Госконтракт №14.604.21.0134
«Разработка научных основ технологии выращивания наногетероэпитаксиальных P+/n структур узкозонных полупроводников методом молекулярно-лучевой эпитаксии для матричных инфракрасных фотоприемников и тепловизоров»,
научный руководитель – д.ф.-м.н. М.В. Якушев

«В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от «21» октября 2014 г. № 14.604.21.0134 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 1 в период с «21» октября 2014 г. по «31» декабря 2014 г. выполнялись следующие работы:

Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ.
Проведение патентных исследований по ГОСТ Р 15.011-96.
Обоснование и выбор конструкции инфракрасного фоточувствительного элемента, обеспечивающей повышенную рабочую температуру.
Разработка состава и структуры полупроводниковых фоточувствительных материалов.
Выбор методов измерения функциональных свойств полупроводниковых фоточувствительных материалов.
Экспериментальные исследования процессов эпитаксиального роста полупроводниковых фоточувствительных материалов на основе многослойных гетероструктур из узкозонных твердых растворов КРТ с пассивирующим покрытием.
Исследование распределения состава фотопоглощающего слоя КРТ (HgCdTe) по площади и толщине гетероструктуры.

При этом были получены следующие результаты:

Разработаны состав и структура полупроводниковых фоточувствительных материалов.
Для фоточувствительных материалов на основе многослойных гетероструктур из узкозонных соединений InAlSb выбрана следующая конструкция:
Контактный слой 1 - n-InSb, подложка (100), толщина 625 мкм, легирование Te, концентрация электронов 1–2×10¹⁸ см^-3;
Поглощающий слой - In_1–xAl_xSb, мольная доля алюминия x≤0,03, толщина 5 мкм, нелегированный;
Контактный слой 2 - p-InSb, толщина 0,4 мкм, легирование Be, концентрация дырок 1×10¹⁸ см^–3.
Применение метода молекулярно-лучевой эпитаксии позволит создать структуры высокого качества с увеличенным временем жизни неравновесных носителей заряда за счет уменьшения плотности структурных дефектов. Наличие p-n перехода позволяет уменьшить темновой ток в более чем 20 раз, повысить рабочую температуру и улучшить четкость изображения за счет подавления перекрестной электрической связи фотодиодов в смотрящей матрице. Добавление до 3% алюминия в поглощающий слой приводит к понижению темнового тока примерно в 50 раз и повышает рабочую температуру фоточувствительных элементов до 100 К.
Для фоточувствительных материалов на основе многослойных гетероструктур из узкозонных твердых растворов КРТ с пассивирующим покрытием выбрана следующая конструкция:
Варизонный слой - Hg_1–xCd_xTe;
Поглощающий слой - Hg_1–xCd_xTe, мольная доля кадмия 0,29 ≤ x ≤ 0,31, толщина 5 мкм, легирование In, концентрация электронов 1–10×10¹⁵ см^–3;
Контактный слой - p- Hg_1–xCd_xTe, мольная доля кадмия 0,3 ≤ x ≤ 0,6, толщина 1 мкм, легирование As, концентрация дырок 1-100×10¹⁷ см^–3;
Пассивирующий слой – CdTe, толщина 0,25 мкм, не легированный.
Численным моделированием определены оптимальное расположение металлургической границы p-n перехода в контактном слое и значение концентрации индия в поглощающем слое.
Экспериментальные исследования процессов эпитаксиального роста полупроводниковых фоточувствительных материалов на основе многослойных гетероструктур из узкозонных твердых растворов КРТ с пассивирующим покрытием позволили установить оптимальные режимы роста структуры с разработанным составом для получения низкой плотности морфологических дефектов и высокой однородности состава по площади и толщине гетероструктуры.
Отработан способ выращивания пассивирующего слоя в едином процессе. Измерения вольт-фарадных характеристик МДП структур КРТ/теллурид кадмия показали, что данная система характеризуется совершенной границей раздела, отсутствием гистерезиса, низкими плотностью встроенного заряда и плотностью поверхностных состояний.
Разработана методика измерения профиля пространственного распределения электрофизических характеристик Р+/n структур.
Полученные результаты соответствуют техническим требованиям к выполняемому проекту и подтверждают перспективность и целесообразность продолжения работ по проекту.

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.