Проведены исследования работоспособности и корректности метода измерения квантовой эффективности и темнового тока ФЧЭ матричных фотоприемных устройств, а также справедливости разработанного алгоритма расчета указанных параметров по трем измерениям выходного сигнала при разных температурах АЧТ и отличных от нуля временах накопления. Исследования проводились с помощью разработанного пакета программного обеспечения, позволяющего автоматически рассчитывать величины темновых токов ФЧЭ, величины их квантовых эффективностей, значения начальных напряжений отсчета выходных сигналов ячеек кремниевых мультиплексоров, однородность распределения указанных параметров по площади МФЧЭ, строить 2D-распределения и гистограммы параметров в заданных масштабах, определять степень дефектности МФЧЭ. Исследование корректности метода расчета квантовых эффективностей и темновых токов ФЧЭ методом сравнения зависимости экспериментально измеренных и теоретически рассчитанных выходных сигналов ФЧЭ от температуры АЧТ при заданном времени накопления показало совпадение теории и эксперимента с точностью до 2 %.
При измерении фотоприемных устройств (ФПУ) на практике используется не сама относительная спектральная характеристика (ОСХ), а параметры, которые получаются при ее обработке: коэффициент использования излучения источника приемным устройством, граничные длины волн по уровню сигнала 0,1 (или 0,5) и длина волны, соответствующая максимуму спектральной чувствительности. При этом вопрос ошибки измерения этих параметров в литературе слабо освещен, а за ошибку измерения принималась точность измерения ОСХ. Целью данной работы являлось определение точности измерения основных параметров ОСХ, используемых на практике, путем моделирования процесса измерения ОСХ и ее последующей обработки. Особое внимание было уделено коэффициенту использования, который применяется в расчетах основных фотоэлектрических параметров ФП и ФПУ (вольтовая чувствительность, удельная обнаружительная способность, пороговый поток). В результате проведенных исследований был сделан вывод о том, что ошибка определения коэффициента использования при согласовании диапазонов спектральной чувствительности источника излучения и приемного устройства и ОСШ не менее 100 составляет не более 10 %. Ошибка измерения граничных длин волн составляет примерно 2 %. Ошибка определения длины волны соответствующей максимуму чувствительности составляет 3 % при явно выраженном максимуме и при невыраженном – 30 %.
Фотоприемные устройства (ФПУ) второго поколения – это твердотельные многоэлементные фотоприемные устройства с большой интегральной схемой считывания (БИС считывания) с топологией в виде линеек (в том числе «многоцветных» и/или с режимом ВЗН) или одноцветных матриц – находят все большее применение в оптико-электронных приборах. Однако вопросы измерения ФПУ второго поколения в литературе освещены сравнительно мало. Данная статья является обзорной и одержит данные о применяемых методиках измерения фотонных ФПУ второго поколения УФ- и ИК-диапазонов спектра, изготовленных на основе специализированных полупроводниковых материалов. В статье рассмотрены вопросы измерения относительной спектральной характеристики чувствительности, размера фоточувствительной площадки, вольтовой чувствительности, удельной обнаружительной способности и эквивалентной шуму разности температур (ЭШРТ). Все приведенные методики измерения используются при измерениях ФПУ второго поколения на ведущих предприятиях в России и мире.
Актуальной задачей фотоэлектроники является создание матричных фотоприемных устройств (МФПУ) ближнего инфракрасного диапазона спектра на эпитаксиальных слоях InхGa1-хAs/InP мегапиксельного формата. В статье представлены результаты исследований ВАХ элементов в матрицах ФЧЭ формата 320×256 с шагом 30 мкм на основе гетероэпитаксиальных структур с поглощающим слоем InGaAs на подложках InP коротковолнового ИК-диапазона. Матрицы ФЧЭ изготовлены по планарной, меза и мезапланарной технологиям на nB(Al0,48In0,52As)p-cтруктурах. Показано, что в матрицах, изготовленных по мезапланарной технологии на nB(Al0,48In0,52As)p-структурах, успешно сочетаются малые темновой ток и ампер-ваттная чувствительность к ИК-излучению диапазона 1–1,7 мкм при низких напряжениях смещения. Электрофизические параметры функциональных слоев исходных гетероэпитаксиальных nBp-структур эффективно влияют на темновые токи и амперваттную чувствительность элементов матриц. На основе проведенных исследований оптимизированы параметры функциональных слоев nB(Al0,48In0,52As)p-структур и изготовлены высокоэффективные матрицы фотодиодов форматов 320×256 с шагом 30 мкм и 640×512 с шагом 15 мкм с дефектностью, не превышающей 0,5 %.
В работе изучалось воздействие обработки плазмой SF6 на поверхности HEMT-структур AlGaN/GaN с «cap-слоем» GaN. Плазмохимическая обработка проводилась после формирования к НЕМТ-структурам тестовых контактов металл-полупроводник. Продемонстрировано значительное увеличение пробивных напряжений между двумя такими контактами в результате применения обработки. При этом показано замещение связи Ga–O на более прочную связь Ga–F на поверхности GaN. Также показан эффект перераспределения интенсивности составляющих XPS-спектра, аналогичный связываемому с изменением профиля потолка валентной зоны при смене полярности слоя GaN с Ga-ориентированной на поверхность смешанной полярности или, возможно, на N-ориентированную поверхность.
Исследована зарядка частиц Al2O3 размером от 20 до 40 мкм в воздушном потоке, проходящем через область многоэлектродного коронного разряда. Коронный разряд создавался системой проволочных электродов, расположенных поперек потока. Измерение заряда и массы частиц производилось с помощью линейной электродинамической ловушки. Среднее отношения заряда к массе частиц, прошедших через коронный разряд при напряжении 18 кВ, составило 1,69×1013 e/г для положительной полярности и 1,35×1013 e/г для отрицательной.
За последние несколько лет достигнут значительный прогресс в изготовлении матричных фотоприемных устройств инфракрасного диапазона спектра (ИК ФПУ) на основе антимонидов. Наибольшее развитие получили ИК ФПУ на InSb, однако они имеют ряд недостатков, одним из которых является эффективная работа только в средневолновом ИКдиапазоне спектра. Использование «бариодных» структур на основе эпитаксиальных слоев (ЭС) InAsSb позволяет полностью перекрыть весь средний ИК-диапазона спектра и значительно снизить уровень темновых токов в сравнении с InSb. Одними из наиболее перспективных материалов для ИК ФПУ являются напряженные сверхрешетки II типа на основе антимонидов, основными преимуществами которых являются относительно просто настраиваемый рабочий диапазон от 3 до 32 мкм, а также значительно подавленная Ожерекомбинация, что в теории может позволить изготовить устройство с параметрами, превосходящими аналогичные устройства на основе твердых растворов кадмий-ртутьтеллур. Тем не менее, на данный момент остается ряд нерешенных проблем в технологии изготовления данных устройств, поэтому их потенциал еще полностью не реализован. В данной статье представлен сравнительный анализ и текущее состояние материалов на основе сурьмы, используемых для изготовления ИК ФПУ. Показаны причины повышенных темновых токов в данных устройствах и пути их снижения, а также рассмотрены перспективы использования в мультиспектральных устройствах.
Исследованы параметры многорядных фотоприемных устройств (ФПУ) на основе гетероэпитаксиальных структур HgCdTe различного формата 288×4; 480×6; 576×4; 576×6 и др. с шагом от 28 до 14 мкм. Благодаря выбору N+/P-/р-архитектуры, ФПУ функционируют при повышенных температурах в режиме временной задержки и накопления, с реализацией аналогового режима ВЗН и замещением дефектных элементов непосредственно в БИС считывания. ФПУ обладают возможностью формирования изображения высокой четкости формата 768×576 пикселей при кадровой частоте 50 Гц в режиме реального времени. Для многорядных ФПУ получены высокие фотоэлектрические параметры: обнаружительная способность в максимуме спектральной чувствительности D* 5×1012 см Вт-1 Гц1/2 при температурах Т ~170-200 К, количество годных каналов не менее 99,0 %.
Уровневая полуэмпирическая столкновительно-излучательная модель водородной низкотемпературной плазмы электронно-циклотронного резонанса использована для анализа применимости спектральных методов диагностики по излучению триплетных состояний молекулярного водорода ( N 3 = 3 a g, 3 c u, 3 d u, 3 e u, 3 f u, 3 g g, 3 h g, 3 i g, 3 k u и 3 r g ). Показано, что вторичные процессы дают наибольший вклад в кинетику рождения и гибели триплетных состояний 3 a g, 3 c u, 3 d u, 3 e u, 3 g g, 3 h g, 3 i g и 3 r g. Наименьший вклад вторичные процессы дают в возбуждение и дезактивацию триплетных состояний 3 f u и 3 k u. Для обработки интенсивностей дипольных разрешенных переходов f 3u a3g, g3g и 3 3 k u a g может применяться упрощенная корональная модель.
Приведены результаты анализа экспериментальных и численных исследований пространственно-временной картины формирования и развития оптических картин (с применением ФЭР-2) в инертном газе (Ar) атмосферного давления в коротких промежутках (d = 1 см), с площадью разряда s = 12 см2 при напряжениях в диапазоне от статистического пробойного (Uст = 6,8 кВ при d = 1 см, р = 1 атм) до сотни процентов перенапряжений (до 20 кВ). Исследования выполнены при наличии предыонизации промежутка (n0 ~ 107 cм-3).