Научный архив: статьи

В работе приведены результаты исследований воздействия звуковых колебаний в процессе химического микроструктурирования поверхности монокристаллического кремния ориентации (100). Установлено, что акустические эффекты при частоте звуковых колебаний 120–150 Гц позволяют получать фигуры травления заданной конфигурации по всей площади поверхности образцов. Показано, что для улучшения конфигурации ямок травления, в раствор, где происходит процесс травления кремния, целесообразно добавлять перекись водорода.

С целью получения и сравнения основных фотоэлектрических характеристик МФПУ в пределах одной крупноформатной матрицы, разработаны топологии тестовых матричных структур на основе InSb с квадратной и круглой формами фоточувствительной области, шагом элементов 10, 12, 15 и 20 мкм, предназначенных для гибридизации с БИС считывания формата 12801024 и шагом 12 мкм. Представлена структура комплекта фотошаблонов с матричными тестовыми элементами для реализации клиновидного утоньшения с целью получения сверхтонких структур с контролируемой толщиной для повышения прочности и минимизации взаимосвязи. Проанализированы возможности реализации предложенных тестовых структур.

Проведен анализ возможных факторов искажения изображения фотошаблона в слое фоторезиста в процессах контактной фотолитографии при изготовлении матричных ИК фотоприёмников, что приводит к неодинаковости геометрических размеров элементов фотоприемных матриц и как следствие, неоднородности по пикселям чувствительности матричных ИК-фотоприёмников. Исследованы особенности формирования фоточувствительных элементов матриц форматов 384 288 с шагом 25 мкм, 320256 с шагом 30 мкм и 640 512 с шагом 15 мкм на основе гетероэпитаксиальных слоев GaAs/AlGaAs и xBn-InGaAs, выращенных на подложках из арсенида галлия и фосфида индия соответственно. Исследовано влияние на неоднородность чувствительности неплоскостности поверхности гетероэпитаксиальных структур полупроводниковых пластин и дефектов на поверхности пластин.

Исследованы малоформатные матричные фотоприемники спектрального диапазона 3÷5 мкм на основе матриц фотодиодов из антимонида индия с минимальной дефект-ностью и однородной чувствительностью. Показано, что отбор пластин из слитков InSb для изготовления МФЧЭ в соответствии с анализом статистических данных и применение группового утоньшения и отмывки позволили получить 22 % бездефект-ных от общего числа матричных фотоприемников (МФП) при бездефектной цен-тральной области. Установлено, что обработка ионами аргона смотрящей стороны фотодиодной матрицы существенно улучшает однородность распределения чувствительности по площади МФП.

Исследовано матричное фотоприемное устройство (МФПУ) средневолнового ИК диапазона спектра с nBn-архитектурой CdHgTe с барьерным слоем на основе сверхрешетки. МФПУ состоит из матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) формата 6464 с шагом 40 мкм, гибридизированной с кремниевой БИС считывания. Фоточувствительная сборка из МФЧЭ и БИС считывания исследовалась в вакуумном технологическом криостате с заливкой жидким азотом. Исследованы спектральные
и фотоэлектрические характеристики МФПУ на основе nBn-гетероструктур из n-слоев CdHgTe со сверхрешетками при оптимальном напряжении смещения. Среднее значение обнаружительной способности составило D*  71010 смВт-1Гц1/2, среднее значение вольтовой чувствительности Su составило Su  6107 В/Вт.

Предложены тестовые матричные структуры с изменяемой площадью p–n-переходов и топологией, идентичной топологии рабочих фотодиодных матриц формата 640512 с шагом 15 мкм, сформированные методами фотолитографии групп объединенных элементов на периферии рабочих пластин. Проанализированы возможности тестовых матричных структур для определения качества пассивации в МФПУ на основе InSb посредством измерения зависимостей темнового тока от отношения периметра к площади фотодиодов. Показано, что предложенные тестовые структуры позволяют определить источники темнового тока и существенно ускорить разработку новых пассивирующих покрытий в широкоформатных матричных фотоприемниках с малым шагом.

В работе представлены результаты расчетного конструирования антиотражающих покрытий на поверхности антимонида индия и их практической реализации с использованием пленкообразующих материалов ZnS, YF3, Si и SiO2, осажденных методами магнетронного распыления, электронно-лучевого и резистивного испарения, определены показатели преломления используемых пленок. Измерены спектральные характеристики отражения полученных однослойных, двухслойных, трехслойных и более антиотражающих покрытий в средневолновом ИК-диапазоне. Проанализированы возможности минимизации отражения от поверхности антимонида индия в средневолновом ИК-диапазоне спектра.

Рассмотрены два возможных способа получения ФПУ на основе фотодиодных матриц из антимонида индия с улучшенной однородностью: использование структур, выращенных методом МЛЭ, и применение ионной обработки при изготовлении ФЧЭ из объемного материала. Представлены результаты исследований чувствительности в фотодиодных матрицах из InSb при воздействии оптического излучения ИК, видимого и УФ-диапазонов. Установлено, что метод ионной обработки стороны засветки МФЧЭ перед просветлением позволяет существенным образом подавить рекомбинацию фотоносителей на поверхности, а также улучшить адгезию наносимого антиотражающего покрытия (АОП). В результате ионной обработки уменьшается разброс чувствительности (токовой или вольтовой) по площади МФЧЭ в несколько раз.

Рассмотрены закономерности низкочастотного шума в крупноформатных матричных фотоприемных устройствах среднего инфракрасного диапазона на основе анти-монида индия и его влияние на качество тепловизионного изображения после проведения коррекции неоднородности. Установлено, что низкочастотный шум меньше при изготовлении фотоприемников из слитков антимонида индия с увеличенной концентрацией примеси.