Отзыв оппонента 2 (Методы управления фотоэлектрическими параметрами фоторезисторов на основе PbS для импульсных оптикоэлектронных систем)

ОТЗЫВофициального оппонента доктора технических наук, профессораАверина Игоря Александровича на диссертацию МИРОШНИКОВА БорисаНиколаевича на тему «Методы управления фотоэлектрическими параметрамифоторезисторов на основе PbS для импульсных оптикоэлектронных систем»,представленную на соискание ученой степени кандидата технических наукпо специальности 01.04.10 – Физика полупроводниковАктуальность избранной темыИсследованию параметров и характеристик фоторезисторов на основе сульфидасвинца посвящено много работ и диссертаций отечественных и зарубежныхисследователей. Эти фотоприемники промышленно изготавливаются и широкоиспользуются не только в системах сигнализации, но и в оптикоэлектронных системах,применяемых для обнаружения и автосопровождения точечных источников излучениямалой интенсивности.

Однако, при наличии промышленных технологий изготовленияфоторезисторов на основе сульфида свинца существуют проблемы, связанные состабильностью их параметров при взаимодействии с окружающей средой. Поэтому темадиссертации, направленная на разработку методов управления фотоэлектрическимипараметрами фоторезисторов, является актуальной.Научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные вдиссертацииВсе научные положения, выводы, рекомендации диссертации Мирошникова Б.Н.обоснованы и базируются на детальных, полностью завершенных исследованиях.

Дляраскрытия методов управления фотоэлектрическими параметрами фоторезисторов наоснове PbS, автором решены следующие задачи: установлены взаимные связи междучувствительностью, удельной обнаружительной способностью фоторезисторов иэлектрофизическими свойствами материалов для их изготовления; выявлены методыповышения рабочей частоты фоторезисторов путем снижения времени релаксациифотопроводимости при минимизации концентрации свободных электронов всформированной структуре.Достоверность результатов диссертацииДостоверность теоретических результатов обеспечивается их соответствиемсовременным научным представлениям, адекватностью разработанной моделинезависимости концентрации носителей заряда, соответствием рассчитанных данных срезультатами экспериментов.Достоверность экспериментальных результатов обеспечена использованиемсовременногоаналитическогооборудования,компьютернойобработкойэкспериментальных данных, воспроизводимостью результатов измерений и практическойреализацией полученных экспериментальных результатов.Оценка содержания диссертации, ее завершенностьДиссертационная работа Мирошникова Б.Н.

выполнена на высоком научнотехническом уровне с применением современных методов комплексных исследований.Основные результаты диссертации подтверждены экспериментально, достаточно полнопредставлены в опубликованных научных статьях и доложены на научных семинарах иконференциях различного уровня. Материал диссертации оформлен в соответствии стребованиями, предъявляемыми к кандидатским диссертациям. Содержание диссертациисоответствует паспорту специальности: 01.04.10 – Физика полупроводников.

Авторефератполностью отражает содержание работы.Основные результаты диссертации отражены в 39 научных публикациях, из них 5статей – в рецензируемых журналах из перечня ВАК РФ (2 переведены и опубликованы в1журналах, входящих в Международные системы цитирования и 2 в иностранныхжурналах, входящих в Международные системы цитирования).Структура и объем работыДиссертационная работа состоит из введения, 6 глав, содержащих 174 страницытекста, 8 таблиц, 108 рисунков, выводов по работе, списка используемых источников из239 наименований и 7 приложений.Содержание работыВо введении диссертации обосновывается актуальность темы, формулируется цельработы и задачи исследования.В первой главе представлен анализ результатов исследований в области создания иисследования фоторезисторов на основе сульфида свинца и оптикоэлектронных систем наих основе.

В ней диссертант представил большой объем материала: использовалдокументы, доступные в открытой печати, начиная с 1904 по 2015 годы. Хотелось быотметить осведомленность автора в разработках основных предприятий-изготовителейприборов, работающих в этой области в различные периоды, а также проработанностьисточников, описывающих технологию изготовления приборов. На основе анализалитературных данных установлена необходимость стабилизации параметровфоторезисторов вследствие их изменения при взаимодействии с окружающей средой.Вторая глава посвящена описанию методики экспериментальных исследований.Представлены характеристики оборудования, позволяющие оценить достоверностьрезультатов. Мирошников Б.Н. использовал как известное и широко применяемоеоборудование в данной области (установки К54.410 для исследования параметровприборов на частотах 400, 800 и 1200 Гц и ИФР-3 с частотами 800 и 2000 Гц), так инестандартное оборудование (установки для исследования зависимости сопротивления оттемпературы и релаксации фотопроводимости), а также сканирующие зондовые (атомносиловые), растровые электронные микроскопы, просвечивающие электронныемикроскопы высокого (атомарного) разрешения.

Химический состав и его изменения пообъему слоя исследовались методами энергетического дисперсионного рентгеновскогомикроанализа, методами рентгенофотоэлектронной и Оже-спектроскопии. Для измеренияфотоэлектрических параметров и спектральной плотности мощности шумафоточувствительных элементов использовались установки на базе стандартных приборов.Втретьейглавеописанытехнологииизготовленияисследуемыхфоточувствительных слоев. В работе исследовались слои, изготовленные по тремтехнологиям: низкотемпературного химического осаждения, физического напыления споследующим очувствлением (термообработкой), а также физического перенапылениявнутри закрытого объема.

Необходимо отметить широкий набор исследуемых приборов,изготовленных на различных предприятиях отрасли в разные годы.В четвертой главе представлены результаты исследования фоторезисторов ифоточувствительных элементов, изготовленных в ОАО «Швабе-Фотоэлектроникс» (ОАО«Московский завод «Сапфир»), а также фоторезисторов ФР-202, изготовленных на заводе«Альфа» в 2010-2012 гг. и экспериментальных многоэлементных фоторезисторов, в томчисле с фоточувствительными элементами, изготовленными заводом «Кварц» (г.Черновцы, Украина).Для сравнения фоторезисторов с разными геометрическими размерамифоточувствительных элементов и различными напряжениями питания фоторезисторовавтором вводятся приведенные параметры вольтовой чувствительности, темновогосопротивления и напряжения шума.

Такой подход оказался оправданным, т.к. позволилсравнивать параметры различных приборов. Используя результаты собственныхизмерений и предприятий-изготовителей, а также большую выборку имеющихся в егораспоряжении приборов, диссертант показал динамику изменения параметров приборов,доказал их близость для приборов, полученных различными методами.2Диссертант использовал статистическую обработку экспериментальных данных,полученных как от одноэлементных, так и от многоэлементных приборов.

Авторомобоснован выбор приведенных параметров и связи их с подвижностью носителей заряда,что интерпретирует рисунок 4.15. Показано, что наибольшим быстродействием обладаютприборы с высоким сопротивлением (рисунок 4.17).Систематизацией результатов исследований этой главы являются установленныезависимости приведенной чувствительности фоторезисторов от времени релаксации.Оригинальность идеи подразделов 4.3 и 4.4 состоит в сопоставлении коэффициентовшума с сопротивлением образцов (рисунок 4.28) и расчетах концентрации носителейзаряда из спектральной плотности мощности шума.Пятая глава посвящена изучению морфологии и состава фоточувствительныхэлементов.

Этот материал, благодаря совместным работам, также частично изложен вдиссертации Х.С.Х. Мохаммеда, однако диссертант представил оригинальный анализданных, полученных из микрофотографий. Автором показано, что вакуумныефоточувствительные элементы, содержат малую концентрацию кислорода (3.5 %). Однакоэтого малого количества кислорода достаточно для перекомпенсации электроннойпроводимости и создания высокочувствительных быстродействующих приборов. Такжепредставляет интерес рассуждения автора о невозможности применения вфотоприемниках мелкозернистой структуры (страницы 111 и 112).В подразделе 5.3 автор анализирует толщину кислородосодержащих прослоек,показывая, что они не являются туннельнопрозрачными, и объясняет малую подвижностьносителей заряда.На основе литературных данных автор детально исследует образование гидроокисисвинца ‒ Pb(OH)2 и высказывает предположение, что по мере роста пленки,кислородосодержащие примеси оттесняются на края кристаллитов и частичнозамуровываются у границы с подложкой.

Это предположение диссертант доказывает спомощью результатов исследований Оже-электронной спектроскопии (подраздел 5.4).Оригинальным представляется обсуждение результатов, представленное в концеглавы.Шестая глава является центральной в работе. Исходным материалом дляисследований является температурная зависимость темнового сопротивления.Установлено возрастание сопротивления низкоомных образцов при нагревании свыше 60оС, что объясняется десорбцией кислородосодержащих примесей. Показано снижениегенерационно-рекомбинационной активности фоточувствительных элементов придегазации (подраздел 6.1.3). Это подтверждается результатами экспериментов,проведенных на большом количестве исследуемых образцов.Диссертантом выявлены два основных фактора, влияющих на параметрыфоточувствительных элементов: откачка (обезгаживание фоточувствительных элементови связанной с этим процессом дегазации) и пары воды.

Первый фактор определяетсякислородосодержащими легколетучими соединениями, имеющими малую энергиюактивации, а второй фактор, вероятно, обусловлен наличием гидроокиси свинца.Важным представляются результаты исследования влияния обезгаживания, заменыокружающей фоточувствительные элементы среды на изменение их параметров, а такжекорреляция между чувствительностью и быстродействием фоточувствительныхэлементов. Обоснованность результатов подтверждается экспериментальными данными,представленных в виде графиков и приложений.Научная новизна диссертации обусловлена новым подходом в исследованиивлияния гетерогенных реакций на поверхности поликристаллической пленки напараметры фоточувствительного элемента, где диссертант:- ввел понятие кислородосодержащих летучих соединений, которые наряду сизвестными из литературы кислородосодержащими примесями создают ловушки захватаакцепторного типа, но с меньшей энергией активации (0,12÷0,15 эВ от Ес).