Registration Number
0826U001052, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
12-06-2026
popup.evolution
o
Title
Optoelectronic pyrometric system for diagnostic of epitaxial layer parameters with variable emissivity
Author
Denys O. Novikov,
popup.head Andriy O. Voronko
popup.opponent Eduard V. Maistruk
popup.opponent Arsenii Ievtushenko
popup.review Hanna Shevliakova
popup.review Tetiana Y. Obukhova
popup.rada
National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»
Description
Технологія газофазної епітаксії з металоорганічних сполук (ГФЕ МОС) на даний момент є найбільш комерційно масштабованим методом епітаксійного нарощування широкого спектру матеріалів на основі твердих розчинів AIII-BV для отримання якісних приладових гетероепітаксійних структур. Хімічна кінетика епітаксійного нарощування є надзвичайно температурозалежною, тому в процесі формування напівпровідникових структур необхідним є in-situ контроль параметрів зростаючих епітаксійних шарів. Застосування in-situ методів, заснованих на взаємодії електронів чи іонів з поверхнею, є неможливим для ГФЕ МОС через відсутність глибокого вакууму в ростовій камері та наявності потоку газу-носія. Тому, оптимізація та вдосконалення методів, що направлені на покращення параметрів оптоелектронних пірометричних систем для контролю процесу газофазної епітаксії з металоорганічних сполук є надзвичайно актуальним напрямом у розвитку технологій епітаксії. Дисертаційна робота присвячена розробці та дослідженню оптоелектронної пірометричної системи для прецизійного вимірювання температури, товщини зростаючого шару та динаміки зародження кластерів епітаксійних шарів, отриманих методом ГФЕ МОС. Метою роботи є розробка оптоелектронної системи пірометра-рефлектометра для діагностики параметрів поверхні напівпровідникових шарів AIII-BV та дослідження її характеристик в умовах динамічної зміни коефіцієнта випромінювання в процесі росту. Предметом дослідження є методи і засоби підвищення точності пірометричного контролю параметрів епітаксійних шарів зі змінною емісійною здатністю. Наукова новизна полягає у встановленні аналітичних залежностей похибки визначення параметрів епітаксійних шарів від характеристик оптоелектронних компонент пірометричної оптоелектронної системи. Розроблено та виготовлено p+-n фотодіодну структуру для застосування в прецизійних радіо- та фотометричних вимірюваннях. Встановлено взаємозв’язок між характеристиками (FWHM, коефіцієнти форми та пропускання) вузькосмугових оптичних фільтрів та точністю визначення параметрів епітаксійних шарів. Запропоновано інтерференційну структуру з меншою кількістю шарів, що покращило надійність та стабільність оптичних параметрів пірометричної системи та забезпечило мінімальну похибку вимірювань. Встановлено, що фізико-хімічна деградація шарів інтерференційної структури призводить до збільшення FWHM більше, ніж в 2 рази, з одночасним зміщенням центральної довжини хвилі. Це спричиняє збільшення похибки визначення температури та значно зменшує діапазон температури вимірювання епітаксійного шару. Встановлено апроксимаційні залежності потужності оптичного сигналу оптоелектронної пірометричної системи від температури процесу, що дозволяють розширити нижній температурний діапазон вимірювань. Розбіжність розрахункових теоретичних та експериментальних результатів становить менше 2%. Результати досліджень проведених в даній дисертаційній роботі є базовими для проектування прецізійних систем діагностики параметрів процесів епітаксії, що забезпечує мінімізацію похибок вимірювання параметрів епітаксійних шарів зі змінною емісійною здатністю. Визначено аналітичні залежності параметрів оптоелектронних компонентів від точності визначення пірометричних оптичних сигналів. Представлені залежності можуть бути використані для розробки прецизійних радіо- та фотометричних систем для вимірювання оптичної потужності об’єктів зі змінною випромінювальною здатністю у вузькому спектральному діапазоні. Розроблені напівпровідникові AlGaAs/GaAs світлодіодні гетероструктури можуть бути використані в якості ІЧ джерела випромінювання для розробки оптичних систем колімації з мінімальним кутом розходження променів. Розроблені напівпровідникові фотоструктури можуть бути використані для розробки кремнієвих фотодіодів для прецизійних радіо- та фотометричних досліджень. Ключові слова: наночастинки, нанорозмірні шари, наноструктури, гетероперехід, ГФЕ МОС, AIIIBV, тонка плівка, сенсори, провідність, вольт-амперні характеристики, легування, кремній, діоксид кремнію, діод, пірометрія.
Registration Date
2026-04-15
popup.nrat_date
2026-04-15 / 2026-07-02
