Алмазные многоэлементные фотоприемные устройства УФ-диапазона

Показана возможность создания матричных фотоприемных устройств на алмазе. На примере линейчатых фотоприемных устройств разработаны принципы и технология построения....

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Date:2008
Main Authors: Алтухов, А.А., Митягин, А.Ю., Клочкова, А.М., Орлова, Г.А.
Format: Article
Language:Russian
Published: Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2008
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52418
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Алмазные многоэлементные фотоприемные устройства УФ-диапазона / А.А. Алтухов, А.Ю. Митягин, А.М. Клочкова, Г.А. Орлова // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2008. — № 3. — С. 3-6. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-52418
record_format dspace
spelling Алтухов, А.А.
Митягин, А.Ю.
Клочкова, А.М.
Орлова, Г.А.
2014-01-01T17:01:15Z
2014-01-01T17:01:15Z
2008
Алмазные многоэлементные фотоприемные устройства УФ-диапазона / А.А. Алтухов, А.Ю. Митягин, А.М. Клочкова, Г.А. Орлова // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2008. — № 3. — С. 3-6. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
2225-5818
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52418
Показана возможность создания матричных фотоприемных устройств на алмазе. На примере линейчатых фотоприемных устройств разработаны принципы и технология построения.
ru
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Новые компоненты для электронной аппаратуры
Алмазные многоэлементные фотоприемные устройства УФ-диапазона
Алмазні багатоелементні фотоприймальні пристроїУФ-діапазону
Diamond-made matrix photosensitive elements of ultra-violet range
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Алмазные многоэлементные фотоприемные устройства УФ-диапазона
spellingShingle Алмазные многоэлементные фотоприемные устройства УФ-диапазона
Алтухов, А.А.
Митягин, А.Ю.
Клочкова, А.М.
Орлова, Г.А.
Новые компоненты для электронной аппаратуры
title_short Алмазные многоэлементные фотоприемные устройства УФ-диапазона
title_full Алмазные многоэлементные фотоприемные устройства УФ-диапазона
title_fullStr Алмазные многоэлементные фотоприемные устройства УФ-диапазона
title_full_unstemmed Алмазные многоэлементные фотоприемные устройства УФ-диапазона
title_sort алмазные многоэлементные фотоприемные устройства уф-диапазона
author Алтухов, А.А.
Митягин, А.Ю.
Клочкова, А.М.
Орлова, Г.А.
author_facet Алтухов, А.А.
Митягин, А.Ю.
Клочкова, А.М.
Орлова, Г.А.
topic Новые компоненты для электронной аппаратуры
topic_facet Новые компоненты для электронной аппаратуры
publishDate 2008
language Russian
container_title Технология и конструирование в электронной аппаратуре
publisher Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
format Article
title_alt Алмазні багатоелементні фотоприймальні пристроїУФ-діапазону
Diamond-made matrix photosensitive elements of ultra-violet range
description Показана возможность создания матричных фотоприемных устройств на алмазе. На примере линейчатых фотоприемных устройств разработаны принципы и технология построения.
issn 2225-5818
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52418
citation_txt Алмазные многоэлементные фотоприемные устройства УФ-диапазона / А.А. Алтухов, А.Ю. Митягин, А.М. Клочкова, Г.А. Орлова // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2008. — № 3. — С. 3-6. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT altuhovaa almaznyemnogoélementnyefotopriemnyeustroistvaufdiapazona
AT mitâginaû almaznyemnogoélementnyefotopriemnyeustroistvaufdiapazona
AT kločkovaam almaznyemnogoélementnyefotopriemnyeustroistvaufdiapazona
AT orlovaga almaznyemnogoélementnyefotopriemnyeustroistvaufdiapazona
AT altuhovaa almazníbagatoelementnífotopriimalʹnípristroíufdíapazonu
AT mitâginaû almazníbagatoelementnífotopriimalʹnípristroíufdíapazonu
AT kločkovaam almazníbagatoelementnífotopriimalʹnípristroíufdíapazonu
AT orlovaga almazníbagatoelementnífotopriimalʹnípristroíufdíapazonu
AT altuhovaa diamondmadematrixphotosensitiveelementsofultravioletrange
AT mitâginaû diamondmadematrixphotosensitiveelementsofultravioletrange
AT kločkovaam diamondmadematrixphotosensitiveelementsofultravioletrange
AT orlovaga diamondmadematrixphotosensitiveelementsofultravioletrange
first_indexed 2025-11-26T01:10:19Z
last_indexed 2025-11-26T01:10:19Z
_version_ 1850601617954439168
fulltext Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 3 3 ÍÎÂÛÅ ÊÎÌÏÎÍÅÍÒÛ ÄËß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÎÉ ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÛ Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ 28.03 2008 ã. Îïïîíåíò ê. ò. í. Â. Â. ÐÞÕÒÈÍ (ÖÊÁ «Ðèòì», ã. ×åðíîâöû) Ê. ò. í. À. À. ÀËÒÓÕÎÂ, ä. ô.-ì. í. À. Þ. ÌÈÒßÃÈÍ, À. Ì. ÊËÎ×ÊÎÂÀ, ê. ô.-ì. í. Ã. À. ÎÐËÎÂÀ Ðîññèÿ, ã. Ìîñêâà, ÎÎÎ «ÓðàëÀëìàçÈíâåñò», ã. Ôðÿçèíî, Èíñòèòóò ðàäèîòåõíèêè è ýëåêòðîíèêè ÐÀÍ E-mail: info@ural-almaz.ru, alexandr-mityagin@yandex.ru Ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü ñîçäàíèÿ ìàò- ðè÷íûõ ôîòîïðèåìíûõ óñòðîéñòâ íà àë- ìàçå. Íà ïðèìåðå ëèíåé÷àòûõ ôîòîïðè- åìíûõ óñòðîéñòâ ðàçðàáîòàíû ïðèíöè- ïû è òåõíîëîãèÿ ïîñòðîåíèÿ. Ìíîãîýëåìåíòíûå ôîòîïðèåìíèêè � ýòî òâåð- äîòåëüíûå ïðåîáðàçîâàòåëè èçîáðàæåíèÿ äëÿ ñèñòåì òåõíè÷åñêîãî çðåíèÿ (òåïëîâèçîðû, îïòè÷åñêèå ëî- êàòîðû, ñèñòåìû êîñìè÷åñêîé ðàçâåäêè è öåëåóêà- çàíèÿ). Óëüòðàôèîëåòîâûé (ÓÔ) äèàïàçîí èçëó÷åíèÿ äàâíî èíòåðåñóåò ó÷åíûõ è ðàçðàáîò÷èêîâ àïïàðà- òóðû. Îïòîýëåêòðîííûå âàêóóìíûå ïðèáîðû òðàäè- öèîííî èñïîëüçîâàëèñü äëÿ îáíàðóæåíèÿ îïòè÷å- ñêîãî èçëó÷åíèÿ, ïîýòîìó èìåííî òàêèå èçäåëèÿ áûëè ïåðâûìè ïðèìåíåíû äëÿ äåòåêòèðîâàíèÿ â ÓÔ-äèà- ïàçîíå. Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè âåäóùèì ìèðîâûì ïðîèçâîäèòåëÿì óæå óäàëîñü ðàçðàáîòàòü îáðàçöû ÓÔ ìíîãîýëåìåíòíûõ ôîòîïðèåìíûõ óñòðîéñòâ (ÌÔÓ), ïðåäñòàâëÿþùèõ ñîáîé ôîòîýëåêòðîííûå óìíîæèòåëè [1�3] ýëåêòðîííî-îïòè÷åñêèõ ïðåîáðà- çîâàòåëåé [4], ìèêðîêàíàëüíûå ôîòîêàòîäíûå óñòðîéñòâà [5] è óñòðîéñòâà íà îñíîâå øèðîêîçîí- íûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ [6]. Îäíàêî ó âñåõ ýòèõ óñò- ðîéñòâ èìåþòñÿ èçâåñòíûå ñóùåñòâåííûå îãðàíè÷å- íèÿ è íåäîñòàòêè. Äëÿ ôîòîýëåêòðîííûõ óìíîæèòå- ëåé ýòî âàêóóì, âûñîêîå íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ, áîëü- øèå ãàáàðèòû è âåñ. Äëÿ ìèêðîêàíàëüíûõ ýòî âàêó- óì, íåñòàáèëüíîñòü êîýôôèöèåíòà óìíîæåíèÿ è ÷óâ- ñòâèòåëüíîñòè, èñêàæåíèå èçîáðàæåíèÿ. ×òî êàñàåò- ñÿ øèðîêîçîííûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ, òî èõ ñ óñïåõîì ìîæåò çàìåíèòü àëìàç, êîòîðûé ïî ñâîèì ïàðàìåò- ðàì çíà÷èòåëüíî ïðåâîñõîäèò èñïîëüçóåìûå ïîëó- ïðîâîäíèêè. Ìàòðè÷íûå ôîòî÷óâñòâèòåëüíûå ýëåìåíòû íà îñíîâå ïîëóïðîâîäíèêîâ, è â îñîáåííîñòè àëìàçà, ïîçâîëÿò ñîçäàòü ìíîãîýëåìåíòíûå ÓÔ ôîòîïðèåì- íûå óñòðîéñòâà � âàæíåéøèé è íàèáîëåå âîñòðå- áîâàííûé êëàññ ïðèáîðîâ, ðàáîòàþùèõ â «ñîëíå÷- íî-ñëåïîì» äèàïàçîíå, ÷ðåçâû÷àéíî óñòîé÷èâûõ ê èîíèçèðóþùåìó èçëó÷åíèþ, æåñòêèì óñëîâèÿì âíåøíåé ñðåäû (òåìïåðàòóðà, àãðåññèâíàÿ ñðåäà, è ò. ï.) è ðàáîòàþùèõ â îòêðûòîì êîñìîñå.  äàííîé ñòàòüå ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ìàò- ðè÷íûõ ôîòîïðèåìíûõ óñòðîéñòâ íà îñíîâå àëìàçà, îïèñàíà êîíñòðóêöèÿ è òåõíîëîãèÿ èõ èçãîòîâëåíèÿ. ÀËÌÀÇÍÛÅ ÌÍÎÃÎÝËÅÌÅÍÒÍÛÅ ÔÎÒÎÏÐÈÅÌÍÛÅ ÓÑÒÐÎÉÑÒÂÀ ÓÔ-ÄÈÀÏÀÇÎÍÀ Îñíîâíûå ïðèíöèïû ïîñòðîåíèÿ ìàòðè÷íûõ ñèñòåì Íàèáîëåå ïðîñòîé ñõåìîé ïîñòðîåíèÿ ìàòðè÷íûõ ñèñòåì ÿâëÿåòñÿ ðåøåò÷àòàÿ ñòðóêòóðà (ìàòðèöà ñ àäðåñíûì îïðîñîì). Ìàòðèöà óñëîâíî ñîäåðæèò äâå ñèñòåìû øèí � ãîðèçîíòàëüíûå è âåðòèêàëüíûå (ðåøåòêó); íà ïåðåñå÷åíèè øèí ê íèì ïîäêëþ÷àþò- ñÿ ôîòî÷óâñòâèòåëüíûå àëìàçíûå ôîòîïðèåìíèêè (ïèêñåëû). Íåîáõîäèìûå ôóíêöèè ïèêñåëà � äåòåê- òèðîâàíèå îïòè÷åñêîãî ñèãíàëà, íàêîïëåíèå, êîììó- òàöèÿ � âûïîëíÿþòñÿ â �îáû÷íîì� ôîòîðåçèñòîðå. Ãåíåðèðîâàííûå èçëó÷åíèåì íîñèòåëè íàêàïëèâàþò- ñÿ â îáúåìå ôîòîðåçèñòîðà â òå÷åíèå âðåìåíè æèç- íè. ÓÔ-èçëó÷åíèå ýôôåêòèâíî ïîãëîùàåòñÿ òîëüêî â ïðèïîâåðõíîñòíîì ñëîå ïîðÿäêà 10 ìêì. Äëÿ òîãî, ÷òîáû ãåíåðèðîâàííûå â ïðèïîâåðõíîñòíîé îáëàñ- òè îáðàòíîé ñòîðîíû ìàòðè÷íîãî ôîòîïðèåìíèêà íåðàâíîâåñíûå íîñèòåëè çàðÿäà (ýëåêòðîíû) ñìîã- ëè çà âðåìÿ æèçíè ïðîäðåéôîâàòü ê ïðîòèâîïîëîæ- íîé ñòîðîíå è ïåðåòå÷ü â íàêîïèòåëüíóþ åìêîñòü ÿ÷åéêè ñ÷èòûâàíèÿ ìóëüòèïëåêñîðà, íà ïîëóïðîç- ðà÷íûé Pt-ýëåêòðîä íåîáõîäèìî ïîäàòü îòðèöàòåëü- íîå íàïðÿæåíèå ïîðÿäêà 200  ïðè òîëùèíå àëìàç- íîãî êðèñòàëëà 200 ìêì. Òîãäà íîñèòåëè áóäóò äðåé- ôîâàòü â ðåæèìå íàñûùåíèÿ äðåéôîâîé ñêîðîñòè (1�2)·107 ñì/ñ è çà âðåìÿ ïðîëåòà (ïîðÿäêà 10�9 ñ), ñîïîñòàâèìîãî ñî âðåìåíåì æèçíè, äîñòèãíóò ïðî- òèâîïîëîæíîé ñòîðîíû êðèñòàëëà. ×òîáû ïðèáëè- çèòü îáëàñòü ãåíåðàöèè íîñèòåëåé ê ðàáî÷åé ñòîðî- íå êðèñòàëëà ïðè çàñâåòêå ñ îáðàòíîé ñòîðîíû, ýòó ñòîðîíó ìîæíî ëîêàëüíî óòîíÿòü (ñîçäàâàòü îêíà-êî- ëîäöû) ñ ïîìîùüþ ëàçåðíûõ òåõíîëîãèé ëèáî ïî- ñðåäñòâîì ïëàçìî-õèìè÷åñêîãî òðàâëåíèÿ â àðãîí- êèñëîðîäíîé ïëàçìå. Êîììóòàöèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðîñòîé ïîäà÷åé ïèòàíèÿ. Ê òî÷êàì ïåðåñå÷åíèÿ øèí ñòðîê è ñòîëáöîâ ïîä- êëþ÷àåòñÿ òîëüêî ôîòîðåçèñòîð. Ïî ãîðèçîíòàëüíûì øèíàì ïîäàþòñÿ èìïóëüñû îïðîñà, à ïî âåðòèêàëü- íûì øèíàì ñèãíàë ïåðåäàåòñÿ íà âûõîä. Õàðàêòåðèñòèêè è òåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ ôî- òîïðèåìíèêîâ íà îñíîâå àëìàçà ïðåäñòàâëåíû â ðà- áîòàõ [7�10] . Îáùèìè äëÿ ÓÔ- è ÈÊ-ìàòðèö ÿâëÿ- þòñÿ òåõíîëîãèè ñáîðêè ãèáðèäíûõ ïðèáîðîâ. Ìàò- ðèöà äèñêðåòíûõ ôîòîïðèåìíèêîâ � â íàøåì ñëó- ÷àå àëìàçíûõ � ñî÷ëåíÿåòñÿ ñ êðåìíèåâûì êðèñ- òàëëîì, â êîòîðîì ñôîðìèðîâàíà ýëåêòðîííàÿ ñõåìà ìóëüòèïëåêñîðà. Êàæäûé àëìàçíûé ôîòîïðèåìíèê Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 3 4 ÍÎÂÛÅ ÊÎÌÏÎÍÅÍÒÛ ÄËß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÎÉ ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÛ ñ ïîìîùüþ èíäèåâûõ ñòîëáèêîâ ïîäêëþ÷àåòñÿ ê ýëåêòðîííîìó êîììóòàòîðó. Ýòà êîìïîíîâêà ãèáðèä- íûõ ìàòðèö, ñîáðàííûõ ïî òåõíîëîãèè �ôëèï-÷èï�, îáëàäàåò òåì ïðåèìóùåñòâîì, ÷òî àëìàçíûé ôîòî- ïðèåìíèê óñòàíàâëèâàåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî íà êðåì- íèåâûé êðèñòàëë, êîòîðûé çàòåì ìîíòèðóåòñÿ â êîð- ïóñ.  ÌÔÓ, ñîçäàííîì òàêèì îáðàçîì, ÓÔ-èçëó÷å- íèå ýôôåêòèâíî ïîãëîùàåòñÿ òîëüêî â ïðèïîâåðõ- íîñòíîì ñëîå òîëùèíîé ïîðÿäêà 10 ìêì. Ê íåäîñòàòêàì �ôëèï-÷èï�-òåõíîëîãèè êîìïîíîâ- êè ãèáðèäíîãî ÌÔÓ ñëåäóåò îòíåñòè: � âûñîêîå íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ íà ôîòîðåçèñ- òîðå; � ñíèæåíèå êâàíòîâîé ýôôåêòèâíîñòè (ïî÷òè â äâà ðàçà) èç-çà çàñâåòêè ÷åðåç ìåòàëëè÷åñêèé ýëåêò- ðîä, ïîñêîëüêó ïëàòèíà òîëùèíîé 10 íì ïîãëîùàåò 40�60% ÓÔ-èçëó÷åíèÿ; � îãðàíè÷åíèå øàãà ìàòðèöû ðàçìåðîì 25� 30 ìêì çà ñ÷åò ñòîëáèêîâ (äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ èõ çàìûêàíèÿ ïðè ñòûêîâêå ñ êîììóòàòîðîì), ÷òî óìåíü- øàåò ýôôåêòèâíûé êîýôôèöèåò çàïîëíåíèÿ (îòíî- ñèòåëüíàÿ äîëÿ ôîòî÷óâñòâèòåëüíîé ïëîùàäè êðèñ- òàëëà). Òåì íå ìåíåå, äàííûé âàðèàíò ìîæåò ñòàòü áàçî- âûì, îñîáåííî â ïåðñïåêòèâíûõ øèðîêîôîðìàòíûõ ÌÔÓ (256×256 è áîëåå ýëåìåíòîâ), ñîçäàííûõ íà îñíîâå ãåòåðîýïèòàêñèàëüíûõ àëìàçíûõ ñòðóêòóð. Êîíñòðóêöèÿ è òåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ ôîòîïðèåìíîãî óñòðîéñòâà Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ìàòðèöû 64×64 èñïîëüçîâàëàñü ïëàñòèíà èç íàòóðàëüíîãî àëìàçà n-òèïà ðàçìåðîì 4,46×4,35×0,33 ìì ñ êîíöåíòðàöèåé àçîòà 7·1018 ñì�3 è óäåëüíûì ñîïðîòèâëåíèåì 9,4·1012 Îì·ñì. Íà îä- íîé ñòîðîíå àëìàçíîé ïëàñòèíû ôîðìèðîâàëàñü ìàò- ðèöà (èç 64×64 ôîòîðåçèñòîðîâ ðàçìåðàìè 30×30 ìêì è øàãîì 50 ìêì), à òàêæå òåñòîâûå ýëåìåíòû äëÿ âûâîäà ñèãíàëîâ îò ïèêñåëîâ ìàòðèöû (â ôîðìå ãàí- òåëåê ñ ðàçìåðàìè 30×30 ìêì è 75×50 ìêì, ïëå÷îì 50×20 ìêì). Ýëåìåíòû èçãîòîâëÿëèñü òàêèì îáðàçîì: íà ïîäñëîé òèòàíà (õðîìà) òîëùèíîé 10 íì íàïûëÿ- ëè ïëàòèíó ñ ïîñëåäóþùèì îñàæäåíèåì çîëîòà (íà- ïûëåíèåì àëþìèíèÿ) òîëùèíîé 0,8 ìêì è ôîòîëè- òîãðàôèåé ïî çîëîòó (àëþìèíèþ) äëÿ îòêðûòèÿ îêîí ÓÔ-çàñâåòêè. Ôîðìà òåñòîâûõ ýëåìåíòîâ ïîçâîëÿëà ïðèâàðèâàòü ïðîâîëî÷íûå âûâîäû, à òàêæå ïðîâî- äèòü èññëåäîâàíèÿ çîíäîì. Èíäèåâûå ñòîëáèêè ê êàæäîìó ôîòîðåçèñòîðó íà äðóãîé ñòîðîíå ïëàñòèíû èçãîòîâëÿëèñü ïîñðåäñòâîì íàïûëåíèÿ ïëàòèíû ñ ïîäñëîåì òèòàíà (õðîìà) òîë- ùèíîé 10 íì ñ ïîñëåäóþùèì íàïûëåíèåì òîëñòîãî ñëîÿ èíäèÿ è ôîòîëèòîãðàôèåé ïî èíäèþ äëÿ ôîð- ìèðîâàíèÿ ñîáñòâåííî ñòîëáèêîâ âûñîòîé 6�8 ìêì. Ïîñêîëüêó íåò ïðèíöèïèàëüíîé ðàçíèöû ìåæäó ìàòðè÷íûìè è ëèíåé÷àòûìè ôîòîïðèåìíûìè óñò- ðîéñòâàìè, äàëåå ìû ðàññìîòðèì ïðèìåð ëèíåé÷à- òîãî 2×64 ôîòîïðèåìíîãî óñòðîéñòâà. Äëÿ åãî ñîçäà- íèÿ ìû èñïîëüçîâàëè óïîìÿíóòóþ âûøå ãèáðèäíóþ êîíöåïöèþ ïîñòðîåíèÿ, ïðè êîòîðîé ðåãèñòðàöèÿ ôî- òîñèãíàëà îñóùåñòâëÿåòñÿ ëèíåé÷àòûì 2×64 ôîòî- ðåçèñòèâíûì ïðèåìíèêîì íà àëìàçå, à ñ÷èòûâàíèå ïðåäâàðèòåëüíî óñèëåííîãî ôîòîñèãíàëà � êðåìíè- åâûì ìóëüòèïëåêñîðîì. Íàìè áûë ðàçðàáîòàí è èçãîòîâëåí ñïåöèàëü- íûé ëèíåé÷àòûé ìóëüòèïëåêñîð ÌÊ6À. Ìóëüòè- ïëåêñîð èìååò ïðÿìîèíæåêöèîííûå âõîäíûå óñòðîéñòâà (âñåãî 128), êîíòàêòíûå ïëîùàäêè êîòî- ðûõ ðàñïîëîæåíû ñ øàãîì 100 ìêì. Ñëåäóåò îò- ìåòèòü, ÷òî ìóëüòèïëåêñîð ÌÊ6À ïðîåêòèðîâàë- ñÿ â ðàñ÷åòå íà äîñòàòî÷íî áîëüøèå íàêàïëèâàå- ìûå ïîä çàòâîðîì çàðÿäû (ïîðÿäêà (1�2)·107 ýëåê- òðîíîâ).  ñâÿçè ñ ýòèì îí èìååò íå ñëèøêîì áîëü- øîé êîýôôèöèåíò ïðåîáðàçîâàíèÿ çàðÿäà â âûõîä- íîå íàïðÿæåíèå ≈1,3 ìêÂ/ýëåêòðîí (âî èçáåæàíèå íàñûùåíèÿ âûõîäíîãî óñòðîéñòâà).  ñëó÷àå, êîãäà ïîëíûé íàêîïëåííûé çàðÿä (ò. å. ïðîèçâåäåíèå âõîä- íîãî òîêà íà âðåìÿ íàêîïëåíèÿ) äîñòàòî÷íî ìàë (ìå- íåå (1,5�2)·106 ýëåêòðîíîâ) è íå ïðèâîäèò ê ïåðå- ïîëíåíèþ ïîòåíöèàëüíûõ ÿì â ðåãèñòðå ïåðåíîñà èëè ê íàñûùåíèþ âûõîäíîãî óñòðîéñòâà, íåò íåîá- õîäèìîñòè îòñåêàòü ÷àñòü çàðÿäà äî ïîïàäàíèÿ â ðå- ãèñòð è íà âûõîäíîå óñòðîéñòâî.  ýòîì ñëó÷àå ïî- òåíöèàë îòñåêàþùåãî çàòâîðà óðàâíèâàþò ñ ïîòåí- öèàëîì íàêîïèòåëÿ, íàêîïëåííûé çàðÿä ïîëíîñòüþ ïåðåòåêàåò â ðåãèñòð, à íà çàòâîð àíòèáëþìèíãà ïî- äàåòñÿ ïîñòîÿííîå (íå èìïóëüñíîå) ñìåùåíèå. Äëÿ ñîåäèíåíèÿ êîíòàêòîâ ëèíåéêè ñ êîíòàêòàìè ìóëüòèïëåêñîðà èñïîëüçîâàëàñü ïåðåõîäíàÿ êåðàìè- ÷åñêàÿ ïëàòà «æóê», íåîáõîäèìîñòü êîòîðîé âûçâà- íà ñëåäóþùèì: à) êîíòàêòíûå ïëîùàäêè àëìàçíîé ëèíåéêè 2×64 âûõîäÿò íà äâå ñòîðîíû îòíîñèòåëü- íî åå öåíòðàëüíîé ÷àñòè; á) ðàññòîÿíèÿ ìåæäó öåíò- ðàìè êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê � 74 ìêì; â) êîíòàêò- íûå ïëîùàäêè ìóëüòïëåêñîðà âûõîäÿò íà îäíó ñòî- ðîíó; ã) ðàññòîÿíèÿ ìåæäó êîíòàêòíûìè ïëîùàäêà- ìè ìóëüòèïëåêñîðà � 100 ìêì. Äëÿ ñîçäàíèÿ óêàçàííîãî âàðèàíòà ëèíåéêè áûë ðàçðàáîòàí òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ. Ïîñëå èçãîòîâ- ëåíèÿ âñåõ ýëåìåíòîâ ñáîðêà àëìàçíîé ëèíåéêè âìå- ñòå ñ ìóëüòèïëåêñîðîì ïðîâîäèëàñü â êîðïóñå òèïà «Ìàìîíò» ñ 64 âûâîäàìè (ðèñ. 1). Ñíà÷àëà ìóëüòè- ïëåêñîð íàêëåèâàëñÿ íà êåðàìè÷åñêîå îñíîâàíèå êîð- ïóñà. Äàëåå íåïðîâîäÿùèì êëååì íàêëåèâàëàñü ïëàòà «æóê», à íà êîíòàêòû «æóêà» íàêëåèâàëàñü àëìàçíàÿ ëèíåéêà. Êîíòàêòû ëèíåéêè ñâàðèâàëèñü ïðîâîëîêîé äèàìåòðîì 30 ìêì ñ êîíòàêòàìè «æóêà» (ïî 64 êîí- òàêòà íà êàæäîé ñòîðîíå ëèíåéêè). Çàòåì ïðîâîäè- ëàñü ñâàðêà 128 êîíòàêòîâ «æóêà» ñî 128 âõîäíûìè Ðèñ. 1. Îáùèé âèä êîðïóñà «Ìàìîíò» ñ ìóëüòèïëåêñî- ðîì, «æóêîì»è àëìàçíîé ëèíåéêîé Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 3 5 ÍÎÂÛÅ ÊÎÌÏÎÍÅÍÒÛ ÄËß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÎÉ ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÛ êîíòàêòàìè ìóëüòèïëåêñîðà, ïîñëå ÷åãî � ïðîâîäè- ëàñü ñâàðêà 25 êîíòàêòîâ ìóëüòèïëåêñîðà ñ íîæêà- ìè êîðïóñà. Êîíòàêò îò öåíòðàëüíîé ïîëîñû ëèíåé- êè òàêæå ñâàðèâàëñÿ ñ îäíîé èç íîæåê êîðïóñà. Ïîñ- ëå ýòîãî êîðïóñ çàêðûâàëñÿ êðûøêîé (ïëàñòèíîé èç ïëàâëåíîãî êâàðöà) òîëùèíîé 0,5 ìì. Êâàðöåâàÿ êðûøêà íàêëåèâàëàñü íà êîðïóñ ÷åðåç ïðîìåæóòî÷- íóþ äèýëåêòðè÷åñêóþ ðàìêó òîëùèíîé 2 ìì (äëÿ òîãî, ÷òîáû íå ïîâðåäèòü ïðîâîëî÷íûå ñîåäèíåíèÿ). Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòîâ Íà îñíîâàíèè âûáðàííûõ ìåòîäèê è ñõåì èçìå- ðåíèÿ õàðàêòåðèñòèê ÌÔÓ áûë ðàçðàáîòàí è èçãî- òîâëåí àâòîìàòèçèðîâàííûé ñòåíä, êîòîðûé îáåñïå- ÷èâàë ïðîâåäåíèå èçìåðåíèé è îïðåäåëåíèå õàðàê- òåðèñòèê ñëåäóþùèõ ôîòîýëåêòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèåìíèêîâ èçëó÷åíèÿ è ôîòî- ïðèåìíûõ óñòðîéñòâ: òåìíîâîãî, îáùåãî è ôîòîòî- êà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèåìíèêîâ èçëó÷åíèÿ, ñïåê- òðàëüíîé õàðàêòåðèñòèêè ÷óâñòâèòåëüíîñòè è âîëüò- àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè. Ñïåêòðàëüíàÿ ÷óâñòâè- òåëüíîñòü ëèíåéêè è ìàòðèöû îïðåäåëÿëàñü ïðè çà- ñâåòêå ëàìïîé ÄÄÑ-30 íà ìîíîõðîìàòîðå ÌÄÐ-23. Ïðîöåññ ñáîðà, îáðàáîòêè, õðàíåíèÿ è âûäà÷è íà ÏÝÂÌ èíôîðìàöèè, ïîñòóïàþùåé îò ÌÔÓ, îñóùå- ñòâëÿëñÿ àâòîìàòè÷åñêè ñ èñïîëüçîâàíèåì ðàçðàáî- òàííîãî íàìè ïðîãðàìíîãî îáåñïå÷åíèÿ äëÿ âûñî- êîñêîðîñòíîãî ìèêðîêîíòðîëëåðà. Îáðàáîòêà è âè- çóàëèçàöèÿ ïîëó÷åííîé èíôîðìàöèè ïðîâîäèëàñü ñ ïîìîùüþ ÏÝÂÌ, âõîäÿùåé â ñîñòàâ èçìåðèòåëüíî- ãî ñòåíäà. Íà ðèñ. 2 ïðåäñòàâëåíà ñïåêòðàëüíàÿ ÷óâñòâè- òåëüíîñòü 122 ýëåìåíòà ôîòîïðèåìíîé ëèíåéêè 2×64 íà îñíîâå àëìàçà ñ ñîïðîòèâëåíèåì ýëåìåíòà 10,4 ÃÎì. Íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ ìèíóñ 25 Â. Ëåâàÿ ãðàíèöà ôîòîîòâåòà îáóñëîâëåíà ñïåêòðîì ëàìïû. Íà ðèñ. 3 ïðèâåäåíà çàâèñèìîñòü íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå ìóëüòèïëåêñîðà îò íàïðÿæåíèÿ íà ëèíåéêå, ÷òî ÿâëÿåòñÿ õàðàêòåðèñòèêîé ñâåòîâîãî òîêà ëèíåéêè. Èç ðèñóíêà âèäíî, ÷òî íà÷èíàÿ ñ 85  âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ìóëüòèïëåêñîðà íå óâåëè÷èâàåòñÿ ïðè óâåëè÷åíèè íàïðÿæåíèÿ íà ëèíåéêå (õîòÿ ëèíåéêà âûäåðæèâàåò íàïðÿæåíèå äî 150 Â). Î÷åâèäíî, ïðè äàííîì íàïðÿæåíèè ìóëüòèïëåêñîð íàñûùàåòñÿ òåì- íîâûì òîêîì, ÷òî è îãðàíè÷èâàåò åãî äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ îäíîðîäíîñòè òåìíîâîãî è ñâå- òîâîãî òîêà ýëåìåíòîâ ëèíåéêè îíà áûëà îòäåëåíà îò ìóëüòèïëåêñîðà, è 20 ýëåìåíòîâ ëèíåéêè áûëè ðàñïàÿíû íåïîñðåäñòâåííî íà âûâîäû êîðïóñà «Ìà- ìîíò». Íà ðèñ. 4 ïðåäñòàâëåíû òèïè÷íûå âîëüò-àìïåð- íûå õàðàêòåðèñòèêè ýëåìåíòîâ ìàòðèöû ïðè èõ çà- ñâåòêå èçëó÷åíèåì ñ äëèíîé âîëíû 210 íì. Ïîëÿð- íîñòü íàïðÿæåíèÿ ñîîòâåòñòâóåò íàïðÿæåíèþ, ïðè- êëàäûâàåìîìó ê ôîòî÷óâñòâèòåëüíîìó ýëåìåíòó ìàò- ðèöû. Êàê âèäèì, ñâåòîâûå ÂÀÕ èìåþò ðåçêî âûðà- æåííûé íåëèíåéíûé âûïðÿìëÿþùèéñÿ âèä, ÷òî ñâÿ- çàíî ñ áîëüøèì îòëè÷èåì âðåìåíè æèçíè ãåíåðèðó- åìûõ ñâåòîì ýëåêòðîíîâ îò âðåìåíè æèçíè äûðîê. Íàèáîëåå ïðåäïî÷òèòåëüíûì ÿâëÿåòñÿ âàðèàíò, êîãäà ê ýëåìåíòó ìàòðèöû ïðèêëàäûâàåòñÿ ïîòåíöè- àë �+�, ò. å. ìóëüòèïëåêñîð äîëæåí óïðàâëÿòü ïîëî- æèòåëüíûìè ïîñòóïàþùèìè èìïóëüñàìè. Ïðè èçó÷åíèè ðàñïðåäåëåíèÿ òåìíîâîãî òîêà Iòåìí ïî ýëåìåíòàì ìàòðèöû 64×64 ïðè ðàçëè÷íûõ íàïðÿ- æåíèÿõ ñìåùåíèÿ óñòàíîâëåííî, ÷òî ñ ðîñòîì ïðè- êëàäûâàåìîãî íàïðÿæåíèÿ íà íåêîòîðûõ ýëåìåíòàõ òåìíîâîé òîê ðàñòåò íåëèíåéíî, è îäíîðîäíîñòü åãî ðàñïðåäåëåíèÿ ïî ýëåìåíòàì óìåíüøàåòñÿ. Ýòî, ïî- âèäèìîìó, ñâÿçàíî ñ ëîêàëüíûìè ìèêðîíåîäíîðîä- íîñòÿìè â àëìàçå. × óâ ñò âè òå ëü íî ñò ü, î òí . å ä. 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 100 190 210 230 250 Äëèíà âîëíû, íì Ðèñ. 2. Ñïåêòðàëüíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü 122 ýëåìåíòà ôîòîïðèåìíîé ëèíåéêè 2×64 Í àï ðÿ æ åí èå í à âû õî äå ì óë üò èï ëå êñ îð à,  0,8 0,6 0,4 0,2 0 5 25 45 65 85 105 120 145 Íàïðÿæåíèå íà ëèíåéêå,  Ðèñ. 3. Õàðàêòåðèñòèêà ñâåòîâîãî òîêà ôîòîïðèåìíîé ëèíåéêè 0 40 80 120 Uñì,  �120 �80 �40 I, ïÀ 40 30 20 10 �10 �20 �30 �40 1 3 2 4 Ðèñ. 4. ÂÀÕ ýëåìåíòîâ ìàòðèöû 64×64: 1, 2 � òåìíîâîé òîê 48-ãî è 47-ãî ïèêñåëîâ; 3, 4 � ôîòîòîê 48-ãî è 47-ãî ïèêñåëîâ, ñîîòâåòñòâåííî Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 3 6 ÍÎÂÛÅ ÊÎÌÏÎÍÅÍÒÛ ÄËß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÎÉ ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÛ Îáíàðóæåíî, ÷òî ïðè áîëüøèõ íàïðÿæåíèÿõ ñìå- ùåíèÿ ôîòîòîê Iô ó áîëüøèíñòâà ýëåìåíòîâ ïðåâû- øàë îãðàíè÷åíèÿ ïî òîêó, çàäàííûå ñõåìîé èçìåðå- íèÿ (ïîýòîìó äîñòîâåðíûõ ñòàòèñòè÷åñêèõ äàííûõ ïîëó÷èòü íå óäàëîñü), à òàêæå ÷òî îòäåëüíûå ýëåìåíòû ìàòðèöû îáëàäàþò î÷åíü âûñîêîé ôîòî÷óâñòâèòåëüíî- ñòüþ ñ êðàòíîñòüþ Ê=60�70 (Ê=(Iô�Iòåìí)/Iòåìí), à ó áîëüøèíñòâà êðàòíîñòü ôîòîîòâåòà ëåæèò â èíòåð- âàëå 1�10 (ðèñ. 5). Òàêàÿ íåðàâíîìåðíîñòü ôîòî- ÷óâñòâèòåëüíîñòè òàêæå îáóñëîâëåíà âíóòðåííèìè ëîêàëüíûìè ìèêðîíåîäíîðîäíîñòÿìè êðèñòàëëà àë- ìàçà, â êîòîðûõ, î÷åâèäíî, ïðèñóòñòâóþò öåíòðû ðå- êîìáèíàöèè, ðåçêî îãðàíè÷èâàþùèå âðåìÿ æèçíè íå- ðàâíîâåñíûõ ýëåêòðîíîâ è äûðîê. Îïòèìàëüíûé ïóòü ïîâûøåíèÿ îäíîðîäíîñòè ïà- ðàìåòðîâ ìàòðè÷íûõ ôîòîïðèåìíèêîâ íà àëìàçå � èçãîòîâëåíèå èõ íà ýïèòàêñèàëüíûõ ïëåíî÷íûõ ñòðóêòóðàõ, â êîòîðûõ âîçìîæíî óïðàâëåíèå ïðèìåñ- íî-äåôåêòíûì ñîñòàâîì, âëèÿþùèì íà ýëåêòðîôè- çè÷åñêèå ïàðàìåòðû ìàòåðèàëà è, ñëåäîâàòåëüíî, íà îäíîðîäíîñòü ôîòîýëåêòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ìàò- ðè÷íûõ ôîòîïðèåìíèêîâ. Îäíîâðåìåííî çäåñü â ìåíüøåé ñòåïåíè áóäåò ñêàçûâàòüñÿ è ìàñøòàáíûé ôàêòîð, êîãäà íå íàäî áóäåò «âûòÿãèâàòü» íîñèòåëè èç îáëàñòè ãåíåðàöèè ÷åðåç âåñü îáúåì êðèñòàëëà òîëùèíîé 200�300 ìêì. Ýòîò ýôôåêò âëèÿåò íà îïòè÷åñêóþ ñâÿçü ýëåìåíòîâ ìàòðèöû è íà ñîïðîòèâëåíèå ýëåìåíòà âñëåäñòâèå ðàñòåêàíèÿ òîêà. Ïëåíî÷íûå ñòðóêòóðû ñ ðàáî÷èì ñëîåì 10�20 ìêì îáåñïå÷èëè áû òàêæå ïðèåìëå- ìûå ñ òî÷êè çðåíèÿ ðàáîòû ìóëüòèïëåêñîðà ðàáî÷èå íàïðÿæåíèÿ 5�10 Â. *** Âïåðâûå ïîêàçàíà ïðèíöèïèàëüíàÿ âîçìîæíîñòü ñîçäàíèÿ ìàòðè÷íûõ ôîòîïðèåìíûõ óñòðîéñòâ óëü- òðàôèîëåòîâîãî äèàïàçîíà íà àëìàçå, îáëàäàþùèõ âûñîêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ. Íà ïðèìåðàõ ëèíåé÷à- òûõ (2×64) è ìàòðè÷íûõ (64×64) ôîòîïðèåìíûõ óñòðîéñòâ ðàçðàáîòàíû ïðèíöèïû ïîñòðîåíèÿ è îòðà- áîòàíà èõ òåõíîëîãèÿ. Ðàçëè÷èå â ôîòî÷óâñòâèòåëü- íîñòè ïèêñåëîâ ìàòðèöû, ñâÿçàííûå, â îñíîâíîì, ñî ñòðóêòóðíûìè íåîäíîðîäíîñòÿìè àëìàçà, ìîæíî êîìïåíñèðîâàòü ïðè ïîñëåäóþùåé ýëåêòðîííîé îá- ðàáîòêå ñèãíàëà. Èçáàâèòüñÿ îò òàêèõ íåîäíîðîäíî- ñòåé ïîçâîëÿò êà÷åñòâåííûå ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèå ïëåíêè áîëüøîãî ðàçìåðà. Îäíàêî óæå ñåé÷àñ ìîæ- íî ãîâîðèòü î ðåàëüíûõ ñèñòåìàõ òåõíè÷åñêîãî çðå- íèÿ â óëüòðàôèîëåòîâîì äèàïàçîíå íà îñíîâå ñîçäàí- íûõ àëìàçíûõ ìàòðè÷íûõ óñòðîéñòâ. ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ 1. Ñîììåð À., Ôîòîýìèññèîííûå ìàòåðèàëû.� Ì.: Ýíåðãèÿ, 1973. 2. Ëèíüêîâ Â. Ëîêàöèîííûå ñèñòåìû îïòè÷åñêîãî äèàïàçîíà, êîìïëåêñîâ ÏÂÎ èíîñòðàííûõ ãîñóäàðñòâ // Çàðóáåæíîå âîåí- íîå îáîçðåíèå.� 2001.� ¹ 7.� Ð. 665�685. 3. Ãðóçäåâ Â. Í., Èâàíîâ Â. Í., Ñóðèêîâ È. Í. è äð. Äèñòàíöè- îííûå íàáëþäåíèÿ â óëüòðàôèîëåòîâîì äèàïàçîíå // Îïòè÷åñêèé æóðíàë.� 2003.� Ò. 70, ¹ 5.� Ñ. 56�59. 4. Êóâàëäèí Ý. Â., Áîðèñîâ Â. À. Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè è ìåòîäû èñïûòàíèé èçìåðèòåëüíûõ ôîòîäèîäîâ // Òåç. äîêë. XII Âñåñîþçí. ñåìèíàðà �Èìïóëüñíàÿ ôîòîìåòðèÿ�, Ëåíèíãðàä, 1988. 5. Hochedez J.-F. E., Sohuehle U. H., Pau J. L. et al. New UV detectors for solar observations // Proceedings of theSPIE.� 2003.� Vol. 4853.� P. 419�426. 6. Long J. P., Varadaraajan S., Matthews J. et al. UV detectors and focal plane array imagers based on AlGaN p-i-n photodiodes // Opto-electronics review.� 2002.� Vol. 10, N 4.� P. 251�260. 7. Ãóëÿåâ Þ. Â., Àëòóõîâ À. À., Ìèòÿãèí À. Þ. Ôîòîïðèåì- íèêè óëüòðàôèîëåòîâîãî äèàïàçîíà íà îñíîâå àëìàçà 2à òèïà äëÿ íîâîãî ïîêîëåíèÿ àïïàðàòóðû íàáëþäåíèÿ è ðàñïîçíàâàíèÿ îáúåê- òîâ // Íàóêà è òåõíîëîãèè â ïðîìûøëåííîñòè.� 2006.� ¹ 5.� Ñ. 27. 8. Àëòóõîâ À. À., Êèðååâ Â. À., Êèðèëèí Í. Ì. è äð. Ôîòî- ïðèåìíèêè äëÿ îïòîýëåêòðîííûõ ñèñòåì ÓÔ-äèàïàçîíà íà ïðè- ðîäíûõ àëìàçàõ // Ðàäèîòåõíèêà è ýëåêòðîíèêà.� 2006.� ¹ 12.� C. 1526�1529. 9. Àëòóõîâ À. À., Êëî÷êîâà À. Ì., Ìèòÿãèí À. Þ. è äð. Óëüò- ðàôèîëåòîâûå ôîòîïðèåìíèêè íà îñíîâå ïðèðîäíûõ àëìàçîâ // Ðàäèîòåõíèêà è ýëåêòðîíèêà.� 2007.� Ò. 52, ¹ 3.� C. 1�4. 10. Àëòóõîâ À. À., Ìèòÿãèí À. Þ., Ãîðîõîâ Å. Â. è äð. Àëìàç- íûå ôîòîïðèåìíèêè óëüòðàôèîëåòîâîãî äèàïàçîíà // Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå.� 2007.� ¹ 4.� Ñ. 29�31. Ðèñ. 5. Ðàñïðåäåëåíèå êðàòíîñòè ôîòîîòâåòà ýëåìåíòîâ ëèíåéêè 2×64 íà îñíîâå àëìàçà 2à-òèïà ïðè íàïðÿæåíèè ñìåùåíèÿ �25 Â Ê ðà òí îñ òü ô îò îî òâ åò à 80 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Íîìåð ýëåìåíòà ëèíåéêè