Публикации автора

Выращивание тонких диэлектрических плёнок Al2O3 методом атомно-слоевого осаждения на поверхности теллурида кадмия-ртути – перспективный метод пассивации поверхности полупроводника для создания матричных ИК-фотоприемников. Исследование направлено на поиск методов уменьшения плотности интерфейсных состояний встроенного в диэлектрик заряда, а также концентрации медленных ловушек в выращенных слоях для нескольких вариаций диэлектрических слоёв, включающих Al2O3 и SiOx. Показано, что при осаждении дополнительного слоя SiOx поверх Al2O3 удаётся добиться снижения плотностей эффективного накопленного заряда в диэлектрике и на интерфейсных состояниях, а также заряда, обусловленного медленными ловушками, до значений 4,61011 см–2 и –5,31010 см–2, соответственно. Прогнозируется возможность устранения эффекта гистерезиса вольт-фарадных характеристик МДП-структур Ni/SiOx/Al2O3/HgCdTe при определённом соотношении толщин SiOx/Al2O3.

Созданы и исследованы фотоприемные структуры КРТ средневолнового ИК-диапазона спектра (MWIR) на основе nBn-гетероструктур со сверхрешетками HgTe/CdHgTe в качестве барьеров. Выявлены новые технологические подходы для дальнейшего совершенствования методов пассивации поверхности nBn-архитектур и улучшения их характеристик. Измерены вольт-амперные и спектральные характеристики, а также основные параметры ФЧЭ экспериментальных образцов.

Проведены исследования тепловых нагрузок, возникающих в процессах ионно-плазменных процессов напыления и травления. Разработаны и оптимизированы режимы ионноплазменных процессов напыления, очистки от следов органических загрязнений и окислов для технологии матриц фотодиодов из структур кадмий—ртуть—теллур (КРТ), в которых температура пластин не превышает 70 С. Представлены результаты формирования ионно-плазменным травлением матриц индиевых столбчатых микроконтактов.

Исследованы температурные зависимости вольтамперных характеристик (ВАХ) фотодиодных структур на основе соединений CdHgTe (КРТ). Установлено влияние материала подложки для эпитаксиального роста на механизмы переноса заряда в полупроводниковых структурах. Показано, что КРТ фотодиоды на подложках Si обладают увеличенным током генерации-рекомбинации, по сравнению с фотодиодами, выращенными на подложках CdZnTe (КЦТ) и GaAs

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.

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.

Рассмотрен метод коррекции неоднородности чувствительности многоэлементных фотоприемных устройств (ФПУ) без использования опорных источников однородного излучения. Метод решает актуальную для оптико-электронных систем ИК-диапазона спектра задачу устранения неоднородности сигналов из-за различий чувствительности отдельных элементов ФПУ к входному потоку излучения. Для определения корректирующих коэффициентов используются сигналы сцены, по которым для каждого элемента определяется пара корректирующих коэффициентов по смещению и чувствительности. Процесс коррекции состоит в периодически выполняемой процедуре определения корректирующих коэффициентов и непрерывно выполняемой процедуре корректирования сигналов. Рассмотрены способы технической реализации метода и получены расчетные выражения для определения корректирующих коэффициентов. Проанализированы факторы, характеризующие точность метода в зависимости от сцены, которые определяют его применимость как для матричных, так и для многорядных ФПУ со сканированием.

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.

Рассмотрен метод обнаружения дефектных элементов матричных фотоприемных устройств (МФПУ) в процессе калибровок. Обнаружение дефектных элементов осуществляется по порогам показателя дрейфа, оценок временного шума и постоянной составляющей. После горячей калибровки определяют коэффициенты чувствительности, по которым также происходит обнаружение дефектов. Приведены распределения по элементам МФПУ и гистограммы значений дрейфа и частотных зависимостей шума, измеренные с помощью формирователя тепловизионного изображения на основе МФПУ формата 256x256, спектрального диапазона 8—12 мкм на фотодиодах из полупроводникового соединения кадмий—ртуть—теллур (КРТ).

Изготовление матричного фотоприемника (МФП) с высокими параметрами требует выполнения комплектующих деталей внутри прибора с минимальными коэффициентами отражения. По стандартной технологии для этого используется нанесение различных антиотражающих покрытий на детали (ZnS, ZnSe, чернение). Проведена обработка поверхности тонкостенных деталей из ковара в целях получения определенной шероховатости для снижения зеркального отражения в рабочем диапазоне длин волн МФП. Разработаны бинарные растворы на основе азотной кислоты.

Проведено математическое моделирование ячейки секции накопления кремниевой БИС считывания матричных фотоприемных устройств с построчным накоплением с использованием программного пакета схемотехнического моделирования в формате PSpice. Исследовано влияние пульсаций напряжений управляющих сигналов на выходной сигнал. Объяснен экспериментально обнаруженный ранее дополнительный шум многорядных фотоприемных устройств, работающих в режиме временной задержки и накопления (ВЗН), возникающий при неравномерном движении сканирующего устройства.