Разработка координатно-чувствительного приемника оптического излучения на основе пленок с аномальным фотонапряжением

Полученные в данной ВКР АФН-пленки представляют собой фоточувствительную матрицу с высокой пространственной разрешающей способностью, изготовление которой не требует сложной и прецизионной масочной техники, применяемой для нанесения микрофотоэлементов и их совмещения с токосъемными электродами в твердотельных матрицах известных типов. Разработан способ получения эффективных фотогенераторов, проанализированы графики толщиной зависимости АФН-пленок, т. е. эффективная толщина 0,9…1,1 мкм, для CdTe и на основании ступенчато-образного АФН-пленок изготовлен позиционно-чувствительный автономный приемник оптического излучения “КЧП-2М”. Изложена методика и приведены результаты экспериментальных исследований возможности получения двумерно координатно-чувствительного приемника оптического излучения.

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 12
1 Физические основы применения приемников оптического излучения в
оптоэлектронных информационно-измерительных системах ……………………….. 14
1.1 Классификация приемников оптического излучения для разработки
оптоэлектронных информационно-измерительных систем ……………………… 14
1.2 Фотоэлектронные и фотоемкостные ПОИ …………………………………………. 16
1.2.1 Вакуумные передающие ТВ-трубки с фотокатодами …………………… 16
1.2.2 Диссекторы ………………………………………………………………………………… 17
1.2.3 Электронно-оптические преобразователи……………………………………. 18
1.2.4 Усилители яркости ……………………………………………………………………… 20
1.2.5 Фотоэлектронные умножители (ФЭУ) ………………………………………… 21
1.2.6 Квантометры ………………………………………………………………………………. 23
1.3 Тепловые (неселективные) ПОИ ……………………………………………………….. 23
1.3.1 Радиационные ПОИ ………………………………………………………………….. 24
1.3.2 Оптико-акустические ПОИ …………………………………………………………. 26
1.3.3 Диэлектрические ПОИ ……………………………………………………………….. 26
1.3.4 Металлические и криогенные болометры ……………………………………. 27
1.4 Полупроводниковые ПОИ ………………………………………………………………… 27
1.4.1 Фоторезисторы на основе PbS, PbSe, PbTe, InSb, в области
видимого света и ближнего ультрафиолета – CdS ……………………………….. 28
1.4.2 Фотодиоды …………………………………………………………………………………. 28
1.4.3 Фототранзисторы ……………………………………………………………………….. 30
1.4.4 Фототиристоры…………………………………………………………………………… 30
1.4.5 Приборы с зарядовой связью (ПЗС)…………………………………………….. 31
1.4.6 Фотоэлементы ……………………………………………………………………………. 33
1.4.7 Полупроводниковые болометры …………………………………………………. 34
1.4.8 Применение АФН-пленок как ПОИ…………………………………………….. 35
1.5 Выводы по первой главе……………………………………………………………………. 36
2 Технологические особенности изготовления АФН-пленок и приборных
структур на их основе ………………………………………………………………………………….. 37
2.1 Методика изготовления эффективных АФН-пленок ………………………….. 37
2.2 Технология изготовления пленок CdTe:Ag ………………………………………… 39
2.3 Методика увеличения АФН в пленочных структурах типа CdTe ……….. 40
2.4 Исследование фотоэлектрических свойств АФН-пленок
теллурида кадмия с серебром ……………………………………………………………………. 47
3 Технологические особенности изготовления координатно-чувствительного
и двумерно координатно-чувствительного приемника оптического
излучения ……………………………………………………………………………………………………. 53
3.1 Кинетические явления в АФН-пленках типа CdTe …………………………….. 53
3.2 Особенности получения высокочувствительных пленок с
аномальным фотонапряжением ………………………………………………………………. 59
3.3 Разработка кординатно-чувствительного ПОИ на базе АФН-пленок….. 66
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……. 78
4.1 Предпроектный анализ ……………………………………………………………………… 78
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ……………… 78
4.1.2 SWOT-анализ……………………………………………………………………………… 79
4.1.3 Оценка готовности проекта к коммерциализации………………………… 81
4.1.4 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования ……………………………………………………………………………………… 82
4.2 Инициация проекта …………………………………………………………………………… 83
4.2.1 Цели и результаты проекта …………………………………………………………. 83
4.2.2 Ограничения и допущения проекта …………………………………………….. 84
4.3 Планирование управления научно-техническим проектом ………………… 84
4.3.1 Иерархическая структура работ проекта ……………………………………… 84
4.3.2 План проекта………………………………………………………………………………. 85
4.3.3 Бюджет научного исследования ………………………………………………….. 87
4.4 Организационная структура проекта …………………………………………………. 90
4.4.1 План управления коммуникациями проекта ………………………………… 91
4.4.2 Реестр рисков проекта ………………………………………………………………… 91
4.5 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования …………………………………………. 92
4.5.1 Оценка абсолютной эффективности исследования………………………. 92
4.5.2 Чистая текущая стоимость (NPV) ……………………………………………….. 93
4.5.3 Оценка сравнительной эффективности исследования ………………….. 97
5 Социальная ответственность …………………………………………………………………… 100
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ….. 100
5.2 Производственная безопасность ……………………………………………………… 102
5.2.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов …………… 102
5.2.2 Отклонение показателей микроклимата …………………………………….. 103
5.2.3 Утечки токсичных веществ в атмосферу……………………………………. 104
5.2.4 Превышение уровня шума и вибрации ………………………………………. 106
5.2.5 Недостаток освещенности рабочей зоны …………………………………… 108
5.2.6 Повышенный уровень электромагнитного излучения ………………… 109
5.2.7 Повышенное значение напряжения в электрической цепи,
замыкание которой может произойти через тело человека …………………. 110
5.3 Экологическая безопасность……………………………………………………………. 111
Заключение ……………………………………………………………………………………………….. 115
Список использованных источников ………………………………………………………….. 116
Приложение А …………………………………………………………………………………………… 120

Результаты настоящей диссертации показали, что АФН-эффект
представляет теоретический и практический интерес при создании первичных
преобразователей – приемников оптического излучения и очерчен круг
вопросов, требующих своего дальнейшего развития и объяснения.
Для пленок CdTe, CdTe:Ag полученных при различных скоростях
конденсации и разной толщины на длинноволновом крае спектров аномального
фотонапряжения VАФН(h) и тока короткого замыкания Iкз (h), четко
выявляются их структурные особенности.
Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы:
1. Иследованы фотоэлектрические свойства АФН пленок в
поликристаллических полупроводниковых пленках CdTe, CdTe:Ag,
используемых в качестве приемника оптического излучения.
2. На основе релаксационных свойств АФН-пленок CdTe, CdSe, CdTe:Ag
показано, что при исследовании АФН-эффекта наблюдаются образцы,
обладающие инверсией фототока во времени, и этот характер объяснен
совместным действием микро p-n и микро n-p переходов, лежащих на
различной глубине и обладающих разными характеристиками.
3. Установлено, что при нанесении покрытия из серебра на
противоположную сторону подложки до получения АФН-пленок, (при
температуре 250-300 С, в вакууме 10-3–10-4 мм.рт.ст., время напыления
составляет 30–40 с) в пленочных структурах типа CdTe АФН-эффект
увеличивается до 20-25%.