Научный архив: статьи

В работе предложен метод цифровой коррекции выходных сигналов многорядных инфракрасных (ИК) фотоприемных устройств (ФПУ), осуществляющих регистрацию малоразмерных объектов. Метод позволяет скорректировать форму импульсного отклика, искаженного в результате высокочастотной фильтрации внутри ФПУ, и повысить отношение сигнал/шум. Проведено сравнение метода, представленного в данной работе с методом согласованной фильтрации, и показана эффективность предложенного метода для уменьшения числа дефектных «аномально шумящих» каналов ФПУ. Исходными данными для расчетов служат изображения, полученные в результате стендовых испытаний ФПУ в режиме регистрации малоразмерного объекта при сканировании.

Предложен и реализован в эксперименте метод измерения профилей концентрации активных ионов в поликристаллическом Cr2+: ZnSe, с использованием пироэлектрической камеры и непрерывного волоконного тулиевого лазера в качестве источника монохроматического излучения на 1,9 мкм. В результате сравнения с методом сканирования остросфокусированным пучком Tm3+: YLF лазера было показано, что оба метода дают близкие результаты при измерении концентрационного профиля в поверочном образце Cr2+: ZnSe, однако предложенный метод обладает большей универсальностью и значительно сокращает время на проведение исследований.

Работа посвящена использованию индия для формирования низкоомных микроконтактов к контактным слоям арсенида галлия гетероэпитаксиальных QWIP-структур для изготовления матричного фотоприёмника излучения ИК-диапазона. В технологии изготовления фоточувствительных элементов металлические контакты к контактным слоям GaAs нижнего и верхнего уровней с необходимыми свойствами получают вакуумным напылением никеля и золота с последующим быстрым отжигом при температуре 450 оС в атмосфере водорода. Эта технология включает проведение ряда трудоемких последовательных операций: изготовление фотошаблонов, фотолитография, травление меза-элементов, напыление металлов на два уровня, осуществление которых на тестовых образцах небольших размеров (краевые сегменты пластин) крайне затруднено. В настоящей работе проведено исследование возможности альтернативных способов создания низкоомных контактов к контактным слоям QWIP GaAs/AlGaAs-структур.

В данной статье представлен анализ зонных диаграмм барьерных фоточувствительных структур на основе CdxHg1-xTe (КРТ) для средней и дальней области излучения инфракрасного диапазона, работающих при температурах, близких к комнатным. Целью работы было формирование методики расчёта профилей энергетических зон в подобных структурах, учитывающей особенности реальных структур, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Проведены расчёты зонных диаграмм реальной фоточувствительной структуры на основе КРТ, выращенной методом молекулярно-лучевой эпитаксии в ИФП СО РАН (Новосибирск).

Представлены результаты аналитического исследования ключевых экспериментов по исследованию динамики обратимого температурно-инициированного фазового перехода «металл-диэлектрик» в диоксиде ванадия, приводящего к появлению аномальных физических явлений в оптических, электрических, тепловых и других свойствах образцов. Особое внимание уделено анализу кривых температурного гистерезиса, являющихся основным источником информации о фазовом переходе и изменению температурного положения фазового перехода. Фазовый переход «металл-диэлектрик» сопровождается аномально большими и быстрыми изменениями электрических, оптических, тепловых и магнитных свойств, открывающими принципиально новые возможности использования уникальных свойств фазового перехода в специальном приборостроении.

Обсуждается вопрос о том, может ли диффузия фотогенерированных носителей заряда из «пиксельного» пятна засветки в прилежащие области фотоприемной матрицы в сочетании с погрешностями покрытия фотоэлемента матрицы пятном быть (при заданных параметрах задачи) причиной наблюдаемого различия значений пороговых характеристик матричных ФПУ, определенных в экспериментах с однородной модулированной засветкой матрицы и в экспериментах с малым пятном засветки. Предложена схема анализа результатов Монте-Карло-расчетов фотосигнала элемента матрицы, нормированного на мощность пучка и засветку фотоэлемента, как функции размера пятна засветки. Посредством такого анализа может быть оценено различие значений порогового (минимального детектируемого) потока излучения в двух указанных случаях и влияние на него погрешности покрытия фотоэлемента пятном. Сообщается, каким образом анализ может быть распространен на случай линейчатых ФПУ с режимом временной задержки и накопления.

Проанализировано современное состояние твердотельной фотоэлектроники, представлены результаты и перспективы проведения научных исследований с целью создания фотоприемных устройств (ФПУ) новых поколений. В работе рассматриваются характеристики как выпускаемых серийно, так и вновь разрабатываемых ФПУ, детектирующих излучение в различных спектральных диапазонах ИК области спектра на основе полупроводниковых материалов групп А3В5 и А2В6, а именно: структуры на основе соединений сурьмы в диапазоне 3–5 мкм; QWIP-структуры GaAs/AlGaAs в диапазоне 7,8–9,3 мкм; структуры HgCdTe – в диапазонах 3–5 и 8–12 мкм; XBn-структуры InGaAs в диапазоне 0,9–1,7 мкм. Показаны наиболее близкие зарубежные аналоги и определены пути дальнейшего улучшения их характеристик.

В Москве 24–25 июня 2025 г. при поддержке Минпромторга России, Минобрнауки России, РАН, ГК «Росатом», ГК «Ростех», ГК «Роскосмос» и ФПИ состоялся Форум «Будущее фотоники». Он был организован холдингом АО «Швабе» при активном участии Государственного научного центра Российской Федерации АО «НПО «Орион». В работе Форума приняли участие, представители федеральных органов исполнительной власти, вузов, научных и промышленных предприятий. В выступлениях докладчиков на секции «Системы технического зрения» прозвучали предложения для достижения технологического суверенитета Российской Федерации в области фотоники и оптоэлектроники

Представлена концепция ячейки считывания матричных фотоприемных устройств для детектирования лазерного излучения в ИК диапазоне. Особенностью ячейки сч итывания является наличие детектора импульсного излучения, позволяющего восст ановить форму сигнала. Использование так ого подхода позволяет по форме и частоте сигнала определить тип объекта.

Рассмотрены основные области применения оптико-электронных систем коротковолнового, средневолнового и длинноволнового инфракрасных диапазонов на основе матричных фотоприемных устройств. Приведена обобщенная схема работы оптико-электронной системы, обобщенный анализ инфракрасных спектральных диапазонов с указанием решаемых задач, текущий технический уровень матричных фотоприемных устройств и требования к ним для решения различных задач.

Приводятся результаты исследований по разработке конструктивно-технологических решений многоэлементных фотоприемных алмазных устройств УФ-диапазона. Приведены результаты применения ионной имплантации бора и азота для формирования заглубленных фоточувствительных слоев. Показано, что полиэнергетическая имплантация больших доз бора позволяет получать слои с высокой проводимостью при комнатной температуре. Полученные экспериментальные зависимости по дозе и энергии ионов демонстрируют возможности создания сильно компенсированных, слаболегированных слоев p-типа и сильнолегированных слоев p+-ram. Показаны конструкция и топология фоточувствительных ячеек на основе ионно-имплантированных слоев матричных алмазных фотоприемников.

Рассмотрен принцип работы и надежность фотомодулей (ФМ) формата 102410 элементов на основе кадмий-ртуть-теллура (КРТ), чувствительных в инфракрасном (ИК) диапазоне, предназначенных для построения многорядного крупноформатного фотоприёмного устройства (ФПУ), разработанного для бортовой аппаратуры сканирующего типа, предназначенной для гидрометеорологических исследований и другого гражданского применения в части космического мониторинга Земли. Построена структурная схема надежности ФМ, проведен расчет надежности ФМ, подтверждающий достаточное время безотказной работы ФМ на протяжении более 10 лет на геостационарной орбите (ГСО)