Прикладная физика

Исследовано матричное фотоприемное устройство (МФПУ) средневолнового ИК диапазона спектра с nBn-архитектурой CdHgTe с барьерным слоем на основе сверхрешетки. МФПУ состоит из матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) формата 6464 с шагом 40 мкм, гибридизированной с кремниевой БИС считывания. Фоточувствительная сборка из МФЧЭ и БИС считывания исследовалась в вакуумном технологическом криостате с заливкой жидким азотом. Исследованы спектральные
и фотоэлектрические характеристики МФПУ на основе nBn-гетероструктур из n-слоев CdHgTe со сверхрешетками при оптимальном напряжении смещения. Среднее значение обнаружительной способности составило D*  71010 смВт-1Гц1/2, среднее значение вольтовой чувствительности Su составило Su  6107 В/Вт.

Описывается поведение многослойного фотодетектора с квантовыми точками германия в кремнии и его параметры при различных рабочих режимах. Рассматриваются вопросы оптимизации условий роста в методе молекулярно-лучевой эпитаксии для повышения эффективности инфракрасных фотоприемников с квантовыми точками. В качестве модельной материальной системы для теоретических исследований выбраны многослойные гетероструктуры с квантовыми точками германия на поверхности кремния. В представленной работе разработана теоретическая модель для учета наличия в фотодетекторах нескольких слоев квантовых точек, а также рассогласования квантовых точек по размерам. Проведены расчеты шумовых и сигнальных характеристик инфракрасных фотоприемников на основе гетероструктур с квантовыми точками германия на кремнии. Оценены темновые токи в таких структурах, вызванные тепловой эмиссией и барьерным туннелированием носителей. Для проверки модели мы сравнили теоретические значения темнового тока с экспериментальными результатами, полученными в работах других исследователей.

Рассматриваются параметры лавинных фотодиодов Ge/Si с наноотверстиями для захвата фотонов на длине волны 850 нм. Предложенная конструкция лавинного фотодиода Ge/Si с массивом наноотверстий позволяет значительно увеличить коэффициент усиления, полосу пропускания и коэффициент поглощения. Было продемонстрировано, что можно улучшить эффективность поглощения оптической мощности фотодетектором без ущерба для коэффициента усиления и быстродействия устройства. Результаты работы могут быть использованы для разработки технологии молекулярно-лучевой эпитаксии по созданию лавинных фотодиодов Ge/Si с использованием структур для захвата фотонов с высоким коэффициентом усиления, быстродействием и коэффициентом поглощения. Полученные результаты могут быть применены в ряде направлений исследований, таких как микроскопия визуализации времени жизни флуоресценции, позитронно-эмиссионная томография, системы квантовой связи, а также  в лидарных технологиях.

Проведены исследования оптических параметров униполярной nBn-гетероструктуры с поглощающим слоем n-CdHgTe, фоточувствительном в средневолновом ИК диапа-зоне спектра, измерены спектры отражения и пропускания. Определены толщины и состав слоев, входящих в nBn-гетероструктуру на основе CdHgTe методом подгонки параметров по теоретической модели расчета, связывающей электрические векторы падающего, отраженного и поглощенного излучения в рассматриваемой многослойной структуре. Спрогнозирована ожидаемая граничная длина волны ИК фотоприемника на основе этой nBn-гетероструктуры