Прикладная физика

Тройной раствор теллурида-кадмия-ртути (КРТ, HgCdTe) один из немногих полупроводниковых материалов, используемый для конструирования фотодиодов с высокими параметрами. Проведен оценочный расчет параметров перспективной P+-ν()-N+-фотодиодной структуры на основе КРТ, предназначенной для построения матриц фоточувствительных элементов с малым темновым током. Уменьшение темнового тока достигается за счет использования усовершенствованной трехслойной архитектуры, состоящей из высоколегированных контактных слоев КРТ, между которыми располагается слаболегированный поглощающий слой, в котором подавляются процессы тепловой генерации-рекомбинации. Таким образом, в заданном спектральном диапазоне темновые токи ФЧЭ на основе трехслойной архитектуры КРТ уменьшаются до предела, задаваемого фоновым излучением и механизмом излучатель-ной рекомбинации, а при условии полного обеднения области поглощения – до значения, определяемого механизмом генерации-рекомбинации Шокли-Рида-Холла.

Проведено исследование структур металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) на основе n-HgCdTe (КРТ), выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ), в конфигурации NBN, предназначенных для разработки на их основе инфракрасных (ИК) детекторов с пониженными темновыми токами для MWIR и LWIR спектральных областей. Методом спектроскопии комплексной проводимости исследовано 7 типов МДП-структур. Показано, что измерения частотных зависимостей адмиттанса МДП-приборов позволяют точно определить дифференциальное сопротивление барьерной структуры. Установлено, что для одной из исследованных структур дифференциальное сопротивление определяется объемной компонентой темнового тока, а компонента поверхностной утечки не оказывает существенного влияния на измеряемый адмиттанс. Показано, что в случае решения проблемы пассивации меза-структур возможно изготовление эффективных MWIR и LWIR nBn, NBN-детекторов на основе МЛЭ HgCdTe с высокими пороговыми параметрами.

Показано, что предварительная термическая обработка в кислороде и азоте при 1150 С в течение нескольких часов значительно снижает неравномерность в распределении времени жизни неосновных носителей заряда в кремнии, выращенном методом Чохральского, при последующих диффузионных процессах. Полученный результат объясняется образованием при отжиге приповехностной зоны с пониженной концентрацией кислорода, в которой подавляется рост кислородных преципитатов.

Представлены результаты исследования структур металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) на основе n-HgCdTe nBn-структуры со сверхрешеткой в барьерной области. Исследования проводились методом спектроскопии адмиттанса в широком диапазоне температур, который позволяет определять широкий спектр свойств полупроводниковых гетероструктур. Получены зависимости адмиттанса от частоты и напряжения, а также временные зависимости релаксации электрической ёмкости при импульсной подаче напряжения смещения. Определена зависимость концентрации основных носителей заряда от температуры. По температурным зависимостям продольного сопротивления объема эпитаксиальной пленки и концентрации основных носителей заряда получены значения энергий активации. Проведен анализ влияния ИК-подсветки на различные характеристики структуры. Показано, что наличие постоянной ИК-подсветки приводит к изменению уровня ёмкости как в режиме инверсии, так и в режиме обогащения

Проведено исследование электрофизических и фотоэлектических характеристик барьерных фоточувствительных структур в конфигурации NBN на основе n-HgCdTe (КРТ). Исследовано семь различных типов фоточувствительных структур для MWIR и LWIR диапазонов инфракрасного (ИК) излучения, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ). Проведены измерения вольт-амперных характеристик (ВАХ), как темновых, так и при наличии засветки. Определены параметры NBN-структуры, реализующей максимальные значения фототока и минимальные значения темновых токов в рабочем интервале напряжений смещения V для повышенных рабочих температур.

Рассматривается возможности использования халькогенидных стеклообразных полупроводниковых пленок (ХСП) для записи голографических информации. Приведены схемы и результаты исследования дифракционный эффективности в зависимости от времени экспозиции и голографических характеристик халькогенидных стеклообразных полупроводниковых пленок под влиянием -облучения. Установлено, что в интервале доз облучения (103–109 Р Рентген,) оптические свойства ХСП пленок и дифракционные эффективности записанных голограмм практически не меняются. Также доказано, что срок хранения записанных голограмм при определенных условиях составляет 15 лет и более.

Представлены экспериментальные результаты исследования монокристаллического Si (111), легированного хромом. Исследования проводились с использованием метода спектроскопии комбинационного рассеяния света (Рамановская спектроскопия). Обнаружено, что легирование переходных элементов к чистому кремнию приводит к уменьшению интенсивности рамановских пиков в несколько раз, а также к образованию дополнительных пиков на спектрах.

Проведено исследование адмитансных характеристик структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДП), в качестве полупроводника в которой использовалась nBn-структура на основе эпитаксиальных слоев Hg1-xCdxTe, выращенных методом МЛЭ со сверхрешёткой в барьерной области. Построены зависимости концентрации основных носителей заряда и величины произведения дифференциального сопротивления области пространственного заряда (ОПЗ) на площадь структуры от температуры. Определены параметры границы раздела Al2O3/Hg1-xCdxTe, такие как плотность и характерное время перезарядки поверхностных состояний. На температурной зависимости дифференциальной проводимости ОПЗ обнаружены две группы максимумов, на основании положения которых определены энергии активации носителей заряда, одна из которых соответствует ширине запрещенной зоны контактного слоя.

Исследовался процесс ионно-лучевого синтеза структур «кремний-на-изоляторе», основанный на двухстадийной имплантации, сначала ионов кислорода, затем ионов свинца в качестве стеклообразователя. С помощью методов вторичной ионной масс-спектрометрии и оже-спектроскопии анализировались фазовые преобразования, про-исходящие в синтезируемом скрытом слое при постимплантационном отжиге.
Обнаружено, что с началом термообработки происходит быстрый спинодальный распад твердого раствора SiOx–PbOx, образовавшегося на стадии имплантации.
Затем начинается процесс медленной релаксации на фоне «восходящей» диффузии атомов свинца. При этом скрытый слой изолятора уплотняется и выравнивается по толщине. В конечном итоге он формируется в виде трехслойной структуры, средняя ее часть является оксидом кремния, легированного свинцом, боковые части состоят из свинцово-силикатной фазы.

Представлены результаты исследований темновых токов nB(SL)n-структур со сверхрешёткой (СР) в барьерной области на основе Hg1-xCdxTe, выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ), в широком диапазоне условий проведения эксперимента. Темновые токи измерялись в диапазоне температур от 11 К до 300 К для мезаструктур с различными диаметрами поперечного сечения. Определены температурные зависимости объемной компоненты плотности темнового тока и плотности тока поверхностной утечки. Показано, что в исследованных структурах вольт-амперные характеристики (ВАХ) формируются как объемной, так и поверхностной составляющими тока в зависимости от температуры и напряжения смещения.

В широком диапазоне температур проведено исследование механизмов формирования темнового тока и фототока в nBn-структуре на основе n-HgCdTe, выращенной
методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ), со сверхрешеткой в барьерной
области. Исследовано влияние различных уровней постоянной подсветки на электрические характеристики структур. Проведен анализ поведения объемной компоненты тока JB и компоненты тока поверхностной утечки JS при различных напряжениях смещения и температурах. Исследование показало сильную зависимость плотности темнового тока от температуры. Продемонстрировано существенное влияние
постоянной подсветки ИК-светодиодом на значение плотности тока. Показано доминирование компонент тока JB над JS во всём исследованном диапазоне напряжений смещения и температуры.

Приведено исследование перспективного метода прецизионной обработки пластин монокристаллического кремния, который помогает решить проблему дефектообразования при создании контактного слоя Cr-Au ввиду недостаточно малой шероховатости поверхности.