Исследование сверхтонкой газоразрядной ячейки с полупроводниковым электродом из кремния легированного платиной

Исследование сверхтонкой газоразрядной ячейки с полупроводниковым электродом из кремния легированного платиной

В данной работе приводятся результаты исследований формирования изображений в инфракрасной области спектра в полупроводниковой ионизационной камере. Анализируется теоретическое и экспериментальное пороговые значения мощности излучения. Результаты исследования используются для разработки нового класс...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2011
Автор: Хайдаров, З.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2011
Назва видання:Физическая инженерия поверхности
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/77001
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Исследование сверхтонкой газоразрядной ячейки с полупроводниковым электродом из кремния легированного платиной / З. Хайдаров // Физическая инженерия поверхности. — 2011. — Т. 9, № 4. — С. 385–389. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-77001
record_format dspace
spelling irk-123456789-770012015-02-16T03:01:48Z Исследование сверхтонкой газоразрядной ячейки с полупроводниковым электродом из кремния легированного платиной Хайдаров, З. В данной работе приводятся результаты исследований формирования изображений в инфракрасной области спектра в полупроводниковой ионизационной камере. Анализируется теоретическое и экспериментальное пороговые значения мощности излучения. Результаты исследования используются для разработки нового класса фотографической камеры, общий вид которой, показан в данной статье. Впервые сообщается о том, что в полупроводниковой ионизационной камере возможно эксплуатация монокристаллических полупроводников на основе тройных соединений. Это позволяет создать прибори ночного видения и пространственно-временной диагностический прибор для исследования радиационных излучений с “know-how”. У даній роботі приводяться результати досліджень формування зображень в інфрачервоній області спектра в напівпровідниковій іонізаційній камері. Аналізуються теоретичні та експериментальні граничні значення потужності випромінювання. Результати дослідження використовуються для розробки нового класу фотографічної камери, загальний вид якої, наведений у даній статті. Уперше повідомляється про те, що в напівпровідниковій іонізаційній камері можлива експлуатація монокристаллічних напівпровідників на основі потрійних з’єднань. Це дозволяє створити прилади нічного бачення та просторово-часовий діагностичний прилад для дослідження радіаційних випромінювань із “know-how”. The results of the studies of formation of images in infrared area of the spectrum in ionization camera are given in this work. Theoretical and experimental radiation cut – off are also analyzed. The results of the researches come to the development of the new class of the photocamera. General type of this camera is given in this article. The usage of monocrystal semiconductors on the base of the triple conjunctions in semiconductor ionization camera is stated for the first time. It gives us the possibility to create the devices for night vision, and space – time diagnostic instruments to study radiation with “know-how”. 2011 Article Исследование сверхтонкой газоразрядной ячейки с полупроводниковым электродом из кремния легированного платиной / З. Хайдаров // Физическая инженерия поверхности. — 2011. — Т. 9, № 4. — С. 385–389. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1999-8074 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/77001 621.315.592:621.382:621.385 ru Физическая инженерия поверхности Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description В данной работе приводятся результаты исследований формирования изображений в инфракрасной области спектра в полупроводниковой ионизационной камере. Анализируется теоретическое и экспериментальное пороговые значения мощности излучения. Результаты исследования используются для разработки нового класса фотографической камеры, общий вид которой, показан в данной статье. Впервые сообщается о том, что в полупроводниковой ионизационной камере возможно эксплуатация монокристаллических полупроводников на основе тройных соединений. Это позволяет создать прибори ночного видения и пространственно-временной диагностический прибор для исследования радиационных излучений с “know-how”.
format Article
author Хайдаров, З.
spellingShingle Хайдаров, З.
Исследование сверхтонкой газоразрядной ячейки с полупроводниковым электродом из кремния легированного платиной
Физическая инженерия поверхности
author_facet Хайдаров, З.
author_sort Хайдаров, З.
title Исследование сверхтонкой газоразрядной ячейки с полупроводниковым электродом из кремния легированного платиной
title_short Исследование сверхтонкой газоразрядной ячейки с полупроводниковым электродом из кремния легированного платиной
title_full Исследование сверхтонкой газоразрядной ячейки с полупроводниковым электродом из кремния легированного платиной
title_fullStr Исследование сверхтонкой газоразрядной ячейки с полупроводниковым электродом из кремния легированного платиной
title_full_unstemmed Исследование сверхтонкой газоразрядной ячейки с полупроводниковым электродом из кремния легированного платиной
title_sort исследование сверхтонкой газоразрядной ячейки с полупроводниковым электродом из кремния легированного платиной
publisher Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate 2011
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/77001
citation_txt Исследование сверхтонкой газоразрядной ячейки с полупроводниковым электродом из кремния легированного платиной / З. Хайдаров // Физическая инженерия поверхности. — 2011. — Т. 9, № 4. — С. 385–389. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
series Физическая инженерия поверхности
work_keys_str_mv AT hajdarovz issledovaniesverhtonkojgazorazrâdnojâčejkispoluprovodnikovymélektrodomizkremniâlegirovannogoplatinoj
first_indexed 2025-07-06T01:23:24Z
last_indexed 2025-07-06T01:23:24Z
_version_ 1836858742022340608
fulltext 385 В настоящее время создание приборов для фотографической регистрации изображений, в широком спектральном диапазоне включая инфракрасных, гамма и рентгеновских излу- чений является актуальной проблемой. В при- борах ночного видения, космическом фото- графировании, пространственно-временной диагностике ИК излучений объектов в ближ- УДК 621.315.592:621.382:621.385 ИССЛЕДОВАНИЕ СВЕРХТОНКОЙ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЯЧЕЙКИ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ ЭЛЕКТРОДОМ ИЗ КРЕМНИЯ ЛЕГИРОВАННОГО ПЛАТИНОЙ З. Хайдаров Ферганский политехнический институт, Узбекистан Поступила в редакцию 11.11.2011 В данной работе приводятся результаты исследований формирования изображений в ин- фракрасной области спектра в полупроводниковой ионизационной камере. Анализируется тео- ретическое и экспериментальное пороговые значения мощности излучения. Результаты ис- следования используются для разработки нового класса фотографической камеры, общий вид которой, показан в данной статье. Впервые сообщается о том, что в полупроводниковой иониза- ционной камере возможно эксплуатация монокристаллических полупроводников на основе тройных соединений. Это позволяет создать прибори ночного видения и пространственно- временной диагностический прибор для исследования радиационных излучений с “know-how”. Ключевые слова: приборы ночного видения, фотографическая регистрация, пространственно- временная диагностика, полупроводниковая ионизационная камера, инфракрасное излучение, фотоприемник, фотопроводимость, электронно-оптический преобразователь, фотографический процесс, дефектоскопическая материаловедения, область существования изображений, по- роговый мощность излучения, кремний, платина, сера, плотность тока, температурные зави- симости темнового и фототоков, “know-how”, монополярная инжекция, нанотехнология. У даній роботі приводяться результати досліджень формування зображень в інфрачервоній області спектра в напівпровідниковій іонізаційній камері. Аналізуються теоретичні та експе- риментальні граничні значення потужності випромінювання. Результати дослідження вико- ристовуються для розробки нового класу фотографічної камери, загальний вид якої, наведений у даній статті. Уперше повідомляється про те, що в напівпровідниковій іонізаційній камері можлива експлуатація монокристаллічних напівпровідників на основі потрійних з’єднань. Це дозволяє створити прилади нічного бачення та просторово-часовий діагностичний прилад для дослідження радіаційних випромінювань із “know-how”. Ключові слова: прилади нічного бачення, фотографічна реєстрація, просторово-тимчасова діагностика, напівпровідникова іонізаційна камера, інфрачервоне випромінювання, фото- приймач, фотопровідність, електронно-оптичний перетворювач, фотографічний процес, де- фектоскопічна матеріалознавства, область існування зображень, граничний потужність вип- ромінювання, кремній, платина, сірка, щільність струму, температурні залежності темнового та фотострумів, “know-how”, монополярная інжекція, нанотехнология. The results of the studies of formation of images in infrared area of the spectrum in ionization ca- mera are given in this work. Theoretical and experimental radiation cut – off are also analyzed. The results of the researches come to the development of the new class of the photocamera. General type of this camera is given in this article. The usage of monocrystal semiconductors on the base of the triple conjunctions in semiconductor ionization camera is stated for the first time. It gives us the pos- sibility to create the devices for night vision, and space – time diagnostic instruments to study radiation with “know-how”. Keywords: Devices of night vision, photographic registration, existential diagnostics, semiconductor ionization the chamber, infra-red radiation, a photodetector, photoconductivity, the electron-optical converter, photographic process, дефектоскопическая materials technology, area of existence of images, threshold capacity of radiation, silicon, platinum, sulphur, current density, temperature depen- dences the darks and the photocurrents, the “know-how”, monopole injection, the nanotechnology.  З. Хайдаров, 2011 ФІП ФИП PSE, 2011, т. 9, № 4, vol. 9, No. 4386 ней и дальней области, для диагностики рако- вых заболеваний человека и в области дефек- тоскопичкой материаловедении нужны сов- ременные приборы с применением новых достижений. Полупроводниковая ионизационная каме- ра (ПИК), в этих отраслях оптической тех- ники является перспективной [1 – 6]. В ПИК фотоприемником инфракрасного излучения в диапазоне длин волн λ = 1.1 ÷ 4.2 мкм используется кремний, легированный платиной [7], а в диапазоне длин волн λ = 8 ÷ 11 мкм – кремний, легированный серой [8]. Предлагаемой нами усовершенствованной камере волоконно-оптический элемент сво- бодно состыкуется с электронно-оптическим преобразователем (ЭП-16 производство Рос- сии) или видеоконтрольным устройством (ВКУ). Общие виды усовершенствованной полупроводниковой ионизационной камеры приведены на рис. 1а с охлаждением жидко- го азота и на рис. 1б – термоэлектрическим охладителем. Изображение на выходе ионизационной камеры наблюдается визуально или фотогра- фируется на фотопленку, например, типа РФ-3 (производство России), а также может быть передаваться на процессор компьютера, на- пример, через устройства “AMJEON PRO UZB” (производство Корея). Для получения изображений на выходе ПИК необходимо выполнения следующих условий [9]: jC ≥ αjТ, (1) jC + jТ ≥ jПР, (2) где α – минимальная регистрируемая крат- ность фотоотклика, jТ и jC – плотности, со- ответственно, темнового и светового токов, jПР – пороговая плотность тока, фиксируемая регистрирующим узлом или глазом. При мо- нополярной примесной фотопроводимости в случае р-типа проводимости условия (1), (2) имеют следующий вид: рC ≥ αрТ, (3) рC + рТ ≥ jПР/eµEmax, (4) где e – заряд электрона, рТ и рC – концен- трация, соответственно, равновесных и не- равновесных носителей, µ – подвижность ды- рок в зоне, Emax – предельная допустимая на- пряженность электрического поля, которая в условиях монополярной инжекции записы- вается в виде ( )max 0 1 D VMT VM T N Pep LE P p   = + εε +   . (5) Предельная регистрируемая системой мо- щность излучения JПР может быть рассчи- тана по формуле [10]: ( )c D T T c VM D T c p N m p p P J q N m p + + + +γ= − − , (6) где 0 2 21 ( ) пр c T D VM T VM T j p p N Pe Lp P p εε = −   µ + +  , D T T D VM T N pm N P p = − + , PVM = PVexp[–(∆Eg – ∆ED)/kT], ε – диэлектрическая проницаемость полу- проводникового материала, ε0 – электричес- кая постоянная; ∆Eg – ширина запрещенной Рис. 1а. Полупроводниковая ионизационная камера с охлаждением жидкого азота. Рис. 1б. Полупроводниковая ионизационная камера с термоэлектрическим охладителем. ИССЛЕДОВАНИЕ СВЕРХТОНКОЙ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЯЧЕЙКИ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ ЭЛЕКТРОДОМ ИЗ КРЕМНИЯ... 387 зоны полупроводника; ND – концентрация примеси; ∆ED – энергия ионизации примеси; PV – плотность состояний в валентной зоне полупроводника; γ – коэффициент рекомби- нации; q – сечение фотоионизации примеси; L – толщина фотоприемника. В координатах JПР(pT) из формулы (6) следует зависимость пороговой регистрируемой мощности излу- чения от уровня Ферми для данной глубины примесного уровня, а в координатах JПР(T) – зависимость пороговой регистрируемой мо- щности излучения от температуры. Основная часть ПИК является газоразряд- ная ячейка, которая заключена между фото- приемником и контр электродом. Контрэлект- род изготавливается из стеклянной пластин- ки с проводящим прозрачным покрытием SnO2 или из волоконно-оптической шайбы, то же с SnO2. При проецировании на поверх- ность фотоприемника инфракрасного (ИК) изображения объекта, в нем возникает рас- пределение фотопроводимости, повторяю- щего интенсивность падающего ИК излу- чения. При приложении между фотоприем- ником и прозрачным контрэлектродом доста- точного по величине напряжения происходит пробой газоразрядного промежутка, благо- даря автоэлектронной эмиссии с внутренней поверхности фотоприемника по отношении последнего [8]. Распределение плотности то- ка и яркости свечения газоразрядной плазмы будет определяться распределением фотопро- водимости полупроводникового фотоприем- ника. На рис. 2а приведены зависимости поро- говой регистрируемой минимального регист- рируемого тока jПР, рассчитанные по форму- ле (6) в случае кремния, легированного пла- тиной [6]. Экспериментальное исследование зависи- мости порога чувствительности фотографи- ческой камеры от температуры приведены на рис. 2б. Полученная экспериментальная кри- вая находится в качественном согласии с тео- ретическим расчетом. Действительно, умень- шения JПР с уменьшением температуры до значения T = 110 K сменяется значительно более медленным уменьшением JПР при даль- нейшем снижении температуры. Полученный результат в совокупности с качественными оценками порога является су- щественным экспериментальным подтверж- дением проделанных теоретических расче- тов. Характерными особенностями является наличие пологого участка практической неза- висимости JПР от температуры. Это весьма важное обстоятельство обус- лавливает надёжность и стабильность функ- ционирования преобразователя (камеры) в области пороговых характеристик. На рис. 3 приведены характеристические кривые фотографического процесса с исполь- Рис. 2а. Температурные (теоретические) зависимости пороговой регистрируемой мощности ИК излучения при разных значениях предельной регистрируемой плотности тока JПР: 1 – 10–9 А/см2; 2 – 10–7; 3 – 10–5; 4 – 10–3; 5 – 10–1 и рТ = 1010 см–3. Рис. 2б. Температурные (экспериментальные) зависи- мости пороговой регистрируемой мощности ИК излу- чения в фотографической камере с фотоприемником из p – Si<Pt> при T = 100 K. З. ХАЙДАРОВ ФІП ФИП PSE, 2011, т. 9, № 4, vol. 9, No. 4 ФІП ФИП PSE, 2011, т. 9, № 4, vol. 9, No. 4388 зованием фотографической регистрации фо- токамерой с объективом, обладающим свето- силой 1:2, на фотопленку, типа РФ-3. Кри- вая 1 соответствует фотографической регист- рации без усиления инфракрасного изобра- жения, а кривая 2 – фотографической регист- рации усиленного инфракрасного изображе- ния с экрана ЭП-16. Как следует из приведенных характерис- тических кривых, фотографическая чувстви- тельность определяется величиной порядка (0.4 ÷ 0.5)⋅107 cм2/Дж без усиления, а с уси- лением на ЭОП, это величина составляет (0.4 ÷ 0.5)⋅1010 cм2/Дж. Для выше указанного спек- трального диапазона длин волн достигнутая фотографическая чувствительность является достаточно высокой. Заметим, что при этом на экране ЭП-16 визуально наблюдается до- статочно четкое изображение. Разработанная усовершенвованная иони- зационная камера позволяет достичь повы- шения фотографической чувствительности до 5⋅109 cм2/Дж и снижения регистрируемой мощности подающего на фотоприёмник из- лучения до 2⋅10–8 Вт/см2. Данная камера (рис. 1а) уменьшает расход хладагента – жид- кого азота до 3 литров при 6 часовой ее экс- плуатации. Фотоприёмники из кремния, легирован- ной серой [7], в этой камере, обеспечивает расширение спектрального диапазона длин волн до 11 мкм. Проведенные последние исследования показывают, что возможности ПИК далеко не исчерпаны. Нами был проведен ряд исследований в полупроводниковой ионизационной камере, результаты которых привели к know-how, так как ПИК остается работоспособной при тем- пературе термоэлектрического охладителя (рис. 1б) в далекой инфракрасной области спектра. Теперь можно использовать наност- руктурных кристаллов с фотопроводимос- тью. До этого момента в ПИК невозможно была эксплуатация полупроводников на осно- ве тройных соединений для длинноволновых областей спектра, по причине относительно малых удельных сопротивлений фотоприем- ников. Предварительные исследования пока- зывают, что использование монокристал- лического Ng1-xCdxTe в ПИК с know-how, при ином расположении фотоприемников, чем ра- нее, охватывает камерой инфракрасную об- ласть λ = 0.8 ÷ 30 мкм. Можно предположить, что использование кристаллов полученных нанотехнолегией, расширяет спектральный диапазон в сторону рентгеновских и гамма излучений. Таким образом можно создать приборы ночного видения и пространствен- но-временной диагностический прибор для исследования ИК излучений объектов в бли- жней области длин волн при температуре тер- моэлектрического охладителя и дальней об- ласти длин волн при температуре жидкого азота. ПИК также можно применят для диа- гностики раковых заболеваний, при этом про- изводится фотографическая регистрация ин- фракрасных излучений в ближней области от- раженных от слюны, капли кровы или другой части тела человека. Применение ПИК для обнаружения дефектов и неоднородностей твердых и жидких веществ делает ее еще бо- лее современной, то есть этот метод является, не сравнено дешевым и простым. Необходи- мо отметить, что полученные результаты ис- следований в ПИК всегда надежны. Рис. 3. Характеристическая кривая (абсолютной ве- личины оптической плотности изображения от экспо- зиции) фотографического процесса в полупроводни- ковой ионизационной камере для спектрального диа- пазона длин волн J = 2.6 ÷ 4.2 мкм: 1 – без усиления инфракрасного изображения, J = 10–4 В/см2; 2 – уси- ленное инфракрасное изображение с помощью элект- ронно-оптического преобразователя, J = 10–6 В/см2. Рабочая температура Т = 110 К. ИССЛЕДОВАНИЕ СВЕРХТОНКОЙ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЯЧЕЙКИ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ ЭЛЕКТРОДОМ ИЗ КРЕМНИЯ... 389 ЛИТЕРАТУРА 1. Хайдаров З. Особенности автоэлектронной эмиссии в сверхтонком зазоре газоразрядной ячейки в полупроводниковой ионизационной камере//Физическая инженерия поверхности. – 2006. – Т. 4, № 1-2. – С. 217-220. 2. Хайдаров З. и др. Исследование инфракрас- ной фотографической системы на основе кремния, легированного платиной//Узбекский научно-технический журнал. – 2001. – № 3. – С. 3-8. 3. Хайдаров З. и др. Фотоэлектрические явления на контакте полупроводник – плазма газового разряда//Узбекский научно-технический жур- нал. – 2001. – № 4. – С. 3-10. 4. Haydarov Z. Advanced Semi-Conductor Ioniza- tion Chamber on the Basis of an Image Intensifier at the Thermoelectric cooling//Abstracts on XVIII International Scientific and Engineering Conference on Photo electronics and Night Vi- sion Devices. – 2004. – P. 109. 5. Haydarov Z. Research of Background Radiation and Possibility of its Restriction in Semi-Con- ductor Ionization System//Abstracts on XVIII International Scientific and Engineering Confe- rence on Photo electronics and Night Vision De- vices. – 2004. – P. 173. 6. Хайдаров З. Фотоэлектрический эффект в сверхтонкой газоразрядной ячейке с полупро- водниковым электродом//Тезисы докладов в XIX Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и прибо- рам ночного видения. – 2006. – С. 212. 7. Хайдаров З. и др. – Ав. свид. России № 1672879 от 22.04.1991. 8. Хайдаров З. и др. – Ав. свид. России №1697572 от 8.08.1991. 9. Хайдаров З. и др. Об оптимальном легиро- вании фотоприемника изображений. В кн.: Бессеребряные и необычные фотографичес- кие процессы//Тез. док. IV Всес. конф. – 1984. – Т. 2. – С. 213. 10. Рывкин С.М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. – М.: Наука, 1963. З. ХАЙДАРОВ ФІП ФИП PSE, 2011, т. 9, № 4, vol. 9, No. 4 LITERATURA 1. Khaydarov Z. Osobennosti avtoelektronnoy emissii v sverkhtonkom zazore gazorazryadnoy yacheyki v poluprovodnikovoy ionizatsionnoy kamere//Fizicheskaya inzheneriya poverkhnosti. – 2006. – T. 4, № 1-2. – S. 217-220. 2. Khaydarov Z. i dr. Issledovaniye infrakrasnoy fotograficheskoy sistemy na osnove kremniya, legirovannogo platinoy//Uzbekskiy nauchno- tekhnicheskiy zhurnal. – 2001. – № 3. – S. 3-8. 3. Khaydarov Z. i dr. Fotoelektricheskiye yavleniya na kontakte poluprovodnik – plazma gazovogo razryada//Uzbekskiy nauchno-tekhnicheskiy zhurnal. – 2001. – № 4. – S. 3-10. 4. Haydarov Z. Advanced Semi-Conductor Ioniza- tion Chamber on the Basis of an Image Intensi- fier at the Thermoelectric cooling//Abstracts on XVIII International Scientific and Engineering Conference on Photo electronics and Night Vi- sion Devices. – 2004. – P. 109. 5. Haydarov Z. Research of Background Radiati- on and Possibility of its Restriction in Semi-Con- ductor Ionization System//Abstracts on XVIII International Scientific and Engineering Confe- rence on Photo electronics and Night Vision De- vices. – 2004. – P. 173. 6. Khaydarov Z. Fotoelektricheskiy effekt v sver- khtonkoy gazorazryadnoy yacheyke s polupro- vodnikovym elektrodom//Tezisy dokladov v XIX Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii po fotoelektronike i priboram noch- nogo videniya. – 2006. – S. 212. 7. Khaydarov Z. i dr. – Av. svid. Rossii № 1672879 ot 22.04.1991. 8. Khaydarov Z. i dr. – Av. svid. Rossii № 1697572 ot 8.08.1991. 9. Khaydarov Z. i dr. Ob optimalnom legiro-vanii fotopriyemnika izobrazheniy. V kn.: Bessereb- ryanyye i neobychnyye fotograficheskiye pro- tsessy//Tez. dok. IV Vses. konf. – 1984. – T. 2. – S. 213. 10. Ryvkin S.M. Fotoelektricheskiye yavleniya v poluprovodnikakh. – M.: Nauka, 1963.

Схожі ресурси