Научный архив: статьи

Разработана математическая модель плазмонного модулятора лазерного излучения на основе метаматериала с наноразмерным металлическим слоем. Получены исходные данные (число слоев и их толщины, материалы слоев и согласующих призм и др.) для конструирования модуляторов на длины волн 0,63; 1,15; 3,39 и 10,6 мкм. Построен и исследован лабораторный макет модулятора на длину волны 0,63 мкм.

Предложен мультиспектральный тепловизор с фильтрующим устройством на основе наклонного интерферометра. Проведены расчеты возможных параметров мультиспектрального тепловизора. Ожидается, что подобные устройства могут быть пригодны для получения пространственной и спектральной информации о быстро протекающих явлениях, например взрывных.

Рассмотрено современное состояние и научно‐технологические предпосылки развития ряда базовых технологий инфракрасной фотоэлектроники: полупроводниковых фоточувствитель-ных материалов, твердотельных фотопреобразователей для ИК-, УФ- и терагерцовой областей электромагнитного излучения, многоспектральных и быстродействующих приборов, метаматериалов и нанотехнологий для создания новых классов оптико‐электронной аппаратуры. Представлены результаты создания ряда фотоприемных устройств, “смотрящих” и ВЗН‐матриц из Cd02Hg08Te, InSb, InGaAs, GaPAs, PbS, PbSe, Si и Ge для областей спектра 8— 12, 3—5, 1—2 мкм с числом элементов 2x96, 2x256, 4x288, 2х(2х288), 6x576, 128x128, 256x256, 320x256, 384x288 и других систем цифровой обработки и синтеза изображений, матричных формирователей тепловизионного видеосигнала на их основе.

Рассмотрено современное состояние и научно‐технологические предпосылки развития ряда базовых технологий инфракрасной фотоэлектроники: полупроводниковых фоточувствительных материалов, твердотельных фотопреобразователей для ИК-, УФ- и тера-герцовой областей электромагнитного излучения, многоспектральных и быстродействующих приборов, метаматериалов и нанотехнологий для создания новых классов оптикоэлектронной аппаратуры. Представлены результаты создания ряда фотоприемных устройств, “смотрящих” и ВЗН‐матриц из Cd02Hg08Te, InSb, InGaAs, GaPAs, PbS, PbSe, Si и Ge для областей спектра 8—12, 3—5, 1—2 мкм с числом элементов 2x96, 2x256, 4x288, 2х (2x288), 6x576, 128x128, 256x256, 320x256, 384x288 и др., систем цифровой обработки и синтеза изображений, матричных формирователей тепловизионного видеосигнала на их основе.

В аппаратуре на основе МФПУ среднего инфракрасного диапазона спектра динамическая взаимосвязь может существенно ухудшить тактико-технические характеристики. В данной работе разработана методика оценки динамической взаимосвязи и выявлены основные закономерности явления, проведено исследование динамической взаимосвязи при различных технологиях изготовления матричных фоточувствительных элементов (МФЧЭ) и различных пассивирующих покрытиях. Результаты исследований показали, что для уменьшения динамической взаимосвязи, повышения воспроизводимости и величины чувствительности МФПУ, необходимо применять пассивацию напылением пленки ZnS.

На основе точного решения уравнения Ланжевена рассчитаны корреляторы случайных полей (СП) концентрации и тока подвижных носителей заряда в гомогенном полупроводнике и в ИК фотодиоде с базой конечной длины. Показано, что в базе p–n-перехода рассматриваемые СП являются неоднородными даже при нулевом смещении, когда кон- центрация и ток подвижных носителей заряда не зависят от координаты. Установлено, что равновесные СП концентрации и тока подвижных носителей заряда в объеме гомогенного полупроводника являются однородными, а в приповерхностных областях — неоднородными даже при нулевой скорости поверхностной рекомбинации. Обоснована оптимальная структура ИК-фотодиода с коррелированной обработкой сигнала и шума.

В данной работе исследовано влияние условий синтеза коллоидных квантовых точек на количество и типы поверхностных состояний, которые, в свою очередь, определяют быстродействие фотосенсоров на их основе. Показано, что замена этандитиола на β-меркаптоэтанол позволяет повысить быстродействие фоторезисторов на осно- ве ККТ HgTe на три порядка.

Рассмотрена физика работы новой смотрящей ИК гибридной матрицы на основе HgCdTe р-n-переходов. Проанализированы предельные пороговые характеристики таких матриц на спектральные диапазоны 3 - 5 и 8 - 14 мкм. Архитектура рассматриваемых матриц намного проще чем у существующих: накопительные емкости занимают всю площадь под фоточувствительной ячейкой, а в качестве элементов коммутации используются сами фоточувствительные р-n-переходы. Накопительные емкости могут быть изготовлены на основе диэлектриков с относительно высокой диэлектрической проницаемостью (типа TiO2 и интегрированных сегнетоэлектриков). В отличие от фото-ПЗС и -ПЗИ, в рассматриваемой матрице не используется перенос заряда между пространственно разнесенными электродами. Определены параметры фоточувствительных и накопительных элементов, при которых реализуются наибольшие времена накопления и пороговые характеристики, близкие к теоретическому пределу. Показано, что в принципе рассматриваемая матрица обладает уникальными параметрами и в ней могут быть подавлены шумы усилителя типа 1/f. Так, матрицы, площадь фоточувствительного р-n-перехода которых составляет 20х20 мкм2, могут работать в BLIP-режиме и иметь время накопления фотосигнала и формат, равные постоянной времени человеческого глаза и 1024х1024 элементов для диапазона 3 - 5 мкм и, соответственно, 300 мкс и 256х256 элементов для диапазона 8–10 мкм при температуре фона 300 К.

В статье рассмотрено современное состояние с разработкой фотоприемников и фотоприемных устройств, работающих в диапазоне длин волн электромагнитного излучения 0,1—0,38 мкм. Приведен обзор мировых достижений и тенденций развития этой области фотоэлектроники на основе различных полупроводниковых материалов. Рассмотрены основные физико-технические проблемы создания второго поколения ультрафиолетовых фотоприемных модулей на основе соединений АIII-N.

В статье проведен анализ современного состояния твердотельной фотоэлектроники для тепловизионной и теплопеленгационной аппаратуры нового поколения. Приведены последние результаты разработок фотоэлектронных модулей для задач тепловидения и теплопеленгации в спектральных диапазонах 1—3, 3—5 и 8—12 мкм, а также для ультрафиолетового диапазона. Рассмотрены основные физико-технологические проблемы создания фотоэлектронных модулей, а также проблемы создания фоточувствительных материалов для них. Приведен прогноз развития направления. Описаны совместные достижения государственного научного центра «НПО «Орион» и факультета физической и квантовой электроники Московского физико-технического института (государственного университета).

В данной работе рассмотрены два метода исследования многорядного фотоприемного устройства (ФПУ) с режимом временной задержки и накопления (ВЗН), предназначенного для регистрации точечных источников оптического излучения. Первый метод предполагает использование оптико-механической системы сканирования, а также имитатора излучения целевого объекта, второй — равномерную засветку матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) модулированным излучением абсолютно черного тела (АЧТ). Представлена математическая модель ВЗН-ФПУ, позволившая оценить влияние таких факторов, как закон распределения чувствительности по площади ФЧЭ, форму пеленгационной характеристики, передаточную функцию электронного тракта и др., на значения параметров ФПУ. Произведено сравнение экспериментальных и теоретических результатов. Показано, что значения пороговых характеристик, рассчитанных по каждому из методов, совпадают c учетом значения найденного коэффициента пересчета.

Разработана модель диэлектрической проницаемости для полупроводников со структурой цинковой обманки. Проведен расчет и построены модели показателя преломления и коэффициента поглощения гетероэпитаксиальных слоев соединений группы AIIIBV в расширенном диапазоне энергии излучения, а именно, 0,4—6,0 эВ.