассчитанных спектров поглощения структур КРТ.

Проведены исследования и расчеты коэффициента поглощения для структур HgCdTe, выращенных методами жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ) и эпитаксией металлоорганических соединений из газовой фазы (MOCVD) и сравнение экспериментальных данных с теоретической моделью спектра поглощения, основанной на явлении собственного поглощения и общей теории прямых межзонных оптических переходов, и с другими эмпирическими зависимостями. Проведены расчеты смещения уровня Ферми исследованных структур HgCdTe, а также наклона экспериментальных характеристик поглощения.

Разработана модель диэлектрической проницаемости для полупроводников со структурой цинковой обманки. Проведен расчет и построены модели показателя преломления и коэффициента поглощения гетероэпитаксиальных слоев соединений группы AIIIBV в расширенном диапазоне энергии излучения, а именно, 0,4—6,0 эВ.

Исследована температурная зависимость диффузионной длины неосновных носителей заряда в активном фоточувствительном слое матричного фотоприёмного устройства на основе гетероэпитаксиальной структуры КРТ, выращенной методом молекулярнолучевой эпитаксии.

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.

Проведены экспериментальные исследования коэффициента поглощения в структурах HgCdTe с одним фоточувствительным слоем р-типа проводимости, выращенных методами жидкофазной эпитаксии на подложках CdZnTe, эпитаксией из металлоорганических соединений и молекулярно-лучевой эпитаксии на подложках GaAs, а также сравнение экспериментальных данных с теоретической классической моделью коэффициента поглощения, основанной на явлении собственного поглощения и общей теории прямых межзонных оптических переходов, и другими эмпирическими зависимостями. В области энергий ħω > Eg (области собственного поглощения) для всех образцов на основе материала HgCdTe получено удовлетворительное соответствие экспериментальных и теоретических зависимостей коэффициента поглощения. В области энергий ħω < Eg (область Урбаха) у структур HgCdTe, выращенных методами ЖФЭ, МЛЭ и МОС, наблюдаются отклонения характеристик поглощения по сравнению с теоретическими экспоненциальными зависимостями Урбаха. Экспериментальные исследования коэффициента поглощения структур InGaAs, выращенных эпитаксией из металлоорганических соединений на кристаллически соответствующих подложках InP, показали соответствие экспериментальных и теоретических зависимостей в рабочей области длин волн. Отклонение угла наклона теоретической и экспериментальной характеристик поглощения структур на основе InGaAs в 6— 10 раз меньше, чем у структур HgCdTe, что показывает на лучшее кристаллическое совершенство материалов группы А3В5 и их пригодность для изготовления фотоприемных устройств с предельными параметрами.

В ходе исследования были сняты спектральные характеристики всех элементов матричного фотоприёмного устройства (МФПУ). Были обнаружены различия в принимаемых спектрах соседних элементов. Найдены закономерности в изменении правой границы спектральной чувствительности. Исследование позволит увеличить точность у разрабатываемых и изготавливаемых МФПУ.

Проведены исследования и расчеты коэффициента поглощения для структур InGaAs, выращенных эпитаксией из металлоорганических соединений из газовой фазы (MOCVD), а также сравнение экспериментальных данных с теоретической моделью спектра поглощения, основанной на явлении собственного поглощения и общей теории прямых межзонных оптических переходов. Проведен графический расчет ширины запрещенной зоны по наклону экспериментальной характеристики поглощения.