Научный архив: статьи

Разработаны, изготовлены и исследованы одноэлементные и матричные гетеродинные фотоприемные устройства (ГФПУ) на основе КРТ-фотодиодов. Фоточувствительные элементы (ФЧЭ) размещены в холодной зоне вакуумного криостатируемого корпуса, сопряженного с микрокриогенной системой охлаждения (МКС), работающей по циклу Стирлинга. ГФПУ обладают большим быстродействием и высокой чувствительностью и могут широко применяться в ИК-аппаратуре для измерения скорости объектов, в системах ориентации и управления, лазерной локации, дальнометрии, оптических средствах связи.

Рассмотрены вопросы межслойной изоляции и планаризации при изготовлении мультиплексоров с двухуровневой металлизацией. Приведены параметры разработанного КМОП-мультиплексора для микроболометрических матриц форматом 160X120.

Проведены электронографические исследования структуры аморфных кремниевых пленок, полученных магнетронным распылением в вакууме, и поликристаллических кремниевых пленок, полученных пиролизом моносилана при пониженном давлении. Отмечены лучшее структурное совершенство поликремниевых затворов и больший процент выхода мультиплексоров, использующих аморфные кремниевые пленки. В качестве омических контактов к болометрическим слоям на основе высокоомного a-Si рассмотрена система аморфный кремний — ванадий.

Приведены результаты испытаний на безотказность работы трех групп многорядных и матричных фотоприемных устройств (МФПУ) ФУК5М формата 4x288 элементов и ФУК6М формата 384x288 элементов, предназначенных для аппаратуры регистрации тепловых изображений в спектральном диапазоне 8—12 мкм. В процессе испытаний контролировались средние значения вольтовой чувствительности Su и удельной обнаружительной способности D* каналов ФУК5М и фоточувствительных элементов (ФЧЭ) ФУК6М.

Основная идея разработки алгоритма заключается в таком подходе, что любое входное изображение можно условно считать состоящим из нескольких калибровочных сегментов с разной степенью интенсивности.

Дано описание основных технологических операций по сборке матричных охлаждаемых фотоэлектронных модулей (ФЭМ) с применением полимерных клеев. Приведены обоснование выбора соответствующих полимерных клеев и необходимость разработки специальных составов для выполнения отдельных технологических операций. Описаны составы, химические основы, эксплуатационные характеристики выбранных клеев, а также технология их применения в операциях сборки ФЭМ.

Приведены результаты экспериментального исследования свойств фотодиодных структур на основе CdxHg1-xTe (0,2 ≤ x ≤ 0,3), изготовленных методом обработки поверхности материала р-типа ионами индия с энергией 1—5 кэВ и ионами аргона с энергией 250 эВ. На основе анализа электрических и фотоэлектрических свойств полученных структур сделан вывод о более качественных структурах, полученных при обработке ионами индия, чем при обработке ионами аргона. Сделано предположение, что это связано с меньшими на два порядка дозами облучения ионами индия, необходимыми для формирования инверсного слоя, чем дозами облучения ионами аргона.

На основе точного решения уравнения Ланжевена рассчитана спектральная плотность флуктуаций фототока обратносмещенного p-n-перехода с короткой базой SJph(ω) для случая омического и блокирующего контактов к базе. Показано, что так же, как и в случае p-n-перехода с длинной базой, в случаях омического и блокирующего контактов к базе SJph (ω) в достаточно широком частотном диапазоне определяется формулой Шоттки. При этом вне зависимости от структуры p-n-перехода на высоких частотах шумы фототока обусловлены случайным характером процессов рассеяния, а на низких частотах — случайным характером процессов фотогенерации и рекомбинации.

На основе точного решения уравнения Ланжевена рассчитана спектральная плотность флуктуаций диффузионного тока обратносмещенного p-n-перехода с короткой базой SJd для случаев омического и блокирующего контактов к базе. Показано, что так же, как и в случае р-n-перехда с длинной базой в случае омического и блокирующего контактов к базе SJd в достаточно широком частотном диапазоне указанная спектральная плотность определяется формулой Шоттки. При этом на высоких частотах шумы диффузионного тока обусловлены случайным характером процессов рассеяния, а доминирующий механизм шума на низких частотах определяется типом контакта к базе.

Рассмотрены вопросы оценки вероятности безотказной работы матричных фотоприемных устройств (МФПУ) через такие измеряемые параметры, как удельная обнаружительная способность, ограниченные шумом мощность (NEP) и облученность (NEI). Показано, что технические требования к МФПУ позволяют однозначно оценивать вероятность безотказной их работы.

В результате анализа физических процессов, проходящих в ИК-матричных фотоприемных устройствах (МФПУ) при их работе и хранении, разработаны методы ускоренных испытаний безотказности и сохраняемости этих устройств. Метод ускоренных испытаний безотказности основан на учете распределения величины скорости отказов на разных этапах рабочего цикла МФПУ и представляет собой метод с уплотнением рабочих циклов. Показано, что для охлаждаемых до температур жидкого азота матричных фотоприемников определяющее влияние на надежность оказывает число циклов “включение— выключение”. Метод ускоренных испытаний сохраняемости основан на контролируемом воздействии, ускоряющем процессы старения МФПУ. Экспериментально оценено влияние температурных воздействий на характеристики старения матричных фотоприемников на основе фотодиодов из КРТ. Разработанные методы позволяют существенно сократить время испытаний на безотказность и сохраняемость.

Исследованы фотодиоды Шоттки Au—n-GaP (толщина Au ~10 нм) при высоких температурах. Показано, что при температурах выше 70 ° С последовательное сопротивление фотодиода растет необратимо. Отжиг фотодиодов при Т = +125 ° С способен увеличить квантовую эффективность фотодиода на 66 %, температура Т = +300 ° С является предельной для таких фотодиодов. Деградация фотодиодов Шоттки (ФДШ) связана с температурным изменением структуры Au-пленки на поверхности полупроводника.