Исследовано время автономной работы tав глубокоохлаждаемых дроссельной системой Джоуля–Томсона фоторезисторов и фотодиодов из антимонида индия и фоторезисторов из гетероэпитаксиальных структур CdхHg1-хTe (х ~ 0,3). Наибольшее время автономной работы (tав ≥ 28 с) получено для фоторезисторов из CdхHg1-хTe (х ~ 0,3). Показано, что время tав фоторезисторов и фотодиодов связано с температурой перехода полупроводниковых материалов из примесной области проводимости в собственную область. Обсуждаются возможности повышения времени tав фотоприемников за счет оптимизации требований к характеристикам InSb и CdхHg1-хTe.
Разработана модель расчета угла разориентации отражающих кристаллографических плоскостей и поверхности полупроводникового образца средствами рентгеновской дифрактометрии высокого разрешения. Модель позволяет минимизировать механические аппаратные погрешности, в том числе неточности позиционирования и перемещения, и определить оптимальные параметры расположения образца относительно падающего излучения для корректного проведения исследований совершенства кристаллической структуры. Описан принцип проведения эксперимента и математическая модель для обработки полученных результатов. Для определения наличия макродефектов в кристаллической структуре, в частности, блоков, проводилось построение карты распределения параметров кривых качания по всему образцу (картирование) с использованием разработанной модели. Это позволило определить границы блоков и их взаимную ориентацию в продольных относительно пластины направлениях. Модель опробовалась на пластине объемного монокристалла антимонида индия, выращенного методом Чохральского, при этом подготовленной методами химикодинамического и химико-механического полирования.
Проведено исследование влияния параметров мезаструктуры на дефектность матричных фотоприемных устройств на основе антимонида индия на область спектра 3÷5 мкм формата 320256 элементов с шагом 30 мкм. Получены зависимости одноточечной дефектности и «стойкости» (стабильности токов p–n-переходов в диапазоне рабочих обратных напряжений смещения) от скорости травления антимонида индия, глубины мезаструктур и расстояния между ними в МФЧЭ (матричных фоточувствительных элементах). Определены оптимальные величины указанных параметров мезаструктур. Определен оптимальный угол наклона стенок мезаструктуры – не более 38 градусов. Количество единичных дефектных фотодиодов составило 0,1–0,6 %.
Рассмотрен метод определения толщин тонких матриц на основе ИК-спектров отражения. Исследована статистика распределения толщины матриц ФЧЭ из антимонида индия формата 640 512 элементов с шагом 15 мкм, утоньшенных методом химико-динамической полировки. Показана динамика улучшения технологии утоньшения МФЧЭ.
Выполнены расчеты значений собственной концентрации свободных носителей заря-да, ni, в антимониде индия при Т = 295 К и Т = 77 К с учетом непараболичности зоны проводимости. Показано, что = (2,14 0,01)1016 см-3, а = (2,47 0,01)109 см-3. Проведено сравнение значений произведения npТ и квадрата собственной концентрации,, и показано, что они отличаются между собой. Высказано предположение, что эти различия обусловлены непараболичностью зоны проводимости. Анализируются литературные данные (результаты экспериментов по определению значений ni в широком интервале температур). Показано, что результаты расчетов удо-влетворительно согласуются с экспериментальными данными. Предполагается, что полученные результаты будут в дальнейшем использоваться для оптимизации технологических процессов выращивания и легирования монокристаллов антимонида индия.
С целью получения и сравнения основных фотоэлектрических характеристик МФПУ в пределах одной крупноформатной матрицы, разработаны топологии тестовых матричных структур на основе InSb с квадратной и круглой формами фоточувствительной области, шагом элементов 10, 12, 15 и 20 мкм, предназначенных для гибридизации с БИС считывания формата 12801024 и шагом 12 мкм. Представлена структура комплекта фотошаблонов с матричными тестовыми элементами для реализации клиновидного утоньшения с целью получения сверхтонких структур с контролируемой толщиной для повышения прочности и минимизации взаимосвязи. Проанализированы возможности реализации предложенных тестовых структур.
Исследованы малоформатные матричные фотоприемники спектрального диапазона 3÷5 мкм на основе матриц фотодиодов из антимонида индия с минимальной дефект-ностью и однородной чувствительностью. Показано, что отбор пластин из слитков InSb для изготовления МФЧЭ в соответствии с анализом статистических данных и применение группового утоньшения и отмывки позволили получить 22 % бездефект-ных от общего числа матричных фотоприемников (МФП) при бездефектной цен-тральной области. Установлено, что обработка ионами аргона смотрящей стороны фотодиодной матрицы существенно улучшает однородность распределения чувствительности по площади МФП.
Исследована фотоэлектрическая взаимосвязь матричных фотоприемных устройств средневолнового ИК-диапазона форматов 320256 элементов с шагом 30 мкм и 640512 элементов с шагом 15 мкм на основе антимонида индия. Определена зависимость величины взаимосвязи от толщины объемной структуры утоньшенного антимонида индия. Взаимосвязь элементов МФПУ на основе эпитаксиального антимонида индия существенно меньше, чем взаимосвязь на основе объемного антимонида индия.
Рассмотрены закономерности низкочастотного шума в крупноформатных матричных фотоприемных устройствах среднего инфракрасного диапазона на основе анти-монида индия и его влияние на качество тепловизионного изображения после проведения коррекции неоднородности. Установлено, что низкочастотный шум меньше при изготовлении фотоприемников из слитков антимонида индия с увеличенной концентрацией примеси.
- 1
- 2