Отзыв оппонента 1 (Физико­технологические принципы разработки и производства алмазных ультрафиолетовых детекторов и приборов на их основе)

ОТЗЫВофициального оппонента на диссертационную работу Фещенко ВалерияСергеевича «Физико-технологические принципы разработки и производстваалмазных ультрафиолетовых детекторов и приборов на их основе»представленную на соискание ученой степени доктора технических наук поспециальности 05.27.01 Твердотельная электроника, радиоэлектронныекомпоненты, микро- и нано- электроника, приборы на квантовых эффектахАктуальность избранной темы.Большой интерес к исследованиям в УФ диапазоне спектра связан с тем, чтов этой области лежат резонансные линии нейтральных, одно- и двух- кратноионизованных атомов, а также спектральные линии, испускаемые возбуждённымиконфигурациямивысокоионизованныхатомов.Электронно-колебательно-вращательные полосы молекул в основном также располагаются в ближней УФобласти спектра.

Здесь же сосредоточены полосы поглощения в спектрахбольшинства полупроводников, возникающих при прямых переходах извалентной зоны в зону проводимости.Многие химические соединения дают сильные полосы поглощения в УФобласти,чтосоздаётпреимуществаиспользованияУФ-излученияприспектральном анализе различных материалов.УФ-излучение имеет большое значение для внеатмосферной астрофизикипри изучении Солнца, звезд, туманностей и др. УФ-спектры Солнца, звёзд и др.несут информацию о физических процессах, происходящих в горячих областяхэтих космических объектов.Люминесценция, возникающая под действием УФ-излучения, используетсяпри создании люминесцентных ламп, светящихся красок, в люминесцентноманализе и люминесцентной дефектоскопиии.Приборы, использующие УФ-излучение, находят все более широкоеприменение в биологии и медицине, в том числе при иммуноферментном анализекрови и белков, и экспресс-контроля концентрации биологически-активныхвеществ: белков, пептидов, аминокислот, солей.

Ультрафиолетовое излучениешироко используется в физиотерапии и косметологии.Высокая бактерицидная эффективность УФ-излучения используется дляобеззараживанияводы,атакжеускореннойсухойнизкотемпературнойстерилизации и очистки стоматологического и хирургического инструментария,для отверждения пластмасс и т.д.Все эти приложения требуют применения миниатюрных, надёжных,высокочувствительных детекторов УФ излучения.

Этими свойствами могутобладатьтолькотвёрдотельныеприборынаосновеширокозонныхполупроводников. Из всех широкозонных полупроводников у алмаза наилучшеедля твердотельных приборов сочетание основных электрофизических параметров.В этой группе алмаз выделяется самой высокой теплопроводностью, низкойдиэлектрической проницаемостью, способствующей снижению диэлектрическихпотерь в СВЧ-приборах, и высокой радиационной стойкостью, а также высокойдрейфовой скоростью насыщения, как электронов, так и дырок и высокойнапряженностью поля электрического пробоя.

Это делает его перспективнымматериалом для изделий, работающих в экстремальных условиях.В связи с вышеизложенным, диссертационная работа В.С. Фещенко,направленная на разработку конструкции, технологии изготовления датчиков УФизлучения на основе алмазных материалов является, безусловно, актуальной.Степень обоснованности научных положений, выводов и рекомендаций,сформулированных в диссертации.ФещенкоВ.С.ставитцельюдиссертационнойработыразработкуконструкции и изготовление алмазных детекторов УФ излучения и ихэкспериментальное исследование.

Эта цель последовательно достигается черезрешение обозначенных во введении к диссертации задач исследования.Использованиеметодическиобоснованногокомплексаисследований,включающего, как стандартные средства измерений, так и современные физикохимические методы изготовления алмазных детекторов, с последующим анализомполученныхрезультатов,свидетельствуетобобоснованностиположений и выводов, сформулированных соискателем.основныхДостоверность и новизну исследования, полученных результатов,выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации.Новизна исследования состоит в том, что впервые была изучена зависимостьфотоэлектрических свойств алмазных приборов от плотности состояний взапрещенной зоне алмаза, что может отрицательно влиять на абсолютныефотометрические измерения, впервые экспериментально получено, что изучаемыеалмазныедатчикиимеютнесимметричнуюсветовуювольтампернуюхарактеристику и объяснено это явление, впервые в мире была изготовленаалмазная матрица форматом 128х128, спектральным диапазоном от 180 до 270 нм,впервые в мире на основе алмазной четырёхэлементной матрицы был разработани изготовлен высокоскоростной четырёхканальный детектор ультрафиолетовогоизлучения, который имеет рекордную постоянную времени, порядка 1,8 нс.Достоверность научных положений, выводов, рекомендаций, содержащихсяв диссертации, подтверждается проведением глубоких экспериментальных иприкладных исследований в области алмазного приборостроения, завершившихсяизготовлениемконкретныхгосударственнуюприёмку.работоспособныхОсновныеидеи,изделий,выводыипрошедшихметодическиерекомендации, изложенные в диссертации, представлены в 15 статьях в ведущихрецензируемых научных журналах, имеющих положительный импакт-факторРИНЦ и одной коллективной монографии, а также в других публикациях.Основные положения диссертации докладывались соискателем и обсуждались наМеждународных,Всероссийскихирегиональныхнаучныхинаучно-практических конференциях.

Таким образом, были созданы необходимые условиядля общественно-профессиональной и научной экспертизы диссертации, чтоподтверждает достоверность и новизну полученных ее автором выводов ирекомендаций.Значимость для науки и практики полученных автором результатов.Разработанныепроизводстваконструктивныеалмазныхиодноэлементныхфизико-технологическиеимногоэлементныхосновыдетекторовпозволяют серийно изготовлять эти детекторы, что позволяет создавать на ихоснове аппаратуру нового поколения для внедрения в различные области науки итехники для детектирования УФ излучения.Конкретные рекомендации по использованию результатов и выводовдиссертации.Разработанные и изученные в диссертационной работе одноэлементныеалмазные датчики можно применять в качестве детекторов и дозиметров УФизлучения в следующих областях науки и техники:медицина: физиотерапия, аутотрансфузия крови, облучение людей Солнцем;сельское хозяйство: парниковая и тепличная агротехнология;биотехнология: синтез витаминов D2 и D3;обеззараживание воды, воздуха, одежды, инструментов и продуктов питанияпри длительном хранении и во время эпидемий;астронавигация и ультрафиолетовая локация (в дополнение к инфракраснойлокации);ядерная физика и энергетика: регистрация ядерных частиц с помощьюсцинтилляторов.Многоэлементныеалмазныедатчикиможноприменятьвкачестведетекторов и анализаторов УФ излучения в следующих областях науки и техники:астрономия: получение информации о физических процессах в космическихобъектах, способных излучать УФИ;материаловедение: определение состава веществ и электронной структурыэлементов;экология: проблема озонной дыры, обнаружение загрязнений окружающейсреды;дефектоскопия, криминалистика, искусствоведение: люминесцентный анализвследствие способности ряда веществ люминесцировать под действием УФизлучения.Содержание диссертации.Диссертация состоит из Введения, четырёх глав, заключения и четырёхприложений.Во введении обоснована актуальность выбранной темы исследования,сформулированы цель, задачи, предмет и объект исследования, определенынаучная новизна и практическая значимость результатов работы.В первой главе на основе анализа литературных данных проведенотеоретическое, а затем и экспериментальное исследование свойств алмаза, сцелью определения границ их пригодности для изготовления различных типовдетекторов УФ излучения.Вовторойглаверазработаныдваодноэлементныхдетектораразличающихся конструкцией чувствительного элемента и описана разработаннаядля их серийного производства технология.Экспериментальноодноэлементныхисследованыдетекторов.Обсужденыхарактеристикиихдостоинстваизготовленныхиособенностифункционирования.В третьей главе разработаны линейные и матричные многоэлементныедетекторы УФ-излучения на основе природного алмаза.Были изготовлены и исследованы линейные детекторы с 128х2 с ячейками,реализующими как регистрацию УФ излучения на поверхности, так и в объёмеалмазного материала.

На основании экспериментальных исследований сделанвывод о более стабильной работе линейного детектора с ячейками, работающимичерез объём.Конструкция матричных детекторов представляет собой «сэндвич», гдеалмазная матрица с ячейками, работающими через объём соединялась скремниевым мультиплексором с помощью индиевых столбов. Следовательно,регистрация УФ-излучения происходила в алмазной матрице, а обработкаэлектрического сигнала в кремниевом мультиплексоре. Были изготовленыматрицы с размером 64х64 и 128х128 пикселей, на отечественном и зарубежноммультиплексорах.

Исследования их характеристик показали относительнонебольшой разброс их значений от пикселя к пикселю и работоспособностьприбора в целом.В четвёртой главе представлены различные применения разработанных впредыдущих главах одноэлементных и многоэлементных детекторов УФизлучения. Рассмотрены изготовленные на их основе приборы и исследованы ихсвойства.В заключении к диссертации обобщаются все выводы и результатыпроведенного исследования и приводятся рекомендации по практическомуприменению результатов.В приложения вынесены методики измерений, листинг программыматематической модели и патенты наряду с актами внедрения.Следуетподчеркнуть,чтодиссертационнаяработаФещенкоВ.С.представляет собой законченную научно-исследовательскую работу, в которойизложены научно обоснованные технические решения по разработке принциповконструированияитехнологическихметодовизготовлениядетекторовультрафиолетового излучения на основе полупроводникового алмаза.Тем не менее, диссертационная работа не лишена некоторых недостатков.1.

В рисунках 1.19, 1.20, 1.21 надписи сделаны на английском языке.2. На странице 76 возникает некоторая путаница из-за того, что непронумеровано выражение между формулами 2.1 и 2.2. К виду формулы 2.2можно преобразовать как раз непронумерованное выражение, а никак не формулу2.1.3. Раздел 2.5 можно было бы переставить в 4 главу, так как в нём говоритсяо возможном применении одноэлементных детекторов.4. На рисунках 3.35, 3.41, 3.45, 3.48, 4.14 фототок по оси Y представлен вотносительных единицах, хотелось бы знать сколько Ампер содержится в однойотносительной единице.Указанные замечания, однако, не влияют на общую высокую оценкунаучного уровня и качества работы соискателя в целом.

Диссертация являетсялогически законченным и новым научным исследованием, представляющимнесомненный интерес для специалистов в области твёрдотельной электроники..