Обосновывается необходимость расширения динамического диапазона в МФПУ коротковолнового ИК-спектра (SWIR). Традиционно применяемые способы обладают низкой эффективностью, в особенности, в крупноформатных матрицах с шагом не более 15 мкм. Наибольшей эффективностью расширения динамического диапазона (до 100 дБ) обладают накопительные ячейки с индивидуально изменяемой передаточной характеристикой в зависимости от яркости фрагментов наблюдаемой сцены. В работе предлагается простой в топологической реализации и эффективный способ расширения динамического диапазона, основанный на автоподстройке времени накопления индивидуально в каждой ячейке интегральной схемы считывания. При этом сохраняется высокая крутизна и линейность преобразования в накопительных ячейках с умеренной освещенностью (до 50–70 % от максимального сигнала), но снижается чувствительность в ячейках, близких к насыщению. В результате, формируется линейно-логарифмическая передаточная характеристика, обеспечивающая расширенный динамический диапазон. В работе приводятся примеры изображений с расширенным динамическим диапазоном, полученные с помощью первой отечественной SWIR-камеры формата 640×512 элементов.
Описаны результаты разработки и исследований монолитных интегральных схем (МИС) приемопередающих модулей (ППМ), изготовленных по HEMT-технологии на основе гетероструктур нитрида галлия на сапфировых подложках, предназначенных для работы в V-диапазоне. ППМ реализован как компактная монолитная схема системы-на-кристалле с технологией верхней металлизации со встроенными (интегрированными) антеннами. Измерения изготовленных образцов системы-на-кристалле продемонстрировали устойчивую работу при одновременных приеме и передаче в диапазоне 66,5–69 ГГц. Выходная мощность в передающем тракте составила не менее 10 дБм, диапазон перестройки гетеродина не менее 2 ГГц.
Рассмотрен метод установки заданной облученности, создаваемой моделью черного тела (МЧТ) в произвольной плоскости. Метод основан на использовании нового параметра – коэффициента излучения МЧТ. Коэффициент излучения МЧТ – это отношение потоков излучения (квантового или энергетического), исходящих соответственно от излучающей площадки и от бесконечно большой излучающей плоскости с той же температурой и степенью черноты, но падающих в заданную точку параллельной плоскости. Данный параметр позволяет просто и корректно определить величину облученности в заданной точке плоскости, отстоящей от МЧТ на заданном расстоянии. МЧТ может иметь излучающую площадку с любой заданной формой, размерами, температурой и степенью черноты. Приведен вывод аналитических выражений коэффициента излучения и облученности, создаваемой МЧТ. Рассмотрены облученности, создаваемые МЧТ с круглыми и квадратными диафрагмами и распределения облученности по площади. Показано, что отличие облученностей от МЧТ с равновеликими круглой и квадратной излучающими площадками близко к одному проценту. На основе предложенного метода расчета облученности предложен метод установки заданной облученности и неоднородности облученности от МЧТ.
Рассмотрен метод расчета облученности, создаваемой абсолютно черным телом (АЧТ) в произвольной плоскости, параллельной его диафрагме. Метод основан на использовании понятия «коэффициент пропускания холодной диафрагмы МФПУ», описывающего отношение потока излучения, попадающего в заданную точку плоскости сквозь диафрагму, к потоку излучения, падающему в данную точку из полусферы. Установлена полная сходимость результатов расчета величины облученности предложенным методом и единственным нормативным методом, описанным в ГОСТ 17772–88. Рассмотрены результаты расчета облученностей и нормированной разности облученностей от АЧТ с круглыми и квадратными диафрагмами в диапазоне от 0,06 мм до 20 см, и распределения облученности по площади. Показано, что облученность от АЧТ с круглой диафрагмой отличается от облученности, создаваемой АЧТ с квадратной диафрагмой такой же площади, не более, чем на один процент. Установлена полная применимость предложенного метода для расчета облученности, создаваемой АЧТ.
Описаны методы синтеза, кристаллографические параметры и строение энергетических зон двумерных и квазидвумерных материалов, таких как графен, дихалькогениды переходных металлов IV-VIII групп, бинарные 2D-халькогениды IV, III и II групп вида AIV BVI, IV VI Am Bn, AIIIBVI, III VI Am Bn, AIIBVI, трихалькогениды Ti, Zr, Hf, Nb, Bi, Sb, 2D-материалы вида AVBV (AsN, AsP, PN, SbAs, SbN, SbP), 2D-нитриды вида AIIIN (A = Al, Ga, In, B), моноатомные 2D-материалы (фосфорен P, плюмбен Pb, станен Sn, германен Ge, силицен Si, антимонен Sb, арсенен As, висмутен Bi, борофен В, окто-нитроген 8-N), функциализированные графен и карбид кремния SiC, двумерные оксиды CO, SiO, GeO, SnO, диоксиды переходных металлов, германия и олова, триоксиды MoO3, WO3, ди- и тригалогениды переходных металлов.
Рассматриваются результаты разработки БИС считывания для сканирующих ИК МФПУ с цифровым режимом ВЗН. Накопление и обработка фотосигнала в цифровом виде на кристалле БИС считывания позволяют повысить отношение сигнал-шум на выходе БИС считывания, а также существенно улучшить весогабаритные характеристики ИК МФПУ. Обосновывается целесообразность реализации цифрового режима ВЗН по конвейерной архитектуре, являющейся цифровым аналогом приборов с зарядовой связью. Отмечены преимущества конвейерной архитектуры: меньший шаг следования каналов в сочетании с пониженной потребляемой мощностью. Приводятся результаты тестирования первой отечественной БИС считывания с цифровым режимом ВЗН формата 102410 и с шагом каналов 15 мкм, получены выходные цифровые сигналы в формате 12-битного последовательного кода.
Для регистрации оптического излучения малой интенсивности в видимой и ближней инфракрасной областях спектра при комнатных температурах нашли применение кремниевые лавинные фотоприемники с высокой чувствительностью в этих областях спектра при низких напряжениях питания и большими коэффициентами усиления.
В статье установлены зависимости вида амплитудного распределения сигналов таких фотоприемников от величины напряжения их питания.
В качестве объектов исследования использованы серийно выпускаемые кремниевые фотоэлектронные умножители Кетек РМ 3325 и ON Semi FC 30035, а также умножители из опытной партии, произведенной ОАО «Интеграл» (Республика Беларусь).
Определен диапазон напряжений, при которых амплитудные распределения выходных сигналов кремниевых фотоэлектронных умножителей имеют ярко выраженные пики. Установлено, что с увеличением напряжения питания часть пиков исчезает.
Показано, что зависимости средней амплитуды отклика от перенапряжения для кремниевых фотоэлектронных умножителей имеют линейный участок, а увеличение перенапряжения приводит к росту дисперсии амплитудного распределения импульсов.
Представлены результаты исследования влияния технологических режимов ионноплазменного напыления на микроструктуру и эмиссионные свойства молекулярнонапыленных оксидных катодов (МНОК) малошумящих СВЧ-приборов. Методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) с энергодисперсионной приставкой и атомно-силовой микроскопии (АСМ) исследована морфология поверхности, внутренняя структура, а также элементный анализ эмиссионных покрытий (М-покрытий). Показана зависимость эмиссионных свойств МНОК от условий осаждения покрытий. Плотность М-покрытия и размер зерен возрастают с уменьшением давления рабочего газа, а шероховатость уменьшается.
Представлены результаты исследования долговечности молекулярно-напыленных оксидных катодов в циклотронных защитных устройствах. Методами атомно-силовой микроскопии исследована морфология эмиссионной поверхности напыленного катода. Приведены эмиссионные характеристики катодов и графики зависимости срока службы от температуры и плотности тока. С применением растровой электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии показано влияние предельных параметров работы катода на морфологию и состав поверхности.
Показано, что при высокотемпературной термообработке (1150 оС) кремния, выращенного методом бестигельной зонной плавки с низким содержанием кислорода (Fz-Si) наблюдается значительное различие в профилях распределения термодоноров в зависимости от газовой среды в реакторе. Оценка коэффициентов диффузии из профилей распределения термодоноров дает значительно большие значения коэффициента при обработке в кислороде по сравнению с обработкой в аргоне.
Предложено объяснение данного эффекта различием в точечных дефектах, преобладаюших при термообработке: вакансий при обработке в аргоне и межузельных атомов при обработке в кислороде. Вакансии служат эффективными ловушками для термодоноров, которыми являются межузельные атомы примесей, и снижают их наблюдаемый коэффициент диффузии.