Трудности формирования качественного тепловизионного изображения с фотоприемников КРТ, прежде всего, связаны с их повышенной неоднородностью чувствительности, в сравнении с зарубежными фотоприемниками [1]. Данная неоднородность имманентно присутствует в изделиях КРТ и используемая, наиболее распространенная схема ее коррекции – по двум точкам, зачастую не позволяет осуществлять выравнивание изображения с приемлемой для потребителя точностью. Вследствие чего на изображении появляется «остаточная неоднородность» - в виде полос, вуали, дефектных строк и кластеров. В этой связи, в Филиале ИФП СО РАН «КТИПМ» был разработан комплекс решений, позволяющих повысить точность коррекции тепловизионных изображений и тем самым расширить перспективы использования отечественных КРТ фотоприёмных устройств в изделиях ВВСТ. Основная идея предложенных решений - использование систем сканирования сцены наблюдения для получения устойчивых решений коррекции неоднородности чувствительности. Разработанный комплекс решений состоит из: - систем микросканирования проекции изображения для перспективных тепловизионных каналов на базе матричных фотоприемных устройств [2]; - метода коррекции неоднородности в ТВК на базе МФПУ с использованием частотного разложения и микросканирования [3]; - метода коррекции неоднородности в ТВК на базе ЛФПУ с использованием частотного разложения и горизонтального сканирования сцены [4]. Комплекс предложенных решений обеспечивает фильтрацию остаточной неоднородности в реальном времени и позволяет существенно повысить качество тепловизионного изображения в ТВК на базе отечественных ФПУ [1,3,4] при улучшении параметров эквивалентной шуму разности температур и минимально разрешаемой разности температур.
{"title":"Перспективы формирования качественного изображения в тепловизорах на базе\u0000отечественных фотоприемников КРТ","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-174","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-174","url":null,"abstract":"Трудности формирования качественного тепловизионного изображения с фотоприемников КРТ,\u0000прежде всего, связаны с их повышенной неоднородностью чувствительности, в сравнении с\u0000зарубежными фотоприемниками [1]. Данная неоднородность имманентно присутствует в изделиях\u0000КРТ и используемая, наиболее распространенная схема ее коррекции – по двум точкам, зачастую не\u0000позволяет осуществлять выравнивание изображения с приемлемой для потребителя точностью.\u0000Вследствие чего на изображении появляется «остаточная неоднородность» - в виде полос, вуали,\u0000дефектных строк и кластеров.\u0000В этой связи, в Филиале ИФП СО РАН «КТИПМ» был разработан комплекс решений,\u0000позволяющих повысить точность коррекции тепловизионных изображений и тем самым расширить\u0000перспективы использования отечественных КРТ фотоприёмных устройств в изделиях ВВСТ.\u0000Основная идея предложенных решений - использование систем сканирования сцены наблюдения\u0000для получения устойчивых решений коррекции неоднородности чувствительности.\u0000Разработанный комплекс решений состоит из:\u0000- систем микросканирования проекции изображения для перспективных тепловизионных каналов\u0000на базе матричных фотоприемных устройств [2];\u0000- метода коррекции неоднородности в ТВК на базе МФПУ с использованием частотного\u0000разложения и микросканирования [3];\u0000- метода коррекции неоднородности в ТВК на базе ЛФПУ с использованием частотного\u0000разложения и горизонтального сканирования сцены [4].\u0000Комплекс предложенных решений обеспечивает фильтрацию остаточной неоднородности в\u0000реальном времени и позволяет существенно повысить качество тепловизионного изображения в ТВК\u0000на базе отечественных ФПУ [1,3,4] при улучшении параметров эквивалентной шуму разности\u0000температур и минимально разрешаемой разности температур.","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"246 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"134003529","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Фосфид индия сегодня рассматривается как важный кандидат - платформа фотонных интегральных чипов из оптических элементов, подобно тому, как кремний стал базой для схем микроэлектроники. Интегрирование оптических элементов на чипе имеет те же преимущества, что и интегрирование электронных компонент в СБИС. Кроме экономии за счет уменьшения размеров увеличиваются производительность и надежность. В случае использования подложек IпР имеется возможность создания объединённых устройств, включающих в себя лазеры, модуляторы, мультиплексоры, волноводы и управляющую электронику. Математическое моделирование устройств, применительно к нуждам фотоники, полностью завязано на знании оптических констант выращиваемых InGaAs – InAlAs гетероструктур, которые (с изменением режимов роста) будет правильнее и проще измерить, чем вычислить. Поскольку рабочие длины волн лежат в ИК области, измерения должны выполняться на соответствующей длине волны света непосредственно, без вариантов. Мы предлагаем применять оптическую методику определения нужных констант исходя из угловой зависимости R-отражения и T-прохождения света через гетероструктуру, которая вполне может рассматриваться как составной многослойный интерферометр Фабри-Перо. В зависимости от состава слоёв, интерференционные пики, имеющие сами по себе сложную форму, будут смещаться и ‘уплотняться’ по-разному в разных частях угловой зависимости, см. Рис 1. Значения (комплексных) констант материалов затем извлекаются математической обработкой. Важное требование методики состоит лишь в аккуратности измерений. Таким образом, методика даёт прямые и непосредственные измерения оптических параметров на нужной длине волны света. За счёт многократных прохождений-переотражений, она обладает высокой чувствительностью, свойственной всем интерферометрическим измерениям.
{"title":"Методика ИК-интерферометрических измерений оптических параметров и толщин\u0000разнолегированных слоёв InGaAs - InAlAs в гетероструктурах\u0000на подложках из фосфида индия","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-127","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-127","url":null,"abstract":"Фосфид индия сегодня рассматривается как важный кандидат - платформа фотонных\u0000интегральных чипов из оптических элементов, подобно тому, как кремний стал базой для схем\u0000микроэлектроники. Интегрирование оптических элементов на чипе имеет те же преимущества, что и\u0000интегрирование электронных компонент в СБИС. Кроме экономии за счет уменьшения размеров\u0000увеличиваются производительность и надежность. В случае использования подложек IпР имеется\u0000возможность создания объединённых устройств, включающих в себя лазеры, модуляторы,\u0000мультиплексоры, волноводы и управляющую электронику.\u0000Математическое моделирование устройств, применительно к нуждам фотоники, полностью\u0000завязано на знании оптических констант выращиваемых InGaAs – InAlAs гетероструктур, которые (с\u0000изменением режимов роста) будет правильнее и проще измерить, чем вычислить. Поскольку рабочие\u0000длины волн лежат в ИК области, измерения должны выполняться на соответствующей длине волны\u0000света непосредственно, без вариантов.\u0000Мы предлагаем применять оптическую методику определения нужных констант исходя из\u0000угловой зависимости R-отражения и T-прохождения света через гетероструктуру, которая вполне\u0000может рассматриваться как составной многослойный интерферометр Фабри-Перо. В зависимости от\u0000состава слоёв, интерференционные пики, имеющие сами по себе сложную форму, будут смещаться и\u0000‘уплотняться’ по-разному в разных частях угловой зависимости, см. Рис 1. Значения (комплексных)\u0000констант материалов затем извлекаются математической обработкой. Важное требование методики\u0000состоит лишь в аккуратности измерений. \u0000Таким образом, методика даёт прямые и непосредственные измерения оптических параметров на\u0000нужной длине волны света. За счёт многократных прохождений-переотражений, она обладает\u0000высокой чувствительностью, свойственной всем интерферометрическим измерениям.","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"161 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"131865882","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Исследования свойств новых типов многослойных систем необходимы для разработок органических светоизлучающих диодов (ОСИД), которые востребованы для создания дисплеев, систем освещения большой площади, транзисторов и фотоэлектрических устройств [1]. Одной из перспективных является ОСИД структура ITO/PEDOT:PSS/-NPD/ЯK-203/BCP/LiF/Al. Эмиссионный слой создавался из вещества ЯК-203 (2-N,2-N,8-N-тетракис(4-метоксифенил)-(дибензотиофен-5,5- диоксид)-2,8-диамин), в котором наблюдается эффект термоактивированной люминесценции, что приводит к замедлению электролюминесценции при скоростях интерконверсии, близких к скорости излучательных процессов. В данной работе свойства ОСИД структуры со слоем ЯК-203 исследованы при помощи методов адмиттанса и переходной электролюминесценции. Показано, что при напряжениях, соответствующих эффективной излучательной рекомбинации носителей заряда, наблюдается значительное уменьшение дифференциальной емкости структур. Частотные зависимости приведенной проводимости светодиодных структур хорошо согласуются с результатами численного моделирования в рамках метода эквивалентных схем. Изменения частотных зависимостей адмиттанса при изменении температуры наиболее выражены в диапазоне 200– 300 К и менее заметны в области температур 8– 200 К. Для определения подвижности носителей заряда предложено использовать методику, основанную на измерении частотных зависимостей мнимой части импеданса структур [2,3]. Изучены зависимости подвижности носителей заряда от напряжения смещения и температуры (рисунок). Найденные значения подвижности несколько меньше значений, определенных методом переходной электролюминесценции.
{"title":"Электрофизические и оптические свойства органических светодиодных структур\u0000с эмиссионным слоем ЯК-203","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-164","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-164","url":null,"abstract":"Исследования свойств новых типов многослойных систем необходимы для разработок\u0000органических светоизлучающих диодов (ОСИД), которые востребованы для создания дисплеев,\u0000систем освещения большой площади, транзисторов и фотоэлектрических устройств [1]. Одной из\u0000перспективных является ОСИД структура ITO/PEDOT:PSS/-NPD/ЯK-203/BCP/LiF/Al. Эмиссионный\u0000слой создавался из вещества ЯК-203 (2-N,2-N,8-N-тетракис(4-метоксифенил)-(дибензотиофен-5,5-\u0000диоксид)-2,8-диамин), в котором наблюдается эффект термоактивированной люминесценции, что\u0000приводит к замедлению электролюминесценции при скоростях интерконверсии, близких к скорости\u0000излучательных процессов. В данной работе свойства ОСИД структуры со слоем ЯК-203 исследованы\u0000при помощи методов адмиттанса и переходной электролюминесценции.\u0000Показано, что при напряжениях, соответствующих эффективной излучательной рекомбинации\u0000носителей заряда, наблюдается значительное уменьшение дифференциальной емкости структур.\u0000Частотные зависимости приведенной проводимости\u0000светодиодных структур хорошо согласуются с\u0000результатами численного моделирования в рамках\u0000метода эквивалентных схем. Изменения частотных\u0000зависимостей адмиттанса при изменении\u0000температуры наиболее выражены в диапазоне 200–\u0000300 К и менее заметны в области температур 8–\u0000200 К. Для определения подвижности носителей\u0000заряда предложено использовать методику,\u0000основанную на измерении частотных зависимостей\u0000мнимой части импеданса структур [2,3]. Изучены\u0000зависимости подвижности носителей заряда от\u0000напряжения смещения и температуры (рисунок).\u0000Найденные значения подвижности несколько\u0000меньше значений, определенных методом\u0000переходной электролюминесценции.","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"14 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"114436471","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Доклад посвящен активно развивающейся фотонике среднего ультрафиолетового (УФ) диапазона длин волн (λ=210-300нм), использующей в качестве базовых материалов нитридные соединения AlхGa1-хN(х=0-1) с шириной запрещенной зоны от 3.4 до 6.1 эВ. УФ-фотодетекторы этого диапазона необходимы для развития солнечно-слепой фотосенсорики (λ<290нм), а источники спонтанного и лазерного УФ-излучения, найдут широкое применение в приборах оптической дезинфекции воды/воздуха/поверхностей (λ=230-260нм), в фототехнологиях, медицине, оптической спектроскопии, системах непрямой скрытой помехозащищенной связи и др. Плазменноактивированная МПЭ (ПА МПЭ) дает уникальные возможности эпитаксиального ступенчатослоевого роста гетероструктур (Al,Ga)N в металл-обогащенных условиях при относительно низких температурах (до ~700°C), что ограничивает развитие сегрегационных и диффузионных процессов в гетероструктурах. В сочетании со сверхбыстрым управлением ростовыми потоками (<0.5c) это позволяет формировать резкие интерфейсы между слоями, в том числе и монослойной толщины. Кроме того, ПА МПЭ позволяет выращивать в безводородной атмосфере слои AlxGa1-xN с прецизионно контролируемым изменением состава, которые при их легировании Si(Mg) демонстрируют n-(p-)тип проводимости, усиленный поляризационными эффектами. В докладе будут рассмотрены все основные стадии изготовления приборных гетероструктур на стандартных подложках с-сапфира с использованием нуклеационных и буферных слоев AlN, оптимизация роста которых позволила достичь практически нулевых средних упругих напряжений в 2-мкм буферных слоях и снизить в них плотности винтовых и краевых прорастающих дислокаций до ~4·108 и ~3·109 см-2 , соответственно. Затем будут обсуждены оптимальные режимы импульсных методов роста, включающих эпитаксию с повышенной миграцией адатомов, металл- и температурномодулированные эпитаксии, которые позволили получить атомарно-гладкие барьерные слои AlN и AlxGa1-xN с однородным составом и контролируемой поверхностной концентрацией атомов III группы [1]. Основное внимание будет посвящено методам формирования и свойствам одиночных и множественных квантовых ям (КЯ) на основе монослойных и субмонослойных вставок GaN в барьерные слои AlyGa1-yN или AlN. Будут представлены результаты исследований таких КЯ с номинальной толщиной dQW=0.5-7 монослоев(МС) с помощью атомарно-силовой и сканирующей просвечивающей электронной микроскопии, а также рентгенодифракционного анализа. Будет рассмотрено и объяснено необычное поведение упругих напряжений во время роста множественных КЯ GaN/AlN с dQW<2МС, при котором среднее напряжение в гетероструктуре остается нулевым несмотря на неизменную латеральную постоянную решетки AlN. Будут представлены результаты исследований оптических свойств слоев и гетероструктур с КЯ с помощью измерений спектров фото- , электро- и катодолюминесценции. Будет продемонстрирована не только их оптическая активность в диапазоне среднего УФ излучения 235-300 нм при оптическ
{"title":"Фотоника среднего УФ-диапазона на основе AlGaN наногетероструктур","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-16","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-16","url":null,"abstract":"Доклад посвящен активно развивающейся фотонике среднего ультрафиолетового (УФ) диапазона длин волн (λ=210-300нм), использующей в качестве базовых материалов нитридные соединения AlхGa1-хN(х=0-1) с шириной запрещенной зоны от 3.4 до 6.1 эВ. УФ-фотодетекторы этого диапазона необходимы для развития солнечно-слепой фотосенсорики (λ<290нм), а источники спонтанного и лазерного УФ-излучения, найдут широкое применение в приборах оптической дезинфекции воды/воздуха/поверхностей (λ=230-260нм), в фототехнологиях, медицине, оптической спектроскопии, системах непрямой скрытой помехозащищенной связи и др. Плазменноактивированная МПЭ (ПА МПЭ) дает уникальные возможности эпитаксиального ступенчатослоевого роста гетероструктур (Al,Ga)N в металл-обогащенных условиях при относительно низких температурах (до ~700°C), что ограничивает развитие сегрегационных и диффузионных процессов в гетероструктурах. В сочетании со сверхбыстрым управлением ростовыми потоками (<0.5c) это позволяет формировать резкие интерфейсы между слоями, в том числе и монослойной толщины. Кроме того, ПА МПЭ позволяет выращивать в безводородной атмосфере слои AlxGa1-xN с прецизионно контролируемым изменением состава, которые при их легировании Si(Mg) демонстрируют n-(p-)тип проводимости, усиленный поляризационными эффектами. В докладе будут рассмотрены все основные стадии изготовления приборных гетероструктур на стандартных подложках с-сапфира с использованием нуклеационных и буферных слоев AlN, оптимизация роста которых позволила достичь практически нулевых средних упругих напряжений в 2-мкм буферных слоях и снизить в них плотности винтовых и краевых прорастающих дислокаций до ~4·108 и ~3·109 см-2 , соответственно. Затем будут обсуждены оптимальные режимы импульсных методов роста, включающих эпитаксию с повышенной миграцией адатомов, металл- и температурномодулированные эпитаксии, которые позволили получить атомарно-гладкие барьерные слои AlN и AlxGa1-xN с однородным составом и контролируемой поверхностной концентрацией атомов III группы [1]. Основное внимание будет посвящено методам формирования и свойствам одиночных и множественных квантовых ям (КЯ) на основе монослойных и субмонослойных вставок GaN в барьерные слои AlyGa1-yN или AlN. Будут представлены результаты исследований таких КЯ с номинальной толщиной dQW=0.5-7 монослоев(МС) с помощью атомарно-силовой и сканирующей просвечивающей электронной микроскопии, а также рентгенодифракционного анализа. Будет рассмотрено и объяснено необычное поведение упругих напряжений во время роста множественных КЯ GaN/AlN с dQW<2МС, при котором среднее напряжение в гетероструктуре остается нулевым несмотря на неизменную латеральную постоянную решетки AlN. Будут представлены результаты исследований оптических свойств слоев и гетероструктур с КЯ с помощью измерений спектров фото- , электро- и катодолюминесценции. Будет продемонстрирована не только их оптическая активность в диапазоне среднего УФ излучения 235-300 нм при оптическ","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"32 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"125435444","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
В статье приводятся результаты создания стенда для исследования параметров многоэлементного фотоприемника (ФП) ФУР 160 [1] в условиях воздействия лазерного излучения на длине волны 10,6 мкм. ФП охлаждается при помощи двухступенчатого термоэлектрического охладителя (ТЭО) до температуры порядка минус 45°С, фоточувствительный элемент фотоприемника выполнен в топологии пятиразрядного кода Грея из ГЭС ICPT МЛЭ с шириной чувствительной площадки 0,5 мм. Характеристики фотоприемника: - спектральный диапазон чувствительности - 2,0-11,5 мкм; - размер фоточувствительной зоны - 6x12 мм; - количество линеек -10; - количество элементов - 36; - отношение сигнала к шуму на выходе ФП при минимальной облученности 10-8 Дж/см2 во всех условиях эксплуатации - не менее 4,5; - максимальная рабочая облученность - не менее 10-4 Дж/см2 ; - разброс сигналов по площадкам фоточувствительного элемента - не более 15 %; - максимальная потребляемая мощность - не более 10 Вт; - время готовности ФП к работе - не более 120 с; - темповое сопротивление в НКУ - 0,7-1,6 кОм; - напряжение питания ТЭО - 6,0±0,2 В; - ток потребления ТЭО - 1,6±0,04 А; диапазон рабочих температур - минус 50÷плюс 55°С; - масса - 43 г. В процессе комплексных испьгганий опытных образцов ФП был создан стенд, на котором исследовалась работоспособность ФП при максимальной облученности 10-4 Дж/см2 и ширине полосы лазерного излучения 300 мкм на длине волны 10,6 мкм, в том числе измерялось отношение сигнала к шуму на выходе ФП при минимальной облученности 10-8 Дж/см2 . Проведенные на созданном стенде предварительные испытания опытных образцов ФП ФУР 160 позволили признать опытные образцы соответствующими требованиям ТЗ. По своим характеристикам созданные фотоприемники из гетероэпитаксиальных структур КРТ не имеют отечественных аналогов и по своим параметрам находятся на уровне лучших зарубежных образцов.
{"title":"Стенд для исследования параметров фотоприемника ФУР 160 при воздействии\u0000лазерного излучения","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-118","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-118","url":null,"abstract":"В статье приводятся результаты создания стенда для исследования параметров многоэлементного\u0000фотоприемника (ФП) ФУР 160 [1] в условиях воздействия лазерного излучения на длине волны 10,6\u0000мкм.\u0000ФП охлаждается при помощи двухступенчатого термоэлектрического охладителя (ТЭО) до\u0000температуры порядка минус 45°С, фоточувствительный элемент фотоприемника выполнен в\u0000топологии пятиразрядного кода Грея из ГЭС ICPT МЛЭ с шириной чувствительной площадки 0,5 мм.\u0000Характеристики фотоприемника:\u0000- спектральный диапазон чувствительности - 2,0-11,5 мкм;\u0000- размер фоточувствительной зоны - 6x12 мм;\u0000- количество линеек -10;\u0000- количество элементов - 36;\u0000- отношение сигнала к шуму на выходе ФП при минимальной облученности 10-8 Дж/см2\u0000во всех\u0000условиях эксплуатации - не менее 4,5;\u0000- максимальная рабочая облученность - не менее 10-4 Дж/см2\u0000;\u0000- разброс сигналов по площадкам фоточувствительного элемента - не более 15 %;\u0000- максимальная потребляемая мощность - не более 10 Вт;\u0000- время готовности ФП к работе - не более 120 с;\u0000- темповое сопротивление в НКУ - 0,7-1,6 кОм;\u0000- напряжение питания ТЭО - 6,0±0,2 В;\u0000- ток потребления ТЭО - 1,6±0,04 А;\u0000диапазон рабочих температур - минус 50÷плюс 55°С;\u0000- масса - 43 г.\u0000В процессе комплексных испьгганий опытных образцов ФП был создан стенд, на котором\u0000исследовалась работоспособность ФП при максимальной облученности 10-4 Дж/см2\u0000и ширине полосы\u0000лазерного излучения 300 мкм на длине волны 10,6 мкм, в том числе измерялось отношение сигнала к\u0000шуму на выходе ФП при минимальной облученности 10-8 Дж/см2\u0000.\u0000Проведенные на созданном стенде предварительные испытания опытных образцов ФП ФУР 160\u0000позволили признать опытные образцы соответствующими требованиям ТЗ. По своим\u0000характеристикам созданные фотоприемники из гетероэпитаксиальных структур КРТ не имеют\u0000отечественных аналогов и по своим параметрам находятся на уровне лучших зарубежных образцов.","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"63 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"126349898","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
С. А. Рожков, Г. Э. Шайблер, С. Н. Косолобов, Н. С. Рудая, А. С. Кожухов, А. С. Терехов
Полупрозрачные p-GaAs(Cs,O) - фотокатоды (ПФК) c эффективным отрицательным электронным сродством (ОЭС) широко используются в современных фотоприёмниках различного назначения и поэтому, поиск путей повышения их технических характеристик является актуальной научной задачей. В настоящее время принято считать, что основные характеристики p-GaAs(Cs,O) - фотокатодов, такие как вероятность выхода фотоэлектронов в вакуум и угловое распределение эмитированных фотоэлектронов, ограничены шероховатостью эмитирующей поверхности p-GaAs - слоя [1]. В данной работе впервые экспериментально показана возможность формирования атомарно – гладкой эмитирующей поверхности p-GaAs - слоя полупрозрачного фотокатода на подложке из «толстого» стекла без введения дислокационной сетки в полупроводниковую структуру. В экспериментах использовались многослойные гетероэпитаксиальные структуры (ГЭС), выращенные методом МОС - гидридной эпитаксии. В качестве просветляющего покрытия ГЭС был использован SiO - слой. Сочленение ГЭС со стеклянной подложкой выполнено электродиффузионной сваркой. Выбранные материалы и режимы сварки исключали введение дислокаций в ГЭС. Для удаления GaAs-подложки и «стопорного» AlGaAs - слоя использовались селективные травители на основе NH4OH : H2O2 и HCl, соответственно. Среднеквадратичная шероховатость поверхности активного pGaAs - слоя после использования селективных травителей, измеренная атомно – силовым микроскопом (АСМ), была близка к ~ 0.2 нм. Финишное «выглаживание» эмитирующей поверхности p-GaAs - слоя включало два этапа. На первом этапе мы использовали химикомеханическое полирование (ХМП) p-GaAs-слоя в разбавленном щелочном растворе оригинального состава без использования абразивных материалов. После ХМП среднеквадратичная шероховатость поверхности p-GaAs - слоя не превышала ~ 0.1 нм. Дальнейшее «выглаживание» поверхности p-GaAs - слоя ПФК проводилось путём его прогрева в «равновесных» условиях. Для обеспечения этих условий поверхность р-GaAs - слоя ПФК «прикрывалась» р-GaAs - слоем идентичного состава и помещалась в «самодельную» печь, заполненную чистым водородом. Прогрев проводился в равновесных условиях, в которых потоки мышьяка, галлия и цинка из p-GaAs - слоя ПФК и «прикрывающего» p-GaAs - слоя уравновешивали друг друга. Рельеф эмитирующей поверхности р-GaAs-слоя ПФК после второго этапа «выглаживания», измеренный методом АСМ, показан на рисунке. Из рисунка следует, что на поверхности p-GaAs - слоя сформировались регулярные террасы атомной высоты. Появление атомарно – гладких террас на поверхности p-GaAs - слоя указывает на то, что снижение удельной свободной энергии поверхности обусловлено снижением её удельной энтальпии. Фотолюминесцентное изображение p-GaAs - слоя «показало» отсутствие следов дислокационной сетки в фотокатодной структуре. Мы полагаем, что дальнейшее совершенствование предложенной методики финишной обработки поверхности p-GaAs-слоя позволит создать ПФК с физически предельными характеристиками.
{"title":"Формирование атомарно-гладкой эмитирующей поверхности\u0000полупрозрачного р-GaAs(Cs,O) - фотокатода","authors":"С. А. Рожков, Г. Э. Шайблер, С. Н. Косолобов, Н. С. Рудая, А. С. Кожухов, А. С. Терехов","doi":"10.34077/rcsp2019-155","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-155","url":null,"abstract":"Полупрозрачные p-GaAs(Cs,O) - фотокатоды (ПФК) c эффективным отрицательным электронным\u0000сродством (ОЭС) широко используются в современных фотоприёмниках различного назначения и\u0000поэтому, поиск путей повышения их технических характеристик является актуальной научной\u0000задачей. В настоящее время принято считать, что основные характеристики p-GaAs(Cs,O) -\u0000фотокатодов, такие как вероятность выхода фотоэлектронов в вакуум и угловое распределение\u0000эмитированных фотоэлектронов, ограничены шероховатостью эмитирующей поверхности p-GaAs -\u0000слоя [1]. В данной работе впервые экспериментально показана возможность формирования атомарно\u0000– гладкой эмитирующей поверхности p-GaAs - слоя полупрозрачного фотокатода на подложке из\u0000«толстого» стекла без введения дислокационной сетки в полупроводниковую структуру. В\u0000экспериментах использовались многослойные гетероэпитаксиальные структуры (ГЭС), выращенные\u0000методом МОС - гидридной эпитаксии. В качестве просветляющего покрытия ГЭС был использован\u0000SiO - слой. Сочленение ГЭС со стеклянной подложкой выполнено электродиффузионной сваркой.\u0000Выбранные материалы и режимы сварки исключали введение дислокаций в ГЭС. Для удаления\u0000GaAs-подложки и «стопорного» AlGaAs - слоя использовались селективные травители на основе\u0000NH4OH : H2O2 и HCl, соответственно. Среднеквадратичная шероховатость поверхности активного pGaAs - слоя после использования селективных\u0000травителей, измеренная атомно – силовым\u0000микроскопом (АСМ), была близка к ~ 0.2 нм.\u0000Финишное «выглаживание» эмитирующей\u0000поверхности p-GaAs - слоя включало два этапа. На\u0000первом этапе мы использовали химикомеханическое полирование (ХМП) p-GaAs-слоя в\u0000разбавленном щелочном растворе оригинального\u0000состава без использования абразивных материалов.\u0000После ХМП среднеквадратичная шероховатость\u0000поверхности p-GaAs - слоя не превышала ~ 0.1 нм.\u0000Дальнейшее «выглаживание» поверхности p-GaAs -\u0000слоя ПФК проводилось путём его прогрева в\u0000«равновесных» условиях. Для обеспечения этих\u0000условий поверхность р-GaAs - слоя ПФК\u0000«прикрывалась» р-GaAs - слоем идентичного\u0000состава и помещалась в «самодельную» печь,\u0000заполненную чистым водородом. Прогрев\u0000проводился в равновесных условиях, в которых\u0000потоки мышьяка, галлия и цинка из p-GaAs - слоя ПФК и «прикрывающего» p-GaAs - слоя\u0000уравновешивали друг друга. Рельеф эмитирующей поверхности р-GaAs-слоя ПФК после второго\u0000этапа «выглаживания», измеренный методом АСМ, показан на рисунке. Из рисунка следует, что на\u0000поверхности p-GaAs - слоя сформировались регулярные террасы атомной высоты. Появление\u0000атомарно – гладких террас на поверхности p-GaAs - слоя указывает на то, что снижение удельной\u0000свободной энергии поверхности обусловлено снижением её удельной энтальпии.\u0000Фотолюминесцентное изображение p-GaAs - слоя «показало» отсутствие следов дислокационной\u0000сетки в фотокатодной структуре. Мы полагаем, что дальнейшее совершенствование предложенной\u0000методики финишной обработки поверхности p-GaAs-слоя позволит создать ПФК с физически\u0000предельными характеристиками.","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"8 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"127782875","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Фотоприемные устройства (ФПУ) ближнего и среднего инфракрасного диапазона находят применение в самых различных областях науки и техники. Прежде всего, это - оптические телекоммункационные системы (ВОЛС, АОЛС), системы дальнометрии и целеуказания, комплексы экологического мониторинга и тепловизуализации. Разработка и создание таких устройств является одной приоритетных задач ИК оптоэлектроники. В настоящее время много внимания уделяется созданию ФПУ на основе системы объемных материалов HgCdTe/CdTe. Сравнительно простой способ управления областью поглощения за счет изменения состава тройного раствора HgCdTe позволяет создавать широкополосные ФПУ для среднего и дальнего ИК диапазона на основе варизонных гетероструктур [1]. Однако, спектральная чувствительность таких устройств невелика из-за высокой вероятности безызлучательной Ожерекомбинации и межзонного туннелирования. Эти факторы значительно сокращают время жизни фотовозбужденных носителей заряда, что особенно характерно для высоких рабочих температур (T>100K). Принципиально другим подходом к созданию ФПУ для ближнего, среднего и дальнего ИКдиапазона является разработка устройств с активной областью на основе напряженных наноразмерных гетероструктур II типа InAs/GaSb. Преимуществом подобных гетероструктур является значительное подавление процессов безызлучательной Оже-рекомбинации и межзонного туннелирования за счет разделения областей пространственной локализации электронов и дырок [2]. В настоящей работе сообщается о разработке ФПУ на основе сверхрешеток InAs/GaSb, а также гетероструктур с единичной квантовой ямой n-GaSb/InAs/p-GaSb. В рамках технологии газофазной эпитаксии из металлорганических соединений (МОСГФЭ) были синтезированы чередующиеся слои InAs и GaSb с толщинами от 1 до 3 нм, при этом толщина переходных слоев при скорости роста 1.5 нм/мин не превышала 0.5 нм. При исследовании фото и электролюминесценции полученных образцов наблюдались интенсивные спектры излучения в диапазоне длин волн 2200−4600 нм, что хорошо согласуется с теоретическим расчетом энергетического спектра рассматриваемых гетероструктур. При исследовании фотоэлектрических свойств диодной гетероструктуры с единичной квантовой ямой n-GaSb/InAs/p-GaSb наблюдался эффект увеличения дифференциальной фотопроводимости при малых обратных смещениях (менее 200 мВ) по сравнению с объемной p-i-n структурой на основе GaSb [3,4]. Данный эффект наблюдался при фотовозбуждении монохроматическим излучением с длиной волны 1.55 мкм. Значение ватт-амперной чувствительности при этом достигало величины 4.2 ·102 А/Вт. Принимая во внимание, что высокий уровень спектральной чувствительности достигается при малых внешних смещениях, обнаруженный эффект можно рассматривать как основу для создания компактных фотоприемников для высокоскоростных коммуникационных систем с низким энергопотреблением.
{"title":"Фотоприемные устройства на основе наноразмерных гетероструктур InAs/GaSb","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-159","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-159","url":null,"abstract":"Фотоприемные устройства (ФПУ) ближнего и среднего инфракрасного диапазона находят\u0000применение в самых различных областях науки и техники. Прежде всего, это - оптические\u0000телекоммункационные системы (ВОЛС, АОЛС), системы дальнометрии и целеуказания, комплексы\u0000экологического мониторинга и тепловизуализации. Разработка и создание таких устройств является\u0000одной приоритетных задач ИК оптоэлектроники.\u0000В настоящее время много внимания уделяется созданию ФПУ на основе системы объемных\u0000материалов HgCdTe/CdTe. Сравнительно простой способ управления областью поглощения за счет\u0000изменения состава тройного раствора HgCdTe позволяет создавать широкополосные ФПУ для\u0000среднего и дальнего ИК диапазона на основе варизонных гетероструктур [1]. Однако, спектральная\u0000чувствительность таких устройств невелика из-за высокой вероятности безызлучательной Ожерекомбинации и межзонного туннелирования. Эти факторы значительно сокращают время жизни\u0000фотовозбужденных носителей заряда, что особенно характерно для высоких рабочих температур\u0000(T>100K).\u0000Принципиально другим подходом к созданию ФПУ для ближнего, среднего и дальнего ИКдиапазона является разработка устройств с активной областью на основе напряженных\u0000наноразмерных гетероструктур II типа InAs/GaSb. Преимуществом подобных гетероструктур\u0000является значительное подавление процессов безызлучательной Оже-рекомбинации и межзонного\u0000туннелирования за счет разделения областей пространственной локализации электронов и дырок [2].\u0000В настоящей работе сообщается о разработке ФПУ на основе сверхрешеток InAs/GaSb, а также\u0000гетероструктур с единичной квантовой ямой n-GaSb/InAs/p-GaSb. В рамках технологии газофазной\u0000эпитаксии из металлорганических соединений (МОСГФЭ) были синтезированы чередующиеся слои\u0000InAs и GaSb с толщинами от 1 до 3 нм, при этом толщина переходных слоев при скорости роста 1.5\u0000нм/мин не превышала 0.5 нм. При исследовании фото и электролюминесценции полученных\u0000образцов наблюдались интенсивные спектры излучения в диапазоне длин волн 2200−4600 нм, что\u0000хорошо согласуется с теоретическим расчетом энергетического спектра рассматриваемых\u0000гетероструктур. При исследовании фотоэлектрических свойств диодной гетероструктуры с\u0000единичной квантовой ямой n-GaSb/InAs/p-GaSb наблюдался эффект увеличения дифференциальной\u0000фотопроводимости при малых обратных смещениях (менее 200 мВ) по сравнению с объемной p-i-n\u0000структурой на основе GaSb [3,4]. Данный эффект наблюдался при фотовозбуждении\u0000монохроматическим излучением с длиной волны 1.55 мкм. Значение ватт-амперной\u0000чувствительности при этом достигало величины 4.2 ·102 А/Вт. Принимая во внимание, что\u0000высокий уровень спектральной чувствительности достигается при малых внешних смещениях,\u0000обнаруженный эффект можно рассматривать как основу для создания компактных фотоприемников\u0000для высокоскоростных коммуникационных систем с низким энергопотреблением.","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"86 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"114940231","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Арсенид индия (InAs) в настоящее время является базовым материалом для создания электролюминесцентных излучателей, работающих в спектральном диапазоне, соответствующем основной полосе поглощения углеводородов (длина волны ~3.4 мкм при температуре 300 K) [1]. Светоизлучающие диоды на основе InAs востребованы в устройствах для газового анализа, контроля технологических процессов, медицинской диагностики и т.п. Одной из актуальных задач, стоящих перед разработчиками приборов на основе InAs, является повышение их эффективности. При исследовании электролюминесценции как двойных, так и одиночных гетероструктур (ГС) с активной областью из InAs и InAsSb рядом исследовательских групп при пониженных температурах (от температуры жидкого гелия до температуры ~100 K) наблюдалось стимулированное излучение (“усиленная люминесценция») [2-4], что указывает на наличие возможностей для повышения эффективности оптоэлектронных приборов на основе этих материалов. В настоящей работе мы сообщаем о результатах экспериментальных исследований электрических характеристик и электролюминесценции нескольких типов светодиодных одиночных ГС с активной областью из InAs. Гетероструктуры различались порядком чередования слоёв, типом и уровнем легирования подложки, а также химическим составом барьерной области. Все ГС выращивались в компании ООО «Микросенсор Технолоджи» (Санкт-Петербург, Россия) методом газофазной эпитаксии с использованием металлорганических соединений на сильно легированных подложках InAs. Активная область ГС была не легирована и имела электронный тип проводимости. Барьерные слои дырочного типа проводимости были изготовлены из InAsSb(Ga,P). Для всех исследованных ГС при низких температурах (от 4.2 до 55-75 K, в зависимости от типа структуры и/или тока накачки) наблюдалось стимулированное излучение. При более высоких температурах излучение было спонтанным. Нами был проведен анализ связи параметров ГС с величинами температурного и токового порогов гашения стимулированного излучения. Мы также провели компьютерное моделирование, в результате которого были получены расчетные вольтамперные характеристики и оптические параметры исследуемых ГС, которые были сопоставлены с экспериментальными данными. Результаты, полученные в ходе проведения экспериментов и моделирования, будут обобщены для поиска возможных путей повышения эффективности электролюминесцентных излучателей с активной областью на основе арсенида индия
{"title":"Спонтанное и стимулированное излучение в светодиодных гетероструктурах\u0000с активной областью из InAs","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-168","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-168","url":null,"abstract":"Арсенид индия (InAs) в настоящее время является базовым материалом для создания\u0000электролюминесцентных излучателей, работающих в спектральном диапазоне, соответствующем\u0000основной полосе поглощения углеводородов (длина волны ~3.4 мкм при температуре 300 K) [1].\u0000Светоизлучающие диоды на основе InAs востребованы в устройствах для газового анализа, контроля\u0000технологических процессов, медицинской диагностики и т.п. Одной из актуальных задач, стоящих\u0000перед разработчиками приборов на основе InAs, является повышение их эффективности. При\u0000исследовании электролюминесценции как двойных, так и одиночных гетероструктур (ГС) с активной\u0000областью из InAs и InAsSb рядом исследовательских групп при пониженных температурах (от\u0000температуры жидкого гелия до температуры ~100 K) наблюдалось стимулированное излучение\u0000(“усиленная люминесценция») [2-4], что указывает на наличие возможностей для повышения\u0000эффективности оптоэлектронных приборов на основе этих материалов. В настоящей работе мы\u0000сообщаем о результатах экспериментальных исследований электрических характеристик и\u0000электролюминесценции нескольких типов светодиодных одиночных ГС с активной областью из InAs.\u0000Гетероструктуры различались порядком чередования слоёв, типом и уровнем легирования подложки,\u0000а также химическим составом барьерной области. Все ГС выращивались в компании ООО\u0000«Микросенсор Технолоджи» (Санкт-Петербург, Россия) методом газофазной эпитаксии с\u0000использованием металлорганических соединений на сильно легированных подложках InAs. Активная\u0000область ГС была не легирована и имела электронный тип проводимости. Барьерные слои дырочного\u0000типа проводимости были изготовлены из InAsSb(Ga,P).\u0000Для всех исследованных ГС при низких температурах (от 4.2 до 55-75 K, в зависимости от типа\u0000структуры и/или тока накачки) наблюдалось стимулированное излучение. При более высоких\u0000температурах излучение было спонтанным. Нами был проведен анализ связи параметров ГС с\u0000величинами температурного и токового порогов гашения стимулированного излучения. Мы также\u0000провели компьютерное моделирование, в результате которого были получены расчетные\u0000вольтамперные характеристики и оптические параметры исследуемых ГС, которые были\u0000сопоставлены с экспериментальными данными. Результаты, полученные в ходе проведения\u0000экспериментов и моделирования, будут обобщены для поиска возможных путей повышения\u0000эффективности электролюминесцентных излучателей с активной областью на основе арсенида индия","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"8 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"116894792","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Одним из методов управления характеристиками фоточувствительных слоев PbS, которые широко применяются в различных областях оптоэлектроники, является введение в реакционную смесь допирующих добавок. В основном в литературе исследуются нанокристаллические пленки сульфида свинца и эффект уменьшения размера кристаллитов пленки при введении легирующих солей. При этом наблюдаемые изменения полупроводниковых характеристик связывается с размерным эффектом вследствие уменьшения размера частиц до близкого к размеру экситона (~ 20 нм). В настоящей работе исследовано изменение свойств пленок PbS, полученных методом гидрохимического осаждения, при введении соли железа (II). Добавка в виде FeCl2 выбрана, поскольку введение ионов Fe2+ может не только влиять на ширину запрещенной зоны PbS, но и приводить к появлению ферромагнетизма [1], а значит указать новые пути модификации свойств PbS. Чтобы исключить влияние размерного эффекта синтезированы пленки с размером кристаллитов больше 100 нм. Пленки PbS:Fe толщиной ~380-400 нм получены гидрохимическим осаждением на стеклянные подложки из цитратно-аммиачной ванны с добавлением FeCl2 от 0.05 до 5 ммоль/л. Кристаллическую структуру изучали методом рентгеновской дифракции на дифрактометре Дрон-4 с медным анодом в геометрии Брэгга-Брентано. Оптические исследования проводили в ближнем ИК диапазоне (0.3
{"title":"Структурные и оптические свойства тонких пленок PbS:Fe","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-29","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-29","url":null,"abstract":"Одним из методов управления характеристиками фоточувствительных слоев PbS, которые широко\u0000применяются в различных областях оптоэлектроники, является введение в реакционную смесь\u0000допирующих добавок. В основном в литературе исследуются нанокристаллические пленки сульфида\u0000свинца и эффект уменьшения размера кристаллитов пленки при введении легирующих солей. При\u0000этом наблюдаемые изменения полупроводниковых характеристик связывается с размерным\u0000эффектом вследствие уменьшения размера частиц до близкого к размеру экситона (~ 20 нм). В\u0000настоящей работе исследовано изменение свойств пленок PbS, полученных методом\u0000гидрохимического осаждения, при введении соли железа (II). Добавка в виде FeCl2 выбрана,\u0000поскольку введение ионов Fe2+ может не только влиять на ширину запрещенной зоны PbS, но и\u0000приводить к появлению ферромагнетизма [1], а значит указать новые пути модификации свойств PbS.\u0000Чтобы исключить влияние размерного эффекта синтезированы пленки с размером кристаллитов\u0000больше 100 нм.\u0000Пленки PbS:Fe толщиной ~380-400 нм получены гидрохимическим осаждением на стеклянные\u0000подложки из цитратно-аммиачной ванны с добавлением FeCl2 от 0.05 до 5 ммоль/л. Кристаллическую\u0000структуру изучали методом рентгеновской дифракции на дифрактометре Дрон-4 с медным анодом в\u0000геометрии Брэгга-Брентано. Оптические исследования\u0000проводили в ближнем ИК диапазоне (0.3<E<1.2 эВ) с\u0000использованием призменного спектрометра.\u0000По данным XRD анализа введение Fe2+\u0000в PbS не\u0000изменяет тип кристаллической структуры PbS. При\u0000концентрации FeCl2 в растворе не более 1 ммоль/л\u0000параметр решетки а увеличивается от 5.9321 Å до 5.9423\u0000Å (рис.1а). Поскольку ионный радиус Pb2+ больше, чем\u0000Fe2+, то наблюдаемое увеличение параметра а можно\u0000связать с внедрением ионов Fe2+ в междоузлия PbS. При\u0000увеличении концентрации FeCl2 в растворе до 5 ммоль/л\u0000параметр а уменьшается до 5.9338 Å, что указывает на\u0000замещение свинца железом. В работе [2] обнаружено\u0000уменьшение параметра решетки PbS и формирование\u0000твердого раствора PbS:Fe с ростом содержания Fe2+\u0000,\u0000однако в работе [2] рассматривались более высокие\u0000уровни легирования, чем у нас.\u0000При введении FeCl2 до 5 ммоль/л в спектрах\u0000поглощения наблюдается слабое уменьшение Eg от 0.44 эВ\u0000для исходного PbS до 0.42 эВ, а при энергии 0.3 эВ\u0000появляется дополнительная полоса поглощения,\u0000интенсивность которой увеличивается с ростом\u0000концентрации допанта. (рис. 1б). Увеличение содержания\u0000FeCl2 до 5 ммоль/л приводит к значительному синему\u0000сдвигу края поглощения, Eg увеличивается до 0.58 эВ, и к\u0000сдвигу примесной полосы поглощения в сторону больших\u0000энергий. Таким образом, наблюдается корреляция в изменении параметров решетки и оптических\u0000свойств PbS:Fe вблизи края поглощения.","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"60 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"116956610","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Излучающие диоды инфракрасного диапазона (λ = 0.74 – 2000 мкм) широко используются в технике ночного видения, инфракрасного освещения, дистанционного управления и др. Но аэрозольное и релеевское рассеяния, молекулярное поглощение оптического сигнала в атмосфере приводят к энергетическим потерям большей части ИК диапазона. Изготовление ИК диодов на длины волн 850 и 920 нм обусловлено наименьшим затуханием оптического сигнала в атмосфере. Целью работы является создание ИК диодов на 850 и 920 нм с большим внешним квантовым выходом. Для увеличения интенсивности излучения ИК диодов было предложено использовать распределенный брэгговский отражатель (РБО), помещённый под активной областью диода. В РБО происходит чередование материалов с большим и меньшим показателями преломления, где толщины каждого выбираются такими, чтобы оптическая длина пути nd была кратна четверти длины волны. Так, лучи, отраженные от границ раздела двух материалов, находятся в фазе, что приводит к их конструктивной интерференции. В результате в определенном диапазоне длин волн такая многослойная структура очень эффективно (R ~ 95%) отражает падающее излучение. На основе литературных данных и результатов расчёта[1], РБО, выращенный на гетероструктурах AlxGa1 - xAs методом МЛЭ с чередующимися составами по х = 0.9 и х = 0.1, обладает наилучшим спектром отражения по сравнению с другими материалами и составами для падающего излучения с длиной волны 850 нм. В РБО толщины слоёв выбираются таким образом, чтобы оптическая длина пути в каждом из них была равна λ/4, то есть где niLi – показатель преломления и толщина i-го слоя. Показатель преломления гетероструктурыAlxGa1-xAs был рассчитан по следующим формулам: где n – действительная часть показателя преломления; λ – длина волны в вакууме; h – постоянная Планка; c – скорость света в вакууме; А0(х) = 6.3+19х и В0(х)=9.4-10.2х – расчётные константы в зависимости от состава AlxGa1-xAs; Е0(х) = 1.425+1.155х+0.37х 2 – ширина запрещенной зоны в Гдолние в зависимости от состава структуры; Е0(х)+Δ(х) = 1.765+1.155х+0.37х 2 – спин-орбитальная энергия расщепления в зависимости от состава структуры. Для Al0.9Ga0.1As n = 3.0614, для Al0.1Ga0.9As n = 3.5728. Соответственно толщины слоёв при длине волны λ = 850 nm: Al0.9Ga0.1As L0.9 = 69.4nm Al0.1Ga0.9As L0.1 = 59.5nm В ходе работы был выращен тестовый образец методом МЛЭ и получен спектр отражения. Проведен контроль слоев методом СЭМ и установлено соответствие между экспериментально полученным и расчетным значениям толщин слоев РБО. Таким образом, получены поправочные коэффициенты для роста структуры требуемой длины волны. А также определено минимальное число пар слоёв (24 шт.) необходимое для достижения коэффициента отражения R > 90%.
{"title":"Разработка мощных ИК диодов с РБО на 850 и 920 нм методом МЛЭ","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-169","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-169","url":null,"abstract":"Излучающие диоды инфракрасного диапазона (λ = 0.74 – 2000 мкм) широко используются в\u0000технике ночного видения, инфракрасного освещения, дистанционного управления и др. Но\u0000аэрозольное и релеевское рассеяния, молекулярное поглощение оптического сигнала в атмосфере\u0000приводят к энергетическим потерям большей части ИК диапазона. Изготовление ИК диодов на\u0000длины волн 850 и 920 нм обусловлено наименьшим затуханием оптического сигнала в атмосфере.\u0000Целью работы является создание ИК диодов на 850 и 920 нм с большим внешним квантовым\u0000выходом.\u0000Для увеличения интенсивности излучения ИК диодов было предложено использовать\u0000распределенный брэгговский отражатель (РБО), помещённый под активной областью диода. В РБО\u0000происходит чередование материалов с большим и меньшим показателями преломления, где толщины\u0000каждого выбираются такими, чтобы оптическая длина пути nd была кратна четверти длины волны.\u0000Так, лучи, отраженные от границ раздела двух материалов, находятся в фазе, что приводит к их\u0000конструктивной интерференции. В результате в определенном диапазоне длин волн такая\u0000многослойная структура очень эффективно (R ~ 95%) отражает падающее излучение. На основе\u0000литературных данных и результатов расчёта[1], РБО, выращенный на гетероструктурах AlxGa1 - xAs\u0000методом МЛЭ с чередующимися составами по х = 0.9 и х = 0.1, обладает наилучшим спектром\u0000отражения по сравнению с другими материалами и составами для падающего излучения с длиной\u0000волны 850 нм.\u0000В РБО толщины слоёв выбираются таким образом, чтобы оптическая длина пути в каждом из них\u0000была равна λ/4, то есть\u0000где niLi – показатель преломления и толщина i-го слоя.\u0000Показатель преломления гетероструктурыAlxGa1-xAs был рассчитан по следующим формулам:\u0000где n – действительная часть показателя преломления; λ – длина волны в вакууме; h – постоянная\u0000Планка; c – скорость света в вакууме; А0(х) = 6.3+19х и В0(х)=9.4-10.2х – расчётные константы в\u0000зависимости от состава AlxGa1-xAs; Е0(х) = 1.425+1.155х+0.37х\u00002\u0000– ширина запрещенной зоны в Гдолние в зависимости от состава структуры; Е0(х)+Δ(х) = 1.765+1.155х+0.37х\u00002\u0000– спин-орбитальная\u0000энергия расщепления в зависимости от состава структуры. Для Al0.9Ga0.1As n = 3.0614, для Al0.1Ga0.9As\u0000n = 3.5728. Соответственно толщины слоёв при длине волны λ = 850 nm:\u0000Al0.9Ga0.1As L0.9 = 69.4nm\u0000Al0.1Ga0.9As L0.1 = 59.5nm\u0000В ходе работы был выращен тестовый образец методом МЛЭ и получен спектр отражения.\u0000Проведен контроль слоев методом СЭМ и установлено соответствие между экспериментально\u0000полученным и расчетным значениям толщин слоев РБО. Таким образом, получены поправочные\u0000коэффициенты для роста структуры требуемой длины волны. А также определено минимальное\u0000число пар слоёв (24 шт.) необходимое для достижения коэффициента отражения R > 90%.","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"64 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"131892201","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
京公网安备 11010802042870号
京ICP备2023020795号-1
扫码关注我们
求助内容：
应助结果提醒方式：