?.pdf В Сибирском физико-техническом институте в отделе радиоэлектроники (зав. отделом В.Н. Детинко) уже с 1970-х гг. по инициативе В.Н. Детинко и А.С. Петрова начинаются работы по разработке приборов для приема оптического излучения, а с созданием лаборатории квантовой электроники в 1970 г. (зав. лабораторией А.С. Петров) эти работы получают дополнительный импульс.А.С. Петров, зав. лабораторией квантовой электроники, 1973 г.В первые годы основное внимание уделялось вопросам практического создания высокочувствительных полупроводниковых детекторов на основе фотоприемников со сверхвысокочастотным смещением. Обобщение результатов исследований фотоприемников со сверхвысокочастотным смещением проведено в докторской диссертации А.С. Петрова (1984) . В ней рассмотрены вопросы теоретического изучения работы таких приемников: фотоэлектрические и флуктуацион-ные свойства, оптимизация свойств материалов для достижения максимальной обнаружительной способности. Спектральный состав принимаемого излучения находился в диапазоне длин волн 0,4 - 12 мкм и требовал применения различных полупроводниковых материалов: собственных - германия и кремния; бинарных полупроводниковых соединений InSb, InAs; полупроводников, легированных глубокими примесями Ge:Au(Sb), Si:In, Ge-Si:Zn(Sb), GaAs:Cu, GaAs:Mn, a также твердых растворов HgCdTe, PbSnTe(Se) с узкой шириной запрещенной зоны.Исторически первыми в лаборатории электроники СФТИ были начаты разработки фоторезисторных приемников с СВЧ-смещением, что определялось большим опытом сотрудников этой лаборатории в СВЧ-технике, а также началом разработок такого типа фотоприемников для систем космического базиро-В скобках дан год защиты кандидатской или докторской диссертации.вания в США в начале 70-х гг. [1 - 11]. Вначале был создан фотоприемник с СВЧ-смещением на основе монокристаллического кремния. Его первыми разработчиками можно считать Г.И. Тюлькова (1974) и Ю.В. Медведева (1972). Следует отметить, что фоточувствительные образцы изготавливались А.Н. Горди-енко из отдела физики полупроводников СФТИ. Такие приемники характеризуются максимально высоким коэффициентом внутреннего (фотоэлектрического) усиления, равного G = %1Т=х ■ f, (где т - время жизни фотоносителей, Т - период СВЧ-колебаний, /-частота СВЧ-колебаний), который достигал 104 - 105 значений в сантиметровых и миллиметровых диапазонах длин волн. Это позволяло значительно повысить фоточувствительность приемников, а также достичь ограничения их чувствительности собственными шумами фоторезистора (в частности, генерационно-рекомбинационными). К тому же применяемый способ включения фоторезисторов являлся бесконтактным и позволял изготавливать фоточувствительные образцы минимальной толщины, что способствовало повышению предельных характеристик фотоприемников.Разработку вопросов теории, расчета и применения резонаторов на запредельных волноводах для фоторезисторных приемников осуществляла Т.Л. Лев-дикова (1972), впоследствии возглавлявшая лабораторию электроники СФТИ.Отметим, что одновременно проводилась разработка фотодиодных приемников с СВЧ-смещением с использованием принципов параметрического усиления (Н.П. Солдаткин, 1971). Параллельно в отделе физики полупроводников В.П. Воронков проводил разработку и исследование приемников ИК-излучения на полупроводниковых гомо- и гетеропереходах германия, кремния, арсенида галлия.Продолжение работ по разработке фоторезисторных приемников проводилось сотрудниками лаборатории квантовой электроники СФТИ А.А. Ушеренко (1975), который уделил большое внимание в своей работе учету влияния поверхности (и ее обработки) на характеристики фотоприемников, и Л.Г. Лопатиным (1979), который провел исследования высокочувствительного фоторезистора из чистого германия с поверхностным изгибом зон. Работы по распространению принципов бесконтактного включения фоторезисторов в резонаторах открытого типа проводились Г.Е. Дунаевским (1974) и Э.С. Воробейчи-ковым.Фоторезисторные приемники с СВЧ-смещением на основе полупроводников, легированных глубокими примесями, разрабатывались в группе А.В. Войцехов-ского (1975) [12 - 16]. Созданный ИК-фотоприемник на основе Ge:Au(Sb) обладал повышенной фоточувствительностью по сравнению с аналогичными разработками благодаря высокой степени легирования (концентрация примеси золота составляла выше 1016см~3), причем изготовлением фоточувствительных кристаллов занимался В.Г. Воеводин. Наиболее39оптимальным материалом для регистрации излучения С02-лазера оказался арсенид галлия, легированный Мп или Си, за разработку которого отвечала Е.В. Ма-лисова. Необходимо отметить, что фотоприемники на основе легированного арсенида галлия были созданы впервые в Сибирском физико-техническом институте. В дальнейшем была осуществлена попытка включения в СВЧ-резонатор низкоомных фоторезисторов на основе узкозонного соединения HgCdTe. Удалось зарегистрировать собственные шумы фоторезисторов и создать фоточувствительный приемник с СВЧ-смеще-нием.Разработка схем регистрации для фоторезистор-ных и фотодиодных приемников проводилась научными сотрудниками под руководством Ю.С. Михеева. За цикл работ по описанному выше направлению группе сотрудников в составе А.С. Петрова, Н.П. Солдат-кина, Ю.С. Михеева, Г.И. Тюлькова, В.П. Воронкова, Б.А. Наливайко была присуждена премия Ленинского комсомола (1972). Работы по фотоприемному направлению были обобщены в двух главах коллективной монографии «Элементная база оптико-электронных приборов», авторы А.В. Войцеховский, В.П. Воронков, А.П. Вяткин, А.С. Петров, Н.П. Солдаткин.Лауреаты премии Ленинского комсомола, 1972 г.: А.С. Петров, Н.П. Солдаткин, Ю.С. Михеев, Г.И. Тюльков, Ю.В. Медведев, В.П. Воронков, Б.А. НаливайкоИзмерение потерь, вносимых полупроводниковым образцом в локальное поле СВЧ-резонатора квазистатического типа, позволяет определять основные электрофизические параметры (удельное сопротивление, подвижность и время жизни носителей тока) с высоким пространственным разрешением в образцах произвольной формы (пластины, слитки, стержни, двухслойные структуры). В отличие от традиционных зондовых методов измерения параметров полупроводников на постоянном токе, разработанные СВЧ-датчики обеспечивают измерения параметров сверхчистых полупроводниковых материалов, имеющих высокое удельное сопротивление, и узкозонных полупроводников с низким удельным сопротивлением. Они не требуют изготовления контактов, обладают хорошей воспроизводимостью, а также дают возможность определять параметры с высоким пространственным разрешением. Последнее свойство позволяет использовать разработанный метод не только для отбора нужного материала, но, контролируя его на стадии выращивания монокристаллов, технологически обеспечивать высокую однородность.Поэтому в дальнейшем разработка схем регистрации фотоприемников с использованием переменного, включая СВЧ-смещение, в большей мере использовалась для создания систем контроля электрофизических, рекомбинационных и фотоэлектрических свойств полупроводников [17 - 26]. Эти работы возглавил Ю.В. Медведев (1986), впоследствии заве-дующий лабораторией радиофизических методов контроля СФТИ. На основе исследований явлений взаимодействия СВЧ-полей с полупроводниковыми средами проводится теоретическое обоснование принципов бесконтактного измерения удельного сопротивления полупроводников на СВЧ. Разрабатывается методика определения параметров полупроводниковых слоев на основе резонатора с кольцевым измерительным отверстием, заполненного многослойной полупроводниковой структурой (М.В. Детинко, 1983). Проводятся работы по разработке СВЧ резо-наторных устройств для контроля полупроводниковых материалов (В.Б. Ахманаев, 1984), разрабатываются методики ВЧ- и СВЧ-бесконтактного контроля электрофизических параметров полупроводников (Ю.В. Лисюк, 1987), особое внимание уделяется исследованиям неразрушающего метода локальных измерений удельного сопротивления сложных полупроводниковых соединений (А.Г. Левашкин, 1987).Другим направлением работы, возглавляемым в дальнейшем зав. лабораторией фотоэлектроники СФТИ А.В. Войцеховским (1985), было создание и исследование МДП-структур на основе различных полупроводниковых материалов [27 - 32]. МДП-структуры были разработаны на бинарных соединениях InSb, InAs, а также на InSbAs и вошли в состав фотоприемных устройств для различных применений, включая оптические системы астрофизических обсерваторий. Большой вклад в разработку и исследование МДП-40структур на соединениях А3В5 внесли А.А. Ушеренко, В.Н. Давыдов (1984), Е.А. Лоскутова (1986), А.В. Кри-улин (1988), С.Н. Несмелов (1998).А.В. Войцеховский, зав. лабораторией фотоэлектроники, 1983 г.В 1977 г. в лаборатории квантовой электроники образовывается химико-технологическая группа под руководством Т.Д. Лезиной (Малиновской). Основной задачей группы на первом этапе было технологическое обеспечение работ по созданию фоточувствительных элементов: подготовка и обработка поверхности полупроводниковых пластин, нанесение диэлектрических покрытий при создании фотоприемныхэлементов на основе германия, кремния и ряда узкозонных полупроводников. В дальнейшем эта группа активно участвует в физико-химических исследованиях поверхностных свойств полупроводников и границ раздела полупроводник - анодный оксид на широком классе полупроводниковых материалов. По результатами этой работы созданы элементы технологии получения МДП-структур на основе InSb, InAs (Т.Д. Лезина, 1984; И.И. Фефелова, 1989), а также на основе HgCdTe (Е.П. Лиленко, 1992).Одними из первых в мире в СФТИ были технологически реализованы МДП-структуры на основе узкозонных полупроводников HgCdTe, HgZnTe, HgMnTe и проведены их всесторонние исследования (В.В. Антонов, 1985; О.Г. Ланская, 1991). Результаты этих исследований позволили разработать ряд методик измерения параметров, характеризующих поверхностные свойства и свойства границ раздела диэлектрик - узкозонный полупроводник. Обобщение данных по этому направлению представлено в монографии А.В. Войцеховского, В.Н. Давыдова (1995) «Фотоэлектрические МДП-структуры на узкозонных полупроводниках» (Томск: Радио и связь, 1990. С. 322).Фотоприемное направление продолжало развиваться в области разработки матричных вариантов фотоприемных устройств в кооперации с ИФП СО РАН, Новосибирск (фоторезисторы, фотодиоды, МДП-структуры на HgCdTe) и НПП «Матричные технологии», Москва (матрицы фотоприемников на структурах с внутренней фотоэмиссией на основе PtSi/Si, GeSi/Si). Технология фотодиодных приемников на узкозонных полупроводниках включает проведение ионной имплантации. Большой вклад в исследованиеЛаборатория квантовой электроники, 1980 г. Первый ряд слева направо: М.В. Детинко, Н.Г. Борзунов, Г.Н. Данилов, Б.Г. Пломипу, Ю.П. Егоров, А.С. Петров, Л.Н. Пивоварова, А.В. Войцеховский, Н.М. Гурова, Л. Ракова, О.Г. Ланская; второй ряд: Н.Н. Каблов, В.В. Антонов, Г.А. Некрылов, Л.Г. Лапатин, Ю.В. Медведев, В.Б. Ахманаев, Г.И. Тюльков, Е.А. По-тылицын, Е.А. Лоскутова, Е.П. Казак (Лиленко), А.И. Сафронов, AT. Левашкин; третий ряд: А.А. Скрыльников, В.Н. Давыдов, Ю.В. Лиленко, В.В. Бутков, С.А. Перелыгин, Л.А. Бузанова, В.К. Катанухин, Б.Л. Пивоваров, В.В. Старовойтова, Ю.Л. Соловьев, Т.Д. Лезина (Малиновская)41процессов радиационного дефектообразования при имплантации высокоэнергетических ионов в сложные полупроводниковые соединения были внесены научной группой под руководством А.В. Войцеховского [33 - 54]. На первой стадии электрофизические исследования проводились совместно с В.Н. Брудным. Были проведены исследования по радиационным воздействиям на электрофизические и фотоэлектрические параметры узкозонных полупроводников (А.П. Коханенко, 1987), подробно рассмотрены вопросы радиационно-стимулированной диффузии примесей и дефектов в HgCdTe (Е.М. Кирюшкин, 1988), особенности ионной имплантации в HgCdTe (В.К. Шастов, 1988), проведено физическое обоснование применения ядерно-физических методов для исследования радиационных дефектов в узкозонных полупроводниках (А.Г. Коротаев, 1991). Обобщение ре-зультатов работ в этом направлении было осуществлено в монографии А.В. Войцеховского, А.П. Коха-ненко (2000) и др. «Радиационная физика узкозонных полупроводников» (г. Алматы, 1998. С. 165).Таким образом, в отделе радиоэлектроники СФТИ в течение последних сорока лет проводились научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию и исследованию фотоприемников на основе широкого класса полупроводниковых материалов для ИК-диапазона длин волн. При этом особенностью проводимых работ была их практическая направленность, связанная с непосредственным использованием созданных фотоприемников в конкретных оптических системах различного назначения, а также с разработкой аппаратуры и методов измерения параметров широкого спектра полупроводниковых материалов.

Скачать электронную версию публикации