Применение эквивалентной шуму разности температур для сравнения фотоприемников сверхвысокой размерности на основе многослойных структур с квантовыми ямами

Демьяненко М.А., Козлов А.И., Новоселов А.Р., Овсюк В.Н.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Козлов А.И., Новоселов А.Р., Демьяненко М.А., Овсюк В.Н. Применение эквивалентной шуму разности температур для сравнения фотоприемников сверхвысокой размерности на основе многослойных структур с квантовыми ямами // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 1. С. 37–44. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-01-37-44

Kozlov A.I., Novoselov A.R., Demiyanenko M.A., Ovsyuk V.N. Using the noise-equivalent temperature difference to compare superlarge photoreceivers based on quantum-well multilayer structures [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2020. V. 87. № 1. P. 37–44. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-01-37-44

Ссылка на англоязычную версию:

A. I. Kozlov, A. R. Novoselov, M. A. Dem’yanenko, and V. N. Ovsyuk, "Using the noise-equivalent temperature difference to compare superlarge photoreceivers based on quantum-well multilayer structures," Journal of Optical Technology. 87(1), 29-35 (2020). https://doi.org/10.1364/JOT.87.000029

Аннотация:

Развита методология анализа температурного разрешения фотоприемников дальнего и среднего инфракрасного диапазонов. Обсуждаются особенности создания кремниевых мультиплексоров для таких фотоприемников. Анализируется эквивалентная шуму разность температур инфракрасных фотоприемников на основе кремниевых мультиплексоров с кадровым накоплением для фотодетекторов на основе многослойных структур с квантовыми ямами. Разработанные кремниевые мультиплексоры сравниваются с целью применения фоточувствительных кристаллов, в том числе имеющих повышенные темновые токи, для создания фотоприемников инфракрасного диапазона с температурным разрешением на уровне характеристик подобных фотоприемников ведущих компаний. Структурно-технологические принципы создания мозаичных фотоприемников развиты для случая сверхвысокой размерности. Рассмотрен достигнутый технологический уровень прецизионной микросборки кристаллов субмодулей в мозаичные фотоприемники. Предложены методы формирования мультиспектральной характеристики фоточувствительности мозаичных фотоприемников. Выполнен сравнительный анализ размеров «слепых зон» разных определяющих материалов.

Ключевые слова:

инфракрасный мозаичный фотоприемник сверхвысокой размерности, кремниевый мультиплексор, сверхрешетки, фотоприемник на основе многослойных структур с квантовыми ямами

Благодарность:

Авторы выражают благодарность академикам РАН А.В. Латышеву и А.Л. Асееву за поддержку и обсуждение представленных исследований, канд. техн. наук В.Н. Федоринину за обсуждения реализации и применения МФП, канд. техн. наук Б.И. Фомину за изготовление КМ на базе ИФП СО РАН, докторам физ.-мат. наук Ю.Г. Сидорову и М.В. Якушеву, канд. физ.-мат. наук В.В. Васильеву за обсуждение свойств КРТ, А.П. Савченко за обсуждение параметров МСКЯ и СР, П.Р. Машевичу и А.А. Романову за действенную помощь при изготовлении КМ на базе АО «Ангстрем», В.Н. Гаштольду и Н.В. Сущевой за поддержку и помощь при изготовлении КМ на базе «АО НПО “Восток”».

Коды OCIS: 040.3060, 110.3080, 130.5990

Список источников:

1. Демьяненко М.А., Козлов А.И., Овсюк В.Н. Оптимизация параметров системы «инфракрасный фоточувствительный элемент на основе многослойных структур с квановыми ямами — кремниевый мультиплексор фотосигналов» // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 9. С. 59–65.
2. Васильев В.В., Козлов А.И., Марчишин И.В., Сидоров Ю.Г., Якушев М.В. Анализ структурно-технологических ограничений в кремниевых схемах считывания сигналов фотодиодов инфракрасного диапазона // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 7. С. 39–45.
3. Kozlowski L.J., Bailey R.B., Cabelli S.C., Cooper D.E., McComas G.D., Vural K., Tennant W.E. 640×480 PACE HgCdTe FPA // Proc. SPIE. Infrared Detectors: State of the Аrt. 1992. V. 1735. P. 163–174.
4. Демьяненко М.А., Козлов А.И., Овсюк В.Н. Аналитическое сравнение характеристик фотоприемников инфракрасного диапазона на основе фотодиодов HgCdTe и фотодетекторов GaAs/AlGaAs с квантовыми ямами // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 9. С. 64–71.

5. Демьяненко М.А., Козлов А.И., Марчишин И.В., Овсюк В.Н. Создание аналого-цифровых кремниевых мультиплексоров сигналов фотоприемников инфракрасного диапазона // Автометрия. 2016. Т. 52. № 6. С. 120–127.
6. Козлов А.И., Марчишин И.В., Овсюк В.Н., Асеев А.Л. Серия кремниевых мультиплексоров для КРТ-фотодиодов спектрального диапазона 8–16 мкм // Оптический журнал. 2008. Т. 75. № 3. С. 60–67.
7. Козлов А.И., Марчишин И.В., Овсюк В.Н. Кремниевые мультиплексоры 320×256 для инфракрасных фотоприемных устройств на основе КРТ-диодов // Автометрия. 2007. Т. 43. № 4. С. 74–82.
8. Козлов А.И. Особенности проектирования и некоторые реализации кремниевых мультиплексоров для инфракрасных фотоприемников // Оптический журнал. 2010. Т. 77. № 7. С. 19–29.
9. Есаев Д.Г., Марчишин И.В., Овсюк В.Н., Савченко А.П., Фатеев В.А., Шашкин В.В., Сухарев А.В., Падалица А.А., Будкин И.В., Мармалюк А.А. Инфракрасное фотоприемное устройство на основе многослойных структур GaAs/AlGaAs с квантовыми ямами // Автометрия. 2007. Т. 43. № 4. С. 112–118.
10. Рогальский А. Инфракрасные детекторы. Новосибирск: Наука, 2003. 636 с.
11. Козлов А.И. Особенности влияния ΔN и Δμ моделей 1/f-шумов на эквивалентную шуму разность температур инфракрасных фотоприемников // Тез. докл. XIV Российской конф. по физике полупроводников «Полупроводники-2019». 9–13 сентября 2019 г., Новосибирск. С. 446. DOI: 10.34077/Semicond2019-446.
12. Rogalski A. Progress in focal plane array technologies // Progress in Quant. Electron. 2012. № 36. P. 342–473.
13. Новоселов А.Р. Способ формирования граней чипа для мозаичных фотоприемных модулей // Патент России № 2509391. 2014.
14. Новоселов А.Р. Способ уменьшения зазора между чипами в мозаичных фотоприемных модулях // Автометрия. 2016. Т. 52. № 1. С. 116–121.
15. Демьяненко М.А., Козлов А.И., Новоселов А.Р., Овсюк В.Н. Повышение эффективности преобразования изображений в мозаичных микроболометрических приемниках // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 2. С. 60–66.
16. Козлов А.И., Новоселов А.Р., Демьяненко М.А., Овсюк В.Н. О мозаичных инфракрасных фотоприемниках сверхвысокой размерности на основе многослойных структур с квантовыми ямами // Тез. докл. Российской конф. по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «Фотоника-2019». 27–31 мая 2019 г., Новосибирск. С. 140. DOI: 10.34077/RCSP2019-140.
17. Козлов А.И., Новоселов А.Р., Демьяненко М.А., Овсюк В.Н. Фундаментальные основы создания мозаичных фотоприемников сверхвысокой размерности с предельной эффективностью преобразования изображений // Тез. докл. XIV Российской конф. по физике полупроводников «Полупроводники-2019». 9–13 сентября 2019 г., Новосибирск. Ч.2. С. 447. DOI: 10.34077/Semicond2019-447.