Автореферат (1090209), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Сконструированные и изготовленные по вновь разработанной технологии, фотодетекторы на основе алмаза, обладают порогом чувствительности ~ 3,510-12 Вт/Гц-1/2, постоянной времени ~160 мкс и динамическим диапазоном 1300 ÷ 1700;5. Обнаружена и исследована зависимость формы спектральной чувствительности алмазных фотоприёмников от фоновой засветки, результаты этого исследования позволяют, как управлять чувствительностью и спектральной характеристикой приборов на алмазе посредством подсветки чувствительного элемента неактиничным излучением, так иизготавливать новые приборы способные детектировать излучение в трех диапазонахспектра одним алмазным фотоприемником;6.
Обнаружена и исследована зависимость формы спектральной чувствительности алмазных фотоприёмников от напряжения смещения, разная реакция фоточувствительности «чистых» (концентрация азота < 1018) и «грязных» (концентрация азота ~ 1019) алмазов на изменение напряжения смещения делает невозможным создание датчика с диапазоном чувствительности от 180 до 280 нм, путём легирования его азотом или подбораалмазной пластины по этому критерию, в то же время возможность управления формойспектра фоточувствительности алмазного фотодетектора позволяет конструироватьспектральные приборы, которые за счёт изменения аппаратной функции своей оптической системы могут распознавать состав многокомпонентных смесей, используя одиночный детектор.7.
Экспериментальные исследования показали, что алмазные полупроводники, легированные бором имеют спектр поглощения согласованный с окнами прозрачности атмосферы, в частности пик 2,44 мкм приходится на окно прозрачности 2 – 2,5мкм, а пики3,57 и 4,07 на окно прозрачности 3,5 – 4,2 мкм, и могут применяться для разработки ги-24перспектральных фоточувствительных устройств чувствительных как в УФ областиспектра, так и в среднем ИК.8. Световая ВАХ алмазной пластины с верхним полупрозрачным электродом имеетнелинейный вид близкий к диодному не из-за наличия потенциального барьера, а исключительно из-за разности времени жизни электронов и дырок в алмазе, сконструированные с учётом этого обстоятельства алмазные фоточувствительные приборы (на верхнийполупрозрачный электрод должно подаваться отрицательное смещение) показывают существенно более высокую чувствительность (фототок увеличивается от 3-х до 10 раз взависимости от полярности смещения).9.
Во время разработки конструкции многоэлементных датчиков на основе природногоалмаза IIа типа было установлено, что темновой ток встречно-штыревой конструкциилинеек является достаточно большим и неоднородным от пиксела к пикселу, и связан споверхностными токами утечки и имеет значительный разброс от пиксела к пикселу(геометрический шум 23,8%) а чувствительность линейной структуры работающей черезобъём, была в шесть раз выше, чем у встречно-штыревой структуры, темновой ток былменьше в 4 раза, при геометрическом шуме 1,1%.
Что показало значительное преимущество объёмного пиксела перед пикселом встречно-штыревой конструкции.10. Фотопроводимость пикселов матрицы аналогична таковой у одноэлементных фотодетекторов. Неравномерность фоточувствительности от пиксела к пикселу (геометрический шум 21,8%) обусловлена внутренними локальными микронеоднородностямиприродного кристалла алмаза, в которых, по-видимому, присутствуют центры рекомбинации, резко ограничивающие время жизни неравновесных электронов и дырок.11.
Во время разработки технологии многоэлементных датчиков на основе природногоалмаза IIа типа было установлено, что изготовление ПЗС-матриц на алмазных полупроводниках проблематично из-за отсутствия у алмаза твёрдого окисла и наличия известныхпроблем, связанных с внедрением в него легирующих примесей, в то же время способнаращивания алмазной плёнки на кремниевой микросхеме для изготовления алмазныхприёмников неприемлем вследствие технологической несовместимости кремниевой иалмазной технологий, так технологические процессы по формированию структур накремнии происходят при температурах не более 600ºС при атмосферном давлении, а выращивание алмазных плёнок при температурах более 850ºС. Кроме того, при температурах выше 800ºС кремний начинает взаимодействовать с углеродом с образованием карбидов.12.
Было установлено, что для создания многоэлементных алмазных приёмников наиболее подходит гибридная структура. Это когда детектирование УФ-излучения происходит в алмазных фотоприемниках, а обработка электрического сигнала (накопление, опрос) – в кремниевом кристалле, а электрическое соединение кристаллов осуществляетсяс помощью индиевых столбов, которые специально выращиваются на каждом (либо одном) кристалле. Гибридная матрица превосходит ПЗИ на алмазе по важному для большинства приложений параметру – по чувствительности, обусловленной наличием оптимизированных схем обработки в кремниевом пикселе.13.
Впервые в мире была серийно изготовлена алмазная матрица форматом 128х128,спектральным диапазоном от 180 до 270 нм, с геометрическим шумом 8,5%, состыкованная с мультиплексором с помощью индиевых столбцов и получено с её помощью УФизображение.2514. На основе одноэлементных датчиков было разработано и изготовлено фотоприёмное устройство которое имеет порог чувствительности 8,7·10-11 Вт/Гц1/2 и позволяет обнаружить трассер ракеты на расстоянии более 90 метров и фотометрическая установка салмазными фотоприёмниками, работающая в УФ-С диапазоне спектра, которая позволяет с высокой точностью (до 0,001 мг/дм3) обнаруживать примеси нефтепродуктовв сточных водах.15. На базе матрицы 128х128 было разработано устройство наблюдения, которое имело пороговую чувствительность 3,6·10-15 Вт/см2, а построенная математическая модельэтого прибора и его фотоприёмного устройства на основе алмаза формата 128х128 УФдиапазона спектра является адекватной и позволяет исследовать их характеристики.16.
На основе алмазной четырёхэлементной матрицы был разработан и изготовлен,впервые в мире, высокоскоростной четырёхканальный детектор ультрафиолетового излучения, который имел постоянную времени не хуже 1,8 нс и чувствительность достаточную для локации объектов на расстоянии 25 000 км в безвоздушном пространстве,что позволяет использовать его как приёмник в составе лидара УФ – диапазона спектра.На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что разработанные в работетехнологические и конструктивные решения позволят начать серийное производствомикроэлектронных приборов на основе как природного, так и синтетического алмаза,расширят область применения с одновременным их удешевлением.ОПУБЛИКОВАННЫЕ НАУЧНЫЕ ТРУДЫI.
РЕЦЕНЗИРУЕМЫЕ НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ ИЗ СПИСКА ВАК1. Алтухов, А.А. Ультрафиолетовые фотоприемники на основе природных алмазов[Текст]/ А.А. Алтухов, А.Ю. Митягин, В.С. Фещенко [и др.] // Радиотех. и электр. – 2007.– т.52, №3. – С.381 – 384.2. Алтухов, А.А. Линейные фотоприемные устройства ультрафиолетового диапазонана природных алмазах [Текст]/ А.А. Алтухов, А.Ю. Митягин, В.С. Фещенко [и др.]//Инж. физ. – 2007. – №6.
–С. 36 – 40.3. Gorokhov, E.V. Solar-Blind UV Flame Detector Based on Natural Diamond [Text]/ E.V.Gorokhov, A.N. Magunov A.N., V.S. Feshchenko [et. al.] // Instr. and Exp. Tech. – 2008. –№51. – P. 280 – 283.4. Фещенко, В.С. Матричный фотоприемник для регистрации изображений в ультрафиолетовой области спектра [Текст]/ В.С. Фещенко, А.А. Алтухов, А.Ю. Митягин, [идр.] // Датчики и системы. – 2010. – № 1.
– С. 50 – 53.5. Алтухов, А.А. Автоматизированный стенд для измерения параметров фоточувствительных структур ультрафиолетового диапазона [Текст]/ А.А. Алтухов, А.Ю. Митягин,В.С. Фещенко [и др.] // Приборы и техника эксперимента. – 2010. – № 3. – С. 159 – 160.6. Feshchenko, V.S. A 128х128 Pixel Ultraviolet Photodetector Based on a Diamond Sensor[Text]/ V.S.
Feshchenko, A.A. Altukhov, A.Yu. Mityagin [at al.]// Journal of CommunicationsTechnology and Electronics. – 2010. – v. 55, № 6. – p.716 – 719.7. Фещенко, В.С. Высокоскоростной четырёхканальный детектор ультрафиолетовогоизлучения [Текст]/ В.С. Фещенко, А.А. Алтухов, А.Ю. Митягин [и др.] // Датчики и системы. – 2011. –№ 2. – С.
37 – 40.8. Фещенко, В.С. Фотоприёмное устройство УФ диапазона спектра на основе алмазного одноэлементного фотодетектора [Текст]/ В.С. Фещенко, А.А. Алтухов, А.Ю. Митягин[и др.] // Датчики и системы. – 2011. – № 5. – С. 44 – 47.269. Фещенко, В.С. Прибор наблюдения в УФ диапазоне спектра на основе матричногоалмазного многоэлементного [Текст]/ В.С.
Фещенко, А.А. Алтухов, А.Ю. Митягин [идр.] // Датчики и системы. – 2011. – № 8. – С. 47 – 49.10. Гуляев, Ю.В. Двухспектральные алмазные гибридные фотоприемники [Текст]/Ю.В. Гуляев, А.Ю. Митягин, В.С. Фещенко [и др.] // Доклады Академии наук. – 2013. –т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
