Search academic texts

Registration Number

0825U003317, PhD dissertation

Status

Доктор філософії, 105, Прикладна фізика та наноматеріали

Date

popup.evolution

o

Title

Sensor structures and materials for infrared radiation detection

Author

Oleksandr Kulbachynskyi,

popup.head Viktor P. Melnyk
popup.opponent Oleksandr S. Pylypchuk
popup.opponent Valerij I. Grygoruk
popup.review Roman A. Redko
popup.review Andrii V. Sarikov

Description

В дисертації представлені результати досліджень проведених в ході розробки та оптимізації технологічного маршруту виготовлення лавинного фотодіода на основі кремнію, фотодіодних структур на основі антимоніду індію та результати досліджень властивостей тонких плівок ванадій оксиду, як матеріалу для мікроболометричного застосування. Даний перелік матеріалів використовується для детектування в широкому діапазоні інфрачервоного випромінювання. При виконанні дисертаційної роботи були застосовані комплексні підходи для аналізу структури та інтерфейсу досліджуваних об’єктів, і використовувались такі методи, як мас-спектрометрія вторинних іонів, рентгенівська дифрактометрія, атомно-силова мікроскопія, спектроскопія комбінаційного розсіювання, скануюча електронна мікроскопія, рентгенівська фотоелектронна спектроскопія, вольтамперометрія та інші електрофізичні методи досліджень. Дисертація складається із вступу, трьох основних розділів, висновків та списку використаних джерел. У вступі дисертаційної роботи висвітлено проблематику, визначено об’єкт та напрями дослідження, обґрунтовано актуальність та наукову новизну роботи, сформульовано мету і завдання, визначено методи дослідження, вказано зв'язок роботи з науковими програмами Інституту, наведено відомості про особистий внесок здобувача, апробацію наукових результатів, публікації, структуру та обсяг дисертаційної роботи. У першому розділі приведені результаті по розробці конструкції та дослідженню параметрів лавинного фотодіода на основі високоомного кремнію. Для прогнозування властивостей лавинного фотодіода проведене інтегроване теоретичне моделювання, параметри для якого визначені шляхом аналізу кремнієвої платівки до та після технологічних операцій. Запропонована оригінальна конструкція та технологія виготовлення, яка апробована на вітчизняних потужностях. Промодельовано та запропоновано використання періодичних металевих ґраток для збудження поверхневого – плазмонного резонансу (ППР), що дозволяє селективно контролювати спектр поглинання в структурі. Показано, що використання золотих наночастинок для збудження ППР дозволяє збільшити поглинання в діапазоні довжин хвиль 0.9-1.1мкм близько на 10%. У другому розділі досліджувались фізичні закономірності формування та властивостей фотодіодних структур на основі антимоніду індію. Проводилось теоретичне моделювання для визначення впливу на поглинання глибини формування області просторового заряду. Розроблялась методика обробки поверхні платівок, яка дозволила отримати платівки із значенням шорсткості менше 1 нм та із збереженою високою кристалічною досконалістю. Оптимізований процес анодного окислення, що дозволяє отримувати однорідний жертвенний шар. Досліджувався методами спектрометрії вторинних іонів профіль імплантованої домішки берилію і визначено глибину залягання p-n переходу. Показано, що для забезпечення оптимального профілю розподілу домішки необхідне використання жертвенного шару в сукупності з двохстадійнною іонною імплантацією. Методом рентгенівської дифрактометрії досліджувався вплив іонної імплантації та режимів постімплантаційного відпалу на структурну досконалість кристалічної ґратки, визначено режими відпалу, що максимально забезпечують усунення розупорядкування ґратки. Досліджувався стан поверхні антимоніду індію після пасивації натрій сульфідом, запропонований метод перешкоджання деградації пасивуючого шару. Оптимізований технологічний маршрут забезпечив отримання фотодіодних структур зі значеннями добутку диференційного опору на площу, при нульовому зміщені, на рівні 20000 Ом·см2. Третій розділ зосереджений на досліджені тонких плівок ванадій оксиду. Досліджено вплив умов осадження та термічного відпалу (атмосфера, температура, тип підкладки) на морфологію поверхні, фазовий склад і характеристики фазового переходу у VO2-плівках, отриманих методом магнетронного напилення. Розроблено комплексний підхід до аналізу фазового складу тонких плівок VO2, який ґрунтується на комбінації резонансної Раман-спектроскопії з варіюванням довжини хвилі збудження та рентгеноструктурного аналізу (XRD), що дозволяє проводити достовірну ідентифікацію як основної VO2-фази, так і домішкових фаз V2O5, V3O7 та V4O9. Дослідження інтенсивності піку комбінаційного розсіяння 617 см-1 на синтезованих зразках дало змогу визначити оптимальну температуру відпалу, для отримання фази VO2, яка становить 430С. Визначено, що наявність домішкових фаз VхОy не чинить суттєвого впливу на характеристики ФП основної VO2 - фази, а ключову роль у поведінці фазового переходу відіграють особливості початкової структури VO2 та тип підкладки. Досліджено вплив імплантації іонів аргону на структурні та електричні характеристики плівок VO2. Найбільші значення негативного температурного коефіцієнту опору були отримані при дозі 1,5×1014см−2.

Registration Date

2025-08-06

popup.nrat_date

2025-08-06