Публикации автора

Проведен расчет температурных зависимостей темнового и фонового токов p+-n-пере-ходов с размерами 20x20 мкм, обнаружительной способности в максимуме спектральной чувствительности d*λ max, а также пороговой мощности P и времени накопления предполагаемого МФПУ формата 640x512 элементов. Показано, что улучшение пороговых параметров при температурах кристалла Т ≤ 100 К возможно за счет снижения фонового тока, а при Т > 100 К — за счет снижения темнового тока p+-n-переходов.

На основе анализа опубликованных и оригинальных экспериментальных результатов представлены две общие характерные особенности планарных p+—n-переходов на Si и InSb, а именно, наличие эффекта электротренировки и положительное влияние на прямые и обратные ветви ВАХ дополнительного короткозамкнутого близкорасположенного планарного p+—n-перехода. Обсуждены механизмы проявления каждой из этих особенностей и дано предположение о возможности их повторения на планарных p+—n-переходах из других полупроводниковых материалов.

Изготовлены и исследованы 64-элементные линейки фотодиодов на жидкофазных гомоэпитаксиальных структурах антимонида индия типа n (пленка) — n+(подложка) по базовой имплантационной технологии ОАО «Московский завод “САПФИР”». Показана возможность применения таких фотодиодов с одинаковым успехом при облучении как со стороны эмиттера (р+-слоя), так и со стороны подложки.

Приведены результаты экспериментального исследования влияния величины сопротивления поверхностного канала на электрические и фотоэлектрические характеристики p-i-n-фотодиодов большой площади с охранным кольцом, изготовленных на кремнии p-типа проводимости с удельным сопротивлением r ~ 20 кОм·см. Проведен анализ зависимостей темновых токов фоточувствительных площадок и охранного кольца, а также чувствительности, коэффициента фотоэлектрической взаимосвязи и ватт-амперных характеристик приборов от сопротивления канала для широкого интервала его значений. Определены оптимальная величина сопротивления канала для p-i-n-фотодиодов и требования к его значению на различных участках топологического рисунка поверхности при необходимости улучшения характеристик приборов.

Представлены результаты исследований, позволившие определить пути усовершенствования базовой топологии и технологии изготовления фотодиодов на кристаллах InSb. Введение этих усовершенствований снижает уровень темновых токов фотодиодов до значений < 3·10-11 А, соответствующих требованию к низкофоновым фотоприемникам спектрального диапазона 3–6 мкм, работающих в BLIR-режиме.

Исследованы температурные зависимости темновых токов и параметров пороговых фотодиодов на основе «низкоомных» и «высокоомных» кристаллов антимонида индия. Обнаружена смена механизма протекания темнового тока при температуре вблизи 90 К. Показаны и обсуждены преимущества пороговых фотодиодов на основе «низкоомных» кристаллов.

Проведено сравнение электрофизических и фотоэлектрических параметров малоразмерных многоплощадочных планарных фотодиодов из антимонида индия с кристаллами, изготовленными в рамках единой партии по четырём вариантам технологии: базовой с применением имплантации ионов бериллия и трём другим на основе базовой технологии, отличающимся уменьшенными значениями энергии, дозы имплантации и методом постимплантационного отжига. Показана перспективность применения фотонного отжига в сочетании с измененными режимами имплантации в базовой технологии. Это позволяет уменьшить число технологических операций и исключить применение токсичного моносилана и взрывоопасного водорода при выигрыше характеристик фотодиодов по интегральной токовой чувствительности на ~ 8 % и удельной обнаружительной способности на ~ 4 %.

В работе рассмотрены пути снижения уровней шумовых тока и напряжения планарных кремниевых фотодиодов, работающих в фотовольтаическом режиме. Экспериментально получены и обсуждаются зависимости шумовых параметров таких фотодиодов от толщины слоя Al контактной системы. Показана возможность улучшения шумовых свойств фотодиодов за счёт увеличения толщины слоя выше критического значения, определяемого глубиной контактного окна.

Представлены результаты по воздействию коротковолнового излучения и обратного смещения с широким диапазоном величин воздействующих факторов (энергии квантов и плотности потока фотонов, тока и напряжения обратного смещения) на вольтамперные характеристики, токи шума и сигнала, а также равномерности тока сигнала в многоплощадочных планарных фотодиодах р+–n-типа из антимонида индия. Исследования проводили непосредственно на кристаллах, а также макетах фотодиодов с этими кристаллами. Для обоих случаев воздействия все полученные результаты по деградации и восстановлению изучаемых параметров объясняются единой моделью на основе зарядки определённых участков поверхности кристалла «горячими» электронами, «разогретыми» до необходимых энергий либо поглощёнными квантами, либо электрическим полем области пространственного заряда р+–n-перехода, а также зависимости степени закрепления электронов на поверхности от величин воздействующих факторов. Делается вывод о том, что при проектировании и производстве следует учитывать возможности отказов ФД за счёт зарядки поверхности планарной структуры при сохранении бездефектной металлургической и планарной границ р+–n-перехода. Определены меры по устранению таких отказов.

Изучены фронтальные картины проводящих слоев на поверхности сапфировых растров с золотыми дорожками и планарные изменения проводящих слоев в процессе прогрева. Локально нанесенные на поверхность сапфировых пластин припои двух типов изучались в процессе 4-х часовых прогревов в открытой атмосфере с поэтапным повышением температуры от 90 C до 140 C. В качестве припоев использовались однокомпонентный (In) и трехкомпонентный (In-Ag-Au) сплавы. Оба типа припоя (In и In-Ag-Au) показали растекание по золоту, возрастающее с повышением температуры прогрева, причем припой второго типа показал растекание в значительно большей степени. Выявлены особенности картин растекания для каждого типа припоя и определены энергии активации процесса трансформации в каждом температурном интервале. Изучен элементный состав характерных участков растекания, предложена интерпретация полученных результатов.

Представлены результаты по воздействию коротковолнового излучения и обратного смещения с широким диапазоном величин воздействующих факторов (энергии квантов и плотности потока фотонов, тока и напряжения обратного смещения) на вольтамперные характеристики, токи шума и сигнала, а также равномерности тока сигнала в многоплощадочных планарных фотодиодах р+–n-типа из антимонида индия. Исследования проводили непосредственно на кристаллах, а также макетах фотодиодов с этими кристаллами. Для обоих случаев воздействия все полученные результаты по деградации и восстановлению изучаемых параметров объясняются единой моделью на основе зарядки определённых участков поверхности кристалла «горячими» электронами, «разогретыми» до необходимых энергий либо поглощёнными квантами, либо электрическим полем области пространственного заряда р+–n-перехода, а также зависимости степени закрепления электронов на поверхности от величин воздействующих факторов. Делается вывод о том, что при проектировании и производстве следует учитывать возможности отказов ФД за счёт зарядки поверхности планарной структуры при сохранении бездефектной металлургической и планарной границ р+–n-перехода. Определены меры по устранению таких отказов.

Работа посвящена модернизации топологии планарных фотодиодных кристаллов (ФДК) из антимонида индия с целью обеспечения их стойкости к коротковолновому (  1 мкм) облучению, а также экспериментальной оценке результатов модернизации. Показано, что стойкими к коротковолновому облучению при рабочих температурах (вблизи 77 К), являются такие ФДК, в контактные системы которых включены экраны, непрозрачные для коротковолнового излучения. Определены и экспериментально подтверждены требования к геометрическим параметрам, местоположению и электрическим связям экранов в контактной системе ФДК.