Фотоприемники и фотоприемные устройства на основе антимонида индия для спектральных диапазонов 1-5 мкм

Фотоприемники из монокристаллического соединения InSb чувствительны в спектральном диапазоне 1-5,5 мкм. При их разработке возникла необходимость решения многих проблем материаловедения, технологического оборудования, микрокриогеники. Фотоприемники для среднего ИК-диапазона приобретают необходимые параметры только при охлаждении до температуры жидкого азота (77 К).

Успехи в разработке материала позволили на первом этапе разработать технологию изготовления InSb-фоторезисторов, вначале одноэлементных, затем многоэлементных (линеек). Фотодиоды, в отличие от фоторезисторов, могут работать без электрического смещения и лучше стыкуются с микроэлектронными схемами усиления и обработки сигнала. Кроме этого, фотодиоды в принципе обладают более высокой обнаружительной способностью.

Следует особо отметить матричные фотоприемные устройства на основе InSb, работа над которыми была начата в 1990-е годы. Были изготовлены InSb-матрицы формата 32x32 и 128x128 со схемами считывания сигналов с элементов фотоматрицы методом зарядовой инжекции. Однако для матриц такого типа пороговая чувствительность значительно ухудшалась по мере увеличения формата. Эти недостатки отсутствуют в гибридных матричных фотоприемных устройствах, которые были разработаны с использованием мультиплексоров на основе комплементарных структур металл-окисел-полупроводник (КМОП) с применением современных технологических приемов сборки таких матриц. В 2000 году было разработано два типа матричных фотоприемных устройств формата 128x128 и 384x288 с использованием малогабаритных криогенных систем.

В качестве примера использования InSb-фотоприемников в народном хозяйстве можно привести авиационную оптико-электронную систему разведки полезных ископаемых. Фотоприемники и фотоприемные устройства на основе InSb (линейного и матричного типа) можно также рассматривать в качестве альтернативы приборов на основе соединения кадмий-ртуть-теллур для использования в тепловизионной аппаратуре для среднего ИК-диапазона 3-5 мкм.

InSb