Научный архив: статьи

Проведен анализ гистограммы темновых токов матриц длинноволновых фотодиодов, изготовленных из гетероэпитаксикальных структур (ГС) Cd0,22Hg0,78Te/CdTe/ZnTe/ GaAs(301). Максимум гистограммы соответствует диффузионным токам для номинальных фотоэлектрических параметров CdHgTe. Имеются единичные фотодиоды с темновыми токами, на порядки превышающими диффузионный ток. Вероятность их появления связывается с V-дефектами структуры ГС, плотность которых составляет величину порядка 103 см-2 и которые представляют собой области нарушеннной структуры CdHgTe с избытком теллура. Имеется достаточно большое количество диодов (десятки процентов) с повышенными темновыми токами. Исследование C-Vхарактеристик МДП на ГС показывает наличие положительного заряда, неоднородно распределенного по поверхности и достаточного для инверсии типа проводимости в отдельных областях. Образование шунтирующего слоя n-типа на поверхности должно приводить к увеличению темновых токов фотодиодов, попадающих в такие области.

Исследована зависимость значений () и однородности распределения времени жизни (/) неосновных носителей заряда (ННЗ) в кремнии n-типа от поверхностного сопротивления диффузионного слоя фосфора и показано отсутствие такой зависимости при диффузии бора. Показано, что увеличение концентрации фосфора приводит к увеличению времени жизни  ННЗ и его неоднородности / и сопровождается изменениями в размерах и плотности микродефектов. Гомогенизирующая термическая обработка в кислороде при 1100 оС (tabula rasa) была использована для уменьшения не-равномерность в распределении времени жизни / ННЗ при последующих диффузионных процессах при сохранении достаточно высоких значений τ. Обсуждаются механизмы генерации микродефектов при диффузионных процессах.

Проведены исследования адмиттанса МДП-структур на основе n(p)-Hg1–xCdxTe (x = 0,21–0,23), выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии на подложках Si и GaAs. Изучались возможности повышения значения произведения дифференциального сопротивления области пространственного заряда на площадь полевого электрода RОПЗA путем создания приповерхностных варизонных слоев с повышенным содержанием CdTe. Установлено, что создание варизонного слоя приводит к увеличению значения RопзA в 10–200 раз для МДП-структур на основе n-Hg0,78Cd0,22Te за счет подавления процессов туннельной генерации через глубокие уровни и уменьшение тока Шокли-Рида. МДП-структуры на основе n-Hg0,78Cd0,22Te без варизонного слоя, выращенные на GaAs-подложках, имеют значения RопзA, превышающие в 10 и более раз значения аналогичного параметра для структур, выращенных на Si-подложках.

Проведены исследования влияния оптического излучения на адмиттанс МДП-структур на основе n(p)-Hg1–xCdxTe (x = 0,21–0,23), выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии с приповерхностными варизонными слоями с повышенным содержанием CdTe и без таких слоев. Установлено, что освещение существенно изменяет вид полевых зависимостей емкости и приведенной проводимости в режиме инверсии для структуры с варизонным слоем. Изменение емкости МДП-структуры в режиме инверсии происходит по двум механизмам: уменьшение времени формирования инверсионного слоя, увеличение значения емкости в минимуме низкочастотной ВФХ. Приведенная проводимость МДП-структуры при освещении уменьшается на низких частотах, но возрастает на высоких частотах.

Методами магнитно-силовой микроскопии (МСМ) и электронной оже-спектроскопии (ЭОС) исследованы плёночные образцы полумагнитного полупроводника на основе CdS, полученные термическим испарением и легированные Fe из поверхностного наноразмерного источника посредством отжига. Свойства слоев CdS: Fe определяются наличием отдельных атомов Fe, растворенных в CdS, и расположением наноразмерных фаз с ферромагнитными свойствами. Совместный анализ результатов МСМ, ЭОС и температурной зависимости магнитной восприимчивости позволил идентифицировать два типа наноразмерных магнитных фаз – FeS и Fe2O3, расположенных в пленке твердого раствора CdхFe1-xS.

Однородность свойств полупроводниковых монокристаллов является одним из главных трендом развития отросли в последнее время. Однако на данный момент не существует единого представления о мере неоднородности свойств и методах ее оценки. Предложен метод анализа неоднородности размещения дислокационных ямок травления на основе решения задачи о близости объектов бинарного изображения разбиением пространства на полиэдры Вороного. Фильтрацию объектов по размерам проводили с учетом известной природы объектов измерения. На основе гистограммы распределения площадей темных объектов был рассчитан «статистический» порог фильтрации, величина которого составила 585 мкм2. Уточнение природы шумов на изображении проводилось на основе прямого наблюдения ямок травления методами сканирующей электронной микроскопии, что позволило оценить величину «физического» порога фильтрации – 16 мкм2. Установлено, что группам темных объектов, выделяемых «статистической» и «физической» фильтрацией, в координатах «площадь объекта S – его периметр P» отвечали различные значения тангенсов углов наклона аппроксимирующих кривых: 0,33 и 0,85 соответственно. Показано, что для получения объективных результатов при цифровой обработке изображений необходимо накопление представительной статистики измерений. Так, для исследуемого в работе панорамного изображения ямок травления в GaAs размер площади измерений должен быть не менее 0,42 мм2.

Выполнены расчеты значений собственной концентрации свободных носителей заря-да, ni, в антимониде индия при Т = 295 К и Т = 77 К с учетом непараболичности зоны проводимости. Показано, что = (2,14  0,01)1016 см-3, а = (2,47  0,01)109 см-3. Проведено сравнение значений произведения npТ и квадрата собственной концентрации,, и показано, что они отличаются между собой. Высказано предположение, что эти различия обусловлены непараболичностью зоны проводимости. Анализируются литературные данные (результаты экспериментов по определению значений ni в широком интервале температур). Показано, что результаты расчетов удо-влетворительно согласуются с экспериментальными данными. Предполагается, что полученные результаты будут в дальнейшем использоваться для оптимизации технологических процессов выращивания и легирования монокристаллов антимонида индия.

Проведены исследования структур в конфигурациях n-B(SL)-n и MI-n-B(SL)-n, сформированных на основе эпитаксиальных пленок, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) из HgCdTe со сверхрешеткой в барьерной области. Состав в поглощающем слое структур рассчитан на работу в диапазоне LWIR и составлял величину 0,22. Было изготовлено и исследовано два образца с разной архитектурой сверхрешетки. Исследование темновых токов n-B(SL)-n структур показало, что для обоих типов образцов наблюдается аномальная зависимость плотности тока от температуры с минимумом плотности тока при температурах 100–120 К. Выявлено доминирование компонент тока поверхностной утечки для обеих структур. На основании исследования адмиттанса структур MI-n-B(SL)-n показано, что характеристики исследованных структур в целом имеют вид, схожий с характеристиками МДП-структур, изготовленных на основе однородного Hg0,78Cd0,22Te.

Представлены экспериментальные результаты по применению микроволнового излучения при синтезе порошкообразного оксида цинка ZnO и исследованию фотолюминесцентных свойств синтезированных порошков. Проведено сравнение характеристик излучательных свойств порошков с аналогичными характеристиками образцов ZnO, полученных методами химического и гидротермального осаждения. Показаны технологические преимущества предлагаемого метода и стабилизирующее воздействие отжига на параметры порошкообразных материалов, в частности, на их фотолюминесцентные свойства.

Для анализа закономерностей эволюции тепловых полей в двухдиапазонном CdxHg1-xTe матричном фотоприемнике при воздействии на него интенсивного лазерного излучения построена имитационная модель, разработанная в пакете программ инженерного анализа и суперкомпьютерного моделирования ЛОГОС. Приводятся результаты вычислительных экспериментов, полученных с её использованием, и их анализ.

В работе рассмотрено влияние термической обработки, при температурах T = 573–1073 К, на электрические свойства монокристаллов кремния, содержащих микровключения примесных атомов никеля. Изучено влияние термической обработки на удельное сопротивление монокристаллов кремния, легированного никелем. С помощью электронно-зондового микроанализа получены изображения примесных микровключений никеля до и после воздействия термической обработки.

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.