LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Фізичні властивості напівпровідників кадмій - ртуть - телур та фотодіодних структур на їх основі для багатоелементних фотоприймалних пристроїв ІЧ діапазону

23


НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ ім. В.Є. ЛАШКАРЬОВА




ГОЛЕНКОВ ОЛЕКСАНДР ГЕННАДІЙОВИЧ



УДК 621.315.592




ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НАПІВПРОВІДНИКІВ

КАДМІЙ - РТУТЬ - ТЕЛУР ТА ФОТОДІОДНИХ СТРУКТУР

НА ЇХ ОСНОВІ ДЛЯ БАГАТОЕЛЕМЕНТНИХ

ФОТОПРИЙМАЛНИХ ПРИСТРОЇВ ІЧ ДІАПАЗОНУ




01.04.01 – фізика приладів, елементів і систем





Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико - математичних наук







Київ – 2008

Дисертацією є рукопис


Робота виконана в Інституті фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова

Національної академії наук України, м. Київ


Науковий керівник:

член-кореспондент НАН України,

доктор фізико-математичних наук, професор,

Сизов Федір Федорович

Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова

НАН України, завідувач відділення


Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, професор

Вакуленко Олег Васильович,

Київський національний університет ім. Тараса Шевченка,

професор кафедри оптики


доктор фізико-математичних наук, професор

Корбутяк Дмитро Васильович,

Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова

НАН України, завідувач відділом




Захист відбудеться ___26 вересня___2008 року о _14_ год. _15_ хв. на засіданні

Спеціалізованої вченої ради Д 26.199.01 при Інституті фізики напівпровідників

ім. В.Є. Лашкарьова НАН України за адресою: проспект Науки 41, м. Київ, 03028


З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту фізики напівпровідників

ім. В.Є. Лашкарьова НАН України за адресою: проспект Науки 45, м. Київ, 03028


Автореферат розісланий __20 серпня__2008 р.


Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

кандидат фізико-математичних наук Охріменко О. Б.


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Для отримання в пасивному режимі тепловізійних зображень об’єктів, температура яких близька до температури оточуючого середовища (~300 К), важливою є далека інфрачервона (ІЧ) ділянка спектру 812 мкм. Використання цієї ділянки обумовлено як одним з вікон прозорості атмосфери, так і максимумом випромінювання тіл, нагрітих до температури 0Т »300 К.

Існує велика кількість матеріалів, які б могли бути використані в якості приймачів випромінювання (ПВ) фотоприймальних пристроїв (ФПП). Але найбільш чутливими в дальньому ІЧ спектральному діапазоні ПВ, які дозволяють наблизитись до гранично можливих величин температурного контрасту та малої інерційності, є ІЧ приймачі на основі фотодіодів (ФД), виготовлених на епітаксійних шарах Hg1 xCdxTe зі складом x~0.2. Однією з найважливіших рис ПВ на основі HgCdTe є їхня спроможність бути використаними в багатоелементних масивах разом з кремнієвими великими інтегральними схемами зчитування у великоформатних ФПП, що дозволяє не тільки сприймати випромінювання об’єктів спостереження, але й попередньо обробляти їх безпосередньо у фокальній площині ФПП.

Сучасні ФПП виготовляються за гібридною технологією: окремо створюються багатоелементні фотодіодні лінійки або матриці і окремо фокальні процесори (схеми зчитування) за традиційними ПЗЗ (прилади з зарядовим зв’язком) чи КМДН (комплементарний метал-діелектрик-напівпровідник) кремнієвими технологіями. З’єднання контактів (гібридизація) здійснюється за допомогою індієвих стовпчиків.

Не дивлячись на те, що властивості напівпровідників кадмій-ртуть-телур (КРТ) є одними з найбільш вивчених з точки зору їх застосування у якості приймачів випромінювання, вони продовжують інтенсивно досліджуватись, про що свідчить велика кількість публікацій і проведення окремих конференцій, які присвячено вивченню властивостей як власне цих матеріалів, так і приладів на їх основі. Це пов’язано з потенційними можливостями їх використання як ПВ з граничними характеристиками у широкому спектральному діапазоні чутливості від рентгенівського до субміліметрового і міліметрового. Тому вивчення їх характеристик з метою вдосконалення їх застосування до багатоелементних приймачів випромінювання залишається актуальним.

Наприклад, за станом на початок роботи недостатньо було висвітлено вплив крайового оптичного поглинання епітаксійного КРТ та товщини d (d = 5 15 мкм) фоточутливих шарів на форму довгохвильової ділянки спектральної чутливості ФД та абсолютне значення максимуму спектральної чутливості ФД, недостатньо розроблені методики визначення часу життя нерівноважних носіїв заряду в КРТ безконтактним методом. Недостатньо було визначено вплив операцій накопичення та перетворення інформації в схемах зчитування на величину електричних шумів та питому виявну здатність ФПП ІЧ діапазону, що має суттєве значення для їх використання у прикладних задачах. Також були відсутні відомості про методики для аналізу вихідного сигналу ФПП, принципи оптимізації вибору робочої точки фотодіодів для зменшення впливу неоднорідності електричних характеристик КРТ фотодіодів та МОН транзисторів схем зчитування.

Важливість вирішення цих наукових та науково-прикладних задач і обумовила актуальність виконання цієї роботи в цілому.

Зв’язок з науковими програмами, планами, темами. Більшість результатів дисертаційної роботи одержано при виконанні тематики та планів наукових досліджень Інституту фізики напівпровідників НАН України ім. В.Є. Лашкарьова, зокрема за держбюджетними темами:

“Фізико-технологічні дослідження напівпровідникових систем інфрачервоної мікроелектроніки” (реєстраційний № 0103U000363),

“Розробка фізико-технічних основ створення фоточутливих наноструктур в системі напівпровідникових сполук А2В6, А3В5, А4В6” (реєстраційний № 2М/72-2000),

«Дослідження та розробка елементів та складових інфрачервоної мікрофотоелектроніки» (дог. № 54 від 16.03.2006 р., реєстраційний № 0105U000997, в рамках Програми згідно постанови Кабінету Міністрів України від 15.10.2004 р. № 1368 «Про затвердження Державної Науково-технічної програми розвитку мікро- та оптоелектронних технологій на 2005-2007р.),

дог. № 32 від 01.06.2006 р. «Розробка фізичних принципів і технології створення ІЧ приймачів на основі гетероструктур кадмій-ртуть-телур та діагностичних систем нового покоління» (реєстраційний № 0106U006767),

“Фізико-технологічні дослідження напівпровідникових матеріалів та низьковимірних структур для ІЧ- мікрофотоелектроніки” (реєстраційний № 0106U002053),

при виконанні науково-технічних контрактів № 96EMCR/471211K-402UK, 1996 р. (КНР) та № 97LUF/901004SK, 1997 р. (КНР).

Мета та задачі дослідження. Метою даної дисертаційної роботи було встановлення ролі механізмів поглинання ІЧ випромінювання у вузькощілинному КРТ та їх впливу на спектральні характеристики чутливості багатоелементних ФД структур, дослідження можливостей застосування методів нелінійної оптики для безконтактного методу контролю складу та однорідності зразків КРТ, встановлення основних закономірностей оптимальної реєстрації ІЧ випромінювання охолоджувальних до температури рідкого азоту багатоелементних ФПП з КРТ фотодіодами та пристроями зчитування, визначення впливу неоднорідності фотоелектричних параметрів КРТ фотодіодів на характеристики багатоелементних ФПП ІЧ діапазону спектру.

Також завданням дисертаційної роботи було визначення впливу операцій накопичення та перетворення інформації у схемах зчитування ФПП на величину електричного шуму та питому виявну здатність ФПП, розробка методик для аналізу вихідного сигналу ФПП, оптимізація вибору робочої точки фотодіодів для зменшення