Введение
1 Свойства алмазных материалов влияющие на параметры фотодетекторов 19
1.1 Кристаллическая структура 19
1.2 Зонная структура алмаза 20
1.3 Физическая классификация алмазов 22
1.4 Электропроводность природного алмаза 24
1.5 Фотопроводимость алмаза 27
1.6 Некоторые особенности фотопроводимости алмаза iia типа связанные со структурой запрещенной зоны 31
1.7 Спектральные характеристики алмаза легированного бором 39
выводы к главе 1 46
2 Одноэлементные алмазные ультрафиолетовые фотодетекторы 48
2.1 Разработка конструкции одноэлементного алмазного фотодетектора 48
2.1.1 Конструкция алмазных фоторезисторов 49
2.1.2 Конструкция алмазных фотодиодов 50
2.2 Технология изготовления алмазных одноэлементных фотодетекторов 51
2.2.1 Химическая обработка алмазных чувствительных элементов 53
2.2.2 Нанесение металлических слоев на алмазную пластину 54
2.2.3 Технологический процесс изготовления датчиков ультрафиолетового излучения 57
2.3 Технология сборки алмазных одноэлементных фотоприемников уф диапазона 60
2.4 Исследование характеристик алмазных одноэлементных фотодетекторов 64
2.4.1 Измерение темнового тока АОФД 64
2.4.2 Определение относительной спектральной чувствительности АОФД 65
2.4.3 Измерение напряжения фотосигнала, напряжения шума и порога чувствительности АОФД 68
2.4.4 Измерение динамического диапазона АОФД 68
2.4.5 Измерение постоянной времени АОФД 68
2.4.6 Зависимость формы спектральной характеристики АОФД от напряжения смещения. 69
2.5 Применение алмазных одноэлементных фотодетекторов для уф спектроскопии 71
Выводы к главе 2 77
3 Многоэлементные алмазные ультрафиолетовые фотодетекторы 80
3.1 Разработка конструкции матричных фотоприемных систем 80
3.1.1 Архитектура матрицы 80
3.1.1.1 Решетчатая структура (матрица с адресным опросом) 80
3.1.1.2 Конвейерная структура.
3.1.2 Типы пикселов 83
3.1.3 Гибридная матрица с пикселом на основе алмазного фотоприемника и МДП-транзисторов 85
3.1.4 Оценка параметров гибридной матрицы на основе алмазного фотоприемника и МДП-транзистора 91
3.1.5 ПЗИ – матричная система на основе алмаза 93
3.1.6 Решение задачи высоких смещений. 97
3.1.7 Снижение ёмкости столбцовой шины. 98
3.1.8 Физико-технологические проблемы. 98
3.2 Варианты компоновки матричных фотоприемных устройств 99
3.3 Технологические основы изготовления алмазных многоэлементных фотоприемников уф диапазона 102
3.3.1 Технология изготовления алмазных многоэлементных фотоприемников УФ диапазона формата 64х2 102
3.3.1.1 Технологический маршрут изготовления встречно-штыревого варианта линейки 64х2 102
3.3.1.2 Фрагмент фотошаблона «жука» – переходной керамической платы для соединения контактов линейки с контактами мультиплексора 103
3.3.2 Технология изготовления алмазных многоэлементных фотоприемников УФ диапазона формата 64х2 со сквозной проводимостью через объем 104
3.3.2.1 Проектирование и изготовление фотошаблонов. 105
3.3.2.2 Технологические процессы, включающие проведение первой фотолитографии 106
3.3.2.3 Проектирование и конструирование второго фотошаблона линейки 64х2 107
3.3.2.4 Технологически процессы, включающие проведение второй фотолитографии. 108
3.3.2.5 Проектирование и конструирование третьего (№3) фотошаблона линейки 64х2 109
3.3.2.6 Технологические процессы, включающие проведение третьей фотолитографии. 109
3.3.3 Технология сборки алмазных многоэлементных фотоприемников УФ диапазона формата 64х2 110
3.3.3.1 Сборка алмазных линеек с мультиплексором 110
3.3.3.2 Сборка алмазных линеек с объемной
проводимостью с мультиплексором 111
3.3.4 Технология изготовления алмазных многоэлементных фотоприемников УФ диапазона формата 64х64 113
3.3.4.1 Проектирование и конструирование фотошаблонов №1 и №2 матрицы форматом 6464 элемента с шагом 5050 мкм 113
3.3.4.2 Технологический маршрут изготовления матрицы. 114
2.3.4.1 Сборка чувствительного элемента матрицы форматом 64х64 116
3.3.4.1 Проектирование и конструирование фотошаблона №1 матрицы форматом 6464 элемента с шагом 3030 мкм 118
3.3.4.2 Технология изготовления матрицы 64х64 119
3.3.4.3 Сборка матрицы формата 6464 120
3.3.5 Технология изготовления алмазных многоэлементных фотоприемников УФ диапазона формата 128х128 127
3.4 Проведение испытаний амфд и анализ результатов 127
3.4.1 Исследование основных фотоэлектрических параметров АМФД типа линейки. 128
3.4.1.1 Тестовая планарная линейка 64х2 128
3.4.1.2 Планарная линейка 642, состыкованная с мультиплексором 131
3.4.2 Исследование основных фотоэлектрических параметров АМФД типа матрица 132
3.4.2.1 Матрица 6464 с шагом 50 мкм 132
3.4.2.2 Матричное ФПУ 6464 с мультиплексором ISC 9705 INDIGO 136
3.4.2.3 Матричный АМФД 128128 с мультиплексором ISC 9705 INDIGO 138 ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3 142
4 Приборы на основе алмазных фотодетекторов 144
4.1 Приборы на основе алмазных материалов 144
4.2 Фотоприёмное устройство уф диапазона спектра на основе алмазного одноэлементного фотодетектора
4.2.1 Изготовление алмазного одноэлементного фотодетектора 148
4.2.2 Изготовление фотоприёмного устройства УФ диапазона спектра 148
4.2.3 Определение основных электрофизических характеристик ФПУ УФ диапазона спектра 150
4.2.4 Оценка уровня УФ сигнала, принимаемого ФПУ УФ диапазона от трассера ракет. 152
4.3 Прибор наблюдения в уф диапазоне спектра на основе матричного алмазного многоэлементного фотодетектора 155
4.3.1 Модуль оптический 155
4.3.2 Блок электронный 155
4.3.3 Бленда 157
4.3.4 Определение основных электрофизических характеристик прибора наблюдения. 158
4.3.5 Построение математической модели прибора наблюдения
4.3.5.1 Построение математической модели оптической системы 163
4.3.5.2 Построение математической модели ФПУ УФ диапазона на основе алмаза формата 128х128 165
4.3.5.3 Програмная реализация математической модели ФПУ УФ диапазона на основе алмаза формата 128х128 167
4.3.5.4 Алгоритм работы программы 169
4.3.5.5 Примеры работы программы 170
4.3.6 Проверка модели на адекватность 173
4.4 Высокоскоростной четырёхканальный детектор ультрафиолетового излучения 175
4.4.1 Состав и структурная схема детектора 175
4.4.2 Результаты экспериментов и обсуждение. 178
4.5 Использование приборов на основе природных алмазов для создания устройств экологического мониторинга 180
Выводы к главе 4 186
Заключение 188
Литература
