Публикации автора

Разработан метод определения характеристик многослойных полупроводниковых структур по спектрам ИК‐пропускания, и построена теоретическая математическая модель спектра пропускания, зависящая от коэффициента поглощения и ряда параметров эпитаксиальных слоев кадмий—ртуть—теллур (КРТ). Измерены и исследованы спектры ИК‐пропускания эпитаксиальных структур (ЭС) твердых растворов КРТ. ЭС КРТ р‐типа проводимости выращивались методами жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ) на подложках CdZnTe и молекулярно‐лучевой эпитаксии (МЛЭ) на подложках GaAs.

Исследованы параметры двухспектрального фотоприемного устройства (ДФПУ) формата 2x2x288 элементов, изготовленного на основе гетероэпитаксиальной структуры КРТ, выращенной методом жидкофазной эпитаксии. Элементы спектрального диапазона 8—12 мкм располагаются на поверхности МФЧЭ в узкозонном фоточувствительном слое КРТ, а элементы спектрального диапазона 3—5 мкм — в кармане глубиной порядка 6 мкм в широкозонном фоточувствительном слое КРТ. Расстояние между фоточувствительными линейками 2x288 спектральных диапазонов 3—5 и 8—12 мкм составляет менее 100 мкм при шаге 28 мкм. Фотоэлектрические характеристики обоих многорядных фоточувстви-тельных линеек формата 2x288 элементов ДФПУ спектральных диапазонов 3—5 и 8—12 мкм близки к теоретическому пределу, обусловленному шумом фонового излучения.

Исследованы зависимости шума и сигнала ИК МФПУ на основе фотодиодов из антимонида индия от температуры фона и времени накопления сигнала. Проведено сравнение полученных экспериментальных данных с расчетом фотоэлектрических параметров ИК МФПУ. Теоретические зависимости рассчитаны с использованием следующих характеристик ИК МФПУ: размеров ФЧЭ и фоточувствительного поля, спектрального диапазона чувствительности, геометрических размеров холодной диафрагмы, темнового тока и квантовой эффективности ФЧЭ. Экспериментальные и расчетные зависимости показали соответствие друг другу при значениях квантового выхода η = 0,46, и суммарного шума мультиплексора и измерительной системы 0,26 мВ, что хорошо согласуется с технологическими, конструктивными и схемотехническими характеристиками МФПУ.

Проведено моделирование характеристики спектральной чувствительности фотодиодов, изготовленных на основе гетероэпитаксиальных структур тройных соединений кад-мий—ртуть—теллур (КРТ) с учетом прохождения ИК-излучения через оптические просветляющие покрытия, гетероэпитаксиальные слои КРТ и подложку. Для оценки квантовой эффективности фотодиодов использовались одномерные модели p-n-перехода с длинной и короткой базой. Обработка численными методами спектральных характеристик чувствительности фотодиодов позволила провести оценки длины диффузии неосновных носителей заряда, скорости поверхностной рекомбинации на границах раздела рабочих фоточувствительных слоев КРТ, фотоэлектрической взаимосвязи между соседними фотодиодами матричных фотоприемных устройств, изготовленных на основе ГЭС КРТ, выращенных методами жидкофазной и молекулярно-лучевой эпитаксии.

Исследованы фотоэлектрические характеристики многорядного фотоприемного устройства формата 6x576 элементов на основе гетероэпитаксиальных структур полупроводникового соединения кадмий—ртуть—теллур, выращенных методами молекулярнолучевой эпитаксии. Для кристалла матрицы формата 6x576 элементов разработана топология с уменьшенным до 14 мкм шагом, которая является наиболее приемлемой для замены изделий формата 4x288 элементов в аппаратуре применения без изменения оптической системы, сканера и блока электронной обработки. Предложенные технические решения позволяют повысить удельную обнаружительную способность до значений более 2·1011 Вm-1 см·Гц1/2, а также улучшить разрешающую способность и поле зрения тепловизионных средств.

Исследованы матричные ультрафиолетовые фотоприемные модули (УФМ) формата 320х256 элементов на основе гетероэпитаксиальных структур AlxGa1-xN (ГЭС AlGaN), чувствительные в видимо-слепом и солнечно-слепом диапазонах УФ диапазона. ГЭС AlGaN выращивались методами мосгидридной эпитаксии (МОС) и молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) на сапфировых подложках. Качество p-i-n-фотодиодов оценивалось по измерению вольт-амперных характеристик

Исследованы матрицы чувствительных элементов на основе p–i–n-фотодиодов из AlGaN формата 320×256 элементов с шагом 30 мкм и размером фоточувствительной площадки 20×20 мкм2 для подтверждения возможности создания матричных ультрафиолетовых фотоприемных устройств. Качество p–i–n-фотодиодов оценивалось по измерению вольтамперных характеристик. Темновые токи, измеренные между разделенными элементами в мезаструктуре, составили менее 10–13 A, а сопротивление более 1012 Ом·см

Проведен анализ существующих моделей показателя преломления КРТ. Разработана усовершенствованная модель показателя преломления, основанная на уравнениях Хёви-Ван-дамма и Крамерса-Кронига. Усовершенствована методика определения характеристик многослойных ГЭС КРТ по спектрам ИК-пропускания. Использование новой модели показателя преломления позволило уменьшить значения среднеквадратичных отклонений расчётных зависимостей от экспериментальных на 1–2% для сложных структур, выращенных методами МЛЭ и осаждением из МОС.

Разработан новый метод определения квантовой эффективности и темнового тока фоточувствительных элементов матричных ФПУ. Метод основан на экспериментально опробованной аналитической модели этих устройств, позволяющей рассчитывать все их параметры, в том числе сигнал и шум приборов. Метод опробован и позволяет получить полный массив величин этих важнейших характеристик в матрицах фоточувствительных элементов. Метод позволяет быстро определить значения средней квантовой эффективности и темнового тока каждого фоточувствительного элемента матрицы и экспрессно квалифицировать качество приборов.

Исследованы характеристики матричных фотоприемных устройств формата 320×256 элементов с шагом 30 мкм на основе InGaAs, чувствительных в спектральном диапазоне 0,9─1,7 мкм. Матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) изготавливались по планарной и мезатехнологии. Измерены распределения темнового тока и спектральные характеристики фоточувствительности МФЧЭ при комнатной температуре и температуре охлаждения минус 20 °C. Получены тепловизионные изображения в режиме реального времени

Проведены расчеты спектра поглощения полупроводникового соединения CdHgTe по теоретической модели, основанной на явлении собственного поглощения и общей теории прямых межзонных оптических переходов, принимая во внимание модель Кейна и выведенные из нее выражения энергии запрещенной зоны, квазиимпульса, края валентной зоны легких и тяжелых дырок. Исследованы спектры поглощения экспериментальных структур КРТ с эпитаксиальным слоем заданной толщины. Проведено сравнение измеренных и рассчитанных спектров поглощения структур КРТ.

Методами атомно-силовой микроскопии, растровой электронной микроскопии и рефлектометрии проведены исследования морфологии поверхности полупроводниковых подложек из высоколегированного антимонида индия (InSb), предназначенных для эпитаксиального выращивания InSb. Изготовлены подложки на основе InSb с атомарно-гладкой поверхностью и малым количеством дефектов, пригодные для выращивания эпитаксиальных слоев InSb