Явища генерації і переносу в неідеальних гетероструктурах і створення на їх основі сенсорів зображень нового типу



Рис. 6. ВАХ освітленого гетеропереходу для необмеженої швидкості рекомбінації на гетеромежі, розраховані при значенні фотоємності СL, нФ: 1 - 15, 2 - 40. Пунктиром показана ВАХ у темряві.

Як видно з рис. 6 при великій швидкості поверхневої рекомбінації, коли струм визначається тільки провідністю ОПЗ, для ВАХ характерні сильна залежність від фотоємності диференціального опору (особливо при U=0), коефіцієнта випрямлення й коефіцієнта неідеальності. З ростом освітленості невеликі по величині коефіцієнт випрямлення й диференціальний опір стають ще меншими, а високий (~ 4.4) для темнової ВАХ коефіцієнт неідеальності збільшується до значення ~ 10.

Виміряні при освітленні вольтамперні характеристики такого типу спостерігалися експериментально в багатьох тонкоплівкових гетерофотоелементах CdS-Cu₂S. Малий еквівалентний шунтуючий опір переходу обумовлений значною стрибковою провідністю ОПЗ, ширина і форма якої сильно залежать від фотоємності, а значить, і від освітлення. При досить великій швидкості поверхневої рекомбінації ОПЗ повністю контролює струм через гетероперехід. Тому що в освітленому гетеропереході еквівалентний шунтуючий опір малий для будь-яких зсувів, це може приводити до досить низьких значень напруги холостого ходу в таких гетерофотоелементах.



Рис. 7. ВАХ неідеального гетеропереходу для випадку обмеженої швидкості рекомбінації на гетеромежі, розраховані при значеннях фотоємності СL, нФ: 1 - 15, 2 - 30, 3 - 60. Пунктиром показана ВАХ у темряві.

Якщо швидкість поверхневої рекомбінації на гетерограниці обмежена, то процес рекомбінації там вносить обмеження в струм, що протікає через гетероперехід.

Вольтамперні характеристики, розраховані при N_r=2 10¹⁶ см², у_r = 10^-15 см² в темноті и при освітленні показані на рис. 7. Для них характерний більш високий диференціальний опір при малих зсувах (U <0.3 В), слабка залежність від фотоємності і відносно. Коефіцієнт випрямлення тут значно вищий, ніж для випадку U_rу_r > ?, і слабо залежить від фотоємності.

Таким чином, у четвертому розділі розраховані ВАХ освітленого гетеропереходу з урахуванням зміни ширини і форми потенціального бар'єра при освітленні фотоелемента. Запропоновані механізми токопереносу через ОПЗ освітленого неідеального гетеропереходу добре пояснюють спостерігаємі експериментально особливості вольтамперних характеристик такого гетеропереходу.

У п'ятому розділі досліджена можливість застосування неідеальних гетероструктур для створення сенсорів оптичного зображення нового типу.

Таке використання гетеропереходу CdS-Cu₂S пов'язане з ефектом впливу короткохвильового підсвічування на струм короткого замикання, генерований довгохвильовим світлом. Як відзначалося в четвертому розділі, при освітленні гетеропереходу світлом з області власного або домішкового поглинання CdS, у якому зосереджена вся ОПЗ, фотогенеровані дірки, захоплюючись на присутні в області просторового заряду пастки, зменшують тим самим ширину цієї області і сильно, змінюють форму потенціального бар'єра. Це приводить до різкого зменшення на гетеромежі рекомбінаційних втрат носіїв, генерованих в Cu₂S. Таким чином, за допомогою короткохвильового підсвічування малої інтенсивності можна управляти великим потоком носіїв, генерованих в Cu₂S більш довгохвильовим світлом.

Отримані експериментальні дані свідчать, що гетероструктура CdS-Cu₂S має високу чутливість до світла з області власного поглинання CdS. Це пов'язане із внутрішнім посиленням, тому що кванти короткохвильового світла, не створюють потік носіїв, а лише модулюють потік носіїв, генерований в Cu₂S довгохвильовим світлом, який служить джерелом енергії. Коефіцієнт підсилення такого фотоприймача, як показують виміри, досить великий. Чутливість даної системи в області інтенсивності підсвічування 1.0-10 лкс становить 1 мА/лкс. Квантова ефективність такого фотоприймача в області краю власного поглинання CdS близька до одиниці, в області домішкового поглинання - істотно менше. Динамічний діапазон невеликий, тому що насичення характеристики наступає при порівняно слабких інтенсивностях. Однак, висока чутливість приладу в області дуже низьких рівнів освітлення дозволяє використовувати його для реєстрації слабких світлових сигналів. Система має властивість копичення і пам'яті, тому максимальна чутливість досягається при досить великому часі реєстрації (~1 хв).

Показано, що прилад може працювати у всій області видимого спектра, хоча й з різною чутливістю. Це дозволяє одержати 3 кольоровідділених зображення в основних кольорах і тим самим сформувати кольоровий відеосигнал.

Розроблений і виготовлений у даній дисертаційній роботі сенсор зображення являє собою тонкоплівковий гетероперехід CdS-Cu₂S. Контактом до сульфіду кадмію служить суцільний прозорий провідний шар двоокису олова, нанесений на скляну підкладку розміром 50х25мм. Для кращого контакту із зовнішніми пристроями з боку більш вузької сторони підкладки на двоокис олова наносилася смужка індію шириною 1-2мм. Контакт до сульфіду міді являє собою мідну плівку із притиснутою до неї золотою сіткою. Розмір фоточутливої поверхні сенсора визначається розміром шару сульфіду міді (42х25мм).

При такій конструкції сенсора запис зображення і його читання можливо робити тільки з боку сульфіду кадмію.

Після експозиції зразок встановлювався на скануючому пристрої для читання інформації. Зразок сканувався інфрачервоним світлом (джерелом якого був світлодіод), через оптичну систему, встановлену на двохкоординатному самописному потенціометрі, на входи X і Y якого подавалися керуючі напруги від цифроаналогових перетворювачів (ЦАП), керованих контролером. По закінченні читання кадру накопичена інформація передавалася в комп'ютер.

Кадр на вибір міг мати розмір 128х128 пікселів або 256х256 пікселів. Час читання одного кадру становив коло 3-х хвилин.

Зрозуміло, що пристрій, який читає з такою швидкістю може застосовуватися винятково з метою дослідження можливостей перетворювача по передачі зображення.

Таким чином, у дисертаційній роботі теоретично показано і експериментально підтверджено, що процес керування рекомбінацією генерованих в Cu₂S носіїв на гетеромежі дає можливість застосування гетеропереходу CdS-Cu₂S для одержання перетворювача оптичного зображення в електричний сигнал із внутрішнім посиленням, виготовлення сенсору і читаючого пристрою, які дозволяють одержувати зображення 256х256 пікселів.

У шостому розділі наведені результати досліджень релаксації сигналу сенсора зображень на основі неідеального гетеропереходу. Такі дослідження є актуальними тому що саме процеси релаксації визначають здатність сенсора до накопичення та зберігання інформації.

В розділі були докладно розглянуті всі можливі механізми видалення нерівноважного заряду з ОПЗ неідеального гетеропереходу.

Зображення в сенсорі на основі неідеального гетеропереходу сформовано нерівноважним зарядом, захопленим на глибокі пастки в ОПЗ, де є значний рекомбінаційний бар'єр, що перешкоджає рекомбінації захопленого заряду з вільними носіями. Таким чином, можна припускати, що приховане зображення навіть при кімнатній температурі може зберігатися в даному сенсорі досить довго. Проте, викид нерівновагого заряду з ОПЗ має місце й може визначатися різними механізмами.

Показано, що можливі чотири шляхи видалення захоплених на пастки дірок з бар'єрної області неідеального гетеропереходу. Поряд з термічним викидом в V-зону існує ймовірність безпосереднього тунельного переходу дірок з пасткових центрів в V-зону вузькозонного напівпровідника. Можливий також двоступінчастий процес тунелювання електронів із квазінейтральної області в область просторового заряду з наступною рекомбінацією цих електронів з нерівноважним дірками, захопленими на пастки. Необхідно врахувати також тунельно-стрибково-рекомбінаційний механізм.



Рис. 8 Експериментальні дослідження релаксації сигналу сенсора зображення при різних температурах. 1-T=15°C, 2-T=25°C, 3-T=40°C, 4-T=60°C, Криві побудовані в напівлогарифмічному масштабі.

Отримані криві релаксації сигналу досліджуваного сенсора показали, що вони мають дві чітко виражених ділянки - швидкої й повільної релаксації.

Для уточнення механізму викиду нерівноважного заряду з ОПЗ на різних стадіях релаксації виміри були проведені при декількох фіксованих значеннях температур у діапазоні від 15 до 60 С. З рис.8 добре видно, що ділянки (II), спрямляються в напівлогарифмічних координатах і, отже, мають експонентний характер. Це значить, що кожна така ділянка, характеризується деякою постійною часу релаксації, що зменшується з ростом температури, причому релаксація струму на ділянці (II) адекватно описується формулами отриманими при врахуванні тільки термічного механізму видалення носіїв із глибоких центрів.

Що стосується ділянки (I) спаду фотоструму, те його величина й нахил від температури майже не залежить, що свідчить про реалізацію на цій ділянці механізму релаксації фотоструму який не пов'язаний з термічним викидом.

Спочатку розрахунок залежності від часу струму короткого замикання сенсора після вимикання збуджуючого світла був зроблений при декількох значеннях температури з урахуванням тільки механізму термічного викиду.

Розрахункові криві задовільно збігаються з експериментальними на ділянці повільної фази релаксації (ділянка II).

Постійна часу релаксації для розрахункових і експериментальних кривих виявляє однакову температурну залежність. Таким чином, релаксація струму на даній ділянці обумовлена винятково термічним викидом заряду з глибоких діркових пасток.

Рис.9 Релаксація сигналу сенсора зображень, розрахована при різних температурах з врахуванням тунельних процесів. 1-T=15°C, 2-T=25°C, 3-T=40°C, 4-T=60°C, N_t=10¹⁷cм^-3

Найкращий збіг розрахункових і експериментальних значень було досягнуто, при наступній парі параметрів, що характеризують глибокі пастковіцентри - S_pt =3*10^-4см², E_t=0.38еВ. Ці параметри для таких центрів є характерними.

В розділі була проведена оцінка внеску, що дають тунельні механізми в процес релаксації захопленого заряду.

Розрахунки показують, що з урахуванням тунельного механізму викиду криві релаксації струму короткого замикання будуть виглядати так, як це показано на рис. 9. Як видно з рисунка, криві релаксації мають ті ж характерні риси, що і криві отримані експериментально (рис.8) - це ділянка швидкої релаксації не залежна від температури й ділянка, обумовлена термічним викидом з характерною температурною залежністю постійною часу релаксації.

Таким чином встановлено, що повільна релаксація визначається в основному процесами термічного викиду локалізованого заряду із центрів захоплення, а швидка релаксація обумовлена в першу чергу тунельним механізмом викиду.

Неоднорідність чутливості сенсора уздовж поверхні може визначатися наявністю пасткових центрів з різними параметрами (глибиною залягання, перетином захоплення) або різною концентрацією пасткових центрів одного типу з незмінним ф₀ уздовж поверхні. Показано, що одержавши експериментальні дані релаксації сигналу в різних точках сенсора можна визначити характер неоднорідності, що приводить до зміни фоточутливості уздовж поверхні.

Такі дослідження релаксації сигналу було виконано в чотирьох точках сенсора. Встановлено, що в різних точках сигнал убуває з одним і тим же характерним часом релаксації ф₀, однак сильно відрізняється по абсолютній величині. Це, свідчить про те, що неоднорідність сенсора по фоточутливості викликана суттєвою зміною уздовж поверхні концентрації пасткових центрів з тими самими параметрами, що визначають імовірність термічного викиду (глибина залягання, перетин захоплення), а захоплення нерівновагого заряду в ОПЗ здійснюється на один тип пасток. Таким чином, можна зробити висновок, що позитивний заряд, захоплений в області просторового заряду локалізований на пасткових центрах з одною глибиною залягання, причому встановлено, що енергетична відстань цього рівня від стелі валентної зони становить 0.38еВ, що добре погоджується з літературними даними.

Таким чином, пояснена природа механізму формування неоднорідності фоточутливості в розглянутому сенсорі.

У сьомому розділі наведено результати досліджень характеристик сенсора на основі неідеального гетеропереходу та можливостей його практичного застосування.

Описано розроблені методи комп'ютерної обробки сигналу для підвищення якості зображень, одержаних за допомогою досліджуваного сенсора.

Для того, щоб одержати якісні зображення необхідно перебороти фактор неоднорідності. Із цією метою була створена універсальна програма, що дозволяє керувати процесом сканування сенсора зображення та проводити обробку отриманих даних з наступним виведенням зображення на монітор комп'ютера, а також перетворення файлу з відеоінформацією в будь-який формат, доступний стандартним програмам, що працюють із зображеннями.

Для подолання фактора неоднорідності необхідно одержати додаткову інформацію, що характеризує значення струму в темряві та фоточутливості в кожній точці поверхні перетворювача. З цією метою в першу чергу проводиться сканування сенсора в рівноважному (темновому) стані, в результаті чого програма створює файл даних що характеризує значення темнового струму в кожній точці сенсора і зберігає його в пам'яті комп'ютера Наступний етап - сканування зразка, освітленого однорідним білим світлом, у результаті чого одержується інформація про фоточутливість сенсору в кожній точці. Знову привівши сенсор у рівноважний стан можна зробити експозицію його поверхні яким-небудь зображенням, і після сканування, одержати дані про величину відеосигналу в кожній його точці. Тепер є всі необхідні дані для наступної обробки зображення. Варто мати на увазі, що отримана додаткова інформація є індивідуальною характеристикою даного сенсора й може постійно використовуватися при обробці зображень, одержуваних з його допомогою.

В розділі представлені результати роботи модуля візуалізації розробленої програми на різних етапах обробки даних. Отримані, наприклад, достатньо якісні зображення зоряного неба шляхом експонування сенсора на телескопі (рефракторі) астрономічної обсерваторії Одеського національного університету ім. И.И.Мечникова.

Досліджено також застосування сенсора на основі неідеального гетеропереходу для реєстрації рентгенівських зображень.

Відомо, що дія рентгенівських променів, подібно видимим, приводить до появи нерівноважних носіїв, що може бути використане для одержання зображень у рентгенівських променях. Однак, товщина шару сульфіду кадмію, досить тонка і становить не більше 10 мкм. Тому поглинання рентгенівських променів в сенсорі може виявитись недостатньою і відповідь на питання про використання даного перетворювача в рентгенівському діапазоні не є очевидною.

Для дослідження цього питання в якості джерела рентгенівських променів була використана медична установка, що дає м'яке рентгенівське випромінювання. Доза, одержувана за допомогою такої установки, становить не більше 100 милірентген.

Показано, що залежність амплітуди відеосигналу від дози рентгенівського випромінювання залишається лінійною, принаймні в дослідженому діапазоні від 20 до 100 мілірентген.

Щоб дослідити можливості зразка для застосування його як датчика рентгенівського зображення була використана звичайна мікросхема в стандартному пластмасовому корпусі. На ріс.10 представлені всі етапи обробки зображення, отриманого в рентгенівських променях. При повторному скануванні, яке проводилося через 30 хвилин після попереднього, з'ясувалося, що в цьому випадку немає розпливання зображення, а якість його залишилося задовільним, незважаючи на зменшення сигналу, яке в різних точках зразка відбувалося з різною швидкістю. Таким чином, позитивні властивості, такі, як пам'ять і накопичення сигналу при кімнатній температурі, властиві досліджуваному сенсору при реєстрації зображень у видимих променях, мають місце і для зображень, одержуваних у рентгенівському діапазоні

Рис. 10. Зображення, отримане в рентгенівських променях за допомогою сенсора на основі неідеального гетероперехода: а - необроблене зображення, b - рівноважний стан, c - WHITE нерівноважний стан після впливу однорідним потоком рентгенівських променів, d - результат обробки зображення.

На рис 11 наведене оброблене зображення у двох проекціях раковини равлика, отриманий у рентгенівських променях на медичній установці, призначеної для рентгенівських знімків зубів. Доза випромінювання при цьому становила 50 миллирентген.

Отже, результати досліджень, демонструють чутливість сенсору до м'якого рентгенівського випромінювання що робить можливим його застосування в медицині, а також у кристалографії.

Рис. 11. Зображення у двох проекціях раковини равлика в рентгенівських променях, отримане з роздрібною здатністю 250х250 пікселів.

В розділі також наведені результати досліджень факторів, що визначають динамічний діапазон сенсора зображення на основі неідеального гетеропереходу. Експериментально встановлено, що при насиченні сигналу не відбувається повного заповнення пасткових центрів в ОПЗ, тому цей ефект не може визначати динамічний діапазон. Показано, що динамічний діапазон сенсора визначається тим, що починаючи з деякого рівня освітленості гетеропереходу дрейфова швидкість носіїв на гетеромежі стає настільки велика, що всі електрони генеровані в Cu₂S перетинають її без рекомбінації. Тому подальше збільшення сигналу при зростанні освітленості не відбувається. Для збільшення динамічного діапазону в сенсорі необхідно застосовувати більше високоомний широкозонний матеріал.

Встановлено, що ефект накопичення й тривалого зберігання інформації сенсорами зображення на основі неідеального гетеропереходу дозволяє описати отриманий сенсор за допомогою типових параметрів сенситометрії, як це прийнято для фотоматеріалів. Результати дослідження сенситометричних характеристик сенсорів на основі неідеального гетеропереходу показали, що отримані перетворювачі можна характеризувати як зелено чутливі, причому коефіцієнт контрастності досліджуваного перетворювача зображення становить =0.55, а фоточутливість 16 одиниць ASA.

Розглянуто вплив зовнішнього зсуву на характер наростання і релаксацію сигналу сенсору. Процеси наростання сигналу досліджувалися при безперервному збудженні фотоперетворювача світлом з л=520 нм. При дослідженні характеру спаду сигналу зразок спочатку освітлювався потужним спалахом білого світла (при відсутності зовнішнього зсуву). Реєстрація сигналу проводилась по величині імпульсів на екрані осцилографа при освітленні сенсора імпульсами ІЧ-світла. Реєстрація імпульсів проводилась у відсутності зовнішнього зсуву.

Експериментальні та теоретичні дані показують, що величина зовнішнього зсуву впливає на процеси накопичення і зберігання інформації в перетворювачі на основі гетеропереходу CdS-Сu₂S. Показано, що для перетворювачів, оптимальними умовами для накопичення і зберігання оптичної інформації є подача невеликого, (приблизно -0.4 В), негативного зовнішнього зсуву.

струм сенсор оптичний рентгенівський

ВИСНОВКИ

Проведені дослідження у сукупності вирішують проблему розробки теорії збудження і переносу нерівноважних носіїв струму в істотно неоднорідних структурах - неідеальних гетеропереходах, на основі таких структур розроблено і створено ефективні сенсори оптичного і рентгенівського зображення нового типу та вперше отримані такі основні результати:

1. Розробена й апробована модель неідеальної гетероструктури. Ця модель основана на урахуванні порушення далекого порядку кристалічної гратки в областях, що прилягають до гетеромежі. Така модель дозволила розглянути комплекс фотоелектричних явищ у неідеальних гетеропереходах з єдиних позицій.

2. Встановлено, що невеликі рівні фотозбудження призводять до значного накопичення нерівноважних носіїв на локальних рівнях поблизу гетеромежі, що обумовлює значні зміни ходу потенціального бар'єра і напруженості електричного поля біля межі розподілу. Встановлено, що фізична причина такого явища є зменшення різниці енергії між рівнем Фермі і пастковими центрами поблизу гетеромежі.

3. Показано, що кінетика нерівноважного заряду, фіксованого на глибоких центрах в області біля межі розподілу неідеальних асиметричних гетероструктур може визначати особливості релаксації фотоструму, генерованого в таких структурах (наявність двох ділянок - швидкої й повільної релаксації). Встановлено, що на процес релаксації фотоструму насамперед впливає зміна форми потенціального бар'єра поблизу гетеромежі при зміні профілю концентрації заряду, захопленого в ОПЗ.

4. Створена теоретична модель неідеальної гетероструктури яка пояснює особливості механізма його провідності в бар'єрній області, що спостерігалась експериментально. Така модель базується на можливості тунельно-стрибкового переносу по локалізованих станах. Розроблено нову модель рекомбінації носіїв, що рухаються по локалізованих станах на центрах гетеромежі. Розроблено новий метод визначення тунельно-стрибкової провідності бар'єрної області гетеропереходу, що полягає в рішенні задачі одночасного визначення ходу рівня Фермі в цій області і її провідності.

5. Розроблено оригінальний метод кількісного описання змін форми тунельно-рекомбінаційних ВАХ при фотозбудженні гетеропереходу. Показано, що форма ВАХ обумовлена зміною траєкторії перетинання рівнем Фермі області просторового заряду при різних напругах, а також перерозподілом падінь напруг на ОПЗ і на гетеромежі.

6. Розроблені теоретичні основи роботи перетворювача оптичного зображення в електричний сигнал принципово нового типу з гетеропереходом CdS-Cu₂S. Встановлені фактори, що визначають динамічний діапазон сенсора, визначений вплив зовнішнього зсуву на процеси накопичення і зберігання інформації.

7. Створено метод оптимізації параметрів батареї фотоелементів, які включені послідовно. Метод дозволяє визначити оптимальну кількість елементів у батареї з фіксованою площею й мінімальною освітленістю, при яких досягається задана потужність.

Такий метод є універсальним і може успішно застосовуватися при розробці батарей з будь-яких фотоелементів.

8. Розроблено й виготовлено принципово новий тип перетворювача оптичного зображення із внутрішнім посиленням на базі неідеальної гетероструктури CdS-Cu₂S. Чутливість отриманих зразків в оптичній області досягає 10^-6 лкс. Висока чутливість і здатність до накопичення сигналу в сполученні з легкістю одержання формувачів великої площі дозволить застосовувати його як сенсор зображення на великих телескопах. Такий перетворювач має також ефект довгострокової пам'яті і накопичення сигналу (до 24 годин), що істотно відрізняє його від відомих сенсорів зображення.

9. Встановлено, що сенсор на базі неідеальної гетероструктури CdS-Cu₂S є чутливим до рентгенівського випромінювання і може фіксувати, запам'ятовувати і зберігати рентгенівське зображення. Встановлено, що сенсор має лінійну залежність сигналу від дози падаючого рентгенівського випромінювання. Такий сенсор може з успіхом застосовуватися замість фотоматеріалів в області медицини при рентгенографічних дослідженнях.

10. Розроблено й виготовлено установку для запису, читання й візуалізації зображень, отриманих за допомогою сенсора на основі неідеального гетеропереходу. Така установка дозволяє проводити подальші дослідження з метою вдосконалювання одержуваних сенсорів, насамперед зменшення їх неоднорідності і підвищення стабільності, а також у сполученні з розробленим сенсором може служити прототипом для датчика зображень, який може застосовуватись в області медицини або при астрономічних дослідженнях.

11. Створена універсальна програма, що дозволяє керувати процесом сканування сенсора зображення та проводити обробку отриманих даних з наступним виведенням зображення на монітор комп'ютера, а також перетворення файлу з відеоінформацією в будь-який формат, доступний стандартним програмам, що працюють із зображеннями.

12. Показано, що величина зовнішнього зсуву впливає на процеси накопичення і зберігання інформації в перетворювачі на основі гетеропереходу CdS-Сu₂S. Встановлено, що для перетворювачів, оптимальними умовами для накопичення і зберігання оптичної інформації є подача невеликого, (приблизно -0.4 В), негативного зовнішнього зсуву.

13. Видалення з області просторового заряду гетеропереходу CdS-Cu₂S, нерівноважних дірок, локалізованих на глибоких пасткових центрах може відбуватися різними шляхами: пряме тунелювання дірок безпосередньо на центри рекомбінації гетеромежі, термічний викид, тунельно-стрибкова рекомбінація, рекомбінація з вільними електронами, які тунелюють на центри захоплення в ОПЗ з квазінейтральної області.

14. Показано, що позитивний заряд, захоплений в області просторового заряду локалізований на пасткових центрах з однаковою глибиною залягання, причому встановлено, що енергетична відстань цього рівня від стелі валентної зони становить 0.38еВ, що добре узгоджується з літературними даними.

15. Вимірювання кривих релаксації сигналу досліджуваного сенсора показало, що отримані криві мають дві чітко виражених ділянки - швидкої і повільної релаксації. Розрахунки показують, що повільна релаксація визначається в основному процесами термічного викиду локалізованого заряду з центрів захоплення, а швидка релаксація обумовлена в першу чергу тунельним механізмом викиду.

16. Показано, що динамічний діапазон сенсора визначається тим, що починаючи з деякого рівня освітленості гетероперехода дрейфова швидкість носіїв на гетеромежі стає настільки велика, що всі електрони генеровані в Cu₂S перетинають її без рекомбінації. Тому подальше збільшення сигналу при зростанні освітленості не відбувається. Для збільшення динамічного діапазону в сенсорі необхідно застосовувати більш високоомний широкозонний матеріал.

17. У роботі показано, що отримані сенсори можна характеризувати за допомогою сенситометрических характеристик, розроблених для фотоматеріалів, причому коефіцієнт контрастності досліджуваного перетворювача зображення становить = 0.55, а фоточутливість 16 одиниць ASA.

CПИСОК ОСНОВНИХ ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Виноградов М.С. Батарея фотопреобазователей на основе тонкопленочных гетеропереходов CdZnS-Cu₂S/ Виноградов М.С., Затовская Н.П., Борщак В.А., Куталова М.И., Куркмаз Т, Василевский Д.Л., Сердюк В.В.// Фотоэлектроника.- 1992.- Вып.5.- С. 67-74.

2. Vassilevski D.L. A Novel, heterojunction based, low illumination image sensor, with applications to astronomy/ Vassilevski D.L., Borschak V.A., Victor P.A., Vinogradov M.S., Zatovskaya N.P.// Sensors and Actuators.- 1994.- A 45.- P.191-193.

3. Vassilevski D.V. Influence of tunnel effects on the kinetics of the photocapacitance in nonideal heterojunctins/ Vassilevski D.V., Borschak V.A., Vinogradov M.S.// Solid-State Electronics.- 1994.- Vol.37.- No.9.- P.1680-1682.

4. Vassilevski D.L. Photon induced modulation of surface barrier: investigation and application for a new image sensor/ Vassilevski D.L., Vinogradov M.S., Borschak V.A.// Applied Surface Science.- Dec.1996.- 103(4).- P.383-389.

5. Сердюк В.В. Особенности температурной зависимости неидеального гетероперехода/ Сердюк В.В., Борщак В.А., Виноградов М.С., Куркмаз Т., Василевский Д.Л.// Фотоэлектроника.- 1996.- Bып.6.- C. 22-24.

6. Куталова М.И. Создание эффективных преобразователей солнечной энергии на основе гетероперехода СdZnS-CuS/ Куталова М.И., Затовская Н.П., Борщак В.А., Cмынтына В.А.// Фотоэлектроника.- 1998.- Вып.7.- С. 47-48.

7. Борщак В.А. Сенсор нового типа для регистрации оптического изображения/ Борщак В.А., Затовская Н.П. Куталова М.И.// Фотоэлектроника.- 1999.- Вып.8.- С. 89-90.

8. Смынтына В.А. Исследование процессов токопереноса на границе раздела и в объеме полупроводниковых барьерных структур с целью создания эффективных оптических и рентгеновских сенсоров изображения/ Смынтына В.А., Куталова М.И., Затовская Н.П., Борщак В.А., Каракис Ю.Н.// Фотоэлектроника.- 2000.- Вып. 9.- С. 11-14.

9. Борщак В.А. Особенности взаимодействия ловушек и носителей с реальными скоростями/ Борщак В.А., Затовская Н.П., Каракис Ю.Н., Зотов В.В., Куталова М.И.// Фотоэлектроника.- 2000.- Вып. 9.- С. 91-94.

10. Борщак В.А Застосування тонкоплівкових неідеальних гетеро переходів для створення сенсора оптичних і рентгенівських зображень/ Борщак В.А, Затовская Н.П., Куталова М.И., Каракис Ю.Н., Балабан А.П.// Фізика і хімія твердого тіла.- 2000.- Т. 3.- №1.- С. 174-178.

11. Borshchak V. Influence of photoexcitation on the parameters of surface potential barrier/ Borshchak V., Zatovskaya N., Kutalova M.., Smyntyna V.// Фотоэлектроника.- 2001.- Вып.10.

12. Борщак В.А. Процессы релаксации неравновеского заряда в барьерной области неадеальных гетеропереходов и свойства сенсоров оптических изображений на основе таких структур// Фотоэлектроника.- 2002.- Вып.11.- С. 92-95.

13. Каракис К.Ю. Релаксационные характеристики кристаллов сульфида кадмия с ИК-гашением фототока/ Каракис К.Ю., Борщак В.А., Зотов В.В., Куталова М.И.// Фотоэлектроника.- 2002.- Вып. 11.- С. 51-54.

14. Борщак В.А. Оптимизация параметров батареи фотоэлементов/ Борщак В.А., Смынтына В.А, Куталова М.И., Затовская Н.П., Ю.Н., Балабан А.П.// Фотоэлектроника.- 2003.- Вып. 12.- С. 13-15.

15. Каракис Ю.Н. Исследование релаксации фототока в полупроводниковом устройстве/ Каракис Ю.Н., Борщак В.А, Затовская Н.П., Зотов В.В., Куталова М.И. Балабан А.П.// Фотоэлектроника.- 2003.- Вып. 12.- С. 132-135.

16. Borschak V.A. Nonequilibrium charge relaxation processes in the barrier zone of nonideal heterojunction// Functional Materials.- 2003.- V. 10.- №2.- P.306-309.

17. Smyntyna V.A. Signal relaxation in image sensor based on nonideal heterojunctions/ Smyntyna V.A., Borschak V.A., Balaban A.P.// Sensor Electronics and Microsystems Technologies.- 2004.- №1.- P.41-44.

18. Smyntyna V.A. SENSOR BASED ON A NON-IDEAL HETEROJUNCTION TO INDICATE X-RAY IMAGES/ Smyntyna V.A., Borschak V.A., Kutalova M.I., Zatovskaya N.P., Balaban A.P..// Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics.- 2004.- V.7.- №3.- P.222-223.

19. Borschak V.A. Photocapacity relaxation peculiarity of nonideal heterostructure/ Borschak V.A., Balaban A.P., Zatovskaya N.P., Kutalova M.I., Smyntyna V.A.// Photoelectronics.- 2004.- №13.- P.12-14.

20. Smyntyna V.A. Investigation in temperature and frequency dependences for conductivity in barrier region of nonideal heterojunction/ Smyntyna V.A., Borschak V.A., Kutalova M.I., Zatovskaya N.P., Balaban A.P.// Photoelectronics.- 2005.- №14.- P.5-7.

21. Smyntyna V. A. Image sensor on the basis of nonideal heterojunction with rigid raster/ Smyntyna V.A., Borschak V.A., Kutalova M.I., Zatovskaya N.P., Balaban A.P.// Photoelectronics.- 2006.- №15.- P.21-23.

22. Smyntyna V.A. EFFECT OF PHOTOCURRENT SHORTWAVE STIMULATION AND DETERMINATION OF DIFFUSION LENGTH FOR MINORITY CARRIERS IN Cu2S/ Smyntyna V.A., Borschak V.A., Kutalova M.I., Zatovskaya N.P., Balaban A.P.// Photoelectronics.- 2007.- №16.- P.23-25.

23. Борщак В.А. Сравнительный анализ характеристик и параметров типичных фотоматериалов и твердотельного элемента памяти/ Борщак В.А., Балабан А.П.// Sensor Electronics and Microsystems Technologies.- 2008.- №1.- P.44-48.

24. Smyntyna V.A. EXTERNAL BIAS INFLUENCE ON THE TRANSMISSION PROCESSES IN NONIDEAL HETEROJUNCTION/ Smyntyna V.A., Borschak V.A., Kutalova M.I., Zatovskaya N.P., Balaban A.P.// Photoelectronics.- 2008.-№17.- P.23-26.

25. Borschak V.A. Dependence of conductivity space-charge region nonideal heterojunction from conditions of photoexcitation, Borschak V.A., Kutalova M.I., Zatovskaya N.P., Balaban A.P., Smyntyna V.A.// Photoelectronics.- 2009.- №18.- P.

26. Smyntyna V.A. Nonideal heterojunction conductivity/ Smyntyna V.A., Borschak V.A., Kutalova M.I., Balaban A.P., Brytavskyi Ye. V., Zatovskaya N.P.// Photoelectronics.- 2010.- №19.- P.22-24.

27. Борщак В.А. Зависимость проводимости освещенного неидеального гетероперехода от внешнего смещения/ Борщак В.А., Смынтына В.А., Бритавский Е.В., Балабан А.П., Затовская Н.П.// ФТП.- 2011.- Т. 45.- Вып. 7.- С. 922-927.

28. Борщак В.А. Концентратор сонячної енергії на основі дзеркал Френеля.- Наукові розробки Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова/ Борщак В.А., Сминтина В.А.,Куталова М.І.,Затовська Н.П.// Одеса: Астропринт, 2004.-С.91.

29. Борщак В.А. Сенсор оптичного та рентгенівського зображень з внутрішнім підсиленням.- Наукові розробки Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова/ Борщак В.А., Сминтина В.А., Куталова М.І., Затовська Н.П.Балабан А.П.// Одеса: Астропринт, 2004.-С.93-94.

30. Смынтына В.А. Применение неидеальных гетероструктур для создания сенсоров изображения, работающих в оптическом и рентгеновском диапазонах/ Смынтына В.А., Борщак В.А., Затовская Н.П., Куталова М.И., Балабан А.П.// тезисы докладов SEMST-1.-2004 -с.7.

31. Балабан А.П. Релаксация сигнала оптического сенсора на основе неидеального гетероперехода/ Балабан А.П., Борщак В.А., Бритавский Е.В., Смынтына В.А.// III Международная научная конференция «Функциональная компонентная база микро-, опто- и наноэлектроники», Харьков-Кацивели, 12 сентября - 2 октября 2010г., с.49-51.

32. Vassilevski D.L. The conductivity mechanism for thin film heterojunction/ Vassilevski D.L., Borschak V.A.// 6th international conference on solid film and surfaces ICSFS-6, june 29 - july 3, 1992, Paris, France.

33. Vassilvski D.L. The utilisation of sensor, based on heterojunction, for the astronomy/ Vassilvski D.L., Borschak V.A.// ICO-16 Satellite Conf. on Active and Adaptive Optics, Garching/Munich, Germany, August 2-5, 1993, Proc. p.377-379.

34. Vassilevski D.L. The Investigations of the Image Sensor, Based on CdS-Cu2S Heterojunction./ Vassilevski D.L., Borschak V.A., Vinogradov M.S.// Third Int. Symp. on Measurmentes and Control in Robotics, Torino, Italy, Sept. 21-24, 1993.

35. Виноградов М.С. Локальные уровни в приконтактной области гетероперехода./ Виноградов М.С., Борщак В.А., Василевский Д.Л., Сердюк В.В.// IV Международная конференция по физике и технологии тонких пленок, г. Ивано-Франковск, 4-7 мая 1993.

36. Vassilevski D. New principle to detect images in visible light and X-ray by solid-state sensors, based on CdS./ Vassilevski D., Vinogradov M., Zatovskaya N., Borschak V., Viktor P.// Horisons de l'Optique 1995, Palaiseau, France, 7-9 Novembre 1995.

37. Vassilevski D.L. Investigation of novel image sensor with application to X-range./ Vassilevski D.L., Borschak V.A., Shtikhar A., Kytalova M.// IS&T/SRIE Symposium on Electronic Imaging: Science & Technology, San Jose, California USA, 5-10 February 1995.

38. Vassilevski D.L. Photon induced modulation of surface barrier: experimental investigation and computer simulation.// Vassilevski D.L., Vinogradov M.S., Borschak V.A.// 15th European Conference on Surface, Lille, France, 4-8 September 1995.

39. Borschak V. Conversion of Images to the Electric Signal by Solid-State Sensor./ Borschak V., Golovanov V., Stankova E., Smyntyna V., Zatovskaya N.// The Proc. IVth NEXUSPAN Workshop on Sensors for Control of Irradiation, Odessa, Ukraine, May 30-31, 1997.

40. Borschak V. Novel Image Sensor for visible and X-ray Spectra./ Borschak V., Golovanov V., Stankova E., Zatovskaya N.// EUROSENSORS XI, Warsaw, Poland, September 21-24, 1997.

41. Куталова М.И. Преобразователь оптического и рентгеновского изображения в электрический сигнал./ Куталова М.И., Затовская Н.П.,Сагайдак О.Л., Борщак В.А., Виноградов М.С., Голованов В.В.// Перспектива ХХ1, Региональная научно техническая выставка ВУЗов г.Одессы, г.Одесса, 12-14 сент. 1997г., с. 11-12.

42. Куталова М.И. Комбинированный фотоэлектрический блок СЭС на основе зеркал Френеля./ Куталова М.И., Затовская Н.П.,Сагайдак О.Л., Борщак В.А., Виноградов М.С., Голованов В.В., Василевский Д.Л., Колебошин В.Я.// Перспектива ХХ1, Региональная н.т. выставка ВУЗов г.Одессы, г. Одесса, 12-14 сент. 1997г., с.13-15.

43. Vaksman Yu. ZnS Polycrystals as a light-emitting elements in microelectronics devices./ Vaksman Yu., Zubritskiy S.V., Purtov Yu.N., Borshchak V.A., Zatovskaya N.P., Kutalova M.I., Stankova E.V.// Sensor Spring time in Odessa, Odessa, 1999.

44. Borshchak V. Novel sensor for registration optical and X-ray images on the based of non-ideal heterojunction./ Borshchak V., Smyntyna V., Zatovskaya N., Kutalova M.., Balaban A.// SPIE Internacional Simposium on Environmental and Industrial Sensing, Boston, USA, 28 October - 2 November 2001.

45. Борщак В.А. ПРОЦЕССЫ РЕЛАКСАЦИИ НЕРАВНОВЕСНОГО ЗАРЯДА В БАРЬЕРНОЙ ОБЛАСТИ НЕИДЕАЛЬНЫХ ГЕТЕРОПЕРЕХОДОВ.// УНКФН-1, Одеса, 2002, 2 том Тез. конф., С. 179.

46. Смынтына В.А. ПРИМЕНЕНИЕ СЕНСОРОВ НА ОСНОВЕ НЕИДЕАЛЬНОГО ГЕТЕРОПЕРЕХОДА ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ РЕНТГЕНОВСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ./ Смынтына В.А., Борщак В.А., Куталова М.И., Затовская Н.П., Балабан А.П., Филевская Л.Н.// УНКФН-1, Одеса, 2002, 2 том Тез. конф., С. 209.

47. Борщак В.А., Факторы, определяющие динамический диапазон сенсоров оптического и рентгеновского изображения на основе неидеального гетероперехода./ Борщак В.А., Балабан А.П., Затовская Н.П., Куталова М.И., Смынтына В.А.// Тезисы докладов IX-ой Международной конференции по физике и технологии тонких пленок, Ивано-Франковск, 2003 Т.1, С.157.

48. Борщак В.А. Сенсор нового типа для регистрации оптических и рентгеновских изображений./ Борщак В.А., Затовская Н.П., Куталова М.И., Смынтына В.А., Лепих Я.И., Балабан А.П. // Датчик-2003, Судак, 2003, Тез. конф., С. 141-142.

49. Smyntyna V.A. SENSOR ON THE BASIS OF NONIDEAL HETEROJUNCTION FOR REGISTRATION OF THE X-RAY IMAGES./ Smyntyna V.A., Borschak V.A., Kutalova M.I., Zatovskaya N.P., Balaban A.P.// Proc. of EUROSENSORS XVIII Conf, Rome, 12-15 sep 2004.

50. Smyntyna V.A. IMAGE SENSORON SCANNING SYSTEM ON THE BASIS OF NONIDEAL HETEROJUNCTION WITH RIGID RASTER./ Smyntyna V.A., Borschak V.A., Kutalova M.I., Zatovskaya N.P., Balaban A.P.// Proc. of EUROSENSORS XIX Conf, Barcelona, 11-14 sep 2005.

51. Борщак В.А. Сенсор зображення з жорстким растром./ Борщак В.А., Сминтина В.А., Затовська Н.П., Куталова М.І., Балабан А.П.//- Тези доповідей Всеукраїнського з'їзду «Фізика в Україні», Одесса, 2005, С. 137.

52. Борщак В.А. Особенности температурной зависимости кинетики сигнала твердотельного сенсора изображения на основе неидеального гетероперехода./ Борщак В.А., Балабан А.П. , Затовская Н.П., Куталова М.И., Смынтына В.А.// тезисы докладов SEMST-2, 2006, С. 101-102.

53. Smyntyna V.A. Mechanism to restrict signal in solid-state image sensors based on non-ideal heterostructure./ Smyntyna V.A., Borschak V.A., Kutalova M.I., Zatovskaya N.P., Balaban A.P.// T2B-P1 Proc. of EUROSENSORS XX Conf, Geteborg, 17-20 sept 2006.

54. Сминтина В.А. Сенситометричні характеристики сенсора оптичного і рентгенівського зображень на основі неідеального гетероперехода./ Сминтина В.А., Лепіх Я.І., Борщак В.А., Балабан А.П., Хіврич В.І.// Тези доповідей УНКФН-3, Одесса, 2007, С. 331.

55. Балабан А.П. Вплив зовнішніх факторів на ефективність сенсора зображення на основі неідеального гетеропереходу./ Балабан А.П., Борщак В.А., Затовська Н.П., Куталова М.І.// Тези доповідей СЕМСТ-3, Одесса, 2008, С. 243.

56. Smyntyna V.A. Bias influence on transient phenomena in image sensor on imperfect heterojunction basis./ Smyntyna V.A., Borschak V.A., Kutalova M.I., Zatovskaya N.P.,.Balaban A.P.// Proc. of First Mediterranean Photonics Conference, Ischia-Naples, Italy, 25-28 June 2008, P.257-259.

57. Smyntyna V.A. APPLICATION OF notions of sensitometry To the SOLID-STATE IMAGE SENSOR based on NONIDEAL heterojunction./ Smyntyna V.A., Borschak V.A., Kutalova M.I., Zatovskaya N.P., Balaban A.P.// Proc. of EUROSENSORS XXII Conf, Dresden, 7-10 sep 2008, Р.58.

58. Борщак В.А. Регистрация движущихся объектов при помощи сенсора на основе неидеального гетероперехода./ Борщак В.А., Балабан А.П., Затовская Н. П., Куталова М. И., Cмынтына В.А.// СЕМСТ-4, Одесса, 28 червня - 2 липня 2010, С. 272.

59. Borschak V.A. Dependence of conductivity on external bias for illuminated nonideal heterojunction./ Borschak V.A., Smyntyna V.A., Balaban A.P., Brytavskyi Ye. V., Zatovskaya N.P.// Ukrainian-German symposium on Physics and Chemistry of Nanostructures and on Nanobiotechnology, Beregove, Crimea, Ukraine, 6-10 September, 2010, Р.159.

60. Бритавский Е.В. Моделирование экспериментально полученных зависимостей ЭДС холостого хода освещенных неидеальных гетероструктур./ Бритавский Е.В., Борщак В.А., Балабан А.П., Смынтына В.А.// Конференція молодих вчених з фізики напівпровідників «Лашкарьовські читання-2010», 5-7 жовтня 2010, С. 62-63.

Размещено на Allbest.ru

...