Влияние охранных сеточных диодов с плавающим потенциалом n-области на пространственное разрешение n-на-p линейных HgCdTe-фотоприёмников

Васильев В.В., Вишняков А.В., Сабинина И.В., Сидоров Г.Ю., Стучинский В.А.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Васильев В.В., Вишняков А.В., Сабинина И.В., Сидоров Г.Ю., Стучинский В.А. Влияние охранных сеточных диодов с плавающим потенциалом n-области на пространственное разрешение n-на-p линейных HgCdTe-фотоприёмников // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 2. С. 67–75. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-02-67-75

Vasiliev V.V., Vishnyakov A.V., Sabinina I.V., Sidorov G.Yu., Stuchinsky V.A. The influence of grid guard diodes with a floating n-region potential on the spatial resolution of n-on-p linear HgCdTe photodetectors [In Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2024. V. 91. № 2. P. 67–75. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-02-67-75

Ссылка на англоязычную версию:

Vladimir V. Vasiliev, Aleksey V. Vishnyakov, Irina V. Sabinina, Georgiy Yu. Sidorov, and Victor A. Stuchinsky, "Influence of grid guard diodes with floating n-region potential on the spatial resolution of n-on-p linear HgCdTe photodetectors," Journal of Optical Technology. 91(2), 100-104 (2024). https://doi.org/10.1364/JOT.91.000100

Аннотация:

Предмет исследования. Пространственное разрешение n-на-p линейных фотоприёмников на основе материала кадмий-ртуть-теллур, модифицированных путём введения в их структуру охранных сеточных диодов с плавающим потенциалом n-области. Цель работы. Установление характера влияния охранного сетчатого диода с плавающим потенциалом n-области на функцию рассеяния линии и частотно-контрастную характеристику n-на-p линейных фотоприёмников. Изучение возможности использования дефектов структуры изучаемых фотоприёмников для реализации непрерывного действия охранного диода как стока фотогенерированных носителей заряда. Метод. Для моделирования диффузии фотогенерированных носителей заряда в слое материала кадмий-ртуть-теллур исследуемых фотоприёмников используется метод Монте-Карло, а в экспериментальном изучении разрешения фотоприёмников — техника сканирования пятна засветки с последующим вычислением частотно-контрастной характеристики фотоприёмной структуры. Основные результаты. Показано, что присутствие охранного диода с плавающим потенциалом n-области в структуре n-на-p фотоприёмника приводит к уширению основания и уменьшению ширины верхней части пика функции рассеяния линии линейной фотоприёмной структуры с соответствующей модификацией её частотно-контрастной характеристики. При этом значимого улучшения разрешения фотоприёмной структуры не происходит. Практическая значимость. Результаты работы указывают на необходимость заземления охранных диодов в исследованных фотоприёмниках и могут быть использованы при разработке способов в оптимизации/увеличении разрешения.

Ключевые слова:

охранный диод, линейный фотоприёмник, материал кадмий-ртуть-теллур, носители заряда, инжекция, функция рассеяния линии, частотно-контрастная характеристика

Коды OCIS: 040.1240, 040.3060, 040.5160, 040.6070, 130.5990, 350.5730

Список источников:

1. Рогальский А. Инфракрасные детекторы / Пер. с англ. под ред. Войцеховского А.В. Новосибирск: Наука, 2003. 636 с. ISBN 5-02-032029-3.

2. Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение. М.: Мир, 1988. 416 с.

3. Akın O., Demir H.V. High-efficiency low-crosstalk dielectric metasurfaces of mid-wave infrared focal plane arrays // Appl. Phys. Lett. 2017. V. 110. P. 143106. https://doi.org/10.1063/1.4979664

4. Boreman G.D. Modulation transfer function in optical and electro-optical systems. Second edition. 2021. V. TT121. 156 p. https://doi.org/10.1117/3.419857

5. Gunapala S.D., Ting D.Z., Soibel A., Rafol S.B., Khoshakhlagh A., Mumolo J.M., Liu J.K., Keo S.A., Hill C.J. Modulation transfer function of infrared focal plane arrays // Proc. of the IEEE Photonics Conference. Bellevue, USA. 08–12 Sept. 2013. P. 600-601. https://doi.org/10.1109/IPCon.2013.6656437

6. Kinch M.A. The future of infrared; III–Vs or HgCdTe? // J. Electron. Mater. 2015. V. 44. P. 2969–2976. https://doi.org/10.1007/s11664-015-3717-5

7. Armstrong J.M., Skokan M.R., Kinch M.A., Luttmer J.D. HDVIP five-micron pitch HgCdTe focal plane arrays // Proc. SPIE. 2014. V. 9070. P. 907033-1. https://doi.org/10.1117/12.2053286

8. Ziegler J., Bruder M., Finck M., Kruger R., Menger P., Simon Th., Wollrab R. Advanced sensor technologies for high performance infrared detectors // Infrared Physics & Technology. 2002. V. 43. P. 239–243. https://doi.org/10.1016/S1350-4495(02)00146-9

9. Kobayashi M., Wada H., Okamura T., Kudo J., Tanikawa K., Hikida S., Miyamoto Y., Miyazaki S., Yoshida Y. 480ґ8 hybrid HgCdTe infrared focal plane arrays for high-definition television format // Opt. Eng. 2002. V. 41. № 8. P. 1876–1885. https://doi.org/10.1117/1.1486460

10. Gassmann K.U., Eich D., Fick W., Figgemeier H., Hanna S., Thöt R. Low dark current MCT-based focal plane detector arrays for the LWIR and VLWIR developed at AIM // Proc. SPIE 9639, Sensors, Systems, and Next-Generation Satellites XIX. 96390P (14 October 2015). https://doi.org/10.1117/12.2194776

11. Tennant W.E., Gulbransen D.J., Roll A., Carmody M., Edwall D., Julius A., Dreiske P., Chen A., Mclevige W., Freeman S., Lee D., Cooper D.E., Piquette E. Small-pitch HgCdTe photodetectors // J. Electron. Mater. 2014. V. 43. № 8. P. 3041–3046. https://doi.org/10.1007/s11664-014-3192-4

12. Arias J.M., Zandian M., Bajaj J., Pasko J.G., Bubulac L.O., Shin S.H., De Wames R.E. Molecular beam epitaxy HgCdTe growth-induced void defects and their effect on infrared photodiodes // J. Electron. Mater. 1995. V. 24. № 5. P. 521–524. https://doi.org/10.1007/BF02657957

13. Варавин В.С., Дворецкий С.А., Михайлов Н.Н., Ремесник В.Г., Сабинина И.В., Сидоров Ю.Г., Швец В.А., Якушев М.В., Латышев А.В. Современное состояние и перспективы молекулярно-лучевой эпитаксии CdHgTe // Автометрия. 2020. T. 56. № 5. С. 12–26. http://dx.doi.org/10.15372/AUT20200502

14. Стучинский В.А., Вишняков А.В. Простой подход к моделированию методом Монте-Карло диффузии фотогенерированных носителей заряда в многоэлементных фотоприёмниках диодного типа и некоторые применения этого подхода // Тр. XXV Междунар. науч.-техн. конф. по фотоэлектронике и приборам ночного видения в двух томах. Т. 2. Москва. Россия. 24–26 мая 2018. М.: НПО «Орион», Издательство «ОФСЕТ МОСКВА», 2018. C. 430–433.

15. Vasiliev V.V., Predein A.V., Varavin V.S., Mikhailov N.N., Dvoretskii S.A., J.V. Gumenjuk-Sichevska, Golenkov O.G., Reva V.P., Sabinina I.V., Sidorov Yu.G., Susliakov A.O., Sizov F.F., Aseev A.L. Linear HgCdTe IR FPA 288ґ4 with bidirectional scanning // Opto-Electronics Review. 2010. V. 18. № 3. P. 332–337. https://doi.org/10.2478/s11772-010-1021-z