Публикации автора

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.

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.

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.

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.

Спроектирована микросхема считывания для линейки ИК‐фотодиодов на основе КРТ формата 6x576 c ВЗН в холодной зоне. Сдвиг между элементами в направлении, перпендикулярном сканированию, — 14 мкм. Топология кристалла разработана для КМОП‐технологии с проектными нормами 0,8 мкм, двумя уровнями поликремния и двумя уровнями металла.

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.

Представлены результаты исследования процессов ионно‐лучевого и высокочастотного катодного травления напыленных слоев индия для формирования микроконтактов. Изготовлены матрицы микроконтактов высотой более 10 мкм с шагом 28 мкм формата 384×288. Ширина канавки, разделяющей индиевые микроконтакты, не превышает 5 мкм.

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.