Метод Регистрации Ик-Излучения Неохлаждаемым Фотоприемником

Abstract

Аннотация. Описан оптический метод регистрации излучения в дальней ИК-области спектра на фоне теп-лового шума при помощи неохлаждаемого фотоприемника (ФП), что актуально для области индикатор-ных сенсоров. Основой ФП является резкий анизотипный гетеропереход, выполненный по схеме «оптиче-ское окно-поглотитель». Рассмотрен механизм возникновения составляющих фототока в гетеропереходе при поглощении длинноволнового излучения и их соотношение. Предложено измерение фототока в ФП путем включения гетеропереходной структуры в мостовую схему. Приведено аналитическое описание за-висимости контурных токов от элементов эквивалентной схемы гетероперехода и мостовой схемы измере-ний. Установлено, что функциональные зависимости составляющих фототока через структурные элемен-ты гетероперехода противоположны по знаку и пересекаются в точке равенства их значений. Метод позво-ляет разделить токи в слоях гетероперехода, рассчитать или установить путем регулирования схемы измерений опорное значение тока и обеспечить измерение фототока меньше теплового фонового по вели-чине. Приведен пример практической реализации метода в гетеропереходном ФП со структурой n(CdSe)-р(Pb 1-x Sn x Se).Ключевые слова: ИК-излучение; фотоприемник; гетеропереход; эквивалентная схема; тепловой фон; схема измерений Трудности измерений излучения в даль-ней ИК-области спектра (l~10 мкм) связаны с тем, что на данную спектральную область при-ходится тепловое излучение фоновых объек-тов, которое является источником теплового шума фотоприемника (ФП). При этом отноше-ние сигнал/шум не достигает 1, что исключает возможность выделения измерительного сиг-нала.Для достижения необходимого отношения сигнал/шум применяется криогенное охлажде-ние ФП до температуры 80-150 К с целью уменьшения количества термогенерирован-ных носителей заряда.Известны охлаждаемые устройства реги-страции излучения в дальней ИК-области, ос-нованные на прямом измерении как собствен-ной фотопроводимости в ФП на основе узко-зонных твердых растворов CdHgTe и PbSnTe [1, 2], так и несобственной фотопроводимости в ФП из легированного Ge [3], а также погло-щении излучения свободными носителями и др. [4].Поскольку применение охлаждаемых ФП затруднительно и не всегда целесообразно, на-пример, в качестве индикаторных сенсоров, то создание неохлаждаемых ФП в данной облас-ти спектра достаточно актуально.Задачей исследования является создание метода регистрации ИК-излучения на фоне те-плового шума при помощи неохлаждаемого ФП.Для обнаружения ИК-излучения предло-жен ФП с гетеропереходной структурой