Публикации автора

Проведены исследования электрофизических и фотоэлектрических свойств LWIR nBn-структур на основе HgCdTe со сверхрешеткой в барьерной области для экспериментальной демонстрации её работоспособности. На основе выращенных методом МЛЭ в ИФП СО РАН двух различных эпитаксиальных плёнок n-HgCdTe с барьерным слоем в виде свехрешётки были изготовлены две тестовые nBn-структуры с мезаструктурами различного диаметра. Были исследованы вольт-амперные характеристики при комнатной температуре. Для обеих структур наблюдается тенденция к увеличению общей плотности тока при уменьшении диаметра мезаструктуры, что свидетельствует о значительном вкладе тока поверхностной утечки в общий ток структуры. Результаты анализа компонент темнового тока и энергий активации показали, что обе исследованные структуры по своим фундаментальным параметрам являются пригодными для детектирования излучения в LWIR диапазоне. На одной из исследованных структур обнаружен фототок при постоянной ИК подсветке при низких криогенных температурах. При небольших напряжениях смещения (менее –0,1 В) происходит значительное увеличение тока при воздействии подсветки, и это влияние увеличивается при уменьшении температуры.

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.

Представлены экспериментальные результаты по облучению ионами бора эпитаксиальных пленок КРТ с различными варизонными слоями в приповерхностной области материала. Показано, что наблюдаемые отличия результатов ионной имплантации в эпитаксиальные пленки МЛЭ КРТ с переменным составом в области внедрения имплантанта и объемный материал КРТ главным образом обусловлены различной динамикой накопления электрически активных радиационных дефектов и зависимостью электрофизических свойств материала от состава КРТ. Анализ распределения электрически активных дефектов по глубине облученного материала свидетельствует о том, что дополнительные факторы, связанные с наличием градиента состава в области внедрения имплантанта, не оказывают определяющего влияния на миграцию первичных радиационных дефектов.

Для эпитаксиальных структур CdHgTe (КРТ) с варизонным слоем разработана технология получения пассивирующего покрытия “диоксид кремния—нитрид кремния” с использованием плазмохимических процессов. Проведено комплексное физико-химическое и электрофизическое исследование диэлектриков. Определены оптимальные технологические условия синтеза двухслойного диэлектрика. Для определения основных параметров МДП-структур использованы измерения высоко- и низкочастотных вольт-фарадных характеристик (ВФХ). Определены значения напряжений плоских зон, плотности фиксированного заряда. Показано, что для структур CdHgTe/SiO2/Si3N4 типичен малый отрицательный заряд, плотность которого не превышает 2⋅10-5 Кл/м2. Тангенс угла диэлектрических потерь составляет 1⋅10-2 на частоте 500 кГц. Плотность токов утечки при температуре 80 К не превышает 1⋅10-9 А/см2 при 5⋅105 В/см.

Экспериментально исследовано влияние сопротивления объема и приповерхностных варизонных слоев на электрофизические и фотоэлектрические характеристики МДП-структур, созданных на основе гетероэпитаксиального КРТ, выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ). Показано, что для структур без варизонного слоя при составе x = 0,22 в сильной инверсии дифференциальное сопротивление ОПЗ ограничено процессами туннельной рекомбинации через глубокие уровни.

Экспериментально исследованы свойства границ раздела HgCdTe с двухслойным диэлектриком SiO2 /Si3N4 и с анодным оксидом с помощью МДП-структур, созданных на основе гетероэпитаксиального HgCdTe, выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ). Показано, что двухслойный диэлектрик SiO2 /Si3N4 хорошо подходит для пассивации поверхности матричных фотодиодов из-за возможностей управления зарядами в диэлектриках и на границе раздела.

Проведены экспериментальные исследования электрофизических характеристик МДП-структур на основе HgCdTe/CdTe, HgCdTe/CdTe/SiO2/Si3N4 и HgCdTe/CdTe/ZnTe. Для всех структур были определены значения плотностей фиксированного и подвижного зарядов в диэлектрике, а также рассчитана плотность поверхностных состояний вблизи середины запрещенной зоны. Показано, что наилучшая граница раздела наблюдается при использовании в качестве функционального диэлектрика CdTe, сформированного в процессе выращивания гетероэпитаксиальных структур.

Методом малосигнальной фотоЭДС проведены исследования полевой и частотной зависимостей фотосигнала для МДП‐структур на основе варизонного материала кадмий— ртуть—теллур (КРТ), выращенного методом молекулярно‐лучевой эпитаксии (МЛЭ). Определено время жизни неосновных носителей заряда в области пространственного заряда КРТ для различных составов рабочего слоя и различных диэлектрических покрытий. Для МДП‐структур на основе HgCdTe/CdTe, HgCdTe/CdTe/SiO2/Si3N4 и HgCdTe/CdTe/ZnTe n- и p-типов проводимости определен вид зависимости малосигнальной фотоЭДС от напряжения при использовании в качестве функционального диэлектрика слоев CdTe, сформированных в процессе выращивания гетероэпитаксиальных структур.

Рассмотрена модель солнечного элемента на основе p+-i-n+-Si-структуры, включающей слои квантовых точек Ge в собственной области. Для определения эффективности преобразования солнечного элемента проведен расчет фототока в рассматриваемой p+-i-n+‐структуре. В результате расчета дана оценка степени влияния квантовых точек на эффективность преобразования солнечной энергии фотопреобразователя.

Рассчитаны вольт‐фарадные характеристики МДП‐структур на основе эпитаксиального n-Hg0,77Cd0,23Te с учетом вырождения и непараболичности при разных аппроксимациях значений интегралов Ферми‐Дирака. Оценена емкость, связанная с туннелированием через ловушки, для МДП‐структур на основе n-Hg0,775Cd0,225Te. В результате численного решения уравнения Пуассона построены вольт‐фарадные характеристики МДП‐структур на основе эпитаксиального HgCdTe с приповерхностными варизонными слоями, учет наличия которых необходим для правильной интерпретации экспериментальных данных.

Экспериментально исследованы фотоэлектрические и электрофизические характеристики МДП‐структур на основе гетероэпитаксиальной структуры (ГЭС) HgCdTe МЛЭ с неоднородным распределением состава CdТе. Показано, что увеличение состава CdТе на поверхности приводит к увеличению дифференциального сопротивления области пространственного заряда для МДП‐структур на основе p-Hg0,78Cd0,22Te. Наибольшее влияние периодических барьерных областей с резко повышенным составом CdТе на электрические характеристики МДП‐структур на основе n-Hg0,7Cd0,3Te проявляется при расположении этих областей вблизи границы раздела диэлектрик—полупроводник.

Рассмотрено влияние различных видов облучения на свойства твердых растворов теллуридов кадмия и ртути. Показано, что данный материал практически не теряет своих качеств при облучении потоками электронов до 1017 см-2 и гамма‐квантами дозами до 106 Р. Механизмы образования электрически активных радиационных дефектов (РД) сходны в эпитаксиальных пленках и в объемном материале. Наблюдаемые отличия результатов облучения на эпитаксиальных пленках с переменным составом и объемном материале обусловлены различной динамикой накопления электрически активных РД