Научный архив: статьи

Разработана методика вычисления толщин эпитаксиальных слоев GaAs и AlGaAs, применяемых в технологии изготовления матричных фотоприемных устройств с квантоворазмерной активной областью (QWIP), чувствительных в спектральном диапазоне 8–10 мкм. Реализована имитационная модель гетероперехода AlGaAs-GaAs со слоями, имеющими разные степени легирования, для использования в методике электрохимического вольт-фарадного профилирования (ECV). Проведен расчет границы гетероперехода для структур, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии, из экспериментально полученных профилей концентрации носителей заряда по толщине структуры. Полученные с помощью данной методики на основе ECVпрофилирования значения концентраций носителей заряда и толщин эпитаксиальных слоев позволили оптимизировать условия роста гетероэпитаксиальных структур с множественными квантовыми ямами для QWIP-фотоприемников.

Рассмотрена концепция построения фоточувствительной униполярной nBn-структуры для фотоприемного устройства (ФПУ) средневолнового ИК-диапазона спектра на основе CdHgTe. Представлена архитектура и рассчитаны ее характеристические параметры: смещение энергии валентной зоны, напряжение плоских зон, поверхностный потенциал  s на границе коллектор/барьер; плотность темнового тока, которая при рабочих температурах Т = 110–160 К составила Jdark = 10-10–10-6 А/см2. Показано, что nBn-архитектура на основе CdHgTe может использоваться для построения ФПУ нового типа с повышенными характеристиками.

Проведен анализ гистограммы темновых токов матриц длинноволновых фотодиодов, изготовленных из гетероэпитаксикальных структур (ГС) Cd0,22Hg0,78Te/CdTe/ZnTe/ GaAs(301). Максимум гистограммы соответствует диффузионным токам для номинальных фотоэлектрических параметров CdHgTe. Имеются единичные фотодиоды с темновыми токами, на порядки превышающими диффузионный ток. Вероятность их появления связывается с V-дефектами структуры ГС, плотность которых составляет величину порядка 103 см-2 и которые представляют собой области нарушеннной структуры CdHgTe с избытком теллура. Имеется достаточно большое количество диодов (десятки процентов) с повышенными темновыми токами. Исследование C-Vхарактеристик МДП на ГС показывает наличие положительного заряда, неоднородно распределенного по поверхности и достаточного для инверсии типа проводимости в отдельных областях. Образование шунтирующего слоя n-типа на поверхности должно приводить к увеличению темновых токов фотодиодов, попадающих в такие области.

В данной работе изучен процесс рекомбинации носителей через мелкие примесные центры бора в кремнии при низких температурах. Основное внимание было уделено теоретическому объяснению «эмпирических» температурных зависимостей времени жизни  (T) носителей в интервале температур (1,74,2) K при концентрациях легирующей примеси nB  1014 см-3 и компенсацией  10 % (nD + nA  1013 см-3). Довольно точно удалось установить, что мелкий возбужденный уровень с энергией связи 5 мэВ (3s-состояние) является почти резонансным. Получены приближенные формулы для коэффициента резонансного захвата.

Проведен анализ электронно-оптических преобразователей (ЭОП). Отмечена тенденция, направленная на расширение их рабочего спектрального диапазона в область инфракрасного излучения и повышение чувствительности. Расширение длинноволновой границы спектральной чувствительности ЭОП с одновременным повышением чувствительности возможно с применением автоэмиссионных катодов, обладающих уникальными эмиссионными характеристиками. В статье предлагается ЭОП с автоэмиссионным фотокатодом. Разработана конструкция такого преобразователя, рассмотрены режимы работы и проведены оценки чувствительности и спектрального диапазона. Отмечается, что разработка и создание ЭОП с автоэмиссионными фотокатодами, работающими в инфракрасном диапазоне, является важным этапом в развитии инфракрасной техники.

Работа посвящена исследованию износостойкости (эрозии) материала электродов в плазмотронах постоянного и переменного тока. Ресурс работы электродов определяется многими факторами, такими как состав материала электрода, конструкция электродуговой камеры, температура тела электрода, температура в зоне привязки электрической дуги и способ ее перемещения, характер химических реакций между плазмообразующим газом и материалом электрода. При этом основными факторами, влияющими на эрозионный унос материала, является величина тока в дуге, характер привязки к электроду (катодное или анодное пятно), а также организация газового потока в зоне пятна. При проведении экспериментов использовались плазмотроны постоянного и переменного тока мощностью до 50 кВт, для изготовления электродов использовались медь, нержавеющая сталь и композитный материал состава железо– медь. В работе приведены характерные значения и зависимости величин удельной эрозии плазмотронов различных конструкций в широком диапазоне рабочих параметров.

Проанализированы результаты мониторинга аэрозольного загрязнения атмосферы города Новороссийска методами лазерного зондирования. Мониторингзаключается в установке оптических лазерных датчиков аэрозольного загрязнения качества воздуха, которые ведут непрерывный контроль содержания частиц РМ2,5 и РМ10 в атмосферном воздухе. Специфика размещения этих датчиков заключается в том, что они расположены недалеко от Новороссийского городского мусорного полигона. В рассмотренный промежуток времени важнейшим фактором формирования аэрозольного загрязнения стали пожары на полигоне. Исследование факторов превышения предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ свидетельствует о резком увеличении концентрации аэрозолей в воздухе вследствие пожара, что может негативно влиять на здоровье людей.

Выполнено компьютерное моделирование лидарного уравнения для комбинационного рассеяния света молекулами алканов для измерения концентраций молекул этих углеводородов в атмосфере. Оценка возможностей лидарных измерений важна для популяционного контроля концентраций алканов - метана, этана, пропана, бутана, пентана и гексана, в атмосфе. Использование в лидарах комбинационного рассеяния света излучения лазеров на длинах волн 532, 405, 650 и 785 нм показало, что наилучший результат дает использование излучения на длинах волн 405 и 532, нм. Получено, что на длине волны 532 нм можно зарегистрировать концентрацию на уровне ПДК для метана во всем рассмотренном диапазоне расстояний до 1500 м, для этана – до 767 м, для пропана – до 941 м, для бутана – до 707 м, для пентана – до518 м и для гексана - до 185 м.

Оперативное получение результатов измерений и их обработка является важнейшей частью физического эксперимента. Для этих целей используется большое количество различных аппаратных и программных средств. Существуют эффективные программные средства для отображения и анализа информации, полученной в ходе эксперимента. Например, широко используемые для этой цели программные пакеты
ORIGIN и MATLAB, а также входящий в состав MicrosoftOfficeEXCEL.

ORIGIN— пакет программ фирмы OriginLabCorporation для численного анализа данных и научной графики. Возможности этого средства более чем достаточны для обработки данных и построения качественных графиков. К недостаткам можно отнести трудность изучения и сложный интерфейс. Те же замечания можно отнести и к MATLAB. Необходимо отметить также высокую стоимость этих программных средств.

Построена автоматизированная многоволновая лазерная система для исследования зависимости лидарных сигналов от концентрации частиц и их распределения по размерам для зондируемого аэрозоля. Выполнены экспериментальные исследования зависимости лидарных сигналов от параметров функции распределения частиц цементного аэрозоля по размерам. Разработаны алгоритмы измерительных процедур и получены корреляционные зависимости измеренных экспериментально лидарных сигналов от концентрации частиц и их распределения по размерам.

Приведены результаты экспериментальных исследований по получению высокоапертурных заготовок кварцевых волоконных световодов с повышенным содержанием фтора (до 7 вес. %) и утолщенной оболочкой на основе кварцевого стекла, легированного фтором, при помощи неизотермической плазмы резонансного локального СВЧ-разряда (PCVD-метод). Достигнуты высокие скорости осаждения слоев кварцевого стекла, легированного фтором (вплоть до 3 мкм/мин), и соотношения s/a (где s – диаметр заготовки, a – диаметр сердцевины) на уровне 1,3–1,4 и выше.

Выполнена оценка метода дифференциального ослабления для дистанционного измерения параметров аэрозольных загрязнений в атмосферном пограничном слое над цементным предприятием. Сигналы ослабления лазерного излучения на трех длинах волн были измерены на разработанной аэрозольной лидарной системе, по результатам которых были получены средние значения объемноповерхностного диаметра аэрозольных частиц цемента. Вычислено среднее значение такого диаметра a32 = 0,61 ± 0,04 мкм c относительной погрешностью 11%.