Научный архив: статьи

Представлены физические принципы работы сверхвысокочастотных (СВЧ) p–i–n-фотодиодов на основе полупроводниковых соединений А3B5, а также проведен анализ физических явлений, ограничивающих их характеристики. Рассмотрены конструкции СВЧ-фотодетекторов, разрабатываемых для линий аналоговой оптоволоконной связи и систем радиофотоники для радиолокации.

Экспериментально исследованы зависимости основных параметров и характеристик собственной фотопроводимости от различных факторов в монокристаллах моноселенида индия (n-InSe). Показано, что полученные экспериментальные результаты могут удовлетворительно объясняться на основе частичной неупорядоченности кристаллов этого полупроводника и позволяют рекомендовать их в качестве подходящего материала для создания многофункциональных фотоприемников света — фоторезисторов со свойством фотоэлектрической памяти и накопления воздействия последовательных слабых световых сигналов.

Проведены исследования отечественных Ge-подложек диаметром 100 мм и толщиной 140 мкм, что позволило по результатам скорректировать технологический производственный процесс и привело к увеличению эффективности фотопреобразования серийно изготавливаемых с применением метода МОС-гидридной эпитаксии каскадных солнечных элементов GaInP/GaAs/Ge – достигнутый КПД составляет 29 %, что находится на уровне мировых аналогов.

Методом инфракрасной и оптической микроскопии исследованы включения второй фазы и преципитаты микронных размеров в кристаллах CdZnTe. Предложено классифицировать данные типы дефектов по виду границы раздела дефект-матрица, видимую в оптическом микроскопе после селективного травления образцов. Для более точного исследования границы раздела использовался метод растровой электронной микроскопии. Методом энергодисперсионного анализа определен состав исследуемых дефектов.

Исследованы условия выращивания монокристаллов Cd1-xZnxTe (х ≤ 0,04) методом вертикальной направленной кристаллизации (ВНК) по Бриджмену с использованием затравки, ориентированной в направлениях [111] или [211]. Подобраны условия проведения процесса затравления. Оптические и структурные свойства выращенных кристаллов удовлетворяют требованиям, предъявляемым к материалу подложек для жидкофазной эпитаксии гетероструктур Hg1-xCdxTe. Показана возможность выращивания слитков с объемной долей монокристалла до 99 %.

В работе исследованы эпитаксиальные структуры n-InAs, выращенные на сильнолегированной подложке n++-InAs методом хлоридно-гидридной эпитаксии. Представлены экспериментально полученные спектры показателя поглощения n++-InAs при 83 К и 300 К. Проведено сравнение спектральных зависимостей доли поглощаемого в эпитаксиальном слое излучения при облучении со стороны подложки с различным уровнем легирования n = (0,6–3,3)·1018 см-3.

Исследовано влияние плазмохимического травления в плазме Ar/H2 и последующей выдержки при разных температурах на электрофизические свойства пленок CdxHg1-xTe c x ≈ 0,2, выращенных на подложках из GaAs (013). Установлено, что после плазмохимического травления концентрация электронов увеличивается до ~1017 см-3, а также происходит релаксация концентрации с течением времени. На основе модели с образованием комплексов между междоузельными атомами ртути и структурными дефектами кристалла проведено численное моделирование кривых релаксации при разных температурах.

Проведено сравнение результатов измерений среднеквадратичного отклонения профиля шероховатости (rms) поверхности подложек CdZnTe методами конфокальной микроскопии (КМ), атомно-силовой микроскопии (АСМ) и рентгеновской рефлектометрии (РР). Установлено, что метод КМ дает большие значения rms, метод АСМ занимает промежуточное положение, а РР дает значения на порядок меньшие остальных двух методов. Показано, что значения rms существенно различаются в КМ при использовании разных объективов. Обсуждаются возможные причины рассогласования полученных результатов.

Экспериментально исследован адмиттанс МДП-структур на основе МЛЭ p-HgCdTe (x = 0,22—0,23) в широком диапазоне частот и температур. Дифференциальное сопротивление области пространственного заряда для МДП-структуры на основе p-HgCdTe, легированного As, ограничено процессами туннельной генерации в диапазоне температур 8—100 К. Для МДП-структур на основе пленки p-HgCdTe, в которой произошла конверсия типа проводимости после отжига, сопротивление области пространственного заряда определяется генерацией Шокли-Рида в диапазоне температур 50—77 К.

Экспериментально исследована полная проводимость МДП-структур на основе МЛЭ n-HgCdTe в широком диапазоне частот и температур. Наличие варизонного слоя в МДП-структурах на основе n-HgCdTe (x = 0,22—0,23) приводит к эффективному подавлению процессов туннелирования через глубокие уровни. Дифференциальное сопротивление области пространственного заряда в сильной инверсии для МДП-структур на основе n-HgCdTe (x = 0,22—0,23 с варизонным слоем, а также x = 0,31—0,32) ограничено процессами генерации Шокли-Рида в диапазоне температур 8—77 К.

Экспериментально изучены отрицательная фотопроводимость и инфракрасное гашение собственной фотопроводимости в чистых и легированных редкоземельными элементами монокристаллах моноселенида галлия (p-GaSe). Показано, что оба явления в этом полупроводнике обусловлены наличием в его запрещенной зоне двух типов рекомбинационных центров — быстрых и медленных, а их запоминающий характер связан с пространственной неоднородностью материала. Предполагается возможность создания на основе чистых и легированных кристаллов p-GaSe различного типа инфракрасных фоторезисторов.

Представлены результаты разработки и валидации нового класса материалов – конформных тепловых метаматериалов (КТМ), обладающих уникальной триадой свойств: выраженной анизотропией теплопроводности (xy/z  20–30, где xy = 60– 80 Вт/(мК), z = 2–4 Вт/(мК)), обеспечивающей «тепловой разворот»; конформностью – способностью точно воспроизводить рельеф поверхностей и изгибаться до 180 для «геометрического» управления потоками; автоэффектом улучшения теплового контакта за счет микроэкструзии внутренней теплопроводящей пасты. КТМ занимают промежуточное положение между жесткими анизотропными пластинами и тепловыми трубами, сочетая их преимущества при меньшей стоимости. Валидационные эксперименты на светодиодных лентах, точечных LED-источниках и мощных резисторах показали снижение температуры кристалла на 28–45 C, что эквивалентно увеличению срока службы в 2–3 раза. Доказана возможность замены традиционных Ш-образных радиаторов на покрытия КТМ и связанного с этим радикального улучшения массогабаритных характеристик электронных устройств.