автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Создание фотодиодов на основе InSb, PbTe и CdxHg1-xTe и анализ их функционирования в составе оптико-электронных систем

На правах рукописи

ТУРИНОВ Валерий Игнатьевич

СОЗДАНИЕ ФОТОДИОДОВ НА ОСНОВЕ ^Ь, PbTe И CdxHg1_xTe И АНАЛИЗ ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ В СОСТАВЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ

Специальность № 05.27.01 "Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

г. Москва, 2004

Работа выполнена на Федеральном государственном унитарном предприятии «Научно-производственное предприятие «Исток»

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, зав. лабораторией Белогорохов Александр Иванович доктор физико-математических наук, профессор Ковалев Алексей Николаевич

доктор технических наук, ведущий научный сотрудник Крысов Георгий Александрович

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений, г. Москва

Защита диссертации состоится «_7_» октября 2004 г. в J4 часов на заседании диссертационного совета Д 212.132.06 при Московском государственном институте стали и сплавов, Москва, 117049, Крымский вал, д. 3, ауд. 421.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГИСиС

Автореферат разослан « »_2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физ.-мат. наук, профессор

Гераськин Валерий Васильевич

Введение

Из всей ИК области спектра к теме данной работы относятся два диапазона, 3...5 и 8... 14 мкм, соответствующих окнам прозрачности атмосферы, на которые ориентируются разработчики оптико-электронных систем и приемников, функционирующих при температуре жидкого азота и конструктивно изготавливаемых в вакуумных криостатах.

Известна широкая гамма приемников на эти диапазоны, действующих на различных физических явлениях. В свою очередь системы можно разделить натри группы по способу сканирования пространства тепловых объектов. Это системы с одиночными приемниками, с линейками приемников и матрицами. К теме нашего исследования относятся приемники для систем первого и второго типов, таких как тепловизоры для медицинской диагностики, приборы ночного видения, приборы для наблюдения тепловых изображений промышленных зданий и линий электропередач, устройства для ИК дефектоскопии материалов, диагностики газов, приборы для поисковых и полицейских задач, охранные устройства, и ряд аналогичных им.

Тепловые, пироэлектрические приемники и примесные фоторезисторы не подходят для целей обозначенного применения. Эти приемники могут конкурировать с фотодиодами по основному параметру, обнаружигельной способности й , а точнее по пороговой разности температур в составе систем, только в матричном исполнении.

Когда же требуется высокая чувствительность и быстродействие, то на диапазон 3.. .5 мкм отдают предпочтение приемникам на а на 8... 14 мкм приемникам из CdHgTe.

Приемники из РЬТе чувствительны в том же спектральном диапазоне, что и приемники из 1п8Ь. По Б* они находятся на уровне приемников из 1п8Ь, но из-за высокого значения диэлектрической константы, е, = 400, они не в состоянии конкурировать с приемниками из на частотах выше/ > 20 кГц, т. е. в системах со сканированием одиночными приемниками. Однако при современной тенденции перехода на матричное исполнение приборов ИК диапазона они вполне могут конкурировать с приемниками из когда частотный диапазон работы матричного приемника определяется только частотой кадра изображения. В этом случае та же с3 выступает уже как преимущество матрицы на РЬТе, более стойкой к электромагнитным помехам по сравнению с матрицей из 1пБЬ (е, = 17.78 при Т= 78К). К тому же энтальпия образования РЪТеН0{29В) = —16.39 ккал/моль в 2.3 раза выше, чем у 1п8Ь //0|(298) = -7.3 ккал/моль, и по величине сравнима с энтальпией образования такого широкозонного полупроводника как СаАв Н0£298) =-17.7 ккал/моль. То есть приемники из РЬТе могут выдерживать без значительного ухудшения параметров дозы радиационного облучения примерно в 2.3 раза выше, чем приемники из Это является одной из причин интереса к разработке и исследованию приемников на РЬТе, наряду с приемниками из

В области разработок тепловизионных систем широкого применения, предназначенных для наблюдения тепловых полей низкотемпературных объектов на уровне естественного фона, идет интенсивное освоение спектрального диапазона 8... 14 мкм, приемники для которого разрабатывают в основном из CdHgTe. Полупроводниковые твердые растворы С с-пиит, кик наиишти РЬЗиТе [ РЬ8п8е,

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ 1

БИБЛИОТЕКА СПетер 03

привлекают внимание разработчиков тем, что они дают возможность, варьируя составом х, выбирать граничную длину волны приемников и тем самым оптимизировать спектральные характеристики и интегральные параметры приемников и систем, в частности, проводить согласование со спектральными характеристиками пропускания атмосферы.

До начала постановки данной темы приемники на в стране разрабатывали и изготавливали в виде фоторезисторов. Фотодиоды изготавливали меза-технологией из p-n-переходов, получаемых методом вытягивания из расплава. Из материала же CdxHgi_xTe изготавливали только фоторезисторы. Поскольку у фоторезисторов и меза-переходов ниже точность выдержки размеров, и связанных с ними фотоэлектрических параметров, чем у p-n-переходов, получаемых методами ионной имплантации и планарной технологии, то это изначально накладывало ограничения на многие сферы их применения. Этот недостаток выступил на первый план особенно явно тогда, когда начался переход на создание линеек и матриц из этих материалов, например, с размерами p-n-переходов 50x50 мкм и меньше, с зазором между ними меньше 10 мкм. Конструктивно приемники разрабатывали исключительно в металло-стеклянном исполнении. Основной недостаток таких криостатов - низкая термическая и механическая прочность.

Указанные материалы, 1п8Ь, РЪТе и С<1хНд1_хТе, являются соединениями разных групп АШВУ, А В*1 и твердыми растворами переменного состава х, но по структуре энергетических зон относятся к так называемым кейновским узкозонным полупроводникам, что дает основание рассматривать и обобщать физические процессы в фотодиодах этой группы с единой точки зрения, при этом изготовленных единообразной технологией. Эти материалы имеют ряд особенностей, как, например, маленький коэффициент краевого поглощения и высокую подвижность электронов, что вызывает, в частности, при диффузии сильное размывание "пакета" фотоносителей по отношению к первичному потоку фотонов, поступающих на чувствительную площадку, и влияет на параметры фотодиодов. В литературе не ставились вопросы о влиянии этого эффекта на частотно-контрастную характеристику (ЧКХ) фотодиодов, и как это отражается на оптической передаточной функции (ОПФ) системы. Не решалась и такая задача, как согласование переменного по размерам и яркости теплового объекта, создаваемого на поверхности непрозрачного твердого материала излучением лазера, с условиями считывания сигналов системой, задача, которая относится к ИК дефектоскопии. Не рассматривалась и задача о ЧКХ фотодиода в виде кольцевого />-л-перехода, т. е. пространственный спектр, который он пропускает, и ряд других задач, указанных ниже в пункте научной новизны работы.

Сказанное выше определяет актуальность постановки работы, в которой необходимо было охватить проблему как создания фотодиодов ИК диапазонов 3...5и8...14 мкм методами современной ионной имплантации в сочетании с планарной технологией, пассивирующими и просветляющими покрытиями для обеспечения высокой квантовой эффективности //, конструктивно выполненных в полностью металлических криостатах с оптимальными масса-габаритными показателями, надежными и долговечными в эксплуатации, так и исследование их параметров во взаимосвязи с решением теоретических задач, рассматривающих функционирование их в поставе систем.

Целью настоящей работы являлось разработка и исследование фотодиодов на 1п8Ь, РЬТе и С^Щ^Те ИК диапазонов 3...5и8...14 мкм и установление критериев согласования их параметров и параметров оптико-электронных систем для оптимального обнаружения и пространственного разрешения тепловых объектов.

Достижение поставленной цели требовало разработать основы единообразной технологии фотодиодов, определить их максимально достижимые теоретические и экспериментальные параметры, провести исследования функционирования фотодиодов в системах по обнаружению и распознаванию сложных, различной природы тепловых объектов в предельных условиях их применения,—на больших дистанциях наблюдения, при выявлении низкоконтрастных объектов, объектов с различной или переменной излучательной способностью s, - и установить критерии, с помощью которых можно прогнозировать параметры систем, а значит и новые области их применения.

При этом необходимо было выполнить следующие задачи.

1. Разработать основы единообразной технологии (планарной, с ионной имплантацией) фотодиодов на 1п8Ь, РЬТе и СёхН^_хТе, провести исследование их с выявлением зависимости их параметров от свойств исходных материалов и режимов эксплуатации.

2. Решить теоретические задачи согласования фотодиодов с системами, с целью увеличения вероятности распознавания тепловых объектов путем улучшения контрастности их изображений, оптимизации системы и фотодиодов с электронным трактом и атмосферным "окном".

3. Разработать и теоретически обосновать новые методы измерения тепло-физических констант материалов, позволяющие упростить процедуру измерений, уменьшить влияние е на результаты измерений, повысить точность измерений, расширить интервал значений измеряемой величины и номенклатуру возможно исследуемых материалов.

Научная новизна работы

1. Показано, что для отбора материала СёхН£ЬхТе для изготовления фотодиодов с прогнозируемыми параметрами, помимо измерений коэффициента Холла Кн и удельного сопротивления ра при Т= 78 К, необходимо измерять спектры фотопроводимости материалов и время жизни носителей заряда, температурные и полевые зависимости и температурные зависимости поперечного магнитосопротивления Для отбора же материала, который идет на изготовление фотодиодных линеек и матриц, необходим еще и контроль структурного совершенства материала.

2. У Сс1х11§|.хТе в запрещенной зоне выявлены мелкие уровни с энергией Е— Д, = 8... 12 мэВ, связанные с зоной Еу, и глубокие уровни с,£", = + 0.6Eg, связанные с зоной Ее. Было определено, что они ведут себя как ловушки и слабо влияют на параметры фотодиодов. Рекомбинационными уровнями, сильнее влияющими на параметры фотодиодов, являются уровни с Ег - £» » 36 мэВ. Среди этой группы уровней есть уровни с Ех ~ Еу + 0.26т. е. связанные с зоной Ес, и есть не зависящие от Еъ, следовательно от состава,,* СсЦ^.лТе, и, вероятнее всего, последние создают примесные атомы.

3. Получено теоретическое выражение для крутизны преобразования Si фотодиодов из материалов с кейновской зонной структурой, и на его основе проведены теоретические исследования ЧКХ фотодиодов на СсЦ^|.хТе с Л«, от 1.8 до 18.0 мкм и ряда размеров г0 чувствительной площадки. По ЧКХ фотодиодов определены условия согласования г0 с размером пятна рассеяния изображения точечного объекта в зависимости от Ла, фотодиодов на необходимые для передачи контраста объекта, максимально приближенного к истинному.

4. Показано, что &Т,тр тепловизионной системы критично к выбору по Л^ фотоприемника. Особенно резко зависимость системы проявляется при наблюдении удаленных тепловых объектов, когда имеется затухание излучения в атмосфере в ИК диапазонах 3... 5 и 8... 14 мкм. Кроме того, показано, что системы с фотодиодами как того, так и другого диапазона не являются оптимальными по Д Г,,,* при наблюдении как низкотемпературных, так и высокотемпературных объектов.

5. Впервые предложена автором и теоретически обоснована идея применения "сэндвич" фотоприемников для ИК дефектоскопии [31], реализованная в фотоакустическом микроскопе ФМ-5М [20,37,50,57]. Это позволило уменьшить влияние на результаты измерения такого неопределенного параметра как излуча-тельная способность е объектов.

6. Дано теоретическое обоснование преимущества использования иммерсионных линз в фотоприемниках на СёД^^Те диапазона 8... 14 мкм, что было подтверждено экспериментально на тепловизоре ТВ-03.

7. Решены следующие теоретические задачи и на их основе предложены и разработаны новые методы измерения параметров тепловых объектов: задача согласования переменного по размерам и яркости теплового объекта с параметрами считывания сигналов системой; задача о спектре ЧКХ фотоприемника в виде кольцевого /»-«-перехода; задача, связанная с новым методом измерения параметров тепловых объектов с помощью ИК фотоприемника из двух кольцевых переходов, упрощающим измерение коэффициента температуропроводности а тепловых объектов и уменьшающим влияние г на результаты измерения, а при известном а из рассмотренной теоретически задачи следует, что данным методом можно измерять геометрические размеры теплового объекта переменного по размерам и яркости. Рассмотрены и решены теоретические задачи определения параметров объекта из измерений теплового излучения, принимаемого от объекта "сэндвич" фотоприемником в диапазонах 3... 5 и 8... 14 мкм. Проведен теоретический анализ пространственной фильтрации тепловых объектов системой с "сэндвич" приемником ИК диапазона с двумя полупрозрачными транспарантами с решеткой Фурье и Френеля и рассмотрены два варианта пространственной селекции объектов по размерам, представляющих практический интерес.

Совокупность полученных в работе экспериментальных данных и теоретических положений можно рассматривать как решение крупной научной проблемы: целевой разработки фотоприемников под активные и пассивные оптико-электронные системы среднего и дальнего ИК диапазонов и оптимальное согласование с ними для получения новой информации о тепловых объектах и повышения ее достоверности.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Установлено, что для фотодиодов на InSb оптимальными режимами эксплуатации по D* следует считать температуры Тй 100 К и смещения Uá—100...— 150 мВ, причем в диапазоне температур Т- 90... 100 К D* ограничена генерационными процессами в ОПЗ перехода, а режим ограничения фоном D* начинается при Г<90К.

2. Получено, что в запрещенной зоне CdxHgi_xTe мелкие уровни с Et — Ev = 8... 12 мэВ и глубокие уровни с Е, = Еу + 0.6£в являются ловушками, они слабо влияют на параметры фотодиодов, а рекомбинационными уровнями, сильнее влияющими на параметры фотодиодов, являются уровни с £,« Ev + 0.26£g.

3. Установлено, что у реальных фотодиодов с Асо >4 мкм их оптическая передаточная функция увеличивает весовую долю низкотемпературных участков объекта и занижает — высокотемпературных. Это искажение тем сильнее, чем меньше размер фотодиода г0, больше его Лс0 и шире спектральный диапазон чувствительности. Для передачи контраста объекта, максимально приближенного к истинному, при согласовании размера чувствительного слоя с размером пятна рассеяния изображения точечного объекта за оптимальное следует считать условие, когда пятно вписывается в размер г0 по уровню! w « 0.3 от максимальной освещенности в центре пятна. С уменьшением частоты сканирования: fD или размера г0 оптимум сдвигается к w я 0.4. При увеличении Л,.0 (фотодиодов их передаточная функция расплывается, и система становится не столь критична к согласованию размера с размером пятна рассеяния.

4. Показано, что при наблюдении удаленных объектов в диапазоне 8... 14 мкм, когда происходит затухание излучения в атмосфере, для достижения минимальной ДГпор тепловизионной системы в ней следует применять фотодиоды на CdxHgi-лТе с Дсо =11 ±1 мкм, а для спектрального диапазона 3... 5 мкм фотодиоды с Д.„ =4.0 ±0.1 мкм. Система с фотодиодами на Cd„Hg|.xTe с Лео = 4.0 мкм дает улучшение Д7*пор примерно в 2 раза по сравнению с системами с фотодиодами на InSb с Лео = 5.4 мкм и является оптимальной по АТП0В в диапазоне 3...5 мкм.

5. Методы измерения теплофизических характеристик непрозрачных твердых материалов с помощью устройств сфотодиодами ИК диапазонов, имеющими предложенную конфигурацию чувствительных элементов, и выведенные аналитические соотношения позволяют уменьшить влияние излучательной способности материала на результаты измерения, понизить тепловые нагрузки на материал, получать информацию о дефектах в поверхностных слоях твердых непрозрачных материалов и идентифицировать их по размеру и коэффициенту температуропроводности.

Апробация работы. Результаты диссертации изложены в 16 научных статьях в ж. АН СССР (РФ), в 2-х статьях в ж. SPIE и в 1-ой статье в ж. The Optical Society of America. Опубликованы также в 2 обзорах, в 24 научных статьях в ряде серий отраслевого сб. Электронная техника, в 25 тезисах докладов на Всесоюзных н.-т. конференциях, в 9 н.-т. отчетах по НИОКР. По теме работы получено 9 патентов и 1 авторское изобретение.

Практическая значимость работы. По выполненным автором и внедренным в производство на ФГУП «НПП «Исток» ОКР было произведено, начиная с 1981 г. по 1991 г., и поставлено заводу «Агат» 1100 фотодиодов ФД-511-1 на об-

7

щую сумму 1.76 млн. руб. (по курсу 80-х гг.) для комплектования фотодиодами серийно выпускаемого тепловизора ТВ-03, который широко использовался в народном хозяйстве страны в 80-е и в начале 90-х годов. В 2003 г. возобновлены поставки заводу «Агат» фотодиодов ФД-511-1 при плане 50 шт. в год для комплектования тепловизоров ТВ-04, новой разработки такого типа приборов заводом «Агат». Кроме того, фотодиоды ФД-511 и ФД-294 были поставлены в ИТПМ г.Новосибирск, институту Оптики Атмосферы г.Томска, ВНИИОФИ, МИФИ, НПО «Алмаз», ВНИИМИСП, НПО Лазерные Измерительные Системы, ФИАН, ИОФАН, ИВТАН г.Москва, ОКБ завода «Тантал» г.Саратова, Институту Прикладной Оптики г.Казань и в ряд других городов и организаций страны. Разработанные двухдиапазонные, на 3...5и8...12 мкм, ИК фотоприемники "Ядран" с чувствительными элементами типа "сэндвич" изготавливались и поставлялись штучно по заказам.

Результаты диссертационной работы были использованы ИОФАН, г. Москва, в экспериментах по исследованию загазованности городских улиц с помощью изделия ФД-294-2 (фотодиоды из СсЦ^ицТе, АЛ= 8... 12 мкм) надлине волны излучения Л = 10.6 мкм. Использование фотодиодов ФД-294-2 и научных положений диссертации позволило в МИФИ, на кафедре «Лазерная физика», увеличить точность детектирования химических и биологических веществ разработанным на кафедре спектрополяриметром ИК диапазона на СО2-лазере. Организацией «Спец-газдиагностика» были успешно внедрены изделия ФД-294-1 (фотодиоды из 1п8Ь, ДА = 3... 5 мкм) в устройство по обнаружению утечек метана в магистральных газопроводах по поглощению излучения гелий-неонового лазера на Л=3.39 мкм, что привело к значительному увеличению дальности зондируемой лучом лазера трассы, с 80 до 200 м.

Расчетные данные, изложенные в диссертационной работе, по оптимизации у двухдиапазонного тепловизора каналов 3...5 и 8... 12 мкм при наблюдении удаленных объектов, когда учитывается пропускание излучения атмосферой, легли в обоснование выбора спектральных диапазонов. А при разработке многоспектрального томографа ФМ-5М, получившего серебряную медаль на международном салоне по перспективным работам и изобретениям "ЭВРИКА-95" в ноябре 1995 г., г. Брюссель, применялся двухдиапазонный "сэндвич" фотоприемник "Ядран" и развитые теоретические положения об уменьшении влияния излучательной способности на результаты измерения. Это позволило, например, при контроле с помощью томографа ФМ-5М высоковольтных кремниевых транзисторов типа КТ-872 увеличить глубину обнаружения дефектов пайки в два раза, с 350 мкм до 700 мкм, а при исследовании лазерных швов у высоконадежных титановых корпусов кардиостимуляторов (вживляемых в организм, срок функционирования не менее 20 лет) уверенно выявлялись дефекты сварки швов и трещины размером ~ 0.1... 1.0 мкм, которые не удавалось обнаружить другими методами контроля.

Развитые теоретические положения об уменьшении влияния излучательной способности на результаты измерений, вместе с изделием "Ядран", были использованы также в Физико-энергетическом институте в г. Обнинске для контроля перегрева ТВЭЛов, что обеспечило существенное ослабление влияния неоднородно-стей степени черноты поверхности контролируемого изделия на измерение температуры, что является необходимым условием повышения достоверности обнару-

жения и определения тепловых параметров дефектов типа отслоения между топливным сердечником и оболочкой ТВЭЛа.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы составляет 213 страниц, включая машинописный текст, 239 иллюстраций и 17 таблиц. Список использованной литературы состоит из 359 наименований.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулирована цель работы, охарактеризована научная новизна полученных результатов, приведены научные положения, выносимые на защиту, апробация работы, ее практическая значимость и структура изложения материала диссертационной работы.

В первой главе приведен краткий литературный обзор состояния с разработкой приемников диапазонов 3...5 и 8... 14 мкм и вопросами их согласования с оптико-электронными системами, определены задачи исследований, исходя из цели работы.

Во второй главе даны, необходимые в этом исследовании, соотношения для основных параметров фотодиодов ИК диапазона, характеризующих их как преобразователей теплового излучения в электрический сигнал. Приведены соотношения для зонной модели Кейна и краевого поглощения о, и на основе их выполнены расчеты о(А) для узкозонного />-CdxHgi_xTe составов отх = 0.18 до 0.34 и вырожденного M+-CdxHgi-xTe для ряда степеней вырождения (F- Ес)/к0Т~ 5.2; 7; 3.4 и 10 при концентрации электронов в и+-слоеи = 31016; 5-1016; 7-10|6и 1-Ю17 см""3 (78 К) соответственно, атакже приведены соотношения для квантовой эффективности tj(X) фотодиодов на CdxHgi_xTe с л+-р-переходами [ 1 ], используемые в дальнейшем для расчетов токовой чувствительности и монохроматической обнаружитель-ной способности DK и сравнение их с экспериментальными значениями (Гл. IY).

Из всех составляющих шума фотодиодов для корректного сравнения по параметров фотодиодов обоих диапазонов, 3...5 и 8... 14 мкм, были рассмотрены только фундаментальные шумы, присутствующие всегда: А/'/ - фотонный шум фона и А/р-л - тепловой шум p-n-перехода. В этом случае выражен^имеет вид

D\ - S,(Á)12ai, +(4/B)ai Г"2 (1)

Величина S¡(Á) = (<7/йсу)т7(Л)г"0(Л.), где г0(А) - спектральный коэффициент пропускания просветляющего покрытия кристалла и окна криостата. В выражение т](Л), в независимости от сложности рассматриваемой модели фотодиода, входит длина диффузионного смещения носителей заряда £„ = (/г0Г/^г„/^)1/2. При нулевом смещении на фотодиоде (U= 0 В) ток i¡ через несимметричный идеальный п*-р-переход ограничен диффузионной составляющей = (qn?/N¿)(Ln), т. е. i, = i„ = {k0T/q)(\/R„A) (N„ r„ - концентрация примеси и время жизни неосновных носителей заряда в слаболегированной р-области; ДД - удельное дифференциальное сопротивление фотодиода). Основной параметр фотодиодов D\ зависит от свойств исходного материала, г„ и N„ и от конструкции р-п-переходов, т. е. от метода их

изготовления, что выражается через квантовую эффективность г^Л) и [ 1], и в данной работе было проведено исследование по установлению оптимального соотношения между ними (путем выполнения теоретических и экспериментальных исследований) для достижения максимальной Вх , а, следовательно, и минимальной ДГпор тепловизионных систем диапазонов 3...5 и 8... 14 мкм.

Третья глава посвящена исследованию электрофизических и фотоэлектрических свойств материалов 1п8Ь, РЬТе и СсМ^.Де с целью выявления из них необходимых по свойствам для создания фотодиодов с требуемыми параметрами.

Антимонид индия. Исследования по изготовлению/ь-л-переходов на п- и р-типа 1п8Ь, марок антимонида индия ИСЭ-1, ИСЭ-2 и ИСЭ-3, а также ИСДГ-1 и ИСДГ-3 показали, что фотодиоды получаются на всех марках, но на марке ИСЭ-1 в с п(78К) = (1...3)-1014 см 3 и /4(78К) = (4...6)-105 см2/Вс получаются выше и ^(Л) и больше пробивные напряжения, до и~ -10. ..-15 В. Поэтому приводятся данныеКп(Т,В)и /4(7)толькоэтоймаркиИСЭ-1в,стермической £^ = 0.227313 (Г = 78 К), что согласуется сЕе = 0.225 эВ, полученной из спектральныххарактери-стик фотопроводимости.

Были исследованы также (на предмет изготовления фотодиодов) опытные образцы нелегированного п-1п8Ь (ГИРЕДМЕТ), у которого наблюдалась зависимость //„ =_Д 7), характерная для чистого, структурно совершенного п-1п8Ь, и примесные «'-типа с высокой степенью компенсации образцы (полоса примесной фотопроводимости в диапазоне 9.5... 11.5 мкм, были изготовлены двухдиапазонные фоторезисторы), температурные зависимости //„у которых были аналогичны зависимостям для чистых образцов, но по величине были ниже, что согласуется с данными о смешанном механизме рассеяния у и-1п8Ь в интервале температур 50...300 К. У образцов ИСЭ-1 в ход температурной зависимости //„ существенно иной и характерен для материала с высокой плотностью дислокаций, а также наличием малоугловых границ. В дальнейшем рентгенотопограммы и практика работы с этим материалом подтвердили эти данные. На образцах ИСЭ-1 в при полирующем травлении, как правило, появлялись фигуры травления произвольной формы, а выход годных фотодиодных структур был ниже, чем, например, на опытном материале ГИРЕДМЕТ. По фотоэлектрическим же параметрам фотодиоды из того и другого материала отличались незначительно, поэтому в основу серийного производства фотодиодов был заложен промышленно выпускаемый ИСЭ-1 в.

Теллурид свинца. При исследовании образцов РЬТе, которые использовались для изготовления фотодиодных структур, температурный ход р(Т) в интервале Т= 78.. .300 Кимел вид, свойственныйдля фононного механизма рассеяния, ахоллов-ская подвижность описывалась зависимостью вида/у„ ~ Т*, где показатель «изменялся от 1.8 до 2.5. Хорошее согласие экспериментальных данных с законом 7~2'5, характерным для рассеяния на длинноволновых акустических фононах, получался, если предположить, что растет с температурой не быстрее, чем Монотонный ход зависимостей /?н. р и свидетельствовал об однородности образцов, и такой материал вполне подходил для изготовления линеек и матриц.

Кадмий-ртуть-теллур. Для изготовления быстродействующих фотодиодов ПК диапазона 8... 14 мкм более подходящим является р-С(1хН§|_хТе из-завысокой подвижности неосновных носителей электронов переходов. В

данных исследованиях исходными служили образцы и-типа, специально предназначенные для фоторезисторов, и такой фоторезистивный материал и-типа подвергался термоконверсии. При исследовании образцов (получаемых разделением большой пластины на части) из одной и той же исходной пластины и-С^^.Ле с х « 0.2 зависимости Яц =ЛВ) имели близкие значения. Но после инвертирующего отжига в одних и тех же режимах был отмечен значительный разброс (более чем на порядок) по Яц=ДВ)у образцовр-типа, что указывало на то, что исходные пластины и-типа имели высокую степень компенсации донорных и акцепторных точечных дефектов (в том числе и остаточных примесей). Это подтвердила и зависимость (1н~Ап) с максимумом при (2...3)-1014 см~3, т. е. уменьшение и в исходных пластинах и-Сс1х1^1.,Те достигалось за счет компенсации, и это приводило к увеличению рассеяния на собственных точечных дефектах [47]. Эта степень компенсации была неоднородна по исходной пластине и нарушалась при отжиге. Разброс по Л\мтакже как и разброс по рн ~Др), ур-типа образцов уменьшался только при р> 1 • 1016см~э„ когда в образцы вводилась отжигом высокая концентрация собственных точечных дефектов акцепторного типа. Данные о неоднородности образцов подтвердили и слабая зависимость ЯН(В) при Т= 78 К и в то же время сильная зависимость р±{В), чувствительного к неоднородностям. И эта величина была принята за относительную меру неоднородности образцов с целью определить, коррелируют ли амплитуда этой величины и разброс на одной пластине такого параметра п*-р-переходов как Я^Л, тоже чувствительного к неоднородностям.

При исследовании в образцах времени жизни носителей тока гбыли отмечены у некоторых образцов две постоянные времени, котооыедПГОДМЯЛИСЬ ТОЛЬКО при высоком уровне оптического возбуждения (Р > Ю3 Вт/см2). На п'-р-переходах, изготовленных из этих образцов, при измерении туннельной состав-ляюгцей тока через "примесные" уровни в запрещенной зоне были определены два уровня, с Ег-Е„ = 36 и 72 мэВ. Это указывало на то, что Т( игг связаны с рекомбинацией через два глубоких рекомбинационных уровня. Аналогичные результаты показали измерения т на компенсированном (исследованном для сравнения) примесном материале п-1п8Ь с высоким содержанием примеси, образующей в 1п8Ь уровни с « Е^2, когда наряду с межзонной рекомбинацией с Г] = 2.4-10""6 с был зафиксирован и более медленный процесс рекомбинации с Гг = 4.2-10"6 с через "примесный" уровень. На одном из образцов СсЦЩ^Те, с Г1 игг.до отжига («-тип) на спектрах фотопроводимости наблюдался затянутый длинноволновой край, характерный для фотопроводимости с участием "примесной" зоны. Оценка глубины залегания этой "примесной" зоны по спектрам фотопроводимости дала Ес ~ Е( ~ 24 мэВ. Помимо этого, при измерениях р(Т) впервые был обнаружен в образце р-СсМ^.Де глубокий уровень с Е^—Еу =94 мэВ, а до термоконверсии в этом же образце и-типа был отмечен уровень с Ес-Е,= 27 мэВ при Ея = 120 мэВ, т. е. это уровень неизвестной примеси, имеющей амфотерный характер (рис. 1).

В процессе изготовления фотодиодов кристаллы СёЩТе с пассивирующей пленкой /п8, используемой в качестве маски при легировании и последующей пассивации кристаллов, обычно неоднократно подвергаются температурному воздействию. Поэтому были проведены исследования изменения состояния границы раздела /п8-СёЩТе с помощью С-Ц-характеристик МДП-структур до и после

температурного воздействия в зависимости от времени воздействия [44]. Величина

усредненная по составляла Л^в,ти = (1.3...5.8)-10" см~2эВ~', анапряжение плоских зон и,т — +0.095,. .-0.949 В. То есть плотность поверхностных состояний границы раздела /п8-СёЩТе получалась не выше, чем на известных из литературы качественных структурах 8Ю>2-Н25СШе с плотностью поверхностных состояний Л'я = (1...2)-1011 см"2эВ"'. Низкая N в исследованных структурах и отрицательные значения ига показали, что пленка /пв, технологические режимы ее нанесения и режимы последующего воздействия на нее температуры до ~110°С можно было считать удовлетворительными для пассивации п+-р-переходов нар-С(1Н§Те сх » 0.2. Следует добавить также, что длительное хранение кристаллов с п+-р-переходами в обычных комнатных условиях (температура 20.. ,25°С, в атмосфере воздуха) в течение ~ 15 лет не привело к деградации таких параметров, как Д,,, 5 и£>*.

В четвертой главе изложены результаты разработки р-п-переходов на 1п8Ь, РЬТе и СёЩТе, а также данные по исследованию влияния исходных свойств материалов и технологических процессов на параметры фотодиодов.

Данная работа по созданию фотодиодных структур началась с освоения новой технологии, ионной имплантации, на установке «Иола-1», первой разработкой такого типа оборудования в стране на ФГУП «1ШП «Исток». Планарная технология в сочетании с ионной имплантацией (были исследованы процессы изготовления р-п-переходов ионами /п++ и В+, а также еще и протежированием) позволили создавать воспроизводимо фотодиодные структуры с фотоэлектрическими параметрами, которые сложнее, а при маленьких размерах структур невозможно получить диффузионной или меза-технологией. Маленькая глубина залегания р-п-переходов (0.1... 1 .Омкм), пассивирующие и просветляющие покрытия обеспечили высокую квантовую эффективность Т] фотодиодов на всех длинах волн в пределах диапазона их чувствительности. В конструкцию же фотодиодов сразу были заложены полностью металлические криостаты с оптимальными масса-габаритными показателями, надежные и долговечные в эксплуатации.

Фотодиоды на 1п8Ь. Исследования выявили, что фотодиоды с максимальным ЯоА, большими пробивными напряжениями и и высокой г) получаются на марке ИСЭ-1 в. И на этой марке 1п8Ь были проведены в основном эксперименты по легированию ионами В+ и Тп* в зависимости от дозы ионов в пределах от 3-Ю12 до 6.2-1014см"2 при энергии ионов 60-120 кэВ. При этом послелегирования (получены более высокие параметры, чем у переходов созданных В+) были опробованы температуры последующего отжига радиационных дефектов от 300 до 450°С и времена отжига от 15 до 60 мин. В исследованиях было выявлено, что ниже дозы 3-1012 см"2 не происходит формирование р-п-переходов на материале марки ИСЭ-1в, тем более этой дозы было недостаточно для перелегирования исходной концентрации примеси в материалах ИСЭ-2 и ИСЭ-3. Выше дозы 6.2-1014 см"2 наблюдалось сильное разрушение поверхности ионами, вплоть до ее аморфизацин. В пределах указанных доз уровень легирования слабо влиял на ДоА р-п-переходов, поэтому в технологию достаточно было заложить дозу в три раза превышающую нижний предел легирования, 9-1012 см"2 (30 мкКул/см2). Влияние энергии ионов в пределах Е= 60... 120 кэВ на ЯД не обнаружено, так как отжиг радиационных дефектов и последующее прецизионное травление поверхности пластин "маскирова-

ли" влияние эффекта исходного профиля распределения легирующей примеси на параметры фотодиодов. .

Фото. 1. ФД-511-1 из ТпБЬ на Фото. 2. ФД-294-1 из 1п$5Ь на

диапазон АХ = 2...5.6 [5] диапазон ДА. = 2...5.6 мкм [5]

Табл. 1. Технические характеристики фотодиодов

Параметр Тип фотодиода

ФД-511-1 6В0.005.059 ТУ ФД-294-1 6В0.336.019 ТУ ФД-511-2 6В0.005.059 ТУ ФД-294-2 6В0.336.019 ТУ "Ядран"

Кристалл InSb 1пБЬ HgCdTe НёСс1Те InSb/HgCdTe

АЛ, мкм 3...5 3...5 8...12 8..'.12 3...5/8...12

0*(373К,800,1), см Тц1/2Вт'' 1.0-1010 1.3-Ю10 МО10 1-Ю10 1-1010/1-1010

51, А/Вт, не менее 0.2 0.2 1.0 1.0 0.2/1.0

Ял, кОм, не менее 60 60 7 7 60/7

Диаметр приемной площадки, мм 0.45 0.45 0.3 0.3 0.45/0.3

Тип корпуса А Б А Б А(Б)

'а.т, час 5 .4 5 4 5(4)

Оптическое окно Сапфир Сапфир Германий Германий Германий

Масса, кг 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4

Габариты, мм 60*60*132 52*60x140 60x60*132 52*60x140 60*60*132 (52x60*140)

Измерения Б* фотодиодов на 1п8Ь в зависимости от £7и Гпоказали, что максимальная £>*-* Щит находится в диапазоне Шт +5 мВ до -20 мВ [16,45]. В некоторых устройствах фотодиоды эксплуатируются при больших и, когда требуется уменьшить смещением емкость p-n-перехода и за счет этого увеличить частотную полосу. Поэтому были проведены исследования отношения и/иш при смещении в область отрицательных U на фотодиодах до -500 мВ, и было получе-

но, что при этом величина Uc изменяется слабо, в то же время Um возрастает примерно в два раза при увеличении идо -500 мВ за счет роста дробового шума перехода, вызванного током i,. Результаты исследований показали также, что для изготовления фотодиодов, предназначенных для работы при Т> 78 К, предпочтительным оказывается InSb «-типа с концентрацией носителей тока в исходном материале 1014... 1015 см"3 (Т~ 78 К). Такие приборы могут эксплуатироваться в теп-ловизионной аппаратуре вплоть до 120 К без потери ДГпор (режим ограничения DÁ фоном при вй 60°). Уменьшение угла обзор$до 10° увеличив^^в режиме ограничения фоном и одновременно сдвигает этот режим к Т= 78 К [3].

Основные фотоэлектрические параметры приборов ФД-511-1 и ФД-294-1, разработанных на InSb и выпускаемых для тепловизионной аппаратуры, приведены в табл. 1 (фото. 1 и 2). Приборы имели следующие максимальные значения параметров: D\ (5.0мкм,800,1 ) = 2.9-10" см-Гц1ДВтЛ R0A= 1.1 • 103 Ом-см2,5, = 0.34

А/Вт, r¡ — 0.9. D\ приборов при Т= 78 К и в— 45° была ограничена фотонным шумом фона [5,16].

Фотодиоды на РЬТе. В исследованиях по созданию фотодиодов на РЬТе было опробовано протонирование и имплантация ионами Zn++. Фотодиодные структуры изготавливались на кристаллах р-РЬТе с р(78К) = 7.2-101б...8.Ы017 см-3, /*р(78К) = 12400...38000 см2/(Вс). Кристаллы имели грани роста, на одной из которых (100) формировали переходы. Протежированные переходы имели выше сопротивление растекания n-слоя из-за радиационных дефектов и ниже квантовую эффективность, чем изготовленные ионами Zn14. На n-р-переходах были измерены ВАХ и C-U-характеристики, а также температурные зависимости Rd при различных обратных смещениях. C-U-характеристики ионно-легированных р-п-переходов следовали зависимости С = U1/3, что свидетельствовало о линейном распределении электрически активной примеси в ОПЗ перехода. Легированные ионами Zn++ фотодиоды имели следующие максимальные значения:

D\ (5.2мкм,800,1)= 1.8-10й см Гц1/2Вт"1,/г<И = 1.2103Omcm2,S, = 0.121 А/Вт и tj=

0.67. +

Фотодиоды на CdHgTe. Фоточувствительные и+-/?-переходы создавали имплантацией ионов Zn** B p-CdxHgj_xTe составах я 0.2 ср(78К) = 5-1015.. .2- Ю16 см"3. С целью исследования влияния уровня легирования на параметры дГ-р-переходов были проведены эксперименты по легированию ионами В+ и Zn** с энергией Е= 30,60и 120 кэВ. Наиболее высокие результаты по Rd (максимальная величина RoA = 0.81 Омсм2 при Лсо= 10.1 мкм) фотодиодов были получены при энергии ионов Zn++ = 120 кэВ и дозах 2-1014... 1015 см"2.

Для анализа процессов, происходящих в n+^-переходах, были исследованы ВАХ в диапазоне обратных смещений С/, в котором начинается резкий рост тока, где было отмечено два механизма туннелирования: зона-зона, составляющая туннельного тока I,, и туннельный ток J, через "примесные" уровни Et — EVB запрещенной зоне£к. Последний из них был подробно исследован с целью получения из зависимостей Ji{U) глубины залегания уровней Et - E.

Подставляя в выражение для туннельного тока через "примесные" уровни

зонные параметры CdxHgi.xTe, m„^mo= 0.075JTg,, матричный элемент W,!= 1.2-10"

23 эВ2см3 перехода из зоны Ew на "примесный" уровень Ex-Ev и максимальное зна-

+

чение электрического поля резкого перехода, в данном случае п -р-перехода, Ея = (2qNJU, l£0es)m, получим его в виде

J, =8.9-10-25N'l[E¡liKEg ~ )3/í ]ехр[-4,3• 10"10Eg2(Eg-Е,)гпIИ^и^Щ

В этом соотношении неизвестными являются только два параметра, N — плотность уровней и E-E, которые были определены варьированием ими для согласия теоретической ВАХ с экспериментальной у фотодиодов в диапазоне смещений U= Ut -Ub¡, где действует туннельный ток через "примесные" уровни. Значения Na = р и иы (контактный потенциал) были определены из C-U-характеристик п+-р-переходов, aE¿= 1.24/по спектральным характеристикам фотодиодов.

Практически все исследованные, с помощью Jt(U), фотодиоды имели мелкие уровни с Et - Ev = 8... 12 мэВ, которые у CdxHg1-.xTe обычно относят к однозарядным вакансиям VHg+ (табл. 2). Уровни с такой энергией, по сообщениям, могут создавать и элементы первой группы, Си, Ag и Аи. Более интересными, с точки зрения влияния положения уровней на электрофизические параметры фотодиодов, представляют собой глубокие уровни. Поскольку соответствующие уровни, отщепляясь от "своих" зон, связаны с ними, и их энергетический зазор со "своей" зоной АЕ слабо изменяется при изменении составах, то по зависимости АЕ(х) определим, с какой зоной связан тот или иной уровень. На энергетической диаграмме построены такие предполагаемые зависимости для найденных экспериментальных значений/Г, —Еч от Е%, т. е. от состава д: (рис. 1). Уровни £¡p— В были

связаны с валентной зоной Ev (р-уровни Те, вакансии Vng*). На диаграмме среди уровней просматривалась связь некоторых из них с зоной Et в виде зависимости Et = Ev + 0.26Eg и есть не зависящие от составаEt—Ev~ 36 мэВ. То есть в этой группе есть уровни, не имеющие отношение ни к двухзарядным вакансиям VHg", какпри-нято было считать их связанными с зависимостью ни к природе

уровней, сообщаемых в некоторых работах, что ими могут быть междоузельные атомы Hg, Si, С или С1 в узлах Hg, или антиструктурный Те на подрешетке метал -лас £,=Ew + 0.4Eg. Возможно, это ваканси¥£.читается, ч тУ-ft о ж е являются рекомбинационными центрами. И, наконец, глубокие уровни с Et—Ey = 58,72 и 76 мэВ связаны с зоной Ес и укладываются на зависимость Z?, = Ev + 0.6Eg, близко совпадающую с зависимостью Et = Еу + 0 J5Eg, приводимой в одной из публикаций, и ими могут быть тоже междоузельные атомы Hg, Si, С или С1 в узлах Hg, или антиструктурный Те на подрешетке металла. Следует отметить, что уровни примерно такой же величины, с ;Ft — Е„ « 75 мэВ, могут быть связаны и с поверхностными состояниями. В наших исследованиях это возможно, но только у одного фотодиода, поскольку у него в обратной ветви ВАХ в диапазоне средних напряжений U( ~-50.. .-200 мВ) доминировал поверхностный диффузионный ток в канале Ids. Хотя и это противоречило полученным данным, т. е. не наблюдалось характерное "расплывание" перехода по поверхности при изменении U. Прямые исследования C-U-характеристик структур ZnS-CdHgTe также не подтвердили наличия локальных уровней с такой глубиной залегания на границе раздела [44].

В этих экспериментах был еще отмечен необычный "всплеск" зависимости Rdmax фотодиодов (максимальное дифференциальное сопротивление в обратной

ветви ВАХ) отЕ1-Е¥ (рис. 2). И отсюда, из рис. 2, на первый взгляд, можно сделать вывод, что уровни сЕ(-Еуа 0.36ЕЙ (фотодиоды с Л«, = 9.8... 10.1 мкм) не являются рекомбинационными, арекомбинационные расположены выше, на что указывает резкое падение Яатах при Е, - Еу > 40 мэВ. Для фотодиодов с более длинными Лсо = 11.28_11.8 мкм эта зависимость выражена слабее, а сам пик Лбшах. предположительно, смещается к меньшим значениям Ех—Еу (штриховая кривая на рис. 2). Для выяснения функциональной природы этих уровней были исследованы зависимости ЯдА от Е(—Еуи проведены оценки вероятности рекомбинации О от этой же величины 1Е1 — Еу. Вероятность рекомбинации на центре Б1 оценивали как О = при > Ео и С=Е^Ео при Ех <Е0. При нарушении равновесия смещением II уровень Ферми и демаркационный уровень Ев не совпадают, все уровни, лежащие между .Рр и Ео являются в основном рекомбинационными центрами, также как уровни между и £с, и Ео и Еу ведут себя, главным образом, как ловушки. Для оценок использовали выражение для демаркационного уровня, полученное из уравнений переноса,

2 »». Г„

Г.=<г.Ю; Гр=<Гр<УрУ,<К>=(^"; <К,>=(^)"2, (3)

где у„ и у„ определяются как вероятности захвата электрона и дырки, имеющих средние тепловые скорости <УВ> и <КР>, из зоны проводимости (валентной зоны) на свободный (занятый) центр с э н е р Ее, <т„ и стр - эффективные сечения захвата электрона и дырки соответственно.

У нелегированного Сс1хЬ^|.хТе для уровней с Е, = ЕУ + 0.4Е% из литературы известно, <т„ » 10"'5...10"16 см2 и сгр я 10~|7...10~'8 см2, а уров с Е, = Еу + 0.75.Е8 имеют сг„ « 10~16 см2 и сг„

см .Эти параметры рекомбинацион-ных центров бьши использованы для оценки вероятности рекомбинации на уровнях Ех = Еу + 0.26Ег и Е, = Еу, + 0.6Е% экспериментальных фотодиодов. При зтом было принято тр - 0.55/»о, а 1ффективНая масса электронов в зависимости от Ее в виде т* = 0.075£8/ио. У группы уровней с = Еу + 0.26Ег только у одного фотодиода с уровнем Ех—Еу— 22 мэВ даже при наибольшем расхождении сг„ и <Тр в 103 раз Ео — Еу = 26 мэВ, т. е. этот уровень не попадал в диапазон между Рр -= 44 мэВ и Е0-Еу. И его следовало отнести к ловушке. Все остальные уровни с попадали в диапазон и их можно считать реком-бинационными. Большой разброс известных экспериментальных значений сг„ и <тр приводит в расчетах для уровней с Е, = Еу + 0.6Ег к тому, что их можно отнести к рекомбинационным центрам при минимальном расхождении по сг„ и сгр, например, при ст,/сгр = 10. Если же в расчетах при <%/яр т о тогда они выступают уже как ловушки (рис.3).

Итак, у фотодиодов на Сс1хН§|-хТе мелкие акцепторные уровни с Е, — Еу -8... 12 мэВ являются ловушками, они не участвуют в процессах рекомбинации, но через них проходит туннельный ток I, при больших напряжениях смещения. Глубокие уровни сЕе = Еу + 0.26Е% т себя как рекомбинационные. Еще более глубокие уровни с £, = £,+ 0.6Е8„ с концентрацией N намного выше, чем у других

уровней, функционально могут вести себя как рекомбинационные, но и как глубокие ловушки с маленьким сечением захвата дырок ир.

Таблица 2. Параметры фотодиодов на

Те ФД-294-2 и ФД-511 -2

Образец Номер фотодио- МКМ С* 'а и а о ^ 9 А О Ьй . й 1сп "о X а и а. И а 1 ь? •о "о X 7 а и ^ —~ ^ Е ,—4 к _' о к. "В С4 'н сГ-"Ъ и а о о .С С| *

А1:р=1.Н015см"\ //р = 447 см2/В-с, г„ = 7-10~8с А2:р=5.3-10|4см~\ д, = 647 см3/В-с 2 10.0 0.68 5.6/405 1.3 38 0.18 - 1.16

4 9.9 0.71 37/300 0.8 32 0.11 - — 2.5

5 9.8 0.72 55/135 0.6 8 0.37 5.1 0.72 2.9

7 ■ — 0.61 18.4/50 0.25 12. 0.4 -3.4 — 3.7

Б1:р= МО16 см""1, д, = 463 см2/Вс, г„ = ЗТ0~8с 3 10.1 0.54 3.6/130 0.4 8/32 0.046 - — —

18 10.8 0.17 8.7/90 1.5 36 0.22 3.6 0.45 2.6

21 9.94 0.32 16.2/68 3.5 38 5.1 3.65 0.48 2.1

ВЗ:р=1.5-10|Ьсм-' = 523 см2/Вс, г„=М0"7с В4^6 6-10,4см'3 9 _ 0.89 35/135 0,3 40 0,26 _ - _

11 9.8 0.32 23/150 0.22 72 19 4.9 0.66 2.4 *

12 10.1 0.81 1200/160 1.2 36 0.18 6.0 0.81 3.4

14 9.9 0.63 32/126 0.11 76 9.0 - - 2.1

Г1:р=2.8-1016см"' д, = 492 см2/Вс, Г„ = 8-1(Г8С 8 - 0.35 15/47 1.1 22 0.077 3.8 — 2.2

19 11.48 0.39 20.6/50 1.0 8/58 0.56 4.2 0.49 4.7

20 11.8 0.44 15/47 0.37 8/42 0.35 5.1 0.58 2.4

Д1: =1.8-10"'см-= 491 см2/Вс, Гп = 4-10'8С: Д2:р = 9-Ю'4см~3 А, = 471 см2/В-с 10 11.6 0.21 12/65 1.0 8 0.5 4.5 0.51 1.4

13 11.48 0.38 13.5/48 - 36 0.46 4.6 0.54 1.9

15 11.29 0.59 17.6/49 - 8 0.24 3.7 0.47 2.9

16 11.28 0.62 27/69 - 36 0.19 4.1 0.48 4.4

17 - 0.42 16.2/50 - 28 0.9 - - 3.8

Примечание: геометрические размеры п+-р-переходов (по фотошаблону) 0 300 мкм.

Отмеченный же необычный "всплеск" зависимости фотодиодов от Бг Еу связан не с рекомбинацией через уровни, а со сменой механизмов тока, или / (поверхностный диффузионный или генерационно-рекомбинационный ток в канале, соответственно) и тока У,, поскольку величина К±ж приходится на "излом" ДВУХ, сменяющих Друг Друга ЭТИХ ДОМИНИРУЮЩИХ ТОКОВ к......(Г)

Анализируя данные фотодиодов в зависимости от принятой за меру неоднородности величины Д/УДВ) исходных образцов л-типа, из которых они были изготовлены (после термоконверсиив/)-»?«^, было отмечено, что самые высокие/?^ имели фотодиоды, изготовленные из образцов с максимальной величиной Ар/р(В), т. е. с максимальной неоднородностью. Усредненное значение <ЯоЛ > по группам фотодиодов (см. табл. 2) тоже имело тенденцию падать с уменьшением Ар/р(В).

Всё это указывало на то, что неоднородность в исходных образцах имела плавный характер, в виде изменения концентрации акцепторов по толщине образца из-за неоднородной степени компенсации и изменения состава Дх, а не скачкообразно, как это имело бы место при наличии кластеров или тех же преципитатов теллура, отмеченных в ряде работ.

На фотодиодах С^Щ^Те были проведены еще измерения барьерной емкости С и контактной разности потенциалов иы п+-р-переходов в зависимости от £/, чтобы определить разброс по концентрации И, низкоомнойр-типа ОПЗ и состава Ах в исходной пластине и сравнить эти данные по Дх с полученными из измерений спектральных характеристик [22]. Зависимости хорошо описывались уравнениями прямых в координатах 1/С2 ~ ДИ) что характерно для п+-р-переходов со ступенча-

тым распределением ЛГа вОПЗ.При 7т=78Кдлясоставах=0.204иДд: = ±0.006по одному из известных уравнений Е%(х) бьшо получено ДЕъ = 0.091. ..0.11 эВ, ДЛс„ = 2.3 мкм и ЛЦы — 0.019 эВ. То есть теоретический разброс п Об ы л той же величины, что и измеренный.

Исследования ВАХ и+-р-переходов на Сс1хНд1_хТе по более широкому диапазону II показали, что у переходов при [/<-0.01 В доминирует фототок фона (угол обзора 0=45°, Г,|, = 300К), а при низком уровне фонаток /, = /50[ехр(-^С//А07) - 1 ], где /50 = 2^ - скорость поверхностной рекомбинации, Аъ - площадь кольца вокруг п+-р-перехода шириной равной длине диффузионного смещения Ьп фотоэлектронов вр-области), зависимость которого от {Убыла подобна зависимо-сти/с![18].При и>-0.5 В доминировал туннельный ток, апри промежуточных II и-0.01...-0.4 В вид экспериментальных ВАХ зависел от наличия поверхностных каналов [46]. Исследования показали также, что контроль СёЩТе только по электрофизическим параметрам не гарантирует воспроизводимости и однородности параметров п+-р-переходов от образца к образцу, что связано с тем, что как измерения Лн.так и измерения р, дают информацию, усредненную по объему образца, и не выявляют локальных нарушений однородности образца по составу и по концентрации носителей. Поэтому для отбора образцов, которые идут на изготовление р-п-переходов, особенно фотодиодных линеек и матриц, необходим также контроль структурного совершенства материала.

Фото.З. Фотодиоды ФД-294-2 и ФД-511-2 Фото. 4. Конструкция двухдиапазон-нз С(1х1^1_хТе на спектральный диапазон ного приемника "Ддран" из фотоди-8. ..12.0 мкм [11] одных структур ТпБЬ/СёНдТе на диа-

пазоны ДД[ = 1.6...5.6 мкм и Д/1г = 5.7...12.0 мкм

В экспериментах по исследованию т](Л) фотодиодов были проведены измерения на длине волны А = 3.39 мкм, гелий-неоновый лазер, и на Л = 10.6 мкм, СО2-лазер, а затем по $ рассчитаны Т](Л) (рис. 4) [1]. При этом излучение лазера фокусировали на чувствительную площадку п+-р-переходов с диаметром с1« Б (диаметрп+-р-перехода/) = 300мкм, й?=50...70мкм). При переходе с Л = 10.6 мкм на более короткие длины волн г/{Л) должна была увеличиваться, так как излучение поглощается в р-области ближе к ОПЗ перехода и потери в г) обусловлены только

соотношением между ¿d и а. Однако это противоречило результатам экспериментов, в которых было получено соотношение >710,6/773,39 = 2.0...2.5 (рис. 4). Теоретические расчеты ¿"¡(Л) и 77(A) для п -/»-переходов с исходными концентрациями дырок вр-области от 5-10 4 до 1017 см"3 для толщины п+-слоев Ь+ от 0.1 до 1.5 мкм и

степени вырождения = (F — Е^к^Т = 5.2 и 10, при которых концентрации электронов в п+-слоях равны 3*1016 и 1017 см"3 соответственно, и сравнение их с экспериментальными на Л = 3.39 и 10.6 мкм показало, что, так как толщины п* -слоев очень малы, то даже небольшая скорость поверхностной рекомбинации в и^-слое создает большие градиенты генерированных в нем фотоносителей, направленные к поверхности, и приводит к полному стоку их на поверхность, и к падению ;7 на Л = 3.39 сильнее, чем на 10.6 мкм. Из сравнения теоретических rj с экспериментальными вытекало, что толщина и+-слоя у исследованных фотодиодов составляла не менее 1.5...2.0 мкм.

Анализ полученных результатов показал, что для достижения высокой квантовой эффективности на всех длинах волн излучения в пределах спектрального диапазона чувствительности фотодиода необходимо либо создавать очень тонкие л+-слои '< 0.1 мкм), либо увеличивать их степень легирования, делая прозрачными и для коротких длин волн. Первое затруднительно для такого термически нестабильного материала, как CdHgTe, у которого уже при достаточно низких температурах интенсивно идут процессы рекомбинации и диффузии собственных точечных дефектов и примесей. После ионного легирования на глубину < 0.1 мкм материал вынужденно подвергается термической обработке при нанесении диэлектрических пленок, например^^ или S02, и, помимо этого, большие вводимые дозы ионов, как правило, требуют отжига радиационных дефектов. Все эти процессы приводят к разгонке примеси и увеличению глубины залегания rC-р -переходов. Прецизионное травление поверхности с целью уменьшения толщины и*-слоев после термического, а также лазерного отжига радиационных дефектов решают эту задачу только частично, если далее идут операции нанесения диэлектрических пленок. Поэтому, видимо, наиболее рациональный путь увеличения эффективности на коротких длинах волн излучения для фотодиодов нар-CdHgTe - это повышение уровня легирования и+-слоев|[ > 10) с последующим отжигом радиационных дефектов и уменьшением толщины и+~слоев прецизионным травлением [1].

Двухдиапазонный фотоприемник "Ядран". Отличительной особенностью двухдиапазонных фотоприемников типа "сэндвич" является идентичность пространственно-частотных характеристик их структур и отсутствие необходимости сканирования по структурам, требуемое в двухдиапазонных приемниках, чувствительные структуры которых расположены в одной плоскости. Для разработанного двухдиапазонного приемника "Ядран", у которого верхний фотодиод имел Aci = 5.4 мкм (р-п-переход на n-InSb), а нижний Ла — 12.0 мкм (п+р-переход на р-Cd,Hgi.xTe) были получены теоретические значения /ХЛ™«) = 0.98 и 0.83 соответственно, а экспериментальные - »7(5.3 мкм) = 0.61 и rj(\ 1.2 мкм) = 0.48 (фото. 4) [2].

При определении формы и измерениях линейных размеров объектов оптико-электронными методами путем пространственно-временного кодирования поля от источника сигнала всегда сталкиваются с задачей выделения края, как правило,

20

размытого изображения, в том числе маленьких размеров, близких к точечному. Особенно остро задача оценки края по контуру "видимого" изображения стоит при наблюдении тепловых объектов в ИК диапазоне. Исходя из этого, была рассмотрена теоретическая задача определения размера теплового объекта с помощью "сэндвич" приемника, элементы которого имеют полупрозрачные транспаранты. Задача была рассмотрена на примере аппроксимации изображения "видимого" объекта в форме круга 2г„ равномерной яркости. И были разобраны следующие два варианта пространственной селекции объектов по размерам, представляющих практический интерес [43].

1. Преобразование Фурье. Периоды решеток транспарантов Фурье равны й, и они выполнены в виде прямоугольных полос пропускания длиной / » ^ и гп(/1„) = 1 при | х | < с//4 и г„(Л,,) = 0.5 при с//4 <х < с//2. При сканировании оптической системой вдоль осих'с линейной скоростью Рх' в картинной плоскости изображений объектов с размерами 2г„ < I элементы "сэндвич" приемника производят синхронно и независимо в двух спектральных диапазонах пространственную селекцию объектов по размерам - коэффициент углового увеличения оптической системы.

В работе приведены нормированные амплитуды первых гармоник спектров элементов ДЯ( = 3...5 и ДАг = 8... 14 мкм "сэндвич" приемника в зависимости от частоты модуляции а>0, и их разностные спектры |ДА| = |А|(1)| - |А1(2)|. Поскольку, в общем случае г{ Ф гг „ то разностный спек '{ДА} м е е т максимумы на (а>тп = <и0), которые сдвигаются по шкале частот а^при изменении Аг = ^-г, и чувствительны к изменению размера изображения , т. е. к изменению "видимого" размера объекта или расстояния до него и пространственной ориентации. Разностные спектры имеют максимумы при ^ - 0.61с/= 0.61 У^/сОо, поэтому селекция объектов производится при и в узкой полосе частот, что эквивалентно

увеличению отношения С/с/£/ш и, как следствие, увеличению дальности селекции объектов и распознавания их образов по градиенту теплового поля.Д7'~ Дг /2г,. Если имеется смещение центра изображения Ах на втором элементе Д^г относительно центра изображения на первом элементе и центра транспаранта Фурье, тогда амплитуда первой гармоники сигнала будет смещена по фазе относительно второй на из измерений которой находится

2. Преобразование Френеля. Транспаранты выполнены в виде одномерных зонных решеток Френеля с функцией пропускания г= г„(ДЛ„)Н[со5(;с)2/2о'!])где а - параметр решетки.

В этом методе имеется уже к разностных фазовых Д<рь и амплитудных ДВ|< спектров, что позволяет разделить эффекты от Агк и Дх, и увеличить вероятность распознавания объектов по Д7к ~ Агк12гк и Ахк , по сравнению со способом преобразования Фурье.

Физическими причинами появления ^ и Ахк, помимо самого теплового поля по объекту и метеорологических условий трассы, будет также эффект ослабления излучения из-за рассеяния на аэрозолях, которое приводит к неодинаковому

уширению "кажущегося" размера объекта в диапазонах АХ\ и ДЛ:; в зависимости от размеров рассеивающих частиц. Изменения Art и Л** за счет рефракции и турбулентности в атмосфере носят случайный характер в виде "мерцаний" (за исключением регулярной рефракции) и от них можно отстроиться по частоте.

В пятой главе проведен теоретический анализ параметров оптико-электронных систем с фотодиодами ИК диапазонов 3...5 и 8... 14 мкм.

Крутизна преобразования фотодиодов с кейновской зонной структурой. Решена задача для крутизны преобразования Si при неравномерной освещенности (по закону Гаусса) фотодиода, выполненного из полупроводникового материала, зонная структура которого описывается моделью Кейна. Были проведены численные расчеты и анализ S, при изменении ряда параметров фотодиодов и исходных свойств кейновского полупроводника, в качестве которого рассматривался CdxHgj хТе. Зависимости приведены для фотодиодов с Л,от 1.06 до 18.0 мкм и радиусами п+-р-переходов г0 от 15 до 150 мкм. Из анализа полученных результатов следовало, что общепринятое условие согласования размера чувствительной площадки 2г0 фотодиода с размером пятна рассеяния точечного объекта по уровню 0.606 от максимальной освещенности в центре пятна, справедливое с высокой точностью для фотодиодов видимого и ближнего ИКдиапазонов, приводит к падению чувствительности фотодиодов среднего диапазона с Ла,>4мкм из-за боковой диффузии фотоносителей. В силу экспоненциальной зависимости передаточной функции фотодиода от коэффициента поглощения.^ ~ eip(-ad) реальные фотодиоды, всегда искажая контраст объекта, передают ближе к истинному низкотемпературные участки объекта, при этом чем больше Аа, фотодиода и шире его спектральный диапазон чувствительности, тем сильнее искажение [19].

Оптическая передаточная функция фотодиодов ИК диапазона с кейновской зонной структурой. Исходя из соотношения для крутизны преобразования S, фотодиода была определена оптическая передаточная функция фотодиода, его спектр пространственных частот S(у), т. е. его ЧКХ [14]. При расчете спектров S(v) в качестве примера рассмотрена конкретная оптико-электронная система, тепловизор ТВ-03, рабочий диапазон АЛ = 2.0...5.4 мкм. Считали, что в этой же системе установлены фотодиоды с,Лео от 1.2 до 20.0 мкм, оптика системы просветлена на соответствующий фотодиодов, и она согласована по всем остальным параметрам с фотодиодами. Теоретические исследования функции 5( v) фотодиодов с от 1.2 мкм до 20.0 мкм иг(= 15,25,75,150 и 250 мкм показали, что абсолютные значения S(v) изменяются с изменением Х&, относительные же значения S(v)/S(v)mU одинаковы для всех фотодиодов. Из анализа зависимостей w (относительная освещенность по пятну рассеяния с распределением по закону Гаусса) от следует, что все фотодиоды ИК диапазона, искажая истинный контраст объекта, имеют оптическую передаточную функцию, которая увеличивает весовую долю низкотемпературных участков объекта и занижает- высокотемпературных. Причем это искажение тем сильнее, чем меньше размер фотодиода г0 и большего. Для фотодиодов с Лс0 > 12.0 мкм перепад S^/S^)^ от коротковолновой границы до Л» увеличивается, для фотодиодов ближнего ИКдиапазонас Лс0 = 1.2 мкм все зависимости S(v)/S(v)max от Ло стягиваются в одну кривую. Из зависимостей было получено также, что для фотодиодов среднего и дальнего ИК диапазонов общепринятое ус-

ловие согласования размера чувствительного слоя 2г0 с пятном рассеяния по уровню 0.606 не является, оптимальным для передачи контраста объекта, максимально приближенного к истинному. За оптимальный следует принять уровень щ = 0.3, причем с уменьшением Г0 или г0 оптимум сдвигается к м^ 0.4. При увеличении Ла, оптимум передаточной функции расплывается и система становится не столь критична к согласованию размера г0 с размером пятна рассеяния.

Необходимо отметить еще одно свойство функции Б(у)/Б(\)тХот уровня и\ с которым согласован размер г0. Если падение передаточной функции при высоких значениях щ - хорошо известное явление, то падение этой функции при малых щ до сих пор не отмечалось. Падение контраста при малых щ связано с тем, что уменьшение пятна рассеяния, зависимость от параметров которого в явном виде содержится в выведенных выражениях, т. е. протяженности ехр(-^уг) по сравнению с размерами р-п-перехода г0, эквивалентно увеличению размера г0 р-п-перехода при фиксированной функции изображения ехрпадению спектра Б(у) и превалированию в приведенной функции Бр>)/Б(у)тах параметров р-п-перехода по сравнению с функцией т. е. полученное выражение для

функции Б(у) является по существу сверткой спектров двух функций - комплексно-сопряженного спектра объектива с заданным законом передачи яркости объекта и спектра фотодиода с определенными параметрами зонной структуры и геометрическими размерами р-п-перехода.

Пороговая разность температур оптико-электронных систем с фотодиодами на основе СёЩТе.

Для расчетов и анализа было использовано выражение для пороговой разности АГпор

где линейный размер чувствительной площадки фотодиода; Д/- ширина полосы эталонного предусилителя; у-угловой размер чувствительной площадки фотодиода (в рад); Р- эффективное фокусное расстояние оптической системы; д -мгновенный угол зрения системы; ех - излучательная способность объекта наблюдения; Ж\- спектральная плотность излучения объекта наблюдения; Тоб-темпера-тура объекта наблюдения (в К); ¿1 и ¿2 - диапазон длин волн спектральной чувствительности фотодиода.

является базовым критерием, характеризующим систему, и входит в более обобщенные критерии, в минимальную разрешаемую разность температур ДТразр и в минимальную обнаруживаемую разность температур ЛГобн- С другой стороны, зависит от фотодиодов, что и послужило основанием выявить влияние п ар а м <д,, г„иЛ^рз исходном мате рСсУ^-Ле а ВАХ и Ц^ п*— р-переходов, затем на 51 и фотодиодов и, наконец, на Д Т,|ор системы, а отсюда определить критерии отбора исходного материала и тем самым прогнозировать системы с фотодиодами, полученными из такого материала. Для установления критериев оптимального согласования фотодиодов на СёхН§1-хТе с оптико-электронными системами по ДГпор был проведен анализ этого

= (4л-</2ДО"2

(4)

параметра при работе систем с фотодиодами, имеющими Ас0 в диапазоне 3...20 мкм. В качестве модели рассмотрен тепловизор ТВ-03, у которого частота кадров/ = 16 Гц, число строк = 100, число элементов разложения в строке Ы, = 100, угловой размер элемента /= 0.75 мрад, угловой размер кадра А х В = 4°30' х 4°30' и частотная полоса Д/== 106.6 кГц. При проведении анализа варьировали фотоэлектрическими параметрами фотодиодов нг/>-Сс1х1-^1_,Те,а: также углом обзора в фотодиода и температурой объекта наблюдения Т^. Были получены зависимости ДГпор системы от Гоб в д и а п Гоб = 280...500Кл я системы с фотодиодом из Сс1хНд1_хТе с Лео = 5.4 мкм (такую же Аа,имеет фотодиод на 1п8Ь при Т= 78 К) обращает на себя внимание большой диапазон изменения ДГпор при изменении Была определена граница, разделяющая шкалу температур на две области, в каждой из которых преимущество по ДГ„0р имеют системы с фотодиодами диапазона 3...5 или 8... 14 мкм. Эти зависимости показали, что тепловизионные системы с фотодиодами как того, так и другого диапазона не являются универсальными по ДУнор при наблюдении как низкотемпературных, так и высокотемпературных объектов [6].

Для учета влияния ослабления излучения в атмосфере на ДГпор оптико-электронной системы, при наблюдении удаленных объектов, была рассмотрена Д7],ор системы с учетом коэффициента эффективного пропускания Гэфф а ихтучения атмосферой при ослаблении излучения в атмосфере углекислым газом и парами воды. Температурный контраст объекта с фоном составлял Тов-Т^- ДГ= 20 К. Угловые размеры объекта полагали меньше мгновенного угла зрения системы. Зависимости были рассчитаны для разных атмосферных условий, в том числе для /= 25°С, относительной влажности 60%, и толщины слоя осажденной воды 13.8 мм/км, рассмотрены длины трасс от 0.75 до 14.7 км [7]. Наблюдалось большое отличие изменения ДГпор от длины трассы для системы диапазона 3...5 мкм от системы диапазона 8... 14 мкм. Для системы с фотодиодамгСс!х1^1_хТес А:о= 0 мкм увеличение длины трассы от 0.75 до 14.8 км приводит к ухудшению ДГпор всего в

1.5 раза, тогда как для системы с фотодиодами с Лц0 = 11_12 мкм величина ДГПОр

ухудшается почти на два порядка, в результате чего тепловизионная система с фо-тодиодамис Аса = 11. .. 12 мкм на трассах ¿0 £3.7 км проигрывает по ДГпор системес фотодиодами с Лс0 =5. 4 мкм, т. е. системе с фотодиодами из 1п8Ь. Системы с экспериментальными фотодиодами диапазона 8... 14 мкм не имеют преимущества по Д Гцор перед системами диапазона 3...5 мкм на всех трассах и существенно проигрывают им с увеличением длины трассы [7]. Увеличение Тон усиливает эту зависимость (рис. 5).

Из этих исследований вытекает, что для достижения минимальной Д Гпор теп-ловизионной системы в атмосферном "окне" 8... 14 мкм в ней следует применять фотодиоды н Сс1х1^1-хТе с Аа, — 11±1 , а для спектрального диапазона 3.. . 5 мкм фотодиоды с Лео = 4.0±0.1 мкм. Система с фотодиодами на Сс1хЩ1-хТе с Аа, = 4.0 мкм дает улучшение ДГ„00 примерно в 2 раза по сравнению с системами с фотодиодами на 1п8Ь и является оптимальной по ДГ„ор в АЛ — 3.. .5 мкм.

Зависимости Д Гпор тепловизионной системы от Л,;0 фотодиодов нар-СёЩТе С охлаждаемыми длинноволновыми фильтрами, отрезающими спектр фонового излучения с. и без фильтров при наблюдении объектов с температурами

от 320 до 500 К с учетом поглощения в атмосфере углекислым газом и парами воды в диапазоне 8... 14 мкм показали, что А7"ПОр системы увеличивается при наблюдении низкотемпературных объектов примерно на 18.. .20%, а высокотемпературных на 10... 15%, если фотодиоды имеют охлаждаемые длинноволновые фильтры. Однако, когда влиянием атмосферы на пропускание излучения можно пренебречь, то применение охлаждаемых длинноволновых фильтров приводит к ухудшению т. е. применение охлаждаемых длинноволновых фильтров для фотодиодов на СёЩТе с Яса в диапазоне 8... 14 мкм предпочтительнее, как промежуточный и более универсальный вариант [9].

2 t 10 14 V», мкм 2 S 10 14 JUmkh<

Рис. 5. Зависимость АТ„ер тепловизионной системы от 1С0 фотодиодов нар-CdxHgi_xTe для двух трасс La при t = 25°С, относительной влажности 60%, слое осажденной воды 13.8 мм/км: а) Тоб ~ 320 К: 1 - RoA - 0.1 Ом хм2; 2 - RoA = 1 Омсм2 (Ясо = 12 мкм); значки - ДГпор рассчитанная по экспериментальным RoA табл. 2 и взятым из ряда публикаций; б) Г0б = 500 К: 1 - RoA - 0.1 Ом см2; 2 - R„A = 10м •см (Ясо — 12 мкм); обозначения экспериментальных точек те же, что и на рис. 5а[7]

Иммерсионные фотодиоды (ИФ) ИК диапазона на CdHgTe. Низкие Rd фотодиодов на CdxHgi.xTe с х « 0.2, обусловленные низким контактным потенциалом Ubi и+-р-переходов создают проблему реализации их U^ так как предъявляются высокие требования к шумовым свойствам ПУ. Для решения проблемы увеличения Rdn уменьшения Um фотодиодов с = 8... 14 мкм в данной работе было предложено использовать, с одной стороны, характерную особенность CdKHgi.xTe составов х = 0.195...0.27, имеющих очень большую дисперсию Дйз показателя преломления вблизи инверсии энергетических зон. Например, для Cd,fiei..Te составадг = 0.20 (Ясо = 12.0 мкм при Г= 78 К) ñj изменяется от 3.5925 (Я = 12 мкм) до 5.2013 (Я = 6 мкм). С другой стороны, использовать известное свойство иммерсионной линзы (ИЛ) с r¡2, находящейся'в оптическом контакте с чувствительным элементом. ИЛ дает возможность существенно уменьшить площадь элемента/!, следовательно, повысить croRd не уменьшая при этом геометрических размеров пятна изображения и не теряя величины сигнала, что, в частности, особенно важно для приборов, в которых приемник выполняет функцию полевой диафрагмы. Из рассмотренных аберрационных эффектов, а также кривизны поля, и комбинаций по ñ-¡ и ñ¡

материалов ИЛ и чувствительного элемента было получено, что только у иммерсионного приемника (ИП) на Сс1Н£Те диапазона ДА = 6... 12 мкм с ИЛ из этого же материала но ооитанах:=0.27 прозрачного в диапазоне 6... 12 мкм, минимальны по величине аберрационные эффекты, а размеры фигуры изображения определяются сферохроматической аберрацией [35]. Исходя из этого, была предложена новая конструкция и рассмотрена работа ИФ, ИЛ которого выполнена из подложки эпитаксиальной структуры С(1Н£Те с £в<2) > £,„(3)эпитакси-альной пленки. При этом Е^ соответствует Д, = 8 мкм оптического фильтра, отрезающего коротковолновое фоновое излучение, функцию которого выполняет ИЛ, за счет чего улучшаются и шумовые характеристики ИП [10,29].

У приемников ИК диапазона основное назначение охлаждаемой диафрагмы состоит в уменьшении потока фонового излучения путем ограничения угла обзора. Однако, диафрагма является также входным зрачком приемника, поэтому действует как амплитудный аподизирующий пространственный фильтр, влияние которого на функцию рассеяния интенсивности изображения у приемников 3...5 и 8... 14 мкм была рассмотрена теоретически в данной работе для трех случаев распределения амплитуды излучения Ф(р) на выходном зрачке, представляющим практический интерес: равномерное распределение = 1, распределение амплитуды излучения в виде гауссоиды вращения Ф(Д) = ехр(-/?2/2/70г,) и в виде диска Эйри

го есть когда ИП находится в составе оптической системы и на его входной зрачок поступает от предыдущего оптического элемента излучение в виде соответствующей функции рассеяния Ф(/?), наиболее распространенных в приборах ИК техники [42].

Если на входной зрачок поступает излучен1Ф(^) = ехр(-^2/2/?021),1 а она вписывается во входной зрачок по уровню 0.606 от максимального

значения на оптической оси системы, и когда через входной зрачок проходит ~ 85% общей энергии излучения, поступающей на приемник, то функция рассеяния S(r)/S0 заметно не изменяется, и действие гауссоиды по уровню 0.606 и выше на Б(г)/Б0 эквивалентно равномерному освещению входного зрачка, т. е. функции аналогично Ф(Д) = 1. Заметное перераспределение энергии между центральным пятном и светлыми дифракционными кольцами происходит тогда, когда гауссоида вписывается во входной зрачок по уровню - 0.1. Причем аберрации усиливают этот процесс, и в целом в этом случае процесс перераспределения энергии противоположен тому, который происходит при = 1, если сдвигать входной зрачок из позиции, когда он находится в контакте с ИЛ, в область отрицательных значений х/^, где X; - расстояние от вершины ИЛ, R\ - радиус ИЛ. Еще более сильное ухудшение контраста изображения происходит при действии на входе приемника излучения с то есть когда центральный

диск Эйри полностью вписывается во входной зрачок и когда через него проходит 83.78% общей энергии излучения, поступающей на приемник [42].

Для каждого апертурного угла приемника на СёНТе существует критическое положение входного зрачка, сдвиг которого дальше в область отрицательных значений X\/R\ приводит к ухудшению контраста изображения из-за аберраций. Это критическое положение зависит от соотношения показателей преломления материала ИЛ и чувствительного элемента. В области отрицательных значений х1/Я1

вид функции рассеяния существенно изменяется при изменении распределения амплитуды на входном зрачке у приемников с аберрациями.

Следуя полученным теоретическим результатам, были проведены оценки влияния эффекта иммерсии у фотодиодов на CdHgTe на АГ^р тепловизионной системы ТВ-03-2Н-ЭВМ с таким ИФ. Было получено, что в диапазоне 8... 14 мкм ДГпор системы с ИФ имеет слабо выраженную зависимость от Дсо в отличие от системы с простыми фотодиодами даже для относительно низких температур Т^ й 320 К (контраст объект - фон ДГ:=20К), например, натрасседлинойХо = 0.75 км на уровне моря для атмосферных условий: ясно, t = +25°С, 60% относительная влажность (при учете поглощения на парах воды и углекислого газа). Были также изготовлены экспериментальные образцы ИФ на InSb (радиус />-л -перехода 225 мкм, ДА = 3...5 мкм при Т- 78 К) с ИЛ из Ge (просветление на Дли, =5.0 мкм) с радиусом R\ = 1200 мкм и проведены их испытания в штатном ТВ-03, которые показали эффект увеличения, ДГпорС 0.2 Кдо 0.05 К. Крометого были изготовлены экс-периментальныеИФна CdHgTe (радида-терехода 150 мкмД^ 11.0 мкмпри Т = 78 К) с ИЛ из GecRi = 800 мкм (просветление наДта* = 9.6 мкм), испытания которых в модифицированном ТВ-03 подтвердили указанные выше закономерности и была получена величина ДГпор = 0.02 К.

В шестой главе приведены результаты теоретического рассмотрения ПЧХ объекта переменной яркости и переменного размера и его пространственной селекции, представлены результаты теоретического обоснования новых методов определения коэффициента температуропроводности а непрозрачных твердых материалов.

Пространственно-частотная характеристика объекта переменной яркости (ПЧХ). В ряде методов получения информации об оптических и теплофизических характеристиках твердых материалов на их поверхности создаются импульсами лазера источники теплового излучения, передаваемого с помощью оптической системы на приемник, сигнал которого изменяется синхронно с температурой локально нагретой области материала, как объекта. При этом адекватные измерения предполагают определенный временной интервал считывания сигнала, который зависит от параметров оптической системы, приемника и объекта.

В данной работе была решена задача определения ПЧХ объекта излучения переменной яркости и переменного размера, обладающего осевой симметрией, который появляется, когда на поверхность исследуемого материала подается одиночный короткий импульс сфокусированного лазерного излучения с плотностью энергии Q, распределенной в сечении луча по закону Гаусса с характерным размером р0 < г J К, где К- угловое увеличение оптической системы, г0 - радиус чувствительной площадки приемника. Под действием мгновенного источника тепла Q температура разогретой области материала (объект) при г> 0 будет изменяться по закону, который находится из решения тепловой задачи методом функций Грина. Распространение концентрической тепловой волны по поверхности материала эквивалентно, для приемника, движению объекта, точнее переменного характерного

размера излучающей области , при одновременном изменении его

яркости. Спектр пространственных частот такого объекта W{v) ограничен со стороны высоких частот ц размером. pw а со стороны низких частот v„ размером приемника точнее размером который выполняет функцию ВЧ-фильтра про-

странственных частот с граничной частотой ц,. Пространственным частотам ун и V, соответствуют определенные частоты ПУ электрического тракта. Для различных материалов, при определенных значениях Го/р„ и моментов считывания сигналов г, приемником, по отношению их ПЧХ на определенной частоте V находится отношение значений их коэффициентов теплопроводности g= ацу. Эти зависимости между коэффициентами позволяют по известным условиям эксперимента, т. е. г„, д, и эталонного образца, определить § исследуемого материала [23].

Передача контраста переменного по яркости объекта фотодетектором с кольцевыми р-п-переходами. Задача пространственного разрешения и передачи контраста объекта оптико-электронной системой обычно рассматривается для бокового набегания изображения объекта на чувствительную площадку детектора, выполненную в виде круга либо квадрата. Такая постановка задачи обусловлена, с одной стороны, техникой сканирования оптико-электронными системами пространства предметов, а с другой—традиционным требованием однородной по полю чувствительности детектора. Несколько иная задача появляется при передачи контраста объекта, представляющего собой тепловую волну, генерированную одиночным импульсом излучения и концентрически распространяющуюся по поверхности, как было описано выше.

В данной работе был проведен анализ передачи контраста концентрической тепловой волны детектором, выполненным в виде кольцевого планарногор-п-перехода с шириной кольца А^Я-г, где г, К— радиусы кольца, определена ЧКХ кольцевого р-п-перехода в полярной системе координат и приведены ЧКХ трех кольцевых р-п-переходов с г, = 30,50,90 мкм и Я1=60,80,120 мкм при начальном условии ра = 30 мкм.

Движение тепловой волны по поверхности материала приводит к тому, что сигнал на кольцевомр-я-переходе проходит через максимум, а интервал времени, за который анализируется сигнал, определяет пространственный частотный спектр V). При этом верхняя частота И, = 1 /г инижняя и, = 1/Д находятся из условий (2а г + р1)иг =гиЛ. Геометрические размеры кольцевых р-п-переходов определяют спектр пространственных частот, который они пропускают. Из сдвига спектра исследуемого материала по частоте т относительно спектра образца с известным коэффициентом температуропроводности можно оценить коэффициент а исследуемого материала. Так как в контраст основной вклад вносят высокие частоты V, то для передачи контраста объекта ближе к истинному следует увеличивать разность между Ра и г, [28].

Методы определения теплофизических характеристик материалов. Теплофи-зические характеристики материалов определяют обычно путем измерения фазы или амплитуды тепловой волны, проходящей через исследуемый материал либо распространяющейся по его поверхности. В этих и подобных им методах существенная доля мощности теплового излучения рассеивается в пространстве либо в материале, что, в конечном счете, требует нагрева его до высокой температуры. Кроме того, для определения теплофизических характеристик зачастую необходимы данные о геометрических параметрах исследуемых объектов и оптических характеристиках их излучающей поверхности. При этом основная проблема методов ИКдефектоскопии состоит в устранении влияния на результаты измерений коэф-

фициента излучательной способности с(А,7} исследуемых реальных объектов, особенно многокомпонентных, и является, как правило, сложной технической задачей со сравнением измерений на эталонных образцах. Поэтому для решения этой проблемы были предложены и теоретически обоснованы новые методы измерения те-плофизических констант непрозрачных твердых материалов, в которых не требуется знание нзлучательной способности материалов.

При решении этих проблем были теоретически обоснованы импульсный и частотный методы измерения коэффициента температуропроводности а с помощью фотодиода специальной формы.

В импульсном методе на поверхность материала подается короткий импульс излучения лазера с энергией Q, распределенной в сечении луча по закону Гаусса с характерным размером р0, так же как было описано выше. Тепловое излучение локально нагретой области преобразуется оптической системой (в простейшем случае линзой) и поступает на ИК фотодиод, находящийся в плоскости изображения. При этом фотодиод выполнен в виде двух центрированных друг относительно друга планарных кольцевых р-и-переходов. Первое кольцо шириной Д[ = — Г\ находится внутри второго, ширина кольца которого Дг = /?2~причем /?| <Г2, где Г-, и Л; - малые и большие радиусы колец в полярной системе координат в плоскости изображения. Размеры радиусов таковы, что поля зрения р—п-переходов не перекрываются. Координаты в плоскости материала и в плоскости изображения связаны соотношением р—г/К, где К- коэффициент углового увеличения линзы. Полагаем, что при размер

Движение тепловой волны при Г> 0 приводит к тому, что сигналы на первом и втором кольцевыхр-п-переходах проходят через максимумы. Из решения тепловой задачи было получено, что условия максимумов сигналов выполняются при

с//Л/г=0, т. е. при Р' ^°Т Принимая для того и другогор-л-переходов/}

л=№+г.)/гк

равными^' ' " и решая систему двух уравнении, находим соотношение

1 (^^-(л+Д.)*

для коэффициента температуропроводности, >а-"ГГЦ---¡туг->, из которого следует, что для определения коэффициента а при известных геометрических размерах р~И-переходов и коэффициенте углового увеличения оптической системы К достаточно измерить Т„ и ~„ - моменты времени, при которых сигналы на кольцевых переходах будут максимальны [25].

В частотных методах на исследуемый материал подается сфокусированное излучение, изменяющееся по гармоническому закону под дей-

ствием которого на поверхности материала формируется тепловая волна (тепловой объект), разбегающаяся симметрично от места нагрева, тепловое излучение которой поступает через оптическую систему также на фотодиод из двух центрированных кольцевых планарных/>-л-переходов. Из решения тепловых задач в этих методах были получены соотношения для определения коэффициента а для случая

е>„ ,(г, +Л,-г,-Я.),2 „ „

полубесконечного тела, а„ =-—I-——-] , двухслойной тетины с толщи-

2 и4яАГ

1 ГЛ12 Я, ,1/2 Р.,3 (К + ,1/}

ной верхнего слоя а также - когда

на границе слоя и подложки имеется неидеальность теплового контакта 8, т. е. де-

где п= 1,2,3, ...,т.е.

коэффишишиемпературопроводноети а определяется по измеренным частотам <оа

максимумов гармонических сигналов на первом и втором кольцевых р-п-переходах фотодиода при разности фаз 2тш. Во всех этих методах не требуется знание излучательной способности е(Д,7) материала [39,40].

Оценки для кольцевых фотодиодов на CdxHg¡_xTe диапазонов Яс0 = 3...5 и 8... 14 мкм показали, что точность определения коэффициента а не зависит от спектрального диапазона фотодиода, от которого зависит, однако, температурное разрешение метода максимальное с фотодиодами диапазона Лс0 — 5... 12 мкм. Пространственное разрешение метода равно ширине кольца А„ с которого принимается излучение кольцевыми р-п-переходами, ограничено размерами и Rj пределом фокусировки р0 зондирующего излучения и коэффициентом углового увеличения К оптической системы. Повышенная температурная чувствительность метода обусловлена тем, что фотодиод принимает тепловое излучение расходящейся тепловой волны, "перехватывая" его кольцевыми р-п-переходами во всем азимутальном угле у/" 2я, что эквивалентно приему сигнала с большой площади излучающей поверхности.

Многоспектральная ИК дефектоскопия. В оптической ИК дефектоскопии тепловое излучение от исследуемого объекта, регистрируемое фотоприемником, содержит информацию о температуре поверхности объекта, которая зависит как от теплофизических характеристик материала объекта, так и от наличия дефектов или тепловых неоднородностей в подповерхностных слоях.

Был также предложен, теоретически рассмотрен и экспериментально испытан метод определения теплофизических параметров материалов, позволяющий уменьшить влияние ¿%Л,Т) на результаты измерений. В этом методе на исследуемый непрозрачный материал подается короткий импульс сфокусированного лазерного излучения, что приводит к нагреву локальной зоны на поверхности материала до температуры 71[y=0,z=0), а тепловое излучение ИК диапазона от этой нагретой области, преобразуемое оптической системой, регистрируется фотоприемником типа "сэндвич", элементы которого чувствительны в двух спектральных диапазонах =3...5/мкми ДДг:= 8... 12 мкм, т. е. имеется два независимых приемных канала. При этом на выходе каждого канала синхронно и независимо регистрируются фотосигаалы в функции времени /,(т) и скорости ихизменения,с//,/с/г, обусловленные 71(у=0,г) и; изменением тем ппуры (dTldx) в одной и той хе зоне на поверхности материала. Беря отношения , исключаем и £i (эффективные излучательные способности поверхности объекта в соответствующих спектральных диапазонах). Отношение же Tj/fi зависит только от одной неизвестной величины Т(у=0,г), которая находится, с использованием ЭВМ, одним из известных методов решения нелинейных трансцендентных уравнений, по экспериментальным значениям (Д/,/Дг), (Д/2/Дг) и /,(г), /,(г), измеренным в момент времени травный Ai/2. И, таким образом, из двух у р а в н Т(у=0,т) и (dT/dt) находим два искомых параметра ^(толщину поверхностного слоя) и 0|, например, при известном q¡ (коэффициент теплопроводности) [31].

Данный метод был подтвержден экспериментально при контроле лазерных швов у высоконадежных титановых корпусов кардиостимуляторов, вживляемых в организм (срок функционирования не менее 20 лет), у которых обычные методы визуального контроля, а также отдельно каналы 0.4.. .0.9 и 3.. .5.4 мкм не выявляли дефекты сварки швов и трещины размером ~ 0.1... 1.0 мкм. В то время как корреляционная обработка изображения по трем каналам в фотоакустическом микроскопе ФМ5-М, два из которых каналы 3. ..5.4 и 6... 12 мкм двухдиапазонного фотоприемника "Ядран" (фото. 4) (в режиме "накопления тепла", серия импульсов от 4 до 16 в каждую точку объекта), позволила уверенно выявлять такие дефекты [32].

Разработанные с участием автора лазерные термоволновые микроскопы, принцип действия которых основан на импульсной многоспектральной ИК дефектоскопии, уверенно обнаруживают микродефекты в элементах электронных приборов на глубинах ~ 150 мкм. В некоторых моделях микроскопов (ФМ5-М) с целью увеличения глубины "резкости изображения" применяется метод "накопления тепла", позволяющий обнаруживать микродефекты на глубинах ~ 350 мкм. Однако применение этого метода ограничено в ряде областей техники из-за роста температуры исследуемой зоны материала при многократном облучении серией лазерных импульсов. Так, например, использование приема "накопления тепла" недопустимо при контроле на воздухе металлопористых катодов СВЧ приборов из-за необратимых изменений физико-химических свойств их поверхности. С целью устранения этого недостатка была теоретически решена задача и предложен способ увеличения глубины обнаружения микродефектов, основанный на амплитудной модуляции импульсов лазерного ихчучения и регистрации разности фаз между модулированным излучением источника и демодулированным напряжением с выхода канала ДЛ( = 3...5 мкм двухспектрального "сэндвич" фотоприемника. В установке, разработанной для реализации способа с повышенной глубиной обнаружения микродефектов в непрозрачных твердых материалах, излучение импульсного лазера на парах меди (Ад = 0.51 мкм, частота следования импульсов /3== 10кГц,длитель-ность с) модулируется через источник питания по гармоническому закону,

возбуждая в материале импульсные широкополосные тепловые колебания и узкополосные с частотой СО. Йричем канал ДАг = 8... 12 мкм используется для измерения коэффициентатемпературопроводности а при считывании фотосигналов г) и сИ^Шт при изменении температуры после воздействия коротких зондирующих импульсов частоты /2<: большой скважностью следования. А канал ДЛ| = 3...5 мкм настраивается на прием сигнала от тепловой волны низкой частоты проникающей на большую глубину полу бесконечного тела и несущей информацию о дефектности в этом слое, заложенной в разности фаз между сигналом и модулированным излучением источника [36].

Была также решена теоретически задача, которая появляется при зондировании двухслойной пластины с толщиной верхнего слоя к импульсным излучением лазера, модулированным по амплитуде, и считыванием сигналов "сэндвич" приемником согласно схемы эксперимента, изложенной выше. Из решения системы уравнений теплопроводности с соответствующими краевыми условиями было найдено распределение температуры в пластине для модулированного излучения с частотой СО, на прием которого настроен канал чувствительного элемента ДА\ = 3...5 мкм на узкую полосу частот <У± ДСО. Сигналы будут максимальными на час-

тотах Оа при разности фаз А^>=21Ш между модулированным излучением источника и сигналом канала -ЛЛ1, когда выполняется условие 4Л2 + р2 = ягпг —где П = 1,

(О

я

2 ит. д., и по измеренной частоте (Оа отсюда находим либо А, при известном а, либо а. Это условие выполняется при дополнительном условии р=ШК, где К — радиус чувствительной площадки элемента, К— угловое увеличение оптической системы, то есть когда элемент 0 = 2Л "видит" четное число длин волн и максимум тепловой гармонической волны приходится на границу области обзора элемента. Когда на границе слоя /г с подложкой имеется тепловая неоднородность 8, она находится из условия разности фаз сигналов Д^=2лшмежду источником излучения и

8 а

сигналом элемента ДЛ|, Т. е. теперь из соотношения 4(Л±£) + — = Я" т —- [37].

Заключение

Решена научная проблема, включающая разработку основ единообразной технологии фотодиодов на кейновских узкозонных полупроводниках 1п8Ь, РЬТе и установление критериев согласования параметров фотодиодов и оптико-электронных систем для оптимального обнаружения и пространственного разрешения тепловых объектов в ИК диапазонах 3...5и8...14 мкм, а также предложены, теоретически обоснованы и практически осуществлены новые методы измерения параметров тепловых объектов. Основные результаты работы сводятся к следующему.

1. Определены необходимые свойства исходных материалов 1п8Ь, РЬТе и С^Щ^Те и разработана технология изготовления фотодиодов с Б* ограниченной фоном. Выявлены предельные температуры и смещения и, при которых у фотодиодов начинается падение Б*, а значит и ДТ^ор системы, из-за того, что тепловой шум становится сравним с фотонным. Для идеальных фотодиодов на 1п8Ь это температура Г« 140 К,, а для экспериментальных не в Ты\ 10и..120 Ки С/не более -100.. .-150 мВ. Причем в диапазоне температур Т= 90... 100 К £>* ограничена генерационными процессами в ОПЗ перехода, а оптимальный режим, режим ограничения фоном Б*, начинается при 7^90 К.

2. При исследованиях образцов и-СёЩТе была определена энергия уровней с глубиной Ес - Е1 от 23 до 32 мэВ, а в этих же образцах р-типа, после отжига, определена энергия уровней Е1 - £у в 32 и 48 мэВ. Кроме того, был впервые обнаружен глубокий уровень Е1~Ечя ОЛЕЯ, связанный с неизвестной примесью, имеющей амфотерный характер. У фотодиодов на С<3Л1^|_дТе из измерений туннельного тока через "примесные" уровни в запрещенной зоне были отмечены мелкие уровни с Е1 - Е" 8... 12 мэВ, создаваемые однозарядными вакансиями Уно+ И связанные с зоной Еу, и глубокие уровни с Е^Еу + О.бЕц, связанные с зоной Ес. Выявлено, что они ведут себя как ловушки и слабо влияют на параметры фотодиодов. Ре-комбинационными уровнями, сильнее влияющими на параметры фотодиодов, являются уровни с мэВ. Среди этой группы уровней есть уровни с

+ 0.26Ец, т. е. связанные с зоной Е,, и есть не зависящие от Ек, следовательно от состава х С&Нек.Те. и, вероятнее всего, последние создают примесные атомы.

Теоретические расчеты и экспериментальные данные показали, что для достижения высоких значений tj(X) и 5,(Я) фотодиодов на CdxHgi_xTe необходимо уменьшать рр в ^-области перехода. Однако на этом пути имеются принципиальные трудности технологического характера из-за особенностей синтеза и роста кристаллов CdHgTe, поэтому в настоящее время нет сообщений об изготовлении п+—р-переходов на CdxIigi.xTe (х « 0.20) ср< МО16 см"3 (78К) и tj > 0.7.

3. Разработаны в металлическом исполнении с оптимальными теплоприто-ками фотодиоды ФД-511-1, ФД-511 -2, ФД-294-1 и ФД-294-2 на спектральные диапазоны 3...5 и 8... 12 мкм для эксплуатации в оптико-электронных системах. Фотодиоды отличаются высокой D*, повышенной механической и термической стойкостью. Разработан фотогальванический двухдиапазонный фотоприемник "Ядран" типа "сэндвич" структуры, у которого верхним является фотодиод на и-InSb с Лс0 = 5.3 D\ = 2.3-10" CM-lW,- фотодиод н aCdxHgi.xTec^o = 11.2 мкм и jd; = 3.2-Ю10 смТц1/2Вт"'.

4. Теоретически рассчитаны ЧКХ фотодиодов на CdxHgi.xTe с Лс0 от 1.8 до 18.0 мкм, определены условия оптимального согласования размера г0 чувствительной площадки фотодиода с размером пятна рассеяния изображения точечного объекта. Показано, что фотодиоды ИК диапазона, искажая истинный контраст объекта, имеют ЧКХ, которая увеличивает весовую долю низкотемпературных участков объекта и занижает - высокотемпературных. Причем это искажение тем сильнее, чем меньше г0 и больше Д«, фотодиода.

5. Показано, что при наблюдении удаленных объектов в диапазоне 8... 14 мкм, когда происходит затухание излучения в атмосфере, для достижения минимальной тепловизионной системы в ней следует применять фотодиоды на Cd«Hgi_xTeC/ic0= 11±1 мкм, а для спектрального диапазона 3.. .5 мкм фотодиоды с Л;0 = 4.0±0.1 мкм. Система с фотодиодом на CdxHgi^xTe с Лс0 = 4.01чкм дает улучшение ДГпор примерно в 2 раза по сравнению с системой с фотодиодом на InSb с Л» = 5.4 мкм н является оптимальной по ДГ^'в диапазоне 3...5 мкм.

6. Предложена и теоретически обоснована новая конструкция иммерсионного фотодиода на основе эпитаксиальной структуры спектрального диапазона 8... 14 мкм, когда иммерсионная линза одновременно выполняет функцию длинноволнового фильтра с Х^ = 8.0 мкм. В спектральном диапазоне 8... 14 мкм ДГпор систем с иммерсионными фотодиодами имеет слабо выраженную зависимость от в отличие от систем с фотодиодами без иммерсионных линз.

7. Предложены и теоретически обоснованы новые методы определения коэффициента температуропроводности а твердых материалов, в которых датчиком сигнала служат фотодиоды в виде двух центрированных кольцевых планарных р-n-переходов. Получены соотношения, связывающие коэффициент а с геометрическими параметрами р-п-переходов и моментами времени, соответствующими максимумам сигналов на них. Решена теоретическая задача определения послойно коэффициента температуропроводности а и толщины подповерхностных слоев d непрозрачных твердых тел из измерений разности фаз сигналов двух центрированных кольцевых р-п-переходов фотодиодов, принимающих ИК излучение от концентрических тепловых волн на поверхности твердого тела, изменяющихся по гармоническому закону. Решена размеров де-

библиотека

(¡.Петербург ОЭ 709 ит

фектов <У 1,тод непрозрачными поверхностными покрытиями по сдвигу фаз сигналов фотоприемника, имеющего два кольцевых р-п-перехода, принимающих ИК излучение поверхностной концентрической тепловой волны, возбуждаемой в материале зондирующим малой мощности излучением, изменяющимся по гармоническому закону.

8. Предложены и теоретически обоснованы два новых метода ИК дефектоскопии, в которых датчиком ИК ихгучения служит фотоприемник типа "сэндвич" на СёЩТе, чувствительный в двух спектральных диапазонах ЛА.1 = 3...5 мкм и АЛ2 = 8... 12 мкм. В первом методе, после подачи на поверхность исследуемого непрозрачного материала короткого импульса лазерного излучения, синхронно и независимо регистрируются фотосигаалы и 12 и скорости их изменения в диапазонах ДД| и А&г от одной и той же тепловой зоны объекта. Теплофизические параметры и глубину залегания дефектов определяют путем деления отношения (с11у1сН)11\ диапазона ДА1 на (сНгМг)//г диапазона АХг. Метод уменьшает влияние излучательной способности объекта на результаты измерений, а также повышает инструментальную точность за счет исключения аппаратных функций обоих спектральных диапазонов. Во втором методе на исследуемый непрозрачный материал с поверхностным покрытием подаются короткие импульсы (~ 10"* с) лазерного излучения с частотой Д модулированные по амплитуде с частотой о>« О, и каналом ДА2 регистрируются ¡(¿//г/с/г) импульсов теплового излучения материала с частотой Д а сигнал по каналу ДД| от тепловой волны с частотой «эдемодулируется с последующей регистрацией разности фаз между тепловой волной и излучением лазера, и по^с/Д/с/г), частоте а> и сдвигу фаз определяется коэффициент температуропроводности покрытия материала а, его толщина к и размер тепловой неоднородности <5 под ним.

Содержание диссертации опубликовано в следующих основных работах

1. Туринов В.И, Квантовая эффективность фотодиодов на основе СёЩТе //ЭТ. Сер. 11. Лазерная техника и оптоэлектроника. -1984. -В. 1(27). -С.88-98.

2. Туринов В.И. Фотогальванические многоцветные приемники инфракрасного диапазона //ЭТ. Сер. 11. Лазерная техника и оптоэлектроника. -1984. -В.5(31).-С.91-101.

3. Туринов В.И. Температурная зависимость обнаружительной способности фотодиодов на антимониде индия //ЭТ. Сер. 11. Лазерная техника и оптоэлектроника. -1985. -В.2(33). -С.90-92.

4. Кошелева В.И., Туринов В.И. Исследование инвертирующих отжигов твердых растворов СёхЩ,_хТе //ЭТ. Сер. 6. Материалы. -1987. -В.5(226). -С.76-78.

5. Туринов В.И. Фотодиоды на антимониде индия для тепловизионных систем //Электронная промышленность. -1987. -В. 8. -С.41-42.

6. Туринов В.И. Пороговая разность температур оптико-электронной системы с фотодиодами на СёЩТе //ЭТ. Сер. 11. Лазерная техника и оптоэлектроника. -1987. -В.1(41).-С.51-58.

7. Туринов В.И. Пороговая разность температур оптико-электронной системы с фотодиодами на СёЩТе для атмосферных окон 3,0...5,0 мкм и 8... 14 мкм //ЭТ. Сер. 11. Лазерная.техника и оптоэлектроника. -1987. -В.2(42). -С.58-63.

8. Туринов В.И. Оптимизация фотодиодов на СёЩТе по пороговой разности температур оптико-электронной системы //Электроника СВЧ. Сер. 1.-1987. -В.8. -С.28-31.

9. Туринов В.И. Фотодиоды на СёЩТе с охлаждаемыми коротковолновыми фильтрами //ЭТ. Сер. 11. Лазерная техника и оптоэлектроника. -1988. -В.3(47) .-С.86-91.

10. Туринов В.И. Иммерсионные фотоприемники ИК диапазона на СёЩТе //ЭТ. Сер. 1. СВЧ. -1988.-В. 10. -С.3-7.

И. Туринов В.И. Тепловизионные приемники диапазона 8... 14 мкм //ЭТ. Сер. 11. Лазерная техника и оптоэлектроника. -1988. -В.3(47). -С.83-86.

12. Туринов В.И. Динамическое сопротивление фотодиодов на твердых растворах СёЩТе //ЭТ. Сер. 11. Лазерная техника и оптоэлектроника. -1989. -

B.4(52).-С.61-65.

13. Туринов В.И. Граничные значения ЯоЛ фотодиодов на СёЩГе //ЭТ. Сер. 1.-1989. -В. 10. -С.63-64.

14. Туринов В.И. Оптическая передаточная функция фотодиодов ИК диапазона с кейновской зонной структурой //Оптика и спектроскопия. -1989. -Т.66, № 4. -С.868-873.

15. Туринов В.И: Фотодиоды на СёЩТе для гетеродинного детектирования на СО2-лазере //ЭТ. Сер. 11. Лазерная техника и оптоэлектроника. -1989. -В.4(52). -С.57-61.

16. Туринов В.И. О стабильности параметров изделий ФД-511 и ФД-294 //ЭТ. Сер. 8. Управление качеством, стандартизация, метрология, испытания. -1989.-В.4(136).-С.70-72.

17. Туринов В.И. Анализ параметров фотоприемных устройств с фотодиодами на СбЩГе//3Т. Сер. З.Микроэлектроника.-1989.-В.4(133).-С.67-69.

18. Туринов В.И. Исследование электрических характеристик переходов на СёЩТе //ЭТ. Сер. 1. Электроника СВЧ. -1990. -В.8. -С.3-5.

19. Туринов В.И. Крутизна преобразования фотодиодов с кейновской зонной структурой//Радиотехника и электроника.-1990.-Т.35, №5.-С. 1073-1080.

20. Берников Е.В., Гапонов С.С., Туринов В.И. Многоспектральная ИК дефектоскопия //Электронная промышленность. -1990. -В.1. -С.35-36.

21. Туринов В.И. Автоматизация измерений электрофизических параметров полупроводников //ЭТ. Сер. 1. СВЧ электроника. -1991. -В.1 (445). -С.30-32.

22. Туринов В.И. Исследование емкостных характеристик л+-р-переходов на твердых растворах СёЩТе //ЭТ. Сер. 1. СВЧ Электроника. -1992. -В.2(446). -

C.14-16.

23. Туринов В.И. Пространственно-частотная характеристика объекта переменной яркости //Радиотехника и электроника. -1992. -Т.37, №11. -С. 1973-1977.

24. Туринов В.И. Передача контраста переменного по яркости объекта детектором с кольцевыми /ь-и-переходами //Оптика и спектроскопия. -1992. -Т.72, №1.-С.239-242.

25. Туринов В.И. К вопросу об определении теплофизических характеристик материалов //ЖТФ. -1992. -Т.62, № 8. -С.175-180.

26. Берников Е.В., Талонов С.С., Туринов В.И. K оптимизации параметров отражателя для ИK дефектоскопии //ЭТ. Сер. 11. Лазерная техника и оптоэлектро-ника. -1992. -В. 1-2(б2-б3). -С. 108-111.

27. Туринов В.И. Электрофизические свойства твердых растворов CdxHgi. хТе и фотоэлектрические параметры фотодиодов на их основе //Обзоры по электронной технике. Сер. 1. СВЧ-Техника. -1992. -В. 1б(1б87). 91 с.

28. Turinov V.I. Contrast Transmission ofa variable-brightness object by a detector with ring p-n junction //The Optical Society ofAmerica. -1992. -N 10. -P. 131-132.

29. Turinov V.I. Immersed photodiodes for IR range from 8 to 14 мт //SPIE. -1993.-V.2161.-P.82-89.

30. Turinov V.I. Optical and thermophysical parameters measurement using sandwich photodetectors //SPIE. -1993. -V.2161. -P.153-157.

31. Туринов В.И. Метод оптической многоспектральной ИK дефектоскопии //Дефектоскопия. -1993. -В.б. -С.24-28.

32. Гапонов С.С., Туринов В.И. Особенности формирования термографических изображений в многоспектральной ИK дефектоскопии //1б-я н. -т. конф. "Высокоскоростная фотография, фотоника и метрология быстропротекающих процессов". Москва, ВНИИОФИ, 23 - 25 ноября 1993. Тезисы. -С.79.

33. Дружинина Л.В., Туринов В.И., Шлемский А.А. Способ изготовления гибридных фотодиодных матриц на InSb //ЭТ. Сер. 1. СВЧ-Техника. -1994. -В.2(4б2).-С.51-б3.

34. Туринов В.И. Фотодиоды naCdHgTe в составе оптико-электронных систем. Обзоры по электронной технике //СВЧ-Техника. Сер. 1. -1994. -В.5(1703). З8.с.

35. Туринов В.И. Аберрационные эффекты, ограничивающие кружок рассеяния в иммерсионных приемниках ИK диапазона //ЭТ. Сер. 1. СВЧ-Техника. -1995.-В.2(4бб).-С.З-б.

36. Гапонов С.С., Туринов В.И. Способ увеличения глубины обнаружения дефектов в многоспектральной ИK дефектоскопии //17-я н.-т. конф. "Высокоскоростная фотография, фотоника и метрология быстропротекающих процессов". Москва, ВНИИОФИ, 29 - 30 ноября 1995. Тезисы. -С.29.

37. Гапонов С.С., Туринов В.И. Импульсно-модуляционный метод термографического контроля образцов с глубоко расположенными дефектами //Дефектоскопия. -199б. -В.И. -С.71-77.

38. Туринов В.И. K вопросу об измерении скорости удаленных объектов по измерениям положения и размеров оптического изображения //Радиотехника и электроника. -199б. -Т.41, № 5. -С.548-551.

39. Туринов В.И. Измерение коэффициента температуропроводности поверхностных слоев непрозрачных твердых тел. //ЖТФ. -1997. -Т.б7, № 8. -С. 128-130.

40. Туринов В.И. K задаче обнаружения тепловых неоднородностей в двухслойной пластине из непрозрачных твердых материалов //ЖТФ. -1997. -Т. б7, № 10.-С.129-131.

41. Гапонов С.С., Туринов В.И. K задаче измерения оптических и теплофи-зических констант образцов "сэндвич" приемниками ИK диапазона //18-я н.-т. конф. "Высокоскоростная фотография и фотоника". М. ВНИИОФИ, 2б - 2 7 ноября 1997. Тезисы.-С.30.

42. Туринов В.И. Аподизирующее действие входного зрачка у иммерсионных фотоприемников ИК диапазона//Радиотехника и электроника. -1998. -Т.43, № 6. -С.759-762.

43. Туринов В.И. Амплитудные и фазовые спектры "сэндвич" приемников ИКдиапазона с транспарантами/Юптический журнал. -1998. -Т.65, № 4. -С.56-59.

44. Бирюлин П.В., Дудко СА, Коновалов С.А., Пелевин ЮА, Туринов В.И. Исследование границы раздела ZnS-CdHgTe //ФТП. -2003. -Т. 37, № 12. -С.1431-1434.

45. Бирюлин П.В., Туринов В.И., Якимов Е.Б. Исследование характеристик фотодиодных линеек на InSb //ФТП. -2004. -Т. 38, № 4. -С.498-503.

46. Бирюлин П.В., Туринов В.И., Якимов Е.Б. Исследование утечек по поверхности у фотодиодов на CdHgTe //ФТП. -2004. -Т. 38, № 7. -С890-895.

47. Бирюлин П.В., Кошелева В.И., Туринов В.И. Исследование электрофизических свойств CdxHgj_xTe //ФТП. -2004. -Т. 38, № 7. -С.784-790.

Патенты

48. Туринов В.И. Иммерсионный фотодиод. Авт. свидетельство, № 275019 от 13.07.87. МКИ4 Н OIL 32/8/.

49. Туринов В.И. Иммерсионный фотоприемник ИКдиапазона//Патент РФ № 2071147, заявл. 22.04.94; Бюлл. № 36, 1996 г.

50. Берников Е.В., Талонов С.С., Туринов В.И. Способ ИК дефектоскопии //Патент РФ № 2059230, заявлен 27.11.92. Бюлл. № 12,1996 г.

51. Туринов В.И. Способ изготовления гибридной фотодиодной матрицы на антимониде индия //Патент РФ 2069028, заявл.21.03.98; Бюлл. № 31,1996 г.

52. Гапонов С.С., Туринов В.И. Способ измерения коэффициента температуропроводности материала и устройство для его осуществления //Патент РФ № 2072516, заявлен 01.03.93. Бюлл. № 3,1997 г.

53. Туринов В.И. Термоволновой способ измерения коэффициента температуропроводности материала //Патент РФ, заявка № 96109500/25 от 08.05.96 г; положительное решение от 22.04.97г.

54. Туринов В.И. Способ измерения коэффициента температуропроводности материала //Патент РФ, заявка№ 96109504/25 от 08.06.96 г.; положительное решение от 05.01.97 г.

55. Берников Е.В., Гапонов С.С., Туринов В.И. Устройство для бесконтактного неразрушающего контроля материалов //Патент РФ № 2073851, заявлен 24.11.92. Бюлл. №5,1997г.

56. Туринов В.И. Устройство для измерения скорости объекта //Патент РФ № 2089916, заявлен 21.03.94. Бюлл. № 15,1997 г.

57. Гапонов С.С., Туринов В.И. Способ двухспектральной импульсно-частотной дефектоскопии //Патент РФ № 2114421, заявлен 31.05.96. Бюлл. № 18, 1998 г.

Подписано в печать 24.06.2004 Бумага офсетная Формат 60 х 90'Лб Объем. 2,375 п. л.

Тираж 100 экз. Заказ 491

Отпечатано с готовых оригинал-макетов в типографии Издательства «Учеба» МИСиС, 117419, Москва, ул. Орджоникидзе, 8/9 Тел.: 954-73-94,954-19-22 ЛР№01151 от 11.07.01

»16213

Содержание

Введение

1 Состояние проблемы и задачи исследования

1.1 Фотоприемники ИК диапазонов 3.5и8.14 мкм

1.2 Состояние проблемы согласования параметров приемников и оптико-электронных 16 систем

1.3 Задачи исследования

2 Параметры фотодиодов ИК диапазонов 3.5 и 8. 14 мкм

2.1 Чувствительность и обнаружительная способность фотодиодов

2.2 Коэффициент поглощения в кейновских полупроводниках

2.3 Квантовая эффективность фотодиодов

3 Измерение параметров материалов и исследование их свойств

3.1 Разработка методов и средств контроля электрофизических и фотоэлектрических 32 параметров материалов InSb, РЬТе и CdHgTe

3.2 Исследование электрофизических свойств InSb и РЬТе 35 3 .3 Исследование электрофизических свойств CdHgTe

3.4 Выводы

4 Фотодиоды на InSb, РЬТе и CdHgTe

4.1 Технология изготовления фотодиодов на InSb, РЬТе и CdxHgixTe

4.2 Исследование электрических характеристик фотодиодов на InSb и РЬТе

4.3 Исследование электрических характеристик фотодиодов на CdHgTe

4.4 Квантовая эффективность, чувствительность и обнаружительная способность фото- 96 диодов на InSb, РЬТе и CdHgTe

4.5 Фотогальванические многоцветные приемники инфракрасного диапазона

4.6 Конструкция и параметры фотодиодов ИК диапазона

4.7 Выводы

5 Фотоприемники в составе оптико-электронных систем

5.1 Крутизна преобразования фотодиодов с кейновской зонной структурой

5.2 Оптическая передаточная функция фотодиодов ИК диапазона с кейновской зонной 148 структурой

5.3 Фотодиоды для гетеродинного детектирования на СОг-лазере

5.4 Пороговая разность температур оптико-электронной системы с фотодиодами на ос- 159 нове твердых растворов

5.5 Фотодиоды ИК спектра с охлаждаемыми длинноволновыми фильтрами

5.6 Анализ параметров фотоприемных устройств с фотодиодами на CdHgTe

5.7 Иммерсионные фотодиоды ИК диапазона на CdHgTe

5.8 Выводы 196 6 Характеристики тепловых объектов и применение фотодиодов

6.1 Пространственно-частотная характеристика объекта переменной яркости

6.2 Передача контраста переменного по яркости объекта фотодетектором с кольцевыми 202 р-л-переходами

6.3 Методы определения теплофизических характеристик материалов

6.4 Многоспектральная ИК дефектоскопия

6.5 Оптимизация блоков устройства для ИК дефектоскопии

6.6 Выводы 240 Заключение 242 Литература 245 Приложение

т

Из всей ИК области спектра к теме данной работы относятся два диапазона, 3.5и8.14 мкм, соответствующих окнам прозрачности атмосферы, на которые ориентируются разработчики оптико-электронных систем и приемников, функционирующих при температуре жидкого азота и конструктивно изготавливаемых в вакуумных криостатах.

Известна широкая гамма приемников на эти диапазоны, действующих на различных физических явлениях. В свою очередь системы можно разделить на три группы по способу сканирования пространства тепловых объектов. Это системы с одиночными приемниками, с линейками приемников и матрицами. К теме нашего исследования относятся приемники для систем первого и второго типов, таких как тепловизоры для медицинской диагностики, приборы ночного видения, приборы для наблюдения тепловых изображений промышленных зданий и линий электропередач, устройства для ИК дефектоскопии материалов, диагностики газов, приборы для поисковых и полицейских задач, охранные устройства, и ряд аналогичных им.

Тепловые, пироэлектрические приемники и примесные фоторезисторы не подходят для целей обозначенного применения. Эти приемники могут конкурировать с фотодиодами по основному параметру, обнаружительной способности D*, а точнее по пороговой разности температур АГпор в ф составе систем, только в матричном исполнении.

Когда же требуется высокая чувствительность и быстродействие, то на диапазон 3. 5 мкм отдают предпочтение приемникам на InSb [1], а на 8. 14 мкм приемникам из CdHgTe [2]. Отметим, что акцент разработок на этих материалах сместился в последнее время на создание фотодиодных линеек и матриц [3-5].

Приемники из РЬТе чувствительны в том же спектральном диапазоне, что и приемники из InSb. По D* они находятся на уровне приемников из InSb, но из-за высокого значения диэлектрической константы, eg = 400 [6] (по данным работы [7] et = 800 при Т = 78 К), они не в состоянии конкурировать с приемниками из InSb на частотах выше / >20 кГц, т. е. в системе со сканированием одиночными приемниками. Однако при современной тенденции перехода на матричное исполнение приборов ИК диапазона они вполне могут конкурировать с приемниками из InSb, когда частотный диапазон работы матричного приемника определяется только частотой кадра изображения. В этом случае та же es выступает уже как преимущество матрицы на РЬТе, более стойкой к электромагнитным помехам по сравнению с матрицей из InSb (es = 17.78 (78К) [6]). Ктому же энтальпия образования PbTe#0f(298) = -16.39 ккал/моль в 2.3 раза выше, чем у InSb#<rf(298) = -♦ 7.3 ккал/моль, и по величине сравнима с энтальпией образования такого широкозонного полупроводника как GaAs Н0*(298) = -17.7 ккал/моль [6]. То есть приемники из РЬТе могут выдерживать без значительного ухудшения параметров дозы радиационного облучения примерно в

2.3 раза выше, чем приемники из InSb [8]. Это является одной из причин интереса к разработке и исследованию приемников на РЬТе, наряду с приемниками из InSb.

В области разработок тепловизионных систем широкого применения, предназначенных для наблюдения тепловых полей низкотемпературных объектов на уровне естественного фона, идет интенсивное освоение спектрального диапазона 8. 14 мкм, приемники для которого разрабатывают в основном из CdHgTe [9-12]. Полупроводниковые твердые растворы CdHgTe, также как например PbSnTe и PbSnSe, привлекают внимание разработчиков тем, что они дают возможность, варьируя составом х, выбирать граничную длину волны кт приемников и тем самым оптимизировать спектральные характеристики и интегральные параметры приемников и систем, в частности, проводить согласование со спектральными характеристиками пропускания атмосферы.

До начала постановки данной темы приемники на InSb в стране разрабатывали и изготавливали в виде фоторезисторов. Фотодиоды изготавливали меза-технологией из р-п-переходов, получаемых методом вытягивания из расплава. Из материала же CdxHgi-xTe изготавливали только фоторезисторы. Поскольку у фоторезисторов и меза-переходов ниже точность выдержки размеров, и связанных с ними фотоэлектрических параметров, чем у р-и-переходов, получаемых методами ионной имплантации и планарной технологии, то это изначально накладывало ограничения на многие сферы их применения. Этот недостаток выступил на первый план особенно явно тогда, когда начался переход на создание линеек и матриц из этих материалов, например, с размерами /т-и-переходов 50x50 мкм и меньше, с зазором между ними меньше 10 мкм. Конструктивно приемники разрабатывали исключительно в металло-стеклянном исполнении. Основной недостаток таких криостатов - низкая термическая и механическая прочность.

Ill Y TV VI

Указанные материалы являются соединениями разных групп А В , А В и твердыми растворами переменного состава х, но по структуре энергетических зон относятся к так называемым кейновским узкозонным полупроводникам, что дает основание рассматривать и обобщать физические процессы в фотодиодах этой группы с единой точки зрения, при этом изготовленных единообразной технологией. Эти материалы имеют ряд особенностей, как, например, маленький коэффициент краевого поглощения и высокую подвижность электронов, что вызывает, в частности, при диффузии сильное размывание "пакета" фотоносителей по отношению к первичному потоку фотонов, поступающих на чувствительную площадку, и влияет на параметры фотодиодов. В литературе не ставились вопросы о влиянии этого эффекта на частотно-контрастную характеристику (ЧКХ) фотодиодов, и как это отражается на оптической передаточной функции (ОПФ) системы. Не решалась и такая задача, как согласование переменного по размерам и яркости теплового объекта, создаваемого на поверхности непрозрачного твердого материала излучением лазера, с условиями считывания сигналов системой, задача, которая относится к ИК дефектоскопии. Не рассматривалась и задача о ЧКХ фотодиода в виде кольцевого/>-и-перехода, т. е. пространственный спектр, который он пропускает, и ряд других задач, указанных ниже в пункте научной новизны работы.

Сказанное выше определяет актуальность постановки работы, в которой необходимо было охватить проблему как создания фотодиодов ИК диапазонов 3.5 и 8. 14 мкм методами современной ионной имплантации в сочетании с планарной технологией, пассивирующими и просветляющими покрытиями для обеспечения высокой квантовой эффективности 7/, конструктивно выполненных в полностью металлических криостатах с оптимальными масса-габаритными показателями, надежными и долговечными в эксплуатации, так и исследование их параметров во взаимосвязи с решением теоретических задач, рассматривающих функционирование их в составе систем.

Целью настоящей работы являлось разработка и исследование фотодиодов на InSb, РЬТе и CdHgTe РОС диапазонов 3.5и8.14 мкм и установление критериев согласования их параметров и параметров оптико-электронных систем для оптимального обнаружения и пространственного разрешения тепловых объектов.

Достижение поставленной цели требовало разработать основы единообразной технологии фотодиодов, определить их максимально достижимые теоретические и экспериментальные параметры, провести исследования функционирования фотодиодов в системах по обнаружению и распознаванию сложных, различной природы тепловых объектов в предельных условиях их применения, - на больших дистанциях наблюдения, при выявлении низкоконтрастных объектов, объектов с различной или переменной излучательной способностью е, - и установить критерии, с помощью которых можно прогнозировать параметры систем, а значит и новые области их применения.

При этом необходимо было выполнить следующие задачи.

1. Разработать основы единообразной технологии (планарной, с ионной имплантацией) фотодиодов на InSb, РЬТе и CdHgTe, провести исследование их с выявлением зависимости их параметров от свойств исходных материалов и режимов эксплуатации.

2. Решить теоретические задачи согласования фотодиодов с системами, с целью увеличения вероятности распознавания тепловых объектов путем улучшения контрастности их изображений, оптимизации системы и фотодиодов с атмосферным "окном" и с электронным трактом.

3. Разработать и теоретически обосновать новые методы измерения теплофизических констант материалов, позволяющие упростить процедуру измерений, уменьшить влияние е на результаты измерений, повысить точность измерений, расширить интервал значений измеряемой величины и номенклатуру возможно исследуемых материалов.

Научная новизна работы

1. Показано, что для отбора материала CdxHgi-xTe для изготовления фотодиодов с прогнозируемыми параметрами, помимо измерений Rh и р0 при Т = 78 К, необходимо измерять температурные и полевые зависимости Rn(T,B) и p0{TJB\ спектры фотопроводимости материала и температурные зависимости поперечного магнитосопротивления Ар/р(В). Для отбора же материала, который пойдет на изготовление фотодиодных линеек и матриц, этих измерений недостаточно, необходим еще контроль структурного совершенства материала, в частности, рентгено-струюурные измерения.

2. У CdxHgi-xTe в запрещенной зоне выявлены мелкие уровни с Е* - Ev = 8. 12 мэВ, создаваемые однозарядными вакансиями Унй+ и связанные с зоной Ev, и глубокие уровни с Et=Ev + 0.6£g) связанные с зоной Ес. Было определено, что они ведут себя как ловушки и слабо влияют на параметры фотодиодов. Рекомбинационными уровнями, сильнее влияющими на параметры фотодиодов, являются уровни cEt-Ev&36 мэВ. Среди этой группы уровней есть уровни cEt»Ev + 0.26£g, т. е. связанные с зоной Ес, и есть не зависящие отЕ6, следовательно от составах CdxHgi.KTe, и, вероятнее всего, последние создают примесные атомы.

3. Получено теоретическое выражение для крутизны преобразования S-, фотодиодов из 4 материалов с кейновской зонной структурой, и на его основе проведены теоретические исследования

ЧКХ фотодиодов на CdxHgi.xTe с от 1.8 до 18.0 мкм и ряда размеров г0 чувствительной площадки. По ЧКХ фотодиодов определены условия согласования г0 с размером пятна рассеяния изображения точечного объекта в зависимости от Яс0 фотодиодов на CdxHgi.xTe, необходимые для передачи контраста объекта, максимально приближенного к истинному.

4. Показано, что ДГпор тепловизионной системы критично к выбору по Лео фотоприемника. Особенно резко зависимость А77ПоР(Л») системы проявляется при наблюдении удаленных тепловых объектов, когда имеется затухание излучения в атмосфере в ИК диапазонах 3.5и8.14 мкм. Кроме того, показано, что системы с фотодиодами как того, так и другого диапазона не являются оптимальными по АГпор при наблюдении как низкотемпературных, так и высокотемпературных объектов.

5. Впервые предложена автором и теоретически обоснована идея применения "сэндвич" фотоприемников для ИК дефектоскопии [13], реализованная в фотоакустическом микроскопе ФМ-5М [14-20]. Это позволило уменьшить влияние на результаты измерения такого неопределенного параметра как излучательная способность е объектов.

6. Дано теоретическое обоснование преимущества использования иммерсионных линз в фотоприемниках на CdxHgi-xTe диапазона 8. 14 мкм, что было подтверждено экспериментально на тепловизоре ТВ-03.

7. Решены следующие теоретические задачи и на их основе предложены и разработаны новые методы измерения параметров тепловых объектов: задача согласования переменного по размерам и яркости теплового объекта с параметрами считывания сигналов системой; задача о спектре ЧКХ фотоприемника в виде кольцевого />-/2-перехода; задача, связанная с новым методом измерения параметров тепловых объектов с помощью ИК фотоприемника из двух кольцевых /^-«-переходов, упрощающим измерение коэффициента температуропроводности а тепловых объектов и уменьшающим влияние е на результаты измерения, а при известном а из рассмотренной теоретически задачи следует, что данным методом можно измерять геометрические размеры теплового объекта переменного по размерам и яркости. Рассмотрены и решены теоретические задачи определения параметров объекта из измерений теплового излучения, принимаемого от объекта "сэндвич" фотоприемником в диапазонах 3.5 и 8. 14 мкм. Проведен теоретический анализ пространственной фильтрации тепловых объектов системой с "сэндвич" приемником ИК диапазона с двумя полупрозрачными транспарантами с решеткой Фурье и Френеля и рассмотрены два варианта пространственной селекции объектов по размерам, представляющих практический интерес.

Совокупность полученных в работе экспериментальных данных и теоретических положений можно рассматривать как решение крупной научной проблемы : целевой разработки фотоприемников под активные и пассивные огггико-электронные системы среднего и дальнего ИК диапазонов для получения новой информации о тепловых объектах и повышения ее достоверности.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Установлено, что для фотодиодов на InSb оптимальными режимами эксплуатации по D* следует считать температуры Т <, 100 К и смещения U < —100.—150 мВ, причем в диапазоне температур Т= 90. 100 К D* ограничена генерационными процессами в ОПЗ перехода, а режим ограничения фоном D* начинается при Т< 90 К.

2. Получено, что в запрещенной зоне CdxHgixTe мелкие уровни с Et- = 8 . .12 мэВ и глубокие уровни сЕ^=Еу + 0.6Е% являются ловушками, они слабо влияют на параметры фотодиодов, а рекомбинационными уровнями, сильнее влияющими на параметры фотодиодов, являются уровни с £tw£v+ 0.26£g.

3. Установлено, что у реальных фотодиодов с Ате > 4 мкм их оптическая передаточная функция увеличивает весовую долю низкотемпературных участков объекта и занижает -высокотемпературных. Это искажение тем сильнее, чем меньше размер фотодиода г0, больше его Л» и шире спектральный диапазон чувствительности. Для передачи контраста объекта, максимально приближенного к истинному, при согласовании размера чувствительного слоя г0 с размером пятна рассеяния изображения точечного объекта за оптимальное следует считать условие, когда пятно вписывается в размер г0 по уровню м> » 0.3 от максимальной освещенности в центре пятна. С уменьшением частоты сканирования/0 или размера г0 оптимум сдвигается к w » 0.4. При увеличении Л» фотодиодов их передаточная функция расплывается, и система становится не столь критична к согласованию размера г0 с размером пятна рассеяния.

4. Показано, что при наблюдении удаленных объектов в диапазоне 8. 14 мкм, когда происходит затухание излучения в атмосфере, для достижения минимальной А7пор тепловизионной системы в ней следует применять фотодиоды на CdxHgixTe с Х^ = 11 ±1 мкм, а для спектрального диапазона 3. 5 мкм фотодиоды с/U = 4.0 ±0.1 мкм. Система с фотодиодами на CdxHgixTe с /U = 4.0 мкм дает улучшение А7Пор примерно в 2 раза по сравнению с системами с фотодиодами на InSb с Л» = 5.4 мкм и является оптимальной по АТиор в диапазоне 3. 5 мкм.

5. Методы измерения теплофизических характеристик непрозрачных твердых материалов с помощью устройств с фотодиодами ИК диапазонов, имеющими предложенную конфигурацию чувствительных элементов, и выведенные аналитические соотношения позволяют уменьшить влияние излучательной способности материала на результаты измерения, понизить тепловые нагрузки на материал, получать информацию о дефектах в поверхностных слоях твердых непрозрачных материалов и идентифицировать их по размеру и коэффициенту температуропроводности.

Апробация работы. Результаты диссертации изложены в 16 научных статьях в ж. АН СССР (РФ), в 2-х статьях в ж. SPffi и в 1-ой статье в ж. The Optical Society of America. Опубликованы также в 2 обзорах, в 24 научных статьях в ряде серий отраслевого сб. Электронная техника, в 25 тезисах докладов на Всесоюзных н.-т. конференциях, в 9 н.-т. отчетах по НИОКР. По теме работы получено 9 патентов и 1 авторское изобретение.

Практическая значимость работы. По выполненным автором и внедренным в производство на ФГУП «Hi111 «Исток» ОКР было произведено, начиная с 1981 г. по 1991 г., и поставлено заводу «Агат» 1100 приборов ФД-511-1 на общую сумму 1.76 млн. руб. (по курсу 80-х гг.) для комплектования фотодиодами серийно выпускаемого тепловизора ТВ-03, который широко использовался в народном хозяйстве страны в 80-е и в начале 90-х годов. В 2003 г. возобновлены поставки заводу «Агат» фотодиодов ФД-511-1 при плане 50 шт. в год для комплектования тепловизоров ТВ-04, новой разработки такого типа приборов заводом «Агат». Кроме того, фотодиоды ФД-511 и ФД-294 были поставлены в ИТПМ г.Новосибирск, институту Оптики Атмосферы г.Томска, ВНИИОФИ, МИФИ, НПО «Алмаз», ВНИИМИСП, НПО Лазерные ф Измерительные Системы, ФИАН, ИОФАН, ИВТАН г.Москва, ОКБ завода «Тантал» г.Саратова, институту Прикладной Оптики г.Казань и в ряд других городов и организаций страны. Разработанные двухдиапазонные, на 3.5 и 8.12 мкм, ИК фотоприемники "Дцран" с чувствительными элементами типа "сэндвич" изготавливались и поставлялись штучно по заказам.

Результаты диссертационной работы были использованы ИОФАН, г. Москва, в экспериментах по исследованию загазованности городских улиц с помощью изделия ФД-294-2 (фотодиоды из CdxHgixTe, ЛЯ = 8. 12 мкм) на длине волны излучения Я = 10.6 мкм. Использование фотодиодов ФД-294-2 и научных положений диссертации позволило в МИФИ, на кафедре «Лазерная физика», увеличить точность детектирования химических и биологических веществ разработанным на кафедре спектрополяриметром ИК диапазона на СО2-лазере. Организацией «Спецгаздиагностика» были успешно внедрены изделия ФД-294-1 (фотодиоды из InSb, ДА= 3.5 мкм) в устройство по обнаружению утечек метана в магистральных газопроводах по поглощению излучения гелий-неонового лазера на Я = 3.39 мкм, что привело к значительному увеличению дальности зондируемой лучом лазера трассы, с 80 до 200 м.

Расчетные данные, изложенные в диссертационной работе, по оптимизации у двухдиапазонного тепловизора каналов 3.5 и 8.12 мкм при наблюдении удаленных объектов, когда учитывается пропускание излучения атмосферой, легли в обоснование выбора спектральных диапазонов. А при разработке многоспектрального томографа ФМ-5М, получившего серебряную медаль на международном салоне по перспективным работам и изобретениям "ЭВРИКА-95" в ноябре 1995 г., г. Брюссель, применялся двухдиапазонный "сэндвич" фотоприемник "Ядран" и развитые теоретические положения об уменьшении влияния излучательной способности на результаты измерения. Это позволило, например, при контроле с помощью томографа ФМ-5М высоковольтных кремниевых транзисторов типа КТ-872 увеличить глубину обнаружения дефектов пайки в два раза, с 350 мкм до 700 мкм, а при исследовании лазерных швов у высоконадежных титановых корпусов кардиостимуляторов (вживляемых в организм, срок функционирования не менее 20 лет) уверенно выявлялись дефекты сварки швов и трещины размером ~ 0.1. 1.0 мкм, которые не удавалось обнаружить другими методами контроля.

Развитые теоретические положения об уменьшении влияния излучательной способности на результаты измерений, вместе с изделием "Ядран", были использованы также в Физико-энергетическом институте в г. Обнинске для контроля перегрева ТВЭЛов, что обеспечило существенное ослабление влияния неоднородностей степени черноты поверхности контролируемого изделия на измерение температуры, что является необходимым условием повышения достоверности обнаружения и определения тепловых параметров дефектов типа отслоения между топливным сердечником и оболочкой ТВЭЛа.

Структура изложения материала диссертационной работы

В первой главе приводится краткий литературный обзор состояния с разработкой приемников диапазонов 3.5и8.14 мкм и вопросами их согласования с системами, и определена цель и задачи исследований.

Во второй главе даны соотношения для основных параметров фотодиодов ИК диапазона, характеризующих их как преобразователей теплового излучения в электрический сигнал.

В третьей главе отражены результаты разработки комплекса методик и установок контроля электрофизических и фотоэлектрических параметров узкозонных полупроводников, а также результаты измерения параметров материалов после технологических обработок, связанных с изготовлением /^-«-переходов, исследование электрофизических и фотоэлектрических свойств материалов InSb, /г-РЬТе и CdHgTe.

В четвертой главе изложена технология изготовления ионной имплантацией в сочетании с планарной технологией /?-я-переходов на InSb, РЬТе и CdHgTe, исследование электрических характеристик/?-/ьпереходов и их связь с электрофизическими параметрами исходных материалов, влияние глубоких уровней в запрещенной зоне на параметры фотодиодов. Приведены результаты экспериментального исследования и теоретические расчеты квантовой эффективности 77, токовой чувствительности Si и обнаружительной способности D* фотодиодов. Приведены результаты разработки фотогальванических двухдиапазонных фотоприемников типа "сэндвич" структур и теоретические расчеты их параметров. Рассмотрены теоретически также амплитудные и фазовые спектры "сэндвич" приемника ИК диапазона с транспарантами Фурье и Френеля. Там же представлены технические характеристики разработанных фотодиодов ФД-511-1, ФД-511 -2, ФД-294-1 и ФД-294-2 на спектральные диапазоны 3.5 и 8. 12 мкм для эксплуатации в тепловизионных системах.

Пятая глава посвящена теоретическому анализу функционирования фотодиодов спектральных диапазонов 3.5 и 8.14 мкм в составе оптико-электронных систем и условиям оптимального согласования параметров фотодиодов с параметрами систем, настроенных на обнаружение тепловых объектов.

В шестой главе приведены результаты теоретического рассмотрения ПЧХ объекта переменной яркости и переменного размера и его пространственной селекции, представлены результаты теоретического обоснования новых методов определения коэффициента температуропроводности а тепловых объектов.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы составляет 266 страниц, включая машинописный текст, 239 иллюстраций и 17 таблиц. Список использованной литературы состоит из 360 наименований.

6.6 Выводы

1. Получено теоретическое соотношение для ПЧХ объекта переменной яркости и переменного размера для задачи с мгновенным источником тепла. Рассчитаны теоретически ЧКХ объектов из меди и никеля в зависимости от приведенной пространственной частоты (1 - v/vB). Показано влияние спектров приемников на CdHgTe на спектр свертки для ряда отношений rjp0 размера приемника к характерному размеру р0 луча лазера, создающего тепловой источник излучения.

2. Решена теоретическая задача пространственной селекции объектов (пеленгация, измерение скорости) при сканировании изображения объекта в форме вытянутого эллипса кольцевым приемником. Показано, что импульсные сигналы приемника имеют особенности, которые дают возможность измерять угловые размеры объектов и составляющие V± и V\\ скорости их движения относительно оси приемника. Разобран пример использования для этого приемников на InSb (АЯ = 3.5 мк) и CdxHgi хТе (АЛ = 8.12 мкм).

3. Решена теоретическая задача и предложен метод определения коэффициента температуропроводности а, в котором датчиком сигнала служит фотодиод, состоящий из двух центрированных кольцевых планарных/т-и-переходов. Получены соотношения, связывающие коэффициент а с геометрическими параметрами переходов и моментами времени, соответствующими максимумам сигналов на них. Метод устраняет влияние излучательной способности s поверхности объекта на результаты измерений. Точность определения коэффициента а не зависит от спектрального диапазона чувствительности фотодиода, от которого зависит только температурное разрешение метода максимальное в диапазоне 5. 12 мкм.

4. Решена теоретическая задача определения послойно коэффициента температуропроводности а и толщины подповерхностных слоев d непрозрачных твердых тел из измерений разности фаз сигналов двух центрированных кольцевыхр-л-переходов фотодиодов, принимающих ИК излучение от концентрических тепловых волн на поверхности твердого тела, изменяющихся по гармоническому закону.

5. Решена теоретическая задача определения размеров дефектов £под непрозрачными поверхностными покрытиями по сдвигу фаз сигналов фотоприемника, имеющего два кольцевых р-п-перехода, принимающих ИК излучение поверхностной концентрической тепловой волны, возбуждаемой в исследуемом образце зондирующим малой мощности излучением, изменяющимся по гармоническому закону.

6. Решена теоретическая задача и предложен метод ИК дефектоскопии, в котором датчиком ИК излучения служит фотоприемник типа "сэндвич" на CdHgTe, чувствительный в двух спектральных диапазонах АХ\ = 2.5 мкм и ДЯг = 8. 14 мкм. В методе, после подачи на поверхность исследуемого непрозрачного материала короткого импульса лазерного излучения, синхронно и независимо регистрируются фотосигналы 1\ и h и скорости их изменения в диапазонах АЛ\ и ДЯг от одной и той же тепловой зоны объекта, имеющего температуру Т< 685 К. Теплофизические параметры и глубину залегания дефектов определяют путем деления отношения (dl\ldx)ll\ диапазона ДА] на (dIjldT)IIj диапазона ДЯ2. Метод уменьшает влияние излучателъной способности объекта на результаты измерений, а также повышает инструментальную точность за счет исключения аппаратных функций обоих спектральных диапазонов.

7. Решена теоретическая задача и предложен метод ИК дефектоскопии, в котором датчиком ИК излучения служит фотоприемник типа "сэндвич" на CdHgTe, чувствительный в двух спектральных диапазонах ДЯ] - 2.5 мкм и ДЯг = 8. 14 мкм. В методе на исследуемый непрозрачный образец с поверхностным покрытием подаются короткие импульсы Ю-8 с) лазерного излучения с частотой Д модулированные по амплитуде с частотой су« Д и каналом ДЯг регистрируются (dh/dx) импульсов теплового излучения образца с частотой Д а сигнал по каналу ДЯ1 от тепловой волны с частотой со демодулируется с последующей регистрацией разности фаз между тепловой волной и излучением лазера, и по (dl^dr), частоте сои сдвигу фаз определяется коэффициент температуропроводности покрытия образца а, его толщина И и размер тепловой неоднородности 6под ним.

8. Для системы, состоящей из лазера, эллипсоидального отражателя, линзы и ФПУ, применяемой для ИК дефектоскопии, предложена конструкция эллипсоидального отражателя и теоретически рассчитаны зависимости между параметрами системы и пороговой скоростью изменения фотосигнала dl/dx, принимаемого ФПУ от теплового источника, представляющего собой локально разогретую излучением лазера поверхность металлической пленки на изолирующей подложке.

Заключение

Решена научная проблема, включающая разработку технологии фотодиодов на кейновских узкозонных полупроводниках InSb, РЬТе и CdxHgixTe, установление критериев согласования параметров фотодиодов и оптико-электронных систем для оптимального обнаружения и пространственного разрешения тепловых объектов в ИК диапазонах 3. 5 и 8. 14 мкм, а также предложены, теоретически обоснованы и практически осуществлены новые методы измерения параметров тепловых объектов. Основные результаты работы сводятся к следующему.

1. Определены необходимые свойства исходных материалов InSb, РЬТе и CdxHgixTe и разработана технология изготовления фотодиодов с D* ограниченной фоном. Выявлены предельные температуры и смещения U, при которых у фотодиодов начинается падение/)*, а значит и ДГпор системы, из-за того, что тепловой шум становится сравним с фотонным. Для идеальных фотодиодов на InSb это температура Т« 140 К, а для экспериментальных не выше Т« 110 К и U не более -100. .150 мВ. Причем в диапазоне температур Т= 90. 100 KD* ограничена генерационными процессами в ОПЗ перехода, а оптимальный режим, режим ограничения фоном D*, начинается при Т< 90 К.

2. При исследованиях образцов w-CdHgTe была определена энергия уровней с глубиной £с - Et от 23 до 32 мэВ, авэтихжеобразцах/7-типа, после отжига, определена энергия уровнейEt-Ey в 32 и 48 мэВ. Кроме того, был впервые обнаружен глубокий уровень Е\-Еу& 0.7Eg, связанный с неизвестной примесью, имеющей амфотерный характер. У фотодиодов на CdxHgixTe из измерений туннельного тока через "примесные" уровни в запрещенной зоне были отмечены мелкие уровни cEt-Ev = 8. 12 мэВ, создаваемые однозарядными вакансиями Ун8+ и связанные с зоной Еу, и глубокие уровни с Et=Еу + 0.6£g, связанные с зоной Ес. Выявлено, что они ведут себя как ловушки и слабо влияют на параметры фотодиодов. Рекомбинационными уровнями, сильнее влияющими на параметры фотодиодов, являются уровни с Et - Еу « 36 мэВ. Среди этой группы уровней есть уровни с Et » Еу + 0.26Eg, т. е. связанные с зоной Ес, и есть не зависящие от Eg, следовательно от состава х CdxHgi.xTe, и, вероятнее всего, последние создают примесные атомы.

Теоретические расчеты и экспериментальные данные показали, что для достижения высоких значений т](Я) и Si(/l) фотодиодов на CdxHgixTe необходимо уменьшать/^ в/юбласти перехода. Однако на этом пути имеются принципиальные трудности технологического характера из-за особенностей синтеза и роста кристаллов CdHgTe, поэтому в настоящее время нет сообщений об изготовлении и+-р-переходовнаCdxHgixTe(х« 0.20) ср< МО16см-3 (78К) иг\> 0.7.

3. Разработаны в металлическом исполнении с оптимальными теплопритоками фотодиоды ФД-511-1, ФД-511-2, ФД-294-1 и ФД-294-2 на спектральные диапазоны 3.5 и 8. 12 мкм для эксплуатации в оптико-электронных системах. Фотодиоды отличаются высокой D*, повышенной механической и термической стойкостью. Разработан фотогальванический двухдиапазонный фотоприемник "Ядран" типа "сэндвич" структуры, у которого верхним является фотодиод на w-InSb с Л» = 5.3 мкми D* =2.310п смГц1/2Вт \ а нижним-фотодиод на CdxHgi.xTe с 11.2 мкм и D\ =3.2Ю10 смТц1/2Вт-1.

4. Теоретически рассчитаны ЧКХ фотодиодов HaCdxHgi.xTec/LcoOT 1.8 до 18.0мкм, определены условия оптимального согласования размера г0 чувствительной площадки фотодиода с пятном рассеяния изображения точечного объекта. Показано, что фотодиоды ИК диапазона, искажая истинный контраст объекта, имеют ЧКХ, которая увеличивает весовую долю низкотемпературных участков объекта и занижает - высокотемпературных. Причем это искажение тем сильнее, чем меньше г0 и больше Ясо фотодиода.

5. Показано, что при наблюдении удаленных объектов в диапазоне 8. 14 мкм, когда происходит затухание излучения в атмосфере, для достижения минимальной Д Гпор тепловизионной системы в ней следует применять фотодиоды на CdxHgixTe с Л^ = 11 ±1 мкм, а для спектрального диапазона 3. 5 мкм фотодиоды с Л,*, = 4.0 ±0.1 мкм. Система с фотодиодом на CdxHgixTe с Л^ = 4.0 мкм дает улучшение ДГпор примерно в 2 раза по сравнению с системой с фотодиодом на InSb с Лео = 5.4 мкм и является оптимальной по ДГпор в диапазоне 3. 5 мкм.

6. Предложена и теоретически обоснована новая конструкция иммерсионного фотодиода на основе эпитаксиальной структуры CdxHg i хТе спектрального диапазона 8. 14 мкм, когда иммерсионная линза одновременно выполняет функцию длинноволнового фильтра с Л>= 8.0 мкм. В спектральном диапазоне 8. 14 мкм Д Гпор систем с иммерсионными фотодиодами имеет слабо выраженную зависимость от Лео в отличие от систем с фотодиодами без иммерсионных линз.

7. Предложены и теоретически обоснованы новые методы определения коэффициента температуропроводности а твердых материалов, в которых датчиком сигнала служат фотодиоды в виде двух центрированных кольцевых планарных/>-и-переходов. Получены соотношения, связывающие коэффициент а с геометрическими параметрами />-«-переходов и моментами времени, соответствующими максимумам сигналов на них. Решена теоретическая задача определения послойно коэффициента температуропроводности а и толщины подповерхностных слоев d непрозрачных твердых тел из измерений разности фаз сигналов двух центрированных кольцевых/т-л-переходов фотодиодов, принимающих ИК излучение от концентрических тепловых волн на поверхности твердого тела, изменяющихся по гармоническому закону. Решена теоретическая задача определения размеров дефектов £под непрозрачными поверхностными покрытиями по сдвигу фаз сигналов фотоприемника, имеющего два кольцевых/>-и-перехода, принимающих ИК излучение поверхностной концентрической тепловой волны, возбуждаемой в исследуемом образце зондирующим малой мощности излучением, изменяющимся по гармоническому закону.

8. Предложены и теоретически обоснованы два новых метода ИК дефектоскопии, в которых датчиком ИК излучения служит фотоприемник типа "сэндвич" на CdHgTe, чувствительный в двух спектральных диапазонах ЛЯг = 3.5 мкм и АЛг = 8.12 мкм. В первом методе, после подачи на поверхность исследуемого непрозрачного образца короткого импульса лазерного излучения, синхронно и независимо регистрируются фотосигналы 1\ и h и скорости их изменения в диапазонах АХ\ и АХг от одной и той же тепловой зоны объекта. Теплофизические параметры и глубину залегания дефектов определяют путем деления отношения (dl\ldx)ll\ диапазона АХ\ на (dli/dtyh диапазона АЛг- Метод уменьшает влияние излучательной способности объекта на результаты измерений, а также повышает инструментальную точность за счет исключения аппаратных функций обоих спектральных диапазонов. Во втором методе на исследуемый непрозрачный образец с поверхностным покрытием подаются короткие импульсы Ю-8 с) лазерного излучения с частотой Д модулированные по амплитуде с частотой (о« Д и каналом АЛг регистрируются (dlj/dx) импульсов теплового излучения образца с частотой Д а сигнал по каналу АЛ\ от тепловой волны с частотой ©демодулируется с последующей регистрацией разности фаз между тепловой волной и излучением лазера, и noidl-JdT), частоте о>и сдвигу фаз определяется коэффициент температуропроводности покрытия образцам, его толщина/; и размер тепловой неоднородности 8 под ним.

1. Hurwitz С.Е., Donnelly J.P. Planar JnSb photodiodes fabricated by Be and Mg ion implantation//Solid-St. Electronics. -1975. -V.18, N 19. -P.753-756.

2. Fiorito G., Gasparrini G., Svelto F. Properties of Hg implanted HgixCdxTe infrared detectors //J. Appl. Phys. -1978. -V.17, N 1. -P. 105-110.

3. Benson R.G., Forrest W.J., Pipher J.L., Glaccum W.J. Spatial distributions of hole traps and image latency in InSb focal plane arrays //SPIE. -2000. V.4131. -P. 171-184.

4. Nesher O., Elkind S., Adin A. A Digital Cooled InSb Detector for IR Detection //SPIE. -2003. -V.5074.-P. 120-129.

5. Hipwood L., Gordon N.T., Jones C.L. 4 цт cut-off MOVPE HgixCdxTe hybrid arrays with near BLIP performance at 180 К //SPIE. -2003. -V.5074. -P.185-190.

6. Физико-химические свойства полупроводниковых веществ. Справочник. М.: Наука, 1979. -339 с.

7. Iantsch W., Lopez-Otero A. Influence of lattice defects on the paraelectric behaviour of PbTe //Pros, of 13th Intern. Confer. Rome, Aug. 30 Sept. 3. -1978. -P.487.

8. Заитов Ф.А., Исаев Ф.К., Бонакова JI M., Косогов O.B. Исследование влияния нейтронов на /T-w-переходы на основе InSb //Электронная техника. Сер. Материалы. -1985. -В. 1(200). -С.56-58.

9. Kumar R, Dutt М.В., Nath R., Chauder R., Gupta S.C. Boron implantation p-type Hgo>8Cdo,2Te //J. Appl. Phys. -1990. -V.68, N11. -P.5564-5566.

10. Grnner M., Davis M., Devitt J., Rawe R., Wade D., Vollker J. State of the art in large format IR FPA development at CMC Electronics Cincinnati //SPIE. -2003. -V.5074. -P.60-71.

11. Chu M., Gurgenian H.K., Mesropian S. Advanced HgCdTe Focal Plane Arrays //SPIE. -2003. -V.5074. -P. 103-110.

12. Suffis S., Cals M., Tauvy M. Implementation and measurement of gamma radiation on IR photodetectors HgCdTe IRCMOS //SPIE. -2003. -V.5074. -P. 111-119.

13. Turinov V.I. Optical and thermophysical parameters measurement using sandwich photodetectors //SPIE. -1993. -V.2161. -P. 153-157.

14. Берников E.B., Гапонов С.С., Туринов В.И. Автоматизированный комплекс многоспектральной ИК дефектоскопии //8-я Всесоюзн. н.-т. конф. "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение". Москва, ВНИИОФИ, 26 30 ноября 1990г. Тезисы. С. 114.

15. Гапонов С.С., Туринов В.И. К задаче измерения оптических и теплофизических констант образцов "сэндвич" приемниками ИК диапазона//18-я н.-т. конф. "Высокоскоростная фотография и фотоника". Москва, ВНИИОФИ, 26 27 ноября 1997г. Тезисы. С.ЗО.

16. Гапонов С.С., Туринов В.И. Импульсно-модуляционный метод термографического контроля образцов с глубоко расположенными дефектами //Дефектоскопия. -1996. —В. 11. -С.71-77.

17. Берников Е.В., Гапонов С.С., Туринов В.И. Способ ИК-дефектоскопии //Патент РФ № 2059230, заявлен 27.11.92. Бюлл. № 12, 1996 г.

18. Гапонов С.С., Туринов В.И. Способ двухспектральной импульсно-частотной дефектоскопии //Патент РФ № 2114421, заявлен 31.05.96. Бюлл. № 18, 1998 г.

19. Putly Е.Н. Topics in Applied Physics. Springer Verlag, Berlin and N.Y. 1980.

20. Ravich L.E. Pyroelectric detectors and imaging //Laser Focus/Electro-Optics. -1986. -N 7. -P. 104-115.

21. Bode D.E. Infrared detector technology today and tomorrow //Electro-Opt. Systems Des. -1976. -V.8, N 12. -P.42—46.

22. Sclar N. Properties of doped silicon and germanium infrared detectors //Prog. Quant. Electr. -1984. -V.9, N 3. -P. 149-170.

23. Pellegrini P.W., Shepherd F.D. The evolution of metal silicide Schottky barrier infrared focal plane detectors //SPIE. -1983. -V.409. -P.66-68.

24. Kimuta M. u.a. A 512x512-Element PtSi Schottky-Barrier Infrared Imager Sensor //J. Solid-State Circuits. -1987. -V.22, N 6. -P. 1124-1129.

25. Park J.S., Lin T.L., Jones E.W., Del Castillo H.M., George Т., Gunapala S.D. Long-wavelength stacked SiixGex/Si heterojunction internal photoemission infrared detectors //SPIE. -1993. -V. 2020. -P. 12-21.

26. Riedling K., Qlcaytug F., Fallmann W. Alloyed planar diodes in indium antimonide //Electron. Lett. -1979. -V.15, N 18. -P.572-573.

27. Lambert V.L. Пат. США, кл.148-186, N 3.554.818. Заявл. 25.04.68, опуб. 12.01.71.

28. Koichi К., Akihiro Y., Water M. Properties of JnSb photodiodes fabricated by liquid phase epitaxy//Jap. J. Appl. Phys. -1976. -V.15, N 7. -P. 1329-1334.

29. Rosbeck J.P., Kasai I., Hoendervoogt R.M., Lanir M. High performance Be+ implanted InSb photodiodes//IEDM. -1981. V.7. -P. 161-164.

30. Foyt A G., Lindley W.T., Donnelly J.P. n-p Junction photodetectors in JnSb fabricated by proton bombardment //Appl. Phys. Lett. -1970. -V.16, N 9. -P.335-337.

31. Protons are key to IR detector arrays //Elektronics. -1973. -V.46, N 9. -P.32, 34.

32. Chang L.L. Junction delineation by anodic oxidation in JnSb(As,P) //Solid-St. Electronics. -1967. -V.10, N 2.-P.539-544.

33. Богатырев B.A., Гаврилов A.A., Качурин Г.А., Пусеп Ю.А., Смирнов JI.C. Электрические и фотоэлектрические свойства р-п-переходов на InSb, полученных внедрением ионов цинка с последующей диффузионной разгонкой//ФТП. -1978. -Т. 12, в. 11. -С.2106-2109.

34. Eddolls D.V. 3-5 цт single crystal РЬТе and PbxSni xTe detectors //Infr. Phys. -1976. -V.16, N 1. -P.47-50.

35. Donnelly J.P., Harman T.C., Foyt A G., Lindley W.T. PbTe photodiodes fabricated by Sb+ ion implantation //J. Nonmetals. -1973. -V.l, N 2. -P. 123-128.

36. Donnelly J.P., Harman T.C. As-Ion implanted lead telluride p-n junction photodiodes //Solid-St. Electr. -1975. -V.18, N 12. -P. 1144-1146.

37. Logothetis E.M., Holloway H., Varga A.J., Johnson M.J. n-p Junction IR detectors made by proton bombadrment of epitaxial PbTe //Appl. Phys. Lett. -1972. -V.21, N 9. -P.411-413.

38. Hadni A. Review on thermal infrared detectors //Chinese J. Infrared Research. -1986. -V.5,ser.B. -P. 1-16.

39. Piroelectric infrared detectors //Electronic application news. -1982. N 7/8. -P.29-36.

40. Tebo A.R. SPIE San Diego Preview: infrared technology and Cryogenic optical Systems //Laser Focus + Electro-Optics. -1988. -N 6. -P.94-95.

41. Levine B.F., Bethea C.G., Choi K.K., Walker J., Malik R.J. Bound-to-extended state absorption GaAs superlattice transport infrared detectors //J. Appl. Phys. -1988. -V. 64, N 3. -P. 1591-1593.

42. Melngailis I., Harman T.C. Semiconductors and Semimetals 5, ed. by R.K. Willardson and AC. Beer (Academic Press, N.Y. 1970) pp. 111-174.

43. Lehmann C.H., Nimtz G., HassL.D., Jakobus T. Appl. Phys. -1981. -V.25. -P.291.

44. Baars J., Sorger F. Solid State Commun. -1972. -V.10. -P.875.

45. Shanley J.E., Flanagan C.T., Reine M.B. Elevated temperature n+-p Hgo,8Cdo,2Te photodiodes for moderate bandwidth infrared heterodyne applications //SPIE. -1980. -V.227. -P. 117-122.

46. Shanley J.E., Flanagan C.T. Wide bandwidth, high sensitivity Hgo^Cd^Te photodiodes for C02 laser applications //SPIE. -1980. -V.227. -P. 123-132.

47. Л 49. Marine J., Motte C. Infrared photovoltaic detectors from ion-implanted CdxHgi-xTe //Appl.

48. Phys. Lett. -1973. -V.23, N 8. -P.450-452.

49. Mollmann K.-P., Bittner H., Heukenkamp H., Schubert B. Diffusion limited dark current in As-implanted (Hg,Cd)Te photodiodes /flnfr. Phys. -1991. -V.31, N 5. -P.493^99.

50. Igras E., Piotrowski J., Higersberger I.Z. Investigation of ion implanted graded gap (Cd,Hg)Te photodiodes //Electr. Technol. -1977. -V. 10, N 4. -P.63-70.

51. Wilson R.G. <111> Randon and <110> channeled implantation profiles and range parameters in HgCdTe //J. Appl. Phys. -1988. -V.63, N11. -P.5302-5311.

52. Foyt A G., Harman T.C., Donnelly J.P. Type conversion and n-p junction formation in Hgi. xCdxTe produced by proton bombardment //Appl. Phys. Lett. -1971. -V. 18, N 8. -P.321-323.

53. Wang C.C. Mercury cadmium telluride junctions growth by liquid phase epitaxy //J. Vac. Sci. and Techn. B. -1991. -V.9, N 3. -P. 1740-1745.

54. Fiorito G., Gasparrini G., Svelto F. Advance in Hg implanted Hgi.xCdxTe photovoltaic detectors //Infr. Phys. -1975. -V.15, N 4. -P.287-293

55. Rosbeck J.P., Starr R E. Price S.L., Riley K.J. Backg-round and temperature dependent current-voltage characteristics of HgCdTe photodiodes //J. Appl. Phys. -1982. -V.53, N 9. -P.6430-6440.

56. Shanley J.F., Flanagan C.T., Reine MB. Thermal diffusion current mechanisms in n+-p-p Hgi.xCdxTe photodiodes //IEEE Int. El. Dev. Meet., Waschington. -1980. -P.501-507. -1980. -V.ED-27, N 1. -P.48-57.

57. Briggs R.J., Marciniec J.W., Zimmerman P H., Sood A.K. Current mechanisms and 1/f noise ^ in 8-12 цт n+ on p(Hg,Cd)Te photodiodes /ЛЕЕЕ Int. El. Dev. Meet., Waschington. -1980. -V.2.1. P.496-500.

58. Wong J. Y. Effect of trap tunneling on the performance of long-wavelength Hgi.xCdxTe photodiodes //IEEE Trans. El. Dev. -1980. -V.ED-27, N 1. -P.48-57.

59. Rolls W.H. A Two-color infrared detector //Electro-Optical Systems Design. -1977. -V.9, N 11.-P.10-13.

60. Lockwood A.H., Balon JR., Chia P.S., Renda F.J. Two-color detector arrays by PbTe/Pbo>8Snol2Te liquid phase epitaxy //Infr. Phys. -1976. -V.16, N 5. -P.509-514.

61. Fiorito G., Gasparrini G., Svelto F. Multispectral HgixCdxTe photovoltaic detectors //Infr. Phys. -1976. -V.16, N 5. -P.531-534.

62. Halpert H., Musicant B.L. N-Color (Hg,Cd)Te photodetectors //Appl. Optics. -1972. -V.ll, N 10. -P.2157-2161.

63. Жуков А.Г., Комарницкая О.Б., Трунов А.П. Двухднапазонный тепловизор //Электронная промышленность. -1987. -В.8(166). -С.61-63.

64. Жуков А.Г. Быстродействующий тепловизор ТВ-03 (БТВ-1) //Электронная промыш-Ш ленность.-1981.-В.З.-С.50.

65. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. Л.: Машиностроение, 1983. -695 с.

66. Якушенков Ю Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов. М.: Логос, 1999. -480с.

67. Тришенков М.А. Фотоприемные устройства и ПЗС. М.: Радио и связь, 1992. -400 с.

68. Ллойд Дж. Системы тепловидения. М. Мир, 1978. -414 с.

69. Порфирьев Л.Ф. Теория оптико-электронных приборов и систем. Ленинград. Машиностроение, 1980. -272 с.

70. Ишанин Г.Г., Панков Э.Д., Андреев А.Л., Полыциков Г.В. Источники и приемники излучения. С.-Пб.: Политехника, 1991. -240 с.

71. Круз П., Макглоулин Л.Ю. и Макквистан Р. Основы инфракрасной техники. М.: Военное издательство, 1964. -463 с.

72. Sawyer D.E., Rediker R.H. Harrow base germanium photo-diodes //Proc. IRE. -1958. -V.48, N6.-P. 1122-1130.

73. Van de Wiele F. Solid-State Imaging. Ser.E: Appl. Science, N 16. Hoordhoff-Leyden, 1976.-P.29.

74. Wang S. Solid-State Electronics. N.Y.: McGraw-Hill, 1966. -P.300-308.

75. Субашиев В. К. Вентильный фотоэффект на р-п-переходе при произвольной функции генерации //ФТТ. -1961. -Т.З, в. 12. -С.3571-3580.

76. Tandon J.C., Roulston D.J., Chamberlain S.G. Reverse-bias characteristics of a P-N-N pho-todiode //Solid-St. Electr. -1972. -V. 15, N 6. -P.669-685.

77. Евдокимов B.M., Лисовский Ю Л. Диффузия электронов в постоянном электрическом поле с экспоненциально изменяющимися подвижностью и временем жизни //ФТТ. -1972. -Т. 14, в.8. -С.2416-2420.

78. Levin B.J. Spot illumination of a semiconductor panel //Proc. IEEE. -1968. -V.56, N 7. -P.1230-1231.

79. Mukheijee M.K., Das S.N. Two-dimensional analysis for response of a photodiode array //Solid-St. Electr. -1975. -V.18, N 7/8. -P.716-718.

80. Holloway H. Theory of lateraly-collection photodiodes //J. Appl. Phys. -1978. -V.49, N 7. -P.4264—4269.

81. Хотяинцев В Н., Андреев В. А., Кузнецов И.М., Берцов В.Б. О регистрации фотоприемником многомодового гауссова пучка//Оптика и спектроскопия. -1986. -Т.60, в.4. -С.852-855.

82. Белов М.Л., Орлов В.М. Об оптимальной форме фотоприемника //Оптика и спектроскопия. -1986. -Т.60, в.2. -С.404—406.

83. Тейч М.Г. Гетеродинное детектирование в ИК-области спектра //ТИИЭР. -1968. -Т.56, № 1. -С.46-57.

84. Melngalis I., Calawa A.R. Photovoltaic effect in PbxSni.xTe diodes //Appl. Phys. Letts. -1966. -V.9, N 10. -P.304-306.

85. Dimmock J.O., Melngalis I., Strauss A.J. Band structure and laser action in PbxSni.xTe //Phys. Rev. Letts. -1966. -V. 16, N 6. -P. 1193-1196.

86. Verie C., Ayas J. CdxHgi.xTe infrared photovoltaic detectors //Appl. Phys. Letts. -1967. -V.10, N 9. -P.241-243.

87. Spears D.L. Planar HgCdTe quadrantal heterodyne arrays with GHz response at 10,6 цт //Infr. Phys. -1977. -V.17, N 1. -P.5-8.

88. Coyester J.Y., Hofheimer H. Selecting HgCdTe photodiodes //Optical Spectra. -1978. -V.12, N11. -P.55-59.

89. Bouman C., Sauer К. /ЛЕЕЕ Trans. Image Process. -1993. -V.2, N 3. -C.296-310.

90. SundaramR., Ersoy O.K., HansenD. //Opt. Eng. -1995. -V.34, N 11. -C.3271-3276.

91. Воронин В.И., Дедкова Н.Д. //Оптич. ж. -1994. 2. -С.20-23.

92. Nordal Р.Е., Kanstad S.O. Photothermal radiometry //Physica Scripta. -1979. -V.20. -P.659662.

93. Leung W.P., Tarn A.C. Techniques of flash radiometry //J. Appl. Phys. -1984. -V.56, N 1. -P.153-161.

94. Cielo P. Pulsed photothermal evaluation of layered materiales //J. Appl. Phys. -1984. -V.56, N 1. -P.230-234.

95. Neale R. Laser methods for contactless testing //Electron. Eng. -1986. -V.58, N 719. -P.113-114, 117.

96. Klein M.V. Optics. Wiley, NY.: 1970. -647 p.

97. Shuman H. Contrast in confocal scanning microscopy with a finite detector //J. Microscopy. -1988. -V.149, N 1. -P.67-71.

98. Lindberg P.J. A prisma line-scanner for high speed thermography //Optica Acta. -1966. -V. 15, N 1. -P.305-316.

99. Jespers P.G., Van de Wiele F., White M.H. Solid state imaging. Noordhoff-Leyden, The Netherlands: 1976. -573 p.

100. Вавилов В.П., Ахмед Т., Джин Х.Д., Томас P.JI., Фавро Л.Д. Экспериментальная тепловая томография твердых тел при импульсном одностороннем нагреве //Дефектоскопия. -1990, № 12. -С.60-66.

101. Бекешко Н А. Об интерпретации результатов теплового контроля при изменениях из-лучательной способности поверхности объекта контроля //Дефектоскопия. -1982, № 9. -С.32-34.

102. Свет Д.Я. Оптические методы измерения истинных температур, М.: 1982. -296 с.

103. Обозрение электронной техники //Электроника. -1984. 4. -С.6.

104. ЦНИИ Электроника//Экспресс-информация. -1988. -В. 60(4363).

105. Chung Н.К., Rosenberg М.А., Zimmerman Р.Н. Origin of 1/f noise observed in Hgi.xCdxTe variable area photodiodes arrays //J. Vac. Sci. Technol. A. -1985. -V.3, N 1. -P. 189-191.

106. Tobin S.P., Iwasa S., Tredwell T.J. 1/f Noise in (Hg,Cd)Te photodiodes //IEEE Trans. El. Dev. -1980. -V.ED-27, N 1. -P.43^18.

107. Scott M.W. Energy gap in HgbxCdxTe by optical absorption //J. Appl. Phys. -1969. -V.40, N 10. -P.4077—4081.

108. Finkman E., Nemirowski Y. Infrared optical absorption of HgxCdixTe //J. Appl. Phys. -1979. -V.50, N 6. -P.4356-4361.

109. Туринов В.И. Квантовая эффективность фотодиодов на основе CdHgTe //Электронная техника. Cep.ll. Лазерная техника и оптоэлектроника. -1984. -Вып. 1(27). -С.88-98.

110. Туринов В.И. Крутизна преобразования фотодиодов с кейновской зонной структурой //Радиотехника и электроника. -1990. -Т.35, в. 5. -С. 1073-1080.

111. Капе Е.О. Band structure of indium antimonide //J. Phys. and Chem. Solids. -1957. -V.l, N 1. -P.249-261.

112. Guldner Y., Rigaux C., Mycielski J., Couder Y. Magnetooptical investigation of Hgi xCdxTe mixed crystals //phys. stat. sol. (b). -1977. -V.82, N 1. -P. 149-158.

113. Weiler M.H. Semiconductors and semimetals /Ed. By RWillardson and ABeer. -N.Y.: Academic, 1981. -V.18. -P. 119.

114. Baars J., Sorger F. Restralen spectra of HgTe and CdxHgixTe //Solid-State Comm. -1972. -V.10, N 9. -P.875-878.

115. Dingrong Q., Wenguo Т., Jie S., Junhao C., Guozhen Z. Infrared absorption in In-doped degenerate HgixCdxTe //Solid State Comm. -1985. -V. 56, N 9. -P.813-816.

116. Mroczkowski J.A., Nelson D.A., Murosako R., Zimmermann P.H. Optical absorption edge inHgo.7Cdo.3Te //J. Vac. Sci. Technol. A. -1983. -V.l, N 3. -P. 1756-1760.

117. Кронрод A.C. Узлы и веса квадратурных формул. М.: 1964.

118. Капе Е.О. J. Phys. Chem. Solids. -1956. -N.l. -P.83.

119. Ван де Виле Ф. Квантовый выход фотодиода. Полупроводниковые формирователи сигналов изображения. Под ред. Йесперс П., Ван де Виле Ф., Уайт М. М., Мир. -1979. -С.573.

120. Нагибина И.М. Интерференция и дифракция света. Л., Машиностроение, 1974.

121. Heavens O S. Optical properties of thin solid films. Buterworth, London and Washington.1955.

122. Антимонид индия монокристаллический. Каталог. М., 1971.

123. Туринов В.И. Разработка методов получения и исследование физических свойств особо чистого теллурида свинца. Диссертация к. т. н., МИСиС. -1977 г. с.115.

124. Туринов В.И., Дудко С.А., Коновалов С.А. Разработка методов и средств контроля параметров объемного и эпитаксиального материала кадмий-ртуть-теллур //Научно-техн. отчет № 798411, НИР "Целостат". -1989 г. -С.30.

125. Луцив Р.В., Кошелева В.И., Туринов В.И. Температурные и полевые зависимости постоянной Холла и удельного сопротивления на p-CdHgTe //Материалы УП Всесоюзного симпозиума, Львов. -1986 г. Тезисы. -С. 124-125.

126. Кошелева В.И., Туринов В.И. Исследование инвертирующих отжигов твердых растворов CdxHgi.xTe//Электронная техника. Сер.6. Материалы. -1987. -В.5(226). -С.76-78.

127. Шевчун, Генкер, Ягер, Барбер, Томпсон. Управляемая ЭВМ, автоматическая система измерения проводимости и эффекта Холла в полупроводниковых образцах //Приборы для научных исследований. -1971. -№ 2. -С. 1797-1807.

128. Голуб Н.П., Потапов В.Ф., и др. Автоматизированный комплекс для определения электрофизических параметров полупроводниковых структур //Приборы и техника эксперимента. -1986.-№2. -С.238.

129. Туринов В.И. Автоматизация измерений электрофизических параметров полупроводников //Электронная техника. Сер.1. СВЧ электроника. -1991. -В.1(445). -С.30-32.

130. Schmit J.L. and Stelzer E,L. Temperature and alloy compositional dependences of the energy gap ofHgi.xCdxTe //J. Appl. Phys. -1969. -V.40, N 12. -P.4865^869.

131. Туринов В.И. Импульсный метод измерения времени жизни носителей тока //10-я н -т. конф. "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение". Москва, ВНИИОФИ, 29 30 ноября 1994. Тезисы. С.38.

132. Маделунг О. Физика полупроводниковых соединений элементов III и Y групп. М.: Мир, 1967. -477 с.

133. Туринов В.И. Разработка двухдиапазонного фотоприемника для тепловизора. (НИР "Дцран"). Н.-т. отчет № 20-5984. 1980 г. С.28.

134. Блаут-Блачев А.Н., ИвлеваВ.С., Коротин В.Г., Кривоногое С.Н., Селянина В Н., Сме-танникова Ю.С. Особенности рекомбинационных процессов в n-InSb //ФТП. -1975. -Т.9, в. 11.-С.2176-2178.

135. Павлов Л.П. Методы определения основных параметров полупроводниковых материалов. М. Высшая школа, 1975. -206 с.

136. Куриленко И.Н., Литвак-Горская Л.Б., Луговая Г.Я., Хлыстовская М.Д. Влияние компенсации на энергию ионизации многозарядных примесей в p-InSb //ФТП. -1977. -Т. 11, в. 6. -С. 1125-1130.

137. Яременко Н.Г. Проводимость сильно компенсированного n-InSb при низких температурах //ФТП. -1975. -Т.9, в. 5. -С.840-846.

138. Ismailov I.M., Nasledov D.N., Smetannikova Ju.S., Felitsiant V.R. Phys. St. Sol. -1969. -V.36. -P.747.

139. Равич Ю.И., Ефимова Б.А., Смирнов И. А. Методы исследования полупроводников в применении к халькогенидам PbTe PbSe и PbS. М. Наука, 1968. -383 с.

140. Виноградова М.Н., Тамарченко В.И., Прокофьева JIB. Параметры сложной валентной зоны и особенности проводимости в р-РЬТе //ФТП. -1975. -Т.9, в. 3. -С.483-^87.

141. Старик П.М., Акименко Н.И. О температурной зависимости подвижности носителей в РЬТе р-типа //УФЖ. -1970. -Т. 15, в. 2. -С.340-342.

142. Shogenji К, Uchiyama S. On electrical resestivity and Hall coefficient of PbTe crystals //J. Phys. Soc. Japan. -1957. -V.12, N 3. -P.252-258.

143. Смирнов И.А., Мойжес Б.Я., Ненсберг Е.Д. Об эффективной массе носителей тока в селенистом свинце//ФТТ. -1960. -Т.2, в. 8. -С. 1992-2004.

144. Syllaios A.J., Williams M.J. Conductivity type conversion in (Hg,Cd)Te //J. Vac. Sci. Tech-nol. -1982. -V.21, N 1. -P.201-204.

145. Techn. -1981. -V.128, N 12. -P.2609-2619.

146. Schaake H.F., Tregilgas J.H., Beck J.D., Kinch M.A., Gnade B E. The effect of low temperature annealing on defects, impurities and electrical properties of (Hg,Cd)Te //J. Vac. Sci. Technol. A. -1985. -V.3, N 1. -P. 143-149.

147. Berding M.A., Sher A., Chen A.-B. Vacancy formation energies in II-YI semiconductors //J. Vac. Sci. and Technol. -1987. -V.A5, № 5. -P.3009-3013.

148. Елизаров А.И., Курбанов K.P., Берченко H.H., Евстигнеев А.И. Особенности образования электрически активных дефектов в халькогенидах ртути //Электронная техника. Сер.6. Материалы. -1983. -В.5(178). -С.74-76.

149. Scott W. Electron mobility in Hgi.xCdxTe //J. Appl. Phys. -1972. -V.43, N 3. -P.10551062.

150. Dubowski J.J., Dietl Т., Szymanska W., Galazka R.R. Electron scattering in CdxHgbxTe //J. Phys. Chem. Solids. -1981. -V.42, N 5. -P.351-362.

151. Brebrick R.F., Schwartz J.P. Defect analysis of (Hgo.eCdo.^i-yTey //J. of Electr. Mat. -1980. ♦ -V.9, № 3. -P.485-497.

152. Schmit J.L. Intrinsic carrier concentration of Hgi.xCdxTe as a function of x and Г using kp calculations //J. Appl, Phys. -1970. -V.41, N 7. -P.2876-2879.

153. Hansen G.L. and Schmit J.L. Calculation of intrinsic carrier concentration in Hgi.xCdxTe //J.

154. Appl. Phys. -1983. -V.54, N 3. -P. 1639-1640.

155. Бовина JI. А., Савченко Ю.Н., Стафеев В.И. Гальваномагнитные явления в узкозонных твердых растворах CdxHgi.xTe //ФТП. -1975. -Т.9, в. 11. -С.2084-2090.

156. Соболев Д.В., Пономаренко В.П., Бовина Л.А., Стафеев В.И., Курбанов К.Р. Электрофизические свойства микрокристаллов CdxHgi.xTe с х = 0,3 //ФТП. -1981. -Т. 15, в. 7. -С. 1293-1295.

157. Карачевцева Л.А., Любченко А.В., Маловичко Э.А. Особенности магнитополевых зависимостей кинетических коэффициентов в двухслойных структурах CdxHgi.xTe //ФТП. -1992. -Т.26, в. 3. -С.535-538.

158. Бовина Л.А., Савченко Ю.Н., Стафеев В.И. Гальваномагнитные явления в узкозонных CdxHgi.xTe при гелиевых температурах//ФТП. -1975. -Т.9, в. 1. -С.26-31.

159. Елизаров А.И., Иванов-Омский В.И., Корнияш А.А., Петряков В.А. К вопросу об аномалиях кинетических коэффициентов в CdxHgi.xTe при низких температурах //ФТП. -1984. -Т. 18, в. 2. -С.201-205.

160. Власенко А.И., Гаврилюк Ю.Н., Любченко А.В., Сальков Е.А. Рекомбинация носителей в кристаллах CdxHgi.xTe в области примесной проводимости //ФТП. -1979. -Т. 13, № 11.щ С.2180-2184.

161. Steininger J. //Cryst. Growth. -1977. -V.37, № 1. -P. 107-115.

162. Гальпери Ю.С., Эфрос А Л. Электронные свойства компенсированных полупроводников с коррелированным распределением примесей //ФТП. -1972. -Т.6, в. 9. -С. 1081-1085.

163. Kinch М.А., Brau M.J., Simmons A. Recombination mechanisms in 8-14 pm HgCdTe //J. Appl. Phys. -1973. -V.44, N 4. -P. 1649-1663.

164. Pratt R.G., Hewett J., Capper P., Jones C.L., Jubb N. Minority-carrier lifetime in doped and undoped n-type CdxHgi.xTe //J. Appl. Phys. -1986. -V.60, N 7. -P.2377-2385.

165. Lacklison D.E., Capper P. Minority carrier lifetime in doped and undoped p-type CdxHgi. xTe//Semicond. Sci. Technol. -1987. -V.2, N 1. -P. 33-43.

166. Polla D.L., Tobin S.R., Reine M.B., Sood. A.K. Experimental determination of minority-carrier lifetime and recombination mechanisms in p-type Hgi.xCdxTe //J. Appl. Phys. -1981. -V.52, N 8. -P. 5182-5194.

167. Kinch M.A. Electronics properties of HgCdTe //J. Vac. Sci. Technol. -1982. -V. 21, N 1. -P.215-219.• 169. Mollmann K.-P., Bittner H., Heukenkamp H., Schubert B. Diffusion limited dark current in

168. As-implanted (Hg,Cd)Te photodiodes//Infr. Phys. -1991. -V.31, N 5. -P.493^99.

169. Whelan M.V. Graphical relations between surface parameters of silicon, to be used in connection with MOS-capacitance measurements //Philips Research Reports. -1965. -V.20, N 5. -P.620

170. Carter D.L., Kinch M.A., Buss D.D. Optical phonons and dielectric constant in Hgi.xCdxTe //J. Phys. Chem. Solids. Suppl 1. -1971. -V.32. -P.273-277.

171. Nemirovsky Y., Bahir G. Passivation of mercury cadmium telluride surfaces 111. Vac. Sci. Technol. A. -1989. -V.7, N 2. -P.450-459.

172. Campbell A., Hayman C. Manufacturing Aspects ofZinc Sulphide //SPIE. -1988. -V.915. -P. 79-83.

173. Janousek B.K., Carscallen R.C., Bertran P.A. Passivation properties and interfacial chemistry of photochemically deposited Si02 on Hgo,7oCdo,3oTe //J. Vac. Sci. Technol. A. -1983. -V.l, N 3. -P. 1723-1725.

174. Wilson J.A., Cotton V.A. Electrical properties of Si02: HgCdTe interface 111. Vac. Sci. Technol. A. -1985. -V.3, N 1. -P. 199-202.

175. Nemirovsky Y., Burstein L., Kidron I. Interface of p-typy HgixCdxTe passivated with native sulfides 111. Appl. Phys. -1985. -V.58, N 1. -P.366-373.

176. Туринов В.И., Замахина JI.H., Кошелева В.И., Слипенко Н А. Разработка тепловизи-онного фотодиода с граничной длиной волны Хм = 8-14 мкм //Н.-т. отчет № 115-7905. ОКР. -1987 г. -С. 52. (ОКР "Цезий").

177. Туринов В.И. Исследование искажения формы одиночных лазерных импульсов фотоприемниками ИК диапазона //10-я н.-т. конф. "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение". Москва, ВНИИОФИ, 29-30 ноября 1994. Тезисы. С.36.

178. Туринов В.И., Дудинов В.А., Замахина Л.А. Разработка и внедрение в производство фотоприемников повышенной надежности в металлокерамическом исполнении для тепловизоров //(ОКР № 3530). Н.-т. отчет № 81-6278. -1981 г. -С.41.

179. Туринов В.И., Дудинов В. А. Разработка фотодиода на антимониде индия для тепловизора //(ОКР "Цикада"). Н.-т. отчет № 250-7393. -1985 г. -С.40.

180. Коршунов А.Б. Эллипсометрическое исследование антимонида индия, облученного ионами средних энергий //ФТП. -1979. -Т. 13, в.9. -С. 1846-1848.

181. Богатырев В.А., Качурин Г. А., Смирнов Л.С. Диффузия цинка из имплантированных слоев антимонида индия //ФТП. -1978. -Т. 12, в.5. -С.878-880.

182. Коршунов А.Б., Миркин Л.И., Тихонов В.Г. Исследование изотермического отжигаантимонида индия, облученного ионами средних энергий //ФТП. -1979. -Т. 13, в.4. -С.645-648.

183. Богатырев В.А., Качурин Г.А., Смирнов Л.С. Внедрение ионов в антимонид индия при повышенных температурах//ФТП. -1978. -Т. 12, в.1. -С. 102-104.

184. Косогов О.В., Перевязкин Л.С. Электрические свойства эпитаксиальных п+-р-переходов в антимониде индия //ФТП. -1970. -Т.5, в.8. -С.1611-1614.

185. Стафеев В.И. Влияние сопротивления толщи полупроводника на вид вольт-амперной характеристики диода//ЖТФ. -1958. -Т.28, в. 8. -С.1631-1641.

186. Туринов В.И. Параметры фотодиодных линеек на InSb при повышенных температурах //9-я н.-т. конф. "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение". Москва, ВНИИОФИ. 1992, 24 26 ноября. Тезисы. С.43.

187. Якимов Е.Б. Наведенный электронным пучком ток и его использование для характе-ризации полупроводниковых структур //Изв. РАН, сер.физ. -1992. -Т.56, в. 3. -С.31-^4.

188. Bloom I., Nemirovsky Y. IEEE Trans. El. Dev. -1991. -V.38. -P.1792.

189. Iohnson M R., Chapman R.A., Wrobel J.S. Detectivity limits for diffused junction PbSnTe detectors /Лпй". Phys. -1975. -V.15, N 4. -P.317-329.

190. Heinrich H., Huber W., Lischka K. et al. Minority-carrier lifetime and optical properties of PbTe epitaxial and implanted diodes //J. Vac. Sci. and Technol. -1976. -V.13, N 4. -P.919.

191. Lischka K, Huber W. Carrier recombination and deep levels in PbTe //Solid-State Electr. -1978. -V.21,N 11/12. -P.1509-1512.

192. Kanai Y., Chohno K. Dielectric constant of PbTe //Japan J. Appl. Phys. -1963. -V.2, N 1.1. P.6-10.

193. Day N.M., Macpherson AC. P-N junctions in lead telluride //Proc. IEEE. -1963. -V.51, N 10.-P. 1362-1363.

194. Lischka K., Huber W. Auger recombination in PbTe //J. Appl. Phys. -1977. -V.48, N 6. -P.2632-2633.

195. Shockley W. The theory of p-n junctions in semiconductors and p-n junction transistors //Bell Syst. Techn. J. -1949. -V.28, N 3. -P.435-489.

196. Shockley W., Read W.T. Statistics of the recombination of holes and electrons //Phys. Rev. -1952. -V.87, N 5. -P.835-842.

197. Sah S.T., Noyce R.N., Shockley W. Carrier generation and recombination in P-N junction characteristics //Proc. IRE. -1957. -V.45, N 9. -P. 1228-1243.

198. Chakraborty P.K. A study of the effect interband tunneling current on the R<,A product of Hgi.xCdxTe photodiodes//Solid-State Electron. -1991. -V.34, N 6. -P.665-666.

199. Nemirovsky Y., Bloom I. Tunneling current in reverse biased HgxCdixTe photodiodes /Лпй\ Phys. -1987.-V.27, N 3. -P. 143-151.

200. Sah C.T. Phys. Rev. -1961. -V.123. -P.1594.

201. Inkson J.C. An investigation of inversion layer induced leakage current in abrupt p-n junctions. //Solid-St. Electr. -1970. -V.13, N 8. -P. 1167-1174.

202. Cutler M., Bath H.M. Surface leakage current in silicon fused junction diodes //Proc. IRE. -1957. -V.45, N 1. -P.39-43.

203. Statz H., De Mars G.A., Devis H., Adams A. Surface states on silicon and germanium surface //Phys. Rev. -1956. -V.101, N 4. -P.1272-1281.

204. Туринов В.И. Исследование электрических характеристик переходов на CdHgTe //Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. -1990. -В.8. -С.3-5.

205. Schaake H.F., Tregilgas J.H., Lewis A.J., Everett P.M. Lattice defects in (Hg,Cd)Te: investigation of their nature and evolution //J. Vac. Sci. and Technol. -1983. -V.A1, N 3. -P.1625-1630.

206. Легирование полупроводников ионным внедрением. Сб. ст. под ред. B.C. Вавилова и В.М. Гусева. М.: Мир. -1971. -С.532.

207. Fastow R, Nemirovsky Y. The excess carrier lifetime in vacancy- and impurity-doped HgCdTe //J. Vac. Sci. Technol. A. -1990. -V.8, N 2. -P. 1245-1250.

208. Finkman E., Nemirovsky Y. Electrical properties of shallow levels in /?-type HgCdTe.//J. Appl. Phys. -1986. -V.59, N4. -P. 1205-1211.

209. Schlicht В., Alpsancar A., Nimtz G., Schroeder N.F. Proceedings of the 4th International Conference on Physics of Narrow-Gap Semiconductors, Linz 1981 (Springer, Berlin, 1981), p.439.

210. Polla D.L., Jones C.E. Deep level studius of Hgi.xCdxTe. I: Narrow-band-gap space-charge spectrocsopy //J. Appl. Phys. -1981. -V.52, N 8. -P.5118-5131.

211. Polla D.L., Reine M.B., Jones C.E. Deep level studius of Hgi.xCdxTe.II: Correlation with photodiode performance //J. Appl. Phys. -1981. -V.52, N 8. -P.5132-5138.

212. Jones C.E., Nair V., Polla D.L. Generation-recombination centers in p-type Hgi.xCdxTe //Appl. Phys. -1981. -V.39, N 3. -P.248-250.

213. Polla D.L., Reine M B., Sood A.K., Lovecchie P., Jones C.E., Scott M.W. Measurement of space charge generation-recombination current in Hgi.xCdxTe photodiodes by deep level transient spectroscopy //Solid-St. Electr. -1981. -V.24, N 8. -P.719-723.

214. Polla D.L., Jones C.E. Deep level transient spectroscopy in Hgi.xCdxTe //Solid St. Comm. -1980. -V.36, N 9. -P.809-812

215. Polla D.L., Jones C.E. Admittance spectroscopy of deep levels in Hgi.xCdxTe //J. Appl.

216. Phys. -1980. -V.51, N 12. -P.6233-6237.

217. OverhofH. Phys. Stat. Sol. (b) -1971. -V.43, N 1. -P.315.

218. Kinch M.A., Buss D.D. Far infrared cyclotron resonance in Hgi.xCdxTe //J. Phys. Chem. Solids. Suppl 1. -1971. -V.32. -P.461-469.

219. Pines M.Y., Stafsudd O.M. Recombination processes in intrinsic semiconductors using impact ionization capture cross sections in indium antimonide and mercury cadmium telluride //Infr. Phys. -1979. -V.20, N 2. -P.73-91.

220. Cotton V.A., Wilson J.A., Jones C.E. Deep electron traps near the passivated interface of HgCdTe //J. Appl. Phys. -1985. -V.58, N 6. -P.2208-2211.

221. Туринов В.И. Динамическое сопротивление фотодиодов на твердых растворах CdHgTe //Электронная техника. Cep.ll. Лазерная техника и оптоэлектроника. -1989. -В.4(52). -С.61-65.

222. Туринов В.И. Электрофизические свойства твердых растворов CdxHgi.xTe и фотоэлектрические параметры фотодиодов на их основе //Обзоры по электронной технике. Сер.1. СВЧ-Техника. -1992. -В. 16(1687). -91 с.

223. Casselman T.N. Calculation of auger lifetime in p-type Hgi.xCdxTe //J. Appl, Phys. -1981. -V.52, N 2. -P.848-854.

224. Туринов В.И. Исследование емкостных характеристик п+-р-переходов на твердых растворах CdHgTe //Электронная техника. Сер. 1. СВЧ Электроника. -1992. -В.2(446). -С. 14-16.

225. Kennedy D.P. A Mathematical study of space-charge layer capacitance for an abrupt p-n semiconductor junction//Solid-St. Electr. -1977. -V.20, N 1. -P.311-319.

226. Жуков А.Г., Пархоменко B.H., Туринов В.И. и др. Разработка тепловизора с многофункциональным видеоконтрольным устройством //Н.-т. отчет № 50-7555. -1986 г. -С.50.

227. Жуков А.Г., Глазунов Ю.А., Малицкая Н А., Пархоменко В В., Трунов А.П. Модернизированный тепловизор ТВ-03 //Электронная промышленность. -1987. -В.8(166). -С.62-63.

228. Галаванов В.В., Наследов Д.Н., Филипченко А С. Исследование механизма рассеяния электронов в чистых и легированных кристаллах InSb //ФТТ. -1964. -Т.6, в. 9. -С.2683-2688.

229. Filipchenko A.S., Bolshakov L.P. Mobility of holes in p-lnSb crystals //phys. stat. sol.(b). -1976. -V.77, N 1. -P.53-58.

230. Zitter R.N., Strauss A.S.,Attard A.E. Recombination processes in p-type indium antimonide //Phys. Rev. -1959. -V.l 15, N 2. -P.266-273.

231. Pines M.Y., Stafsudd O.M. Characteristics of n-type InSb //Infr. Phys. -1979. -V.19, N 5. -P.563-569.

232. Туринов В. И. Температурная зависимость обнаружительной способности фотодиодов на антимониде индия //Электронная техника. Сер. 11. Лазерная техника и оптоэлектроника.1985. -В.2(33). -С.90-92.

233. Bailey G.C., Niblack С.А., Wimmers J.T. SPIE. -1986. -V.686 -P.76.

234. Исмаилов И М. и др. Примесная фотопроводимость антимонида индия при низких температурах//ФТП. -1968. -Т.2, в. 6. -С.901-903.

235. Engeler W. Photoconductivity in p-type indium antimonide with deep acceptor impurities //J. Phys. Chem. Solids. -1961. -V.22, N 12. -P.249-254.

236. Gibson A.F., Kent M.J., Kimmitt M.F. Photoconductivity in indium antimonide at 10,6 цт wavelength//Brit. J. Appl. Phys. (J. Phys. D). -1968. Ser.2, V.l, N 2. -P. 149-154.

237. Данишевский A.M., Патрин А.А., Рыбкин C.M., Ярошевский И.Д. О влиянии индуцированного поглощения свободными носителями на двухфотонную фотопроводимость в полупроводниках//Ж. экспер. итеорет. физики. -1969. -Т.56, в. 5. -С. 1457-1462.

238. Туринов В.И. Тепловизионные приемники диапазона 8. 14 мкм //Электронная техника. Cep.ll. Лазерная техника и оптоэлектроника. -1988. -В.3(47). -С.83-86.

239. Fiorito G., Gasparrini G., Svelto F. Hg-Implanted Hgi.xCdxTe infrared photovoltaic detectors in the 8- to 14 pm range //Appl. Phys. Lett. -1973. -V.23, N 8. -P.448-449.

240. Polla D.L., Sood A.K. Schottky barrier photodiodes in Hgi.xCdxTe //IEEE, Int. El. Dev. Meet., Washington. -1978. -V.3. -P. 419^20.

241. Дружинина Л.В., Туринов В.И., Шлемский А.А. Способ изготовления гибридных фотодиодных матриц на InSb //Электронная техника. Сер.1. СВЧ-Техника. -1994. -В.2(462). -С.51-63.

242. Hoendervoogt R.M., Kormos К.A., Rosbeck J.P. et. al. Hybrid focal plane array fabrication //IEEE. Int. Electr. Dev. Meet. Washington. -1978. -V.3. -P.510-512.

243. Fowler A.M., Probst R.G, Britt J.P. et. al. Evaluation of an indium antimonide hybrid focal plane array for ground-based infrared astronomy //Opt. Engineer. -1987. -V.26, N 3. -P.232-240.

244. Туринов В.И. Способ изготовления гибридной фотодиодной матрицы на антимониде индия. Патент РФ № 2069028, заявл.21.03.98; Бюлл. 31, 1996г.

245. Микаэлян А. Л. Оптические методы в информатике. 1990. -М.: Наука. -232 с.

246. Туринов В.И. Фотогальванические многоцветные приемники инфракрасного диапазона //Электронная техника. Сер.11. Лазерная техника и оптоэлектроника. -1984. -В.5(31). -С.91-101.

247. Туринов В.И. Амплитудные и фазовые спектры "сэндвич" приемников ИК диапазонас транспарантами //Оптический журнал. -1998. -Т.65, № 4. -С.56-59.

248. Туринов В.И. Пространственно-частотные спектры "сэндвич" фотоприемников ИК диапазона //11-я н.-т. конф. "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение". Москва, ВНИИОФИ, 17- 19 декабря 1996. Тезисы. С.20.

249. Туринов В.И. Фотометрирование толщи атмосферы в ИК диапазоне системой с "сэндвич" фотоприемником //11-я н.-т. конф. "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение". Москва, ВНИИОФИ, 17-19 декабря 1996. Тезисы. С. 19.

250. Туринов В.И. Фазовые спектры "сэндвич" приемников ИК диапазона с транспарантами Френеля //18-я н.-т. конф. "Высокоскоростная фотография и фотоника". Москва, ВНИИОФИ, 26 27 ноября 1997. Тезисы. С.31.

251. Папулис А. Теория систем и преобразований в оптике. М.: МИР, 1971. —495 с.

252. Зуев В.Е. Прозрачность атмосферы для видимых и инфракрасных лучей. М.: Советское радио, 1966. 318 с.257. "Detectors" //Laser Fokus. -1980. -N 40. -P.50-70.

253. At-a-glace guide to infrared detectors //Photonics Spectra. -1985. -N 7. -P.83-92.

254. Infrared katalog //Oriel Corporation, USA, 1985.

255. Туринов В.И. Фотодиоды на антимониде индия для тепловизионных систем //Электронная промышленность. -1987. -В.8. -С.41-42.

256. Справочник по физико-техническим основам криогеники. Под ред. Малкова М.П. М.: Энергоатомиздат, 1985. С.432.

257. Уилкс С. Математическая статистика. М.: Наука, 1977. С.831.

258. Туринов В.И. О стабильности параметров изделий ФД-511 и ФД-294 // Электронная техника. Сер.8. Управление качеством, стандартизация, метрология, испытания. -1989. -В.4(136). -С.70-72.

259. Туринов В.И. Оптическая передаточная функция фотодиодов ИК-диапазона с кейнов-ской зонной структурой//Оптика и спектроскопия. -1989. -Т.66, в.4. -С.868-873.

260. Туринов В.И. Фотодиоды на CdHgTe в составе оптико-электронных систем. Обзоры по электронной технике//СВЧ-Техника. Сер.1. -1994. -В.5(1703). 38 с.

261. Wise G.H. Wide bandwidth HgCdTe photomixers //EASCON-76, Rec., Washington, D C, 1976, N.Y., P.152a-152b.

262. Туринов В.И. Частотно-контрастная характеристика фотодиодов среднего ИК диапазона //8-я Всесоюз. н.-т. конф. "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение". Москва, ВНИИОФИ, 26 30 ноября 1990. Тезисы. С. 127.

263. Shanley J.E., Perry L.C. Wide bandwidth 10,6 |im (Hg,Cd)Te photodiodes for infrared heterodyne applications //IEEE Int. El. Dev. Meet., Washington, 1978. -P.424-429.

264. Туринов В.И. Функция рассеяния интенсивности у иммерсионных приемников ИК диапазона //17-я н.-т. конф. "Высокоскоростная фотография и фотоника". Москва, ВНИИОФИ, 29 30 ноября 1995. Тезисы. С.30.

265. Spears D.L. Wide-bandwidth С02 laser photomixers //SPIE. C02 laser devices and applications. -1980. -V.227. -P. 108-116.

266. Spears D.L. Theory and status of high performance heterodyne detectors //SPIE. Physics and Technology of coherent infrared radar. -1981. -V.300. -P.174-184.

267. Туринов В.И. Фотодиоды на CdHgTe для гетеродинного детектирования на С02-лазере //Электронная техника. Cep.ll. Лазерная техника и оптоэлектроника. -1989. -В.4(52). -С.57-61.

268. Sirieix М. Application aux telecommunications а 10,6 pm // These Doct.-ing Fac. Sci. Or-say Univ. Paris, 1971.

269. Landsberg P.T. An introduction to the theory of photovoltaic cells //Solid-St. Electronics. -1975. -V.18, N 12. -P. 1043-1052.

270. Бирюлин П.В., Туринов В.И. Шумовые характеристики фотодиодов на CdxHgi.xTe на высоких частотах //10-я н.-т. конф. "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение". Москва, ВНИИОФИ, 29 30 ноября 1994. Тезисы. С.39.

271. Piotrowski J., Piotrowski Т. Thermal figure of merit M limit for (CdHg)Te photoconductive detectors /Яnfr. Phys. -1978. -V.18, N 1. -P.309-314.

272. Piotrowski J., Piotrowski T. Detection of thermal radiation by 77-300 К (CdHg)Te detectors //Optica Applicata. -1979. -V.IX, N 1. -P.7-13.

273. Elliot C.T., Jervis M.H., Phillips J.B. Sensitivity limits for HgUxCdxTe photoconductivite detectors operated at temperature above 190 К //Conf. CNRS, Nice 10-12 September, 1973.

274. Туринов В.И. Пороговая разность температур оптико-электронной системы с фотодиодами на CdHgTe //Электронная техника. Cep.l 1. Лазерная техника и оптоэлектроника. -1987. -В.1(41). -С.51-58.

275. Туринов В.И. Оптимизация фотодиодов на CdHgTe по пороговой разности температур оптико-электронной системы //Электроника СВЧ. Сер.1. -1987. -В.8. -С.28-31.

276. Kolodny A., Kidron J. Properties of the implanted p-n-junctions in HgCdTe //IEEE Trans. Eleotr. Dev. -1980. -V.ED-27, N 1. -P.37^2.

277. Von Dittmar G., Plotner M., Kostka S., Neumann E. Gestaltung Leistungs Faniger CdxHgi. xTe-Infrarotdioden //Experimentelle Technik der Physik. -1986. -B.34, H.I. -S.27-35.

278. Хадсон P. Инфракрасные системы. M.: Мир, 1972.

279. Passman S., Larmore L. Atmospheric Transmission, Rand Paper P-897, Rand Corporation Santa Monica, 1956.

280. Туринов В.И. Пороговая разность температур оптико-электронной системы с фотодиодами на CdHgTe для атмосферных окон 3,0. 5,0 мкм и 8.14 мкм //Электронная техника. Сер. 11. Лазерная техника и оптоэлектроника. -1987. -В.2(42). -С.58-63.

281. Туринов В.И. Фотодиоды на CdHgTe с охлаждаемыми коротковолновыми фильтрами //Электронная техника. Cep.ll. Лазерная техника и оптоэлектроника. -1988. -В.3(47). -С.86-91.

282. Ryssel Н., Bang G., Biersack J.P., Muller К., Kruger W. Ion implantation doping of CdxHgi.xTe for infrared detectors //IEEE Trans. Electron Dev. -1980. -V.27, N 1. -P.58-62.

283. Fiorito G., Gasparrini G., Svelto F. P-n junction characteristics and ultimate performances of high quality 8-14 pm Hgi.xCdxTe implanted photodetectors //Infr. Phys. -1977. -V.l7, N 1. -P.25-31.

284. Туринов В.И. Анализ параметров фотоприемных устройств с фотодиодами на CdHgTe//Электронная техника. Сер.З. Микроэлектроника-1989. -В.4(133). -С.67-69.

285. Plotner М., Neumann Е. Herstellung und Anwendungseigenschaften Gekulter Fotodioden aus CdxHgi.xTe //Feingeretatechnik, Berlin. -1985. -B.34, N 3. -S. 116-117.

286. Gupta S C., Sharma W.L., Agashe V.V. Comparison of Schottky barrier and diffused junction infrared detectors //Infr. Phys. -1979. -V. 19, N 5. -P.545-548.

287. Jones R.S. Immersed radiation detectors //Appl. Optics. -1962. -V.l, N 5. -P.607-613.

288. Carmichael I.C., Dean A.B., Wilson D.J. Optical immersion of a cryogenically cooled 77 К photoconductive CdHgTe detector //2-nd Int. Conf. Advanced infrared detectors and systems, Copyright Controller, HMSO, London, 1983. -P.45-48.

289. Turinov V.I. Immersed photodiodes for IR range from 8 to 14 pm //SPIE. -1993. -V.2161. -P.82-89.

290. Туринов В.И. Иммерсионные фотоприемники ИК-диапазона на CdHgTe //Электронная техника. Сер.1. СВЧ. -1988. -В. 10. -С.3-7.

291. Туринов В.И. Иммерсионный фотодиод. Авт. свидетельство, № 275019 от 13.07.87. МКИ4 Н OIL 32/8/

292. Фефилов Б.В. Прикладная оптика. М.: 1947. -531 с.

293. Туринов В.И. Аберрационные эффекты, ограничивающие кружок рассеяния в иммерсионных приемниках ИК диапазона //Электронная техника. Сер.1, СВЧ-Техника. -1995. -В.2(466). -С.3-6.

294. Туринов В.И. Аподизирующее действие входного зрачка у иммерсионных фотоприемников ИК диапазона //Радиотехника и электроника. -1998. -Т.43, в. 6. -С.759-762.

295. Toyoda Т., Hanba S. The temperature dependence of the optical dispersion parameters in Hgi.xCdxTe //J. Appl. Phys. -1987. -V.61, N 11. -P.5196-5197.

296. Jensen В., Torabi A. Linear and. non-linear intensity dependent refractive tndex of HgixCdxTe //J. Appl. Phys. -1983. -V.54, N 10. -P.5945-5949

297. Toyoda T. Refractive and tne exponential optical absorpiton for Hgi.xCdxTe (0,2 < x < 0.3) //J. Appl. Phys. -1988. -V.63, N 1. -P.228-230.

298. Туринов В.И. Иммерсионный фотоприемник ИК-диапазона //Патент РФ № 2071147, заявл. 22.04.94; Бюлл. 36, 1996г.

299. Туринов В. И. Аберрационные эффекты в иммерсионных приемниках ИК диапазона //17-я н.-т. конф. "Высокоскоростная фотография и фотоника". Москва, ВНИИОФИ, 29 30 ноября 1995. Тезисы. С.31.

300. А с. 2206447 Великобритания. МКИ4 Н 01 L 31/02. Lensed photodetektors //C.T.Elliot, N.T.Gordon R.G.Hymphreys. Приоритет от 19.05.88.

301. О' Нейл Э. Введение в статистическую оптику. М.: 1966. 254 с.

302. Туринов В.И. Иммерсионные фотодиоды для ИК-диапазона 8-14 мкм //8-я Всесоюз. н.-т. конф. "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение". Москва, ВНИИОФИ, 26 30 ноября, 1990. Тезисы. С.81.

303. Jensen В., Torabi A. The refrative tndex of CdxHgi.xTe //Proc. SPIE. -1983. -V.409.1. P. 12-17.

304. Operating manual thermovision 780, AGA, 1979.

305. Туринов В.И. ЧКХ иммерсионных фотодиодов ИК диапазона //16-я н.-т. конф. "Высокоскоростная фотография, фотоника и метрология быстропротекающих процессов". Москва, ВНИИОФИ, 23 25 ноября 1993. Тезисы. С. 63.

306. Gordon N.T. Design of Hgi.xCdxTe infrared defector arrays using optical immersion with microlenses to achieve a higner operating temperature //Semicond. Sci. and Technol. -1991. -V.6, N 12. -P.C106-C109.

307. Jones C.L., Matthews B.E., Purdy D.R., Metcalfe N.E. Fabricaiton and assessment of optically immersed CdHgTe detectors arrays //Semicond. Sci. and Technol. -1991. -V. 6, N 12. -PC 110-C113.

308. Int. Conf. Austin, Texas, october 1996: Micromachining and Microfabrication Process Technology II //Proc. SPIE. -1996. V.2879.

309. Int. Conf. Austin, Texas, october 1996: Microelectronic Structures and MEMS for Optical Processing II //Proc. SPIE. -1996. V.2881.

310. Ш 315. Туринов В.И. Пространственно-частотная характеристика объекта переменной яркости//Радиотехника и электроника. -1992. -Т.37, в. 11. -С. 1973-1977.

311. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. С. 599.

312. Туринов В.И. Передача контраста переменного по яркости объекта детектором с кольцевыми р-п-переходами //Оптика и спектроскопия. -1992. -Т.72, в. 1. -С.239-242.

313. Turinov V.I. Contrast Transmission of a variable-brightness object by a detector with ring p-n junction //The Optical Society of American. -1992. -N 10. -P. 131-132.

314. Туринов В.И. Частотно-контрастная характеристика фотодиода кольцевой формы //15-я Всесоюзн. н.-т. конф. "Высокоскоростная фотография, фотоника и метрология быстропро-текающих процессов". Москва, 26-28 ноября 1991. ВНИИОФИ. Тезисы. С.55.

315. SchwandtnerK. Wullenwever-Peilverfahren: Пат. 2201536 ФРГ. М. Кл. G01S 3/58. 1972.

316. Мусьяков М П., Миценко И.Д. Оптико-электронные системы ближней дальнометрии. М.: Радио и связь, 1992. С. 168.

317. Туринов В.И. Устройство для измерения скорости объекта //Патент РФ № 2089916, заявлен 21.03.94. Бюлл. № 15, 1997 г.

318. Туринов В.И. К вопросу об измерении скорости удаленных объектов по измерениям положения и размеров оптического изображения //Радиотехника и электроника. -1996. -Т.41, в. 5.-С.548-551.

319. Туринов В.И. Оптико-электронный способ измерения скорости удаленных объектов ^ //Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника. -1996. -В. 1(467). -С.44-50.

320. Туринов В.И. Оптико-элекгронный способ измерения дальности до объектов эллипсоидальной формы //17-я н.-т. конф. "Высокоскоростная фотография и фотоника". Москва, ВНИИОФИ, 29 30 ноября 1995. Тезисы. С.28.

321. Туринов В.И. К вопросу об определении теплофизических характеристик материалов //Журнал технической физики. -1992. -Т.62, № 8. -С. 175-180.

322. Гапонов С.С., Туринов В.И. Способ измерения коэффициента температуропроводности материала и устройство для его осуществления //Патент РФ № 2072516, заявлен 01.03.93. Бюлл. № 3, 1997 г.

323. Туринов В.И. Метод измерения теплофизических характеристик материалов //15-я Всесоюзн. н.-т. конф. "Высокоскоростная фотография, фотоника и метрология быстропротекаю-щих процессов". Москва, ВНИИОФИ, 26 28 ноября 1991г. Тезисы. С.56.

324. Туринов В.И. К задаче определения размеров дефектов в поверхностных слоях твердых образцов //11-я н.-т. конф. "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение". Москва, ВНИИОФИ, 17- 19 декабря 1996. Тезисы. С.41.

325. Ш 330. Туринов В.И. Измерение коэффициента температуропроводности поверхностныхслоев непрозрачных твердых тел //Журнал технической физики. -1997. -Т.67, № 8. -С. 128-130.

326. Туринов В.И. Термоволновой способ измерения коэффициента температуропроводности материала //Патент РФ, заявка № 96109500/25 от 08.05.96г; положительное решение от 22.04.97г.

327. Туринов В.И. Способ измерения коэффициента температуропроводности материала //Патент РФ, заявка № 96109504/25 от 08.06.96г.; положительное решение от 05.01.97г.

328. Туринов В.И. К задаче обнаружения тепловых неоднородностей в двухслойной пластине из непрозрачных твердых материалов //Журнал технической физики. -1997. -Т. 67, № 10. -С. 129-131.

329. Ватсон Г.Н. Теория бесселевых функций. 4.1. М.: ИЛ, 1949. 798 с.

330. Heuret М., Egec P., Bisseux С. et. al. //Vide Couches Minces. -1990. -V.45, № 251. Suppl. P.29-31.

331. Резников A.B., Чередниченко О.Б. //Изв. АН. Сер. физ. -1992. -Т. 56, № 5. -С.213217.

332. McDonald F.A., Wetsel С. Generalized theory of the photoacoustic effect //J. Appl. Phys. -1978. -V.49, N 4. -P.2313-2322.

333. A. c. № 699410 (СССР). Способ обнаружения дефектов в многослойных объектах /Ю.А. Попов, А.Е. Карпельсон, А.А. Кеткович и др. Опубл. в Б.И., 1979, № 43.

334. Inglehart L.J., Lepoutre F. and Charbonnier F. Thermal-wave nondestructive evaluation of a carbon-epoxy composite using mirage effect //J. Appl. Phys. -1986. -V.59, N 1. -P.234-240.

335. Fujimori H., Asakura Y., Suzuki K. and Uchida S. Noncontact measurement of film thickness by the photothermal deflection method //Japan. J. Appl. Phys. -1987. -V. 26, N 10. -P. 1759-1764.

336. Fugate G.W., Felty J R. Automation of solder joint inspection procedures utilizing laser induced infrared //ШЕЕ Trans. Сотр., Hybrids and Manuf. Technol. -1987. -V.10, N 3. -P.374-378.

337. Туринов В.И. Метод оптической многоспектральной ИК дефектоскопии //Дефектоскопия. -1993. -В.6. -С.24-28.

338. Туринов В.И. Измерение оптических и теплофизических параметров объектов с помощью "сэндвич" фотоприемников //9-я н.-т. конф. "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение". Москва, ВНИИОФИ, 24 26 ноября 1992г. Тезисы. С.50.

339. Берников Е.В., Гапонов С.С., Туринов В.И. Многоспектральная ИК дефектоскопия //Электронная промышленность. -1990. -В.1. -С.35-36.

340. Beaudoin I.L., Danjoux R., Van Schel E., Potier F., Egee M. On the use of two photother-mal imaging device to reach a new NDT. -Non-Destruct. Test.: Proc. 4th Eur. Conf., London, 13 17 Sept. -1987. -V.3. -Oxford etc., 1988. -P. 1941-1948.

341. Топорец. A.C. Оптика шероховатой поверхности. Ленинград, Машиностроение, 1988.1. С.192.

342. Золотарев В.М., Морозов, В.Н., Смирнова Е В. Оптические постоянные природных и технических сред. Ленинград, Машиностроение, 1984. С.216.

343. Берников Е.В., Гапонов С.С., Туринов В.И. Устройство для бесконтактного неразру-шающего контроля материалов //Патент РФ № 2073851, заявлен 24.11.92. Бюлл. № 5, 1997 г.

344. Берников Е.В., Гапонов С.С., Туринов В.И. К оптимизации параметров отражателя для ИК дефектоскопии //Лазерная техника и оптоэлектроника. -1992; -В. 1-2(62-63). -С. 108-111.

345. Grudzien М., Piotrowski J. Monolithic optically immersed HgCdTe IR detectors //Infr. Phys. -1989. -V.29, N 2-A. -P.251-253.

346. Берников E.B., Гапонов С.С., Туринов В.И. Дефектоскопия эпитаксиальных полупроводниковых структур CdHgTe/CdTe //Электронная техника. Сер.1. Электроника СВЧ. -1990. -В.8. -С.43-45.

347. Бирюлин П.В., Дудко С.А., Коновалов С.А., Пелевин Ю.А., Туринов В.И. Исследование границы раздела ZnS-CdHgTe //ФТП. -2003. -Т. 37, в. 12. -С. 1431-1434.

348. Jones С.Е., Nair V., Lingquist J., Polla D.L. Effects of deep-level defects in HgixCdxTe. J. Vac. Sci. Technol. -1982. -V.21, N 1. -P. 187-190.

349. Jones C.E., James K., Merz J., Braunstein R., Burd M., Eetemadi M., Hutton S., Drumheller J. Status of point defects in HgCdTe. J. Vac. Sci. and Technol. -1985. -V.A3, N 1. -P.131-137.

350. Бирюлин П.В., Туринов В.И., Якимов Е.Б. Исследование характеристик фотодиодных линеек на InSb //ФТП. -2004. -Т. 38, в. 4. -С. 498-503.

351. Бирюлин П.В., Туринов В.И., Якимов Е.Б. Исследование утечек по поверхности у фотодиодов на CdHgTe//ФТП. -2004. -Т.38, в. 7. -С.890-895.

352. Бирюлин П.В., Кошелева В.И., Туринов В.И. Исследование электрофизических свойств CdxHgixTe //ФТП. -2004. -Т.38, в. 7. -С. 784-790.

353. Туринов В.И. Исследование глубоких уровней в CdHgTe методом туннельного тока у фотодиодов //ФТП. -2004. -Т.38, в. 9. -С. 1129-1134.

354. Hansen G.L., Schmit J.L., Casselman T.N. Energy gap versus alloy composition and tem-* perature in HgbxCdxTe //J. Appl. phys. -1982. -V. 53, N 10. -P.7099-7101.