Исследование временной стабильности и моделирование параметров фотоприемников из антимонида индия с целью оптимизации их конструкции и технологии

• Автор: Недоруба, Денис Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 252 с. : ил.

1. Литературный обзор 1Л Основные параметры фотоприемников

1.2 Экспериментальные данные по шумам ФП из ГпБЬ

1.3 Антимонид индия и фотоприемники на его основе

1.3.1 Свойства антимонида индия

1.3.2 Фотодиоды на основе антимонида индия

1.3.3 Моделирование параметров фотодиодов из 1п8Ь

Выводы по литературному обзору

2 Объекты и методы измерений

2.1 Исследуемые образцы

2.1.1 Фотодиоды с глубоко залегающими р-п-переходами

2.1.2. Фотодиоды с мелко залегающими р-п переходами

2.1.3. Топологии фоточувствительных элементов с мелкозалегающими р-п - переходами
2.1.4. Фоторезисторы из антимонида индия
2.2 Методики измерений
2.2.1 Установка для измерения параметров фотоприемников
2.2.2. Установка для снятия СПМШ
3. Результаты исследования параметров и характеристик фотоприемников
3.1 Фотодиоды с глубоко залегающим переходом
3.1.1. Влияние концентрации легирующей примеси на параметры фотодиодов
3.1.2. Эффективность отрезающих фильтров
3.1.3. Результаты измерений фотодиодов в условиях, провоцирующих рост шума

3.1.4. Определение связи шумов и фототоков
3,1.5 Анализ результатов испытаний на теплоустойчивость
3.1.6. Определение источника шума
3.1.7. Исследование причин деградации фотодиодов
3.1.8. Обсуждение экспериментальных данных
3.2. Фотодиоды с мелко залегающим переходом
3.2.1 Результаты ускоренных испытаний экспериментальных приборов ФУЛ-132 с диффузионным переходом
3.2.2. Результаты ускоренных испытаний экспериментальных приборов ФУЛ-132 с ионно-имплантированным переходом
3.2.3. Результаты измерений характеристик приборов, хранившихся в течении гарантийного срока хранения
3.2.4 Результаты исследования характеристик многоэлементных фотодиодов, находящихся на длительном хранении
3.2.5. От радиационно-сплавной технологии к ионной имплантации
3.2.6. Статистический анализ параметров фоточувствительных площадок фотоприемных устройств ФУЛ
3.2.7. Обсуждение результатов
3.3. Спектры шума фоторезисторов
Выводу по третьему разделу
4. Моделирование параметров и характеристик фотодиодов из 1пБЬ
4.1. Моделирование параметров фотододов с «прозрачной» п-областью
4.2. Моделирование параметров многоэлементных фотододов ФУЛ
4.3. Моделирование параметров фотодиодов, освещаемых с обратной стороны
Выводы по разделу
Заключение
Список использованных источников Приложения

Актуальность работы диапазон длин волн 3-5 мкм был и остается одним из важнейших для большого числа фотоприемных устройств (ФПУ) военного и гражданского применения. Приемники из этого монокристаллического, достаточно совершенного, материала значительно превосходили по частотным свойствам фоторезитсторы из поликристаллических пленок селенида свинца, а их рабочая температура 78 К и возможность уменьшать размеры делали примесные фоторезисторы из германия не конкурентно способными.
Даже в настоящее время, когда постепенно возрастает роль фотоприемников на основе тройных растворов кадмий-ртуть-теллур, позволяющего делать многоцветные приборы за счет изменения процентного содержания кадмия, ан-тимонид индия остается конкурентно способным, вследствие более простой технологии и большей долговременной стабильности, которая особенно важна в приборах, подлежащих многолетнему хранению.
Несмотря на то, что фоторезисторы и фотодиоды из антимонида индия выпускаются серийно достаточно давно и существует целый ряд технологий их изготовления, вопросы сравнения известных технологий и их модификаций, оптимизация важнейших технологических операций остаются весьма актуальными. Точно также вопросы стабильности параметров приборов при их длительном хранении пока что недостаточно освещены в литературе.
В этом отношении особенный интерес представляет исследование шумовых свойств приборов, так как они, наряду с чувствительностью, определяют основополагающий параметр - обнаружительную способность фотоприемников.
Цель диссертации состояла в определении оптимальной технологии и топологии фотоприемников из антимонида индия, пригодных для изготовления фотоприемных устройств (ФПУ), работающих в широком частотном диапазоне,

Ионная имплантация Ве+ в 1п8Ь осуществлялась на установке “Везувий-5”. После проведения ионной имплантации пластины подвергались отжигу радиационных дефектов и активации примесей.
Защитная пленка, деформированная в процессе имплантации и отжига, стравливалась, после чего проводилось формирование анодного окисла в электролите. При этом использовались несколько электролитов: на основе персульфата аммония, сернистого натрия, лимонной и фосфорной кислот.
Поверх анодного окисла как у диффузионных, так и у ионно-легированных образцов, наносилась пленка 8ЮХ, полученная термическим напылением.
Вскрытие окон в диэлектрике осуществлялось либо химическим либо плазмо-химическим травлением, наносились контакты из пленок хром - золота, наносимых термическим напылением, затем проводилась фотолитография для формирования контактных дорожек.
В заключение проводилась приварка золотых выводов диаметром 30 мкм методом термокомпрессии.
Затем ФЧЭ помещались в сапфировые капсулы в атмосфере осушенного азота. Капсулы проходили первичные испытания по ВАХ и динамическому сопротивлению.
Капсулы, элементы которых имели динамическое сопротивление более 100 кОм, монтировались на металлические штенгели, к нему крепился откачиваемый и заполняемый осушенным азотом баллон, затем вся конструкция помещалась в металлический корпус, свободное пространство которого заполнялось все тем же компаундом ОР-3, после чего фотоприемник стыковался с микротеплообменником.