Успехи прикладной физики

Разработана инженерная методика пересчета пороговой чувствительности современных высокочувствительных несканирующих тепловизионных приборов (ТВП), определяемой разностью температур, эквивалентной шуму, с нормированной температуры фона 295 К на его фактическую температуру. Методика учитывает фотонный шум, вызванный излучением фона и самого ТВП, шум темнового тока и пространственный шум, возникающий из-за остаточного, после коррекции, разброса чувствительности элементов матричного фотоприемного устройства. Исследована зависимость пороговой чувствительности ТВП от температуры фона и параметров фотоприемного устройства. Полученные результаты представлены в форме, удобной для практического использования. Сделан вывод о сохранении высокой пороговой чувствительности современных ТВП и при низких температурах фона.

Проведен расчет общей площади поверхности жидкого алюминия от среднего радиуса кавитационных пузырьков при различных значениях индекса кавитации.
При этом установлено, что общая площадь поверхности увеличивается с уменьшением радиуса кавитационных пузырьков, и при определенных параметрах может достигать 0,4 м2. Оценено суммарное количество атомов на поверхности кавитационных пузырьков от радиуса в 1 см3 жидкого алюминия. Также проведен подсчет количества примесных атомов как для каждой примеси в отдельности,
так и их общего количества на поверхности кавитационных пузырьков в зависимости от их радиуса для жидкого алюминия марки А4N6 (содержание алюминия
99,996 %) объемом 1 см3. Например, при индексе кавитации равном 0,3 и радиусе кавитационных пузырьков 10 мкм количество атомов на поверхности составляет
 1020 ат/см2, а суммарное количество примесных атомов достигает  1016 ат/см2.
Проведен термодинамический расчет состава межфазного слоя и выявлено, что поверхностно-активными примесями для алюминия являются кремний, магний и цинк. Представлены временные зависимости усредненного коэффициента диффузии для водорода и магния в жидком алюминии при различных частотах акустического воздействия на расплав и индексах кавитации. Показано, что усредненный коэффициент диффузии растет с увеличением индекса кавитации.

Исследуются параметры фотоприемных устройств на основе фоточувствительных барьерных структур и фотодиодов с поглощающими слоями из тройных растворов InAs1-xSbx и In1-xGaxSb средневолнового инфракрасного диапазона спектра. Проведены расчеты температурных зависимостей времени жизни и темнового тока в слоях InAs1-xSbx и In1-xGaxSb. Определено отношение сигнал/шум в рабочем температурном диапазоне. Моделирование параметров показало, что для ФПУ на основе InAs0,8Sb0,2 с граничной длиной волны l0,5 ~ 4,8 мкм обнаружительная способность при Т = 100 К составит D* » 1012 см×Вт-1×Гц1/2; для фотодиодов на основе In0,7Ga0,3Sb с граничной длиной волны l0,5 ~ 5,2 мкм обнаружительная способность при Т = 100 К составит D* » 1011 см×Вт-1×Гц1/2, что соответствует высокотемпературным применениям.

Разработан новый способ деселекции, относящийся к средствам обнаружения дефектов в фотомодулях инфракрасного диапазона (ИК ФМ) с режимом временной
задержки и накопления (ВЗН). Разработанный способ применяется для обнаружения и деселекции дефектных фоточувствительных элементов (ФЧЭ), наиболее
уменьшающих отношение сигнал/шум (ОСШ) в каналах ИК ФМ. Такой способ увеличивает ОСШ каналов ИК ФМ, что повышает способность ИК ФМ обнаруживать маломощные оптические сигналы инфракрасного диапазона. Данный результат обеспечивается тем, что обнаружение дефектных ФЧЭ достигается обработкой сигналов и шумов всех ФЧЭ с использованием критерия детектирования ФЧЭ, наиболее уменьшающих ОСШ каналов ИК ФМ. Данный способ является общим правилом детектирования дефектных ФЧЭ, так как критерий анализирует влияние всех ФЧЭ на ОСШ каналов ИК ФМ, в том числе и наиболее шумящих эле-
ментов.

Представлен обзор докладов, представленных на Форуме «Микроэлектроника – 2023» в секции «Технологии оптоэлектроники и фотоники», подсекции «12.1 Опто- и
фотоэлектроника», посвященных вопросам развития исследований в области оптоэлектроники и фотоники: полупроводниковой фотосенсорике и материалам
фотосенсорики, микрокриогенной технике, технике тепловидения и ночного видения.

Формулируется и доказывается метод отражений электростатики для точечного заряда, расположенного рядом с плоскослоистой средой, состоящей из двух пленок на диэлектрическом полупространстве. Метод обобщается на случай произвольной системы зарядов и применяется к решению математически аналогичных задач электростатики и стационарной теплопроводности плоскослоистых сред.
Рассмотрена задача нахождения распределений электростатического потенциала вокруг проводящей сферы, расположенной вблизи плоскослоистой структуры, состоящей из двух диэлектрических пленок на диэлектрическом полупространстве. Обсуждаются решения аналогичных задач нахождения распределения температур равномерно нагретых тел, расположенных вблизи теплопроводящей плоскослоистой структуры из двух теплопроводящих пленок на теплопроводящем полупространстве.

Впервые выведено модифицированное уравнение Лондонов для проникновения переменного магнитного поля в сверхпроводники I-го и II-го родов, находящихся в мейснеровском состоянии. В рамках данного уравнения получена зависимость глубины
проникновения переменного магнитного поля  в сверхпроводник от частоты изменения магнитного поля и долей концентраций нормальных и сверхпроводящих электронов ( s и n), т. е. фактически от температуры сверхпроводника. Получены выражения для глубины проникновения переменного магнитного поля с учетом тока смещения в уравнениях Максвелла и с учетом различия эффективных масс нормальных и сверхпроводящих электронов. Модифицированное уравнение Лондонов позволяет описывать нестационарные процессы в сверхпроводниках при индуцированном электрическом поле, которое возбуждает как сверхпроводящие, так и нормальные токи согласно двухжидкостной модели сверхпроводников