В статье рассмотрено современное состояние с разработкой фотоприемников и фотоприемных устройств, работающих в диапазоне длин волн электромагнитного излучения 0,1—0,38 мкм. Приведен обзор мировых достижений и тенденций развития этой области фотоэлектроники на основе различных полупроводниковых материалов. Рассмотрены основные физико-технические проблемы создания второго поколения ультрафиолетовых фотоприемных модулей на основе соединений АIII-N.
Обсуждаются основные процессы генерации-рекомбинации носителей заряда в структурах на основе тройного соединения CdHgTe: объемные процессы (излучательная и безизлучательная рекомбинация) и процессы, происходящие на поверхности. Рассматривается концепция моделирования согласно классической теории, представлены параметры и коэффициенты, необходимые для расчета времени жизни в узкозонных гетероэпитаксиальных структурах. Показано влияние ударных Оже-процессов, излучательного механизма и механизмов рекомбинации, зависящих от наличия дополнительных уровней в запрещенной зоне вследствие включений, примесей и несовершенств кристаллической решетки, являющихся центрами рекомбинации ШоклиРида-Холла, в заданном температурном диапазоне. Построены аналитические зависимости времени жизни неосновных носителей заряда от обратной температуры в полупроводниковых структурах CdHgTe различного состава.
Механизм процесса геттерирования генерационно-рекомбинационных центров в кремнии n- и р-типа диффузионным слоем фосфора можно описать сегрегационной моделью, учитывающей образование ионных пар металлическая примесь-фосфор в n+-слое. Расчеты удовлетворительно описывают экспериментальные результаты при условии, что геттерируемая примесь (Fe) в n+-слое является двухзарядным акцептором в положении замещения (Fe2-). При этом эффективность геттерирования возрастает с ростом концентрации фосфора пропорционально (n/ni)2[P+]. Закономерности процесса геттерирования при диффузии бора могут быть описаны сегрегационной моделью, в которой стоком для примесей служит слой боросиликатного стекла.
Для кристаллографического анализа гетероэпитаксиальных структур теллурида кадмия-ртути использованы высокоточные методы микроскопии высокого разрешения, рентгеновской дифрактометрии, энергодисперсионного и микрорентгеновского анализа. Определен количественный состав химических компонентов внутри области структурного V-дефекта. Определены значения углов Брэгговского отражения, которые составили 47,1—47,5 градуса, и полуширины кривой качания, которая по измеренным образцам составила 74˝.
Исследована температурная зависимость диффузионной длины неосновных носителей заряда в активном фоточувствительном слое матричного фотоприёмного устройства на основе гетероэпитаксиальной структуры КРТ, выращенной методом молекулярнолучевой эпитаксии.
В работе приведены результаты исследований электролюминесценции и фотоэлектрических свойств монолитной диодной матрицы 33 на основе одиночной гетероструктуры р-InAsSbP/n-InAs/n+-InAs, чувствительной/излучающей на длинах волн вблизи 3,3 мкм в области рабочих температур -20….+80 оС. Рассмотрены возможности формирования как положительного, так и отрицательного эквивалента теплового контраста.
Проведён анализ основных сдерживающих факторов увеличения формата охлаждаемых гибридных фотоприёмных устройств (ФПУ). Таких как не плоские формы поверхностей кремниевых мультиплексоров (БИС) и массива фоточувствительных элементов (ФЧЭ), и их разное изменение размеров при охлаждении ФПУ до рабочих температур. Рассмотрено влияния уровня развития технологии изготовления БИС и ФЧЭ, а так же оптической системы ФПУ на увеличения его формата. Выяснено, что основными сдерживающими факторами увеличения формата охлаждаемых ФПУ на основе HgCdTe являются разное изменение размеров БИС и ФЧЭ при охлаждении ФПУ до рабочих температур и наиболее значимым не плоские формы поверхностей БИС и ФЧЭ. Предложено решение увеличения формата охлаждаемых фотоприёмников использованием нескольких БИС и ФЧЭ меньшей площади, установленных в стык друг к другу, что снимает выявленные ограничения при изготовлении широкоформатных охлаждаемых фотоприёмников.
Проведен анализ рефрактивных и спектральных свойств границы раздела бромида калия с бор-нитридными нанотрубками. Выполнены расчеты дисперсионных зависимостей показателя преломления бор – нитридных нанотрубок с разной хиральностью, а также дисперсионных зависимостей коэффициента отражения на границе раздела KBr-BNNT с разной хиральностью. Выявлен наиболее оптимальный тип хиральности бор–нитридной нанотрубки во всем исследованном спектральном диапазоне.
Исследованы матричные фотоприемные устройства (МФПУ) средневолнового ИК диапазона спектра (MWIR) на основе nBn-герероструктур с униполярными барьерами и с барьерами на основе сверхрешеток HgTe/CdHgTe. Измерены вольтамперные, спектральные характеристики и основные параметры фоточувствительных элементов (ФЧЭ) экспериментальных образцов МФПУ. Полученные результаты подтверждают возможность создания приборов на основе барьерных структур CdHgTe средневолнового ИК диапазона спектра.
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.