Научный архив: статьи

Описаны устройство и основные параметры фотосенсорных структур и приборов на основе квантовых точек, изготовленных методами коллоидной химии из элементов II, IV и VI групп Периодической таблицы Д.И. Менделеева. Рассмотрены гибридные структурные схемы фоторезистивных, фотодиодных и фототранзисторных элементов с поглощающими слоями на основе коллоидных квантовых точек из HgTe, HgSe, PbS, PbSe для работы в различных спектральных диапазонах, в том числе с использованием 2D-материалов.

25–27 мая 2022 года в Государственном научном центре Российской Федерации Акционерном обществе «НПО «Орион» состоялась XXVI Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения.

Исследованы спектральные характеристики фотоприемных устройств (ФПУ), детектирующих излучение в средневолновом инфракрасном (ИК) диапазоне спектра, изготовленные на основе антимонида индия, предназначенные для обнаружения, распознавания и идентификации тепловых объектов. Проведен расчет квантовой эффективности в зависимости от конструктивных параметров фотодиодов с учетом прохождения излучения через антиотражающее покрытие, а также с учетом отражения от границы раздела «p+-слой/омический контакт» с последующим повторным поглощением в структуре фотодиода. Разработана аналитическая модель коэффициента поглощения антимонида индия с учетом эффекта Бур-штейна-Мосса и правила Урбаха. Определена оптимальная толщина базового слоя фотодиода при различных значениях времени жизни неосновных носителей заряда.

Описаны механизмы возникновения фотосигналов, архитектура и основные параметры фотосенсоров на основе моноатомных 2D-материалов элементов III, IV, V и VI групп главных подгрупп таблицы Менделеева, таких как графен и графеноподобные материалы, силицен, германен, черный фосфор, твердые растворы черный фосфор-мышьяк, антимонен, висмутен, теллурен, борофен и гетероструктуры, содержащие 2D-материалы, в том числе совместно с другими материалами пониженной размерности, а также фотосенсоры с использованием плазмонных наноантенн.

Для оптимизации фоточувствительных структур на основе коллоидных квантовых точек сульфида свинца было проведено исследования скорости и полноты замены в тонких слоях с помощью ИК-Фурье спектроскопии на приставке многократного нарушенного полного внутреннего отражения. Была впервые исследована скорость процесса замены лигандов в тонком слое коллоидных квантовых точек сульфида свинца при замене на йодид-ион в разных растворителях. Показано изменение состава оболочек наночастиц PbS под действием ряда растворителей и при проведении замены на роданид-ионы. Впервые установлено замещение олеатной лигандной оболочки чистым формамидом.

В квантоворазмерных частицах полупроводников CdSe, PbS, HgSe, InSb наблюдается высокая, с кратностью до двух порядков, фотопроводимость для межзонных переходов неравновесных носителей, обусловленная снятием или ослаблением блокировки кулоновским ограничением и одноэлектронным током. В условиях размерного квантования наблюдаемые резонансные токовые пики обнуляются или сдвигаются в сторону меньших энергий. Энергетический минимум регистрируемых при этом квантов равен примерно 100 мэВ. Полученные результаты могут иметь применение в неохлаждаемых ИК-детекторах, в том числе однофотонных.

29–31 мая 2024 года в Государственном научном центре Российской Федерации
Акционерном обществе «НПО «Орион» состоялась XXVII Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения.

Представлен емкостной метод и разработано экспериментальное устройство для автоматизированного измерения вольт-амперных характеристик солнечных элементов. Метод заключается в использовании в качестве переменной нагрузки емкости конденсатора для автоматизации процесса измерения. Основное преимущество данного метода заключается в быстроте измерения вольт-амперной характеристики солнечного элемента, что позволяет повысить точность и равномерность измеряемых фотоэлектрических параметров за счет снижения негативных внешних воздействий во времени, в частности нагрева солнечного элемента и нестабильности источника освещения. Проведенные измерения вольт-амперных характеристик солнечных элементов с использованием разработанного экспериментального устройства показали, что погрешность полученных фотоэлектрических параметров по сравнению с заявленными в спецификации значениями составляет порядка 5 %, что подтверждает высокую точность представленного метода измерения.

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.

Рассматривается существующая методика деселекции избыточно шумящих элементов в каналах инфракрасного (ИК) фоточувствительного модуля (ФМ) с режимом временной задержки и накопления (ВЗН), предназначенная для увеличения отношения сигнал/шум (ОСШ) в каналах фотоприёмника. В результате рассмотрения был выявлен недостаток методики – она применима только для ИК ФМ формата 6´576. Для устранения данного недостатка была проведена модификация методики деселекции избыточно шумящих элементов. Модификация позволила использовать методику деселекции в каналах ИК ФМ любого формата с режимом ВЗН. Модифицированная методика будет полезна для увеличения ОСШ в каналах ИК ФМ независимо от формата фотоприёмника

Проведен сравнительный анализ стойкости к лазерному излучению фотодиодных структур. Показана целесообразность применения германиевых фотодиодов для обеспечения повышенной стойкости фотоприемных устройств к мощной засветке. Представлены результаты исследований основных механизмов, определяющих время восстановления чувствительности фотоприемного устройства после мощной засветки. Рассмотрено схемотехническое решение, позволяющее снизить время восстановления чувствительности фотоприемного устройства после мощной засветки лазерным излучением.

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.