Архив статей журнала
Разработана конструкция и изготовлены матричные ФЧЭ на основе полупроводникового твердого раствора HgCdTe на подложках из кремния форматом 640×512 элементов с шагом 25 мкм с длинноволновой границей чувствительности 5 мкм по уровню 0,5. Разработаны схема и топология, по которым изготовлены матричные мультиплексоры форматом 640512 элементов с шагом 25 мкм, обеспечивающие рабочие режимы на тактовой частоте до 10 МГц. Методом гибридной сборки на индиевых столбах изготовлено матричное ФПУ форматом 640512 элементов с шагом 25 мкм. Лучшие образцы ФПУ характеризуются следующими параметрами: средняя величина NETD < 13 мК, количество работоспособных элементов > 99,5 %.
В работе на основе энергетических характеристик оптико-электронной системы (ОЭС) предложена модель расчета максимальной дальности обнаружения l(, T) объекта наблюдения с учетом характеристик ОЭС, таких как: освещенность Ei(, Т) в плоскости изображения, апертура, диаметр входного зрачка и параметров ФПУ, таких как отношение сигнал/шум, пороговая мощность, площадь фоточувствительного элемента (ФЧЭ), площадь матрицы. Проведена оценка дальности обнаружения объекта наблюдения в спектральном диапазоне 8–10 мкм, максимальное значение которой составило порядка 3,4 км.
Оптимизирована толщина матричных фотоприемных устройств средневолнового диапазона формата 640512 элементов с шагом 15 мкм на основе антимонида индия. Измерены интегральные распределения толщины и разброса толщины по площади матричного фоточувствительного элемента. Определена оптимальная толщина из сравнения зависимостей интегральных распределений толщины объемной структуры утоньшенного антимонида индия с оценкой видимости миры в МФПУ.
В работе представлены результаты расчетного конструирования антиотражающих покрытий на поверхности антимонида индия и их практической реализации с использованием пленкообразующих материалов ZnS, YF3, Si и SiO2, осажденных методами магнетронного распыления, электронно-лучевого и резистивного испарения, определены показатели преломления используемых пленок. Измерены спектральные характеристики отражения полученных однослойных, двухслойных, трехслойных и более антиотражающих покрытий в средневолновом ИК-диапазоне. Проанализированы возможности минимизации отражения от поверхности антимонида индия в средневолновом ИК-диапазоне спектра.
Рассматриваются варианты схемотехники накопительных ячеек с аналогово-цифровым преобразованием в матричных ФПУ длинноволнового ИК-диапазона. Обосновывается необходимость многократного увеличения зарядовой емкости накопительной ячейки для улучшения пороговых характеристик ФПУ. Предлагается новый вариант накопительной ячейки с аналогово-цифровым преобразованием, имеющий ряд преимуществ перед аналогами: высокая линейность, малое потребление, низкий уровень шума. Приводятся результаты исследования тестового кристалла КМОП интегральной схемы считывания, изготовленной по технологии HCMOS8D АО «Микрон» с проектной нормой 0,18 мкм.
Исследованы спектральные характеристики фотоприемных устройств (ФПУ), детектирующих излучение в средневолновом инфракрасном (ИК) диапазоне спектра, изготовленные на основе антимонида индия, предназначенные для обнаружения, распознавания и идентификации тепловых объектов. Проведен расчет квантовой эффективности в зависимости от конструктивных параметров фотодиодов с учетом прохождения излучения через антиотражающее покрытие, а также с учетом отражения от границы раздела «p+-слой/омический контакт» с последующим повторным поглощением в структуре фотодиода. Разработана аналитическая модель коэффициента поглощения антимонида индия с учетом эффекта Бур-штейна-Мосса и правила Урбаха. Определена оптимальная толщина базового слоя фотодиода при различных значениях времени жизни неосновных носителей заряда.
Исследованы МДП-структуры In/Al2O3/InSb и In/SiOx/АО/InSb методами низкочастотных и высокочастотных C-V характеристик. Диэлектрические слои на поверхности пластин антимонида индия диаметром 2 формировались методами атомно-слоевого осаждения и гибридным способом, включающим анодное окисление и термическое напыление. Были построены карты распределения фиксированного заряда и величины плотности состояний на границе раздела полупроводник-диэлектрик, оценена морфология поверхности. Распределение значений Dit по площади для МДП-структуры In/Al2O3/InSb не превышало 9 %. Средние значения фиксированного заряда, NF, для МДП-структур In/Al2O3/InSb и In/SiOx/АО/InSb составили 1,41011 см-2 и 2,91011 см 2, соответственно. Использование Al2O3, нанесённого методом атомно-слоевого осаждения, может быть использовано для пассивации фотодиодных матриц на основе антимонида индия.
Для задачи дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в коротковолновом инфракрасном (ИК) диапазоне спектра наиболее перспективны матричные и многорядные фотоприемные модули коротковолнового инфракрасного (ИК) диапазона спектра на основе гетероэпитаксиальных структур материалов тройного раствора кадмий-ртуть-теллур (КРТ, HgCdTe) и тройного раствора индий-галлий-арсенид (InGaAs), чувствительные в спектральном диапазоне от 1 до 2,5 мкм. Анализируются возможные архитектуры фоточувствительных элементов, обеспечивающие пониженные темновые токи и шумы.
Рассматриваются пути совершенствования и исследуются темновые токи и параметры гетероструктур n-on-p-типа на основе HgCdTe в широком температурном диапазоне, а также параметры барьерных структур р+-B-n-N+-типа на основе InGaAs.