Созданы и исследованы основные характеристики планарного вакуумного УФ-фотодиода с GaN-фотокатодом, работающим в геометрии на отражение. Основой фотокатода являлась гетероструктура с активным слоем из р- GaN (р~1·10¹⁷ см^-3), выращенная МОС-гидридной эпитаксией на подложке из лейкосапфира. Корпус диода диаметром ~ 30 мм состоял из трех колец из алюмооксидной керамики и двух титановых колец, соединенных между собой активной пайкой медно-серебрянным припоем. На одном из Ti- колец была смонтирована мелкоструктурная плоская медная сетка, служившая анодом. Второе Ti- кольцо использовалось как охранное и для крепления нераспыляемого газопоглатителя. На противоположных торцах цилиндрического корпуса были герметично закреплены окно из лейкосапфира и GaN- фотокатод, смонтированный на металлическом диске. Финишное обезгаживание узлов фотодиода, активирование GaN-фотокатода и холодная индиевая герметизация проводились в трехкамерной сверхвысоковакуумной установке переноса.

Приготовление атомарно-чистой поверхности GaN проводилось в два этапа. На первом этапе окисиды галлия удалялись с поверхности раствором HCl в изопропиловом спирте. Химическая обработка проводилась в атмосфере азота и затем структура переносилась в установку переноса без контакта с воздухом. В установке переноса проводилась термоочистка поверхности GaN при температуре ~ 500^oС. После термоочистки концентрация остаточных примесей кислорода и углерода на поверхности, измерявшаяся рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией, не превышала 3-5% от монослоя. Атомная структура поверхности, измерявшаяся дифракцией медленных электронов, была упорядоченной и соответствовала GaN(0001)-(1х1). Наибольшая квантовая эффективность GaN-(Cs) фотокатода, равная 26% на длине 250 нм, наблюдалась при нанесении ~ 0.5 ML Cs на поверхность GaN. Темновой ток фотодиода при напряжениях до 100 В не превышал 10^-14 А, что на много порядков ниже по сравнению с твердотельными фотоприемниками на GaN.

Исследованы характеристики новой варизонной детекторной структуры, в которой поглощение фотонов происходит в узкозонной области р-слоя Hg_1-xCd_xTe с x=0.22, а переход находится в широкозонном р-слое с х=0.22+Dx (Dx=0-0.05). Варизонная область между этими слоями является барьером для неосновных носителей. Вычислены величины ампер-ваттной чувствительности (см. рис.1), R₀A и спектральная характеристика n⁺-p фотодиодов при температуре 77 К в одномерной диффузионно-дрейфовой модели, включающей уравнение Пуассона и уравнение непрерывности для электронов с учетом рекомбинации и фотогенерации носителей заряда и встроенного поля, образующегося из-за зависимости параметров зонной структуры от координаты. Исходная система дифференциальных уравнений была решена численно для различных величин высоты и ширины барьера и при различном расположении p-n перехода относительно варизонной области.

Вычисленные зависимости позволяют выбрать необходимую варизонную структуру, позволяющую уменьшать фототоки и темновые токи в десятки раз без ухудшения температурного разрешения (NEDT). При величинах барьера Е_b ≥ 0.03 эВ, фототок уменьшается незначительно из-за увеличения концентрации фотогенерированных электронов перед барьером, а генерационно-рекомбинационный и туннельный токи в ОПЗ перехода уменьшаются экспоненциально с увеличением Е_b . Это позволяет увеличить обнаружительную способность D^*.(см. Рис. 2).

Проведены исследования температурных деформаций фотоприемных модулей, состоящих из соединенных индиевыми столбами кристаллов InAs и Si при многократном термоциклировании от комнатной температуры до температуры жидкого азота. Показано, что после оплавления соединительных индиевых контактов и создании оптимальной длины расплавленного индиевого столбика в пределах 10 -15 мкм количество термоциклов , не нарушающих контактное соединение более 99 процентов элементов матричного модуля достигает 2000 - 3000 (на исходных модулях после "холодной" сварки давлением число неразрушающих термоциклов не превышало 500 -600 ). Впервые в России создана технология , позволяющая получать воспроизводимые результаты по гибридной сборке ФПУ , выдерживающих многократные термоциклы без применения клеевых композиций или сложных многослойных компенсирующих подложек.