Источник: www.vimi.ru/confer/orion/16-4-r.htm ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ СА39 Портативный измеритель слабых фототоков для исследования фотодиодов на спектральную область 0,2 - 1,1 мкм Представлен портативный прибор для измерения фототока и фотозаряда различных типов фотодиодов, обладающих спектральной чувствительностью в области 0,2…1,1 мкм. Этот прибор предназначен для исследования чувствительности разрабатываемых фотодиодов, оперативной оценки уровней засветки различных фотоприемников при создании приборов различного назначения. Измеритель фототока портативен, прост и удобен в работе, после включения питания сразу готов к измерениям. Показания прибора выводятся на четырехзначный жидкокристаллический индикатор. Измеритель тока имеет три переключаемых диапазона: 10 -10…10-6 А (10-7…10-3 Кл), 10-9…10-5 А (10-6…10-2 Кл), 10-8…10-4 А (10-5…10-1 Кл).Основные технические характеристики
Измеритель фототока обладает низким энергопотреблением, что позволяет использовать его как в лабораторных, так и в полевых условиях. Время непрерывной работы от одного элемента питания составляет 1500 ч. Предусмотрен автоматический контроль напряжения питания прибора. Исследуемый (или калиброванный) фотодиод подключается к прибору с помощью гибкого электрического кабеля, длина которого может достигать 1 м. Это позволяет при проведении измерений размещать фотодиод в различных труднодоступных местах. Данный измеритель фототока может стать базовым модулем для создания целого ряда оптических приборов, если его соединить с фотодиодом, обладающим соответствующей спектральной характеристикой. СА40 Геометрическая калибровка телевизионных систем с твердотельными ФПУ Для получения информации о форме объектов в настоящее время используются различные измерительные методы. В бесконтактных телевизионных системах информацию о размерах и форме объектов получают при обработке оцифрованных изображений, создаваемых приемной системой. Одной из важнейшей характеристик систем данного класса является взаимосвязь координат оцифрованного изображения с координатами плоскости изображения, совпадающей с плоскостью фотоприемного устройства (ФПУ). В докладе представлены разработанные в ГосНИИАС методика и аппаратура для калибровки телевизионных измерительных систем, использующих в качестве входных устройств телевизионные камеры с твердотельными ФПУ. На основе анализа технологических и конструктивных параметров телекамер сформулированы требования к аппаратуре и методике калибровки, приведена блок-схема проведения эксперимента. Оптическая схема и описание установки, приведенные в докладе, наглядно иллюстрируют реализованную идею калибровки пикселов оцифрованного изображения. Методика проведения калибровки включает в себя следующие разделы: 1. Оценка неравномерности чувствительности исследуемого ФПУ по площади. 2. Оценка чувствительности аппаратуры оцифровки телевизионного сигнала, 3. Геометрическая выставка ФПУ относительно установки калибровки. 4. Оценка погрешности фиксации объектов. 5. Обработка результатов. В заключительной части доклада представлены полученные результаты калибровки, рассмотрены их точностные характеристики. СА41 Лазерно-интерферометрический измерительный комплекс ГИПО для контроля оптических элементов и систем ИК аппаратуры Измерительный комплекс обеспечивает возможность технологического и аттестационного контроля параметров линз и зеркал, в т.ч. с асферическими поверхностями, а также центрированньк оптических систем в видимой и ИК областях спектра. Можно оперативно измерить: - отклонение рабочей поверхности линзы или зеркала световым диаметром до 200 мм от заданной формы; - размер наименьшего кружка рассеяния и пропускание линзы или объектива на нескольких лазерных длинах волн от l =0.63 мкм до l =10.6 мкм;распределение энергии в кружке рассеяния на рабочей длине волны; передний и задний фокальные отрезки линз и объективов и децентрировку. В интерферометрической части комплекса в качестве фокусирующих и образцовых оптических элементов, а также оптических компенсаторов используются синтезированные голограммы и дифракционные решётки. Предусмотрено компьютерное управление процессом измерения и обработки результатов. В докладе излагаются особенности методики измерений оптических параметров в ИК диапазоне; приводятся результаты контроля ряда линз и объективов, изготовленных из различных материалов (оптическое стекло, плавленный кварц, германий и др.). CA42 Прибор для контроля тепловых полей с измерением температуры При решении ряда задач необходима информация о распределении температуры по поверхности объекта, выявлению мест локального перегрева и количественной оценки температуры мест перегрева В СКБ ТНВ был разработан и изготовлен малогабаритный тепловизор с пироэлектрическим измерительным каналом. Тепловизор использовался для качественной оценки распределения температуры по поверхности наблюдаемых объектов, а количественные измерения проводились пирометром. При этом разработанный и изготовленный образец представлял собой единое изделие, у которого поле зрения пирометра и марка тепловизора совмещены в пространстве предметов. Разработанный прибор имеет следующие характеристики:
СА43 Оптико-электронный модуль для обнаружения взрывчатых веществ Для обнаружения взрывчатых веществ используется метод диодной лазерной спектроскопии. В основе метода лежит регистрация летучих компонент (продуктов разложения) взрывчатых веществ. Их детектирование осуществляется в ближней ИК области на основе составных частот. Использование ближнего ИК диапазона позволяет отказаться от систем глубокого охлаждения фотоприемника. Чувствительность прибора зависит от интенсивности линий в выбранном спектральном диапазоне и длины оптического пути, который проходит излучение. Разработанные в последнее время в ИОФ РАН многопроходные оптические системы конструкции С.М. Чернина позволили на порядок увеличить длину оптического пути при заданных габаритах с соответствующим улучшением чувствительности. Модуль состоит из диодного лазера на область 1,6 мкм и германиевого фотодиода. В настоящее время достигнут порог обнаружения следов веществ превышает чувствительность обоняния собак, специально дрессированных на поиск взрывчатых веществ. Достоинства раработанного прибора: небольшой вес и габариты, возможность создания переносного прибора, возможность проведения градиентных измерений, отсутствие подвижных частей. СА44 Программная среда для моделирования обработки изображения ИК ВЗН приемника и ее применение для оптимизации низкофоновой ВЗН-матрицы диапазона 3..5 мкм. Для исследования прохождения сигнала и оптимизации конструкции систем с ИК фотоприемниками (ФП) разработана программная среда, позволяющая проследить воздействие различных физических процессов на исходное тепловое изображение.Программная среда представляет собой компьютерную модель, состоящую из следующих последовательно обрабатываемых блоков:
Влияние оптического тракта. Блок предназначен для учета пропускания атмосферы, оптики и функции рассеяния точки. Блок учета влияния ФП. Предназначен для преобразования падающего квантового потока в поток носителей заряда на выходе ФП. Учитываются спектральная чувствительность, квантовая эффективность, апертурная характеристика (в том числе наличие области периферической чувствительности), характер расположения ФП в фокальной плоскости, а также шум темнового тока и 1/f. Влияние входного устройства. Учитываются инерционность, накопление заряда и шум ВУ, а также шум мультиплексирования/считывания. Конечным результатом работы модели служит изображение, полученное из исходного после прохождения сигналом всех этапов преобразования. Специальный блок анализа позволяет рассчитать пороговые и частотно-контрастные характеристики смоделированного фотоэлектронного тракта по изображению в любом "сечении". Представленная модель обладает следующими достоинствами:Прозрачность. Разработчик имеет возможность проследить влияние каждого элемента тракта на изображение. Моделирование ВЗН традиционным способом зачастую является громоздким. Поэтому эффективно применение модели, например, в таких случаях, когда вектор скорости движения изображения не совпадает с направлением столбцов матрицы, что имеет место в реальных ВЗН-системах, а также в случае сложного расположения апертур ФП. Модель проста, удобна, обладает интуитивно понятным интерфейсом. В докладе представлены примеры обработки изображений конкретными фотоприемными утройствами: однорядной линейкой из 128 элементов и ВЗН-приемником формата 128*32 элемента. Применение разработанной программной среды позволило оптимизировать топологию фотоприемной части низкофоновой гибридной ИК ВЗН-матрицы на основе антимонида индия форматом 128*32 элемента. СА45 Возможности использования химических лазеров в спутниковых системах лазерной локации и подсветки В рамках научных исследований, проводимых под эгидой федеральной космической программы России, рассмотрены возможности наблюдения и локации наземных, воздушных и космических целей при их подсветке с помощью химических лазеров различного типа, размещаемых на спутнике. ИК-локация с лазерной подсветкой имеет перспективу для контроля околоземного космического пространства с целью обеспечения безаварийной эксплуатации долговременных космических аппаратов и орбитальной пилотируемой станции. Известно, что, HF- и DF-химические лазеры могут работать в различных спектральных диапазонах ИК-области: 1,3 - 1,4 мкм; 2,6 - 3,1 мкм; 3,6 - 4,2 мкм и 10,6 мкм. Существующие модели импульсных химических лазеров позволяют осуществлять подсветку излучением мощностью 108 - 1010 Вт при длительности импульса ~ 1 мкс. В непрерывных химических лазерах (на моделях малой размерности) может быть получено частотно-модулированное излучение средней мощностью 10 - 100 кВт.В диапазонах 2,6 - 3,1 мкм и 3,6 - 4,2 мкм имеются лучшие условия наблюдения и локации по сравнению с диапазоном 8 - 14 мкм: минимальный уровень фоновых шумов, возможности использования неохлаждаемых фотоприемников, снижение вероятности появления ложных целей и пр. Повышается также контрастность изображений, прежде всего, в условиях, неблагоприятных для традиционных методов ИК-наблюдения и фоторегистрации. Применение мощных многоцветных HF(DF)-лазеров дает возможность подбора длин волн излучения и энергетической освещенности, наиболее отвечающих условиям наблюдения и спектральному альбедо цели. Лазерная подсветка позволит, по расчетам, осуществлять локацию и подсветку целей в приземном слое атмосферы и на поверхности Земли в условиях ограниченной видимости: ночью, через туман, дым или мглу. За счет лазерной подсветки дальность работы ИК-приборов наблюдения может значительно превышать метеорологическую дальность видимости в оптическом диапазоне. При этом расстояние от лазера подсветки до цели может составлять 10 тыс. км и более. Получены расчетные требования к лазерной подсветке для различных условий и вариантов построения комплексов приемно-передающей аппаратуры, включая однопозиционный и двухпозиционный. В частности, представляет интерес совместное функционирование спутника подсветки и орбитального ИК-телескопа, расположенного на другом спутнике. Полученные в ходе работ результаты показывают возможность реализации данных предложений с использованием существующего задела в области ракетно-космических средств, лазерной техники и оптоэлектроники. СА46 Электродиализный метод глубокой очистки воды .Последние десятилетия приоритет в совершенствовании средств вооружения сдвигается в область наукоемких технологий: микроэлектроники, лазерной и микропроцессорной техники - развитие которых, в свою очередь, немыслимо без использования сверхчистых компонентов, к которым в первую очередь относится деионизованная вода. Поэтому технология ее получения играет первостепенное значение в связи с тем, что более 50% процессов обработки полупроводниковых структур являются "мокрыми" и от глубины очистки воды зависит качество изделий. Анализируются технико-экономические параметры прямоточных электродиализных аппаратов. Определены перспективные направления применения электродиализа - очистка технических стоков фотоэлектроники и аналогичных производств. СБ 01 Высокотемпературный магнитотермоэлектрический экструдированный материал на основе твёрдого раствора Bi85Sb15Кристаллы твердых растворов систем Bi-Sb имеют высокую термо и магнитотермоэлектрическую эффективность в области низких температур. Однако низкая механическая прочность обусловленной слоистой структурой ограничивают их практическое применение. В данной работе получены высокоэффективные и достаточно прочные экструдированные материалы на основе твердого раствора Bi 85Sb15 легированные акцепторными примесями Рb и исследованы их электропроводность (s ), коэффициенты термо э.д.с. (a ) , Холла (Rx) и теплопроводности (c ) в интервале температур 77-300 К и напряженностях магнитного поля до ~74 · 104 А/м.На основании зависимости s (T), a (T), и c (T) рассчитано значение термоэлектрической добротности Z=(a 2s )/c исследованных образцов. Для нелегированного образца Z с ростом температуры падает от ~5,8 · 10-3 К-1 при ~80 К до ~1,1· 10-3 К-1 при ~300 K. Для легированных образцов Z с ростом температуры в начале растет, а затем падает. При этом с ростом степени легировании максимум на кривой температурной зависимости Z смешается в область более высоких температур, а значения Z соответствующие максимуму на этих кривых сперва кривых до 0,005 ат. % Рb растёт и при этой концентрации достигает значению равной ~5,0 · 10-3 К -1 при ~ 200 К, а затем уменьшается.Нелегированные образцы и образцы с концентрацией Рb до 0,01ат.% имеют электронный тип проводимости во всем интервале температур образцы же с концентрацией Рb 0,05 ат.% и выше обладают дырочным типом проводимостью от ~ 77 до ~130 К. В магнитном поле наибольшее значение добротности с р-типом проводимостью имеют образец легированный 0,05 ат.% Рь, Z которого достигает значение ~0,84 · 10-3 К-1 при 80 К в интенсивности магнтного поля ~35 · 104 А/м.С ростом температуры магнитнотермоэлектрическая добротность (ZМТЭ) уменьшается. С ростом напряженности магнитного поля ZМТЭ растет и температура перехода в дырочной проводимости смешается в область высоких температур. Уменьшение термоэлектрической и магнитнотермоэлектрической добротности с температурой связано, в основном с уменьшением обсалютного значения термо э.д.с. Полученные данные позволяют рекомендовать экструдированный материал Bi 85Sb15 c 0,005 ат %Pb в качестве n-ветвей термоэлементов при ~200 К и Bi85Sb15 с 0,05 ат.% Рb в качестве р-ветвей при ~80 К в электронных охладителях.СБ 02 Источник интенсивного пучка ионов с низкой энергиейДля ряда научных и технологических задач, например, пучково-плазменного взаимодействия в термоядерных установках, обработки поверхности материалов без радиационных повреждений, требуются сильноточные ручки ионов с малой энергией. В известных способах получения пучков их ток и энергия пропорциональны друг другу, поэтому эти способы не позволяют достичь высокой эмиссии при низком ускоряющем напряжении. Метод первоначального ускорения частиц и их последующего замедления приводит к значительной потере исходного тока. В плазменных ускорителях велик разброс энергий частиц, они на выходе из источника приобретают азимутальный импульс, формируемые пучки являются трубчатыми. В настоящей работе предлагается разделить процессы ионообразования и ускорения частиц с тем, чтобы ионы поступали в область извлечения только с тепловой скоростью. Ускорение ионов целесообразно проводить плазмооптическим способом за счет фиксации потенциала пространства замагниченными электронами. В таком случае ускоряющее поле самосогласованным образом реализуется независимо от пространственного заряда ионов. Поэтому ток пучка не является функцией его энергии в тех пределах, пока применимо приближение плазмооптики. Нижний предел энергии ускоренных ионов определяется тепловой энергией электронов плазмы, которая для разряда с накаливаемым катодом в продольном магнитном поле порядка 10 эВ. Разряд поджигался в цилиндрической камере, которая помещалась между плоскими ферритовыми магнитами, позволяющими получать достаточно однородное поле напряженностью 250 Э. Ионы извлекались из разряда через узкую длинную щель в боковой стенке камеры, что позволяло получать пучки ленточной формы. При плотности тока ионов аргона в плазме 1 А/см2 формировался пучок с током 50 мА. Следует добавить, что при установлении электрического поля в прианодном слое электронов, они совершают азимутальный дрейф в скрещенных Е1Н полях. И для достижения равновесной концентрации электронов их дрейф должен быть замкнутым. Это налагает жесткие требования к симметрии системы, подвода коммуникаций только через торцы камеры, что не всегда выполнимо. В таком случае дрейф становится незамкнутым и равновесная концентрация электронов уменьшается. Для восстановления убыли электронов на торце системы располагалась накаливаемая нить, ориентированная в плоскости среза анода. Эмиссия нити обеспечивает эквипотенциализацию магнитных силовых линий и компенсацию пространственного заряда ионного пучка. СБ03 Термоэлектрическая эффективность экструдированных образцов твердых растворов Bi 0.5Sb1..5Te.3 и Bi2Te2.7Se0.3 с различными размерами зеренИсследованы влияния размеров зерен исходного порошка и термообработки на термоэлектрическую эффективность (Z) экструдированных образцов твердых растворов Bi0.5Sb1..5Te.3 и Bi2Te2.7Se0.3 в интервале температур от ~ 77 до 350 К. Добротность Z твердых растворов была вычислена из данных измерений температурных зависимостей электропроводности (s ), коэффициентов термо-э.д.с.( a ) и теплопроводности ( c ) по выражению. Также была рассчитана Z термоэлементов указанных твердых растворов из измерений градиентов температуры D Т max, возникающей за счет эффекта Пельтье.Размеры зерен указанного порошка синтезированного твердого раствора составляли 50,100,160,200,315,630,1000 мкм. Установлено, что в случае твердого раствора Bi 0.5Sb1..5Te.3 максимальная Z наблюдается в образцах с размерами зерен ~ 630 мкм и прошедших термообработку в вакууме при 690 К в течение 5 часов. В случае же твердого раствора Bi2Te2.7Se0.3 максимальная Z наблюдается в образцах не прошедших термообработку с размерами зерен ~ 630 мкм.Рентгенографические исследования показали, что наблюдается корреляция между термоэлектрической добротностью и степенью текстуры, происходящих в образцах в процессе экструзии за счет пластической деформации. Показано, что результаты удовлетворительно объясняются влиянием текстуры и структурных дефектов на концентрацию и подвижность носителей заряда, а также на механизм рассеяния фононов. СБ04 Особенности роста эпитаксиальных пленок PbSе 1-XTeХВ настоящей работе рассматривается особенности роста эпитаксиальных пленок PbSе 1-xTex (x = 0,2) на подложках BaF2 методом молекулярно-лучевой эпитаксии.Определены оптимальные значения скорости конденсации и температуры подложки при которых получаются пленки с более совершенной структурой. Проведено комплексное исследование особенностей роста пленок в корреляции с их электрофизическими свойствами. Структура пленок контролировалась электронографическим, рентгенодифрактометрическим и электронномикроскопическим методами. Установлено, что эпитаксиальные пленки PbSе 1-xTex на подложках (111) BaF2 растут плоскостью (111)пл || (111)подл. Выявлено, что при температурах подложки выше 360оС выращенные эпитаксиальные слои имеют монокристаллическую структуру с полушириной кривого качания рентгеновской дифракции W1/2 = 80-:-100 // и их электронограммы индицируются на основе кубической решетки с параметром a = 6,19Å .Исследованием морфологии поверхности образцов на электронном микроскопе установлено однородность полученных эпитаксиальных пленок и отсутствие вторичных включений. При температурах подложки 400-:-430 оС и скоростях конденсации 9-:-10 Å /сек, значения подвижности и концентрации носителей заряда соответственно равны: m = 2,3 · 104см2/В× сек, n = 1-:-1,2 · 1017см-3.CБ05 Химическое травление твердых растворов Cd1-xHgxTe в растворе HNO3-HCl – органических кислотных материалахИзучалась зависимость между скоростями травления твердых растворов Cd1-xHgxTe и составом используемых для травления органических кислотных систем HNO3-HCl в воспроизведенных гидродинамических условиях с использованием вращающегося диска.В качестве органических кислот использовались как уксусная, винная, так и лимонная кислота. Образцы подвергались травлению в течение 2-8 мин при снятии слоя 50-80 мкм для удаления поврежденных слоев. Реактивы для травления были приготовлены непосредственно перед травлением, чтобы использовать кислоты высокой чистоты. После травления образцы были промыты в дистиллированной воде. С использованием математического планирования эксперимента были разработаны скорости равного травления поверхностей Cd1-xHgxTe в таких растворах и также были изучены состояния поверхности определены пределы концентрации полирующих растворов. Было показано: что только небольшая область составов полирующих растворов имеет место в случае системы HNO3-HCl – СН3СООН. Замена СН3СООН на щавелевую или лимонную кислоту ведет к увеличению области составов полирования и при этом получается очень хорошее качество. Таким образом показано, что при использовании комплексообразующих агентов (органических кислот) СН3СООН ® щавелевая кислота ® лимонная кислота область составов полирующих растворов в соответствующей тройной системе увеличивается и улучшается качество обрабатываемой поверхности. Были построены зависимости скоростей травления от скорости вращения диска для растворов с различными концентрациями травящих компонентов.Из температурной зависимости скорости травления была определена энергия опривации при растворении Cd1-xHgxTe в растворах HNO3 – HCl -органическая кислота.Исследованнные растворы системы HNO3 – HCl - органическая кислота были использованы для химической полировки твердых растворов Cd1-xHgxTe при скоростях травления 0,5 – 40 мкм/мин. Добавление гликоля к этим растворам ведет к уменьшению скорости травления и сокращению области составов полирования в системе HNO3 – HCl – органическая кислота.СБ06 Распределение профилей радиационных дефектов в КРТ после ионной имплантации В работе представлены оригинальные результаты теоретических и экспериментальных исследований распределений нарушений кристаллической решетки в узкозонных твердых растворах теллурида кадмия ртути (КРТ) после имплантации ионов при различных условиях. Исследованы профили пространственного распределения дефектов при имплантации ионов в КРТ для различных условий внедрения: доза облучения, тип и энергия ионов, плотность тока ионов, скорость набора дозы. Проведены расчеты профилей распределения электрически активных радиационных дефектов с учетом генерации комплексов дефектов вакансионной природы. Экспериментально определены профили распределения дефектов при внедрении ионов водорода и аргона при малых постоянных плотностях тока ионов, а также при внедрении ионов меди, вольфрама и алюминия при импульсном воздействии с высокой плотностью тока ионов. Методами вторичной ионной масс-спектрометрии, электрон-позитронной аннигиляции, р oзерфордовского обратного рассеяния ионов и дифференциальных Холловских измерений получены профили распределения внедренных ионов, вакансионных и протяженных дефектов, а также электрически активных дефектов, соответственно. Проанализированы особенности профилей рассматриваемых дефектов при различных условиях внедрения ионов.При внедрении импульсных пучков ионов высокой мощности поверхностные профили распределения атомов примеси и особенности распределения профилей электрически активных дефектов объясняются соответственно применением полиэнергетического состава пучка ионов и определяются процессами "самоотжига" первичных радиационных дефектов, зависящим от скорости набора дозы облучения. СБ 07 Формирование p-n-переходов в кртИзучены процессы создания р-п-переходов в эпитаксиальных слоях и объемном материале КРТ. Для их создания использованы методы имплантации мышьяка и бора, травление материала в ВЧ-ртутной плазме, диффузия легирующих примесей (мышьяк и сурьма). Исследованы процессы легирования эпитаксиальных слоев КРТ, используя разные методы внедрения легирующих примесей для управления глубиной залегания р-п-переходов. Определена температурная зависимость коэффициента диффузии мышьяка в однородных и варизонных слоях КРТ. Легирование эпитаксиальных слоев при росте методом ИКД осуществлялось с ионно-имплантированного источника и с поверхностного слоя, полученного ВЧ-напылением. Определены закономерности поведения мышьяка в исследуемых структурах - глубина залегания р-п-перехода при диффузии с ионно-имплантированного источника всегда больше, чем при диффузии с поверхностного слоя; коэффициент диффузии мышьяка возрастает с ростом содержания кадмия в эпитаксиальном слое. Разработана технология получения инверсного слоя в материале п-типа травлением в ВЧ-ртутной плазме. Получены инвертированные слои п-типа проводимости толщиной до 20 мкм с концентрацией носителей ~ 1015 см-3, подвижностью 8· 104см2/Вс, временами жизни неравновесных носителей заряда ~ 10-6 с для состава х=0.27 при T=77К. Показано, что для конкретной дозы облучения толщина инверсного слоя существенно зависит от концентрации дырок и фонового легирования. Зависимость толщины инверсного слоя от состава твердого раствора КРТ значительно слабее. Исследованы ВАХ и спектральные характеристики фоточувствительных структур, полученных разными методами и проведен сравнительный анализ разных технологических аспектов изготовления р-п-переходов. Проведена оценка влияния внутреннего электрического поля на свойства фоточувствительных структур, изготовленных на основе варизонных эпитаксиальных слоев КРТ. СБ08 Низкотемпературная электрическая активация атомов бора, имплантированная в пленки МЛЭ HgCdTe p -ТИПА Применение ионной имплантации бора для создания п-р переходов в Hg1-xCd хTe p-типа (КРТ) представляет повышенный интерес, так как бор является донорной примесью в этом полупроводниковом соединении. Формирование п-р переходов в гетероструктурах HgCdTe/CdTe/GaAs, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ), проводилось с помощью низкотемпературной электрической активация имплантированных атомов бора. Выращивание слоев МЛЭ КРТ проводилось на установке "Обь".Состав КРТ на границе "пленка-буферный слой" имел значение х=0.3, а в рабочем слое - ах=0.225±0.005. Толщина активного слоя составляла 9 мкм. В широкозонном слое толщиной 0.35 мкм состав пленки КРТ увеличивался до х=0.40 на поверхности. Сразу после роста пленки МЛЭ КРТ имели n-тип проводимости. После отжига при температуре 210°С в течение 120 часов в инертной атмосфере они конвертировались в р-тип с концентрацией дырок p=(6-9)х1015 см-3 и подвижностью m p=500-600 cм2хВ-1хс-1.Пленки МЛЭ КРТ р -типа с анодным окислом толщиной 100 нм имплантировались при комнатной температуре ионами В + с энергией 350 кэВ, дозойЗх10 13-1х1015 см-2. Аналогичные контрольные образцы в тех же режимах имплантировались ионами N+. Также проводилась двойная имплантация ионов B+ и N+.Постимлантационный отжиг под анодным окислом проводился в атмосфере азота в двухступенчатом режиме при 250°С в течение 2 ч, а затем при 200 oС в течение 22 ч.Для исследования имлантированного приповерхностного слоя применялись дифференциальные холловские измерения при 77 К с анализом методом "спектр подвижности + многозонная подгонка", оптическое отражение и вторичная ионная масс спектроскопия. Было установлено, что поверхность пленки МЛЭ КРТ не теряет ртуть при отжиге под анодным окислом в процессе постимплантационного отжига в данных условиях. Коэффициент примесной активности имплантированных атомов бора достигал 20% и он увеличивался с ростом дозы. Впервые обнаружено, что эффективность электрической активации бора увеличивается в процессе термоциклирования от комнатной температуры до 77 К. Было установлено, что имплантированный азот является активной акцепторной примесью. Фоточувствительные п-р переходы в пленках МЛЭ КРТ р-типа формировались имплантацией ионов бора в окна фоторезиста как без отжига, так и с помощью низкотемпературного активационного отжига под анодным окислом. СБ 09 Исследование условий выращивания методом жидкофазной эпитаксии эпитаксиальных слоев CdxHg1-xTe для матричных ИК-фотоприемников.Эпитаксиальные слои полупроводниковых твердых растворов CdxHg1-xTe - основной материал для создания матричных ИК-фотоприемников. Эпитаксиальное выращивание CdxHg1-xTe на подложки Cd0.96Zn0.04Te (111)В проводили из растворов-расплавов на основе Те при температурах 515-:-495оС в запаянной кварцевой ампуле с удалением остатков раствора-расплава путем центрифугирования. Исследованы морфология поверхности и структурное совершенство слоев в зависимости от геометрии ростовой ячейки, способа создания пересыщения в жидкой фазе, скорости принудительного охлаждения системы подложки-раствор-расплав и степени перегрева жидкой фазы на начальных стадиях проведения процесса эпитаксии. Состав (х), толщину (d) и величины однородности распределения по площади D х и D d выращенных слоев контролировали по спектрам оптического пропускания. Параметры d и D d дополнительно контролировали по сколу с помощью оптического микроскопа. На основе решения системы двумерных нестационарных уравнений конвективной диффузии в приближении Буссинеска проведено численное исследование гидродинамических процессов происходящих в жидкой фазе при проведении процессов эпитаксии. Результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными. На основе комплекса проведенных исследований установлена основная причина возникновения волнообразного макрорельефа на поверхности эпитаксиальных слоев, заключающаяся в формировании фронта кристаллизации в условиях конвективного массопереноса в жидкой фазе на начальных стадиях проведения процесса эпитаксии. Определена область изменения технологических параметров процесса в рамках которой при заданных значениях x и d макрорельеф на поверхности выращиваемых гетероструктур отсутствует, разнотолщинность эпитаксиальных слоев составляет Dd < = 1мкм при однородности распределения состава по площади D х <= 0.003. Для поверхности полученных в этих условиях эпитаксиальных слоев характерен сглаженный террасный микрорельеф, а плотность дислокаций в них составляет Nd <= (1-:-5)104 см-2. После термообработки в парах Hg при 340-:-360оС эпитаксиальные слои имеют р-тип электропроводности с концентрацией дырок р=(0.5-:-2.0).1016см-3 и их подвижностью m >=500 см2/Вс. В результате комплекса проведенных исследований разработаны режимы воспроизводимого получения методом жидкофазной эпитаксии гетероструктур Cd1-yZnyTe/CdxHg1-xTe с параметрами, обеспечивающими создание матричных ИК-фотоприемников CБ10 Формирование наноразмерных высоколегированных профилей бора в кремнии мощными ионными пучками Перспективность использования барьеров Шоттки на основе кремния для создания фотоприемников ИК диапазона связана с возможностью снижения потенциального барьера на границе металл-полупроводник. Варьировать высоту потенциального барьера при конкретно заданных материалах можно путем создания на поверхности полупроводника тонкого слоя с другой концентрацией легирующей примеси. В данной работе для снижения эффективной высоты потенциального барьера предложено создавать на поверхности кремния р-типа проводимости высоколегированный наноразмерный слой с помощью внедрения атомов бора методом ядер отдачи. Облучение пластины кремния с нанесенным слоем бора толщиной 10 нм проводилось ионами алюминия на сильноточном импульсном ускорителе, обеспечивающем генерацию пучков ионов с плотностью тока 4-10 А/см2 , энергией 30-150 кэВ/n (n - заряд иона). Пленка бора наносилась на поверхность кремниевых пластин методом катодного распыления на постоянном токе. Формирование мощного ионного пучка основано на ускорении ионов из предварительно созданной взрывоэмиссионной плазмы [1]. Травление пленки бора после облучения проводилось в растворе царской водки. На облученных образцах проводился температурный отжиг в парах водорода в диапазоне 500-800 ° С. В работе проведено изучение профилей распределения внедренных методом ядер отдачи атомов бора в монокристаллические пластины кремния а также качественный анализ пленок бора и поверхности кремния методом ВИМС. Для всех используемых в эксперименте доз облучения (числа импульсов) от 1013 до 1015 ион/см2 наблюдается качественно одинаковая картина распределения атомов бора по глубине. Наличие высокой концентрации атомов бора на поверхности (1-5) · 1020 см-3), а затем резкий спад на первых 10-30 А. Наблюдается насыщение абсолютных значений концентрации бора в узком слое на поверхности (10 А) от дозы облучения. С ростом дозы облучения происходит уширение высоколегированных профилей распределения атомов бора. Изучение профилей легирования после отжига показало, что изменять параметры профиля распределения бора можно изменением дозы облучения или температурой и длительностью после имплантационного отжига. В работе также представлены результаты измерения электрофизических параметров этих образцов с помощью СВЧ бесконтактной методики. Установлено, что после облучения вблизи поверхности образуется высокоомный слой. Проведение отжига при температурах более 700 ° С приводит к формированию проводящего приповерхностного слоя с толщиной порядка 10 нм и концентрацией дырок более 1018 см-3. [1] Ремнев Г.Е. и др.// Приборы и техника эксперимента. - 1997. - №5. - С.152-156 СБ11 Оптические свойства плёнок Pb1-xSnxSe легированных индиемИсследован оптический край поглощения эпитаксиальных слоев Pb1-xSnxSe (0,03 <=x <=0.07) -n и -р типа проводимости с концентрацией и подвижностью носителей заряда соответственно N=(2-5).1016см-3 и m =(3.104-600) м2/B.c. Плёнки бьли выращены методом молекулярно-лучевой эпитаксии из предварительно синтезированного твердого раствора Pb1-xSnxSe, легированного индием. Структура плёнок исследовалась электронографическим, рентгенодифрактометрическим и электронномикроскопическими методами. Совершенные плёнки толщиной d = 1-1,5 мм были получены при температуре подложки порядка (400-450)±0,5С° Величина полуширины кривой качания рентгеновской дифракции сильно зависит от структурного совершенства поверхности подложки и изменяется в пределах W=100-200град. Плёнки имеют зеркально-гладкую поверхность в плоскости роста {111, 100}; в качестве подложки были использованы свежесколотые и полированные пластины BaF2{111,100}. Состав плёнок определялся по спектральному распределению длинноволновой фотопроводимости. Для уменьшения концентрации носителей заряда и плотности вакансий плёнки были легированны индием. Измерения спектров отражения R(l ), проведенные с помощью двухлучевого спектрофотометра UR-20 показали, что R(l ) постоянна во всем измеренном ИК - диапазоне спектра (5-15мкм) при Т=77-ЗООК и R=0,45. Спектры пропускания D(l ) были измерены одно-лучевом спектрофотометре ИКС-21 при Т=77-ЗООК. Коэффициент поглощения К (l ) дается формулой:К(l )= 1/d ln[(1-R)2/2D + Ö (1-R)4/4D2 + R2]. Найдено, что края собственного поглощения смещается в коротковолновую область спектра для легированных индием плёнок Pb1-xSnxSe (N >= 0,6вес%). По-видимому, что связано с тем, что индий уменьшает некоторое увеличение ширины запрещенной зоны Eg вPb1-xSnxSe . Коэффициент К(l ) начиная К~10см-1 до К=103 см-1 хорошо описывается прямой линией в координатах: K1/2 (hw ) при Т=77-300К, что характерно для непрямых оптических переходов. Значение Eg при Т=77-300К было определено экстраполяцией данных К1/2(hw ) к К=0. Для Pb0,93Sn0,07Se<In> - Eg=0,144 эВ (77К) и для Pb0,93Sn0,07 Se -Eg=0,12 эВ. Наблюдается оптические межзонные перекрестные переходы в области сильного поглощения К>103см-1, сравнимый с зазором L+6 – L6 и коэффициент поглощения хорошо описывается прямой линией в координатах: К1/2(hw ).СБ12 Амфотерное поведение висмута в селениде свинца Экспериментально установлен амфотерный характер легирующего действия примеси Bi в эпитаксиальных пленках PbSe:Bi/BaF2, связанный с различньм расположением примесных атомов в кристаллической решетке соединения. Наблюдалось перераспределение атомов Bi между подрешетками селенида свинца в зависимости от содержания компонентов в составе пара. Увеличение количества Se в паре, приводящее к образованию вакансий в катионной подрешетке, способствует размещению Bi на местах РЬ. Избыток свинца из пара первоначально переходит в междоузельные положения в кристаллической решетке PbSe, практически не затрагивая характера размещения атомов Bi, однако при больших избытках (более (1-2) 1019 см'3) наблюдается образование вакансий в подрешетке халькогена с перемещением в них атомов Bi. Получены сведения относительно зарядового состояния висмута в различных положениях в кристаллической решетке PbSe. Висмут, замещающий свинец является однократно ионизованным донором, на местах селена - трехкратно ионизованным акцептором. Подробно изучены электрические свойства насыщенных селеном пленок PbSe:Bi с содержанием висмута 0.025-0.5 ат.%., в которых весь висмут располагается в катионной подрешетке. Такие пленки обладают проводимостью n-типа, концентрациями носителей тока равными концентрации введенной примеси, и не содержат междоузельного свинца. Предложена модель, описывающая амфотерное поведение висмута, основанная на взаимодействии примеси с собственными дефектами в селениде свинца. Исследованы фотоэлектрические свойства пленок PbSe:Bi:Se после низкотемпературного активирующего отжига в зависимости от содержания висмута и условий тепловой обработки. Обсуждается влияние собственных дефектов на величину фотоответа. СБ13 Перспективные фотоприемники для видимой и ближней ИК-области спектра Статья посвящена разработке и исследованию радиационной стойкости фотодиодов на основе слоистых соединений GaSe, InSe, GaTe, предназначенных для видимой и ближней ИК-области спектра. На современном этапе развития науки одной из важнейших задач является создание фотоприемников в области спектра 0,6-1,1 мкм, работоспособных в условиях повышенной радиации. Существующие в настоящее время фотоприемники в области спектра 0,6-1,1 мкм не в полной мере отвечают требованиям, предъявляемым по радиационной стойкости фотоэлектронным приборам. С другой стороны, создание фотоприемников на основе не очень слоистых дорогостоящих полупроводников, повышает эффективность, качество приборов и снижает трудоемкость при их изготовлении. В работе подробно описаны разработки физических основ конструкции и технологии изготовления фотодиодов на основе селенида галлия, селенида индия и теллурида галлия. Исследуемые фотодиоды обладали фоточувствительностью в области спектра 0,45-1,1 мкм с максимумами l GaSe=0,63 мкм, l InSe=0,95 мкм и l 2GaTe=0,85 мкм при комнатной температуре, а также сравнительно повышенными фотоэлектрическими параметрами. До, после и в процессе облучения низкоэнергетическим электронами с энергией 6 МэВ (флюенсом 1012-1016см-2) и гамма-квантами (флюенсом 105 - 108) 25 МэВ (флюенсом 1012 - 1012 см-2), нейтронами (1011 - 1014 см-2), измерялись вольт-амперные, спектральные характеристики фотодиодов на основе селенида галлия, селенида индия и теллурида галлия. Показано, что изменение фоточувствительности фотодиодов при воздействии ионизирующего излучения связано с изменением времени жизни основных носителей заряда. Определена радиационная стойкость исследуемых фотодиодов и выявлена возмoжность использования их в условиях повышенной радиации.
СБ14 Продольные фотоприемники на основе пленок CdSe:Cu, осажденные из раствора Продольные фотоприемники широко используются в различных приборах оптоэлектроники. Например, в качестве датчиков азимутального смещения источника света, полупроводниковых слоев преобразователей ИК изображения и других позиционно-чувствительных приборов. Фотоприемники продольного типа, рассматриваемые в настоящей работе, изготовлены на основе тонких слоев CdSe:Cu полученных методом химического осаждения из раствора. В качестве первого электрода на стеклянные подложки предварительно нанесена сплошным слоем In2O3. Для активации образцов в раствор добавили CuCl и проводили отжиг в шихте CuCl при температуре 350-400С в течение 5-30 мин. Проведены исследования темновой и световой проводимости, спектр и кинетика фотопроводимости пленок CdSe. Анализ ВАХ структуры In2O3- CdSe был проведен на обобщенной аппрокцимированной теории инжекционно-контактных явлений в полупроводниках. Определена объемная (n0) и приконтактная (nk) концентрация носителей заряда, концентрация центров рекомбинации (Nцр) и прилипания, край поглощения и коэффициент пропускания, область и максимум спектральной зависимости фототока, время жизни неравновесных и не основных носителей заряда. Темновая вольт-амперная характеристика (ВАХ) структуры In2O3- CdSe:Cu сублинейна, а световая ВАХ сверхлинейна, что и обусловливает стимуляцию чувствительности при увеличении напряжения. Исследованы спектр поглощения и фотопроводимости отожженных образцов CdSe и легированных медью CdSe:Cu. Установлено что, доминирующую роль в формировании оптических спектров играет состояние поверхности и наличие фазовый переход в них. Для отожженных образцов край поглощения соответствует кубической модификации и в области прозрачности наблюдается широкая размытая полоса, которая накладывается на край собственного поглощения монокристаллического CdSe. Пленки CdSe:Cu полученные методом химического осаждения отличаются высокой воспроизводимостью, чувствительностью с l мак= 0.6мкм и электрической прочностью (106в/см), а также обладают высоким сопротивлением (r ~ 109-1010), оптической прозрачностью (>60%), являющимися важными факторами для создания преобразователей ИК- изображения. СБ15 Фотоприемники ИК излучения на основе пленок CdS1-xSex осажденных из раствораИнтенсивное развитие твердотельной электроники стимулирует исследования физических свойств сложных полупроводников с различной степенью дефектности. Пленки CdS1-xSex (0<=х< =0.6), осажденные из раствора, отличаются простотой технологии, высокой воспроизводимостью и разнообразием фотоэлектрических свойств. Представленная работа посвящена изучению электроиндуцированной примесной фотопроводимости (ЭИПФ) пленок CdS1-xSex в инфракрасном диапазоне (2-6 мкм) длин волн при комнатной температуре. Рентгенофазовый анализ позволял определить состав и судить о гомогенности этих пленок. Пленки имели гексагональную структуру и их подвергали термической обработке на воздухе при температуре 500К в течение 0-30 мин. ВАХ таких пленок содержит характеристики, свойственные инжекционным токам с участками линейного, квадратичного и более быстрого роста тока от напряжения. Степень их проявления зависит от температуры, собственного и примесного фотовозбуждения, которые оказывают стимуляционные воздействия на прохождение токов. С помощью инжекционных токов стало возможным достичь температурно-устойчивого неравновесного очувствления пленок CdS1-xSe, которые по своим спектральным и кинетическим характеристикам соответствуют обычной индуцированной примесной фотопроводимости (ИПФ). Величина этой ЭИПФ линейно зависит от уровня инжекционного тока. Обнаружен ступенчатый сдвиг (e ) "красного" края ЭИПФ в области малых энергий в зависимости от величины приложенного поля, или от уровня инжекционного тока. e - Сдвиг ЭИПФ - результат последовательного заполнения глубоких оптически активных центров прилипания (ЦП) инжектированных носителей заряда. Наличие e - сдвига важное свидетельство принадлежности этих центров прилипания к пространственно-разделенным дефектам, контролирующиеся технологическим режимом осаждения и термической обработкой пленок. Пленки CdS1-xSex могут быть использованы в качестве базовых элементов фотоприемников в первой "окно прозрачности" атмосферы.
СБ16 Фотопроводимость осажденных из раствора пленок Cd 1-xZnxSeПленки Cd1-xZnxSe ,осажденные из раствора, отличаются высокой фоточувствительностью в видимой и ближней ИК области спектра. В представленном сообщении приводятся результаты высокотемпературной индуцированной собственной подсветкой фотопроводимости (ИПФ) пленок Cd1-xZnxSe (0<=х<=0.6) в области 2.5-3 мкм. Пленки Cd1-xZnxSe получены на ситалловых подложках химическим осаждением из водного раствора, содержащего хлориды кадмия, цинка и тиомочевину. Пленки подвергали термической обработке на воздухе при температурах 400-500°С в течение 0-30 мин.Квазилинейные спектры ИФП примыкают к зоне соответствующей примесной полосы со стороны высоких энергий. На спектре ИФП наблюдаются узкие полосы, полуширина которых равна D Е=0.03-0.04 эВ. С ростом уровня индуцирующего фотовозбуждения наблюдается "деформация" спектра ИФП, которая проявляется в спектральном сдвиге максимума полос в области высоких энергий. Величина "фиолетового" сдвига ИФП равна D Е = 0.03 эВ, а "красного" смещения низкотемпературного края D Е = 0.05 эВ. Величина этих эффектов определяется природой многоуровневых ассоциатов, с которьми связаны оптически активные центры прилипания электронов. Интенсивность ширины полосы ИФП с hn о=О.ЗэВ в низкотемпературной области слабо зависит от температуры, что свидетельствует о зонно-примесном характере ионизации соответствующих изолированных донорных центров. Изолированные доноры характеризуются уровнем Е=0.29-0.32эВ и сечением захвата Sn=(2-4).1017м2. Участие их в названных ассоциатах обеспечивает появление системы оптически активных электронных состояний, расположенных в интервале энергий 0.3-0.6 эВ, обусловливающих высокотемпературную устойчивую фоточувствительность пленок Cd1-xZnxSe в ИК области.Показано, что изучаемые пленки Cd1-xZnxSe могут быть использованы в качестве простых и дешевых элементов памяти оптической записи, преобразователей информации видимый свет - ИК излучения.СБ 17 Фотоэлектрические характеристики неоднородных МДП-структур на основе Si, HgCdTe. Важной проблемой оптоэлектроники является контроль качества фотоэлектрических характеристик МДП-фотодетекторов. В данной работе изучено влияние неоднородностей распределения темнового сопротивления полупроводника в приповерхностном слое и поверхностного потенциала на интегральные и локальные свойства МДП-фотодетекторов. Свойства МДП-структур исследовались при помощи нескольких методов (селективного травления, планарной фото-ЭДС, измерений интегральных фотоэлектрических и емкостных характеристик). Установлено, что неоднородность сопротивления в заэлектродной области, созданная неравномерным распределением электрически-активных дефектов, приводит к появлению особенностей в зависимостях фото-ЭДС от напряжения смещения, частоты модуляции светового потока, температуры и координаты. В этом случае интегральный сигнал фото-ЭДС состоит из двух составляющих. Эти составляющие имеют противоположные фазы и различные зависимости от напряжения смещения, частоты и температуры. Наблюдаемые зависимости могут быть объяснены на основании представлений о перераспределении неравновесных носителей заряда вдоль поверхности полупроводника в локально-освещенной МДП-структуре. Неоднородность по поверхностному потенциалу между различными точками в подэлектродной области полупроводника приводит к появлению пиков на локальных зависимостях фото-ЭДС от напряжения смещения. Процессы растекания неравновесных носителей заряда в инверсионном слое МДП-структуры также приводят к появлению пиков на локальных зависимостях фото-ЭДС от напряжения в случае существования инверсионного слоя в заэлектродных областях. В этом случае, распределение фото-ЭДС по площади качественно различно при обедняющих и инверсионных смещениях. Перераспределение носителей заряда в инверсионном слое и их рекомбинация в заэлектродной области приводят к появлению пиков на локальных полевых зависимостях фото-ЭДС в подэлектродной области в случае существования инверсионного слоя в заэлектродной области. Предложена эквивалентная схема, позволяющая объяснить процессы в неоднородных МДП-структурах. СБ18 Метастабильное поведение вольт-амперной характеристики р-п переходов на основе CdxHg1-xTeВ настоящей работе исследованы п +-р переходы, изготовленные в кристаллах Cd0.4Hg0.6Te р-типа с помощью ионной имплантации. Обнаружено, что обратные токи, измеренные при температуре жидкого азота, существенно зависят от условий охлаждения образца от комнатной температуры. После охлаждения без смещения р-п переход находится в состоянии с малым обратным током, а в случае охлаждения с обратным смещением величина обратного тока в десятки раз выше. Эти состояния сохраняются при азотной температуре, по крайней мере, в течение нескольких часов независимо от приложенного напряжения. Обратимый перевод структуры из одного состояния в другое достигается выдержкой при комнатной температуре ~10 минут и соответствующим последующим охлаждением. Для выяснения причин метастабильного поведения вольт-амперной характеристики методами релаксационной спектроскопии глубоких уровней (РСГУ) изучался энергетический спектр, формирующийся в кристаллах Cd0.4Hg0.6Te при различных условиях охлаждения. Было обнаружено 3 энергетических уровня, причем вид спектров РСГУ также зависел от условий охлаждения образца: все три уровня проявлялись в спектре после охлаждения от комнатной температуры до 77К с обратным смещением, и только один - после охлаждения с нулевым смещением. Таким образом, зависимость обратного тока исследуемых р-п переходов от условий охлаждения можно связать с метастабильным поведением глубоких центров, в значительной степени определяющих токи утечки в подобных структурах.Проведено исследование кинетики перехода дефектов из одного метастабильного состояния в другое в процессе изохронного отжига в соответствующих условиях (р-п переход закорочен или приложено обратное смещение). Наблюдалась корреляция между данными, полученными из измерений амплитуды пиков РСГУ и обратного тока р- n перехода при 77 К. Обнаружено, что процесс перестройки центров сильно "размазан" по температуре и не может быть описан простым активационным законом. Однако, предположение о размытии энергии активации перехода позволяет удовлетворительно объяснить наблюдаемую зависимость. Величина дисперсии энергии активации при этом не превышает 10%, и такое размытие вполне может определяться влиянием локальной неоднородности состава твердого раствора.СБ19 Фотопроводимость кристаллов n - CdHgTe с фотоактивными включениямиМетодами растровой электронной микроскопии и электронно-зондовыми методами исследована топология приповерхностных ростовых и введенных механической обработкой кристаллов CdхHg1-хTe (x≈0.2). В области макродефектов наблюдалось образование включений, насыщенных ртутью или теллуром.Проведен анализ генерационно-рекомбинационной активности широкозонных и узкозонных включений в матрице CdHgTe. Исследованы температурные зависимости времени жизни и спектральных характеристик фотопроводимости кристаллов CdхHg1-хTe (x» 0.2) с фотоактивными включениями.Показано, что N-образный характер температурных зависимостей эффективного времени жизни в неоднородных кристаллах, в частности его резкая температурная активация в области перехода от примесной к собственной проводимости, определяется не Шокли-Ридовским механизмом, а межзонным ударным процессом с изменяющимися при увеличении температуры эффективными геометрическими размерами рекомбинационно активных областей.В рамках этой модели объясняется сглаживание немонотонного характера спектральных характеристик фотопроводимости в области фундаментального поглощения при нагревании. Приводятся расчеты, качественно совпадающие с экспериментальными данными. Исследованы люкс-амперные характеристики кристаллов CdHgTe с фотоактивными включениями. Показано, что специфика люкс-амперных характеристик в таких кристаллах, в том числе наблюдаемые в эксперименте участки суперлинейности, может определяться переключением доминирующих каналов рекомбинации, снятием рекомбинационных барьеров, а также уменьшением эффективных геометрических размеров включений, связанных с уменьшением длины диффузионного смещения при уменьшении времени жизни неравновесных носителей. Приводятся экспериментальные данные и расчеты на основе модели рекомбинационных потоков по различным каналам. СБ20 Аналитический расчет темновых вольт-амперных характеристик фотодиода с гетеропереходом в базовой области В работе аналитически исследуется особенности темновых ВАХ фотодиода с гетеропереходом в базовой области (ГБО). Такой фотодиод содержит в базовой области примыкающий к омическому контакту слой с большей запрещенной зоной, а между широкозонной и узкозонной областями находится тонкий варизонный слой. Рассматривая перенос носителей через варизонный слой, найдены граничные условия для описания задачи в квазинейтральных гомозонных областях базы фотодиода. Используя пространственное распределение неравновесных носителей, найденное из уравнений непрерывности для гомозонных областей с соотвествующими граничными условиями, было получено аналитическое выражение для темновых ВАХ фотодиода с ГБО. Показано, что пространственная неоднородность ширины запрещенной зоны в базовой области позволяет значительно уменьшить обратный ток, связанный с термической генерацией носителей как в базовой области, так и на контакте. Влияние широкозонного слоя на обратный ток фотодиода сказывается, когда этот слой удален от области пространственного заряда (ОПЗ) на расстояние, меньшее диффузионной длины неосновных носителей заряда. В случае, когда широкозонный слой удален от металлургической границы р-п-перехода на расстояние порядка толщины ОПЗ, на обратной ветви ВАХ возможно появление участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением (ОДС). Для проявления ОДС, необходимо, чтобы обратный диффузионный ток превышал ток, связанный с генерацией носителей в ОПЗ. Поэтому, наиболее благоприятная ситуация для возникновения ОДС реализуется в случае, когда обеспечена проводимость базовой области близкая к собственной. СБ21 Механизм потерь в процессе фотоэлектропреобразования в фотодетекторах со структурой металл - полупроводник А 3В5Изучались зависимости квантовой GaAs и GaP фотодетекторов с барьером Шоттки в области собственного поглощения полупроводников (1-5эВ) от температуры (77-400К) и электрического поля (напряжение обратного смещения 0-5В). Показано, что с ростом температуры и электрического поля квантовая эффективность возрастает, а затем стремится к насыщению. Для объяснения этих экспериментальных данных мы предлагаем модель флуктуационных ловушек. Вблизи поверхности полупроводника имеются несовершенства, которые могут вызвать флуктуации профиля потолка валентной зоны и дна зоны проводимости. В электрическом поле слоя объемного заряда такие флуктуации становятся ловушками, как для электронов, так и дырок. Носители обоих знаков могут локализовываться в узкой пространственной области, что приводит к росту их рекомбинации. При увеличении температуры плотность свободных термолизованных носителей растет вследствие термодиссоциации электронов и дырок из ловушек, что приводит, к росту квантовой эффективности, до тех пор пока ловушки полностью не опустошаться. Анализ экспериментальных данных с точки зрения предложенного механизма потерь позволяет определить энергию локализации носителей заряда на флуктуационных ловушках. Энергия локализации для Шоттки фотоприемников на основе GaAs составила » 20мэВ и для Шоттки фотоприемников на основе GaР » 6мэВ в области энергии детектируемых фотонов 4-5эВ. При увеличении электрического поля уменьшается энергия локализации носителей заряда в ловушках, что при фиксированной температуре приводит к росту концентрации свободных термализованных носителей, и, следовательно, к росту квантовой эффективности фотоэлектропреобразования. СБ22 Температурная стабильность m-s и p-n фотодетекторов на основе GaAs, GaP, Si. M-s и p-n фотодетекторы на основе GaAs, GaP, Si широко используются в различных областях человеческой жизнедеятельности. Мы представляем подробное исследование зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразовательного процесса от температуры для m-s фотодетекторов на основе GaAs, GaP и p-n фотодетекторы на основе GaAs, Si . Температурная зависимость квантовой эффективности одинакова для всех исследуемых фотодетекторов при энергиях детектируемых фотонов меньших и близких ширине запрещенной зоны полупроводника. С ростом температуры квантовая эффективность растет, что связано с уменьшением ширины запрещенной зоны полупроводника и увеличением коэффициента поглощения. При энергиях детектируемых фотонов больших ширины запрещенной зоны полупроводника квантовая эффективность не зависит от температуры для p-n фотодетекторы на основе GaAs, Si, причем температурное изменение квантовой эффективности не превосходит 0.01 %/° К. Для m-s фотодетекторов на основе GaAs, GaP квантовая эффективность растет с ростом температуры и имеет тенденцию к насыщению при высоких температурах (300-400К) и энергиях фотонов (4-6эВ). Мы полагаем, что это различие связано с тем, что в случае m-s детекторов фотоэлектроактивная область находится непосредственно у поверхности полупроводника, и имеющиеся приповерхностные несовершенства влияют на процесс фотоэлектропреобразования, для p-n детекторов фотоэлектроактивная область находится в толще полупроводника и влияния поверхности не существенно. Таким образом, можно утверждать, что фотодетекторы на основе p-n структур имеют большую температурную стабильность, чем фотодетекторы на основе m-s структур. Отметим что, m-s фотодетекторы, в свою очередь, более фоточувствительны в коротковолновой области спектра. СБ 23 Сравнительный анализ альтернативных технологических подходов изготовления солнечно – слепых полупроводниковых фотоприёмниковПредставлены результаты сравнительного анализа альтернативных вариантов (включая синтез структур и изготовление приборов) технологии формирования солнечно - слепых полупроводниковых фотоприёмников, являющихся важными элементами медицинских и экологических систем, датчиков открытого пламени, измерительной аппаратуры, УФ - астрономии и т. д. Исследованы преимущества и ограничения традиционного подхода, который основан на разработке высокочувствительных УФ - фотоприёмников на основе традиционных широкозонных полупроводниковых соединений, кремния и КНС - структур, а также использования УФ -фильтра для подавления видимой компоненты спектра фоточувствительности. Представлены данные по спектральным и электрофизическим характеристикам УФ - фотодиодов на основе GaP, GaAsP и КНС - структур. В УФ - области спектра эти приборы обладают типичной фоточувствительностью на уровне 0,05 - 0, 1 А/Вт и темновым током менее 1 нА.Лавинные ФД на основе GaAsP обладают коэффициентом умножения более 1000 и большой фоточувствительностью в УФ-области спектра при сравнительно умеренном напряжении смещения ( 20 - 30 В ). Фоторезисторы на основе CdSe характеризуются фоточувствительностью более 20 А/Вт на длине волны 350 нм. Одним из недостатков указанного подхода является недостаточное подавление видимой компоненты спектра фоточувствительности.Особый интерес представляет альтернативный подход, устраняющий использование УФ - фильтра и основанный на оптимизации синтеза GaN, технологии изготовления прибора на его основе благодаря большой ширине запрещённой зоны этого материала (3, 5 эВ), что позволяет добиться пиковой длины волны спектра фоточувствительности 350 нм.Представлены данные по электрофизическим и фотоэлектрическим характеристикам GaN - фотоприёмников, полученным эпитаксией из металло-органических соединений. Установлена корреляция между спектрами фоточувствительности и люминесценции, что позволяет оптимизировать структуры GaN для изготовления фотоприёмников. СБ24 Длинноволновые фотодиоды для волоконно-оптических линий связи, дистанционного управления и измерительных систем Представлен краткий обзор основных направлений научно-исследовательских работ АО НПП "Сапфир", направленных на разработку длинноволновых фотодиодов для волоконно-оптических линий связи, дистанционного управления и измерительной техники. Программа научно-исследовательских работ предприятия в первую очередь ориентирована на систему In-Ga-P-As, включая как синтез эпитаксиальных структур, так и изготовление приборов. Si и КНС – структуры являются другими материалами, интенсивно используемыми для изготовления фотодиодов. С использованием Si разработана широкая гамма быстродействующих фотодиодов, включая приборы с селективной характеристикой фоточувствительности для систем дистанционного управления.Рассмотрены ограничения системы In-Ga-P-As, основанные на проблеме рассогласования постоянных решетки между подложкой и эпитаксиальным слоем. С использованием структур InGaAs/GaAs, выращенных методом газовой эпитаксии с использованием буферного слоя могут быть получены фотодиоды с селективной спектральной характеристикой и пиковой длиной волны, варьируемой от 0,95 до 1,20 мкм.С использованием гетероструктур InGaAsP/InP с идеальным согласованием по постоянной решетки разработаны как эффективные излучающие диоды, так и фотодиоды для волоконно-оптических линий связи. Быстродействующие - ФД имеют практически плоскую спектральную характеристику в диапазоне 1- 1,55 мкм с фоточувствительностью 0,5 А/Вт, емкостью 30пФ и темновым током 80 нА.Дальнейшее расширение длинноволновой границы фоточувствительности может быть достигнуто за счет использования структур InAsP/InP, полученных газовой эпитаксией, что позволяет перекрыть весь спектральный диапазон от 1 до 2 мкм, содержащий богатую спектроскопическую информацию для различных прозрачных сред.В заключение представлены предварительные результаты исследований структур с барьером Шоттки на основе nSi-TiSi, pSi-TiSi, предназначенных для разработки высокотемпературных тепловизионных систем.СБ25 Неохлаждаемые фотодиоды для спектрального диапазона 1,5-4,8 мкм на основе гетеропереходов II типа в системе Физико-технический Институт им. А.Ф. Иоффе РАН, С.-Петербург *Университет Улудаг, Факультет Физики, Бурса, Турция В настоящей работе мы представляем новые результаты по разработке и исследованию фотодиодов (ФД) среднего инфракрасного диапазона, работающие при комнатной температуре, на основе твердых растворов антимонида галлия. Был достигнут прогресс в эпитаксиальной технологии выращивания фотодиодных GaInAsSb гетероструктур методом жидкофазной эпитаксии на подложках GaSb. Такие фотодиоды применимы для детектирования CH4, C02, СО, N20, H2S и других важных промышленных газов, которые имеют сильные линии поглощения в спектральном диапазоне 3-5 мкм. Был разработан новый физический подход к созданию фотодиодов среднего ИК диапазона на основе гетеропереходов P-типа в системе In1-xGaxAsSb/GaSb (х=3-12%). Свойства гетеропереходов II типа позволяют варьировать длину волны фотоответа и параметры фотодиодной структуры путём изменения характера зонной диаграммы и условий на гетерогранице. Были рассчитаны зонные диаграммы и сконструированы фотодиодные гетероструктуры на основе узкозонных и широкозонных четверных твердых растворов GaxIn1-xAsSb (х=0.03-0.12 и х=0.80, Eg=0.26eV и Eg=0.64eV соответственно), изопериодных к подложке GaSb.На основе сложных анизотропных гетероструктур с чередующимися р и n слоями GaSb/InGaAsSb/GaInAsSb, и GaSb/AlGaAsSb/InGaAsSb/AlGaAsSb были созданы меза-диоды диаметром 300 мкм с помощью стандартной фотолитографии. Вольтамперные характеристики и спектр фотоответа были исследованы в температурном диапазоне 77-300 К. При комнатной температуре и небольших обратных смещениях основным механизмом протекания тока является генерационно-рекомбинационный. При низких температурах, а также при комнатной температуре, но при большом обратном напряжении определяющий вклад вносить туннельная компонента. Был получен широкий спектральный диапазон чувствительности от 0.8 до 4.0 мкм при 77 К и до 4.9 мкм при 300 К для фотодиодов содержащих широкозонные накрывающие слои AlGaAsSb. Было получено увеличение чувствительности в 3-5 раза для оптимальной Р-р-n-Р гетероструктуры с узкозонным активным слоем, ограниченным с двух сторон широкозонными слоями, по сравнению со структурами без широкозонного "окна". При комнатной температуре были достигнуты значения Ro=80 Ом и обаружительная способность, измеренная при l max=4.7 мкм, Dl *=4.1*108 см.Гц1/2.Вт-1. При Т=77К, сопротивление при нулевом смещении достигало1.7 МОм, а Dl*=4.1*108 см.Гц1/2.Вт-1 при l max=3.9 МКМ.
|