Багатоелементні болометричні ІЧ детектори зі скануванням на основі високотемпературних надпровідників

6. Yefremenko V., Gordiyenko E., Shustakova G., Bader S.D., Novosad V., Karapetov G. Superconducting microbolometer with controllable coordinate sensitivity // Abst. 7^th European conference on applied superconductivity EUCAS'05, Vienna, Austria. - 2005. - p.282.

7. Бандурян Б.Б., Гордиенко Э.Ю., Шустакова Г.В. Фотоприемные устройства для тепловизионной аппаратуры // 4-я Международная конференция “Теория и техника передачи, приема и обработки информации” (“Новые информационные технологии”), Харьков. - Научные труды / ХТУРЭ. ? 1998. - С.449?450.

АННОТАЦИЯ

Гордиенко Э.Ю. Многоэлементные болометрические ИК-детекторы со сканированием на основе высокотемпературных сверхпроводников. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.27.01 - твердотельная электроника. Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков, 2006.

Диссертационная работа посвящена теоретическому и экспериментальному обоснованию возможности создания многоэлементного ВТСП болометрического ИК детектора с поэлементным считыванием информации при помощи лазерного зонда.

В работе предложен новый подход для регистрации ИК изображения тепловых объектов при помощи широкоформатной ВТСП болометрической структуры, основанный на локализации и перемещении на ее поверхности чувствительной к внешнему излучению области при помощи дополнительного пространственно ограниченного теплового воздействия. Предложенный подход получил дальнейшее развитие в направлении создания преобразователя ИК изображения с опросом элементов при помощи лазерного зонда. Показано, что сканирование болометрической ВТСП структуры в виде полоски или меандра, находящейся в сверхпроводящем состоянии, лазерным зондом обеспечивает считывание информации о пространственном распределении излучения тепловых объектов. Определены ограничения предельной чувствительности такого преобразователя изображения.

Проведены численные исследования временных и пространственных характеристик теплового растекания температурного рельефа вдоль приемной плоскости системы пленки YBaCuO на подложке SrTiO₃ при поглощении излучения от тепловых объектов или коммутирующего излучения от источника локального теплового воздействия. Определены ограничения пространственной разрешающей способности преобразователя ИК изображения с лазерным сканированием. Оптимизированы временные и энергетические параметры лазерного зонда, необходимые для эффективного считывания информации о пространственном распределении излучения тепловых объектов.

Исследованы шумовые и сверхпроводящие свойства эпитаксиальных пленок YBa₂Cu₃O_7-Х различной кристаллографической ориентации на подложке SrTiO₃ с точки зрения болометрических применений. Разработана и оптимизирована технология получения болометрических микроструктур с высокой точностью формирования геометрии, основанная на электронно-лучевой литографии и химическом травлении.

Экспериментально исследованы детектирующие свойства ВТСП многоэлементного детектора с лазерным сканированием и проведена количественная оценка предельной чувствительности и разрешающей способности с ориентацией на создание широкоформатного преобразователя ИК изображения.

Ключевые слова: ИК излучение, высокотемпературный сверхпроводник (ВТСП), YBa₂Cu₃O_7-Х, многоэлементный болометрический детектор, преобразователь ИК изображения, локальное формирование чувствительных областей в ВТСП широкоформатной болометрической структуре, обнаружительная способность, пространственная разрешенная способность, лазерное сканирование.

АНОТАЦІЯ

Гордієнко Е.Ю. Багатоелементні болометричні ІЧ-детектори зі скануванням на основі високотемпературних надпровідників. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.27.01 - твердотільна електроніка. Харківський національний університет радіоелектроніки, м. Харків, 2006.

Теоретично та експериментально обгрунтовано можливість створення болометричного ВТНП багатоелементного перетворювача ІЧ зображення з поелементним зчитуванням інформації за допомогою лазерного зонда. Проведена оцінка граничної чутливості та розрізняльної здатності такого перетворювача, визначені енергетичні та часові параметри лазерного зонда, які забезпечують ефективне поелементне зчитування інформації про розподілення теплового поля об'єктів. Досліджені шумові та надпровідні властивості плівок YBa₂Cu₃O_7-Х різної кристалографічної орієнтації на підкладці SrTiO₃ з точки зору болометричних використань та оптимізовано технологію формування приймальних структур на їх основі з метою створення діючих зразків перетворювача ІЧ зображення з лазерним скануванням. Досліджені детектуючі властивості зразка такого перетворювача та проведено кількісну оцінку параметрів чутливості та просторової розрізняльної здатності з орієнтацією на створення широкоформатного перетворювача ІЧ зображення.

Ключові слова: ІЧ випромінювання, високотемпературний надпровідник (ВТНП), YBa₂Cu₃O_7-Х, багатоелементний болометричний детектор, локальне формування чутливих областей у ВТНП широкоформатній болометричній структурі, перетворювач ІЧ зображення, виявляльна здатність, просторова розрізняльна здатність, лазерне сканування.

ABSTRACT

Gordiyenko E. Yu. Multi element bolometric IR detectors with scanning on the base of high temperature superconductors. ? Manuscript.

The dissertation on the competition of a scientific degree of the candidate of engineering sciences on a speciality 05.27.01 ? solid-state electronics. Kharkov National University of Radioelectronics, Kharkov, 2006.

The possibility of creation of the HTSC multi element bolometric IR imager with laser probe readout is substantiated theoretically and experimentally. Assessment of a limiting sensitivity and a spatial resolution such imager is made. Power and time parameters of the laser probe which provide effective readout information about spatial distribution of a thermal field of objects are determined. Noise and superconducting properties of YBa₂Cu₃O_7-Х films with different crystallographic orientation on the SrTiO₃ substrates are investigated from the point of view of bolometric application and the technology of bolometric structures forming on their base is optimized with the purpose of creation samples of IR imagers with laser probe scanning. Detection properties of such imager is investigated and quantitative assessment of parameters of sensitivity and spatial resolution is made with orientation to designing of the wide-form IR image converter.

Key words: IR radiation, high temperature superconductor (HTSP), YBa₂Cu₃O_7-Х, multi element bolometric detector, IR image converter, local forming of sensitive areas in the HTSP wide-form bolometric structure, detectivity, spatial resolution, laser probe scanning.

Размещено на Allbest.ru