eng
Выпуск #2/2011
А.Дирочка, А.Филачев
Международная конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения. Ч. 2
Международная конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения. Ч. 2
Просмотры: 3468
Во второй части обзора современного состояния и перспектив развития фотоэлектроники в мире рассмотрены материаловедческие проблемы чувствительности фотодиодов и их быстродействия, конструкции новых оптико-электронных приборов.
Теги: night vision devices optoelectronics devices photodiodes оптико-электронные приборы приборы ночного видения фотодиоды
оптические и оптико-электронные приборы
и комплексы
Значительное число докладов посвящено результатам разработки новых оптико-электронных приборов с использованием оптико-электронных преобразователей и матричных фотоприемных устройств на различные участки ИК-диапазона спектра. К числу таких докладов относятся: «Приборы для измерения скорости транспортных средств» (филиал ОАО «Катод» – СКБ приборов ночного видения и ЗАО «Стинс Коман»), «ОЭС на основе МФПУ InGaAs/InP» («НПО «Орион» и МФТИ), «Формирование панорамного изображения в оптико-электронной системе с зеркальным шарниром и МФПУ на основе InSb, работающего в режиме SNAP SHOT» и «Двухдиапазонная тепловизионная система на основе матричных фотоприемных модулей из CdHg1 xTex и InSb» ( «НПО «Орион», МГТУ и МФТИ), «Формирователь сигналов изображения на основе МФПУ формата 320×256 элементов из InSb» (ФГУП «НПО «Орион» и НИИ МВС ЮФУ), «Термографическая информационно-измерительная система широкого применения» («Альфа») и др. Доклады продемонстрировали существенное повышение технического уровня разрабатываемых оптико-электронных приборов российскими предприятиями.
Представлены работы, посвященные различным аспектам оптимизации параметров оптико-электронных приборов. В работах, поступивших от «Урал-Геофизика», филиала «ПО «УОМЗ», проанализировано влияние размера пиксела на порог чувствительности матричных фотоприемников в режиме теплопеленгации, предложены пути оптимизации тракта обработки сигнала в лазерных дальномерах, рассмотрен метод пассивного измерения дальности по информации теплопеленгационного канала.
Заметно возросло число докладов по вопросам коррекции неоднородности сигналов и деселекции дефектных элементов матричных и многорядных фотоприемных устройств. Представлены также три доклада «НПО «Орион» по вопросам адаптивной коррекции по сигналам сцены, доклад «НПО «ГИПО» по возможности фильтрации пространственного Фурье-преобразования, доклад Национального университета «Львовская политехника» по методам улучшения качества тепловых изображений.
Рассмотрены вопросы создания метрологического оборудования для анализа характеристик оптико-электронных приборов и исследований с использованием многоспектральных приборов.
фотоприемники,
фотоприемные
устройства
и микроэлектроника обработки сигнала
По этому направлению были представлены доклады из ФТИ РАН; «НПО «Орион»; ИПФ СО РАН; ИОФ РАН; Ben-Gurion University (Израиль); ФГУП «НПП «Пульсар»; ИФ НАН Азербайджана; ОАО «Интеграл» (Минск, Республика Беларусь); Gazi University (Анкара, Турция и др.
Цикл работ ФТИ РАН посвящен фотоприемникам на спектральный диапазон 2–5 мкм из бинарных, тройных и четверных соединений типа АIIIВV и гетероструктур на их основе. Сюда же примыкает доклад Ю.Яковлева с сотрудниками «Полупроводниковые лазеры в средней ИК-области спектра (2–4 мкм) на модах шепчущей галереи», которые вполне могут быть использованы для метрологических исследований фотоприемников в этой области спектра.
Для улучшения электрических и фотоэлектрических характеристик GaInAsSb/GaAlAsSb и InAs/InAsSbP ФД Е.Куницына с сотрудниками предлагают использовать редкоземельные элементы в процессе выращивания активной области. Показано, что применение гольмия позволяет повысить токовую монохроматическую чувствительность фотодиодов и их быстродействие, уменьшить величину обратных темновых токов.
Выявлено, что предэпитаксиальная обработка поверхности подложки GaSb(100) в водных растворах сульфида натрия позволяет управлять положением p–n-перехода в гетероструктуре GaSb/GaInAsSb и на 30% повысить токовую монохроматическую чувствительность ФД в диапазоне 1,2–2,4 мкм. Пассивация боковой поверхности мезаструктуры GaInAsSb/GaAlAsSb ФД в 1М водном растворе Na2S снижает величину обратных темновых токов более чем на порядок. В случае использования насыщенных растворов Na2S в изопропиловом спирте величина обратных темновых токов GaInAsSb/GaAlAsSb ФД снижается в 20 раз, а InAs/InAsSbP ФД – в 2 раза.
В работе «ИК-фотодиоды на основе многобарьерных структур, содержащих InAs» сообщается о результатах комплексного исследования электрических (I–V, C–V) и фотоэлектрических характеристик флип-чип- и поверхностно облучаемых ФД на основе одиночных и двойных гетероструктур p–InAsSbP(Zn)/InAs с активной областью из нелегированного n– InAs, полученных на подложках InAs, включая сильнолегированные подложки n+–InAs, прозрачные для излучения в области 3,3–3,4 мкм.
И.Андреев и его коллеги («Широкополосные (2ГГц) GaInAsSb/GaAlAsSb p–i–n фотодиоды для спектрального диапазона 1,5–2,5 мкм») впервые создали и исследовали неохлаждаемые высокоэффективные широкополосные GaInAsSb/GaAlAsSb p–i–n ФД для спектрального диапазона 1,5–2,5 мкм. Разработан и оптимизирован полный технологический цикл создания широкополосных ФД, включающий выращивание на подложке GaSb(100) изопериодных гетероструктур GaSb/GaInAsSb/GaAlAsSb с заданными параметрами методом жидкофазной эпитаксии, постростовую технологию формирования GaInAsSb/GaAlAsSb ФД, корпусирование ФД в специальные СВЧ-разъемы для исследования кинетики фотоотклика и измерения полосы пропускания. Созданные GaInAsSb/GaAlAsSb ФД имеют рекордно низкие значения собственной емкости в диапазонеи2,0–3,0 пФ без обратного смещения и 0,8–1,0 пФ при обратном смещении U=–1 В. Быстродействие ФД, определяемое по времени нарастания импульса фотоотклика на уровне 0,1–0,9, составляет величину 130–150 пс. Ширина полосы пропускания достигает 2 ГГц. ФД характеризуются низкими обратными темновыми токами, высокими значениями токовой монохроматической чувствительности (≥1,1 A/Вт на длинах волн 2,0–2,2 мкм) и D*(λmax,1000,1)=9,0 . 1010 . Вт -1 . см . Гц1/2.
В докладе И. Андреев «Высокоэффективные фотодиоды для спектрального диапазона 2,5–4,8 мкм» представлены результаты исследований, направленных на создание высокоэффективных ФД, работающих при комнатной температуре в среднем ИК-диапазоне 2–5 мкм. Гетероструктуры с активным слоем InAs0,88Sb0,12 выращивались методом жидкофазной эпитаксии на подложках InAs. Для обеспечения пониженной деформации, вызванной несоответствием параметров решётки подложки и активного слоя был введен буферный слой из твердого раствора InAs0,94Sb0,06. В качестве широкозонного “окна” использовался твердый раствор InAsSbP. Разработаны ФД на основе гетероструктур InAs/InAs0,94Sb0,06/InAs0,88Sb0,12/InAsSbP c диаметрами фоточувствительной площадки 0,3 мм.
Отличительной особенностью ФД является высокая токовая монохроматическая чувствительность в максимуме спектра (λmax=4,2–4,7 мкм), достигающая значений 0,6–0,8 А/Вт. Значение плотности обратных темновых токов – (1,3–7,5).10–2 А/см2, при напряжении обратного смещения 0,1–0,2 В. Дифференциальное сопротивление в нуле достигает величины 700–800 Ом.
Большой интерес вызвал доклад группы И. Ли. «Многомодульное линейчатое фотоприемное устройство 4×(2×192) на основе InAs МДП-структур для систем теплопеленгации», где были представлены конструкция и параметры многомодульного ИК ФПУ на основе универсального гибридного линейчатого модуля InAs МДП-структур форматом 2×192. Решены следующие задачи: разработано ИК ФПУ, содержащее до четырех гибридных модулей формата 2×192, стыкуемых без оптического зазора; повышена чувствительность, временное и пространственное разрешение.
Эти задачи решены за счет проведения комплекса работ, в частности: повышения быстродействия кремниевого мультиплексора; снижения уровня шума в системе считывания; повышения квантовой эффективности ФП за счет оптимизации толщин проводящих и диэлектрических слоев МДП-структуры, многослойных просветляющих покрытий на обеих сторонах кремниевого мультиплексора.
В докладе «Инфракрасные фотоприемные устройства на основе системы: фотодиод – устройство считывания с прямой инжекцией заряда» представлена математическая модель многоэлементных ИК ФПУ на основе системы фотодиод – устройство считывания с прямой инжекцией заряда (ПИ). Анализ системы проведен как с модельными, так и экспериментальными ВАХ фотодиодов. Расчет величины шумового заряда, интегрируемого под затвором накопления ПИ, позволяет:
– рассчитать все основные параметры многоэлементных ИК ФПУ в зависимости от напряжения смещения на входном затворе устройства считывания;
– проводить детальное сравнение расчетных и экспериментальных зависимостей;
– оптимизировать требования к конструктивным и фотоэлектрическим параметрам устройств считывания, необходимым для достижения заданных характеристик многоэлементных ИК ФПУ и тепловизионных систем.
Изложены методики анализа и результаты численных расчетов уровня «геометрического» шума, представлены гистограммы распределения D* фотоприемных каналов многоэлементных ИК ФПУ и NETD тепловивизионных систем в зависимости от уровня неоднородности пороговых напряжений под входными затворами устройств считывания и от стехиометрического состава Hg1 xCdxTe.
Из докладов, посвященных электронике обработки фотосигнала следует выделить доклад Д. Бородина («НПП «Пульсар») «Аналоговые фокальные КМОП процессоры для гибридных линейных, субматричных и матричных ИК фотоприемных устройств». В частности, отмечено, что за последние 2–3 года удалось дополнить семейство КМОП-мультиплексоров форматами 320×256 (2 типа), 4×288 и 640×512.
Первый тип микросхем формата 320×256 ячеек размером 30×30 мкм предназначен для ФД- матриц с р-типом проводимости общей области и большими (~100 нА) темновыми токами (КРТ, 8–12 мкм). Интегрирование фототока на емкостях от 0,5 до 4 пФ проводится одновременно в четырех строках матрицы с последующим выводом на четыре выхода. Кадровая частота достигает 250 Гц, рассеиваемая мощность не превышает 20 мВт.
Второй тип микросхем отличается тем, что ФД-матрицы имеют n-тип проводимости общей области и могут использоваться для фоторезистивных матриц с небольшими темновыми токами (InSb, QWIP, InGaAs). Микросхема позволяет проводить интегрирование фототока как в течение времени кадра, так и в течение произвольного времени, определяемого длительностью внешнего импульса («мгновенная фотография»). При реализации данного проекта получены мультиплексоры с числом дефектных ячеек менее 0,01%.
Микросхема формата 4×288 выполняет в аналоговом виде функцию временной задержки и накопления (ВЗН) по четырем элементам и предназначена для стыковки с субматрицами ФД КРТ, 8–12 мкм. Микросхема формата 640×512 ячеек размером 20х20 мкм предназначена для матриц ФД типа InSb, QWIP, InGaAs. Зарядовая емкость в ячейке составляет 5·106 электронов, частота кадров полного формата достигает 120 Гц. Остальные общие функции, возможности и параметры микросхемы, в том числе по бездефектности, – аналогичны реализованным в мультиплексоре формата 320×256 ячеек 30×30 мкм (тип 2).
Другие работы этого направления посвящены фотоприемникам на основе АIIВVI, АIVВVI, АIIIВV в том числе и на основе многоэлементных быстродействующих ФД InGaAs/InP.
Микроэлектромехнчекие приёмники ик-излучения
В своем докладе «Оптические микроэлектромеханические системы для адаптивных многоспектральных ИК-приемников и матриц» профессор L.Faraone (University of Western Australia, Crawley, Australia) рассказал, что их усилия сосредоточены на развитии технологии микроэлектромеханических систем (MEMS), которая была бы совместима с большим форматом двумерных инфракрасных матриц фокальной плоскости.
Основная идея заключается в создании качественного электрически перестраиваемого фильтра Фабри–Перо на необходимую область спектра. Область перестройки достигала 900 нм (1,6 – 2,5 мкм). при ширине полосы 50 ангстрем Приведены различные схемы реализации и сравнение с фотонными фотоприемниками.
Этой же тематике посвящён доклад Р. Хафизова и др. «Исследование термомеханических приёмников теплового излучения».В работе представлены результаты разработки, моделирования и экспериментальных исследований ИК фоточувствительных микроэлектромеханических (МЭМ) элементов на основе биматериальных слоев.
Разработана конструкция и технология изготовления элементов термочувствительных МЭМ-элементов и проведено исследование их термомеханических характеристик. МЭМ-элемент представляет собой фактически трехмерную структуру, поэтому ключевым этапом в технологии его изготовления является создание подвешенной наномембраны, которая формировалась на основе окиси кремния или нитрида кремния с использованием жертвенного слоя. Регистрация смещения мембраны вследствие изгиба ее биморфной части под воздействием излучения осуществлялась оптическим и емкостным методами. Развита физико-математическая модель и проведено численное моделирование термоотклика биморфных МЭМ-элементов. Сравнение показало хорошее совпадение экспериментальных результатов с расчетными. Показано, что тепловые ФП с параметрами, близкими к предельным, могут быть реализованы на базе высокоразвитой кремниевой технологии МЭМС. Отсутствие необходимости глубокого охлаждения и относительная дешевизна делает их весьма привлекательными для применения в ряде областей.
Заканчивая далеко не полный обзор докладов 21-й Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения, необходимо отметить наряду с расширением географии участников конференции, высокий уровень результатов ведущих фирм. Представленные доклады охватывают значительный круг проблем, стоящих перед этой динамически развивающейся отраслью науки и техники.
и комплексы
Значительное число докладов посвящено результатам разработки новых оптико-электронных приборов с использованием оптико-электронных преобразователей и матричных фотоприемных устройств на различные участки ИК-диапазона спектра. К числу таких докладов относятся: «Приборы для измерения скорости транспортных средств» (филиал ОАО «Катод» – СКБ приборов ночного видения и ЗАО «Стинс Коман»), «ОЭС на основе МФПУ InGaAs/InP» («НПО «Орион» и МФТИ), «Формирование панорамного изображения в оптико-электронной системе с зеркальным шарниром и МФПУ на основе InSb, работающего в режиме SNAP SHOT» и «Двухдиапазонная тепловизионная система на основе матричных фотоприемных модулей из CdHg1 xTex и InSb» ( «НПО «Орион», МГТУ и МФТИ), «Формирователь сигналов изображения на основе МФПУ формата 320×256 элементов из InSb» (ФГУП «НПО «Орион» и НИИ МВС ЮФУ), «Термографическая информационно-измерительная система широкого применения» («Альфа») и др. Доклады продемонстрировали существенное повышение технического уровня разрабатываемых оптико-электронных приборов российскими предприятиями.
Представлены работы, посвященные различным аспектам оптимизации параметров оптико-электронных приборов. В работах, поступивших от «Урал-Геофизика», филиала «ПО «УОМЗ», проанализировано влияние размера пиксела на порог чувствительности матричных фотоприемников в режиме теплопеленгации, предложены пути оптимизации тракта обработки сигнала в лазерных дальномерах, рассмотрен метод пассивного измерения дальности по информации теплопеленгационного канала.
Заметно возросло число докладов по вопросам коррекции неоднородности сигналов и деселекции дефектных элементов матричных и многорядных фотоприемных устройств. Представлены также три доклада «НПО «Орион» по вопросам адаптивной коррекции по сигналам сцены, доклад «НПО «ГИПО» по возможности фильтрации пространственного Фурье-преобразования, доклад Национального университета «Львовская политехника» по методам улучшения качества тепловых изображений.
Рассмотрены вопросы создания метрологического оборудования для анализа характеристик оптико-электронных приборов и исследований с использованием многоспектральных приборов.
фотоприемники,
фотоприемные
устройства
и микроэлектроника обработки сигнала
По этому направлению были представлены доклады из ФТИ РАН; «НПО «Орион»; ИПФ СО РАН; ИОФ РАН; Ben-Gurion University (Израиль); ФГУП «НПП «Пульсар»; ИФ НАН Азербайджана; ОАО «Интеграл» (Минск, Республика Беларусь); Gazi University (Анкара, Турция и др.
Цикл работ ФТИ РАН посвящен фотоприемникам на спектральный диапазон 2–5 мкм из бинарных, тройных и четверных соединений типа АIIIВV и гетероструктур на их основе. Сюда же примыкает доклад Ю.Яковлева с сотрудниками «Полупроводниковые лазеры в средней ИК-области спектра (2–4 мкм) на модах шепчущей галереи», которые вполне могут быть использованы для метрологических исследований фотоприемников в этой области спектра.
Для улучшения электрических и фотоэлектрических характеристик GaInAsSb/GaAlAsSb и InAs/InAsSbP ФД Е.Куницына с сотрудниками предлагают использовать редкоземельные элементы в процессе выращивания активной области. Показано, что применение гольмия позволяет повысить токовую монохроматическую чувствительность фотодиодов и их быстродействие, уменьшить величину обратных темновых токов.
Выявлено, что предэпитаксиальная обработка поверхности подложки GaSb(100) в водных растворах сульфида натрия позволяет управлять положением p–n-перехода в гетероструктуре GaSb/GaInAsSb и на 30% повысить токовую монохроматическую чувствительность ФД в диапазоне 1,2–2,4 мкм. Пассивация боковой поверхности мезаструктуры GaInAsSb/GaAlAsSb ФД в 1М водном растворе Na2S снижает величину обратных темновых токов более чем на порядок. В случае использования насыщенных растворов Na2S в изопропиловом спирте величина обратных темновых токов GaInAsSb/GaAlAsSb ФД снижается в 20 раз, а InAs/InAsSbP ФД – в 2 раза.
В работе «ИК-фотодиоды на основе многобарьерных структур, содержащих InAs» сообщается о результатах комплексного исследования электрических (I–V, C–V) и фотоэлектрических характеристик флип-чип- и поверхностно облучаемых ФД на основе одиночных и двойных гетероструктур p–InAsSbP(Zn)/InAs с активной областью из нелегированного n– InAs, полученных на подложках InAs, включая сильнолегированные подложки n+–InAs, прозрачные для излучения в области 3,3–3,4 мкм.
И.Андреев и его коллеги («Широкополосные (2ГГц) GaInAsSb/GaAlAsSb p–i–n фотодиоды для спектрального диапазона 1,5–2,5 мкм») впервые создали и исследовали неохлаждаемые высокоэффективные широкополосные GaInAsSb/GaAlAsSb p–i–n ФД для спектрального диапазона 1,5–2,5 мкм. Разработан и оптимизирован полный технологический цикл создания широкополосных ФД, включающий выращивание на подложке GaSb(100) изопериодных гетероструктур GaSb/GaInAsSb/GaAlAsSb с заданными параметрами методом жидкофазной эпитаксии, постростовую технологию формирования GaInAsSb/GaAlAsSb ФД, корпусирование ФД в специальные СВЧ-разъемы для исследования кинетики фотоотклика и измерения полосы пропускания. Созданные GaInAsSb/GaAlAsSb ФД имеют рекордно низкие значения собственной емкости в диапазонеи2,0–3,0 пФ без обратного смещения и 0,8–1,0 пФ при обратном смещении U=–1 В. Быстродействие ФД, определяемое по времени нарастания импульса фотоотклика на уровне 0,1–0,9, составляет величину 130–150 пс. Ширина полосы пропускания достигает 2 ГГц. ФД характеризуются низкими обратными темновыми токами, высокими значениями токовой монохроматической чувствительности (≥1,1 A/Вт на длинах волн 2,0–2,2 мкм) и D*(λmax,1000,1)=9,0 . 1010 . Вт -1 . см . Гц1/2.
В докладе И. Андреев «Высокоэффективные фотодиоды для спектрального диапазона 2,5–4,8 мкм» представлены результаты исследований, направленных на создание высокоэффективных ФД, работающих при комнатной температуре в среднем ИК-диапазоне 2–5 мкм. Гетероструктуры с активным слоем InAs0,88Sb0,12 выращивались методом жидкофазной эпитаксии на подложках InAs. Для обеспечения пониженной деформации, вызванной несоответствием параметров решётки подложки и активного слоя был введен буферный слой из твердого раствора InAs0,94Sb0,06. В качестве широкозонного “окна” использовался твердый раствор InAsSbP. Разработаны ФД на основе гетероструктур InAs/InAs0,94Sb0,06/InAs0,88Sb0,12/InAsSbP c диаметрами фоточувствительной площадки 0,3 мм.
Отличительной особенностью ФД является высокая токовая монохроматическая чувствительность в максимуме спектра (λmax=4,2–4,7 мкм), достигающая значений 0,6–0,8 А/Вт. Значение плотности обратных темновых токов – (1,3–7,5).10–2 А/см2, при напряжении обратного смещения 0,1–0,2 В. Дифференциальное сопротивление в нуле достигает величины 700–800 Ом.
Большой интерес вызвал доклад группы И. Ли. «Многомодульное линейчатое фотоприемное устройство 4×(2×192) на основе InAs МДП-структур для систем теплопеленгации», где были представлены конструкция и параметры многомодульного ИК ФПУ на основе универсального гибридного линейчатого модуля InAs МДП-структур форматом 2×192. Решены следующие задачи: разработано ИК ФПУ, содержащее до четырех гибридных модулей формата 2×192, стыкуемых без оптического зазора; повышена чувствительность, временное и пространственное разрешение.
Эти задачи решены за счет проведения комплекса работ, в частности: повышения быстродействия кремниевого мультиплексора; снижения уровня шума в системе считывания; повышения квантовой эффективности ФП за счет оптимизации толщин проводящих и диэлектрических слоев МДП-структуры, многослойных просветляющих покрытий на обеих сторонах кремниевого мультиплексора.
В докладе «Инфракрасные фотоприемные устройства на основе системы: фотодиод – устройство считывания с прямой инжекцией заряда» представлена математическая модель многоэлементных ИК ФПУ на основе системы фотодиод – устройство считывания с прямой инжекцией заряда (ПИ). Анализ системы проведен как с модельными, так и экспериментальными ВАХ фотодиодов. Расчет величины шумового заряда, интегрируемого под затвором накопления ПИ, позволяет:
– рассчитать все основные параметры многоэлементных ИК ФПУ в зависимости от напряжения смещения на входном затворе устройства считывания;
– проводить детальное сравнение расчетных и экспериментальных зависимостей;
– оптимизировать требования к конструктивным и фотоэлектрическим параметрам устройств считывания, необходимым для достижения заданных характеристик многоэлементных ИК ФПУ и тепловизионных систем.
Изложены методики анализа и результаты численных расчетов уровня «геометрического» шума, представлены гистограммы распределения D* фотоприемных каналов многоэлементных ИК ФПУ и NETD тепловивизионных систем в зависимости от уровня неоднородности пороговых напряжений под входными затворами устройств считывания и от стехиометрического состава Hg1 xCdxTe.
Из докладов, посвященных электронике обработки фотосигнала следует выделить доклад Д. Бородина («НПП «Пульсар») «Аналоговые фокальные КМОП процессоры для гибридных линейных, субматричных и матричных ИК фотоприемных устройств». В частности, отмечено, что за последние 2–3 года удалось дополнить семейство КМОП-мультиплексоров форматами 320×256 (2 типа), 4×288 и 640×512.
Первый тип микросхем формата 320×256 ячеек размером 30×30 мкм предназначен для ФД- матриц с р-типом проводимости общей области и большими (~100 нА) темновыми токами (КРТ, 8–12 мкм). Интегрирование фототока на емкостях от 0,5 до 4 пФ проводится одновременно в четырех строках матрицы с последующим выводом на четыре выхода. Кадровая частота достигает 250 Гц, рассеиваемая мощность не превышает 20 мВт.
Второй тип микросхем отличается тем, что ФД-матрицы имеют n-тип проводимости общей области и могут использоваться для фоторезистивных матриц с небольшими темновыми токами (InSb, QWIP, InGaAs). Микросхема позволяет проводить интегрирование фототока как в течение времени кадра, так и в течение произвольного времени, определяемого длительностью внешнего импульса («мгновенная фотография»). При реализации данного проекта получены мультиплексоры с числом дефектных ячеек менее 0,01%.
Микросхема формата 4×288 выполняет в аналоговом виде функцию временной задержки и накопления (ВЗН) по четырем элементам и предназначена для стыковки с субматрицами ФД КРТ, 8–12 мкм. Микросхема формата 640×512 ячеек размером 20х20 мкм предназначена для матриц ФД типа InSb, QWIP, InGaAs. Зарядовая емкость в ячейке составляет 5·106 электронов, частота кадров полного формата достигает 120 Гц. Остальные общие функции, возможности и параметры микросхемы, в том числе по бездефектности, – аналогичны реализованным в мультиплексоре формата 320×256 ячеек 30×30 мкм (тип 2).
Другие работы этого направления посвящены фотоприемникам на основе АIIВVI, АIVВVI, АIIIВV в том числе и на основе многоэлементных быстродействующих ФД InGaAs/InP.
Микроэлектромехнчекие приёмники ик-излучения
В своем докладе «Оптические микроэлектромеханические системы для адаптивных многоспектральных ИК-приемников и матриц» профессор L.Faraone (University of Western Australia, Crawley, Australia) рассказал, что их усилия сосредоточены на развитии технологии микроэлектромеханических систем (MEMS), которая была бы совместима с большим форматом двумерных инфракрасных матриц фокальной плоскости.
Основная идея заключается в создании качественного электрически перестраиваемого фильтра Фабри–Перо на необходимую область спектра. Область перестройки достигала 900 нм (1,6 – 2,5 мкм). при ширине полосы 50 ангстрем Приведены различные схемы реализации и сравнение с фотонными фотоприемниками.
Этой же тематике посвящён доклад Р. Хафизова и др. «Исследование термомеханических приёмников теплового излучения».В работе представлены результаты разработки, моделирования и экспериментальных исследований ИК фоточувствительных микроэлектромеханических (МЭМ) элементов на основе биматериальных слоев.
Разработана конструкция и технология изготовления элементов термочувствительных МЭМ-элементов и проведено исследование их термомеханических характеристик. МЭМ-элемент представляет собой фактически трехмерную структуру, поэтому ключевым этапом в технологии его изготовления является создание подвешенной наномембраны, которая формировалась на основе окиси кремния или нитрида кремния с использованием жертвенного слоя. Регистрация смещения мембраны вследствие изгиба ее биморфной части под воздействием излучения осуществлялась оптическим и емкостным методами. Развита физико-математическая модель и проведено численное моделирование термоотклика биморфных МЭМ-элементов. Сравнение показало хорошее совпадение экспериментальных результатов с расчетными. Показано, что тепловые ФП с параметрами, близкими к предельным, могут быть реализованы на базе высокоразвитой кремниевой технологии МЭМС. Отсутствие необходимости глубокого охлаждения и относительная дешевизна делает их весьма привлекательными для применения в ряде областей.
Заканчивая далеко не полный обзор докладов 21-й Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения, необходимо отметить наряду с расширением географии участников конференции, высокий уровень результатов ведущих фирм. Представленные доклады охватывают значительный круг проблем, стоящих перед этой динамически развивающейся отраслью науки и техники.
Отзывы читателей
