Программа Президиума РАН 27 «ОСНОВЫ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НАНОТЕХНОЛОГИЙ И НАНОМАТЕРИАЛОВ» Проект 35: «Исследование, разработка и изготовление двухцветного. - презентация

1 Программа Президиума РАН 27 «ОСНОВЫ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НАНОТЕХНОЛОГИЙ И НАНОМАТЕРИАЛОВ» Проект 35: «Исследование, разработка и изготовление двухцветного ИК фотоприемного устройства на основе гетероструктур с квантовыми ямами» Организация Исполнитель: Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН Руководитель проекта: к.ф.-м.н. Есаев Дмитрий Георгиевич тел. (383)

2 Цель работы: Разработка, изготовление и исследование двухцветного ИК фотоприемного устройства на основе гетероструктур с квантовыми ямами чувствительного одновременно в спектральном диапазоне 3-5 и 8-12 мкм.

3 Высокая однородность фотоэлектрических характеристик по площади, обеспеченная хорошо развитой технологией получения соединений А 3 В 5, включая газотранспортную и молекулярно-лучевую эпитаксию слоев. Полосовой спектр фоточувствительности, позволяющий изготавливать монолитные многоспектральные структуры. Высокая температурная, механическая и радиационная стойкость. Сравнительно низкая себестоимость при высоком выходе годных изделий. Рабочая температура К для фотоприемников для спектрального диапазона и мкм. Основные преимущества фотоприемников на структурах с квантовыми ямами

4 МСКЯ гетероструктуры для диапазонов 3 – 5 и 8 – 10 мкм

5 Длина волны, мкм % Пропускание 0,20,30,4 1.0* ,0* ,0* ,5* ,0* ,5* ,0* ,5* *10 17 Концентрация, см-3 Глубина, мкм Контроль параметров МСКЯ фотоприемников Распределение носителей по глубине Спектр пропускания Пороговая мощность в зависимости от уровня легирования AlGaAs GaAs Спектр пьезомодулированного отражения

6 Структура фотоприемного устройства на МСКЯ n + GaAs In 1 мкм Химико-механическое утонение GaAs подложки до мкм Фоточувствительные слои Гибридная сборка мультиплексора и фотоприемной матрицы форматом 320 x 256

7

8 Формат 128х128 NEDT 0,05 К мах = 8,6 мkм T = 65 K 98,5% рабочих пикселей Формат 320х256 NEDT 0,03 К мах = 9,4 мkм T = 70 K 99% рабочих пикселей (подложка удалена) Имеющийся задел в разработке одноцветных фотоприемников. Тепловое изображение, регистрируемое фотоприемниками на МСКЯ форматом 128х128 и 320х256 элементов Формат 320х256 NEDT 0,03 К мах = 9,5 мkм T = 70 K 98% рабочих пикселей (с GaAs подложкой)

9 Один из вариантов структуры двухцветного фотоприемника Фоточувствительные структуры GaAs/AlGaAs Подложка GaAs Буферный слой AlGaAs Нелегированный GaAs Контактные слои легированный GaAs Область чувствительности 8-12 мкм Область чувствительности 3-5 мкм Дифракционный элемент ввода излучения Один из 320х256 пикселей

10 Ожидаемые результаты по проекту в 2009 г. 1. Будет разработана конструкция и проведена оптимизация параметров матричных большеформатных фотоприемников с полным форматом 320х256 элементов. 2. Будет отработана технология глубокого плазмо- химического травления структур. 3. Разработана технология и оптимизирован способ сопряжения структур с кремниевым мультиплексором для чересстрочного считывания фотосигнала с каждой из частей структуры. 4. Будут разработана технология и изготовлены многослойные гетероструктуры GaAs/AlGaAs с квантовыми ямами чувствительные в спектральном диапазоне 3-5 и 8-12 мкм. 5. Шаг матрицы фотоприемников составит мкм, полный формат - 320х256 элементов, быстродействие - до 50 кадров/сек, температурное разрешение – не более 50 мК, динамический диапазон не менее 40 дБ.