Многофункциональные элементы оптоэлектроники на основе симметричных фоторезисторных структур тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

□□34815В

На правах рукописи

Денисов Борис Николаевич

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ НА ОСНОВЕ СИММЕТРИЧНЫХ ФОТОРЕЗИСТОРНЫХ СТРУКТУР

Специальность: 01.04.05 - оптика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Саранск 2009

003481585

Работа выполнена на кафедрах экспериментальной физики и радиотехники Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва»

Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор

Горюнов Владимир Александрович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Михайлии Виталий Васильевич;

доктор физико-математических наук, в.н.с. Шевяхов Николай Сергеевич;

доктор физико-математических наук, с.н.с. Курков Андрей Семёнович

Ведущая организация: Пензенский государственный университет

Защита состоится 16 декабря в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д. 212.117.13 при ГОУВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» по адресу 430005, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68а, ауд. 243.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева.

Отзывы на автореферат просим отсылать по адресу 430005, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68а, ГОУВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва», Диссертационный совет Д.212.117.13

Автореферат разослан /¿? /¿^г-_

Учёный секретарь

диссертационного совета Д. 212.117.13 к.т.н., доцент ^ ^ Кошин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Устройства фотоники и оптоэлектроники характеризуются широкими функциональными свойствами и применяются во всех звеньях систем обработки информации. Одна из основных задач, решаемая оптоэлектроникой и фотоникой, связана с передачей информации с использованием фотонов [1, 2]. Повышение скорости передачи информации в системах связи и быстродействия вычислительных систем являются актуальной задачей. В настоящее время развиваются два направления решения этой задачи. Первое связано с интеграцией электронных и оптических систем на одной кремневой подложке [3, 4, 5]. При этом необходимо изготовить на основе кремния светодиоды, световоды, модуляторы и приёмники излучения. О решении этих задач и изготовлении опытных образцов в 2008 г. сообщила компания Intel [5]. Второе направление связано с интеграцией не только числа элементов, но и числа функций, выполняемых микроэлектронным прибором [3]. Идея использования физических принципов интеграции нескольких функций в одном приборе возникла в конце 70-х г. Пионерские работы в этой области принадлежат Гуляеву Ю.В, Стафееву В.И., Пустовойту В.И., Носову Ю.Р. и другим отечественным ученым. Это направление в оптоэлектронике получило название функциональная оптоэлектроника [6]. Мы полагаем, что дальнейшее увеличение быстродействия оптоэлектронных систем может быть получено за счет совмещения (интеграции) функций приема оптических сигналов и их обработки в фотоприемнике с помощью электрических сигналов, а также совмещение функций прима оптических сигналов и управление электрическими сигналами с помощью оптических сигналов. Это позволит создавать подлинно функциональные оптоэлектронные приборы и вынести практически полностью электронику на периферию, обеспечивая с помощью неё только процессы усиления и фильтрации сигналов [3]. Для совмещения функций приема и обработки оптических сигналов фотоприемник должен выполнять операцию прямого аналогового перемножения оптических сигналов на электрические сигналы. Операция умножения является основной для обработки сигналов в системах передачи и приема информации по оптическим и электронным каналам связи и осуществляется опосредованно, путем возведения в квадрат суммы двух сигналов [7,8]. Создание фотонного аналога транзистора, который реализует прямое аналоговое перемножение электрических сигналов на оптические сигналы, обеспечит физические принципы интеграции оптики и электроники.

Для решения задач приема и хранения оптической информации необходимо также устройство, которое обеспечивает совмещение нескольких функций в одном приборе, что позволит сократить время обработки оптического сигнала.

В связи с этим в работе выделены два направления в исследованиях. Первое направление связано с исследованием функциональных свойств фо-

точувствительных структур, обеспечивающих совмещение операций приема и обработки оптических сигналов. Это направление включает исследование неравновесных фотоэлектрических процессов в полупроводниках при нестационарном питании, операции перемножения оптических и электрических сигналов фоторезистивными структурами, изучение влияния кинетики на нелинейные искажения при регистрации фоторезистором модулированных оптических сигналов. Объём исследований и знаний о таких процессах пока очень мал или отсутствует. Второе направление связано с исследованием физических процессов в фоторезистивных структурах, которые выполняют функции источника излучения, а также приёма и хранения информации в виде оптического сигнала. К таким структурам относятся пленочные и электролюминесцентные конденсаторы (ЭЛК). Такие ЭЖ представляют собой симметричные структуры металл-диэлектрик-полупроводник-диэлектрик-металл (МДПДМ). Эти устройства обладают эффектом оптической памяти. В настоящее время отсутствие качественной технологии изготовления порошковых ЭЛК не позволяет совершенствовать эти устройства. Отсутствуют дублирующие методы определения параметров зонной схемы порошковых полупроводниковых материалов, на основе которых изготавливаются данные устройства.

Объектом исследования в первом направлении нами выбраны фото-резисторные симметричные структуры типа и+ -п-п+. Объектом исследования, во втором случае, являлись электролюминесцентные конденсаторы на основе порошковых люминофоров.

Предметом исследования являлись оптические методы передачи и обработки информации, фотоэлектрические явления, люминесценция.

Особенностью данной работы является сочетания физических методов решения поставленных задач, математического моделирования, технических и технологических решений, обеспечивающих реализацию физических идей.

Цель работы: Исследование неравновесных фотоэлектрических процессов в полупроводниках, функциональных свойств симметричных фоторе-зисторных структур для создания на их основе многофункциональных элементов для оптоэлектроники.

Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:

-разработать новые экспериментально-аналитические методы исследования параметров кинетики фотопроводимости;

-исследовать особенности прохождения тока через фоторезисторные структуры при нестационарном освещении и питании;

-исследовать функциональные свойства фоторезисторных структур при нестационарном возбуждении и питании;

-исследовать влияние кинетики фотопроводимости и инжекционных явлений на нелинейные искажения, вносимые фоторезистором в регистри-

руемый оптический сигнал;

-разработать новую конструкцию и технологию изготовления ЭЛК, обеспечивающего высокую точность и повторяемость результатов и обладающих эффектом памяти;

-разработать новые методы контроля глубины залегания примесных уровней, определяющих эффективность процессов электролюминесценции и оптической памяти;

-изучить физические механизмы процессов электролюминесценции и оптической памяти в щелевых планарных структурах.

Научная новизна полученных результатов и выводов.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые:

1. Предложены, разработаны и практически реализованы новые, нестандартные способы измерения параметров кинетики фотопроводимости, зонной структуры широкозонных полупроводников, методик расчета и методы исследования в области люминесценции:

- метод определения кинетических параметров фотопроводимости по зависимости среднего значения фототока от частоты модуляции возбуждающего излучения,

-способ Фурье анализа кинетики фотопроводимости с помощью переменного напряжения, приложенного к фоторезистору,

-экспериментальный способ разделения сложных спектров фотолюминесценции, электролюминесценции, фотопроводимости на элементарные полосы,

-метод нахождения среднего значения от решения дифференциального уравнения первого порядка с правой периодической частью,

- экспериментальная методика определения глубины центров захвата порошковых полупроводниковых материалов с рекомбинационным типом свечения методом термостимулированной ёмкости,

- предложен экспериментальный способ Фурье-анализа модулированных по интенсивности оптических сигналов с помощью фоторезистора.

2. Установлено, что среднее значение концентрации свободных носителей при периодическом освещении полупроводника, зависит от частоты модуляции возбуждающего излучения. Показано, что это возможно в случае различных скоростей процессов нарастания и затухания фотопроводимости.

3. Получена математическая модель многофункционального устройства на основе фоторезистора, обеспечивающего операцию прямого аналогового перемножения электрических и оптических сигналов (смесителя). Созданы математические модели управления электрическими сигналами с помощью оптических сигналов и новые устройства на основе фоторезистора для спектрального анализа модулированных по интенсивности оптических сигналов. Разработаны устройства амплитудной, фазовой модуляции электрических сигналов с низкими коэффициентами нелинейных искажений, синхронных

детекторов модулированных оптических сигналов.

4. Предложен способ совмещения гетеродинного приёма и детектирования оптических сигналов, модулированных по оптической частоте или фазе с помощью фоторезистора.

5. Проведен анализ влияния кинетики фотопроводимости, инжекционных свойств контактов на нелинейные искажения, вносимые фоторезистором в регистрируемый оптический сигнал.

6. Создана новая конструкция и технология изготовления планарных порошковых ЭЛК, совместимая с современными технологиями полупроводниковой электроники. Установлена теоретически и экспериментально проверена математическая модель скорости ионизации полем центров свечения в ЭЖ.

7. Экспериментально обнаружено методом термостимулированной ёмкости (ТСЕ) явление переселения носителей заряда в люминофоре гп8-1п через примесные уровни без выхода их в зону проводимости.

8. Обнаружено в разработанных электролюминесцентных конденсаторах явление оптической памяти. Предложено новое многофункциональное опто-элекгронное устройство, обеспечивающее совмещений функций излучения, приема оптических сигналов и их запоминания.

Практическая ценность результатов.

Результаты теоретического анализа и проведенных экспериментальных исследований фотоэлектрических явлений в полупроводнике при динамическом возбуждении расширяют существующие представления о физических процессах поглощения света в полупроводнике и функциональных свойствах фоторезистивных структур. В процессе работы получены следующие практические результаты:

1. Разработаны новые методики для исследования кинетики фотопроводимости; разделения сложных спектров фотолюминесценции, электролюминесценции, фотопроводимости на элементарные полосы. Получен новый способ Фурье-анализа кинетики фотопроводимости.

2. Предложен фотонный аналог транзистора на основе фоторезистора, обеспечивающий прямое аналоговое перемножение оптических и электрических сигналов. Разработаны и защищены патентами новые конструкции передатчиков, модуляторов, анализаторов спектра электрических сигналов, обеспечивающие значительное упрощение конструкции и имеющие более низкий коэффициент нелинейных искажений по сравнению с аналогами.

3. Предложен новый способ гетеродинного приема оптических сигналов модулированных по оптической частоте с помощью фоторезистора, обеспечивающий совмещение гетеродинного приема с синхронным детектированием оптических сигналов.

4. Предложена новая конструкция и технология изготовления электролюминесцентного источника света и оптической памяти.

5. Создана новая экспериментальная методика определения глубины

центров захвата в люминофорах с рекомбинационным типом свечения. Определена зонная схема люминофора гп8-1п.

Практические результаты работы составили основу одного авторского свидетельства на изобретение, 5 патентов на изобретения и полезные модели.

Основные положения и результаты, выносимые автором иа защиту:

1. Экспериментальный метод определения параметров кинетики фотопроводимости по измерению среднего значения фототока.

2. Экспериментальные исследования и математические модели функциональных свойств фоторезистора, обеспечивающего совмещение функций приёма и обработки оптических сигналов. Аналоговый прямой перемножитель оптических и электрических сигналов на основе фоторезистора. Математические модели и экспериментальные исследования устройств, выполненных на основе фоторезистора: синхронного детектора и анализатор спектра гармоник оптических сигналов модулированных по интенсивности, гетеродинного приёмника и детектора оптических сигналов модулированных по оптической несущей.

3. Фотонный аналог транзистора на базе резисторного оптрона. Математические модели и экспериментальные исследования амплитудных, балансных и фазовых модуляторов электрических сигналов, синхронных детекторов амплитудно, частотно и фазомодулированных электрических сигналов, анализатора спектра электрических сигналов, выполненных на основе фоторезистора. Математические модели и экспериментальные исследования нелинейных искажений, вносимых фоторезистором в регистрируемый сигнал.

4. Конструкция и технология изготовления щелевых планарных электролюминесцентных конденсаторов на основе порошковых люминофоров. Экспериментальные исследования и математические модели кинетики скорости генерации носителей и кинетики процессов свечения электролюминесценции.

5. Математическую модель и ёмкостной метод определения глубины центров захвата в порошковых люминофорах с рекомбинационным типом свечения.

6. Экспериментальные исследования и математические модели эффекта оптической памяти в щелевых планарных МДПДМ структурах на основе широкозонных полупроводников.

Апробация. Основные результаты диссертации доложены и обсуждены на 8-ой Всесоюзной конференции по микроэлектронике (Москва, 1978); на 2-м Всесоюзном совещании по широкозонным полупроводникам (Ленинград, 1978); на Республиканской конференции по фотоэлектрическим явлениям в полупроводниках (Ужгород, 1979); на 2-м Всесоюзном совещании по глубоким уровням в полупроводниках (Ташкент, 1980); на V Всесоюзном совещании «Физика и техника применения полупроводников А2В6» (Вильнюс, 1983); на IX Всесоюзной конференции по светотехнике (Рига, 1987); на VI Всесоюзном совещании «Физика, химия и технология люминофоров» (Став-

рополь, 1989); на II Всесоюзном совещании «Материалы для источников света и светотехнических изделий» (Саранск, 1990); на VII Всесоюзном I Международном совещании «Физика, химия и технология люминофоров» (Ставрополь, 1992); на Международной конференции «Осветление -96» (Варна, Болгария, 1996); на Всероссийской научно-технической конференции «Перспективные материалы и технологии для средств отображения информации». (Кисловодск, 1996г.); на Международной научно-технической конференции «Проблемы и прикладные вопросы физики» (Саранск, 1997); на III Всерос. науч. - технич. конф. Светоизлучающие системы. Эффективность и применение. (Саранск, 2001г.); на V международной конференции «Оптика, оптоэлектроника и технологии» (Ульяновск, 2003г.); на 3-ой межрегион, науч. шк. для студ. и аспирантов «Материалы нано- микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение» (Саранск, октябрь, 2004 г.); на научной сессии, посвященной дню радио (Российское научно-техническое общество радиотехники, электроники и связи им. A.C. Попова, (Москва, 17-19 мая, 2005 г); на 7-ой Всерос. молодеж. науч. шк., «Материалы нано- микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение» (Саранск, октябрь 2008г.)

Публикации. Материалы диссертации отражены в 46 работах. Из них 11 работ опубликованы в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, отражены в 1 авторском свидетельстве, 5 патентах на изобретения и 29 работ были опубликованы в тезисах Международных, Всесоюзных и Всероссийских конференциях.

Личный вклад автора. Автору принадлежит выбор основных направлений исследований по теме работы, создание экспериментальных установок и методик исследования. Проведение экспериментальных исследований, обработка и анализ экспериментальных результатов, разработка математических моделей, выполнены либо лично автором, либо при его непосредственном участии. В совместных публикациях соискателю принадлежит ведущая роль в постановке задач, объяснении и обосновании с физической точки зрения рассматриваемых процессов и явлений.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы 283 стр., включая 137 рис. и 16 таблиц. Список литературы состоит из 164 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится общая характеристика работы, обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель и основные задачи исследования, приведены основные результаты и положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен критический анализ проблемы увеличения скорости обработки информации, рассмотрены пути решения этой задачи,

которые реализуются в ведущих лабораториях мира. Отмечается, что для решения этой задачи должны быть решены две проблемы. Первая проблема заключается в совмещении оптических устройств с элементами кремневой электроники [5]. Эти работы не только пребывают на начальных этапах, но и весьма дороги по сравнению с традиционными технологиями на базе меди. Вторая проблема по интеграции оптики и электроники связана с обеспечением непрерывности перехода из оптических систем передачи данных в электронные системы обработки сигналов. В обзоре отмечается, что вторая проблема может быть решена в рамках нового направления в электроники, которое называется функциональной оптоэлектроникой [3, 6]. В главе рассмотрены результаты исследований по кинетике фотопроводимости, методы определения кинетических параметров. Отмечается отсутствие исследований нестационарной фотопроводимости при нестационарном питании, особенности поведении среднего значения фототока при нестационарном питании. В обзоре по функциональным возможностям фоторезистора отмечается, что фоторезистор в системах оптической обработки информации, в оптоэлектрони-ке в основном применяется для регистрации оптического излучения и для гальванической развязки. В ряде случаев его используют в качестве прерывателя электрических сигналов, с целью дальнейшего их усиления. Делается вывод о необходимости подробных исследований функциональных свойств фоторезистора для решения задачи непрерывности перехода из оптических каналов в электронные каналы. Отмечается, что у нас в стране и за рубежом отсутствуют исследования нелинейных искажений, вносимых фоторезистором в регистрируемый сигнал.

Рассмотрены технология изготовления, функциональные возможности существующих плёночных и порошковых ЭЛК. Отмечается возможность изготовления устройств оптической памяти на основе таких устройств. Показано, что устаревшая технология изготовления порошковых ЭЛК не позволяет совершенствовать параметры таких устройств. Делается вывод о необходимости разработки новой технологии изготовления порошковых ЭЛК, совместимой с технологиями микроэлектроники.

Во второй главе рассмотрены применяемые для исследований экспериментальные установки, разработанные методики определения кинетических параметров фотопроводимости и параметров зонной структуры материалов, технология изготовления планарных щелевых структур для электролюминесцентных конденсаторов, фоторезисторов. Основой установки является монохроматор ДМР-23 с вакуумным криостатом. Установка позволяла проводить спектральные, электрические, оптические, емкостные измерения фоточувствительных и люминесцирующих структур в диапазоне температур 77-500 К. Для исследований использовались фоторезисторы (симметричные планарные структуры типа п+ —п — п+ ) на основе высокоомного кремния или Сей. В качестве электролюминесцентного источника света и ячейки оп-

тической памяти нами применялась запатентованная оригинальная конструкция. Новый электролюминесцентный источник света представлял собой пла-нарную систему, состоящую из проводящих дорожек (электродов), расположенных в одной плоскости. Алюминиевые электроды были нанесены методом фотолитографии на ситалловую подложку с расстоянием между соседними дорожками с/ = 40, 70 и 128 мкм и шириной дорожки И = 17, 30 и 78 мкм соответственно (рис.1). Изолятором служил слой окисла алюминия на поверхности дорожек. Полученные структуры аналогичны структурам типа МДПДМ. Предельно допустимая амплитуда напряжения, подаваемая на образцы, составляла 400 В.

\.Ч

Рис.1. Конструкция пленарного электролюминесцентного конденсатора: 1 - ситалловая подложка; 2 — алюминиевые электроды; 3 - слой люминофора. А-вид сверху, Б-вид с боку.

Люминофор наносился поверх контактов в виде спиртовой суспензии без связующего материала. Это позволяло проводить исследование электролюминесценции и полевых эффектов в «чистом» виде, исключая влияние материала связки на электрические и оптические свойства структур. Простота нанесения и снятия слоя люминофора без повреждения структуры, позволяла многократно использовать одну и ту же матрицу, что способствовало повторяемости результатов. Для анализа кинетики фотопроводимости использовалась зависимость среднего значения фототока от частоты модуляции светового потока и закона рекомбинации свободных носителей. Эта методика подробно рассмотрена в третьей главе. Для разделения сложных спектров люминесценции, электролюминесценции, фотопроводимости применялся экспериментальный метод, основанный на разной зависимости амплитуды переменной составляющей в полосах спектров от частоты следования возбуждающих импульсов.

Третья глава посвящена исследованию особенностей регистрации фоторезистором модулированных оптических сигналов. В случае нелинейной

кинетики фотопроводимости следует ожидать зависимости среднего значения фототока от частоты модуляции светового потока и закона рекомбинации свободных носителей. Рассмотрение проведено для однородной генерации носителей светом в объеме полупроводника и омических контактов. Для собственного полупроводника, при межзонном периодическом возбуждении, кинетика изменения концентрации свободных носителей зарядов описывается уравнением:

codn/dy = A(y)-<p(n), (1)

где А (у) - скорость генерации неравновесных электронов, ср (и) - скорость рекомбинации электронов, y = at, со - круговая частота. Покажем, что среднее значение концентрации неравновесных носителей (КНН), а, следовательно, и фототока зависит от частоты модуляции светового потока со. В предельных случаях, когда со -» 0 и со —»°о, можно найти значения КНН, не решая уравнение (1). При 0 (период Г-»со, квазистационарный режим) dn/dt ж 0, если t < Т. В этом случае п равно:

ñ = ^-2\<p-\A{y)]dy. (2)

2яг 0

Рассмотрим другой предельный случай: со -> °о, Т -> 0. При высоких частотах [су» l.K(p{n)¡n~\ КНН не успевает отслеживать изменение светового потока, следовательно, и«я. Интегрируя (1) при указанных граничных условиях и учитывая, что <p(ñ) = const и dñ/dy = 0, получим:

" 2/г

^ í^^ ' (3) /о

где у/ - функция, обратная функции <р. Из выражений (2) и (3) следует, что среднее значение КНН при частотах со —» 0 и £» -> оо отличаются и зависят от частоты модуляции, формы импульсов возбуждающего излучения. Предложенный способ нахождения ñ исключает необходимость решения дифференциального уравнения (1). С помощью уравнений (2) и (3) были найдены предельные значения для ñ, среднего значения фототока 7 при прямоугольных импульсах оптического возбуждении и при треугольной форме оптических сигналов. Предельные значения для и в двух перечисленных случаях равны:

а) "г=ncn/g, б) йг_>0=(1lg)Vkncm, (4)

а) «г^о="с«/21/А, б) ñT^=kncm/(k +1), (5)

где (A/aflk =пст - КНН при возбуждении интенсивностью Ф0, g-скважность прямоугольных импульсов света. Полученные выражения могут быть использованы для определения закона рекомбинации (к). Например,

при высоком быстродействии фоторезистора, когда сложно получить прямоугольные импульсы света с фронтом г « пст /а<р(пст), можно воспользоваться соотношением (5 б) при 71 —»со для вычисления А::

к = 1/(1ст-1), (6) где 1ст - фототок при стационарном возбуждении; I - среднее значение фототока при периодическом возбуждении сигналом пилообразной формы при Т оо. В диссертации получены аналитические выражения п(Т) при квадратичной рекомбинации [<р(п)=уп ], рекомбинации вида предельные значения для п в этих случаях. Анализ экспериментальных результатов и полученных моделей показывает, что при к<1,п уменьшается с увеличением частоты модуляции света. При этом для времени жизни свободных носителей при наличии возбуждения и снятии возбуждения, выполняется соотношение т3<тн. При к > 1 «растет с увеличением частоты модуляции света, при этом т3 > тн. Полученный вывод экспериментально подтвер-ждется на фоторезисторах на основе Сей, (рис. 2, 3,4).

I, отн.ед. 20 10

О

А 1 1ср,мкАу "2 т

_____,_ 16 12 8 4

Ч \ У

\ ! 1

/ ■/........... ч\ч

—.. 1 ! 1

4 /,мс

100 200 300 400 />кГц

Рис. 2. А - Экспериментальные осциллограммы нарастания (1) и затухания

(2) фототока фоторезистора на основе Сей, тн =610 с.т. т3 >тн. Б

го значения фототока от частоты

* 2 • 10 е.,

3 ^ !.н. г» - Теоретическая (1) и экспериментальная (2) зависимости средне-

I. от.ед. 0,3 0.2 0.1 0

А 15

-.............. *

У

\ т..... 1 / 1 1

\ / *

\ у !

1ср,мА 0,8

0,6

0,4

0,2

0

К •1 Б ...2

------I

/,мс

100 200 300 400 /кГц

Рис. 3. А - Экспериментальные осциллограммы нарастания (1) и затухания (2) фототока фоторезистора на основе С(13, легированного бором, путем ион-

—3 — 3

ной бомбардировки (£=100кэВ). тн =2-10 е., т3 =0.25-10 с. Б - Теоретическая (1) и экспериментальная (2) зависимости среднего значения фототока от частоты.

. _ - - Эксперим. Теория

18 21 24 27 30 £ кГц

Рис. 4. Экспериментальная и теоретическая зависимости среднего значения фототока фоторезистора на основе 81 от частоты модуляции светового потока. Параметр к=1,3641791- рассчитан с помощью соотношения (4 б)

Среднее значение квантовой эффективности фотоприемника может быть записано в виде:

П=(п+р)/Я. (7)

Значения п, р зависят от частоты модуляции света, а среднее значение фотонов (Ы), падающих на поверхность фотоприемника, остается постоянным с изменением частоты модуляции света. Следовательно, квантовая эффективность фотоприемника может изменяться при неизменной средней интенсивности (мощности) падающего излучения. Объясняется этот факт тем, что при изменении частоты следования световых импульсов, изменяется средняя запасенная внутренняя энергия. Это значит, в динамике изменяется средняя доля поглощенного света, которая идет на изменение внутренней энергии.

Четвертая глава содержит описание результатов исследования функциональных свойств фоторезистора, математического моделирования и экспериментального исследования процессов, обеспечивающих совмещение функций приёма и детектирования модулированных оптических сигналов в самом фотоприёмнике, а также способ управления электрическими сигналами с помощью оптических сигналов устройством на основе фоторезистора.

Операция умножения является одним из основных способов оптической и электронной обработки информации и осуществляется опосредован-

но, путем возведение в квадрат суммы двух сигналов. В отличие от аналогового транзисторного перемножителя, фоторезистор, может осуществлять непосредственное перемножение двух сигналов, один из которых оптический (Ф), а другой напряжение, приложенное к фоторезистору (Ц).

I = <т(Ф) 1/, (8)

где ст(Ф)-проводимость, сг(Ф) ~ Ф. Согласно (8) ток на выходе фоторезистора пропорционален произведению двух сигналов. Рассмотрим процесс совмещения функций приёма и синхронного детектирования модулированных оптических сигналов в самом фотоприёмнике. Для обсуждения принципиальных вопросов, связанных с функциональными возможностями фоторезистора, будем в дальнейшем полагать, что проводимость обусловлена носителями одного знака (электронами), полупроводник является беспримесным. Генерация светом свободных носителей в объеме образца является однородной, т.е. с1<1/а, где а - коэффициент поглощения полупроводника, с1- его толщина. Постоянную времени жизни свободных носителей (г„) будем считать малой 2я7г„ » N0., где N0. - наивысшая частота в спектре модулированного по интенсивности света. Пусть поднесущая оптического сигнала получена в результате модуляции интенсивности света с частотой а>. Оптический амплитудно-модулированный по интенсивности сигнал имеет вид:

N

Ф = Ф0(1 + с05(<а/))+]Г[Ф* (СОБ((Ю - Ш) о + С08((© + Ш)0)], (9) к=1

где со - частота поднесущей оптического сигнала, Ш - частоты гармоник модулирующего сигнала. В этом случае возможно совмещение в фотоприемнике приема оптического сигнала и синхронного детектирования при подаче на фоторезистор напряжения \] -I]тсоъои с частотой поднесущей со. Сигнал на выходе фоторезистора будет содержать модулирующий сигнал:

N г

/ = собШ/. (10)

*=! 2

Гармоники с частотами равными а>,2а> могут быть удалены на выходе фоторезистора фильтром низких частот. Рассмотрим процесс детектирования в случае угловой модуляции поднесущей. Пусть оптический сигнал с угловой модуляцией поднесущей при индексе угловой модуляции т «1 имеет вид: ф(/) = Фт[1 + 3т(«/ + т5тП0]- (Ш

При подаче на фоторезистор напряжения 11 = ит со& ал с частотой, равной частоте поднесущей а, сигнал на выходе фоторезистора будет содержать модулирующий сигнал, который может быть выделен фильтром низких частот:

1 = (т1т/ 2)зтШ. (12)

Если оптический сигнал модулирован по оптической частоте, то для

детектирования оптических сигналов применяется гетеродинный метод приема сигналов. Для выделения информации из колебаний промежуточной частоты используется электрический детектор. Применение высокочастотного питания фоторезистора, с частотой равной промежуточной, позволяет осуществить синхронное детектирование такого сигнала без применения электронных детекторов. Рассмотрим математическую модель этого процесса. Пусть Ес и Ег напряженности электрического поля оптического сигнала несущего информацию, и оптического сигнала гетеродина; сос, а>г - соответственно частоты оптического сигнала и сигнала гетеродина, отличающиеся на частоту радиодиапазона. Мощность оптического сигнала на частоте радиодиапазона (сог - о>с) равна:

Pc{t) = -mc)t + 0(0], (13)

где Рс, Р,- мощности оптического сигнала и сигнала гетеродина. Ток фоторезистора при подаче переменного напряжения Umúncot будет содержать гармонику сигнала, мощностью Рс (t), при условии 2л / г «(сог - сос).

/ = I0 sin wt + Д/{1 + cos[(ü>_, -a¡c)t + 0{t)]) siníot , (14)

где /q = a0Um, AI = AcsUm, erg - темновая проводимость, Act - фотопроводимость, т -постоянная времени фоторензистора. При выполнении условия: со — а>г - а)с, 0(t)«л 12 на выходе фоторезистора появится составляющая тока, пропорциональная сигналу сообщения:

7С=(Д//2Ж0- (15)

Следовательно, фоторезистор, в данном случае, выполняет одновременно три функции: 1) регистрирует модулированный оптический сигнал и сигнал гетеродина; 2) осуществляет смешивание оптического сигнала и сигнала гетеродина; 3) осуществляет операцию детектирования при подаче на него переменного напряжения с частотой со = (ог -сос. Такое решение, во-первых, резко упрощает схему приема и обработки оптического сигнала, несущего информацию. Во-вторых, повышает качество обработки информации за счет снижения нелинейных искажений и, в-третьих, сокращает время задержки сигнала.

Рассмотрим возможность управления электрическими сигналами при помощи оптических сигналов устройством на основе фоторезистора. Смеситель (перемножитель) сигналов является базовым элементом многих радиотехнических устройств, например модуляторов.

Пусть оптический сигнал, несущий информацию за счет модуляции по интенсивности, имеет вид:

Ф = Ф0 + £[Фа(1 + со5(Ш/ + ^))], (16)

ы\

где Ф0 - постоянная составляющая интенсивности света, Фк, Ю, у/к- соот-

ветственно амплитуда, частота и фаза гармоник, изменяющейся во времени интенсивности света. Подавая на фоторезистор высокочастотное напряжение вида U = Um cos cot, при условии 2ж/тп » N Q, получим выражение для тока на выходе фоторезистора:

N j N j

I = I„coscot + cos[(iy-Ai2)/ + ^]+ соз[(ю + Ш)? + ^], (17)

4=1 2 4=1 2

op

где I„ = ZQ + Л/ + , со — частота высокочастотного сигнала, Um - ампли-4=1

туда переменного напряжения, 10 -темновой ток, ДI - фототок при освещении интенсивностью Ф0, 1к- фототок при освещении интенсивностью Фк, NQ - наивысшая частота в спектре модулированного по интенсивности света. Из выражения (17) следует, что фоторезистор может выполнять функцию модулятора (смесителя) двух сигналов с частотами кП и со, ив внося, в отличие от транзистора, дополнительных гармоник, кратных кС1 и со, поэтому нет необходимости применения дополнительных фильтров. Используя выражения (17), получим соотношение для глубины модуляции амплитуд-но-модулированного (AM) сигнала:

Л/= /*//. (18)

Из (18) следует, что М < 1, т.к. всегда выполняется неравенство 1к <1. С помощью фоторезистора можно проводить спектральный анализ модулированных по интенсивности оптических сигналов и электрических сигналов. При К)»® на выходе фоторезистора появится низкочастотный ток с амплитудой пропорциональной амплитуде к-ой гармоники исследуемого сигнала. Следует отметить, что в качестве анализируемого сигнала может выступать приложенное к фоторезистору напряжение или модулированный по интенсивности оптический сигнал. Простейшая действующая схема анализатора спектра гармоник модулированных по интенсивности оптических сигналов представлена на рис.5.

4

Ф

1 4

Рис. 5. Простейшая схема анализатора спектра: 1 - фоторезистор, 2 - перестраиваемый генератор, 3 - гальванометр магнитоэлектрической системы, 4-источник света

В таблице 1 приведены данные по спектральному анализу прямоугольных импульсов света (скважностью g = 2) с частотой следования импульсов 100 Гц. Там же приведен спектральный состав меандра с я = 2.3а единицу принята амплитуда первой гармоники. Вплоть до девятой гармоники наблюдается совпадение в пределах 1% .соответствующее точности измерения гальванометра (М-95). В качестве фотоприемника использовался фоторезистор на основе высокоомного кремния.

Таблица 1

к ^^ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Эксперимент 1 0 0,33 0 0,2 0 0,14 0 0,11

Расчет 1 0 0,333 0 0,2 0 0,1428 0 0,111

Следует отметить, что рассмотренный способ получения АМ-колебания не позволяет получить балансно-модулированное колебание. Рассмотрим другой способ подачи несущего колебания на фоторезистор, позволяющий получить балансно-модулированное колебание. Пусть в качестве несущего сигнала выступает оптический сигнал, модулированный по интенсивности с частотой несущего сигнала (<»):

<Z> = <Z>0(l + cosffl/). (19)

Модулирующим сигналом будем считать однотональный сигнал вида:

U = U0+UmcosQ.t. (20)

Ток на выходе фоторезистора будет равен:

1 = 10 + А/0 + Д/0 cos а) Г + /т0 cos fif + Мт cos Qi + Мт cos a t cos Qt, (21) где I0 = CqUq— темновой ток при постоянном напряжении U0; AIQ = AoU0 -фототок при напряжении U0; AIm -h.oUm - фототок при напряжении Um; Im0=cr0Um - темновой ток. Выражение (21) содержит амплитудно-модулированный сигнал. В данном случае глубина модуляции равна:

M = &IJU0=UJU0. (22)

Так как Um может быть больше U0, то возможно получение балансно-модулированного колебания. Но при этом необходимо применение фильтра высоких частот для удаления низкочастотного колебания lm0 cos Clt. На рис. 6 приведены экспериментальные и расчетные осциллограммы балансного колебания, полученного с помощью фоторезистора на основе высокоомного кремния. Второй способ позволяет получать AM и балансно-модулированное колебания, при отсутствии нелинейных искажений модулирующего сигнала, в том числе в случае нелинейной кинетики фотопроводимости. Достоинствами обоих способов получения AM сигналов с помощью фоторезистора является простота конструкции и идеальная гальваническая развязка несущего и

модулирующего колебания.

Таким образом, проведенное рассмотрение показывает, что в фоторезисторе возможно совмещение операций приема и обработки (детектирования) модулированных оптических сигналов. Совмещение в фотоприемнике функций приема и детектирования, без элементов электроники, позволит выносить электронику на периферию, обеспечивая с помощью неё только процессы усиления и фильтрации сигналов.

Рис. 6. Экспериментальная (1) и теоретическая (2) осциллограммы балансно-модулированного колебания на выходе фильтра. Коэффициент передачи фильтра на частоте модуляции (О = 500Гц) равен 0,1. со-частота несущего сигнала. а>/С1 = 20(1).

Такое решение позволяет обеспечить непрерывный переход из оптических систем передачи данных в электронные. Фоторезистор можно назвать фотонным аналогом транзистора, выполняющим функцию прямого аналогового умножения сигналов. Фоторезистор может заменить транзистор в системах обработки электрических сигналов с помощью оптических сигналов, обеспечивая гальваническую развязку и повышение точности преобразования электрических сигналов.

В пятой главе изучаются нелинейные искажения, вносимые фотоприемником в регистрируемый модулированный по интенсивности оптический сигнал. Рассмотрено влияние кинетики фотопроводимости, инжекцион-ных явлений, схемы измерения на нелинейные искажения сигнала на выходе фоторезистора.

Реальный фоторезистор является нелинейным элементом, даже при омических контактах и однородной генерации носителей светом в объеме. Нелинейная зависимость проводимости фоторезистора от уровня освещения связана с нелинейной кинетикой процессов рекомбинации. Кинетическое уравнение при гармоническом возбуждении в рамках ранее принятых приближений запишется как:

с1Ап1& = А( 1 - соэсй) - 2уп0Ап - уАп1, (23)

где п = п0 + Ап, р- р0+ Ар, п = р, А - скорость генерации носителей све-

том, А = %а/ЗФ0/2, а-коэффициент поглощения света, /^-квантовый выход, Ф0-интенсивность света в квант/сек-м2, Я, Я - коэффициент отражения, 1/2?я0 = г„ - время жизни свободных носителей при низком уровне освещения. При высоком уровне инжекции Дп»п0, решение (23) в квазистационарном приближении со « 2лл[уА , может быть найдено в аналитическом виде. Полагая ¿Ап/Ж я 0, получим:

г—т' аЯ

Ап ч 2А

' У V /

эт

2

(24)

Разлагая выражение (24) в ряд Фурье, определим коэффициент нелинейных искажений (КНИ), вносимых фоторезистором при квадратичной рекомбинации:

5 = 3 ¿(4 к1 -1)"2 = 0,2277181.. (25)

к=г

Это предельное значение КНИ фоторезистора в случае квадратичной рекомбинации, работающего при условии со« 2Ку[уА . Рассмотрим промежуточные случаи. Разделим соотношение (23) на 2

сШг'/сЬ' = А'(1- со5й)'0 - Ап' - Ап'2 /2, (26)

где Ли/>¡0 = Ап'- относительная концентрация, &'=с!¡/т„, А' = А/2уп$ - относительная скорость генерации свободных носителей. В уравнении (26) постоянная времени при низком уровне возбуждения равна единице, следовательно, со' - 2ятп/Т, со' = 2л - граничная частота при низком уровне инжекции. Для сравнения с экспериментом использовались следующие соотношения, полученные из (26), при стационарном освещении интенсивностью Ф0 при условии с1п'1&' = 0:

А'=[{Апс1п0+\)2-\]/2, Апс/п0=(1с-!,)/!,, (27)

где Апс /щ - отношение стационарной неравновесной концентрации свободных носителей к равновесной; I, - темновой ток; 1С - ток при стационарном освещении интенсивностью Ф0, измеряемые экспериментально. При расчетах была обнаружена закономерность, которая связывает КНИ (5) с глубиной модуляции (М):

5 «25 М. (28)

На рис. 7 приведены теоретические и экспериментальные зависимости КНИ в зависимости от уровня возбуждения и глубины модуляции. Уровень возбуждения рассчитывался из соотношения У = Апс/п0 = (1с-1,)/11. Вплоть до высокого уровня возбуждения (У = 6) КНИ линейно зависит от глубины модуляции. Все расчеты были проведены при низкой частоте о = 0,01 с"1, которая значительно меньше граничной частоты, равной 2л. Приемлемые нели-

ненные искажения, менее одного процента, могут быть получены при глубине модуляции менее 0,05. Для исключения нелинейных искажений модулирующего сигнала он должен подаваться на фоторезистор в виде напряжения, а высокочастотный - в виде модулированного по интенсивности оптического сигнала (см. главу 4). В этом случае нелинейные искажения будут обусловлены только устройством, преобразующим сигнал сообщения в напряжение.

20

10

,----Зэке., % - Эгеор.-Гп 1

115 ! * 1 1

1 1

|

1 ! ; ) ! .........;......>■

20

10

Б экс., % Бтеор.,%

0,4

0,6 М

3 Дп'

Рис. 7. Экспериментальная и теоретическая зависимости КНИ: 1- от глубины модуляции М, 2-от относительной концентрации Дп' = Дл/«0.

В диссертации рассмотрен случай межзонной кубической рекомбинации вида:

<1Ы!Ж' = А'{ 1 - соя«'/') - (Дя')\ (29)

где Дп' = Дп/п0 - относительная концентрация, Л' = а(уп§ - относительная скорость генерации. В случае Ап' = 10 КНИ достигает значения 34,6%.

Анализ влияния примесей на нелинейные искажения фототока проведен на примере полупроводника с двумя примесными уровнями. Кинетические уравнения в безразмерных координатах для полупроводника с донор-ным и рекомбинационным уровнями записаны в виде:

" = (В' -N'0- Ш') Ф' -(1 +Дп')(^о +длО + -1 - Ди' + Л^ + ДЛО -

Л

¿ЛАГ <Й

- /(1 + Дя')(1 + Ап' -Щ- Ш'), = (В'-№0-Ш')Ф'-(1 +Д и') +М'),

(30)

(31)

где АИ' = Ш/п0 - относительная концентрация ионизованных центров рекомбинации; Ап' = Ап/п0 -относительная концентрация электронов, инжектированных светом в зону проводимости; Л' = Л/п^-относительная концентрация центров захвата (ловушек); а' - а/Рщ -относительная скорость теплового освобождения ловушек; у' = у/р - относительный коэффициент захвата электронов из зоны проводимости ловушкой; Ф' = Ф/Рщ - относи-

тельная интенсивность возбуждения; t' = tßn0 -относительное время, измеренное в единицах 1¡ßn0. В таблице 2 приведена зависимость КНИ (S при-. мес., %).) от относительной избыточной концентрации (Дп/п0) при гармоническом возбуждении для рассматриваемой модели в квазистационарном приближении (Т »1/ßn0). Там же приведены эти данные для собственного полупроводника (Scoöct., %.). КНИ примесного полупроводника при одинаковом уровне возбуждения почти в два раза меньше чем у собственного. В примесном полупроводнике КНИ достигает 2%, при относительном уровне возбуждения равным 0,4. Это означает, что в примесном полупроводнике возможно получение более глубокой модуляции при меньших нелинейных искажениях. Расчет проводился при следующих данных: частота/ = 1/Т =0.01 в единицах ßn0, Л' = 50, / = 2, со' = 0.04898.

___Таблица 2

м 0,09 0,17 0,23 0,286 0,33 0,5 0,67 0,75

Ли/ п0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 2 4 6

^собст? % 2,27 4,16 5,76 7,13 8,32 12,46 16,5 18,46

•^ггоимес» % 1,13 2,09 2,92 3,65 4,3 6,7 9,6 11,4

Для анализа нелинейных искажений, связанных с контактной инжекци-ей, мы воспользовались феноменологическим соотношением для переменного тока:

J - /4|cos со t\b cos со t, (32)

где А - const, зависящая от типа и параметров полупроводника, амплитуды напряжения; Ъ- параметр, который изменятся от 0 до 1 в зависимости от уровня и вида инжекции. Выражение (32) справедливо при со « 2я/тд, где тд -время диэлектрической релаксации. На рис.8 представлена зависимость КНИ от уровня инжекции Ь.

20

А )

).________

)_____ ^ ......|............ — -—

—>

О

0,4 0,8 1Д 1,6 2 b Рис. 8. Зависимость коэффициента нелинейных искажений S от уровня инжекции b

В случае кубического закона инжекций КНИ может достигать 80%. Следовательно, для обеспечения малых нелинейных искажений, необходимо избегать таких режимов работы.

Шестая глава посвящена технологии изготовления и исследованию порошковых электролюминесцентных структур, совмещающих в себе функции источника излучения и оптической памяти.

В настоящее время исследователи в основном заняты изучением плёночных ЭЛК, полученных методом эпитаксии на подложке. Такие ЭЛК обладают более высокими параметрами, чем порошковые. Основным недостатком пленочных ЭЛК является малая площадь излучения и сложность изготовления. Устаревшая технология изготовления порошковых ЭЛК- главное препятствие их применения и совершенствования. Поэтому нами была разработана новая конструкция и технология изготовления порошковых ЭЛК, совместимая с технологией применяемой в микроэлектронике, описание которой приведено во второй главе. Новые порошковые ЭЛК обеспечили высокую повторяемость результатов и возможность исследования электролюминесценции в отсутствии связующего. Высокое качество современных порошковых люминофоров, простота разработанной нами технологии изготовления ЭЛК на их основе, высокая светоотдача, сравнимая с плёночными ЭЛК, делают перспективными порошковые ЭЛК для создания различных устройств на их основе.

Ф, от.ед. 0^5

0,15

0,05

и,В

■300

и

Ф

Ф, ЗТ.5Д

0.10.06 0.02

и

V

.ф

15

25

35

<5

1,мкс

гз ш адо ют

1:,мкс

Рис. 9. Осциллограммы свечения люминофора ЭЛ-515 при различной длительности фронта нарастания импульса напряжения 1и для импульса включения (и0 = 299В, Т= 5,7Т0"3с, Т\ = 2,9-10"3с) и значения энергии излучения IV за. период: 1 - 1¥=23 отн.ед., г„=10мкс; 2 - 1^=23 отн.ед., /и=40мкс

Эффективность процессов электролюминесценции, как показывает эксперимент, зависит от величины приложенного напряжения и скорости изменения напряжения. Из проведенных нами экспериментов видно (рис. 9), что мгновенное значение интенсивности люминесценции вспышки включения резко изменяется при изменении длительности фронта нарастания. Вре-

мя нарастания (/И)свечения у вспышки включения всегда заканчивается в момент (Г) прекращения нарастания импульса напряжения (рис. 9). Этот факт позволил нам сделать вывод о функциональной зависимости, между скоростью генерации и скоростью изменения напряжения:

G = к f(U-Un)dU/dt, (33)

где к = const, f(U - U„) - непрерывная функция, пропорциональная вероятности ионизации полем; U - значение напряжения в данный момент времени; U„ - пороговое напряжение, соответствующее началу процесса ионизации.

Соотношение (33) верно при U >U„. Покажем, что в этом случае энергия излучения не будет зависеть от длительности фронта импульса, а будет определяться только значением порогового напряжения и максимальным

значением напряжения в импульсе. Известно, что

• '«

W — yh vN , где N = \G{t)dt, (34)

'п

поэтому:

'« и0

W -)hvN* = yhv \G{t)dt =yhv \f(U -U„)dU = yhv[f(U0 -Un)~F(0)]. (35)

t U

'n n

*

Здесь N - число ионизованных центров свечения, /„ - время достижения напряжения величины, равной пороговому, tu - время окончания процесса ионизации. tu~T, где Т- время нарастания напряжения до Uo, у - квантовый выход. F(0) = О, так как /(0) = 0. Из (35) следует, что энергия вспышки зависит от значения порогового напряжения (U„) и максимального значения напряжения (U0). Из (33, 34, 35) при Uq =аТ, U0 » Unполучим:

W = yhvkUll2-yhvka2T ¡2. (36)

Из (36) следует известный экспериментальный закон JW~Т, реализующийся при линейном нарастании приложенного напряжения U0 = aT. Проведенный эксперимент показал, что зависимости, построенные в координатах In W, ln(£/0 -U„) для люминофора ЭЛ-515 и для люминофора ЭЛ-525 при различных частотах переменного напряжения, являются линейными. Следовательно, зависимость энергии W (яркости В) от напряжения в произвольном случае должна иметь вид:

tV,B~(U0-Uny. (37)

Следовательно выражение для скорости генерации, согласно (37), равно:

G = dN* Idt = (yhv)~ldW/dt ~ d(U - U„)s I dt = s{U-U n)s~l dU I dt. (38) Согласно проведенным экспериментам, энергия вспышки включения равна

энергии вспышки выключения при ТХ,Т2 »tu и tu «т. Используя этот результат и выражения для скорости ионизации полем (33) и (38) нами получено дифференциальное уравнение процесса кинетики при условии, что tu>f.

dN/dt = G-N/tdp-4(N)*G/2-4(N), (39)

где lF(iV) - функция, характеризующая скорость рекомбинации свободных носителей на центры свечения. Используя равенство (39), с учетом переходных процессов в цепи, содержащей активное сопротивление и емкость, получим:

dNIdt = kUl(2RC)~x[\ - exp(-///?C)]exp(-z / RC) - 4?(N), (40)

где Ф = *Р(ЛГ) - интенсивность свечения люминофора в единицах квант/с. Полагая, что в максимуме dN/dt = 0, / = гтах и пренебрегая в уравнении (40) слагаемым ехр(-2t/RC), получим выражения для положения максимума и сдвига максимума свечения от амплитуды импульса с учетом (£/0 » U„):

tmsx=RC\n[kU20/(2mUs0RC)], imaxI-imax2 =(S-2)RCln{U02/U01), (41) где m = const. На рис. 10(A, Б) построены теоретические (1) и экспериментальные (2) зависимости сдвига максимума свечения от приложенного напряжения при неизменном RC для люминофоров 3JI-515 и ЭЛ-525 соответственно.

imax -Ю6, С

W -Ю5, с

1.2 0.8

0.4

О

1Б0 220 260 £/02,В 180 220 260 £/02 В

Рис.10. Зависимость /шах от напряжения {/02-А - ЭЛ-515, Б - ЭЛ-525. При (5-2)ДС=20мкс., и0] =180В

Величина (5 - 2)RC была рассчитана из экспериментальных кривых. Хорошее совпадение экспериментальных и теоретических кривых, построенных по формуле (41), является доказательством правильности соотношения (40).

Полученные выражения для скорости генерации; позволили сделать вывод о причинах различия вспышек включения и выключения. Если Сг> , то вспышка включения должна превышать вспышку выключе-

ния. Если Лу^ < (7 < 2Лу/ф , то вспышка включения будет меньше вспышки выключения. 1др - среднее время дрейфа свободных носителей в область объ-

емного заряда. Для исследования зонной структуры порошковых люминофоров с рекомбинационным типом свечения нами предложен метод ТСЕ.

На основе соотношения В.И. Оделевского было получено выражение для ёмкости слоя люминофора (С, жв) в нашей структуре( рис.11):

Зл:2 (A + Bns -1)

С„ =С0 1 +----1*—-- , (42)

где х2 - доля объема слоя, занимаемого люминофором; Со - геометрическая емкость области занимаемой люминофором (рис.11); А, 5-величины зависящие от величины приложенного напряжения, геометрических размеров структуры; ^-концентрация свободных носителей в кристаллах люминофора.

С„

сс 12

А " Б

Рис. 11. А - Конструкция планарного электролюминесцентного конденсатора. Б - Эквивалентная схема структуры: 1 - алюминиевые электроды, 2 - си-талловая подложка, 3 - слой люминофора, 4 - слой диэлектрика

Концентрация свободных носителей является функцией температуры п5= Пз(Т). Определяя максимум функции Сл экв(Т) из выражения (42) получаем, что дСл экд/дТ = 0, если дп5/дТ = 0. Это условие совпадает с условием максимума термостимулированной проводимости (ТСП). Следовательно, для расчета глубины центров захвата, можно использовать соотношения, применяемые при расчетах по кривым ТСП. Метод ТСЕ может быть использован только для люминофоров с рекомбинационным типом свечения. В люминофорах ЭЛ-515, ЭЛ-525 и КО-5ЭО методом ТСЕ обнаружены глубокие центры захвата (более 0,78эВ), которые из-за температурного тушения не проявляются при термовысвечивании (ТВ). На рис. 12 приведены кривые ТВ и ТСП для люминофора 2п8-1п полученные после предварительного возбуждения светом (Я = 365 нм) при Т = -196 °С . На кривой ТВ у люминофора 2п8-1п в области низких температур проявляется три пика при Т1 = -160 °С, Т 2 = -88 °С, Т з = -45 °С, а в области высоких температур - один пик при Т4= +110 °С, причем пик при температуре Т] является сложным. Глубины залегания центров захвата равны соответственно Е] = 0,24эВ, Е2= 0,398эВ, Е3= 0,49эВ и Е4 =0,8эВ. На кривой ТСЕ наблюдается два пика в высокотемпературной области при Т =+128°С (0,78эВ) и в низкотемпературной - Т=-20°С (0,49эВ). Из

кривых ТСЕ следует, что в низкотемпературной области термическое опустошение ловушек не сопровождается появлением свободных носителей, следовательно, центры захвата должны иметь возбужденные состояния, находящиеся в запрещенной зоне. Впервые с помощью емкостного метода изучены явления перераспределения зарядов по уровням локализации у люминофора 2п5-1п (рис. 13, рис. 14).

п

I i ! i

f i

>-Д

¡ 4

Ф,от.ед. 1

0,8 0,6 0,4

/

V

:%2

\

п,от.ед.

^ 1

—-2

A

/ \

\

-200 -150 -100 -50 0 50 180 150 T С

Рис. 12. Кривые ТВ (1) и ТСЕ (2) люминофора ZnS-In (/=5кГц)

Ф,от.ед.

200

150 X

Рис. 13. Кривые ТВ для люминофора гп8-1п измеренные после возбуждения при Т=110°С (1) и облучении ИК светом 0,7 мкм при -196 °С (2)

27

п,от.ед. \

1 У / f — 'v/% /V > ^ Ч

0,6 /У"-' . / У * — 1 2'

I , I -—г

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 Т С

Рис. 14. Кривые ТСЕ для люминофора 2пЗ-1п измеренные после возбуждения при Т=110°С(1) и облучении ИК светом 0,7 мкм при -196 °С (2)

s s / / / s / / / / s{

Р1

ч

ч

vl^_vb* vi/ vi/

< с

v

Рис. 15. Зонная схема люминофора ZnS-In

По кривым ТВ и ТСЕ обнаружено, что переселение зарядов с уровня Ei= 0,398 эВ (-88 °С) на уровень Ег= 0,29 эВ (-138 °С) осуществляется без перехода в зону проводимости. На кривых ТСЕ (рис.14) не наблюдались максимумы в этой области температур, соответствующих максимумам Т (рис.13). На основе этого вывода была уточнена энергетическая зонная схема данного люминофора, в которой центры с энергиями Е\ и Е2 не имеют возбужденного состояния в зоне проводимости (рис.15). Таким образом, анализ процессов переноса зарядов с одних мест локализации на другие, а также кривых ТВ и ТСЕ позволяет уточнять зонную схему различных порошковых люминофоров.

В качестве устройств оптической памяти нами были использованы разработанные ЭЛК. Если после прекращения освещения отключить напряжение и замкнуть контакты, то возникает вспышка свечения областей структуры, которые были освещены светом. Механизм запоминания следующий: при освещении происходит переход электронов в зону проводимости, а под действием приложенного напряжения часть электронов выходит из области кри-

сталла на границу с диэлектриком. После отключения света и поля, свободные носители удерживаются на границе кристаллов полем заряда металлических дорожек. После снятия заряда с дорожек, за счет замыкания контактов, носители возвращаются в объем кристалла и рекомбинируют со свободными центрами свечения. Для исследований использовались электролюминофоры типа ЭЛ-515, ЭЛ-525, ЭЛ-670. Возбуждение образцов осуществлялось светом с Х- 365 им. На рис. 16 приведена кривая спада яркости вспышек от времени хранения для люминофора ЭЛ-525 при температуре -196 °С.

Как видно из рис. 16, время хранения оптической информации достигает одного часа. Проведенные исследования позволили сделать вывод о способе повышения времени хранения. Для его увеличения необходимо увеличить толщину диэлектрического слоя на поверхности алюминиевых дорожек.

Рис. 16. Зависимость интенсивности вспышки от времени хранения для структуры на основе люминофора ЭЛ-525 ((= -196 °С)

Сопротивление диэлектрика должно быть сравнимо или на порядок больше, чем сопротивление освещенного образца (Яд =1012 -1013 Ом). Рассмотрим математическую модель явления оптической памяти. Энергия излучения вспышки может быть найдена из уравнения:

Ж = Нууп = ИууСи/е, (43)

где С - емкость конденсатора, С/ - приложенное напряжение у - квантовый выход. Выражение (43) верно для случая полной экранировки. Получим математическую модель вспышки свечения. Полагая, что время возвращения свободных носителей с границ кристаллов определяется временем стекания зарядов с металлических дорожек конденсатора, получим:

N ~Ы0 ехр(-//ЛС), (44)

где N0 - начальное число зарядов на обкладках конденсатора. Дифференциальное уравнение изменения числа ионизованных центров при возвращении свободных носителей с границ зерен кристаллов в объем будет иметь вид:

= ехр(-/ / ЯС) - Р И2. (45)

Уравнение (45) нами решено численным методом. На рис. 17 (А) представлен

теоретический график зависимости интенсивности вспышки свечения от времени при следующих значениях параметров в уравнении (45): ЯС = 10"6с, /? = 5-10"8 с"1, =1 отн.ед. Хорошее соответствие кривых, представленных на рис. 17 (А, Б) говорит о правильности выбранной для расчета модели.

Ф,от.ед 1 0.6 0.2

0

й.от.вд ^ Д

0.6

0.2

Р\

V

->

20

АО

60

80

100

120

140

^ мкс

20

40

60

100 120 140 ^МКЕ

Рис. 17. А-теоретическая зависимость интенсивности вспышки свечения от времени; Б-экспериментальная осциллограмма вспышки свечения структуры с люминофором ЭЛ-515

Проведенные исследования показали, что планарная структура типа МДПДМ на основе порошковых люминофоров может быть использована как устройство хранения оптической информации. Длительность хранения зависит от сопротивления диэлектрической прослойки и температуры. В качестве люминофоров должны использоваться полупроводники, в которых возбуждение сопровождается переходом электронов в зону проводимости. Для получения цветных изображений необходимо использовать смеси люминофоров, которые излучают в синей, зеленой и красной областях спектра.

В седьмой главе приводятся практические результаты работы по исследованию фоторезисторных структур. Рассмотрен ряд устройств, в которых фоторезистор выступает в роли смесителя. На рис.18 приведена блок схема передатчика с амплитудной модуляцией. Модулирующий сигнал подается на источник света 8. От источника света оптический сигнал, изменяющийся по закону модулирующего сигнала, поступает по световоду 9 на фоторезистор 3. На выходе фоторезистора согласно (17) появится амплитудно-модулированный сигнал, который по линии связи поступает на усилитель 5 и далее через согласующую линию связи 6 в антенну 7. Наличие световода, по которому распространяется модулирующий сигнал, позволяет обеспечить высокую скрытность источника сообщения. КНИ такого передатчика зависит

в основном от уровня возбуждения фоторезистора (глубины модуляции). КНИ смесителя передатчика зависит от глубины модуляции и достигает 5=2% при глубине модуляции М= 10%. Для исключения нелинейных искажений, связанных с модулятором, необходимо несущий сигнал подать на источник света, а модулирующий - на фоторезистор. Предлагаемое решение значительно проще аналога за счет идеальной развязки несущего и модулирующего колебания и имеет низкий КНИ, 5<0,1% для второго случая.

Рис. 18. Блок схема передатчика с амплитудной модуляцией: 1- перестраиваемый высокочастотный генератор, 2, 4 и 6- линии связи, 3-фоторезистор, 5-усилитель мощности, 7-антенна, 8-источник света, управляемый сигналом сообщения, 9-световод

Рассмотрим анализатор спектра электрических сигналов, в котором в качестве смесителя выступает фоторезистор (рис. 19). Исследуемый сигнал подается на усилитель входного сигнала 1. Гармонический сигнал с перестраиваемого гетеродина 5 подается на источник света 6. Оптический сигнал, интенсивность которого изменяется по закону сигнала гетеродина, поступает по световоду 8 на фоторезистор 2. На выходе фоторезистора появится сигнал, частоты гармоник которого будут равны разности частот гармоник анализируемого сигнала и частоты гетеродина. Далее сигнал с фоторезистора поступает на фильтр низких частот 3.

Рис. 19. Последовательный анализатор спектра электрических и модулированных оптических сигналов на основе резисторного оптрона: 1-усилитель, 2 - фоторезистор, 3 - фильтр низких частот, 4 - регистрирующие устройство, 5 - перестраиваемый гетеродин, 6 - источник света, 7 - частотомер, 8 - световод

б9

Если (ка>0 -Q)< А со, (Acó - полоса пропускания полосового фильтра низких частот) сигнал с фильтра низких частот поступает на регистрирующее устройство 4, которое измеряет амплитуду гармоники 1К. Частота данной гармоники измеряется частотомером 7. Предлагаемый анализатор спектра отличается простотой изготовления, высокой точностью и может быть реализован на основе существующих перестраиваемых генераторов, фоторези-сторных оптопар, частотомеров, усилителей и вольтметров.

В качестве управляемого сопротивления во многих радиотехнических устройствах используется полевой транзистор. Основным недостатком таких устройств, являются отсутствие гальванической развязки между несущим и модулирующим сигналом, и нелинейные искажения. Эти недостатки можно исключить или уменьшить при использовании фоторезистора в качестве управляемого сопротивления. На рис.20 (А) представлена схема фазового модулятора на основе RC-моста, где транзистор, в качестве управляемого сопротивления, заменен фоторезистором. На вход схемы подается высокочастотный сигнал Uexa с частотой со. Модулирующий сигнал (сигнал сообщения) подается на источник света 6. Оптический сигнал, изменяющийся по закону передаваемого сообщения по световоду 5, поступает на фоторезистор 3. Проводимость фоторезистора изменяется в соответствии с оптическим сигналом сообщения. В результате фаза высокочастотного сигнала на выходе устройства будет изменяться по закону:

<р = 2arctg(a/a> С). (46)

При небольших уровнях освещенности, проводимость фоторезистора-линейно зависит от интенсивности света, т.е. от управляющего сигнала. На рис.20 (В) приведена зависимость нелинейных искажений от глубины модуляции.

О 0.2 0.4 0.6 0.8 m

Рис.20. А - схема фазового модулятора на основе мостовой схемы с фоторезистором в качестве управляемого сопротивления: 1,2- резисторы, 3 - фоторезистор, 4 - конденсатор, 5 - световод, 6 - управляемый сигналом сообщения источник света. В - зависимость КНИ (5) от индекса угловой модуляции^)

Измерения показали, что КНИ, вносимый фоторезистором совместно

со светодиодом в сигнал несущий информацию, равен 0,25% при глубине модуляции М= 0,2. Использование фоторезистора в качестве управляемого элемента в фазовом модуляторе на основе мостовой схемы выгодно отличает предлагаемый фазовый модулятор от указанного прототипа, так как уменьшает КНИ, повышая качество передаваемого сигнала и обеспечивая высокую скрытность источника сообщения. Это связано с тем, что источник сообщения может быть удален от радиостанции с фазовым модулятором на значительное расстояние с помощью световода.

На рис. 21 приведена схема фазового модулятора для высоких частот несущего сигнала. В этой схеме в качестве управляемого сопротивления также можно использовать фоторезистор вместо полевого транзистора. Сдвиг фазы в такой цепи на частоте со записывается в виде:

(р = 2аг^(соЬа), (47)

где а - проводимость фоторезистора, со - частота входного высокочастотного напряжения, Ь - индуктивность, входящая в схему. Частота сигнала должна удовлетворять равенству:

а = (48)

где С - емкость. В этом случае коэффициент передачи схемы при любом сопротивлении фоторезистора постоянен и паразитная амплитудная модуляция отсутствует.

Рис. 21. Схема фазового модулятора на основе ШХ - делителя с фоторезистором в качестве управляемого сопротивления: 1- емкость, 2- индуктивность, 3- фоторезистор, 4 - источник света, 5- световод

Модулирующий сигнал (сигнал сообщения) подается на источник света (4). Оптический сигнал, изменяющийся по закону передаваемого сообщения по световоду 5, поступает на фоторезистор 3. Проводимость фоторезистора изменяется в соответствии с оптическим сигналом, а, следовательно, в соответствии с сигналом сообщения. В результате фаза высокочастотного сигнала на выходе устройства будет изменяться по закону (47).Нами была проведена оценка КНИ при следующих значениях элементов схемы: С = 0,5пФ, аЬ = 104 Гнс"1, сопротивление фоторезистора изменялось в пределах от 200 кОм до 40 кОм. На рис. 22 приведена зависимость КНИ от сопротивления фоторезистора и сдвига фазы для данных значений элементов схемы. Из полученных результатов следует, что применение фоторезистора в качестве

управляемого сопротивления снижает КНИ фазового модулятора на основе управляемого 11ЬС - делителя минимум в 2 раза, с 7,5% в случае полевого транзистора до 3,2% в нашем случае при (р = 0,5 рад. На описанные конструкции были получены патенты на полезные модели.

Рис.22. Зависимость коэффициента нелинейных искажений от сопротивления фоторезистора (А) и от сдвига фазы (Б)

В заключении изложены основные выводы и результаты работы.

Отмечается, что диссертация посвящена исследованию неравновесных процессов в фоточувствительных полупроводниковых структурах при нестационарном освещении и питании, выявлению особенностей распределения носителей между зонами при периодическом освещении, изучению функциональных свойств фоторезисторных структур при периодическом питании. Развиваемое научное направление связано с решением проблемы интеграции оптики и электроники. Наиболее важными представляются следующие результаты и выводы.

1. Получены теоретические и экспериментальные доказательства зависимости среднего значение концентрации свободных носителей и эффективности фоторезистора от частоты модуляции возбуждающего излучения при неизменной средней мощности излучения.

2. Установлено, что различие скорости рекомбинации при наличии и отсутствии освещения, определяет характер зависимости (рост, спад) среднего значения концентрации сводных носителей заряда в полупроводнике при увеличении частоты следования фотоимпульсов.

3. Разработаны экспериментальный метод и математическая модель определения параметров кинетики фотопроводимости по измерению среднего значения фототока. Предложен метод нахождения среднего от решения дифференциального уравнения первого порядка с периодической правой частью

4. Предложен метод Фурье анализа кинетики фотопроводимости с помощью переменного напряжения приложенного к фоторезистору.

5. Установлено, что фоторезисторные структуры являются прямыми перемножителями оптических и электрических сигналов, и могут совмещать

функции приема модулированных по интенсивности оптических сигналов и извлечения из них информации. Показана возможность совмещения гетеродинного приема и синхронного детектирования фоторезистором оптических сигналов модулированных по оптической частоте и фазе.

6. Установлено, что оптические сигналы могут управлять электрическими сигналами с помощью фоторезистора. Предложены устройства на основе фоторезистора для амплитудной, фазовой модуляции электрических сигналов, синхронного детектирования и спектрального анализа электрических сигналов Определены зависимости коэффициента нелинейных искажений разработанных устройств от вида кинетики фотопроводимости, инжекцион-ных явлений.

7. Разработана новая технология изготовления планарных щелевых порошковых электролюминесцентных конденсаторов. Обнаружено явление оптической памяти в планарных щелевых электролюминесцентных конденсаторах.

8. Доказано, что скорость генерации свободных носителей электрическим полем пропорциональна произведению напряжения приложенного к структуре на скорость изменения напряжения. Разработаны физические и математические модели процессов скорости генерации полем свободных носителей, оптической памяти в электролюминесцентных структурах.

9. Созданы математическая модель и экспериментальная методика определения глубины центров захвата порошковых полупроводниковых материалов с рекомбинационным типом свечения методом термостимулированной емкости. Определена зонная структура люминофора 2п8-1п. Показана возможность переселения свободных носителей через примесные уровни.

Цитируемая литература

1. Ларькин А.И., Юу Ф.У.С. Когерентная фотоника. М.гБИНОМ Лаборатория знаний, 2007.-319 с.

2. Розеншер Б. Винер. Оптоэлектроника М. ¡Техносфера, 2006.-592 с.

3. Щука A.A. Электроника четвертого поколения - функциональная электроника? //Инженерная микроэлектроника.- 1998. -№4.-С.30-36

4. Скляров O.K. Волоконно-оптические сети и системы связи М.: СО-ЛОН-Пресс, 2004.-272 с.

5. Бараш Л. Кремниевая фотоника, как альтернатива медным внутренним соединениям. //Компьютерное обозрение. №33 (552)

6. Щука A.A. Функциональная электроника М.: Из-во МИРЭЛ, 1998.-286с

7. Гальярди Р.М„ Карп Ш. Оптическая связь М.: Связь, 1978. -424 с.

8. Нефедов В.И. Основы радиотехники и связи М.: Выс. шк. 2002.-420 с.

Основные результаты диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Денисов Б. Н. Исследование фоточувствительных монокристаллов СёБ при переменном смещении / Б. Н. Денисов, Б. М. Орлов, В. В. Лосев, Н. Н. Погорелова II Тезисы докладов 8 Всесоюзной конференции по микроэлектронике. М., 1978. С.57-58.

2. Денисов Б. Н. Исследование импеданса фоточувствительных монокристаллов Сей с невыпрямляющими контактами / Б. Н. Денисов, Б. М. Орлов,

B. В. Лосев, И. М. Колдаев // Сборник научных трудов по проблемам опто-электроники «Полупроводниковые приборы». М., 1979. С.94-99.

3. Денисов Б. Н. Фотоэлектрические свойства диодных структур на основе гпЗ при переменном смещении / Б. Н. Денисов, Б. М. Орлов, В. В. Лосев,

C. Н. Дацко // 2 Всесоюзное совещание по широкозонным полупроводникам. Ленинград, 1979. С.46.

4. Денисов Б. Н. Нелинейная резонансная поляризация монокристаллов Сей в области радиочастот./ Тезисы докладов V Всесоюзного совещания физики и технике применения полупроводников А2В6. Вильнюс, 1983. Т.1. С.48.

5. Денисов Б. Н. Об эффективности преобразования импульсного ИК излучения в видимое люминофорами У2028-УЪ,Ег и ЫаУЕг-УЪ,Ег / Б. Н. Денисов, В. А. Горюнов, Е. В. Локтев, С. П. Ушаков // Тезисы докладов V Всесоюзного совещания синтез, технология исследования, технология и применение люминофоров. Ставрополь, 1985. С. 62.

6. Денисов Б. Н. Установка для исследования кинетики свечения люминофоров / Б. Н. Денисов, В. А. Горюнов, В. Я. Гришаев // Светотехника. 1989. №10. С.10-11.

7. Денисов Б. Н. Выход люминесценции двухуровневой системы при импульсном возбуждении // Материалы для источников света и светотехнических изделий: Межвуз. сб. науч. тр. Саранск, 1990. С.85-90.

8. Денисов Б. Н. Время жизни возбужденных состояний центров люминесценции фосфоров и разделение их спектров свечения на индивидуальные полосы / Б. Н. Денисов, В. А. Горюнов, В. Я. Гришаев, Е. В. Никишин // Тезисы докладов VII Всесоюзного I Международного совещания «Физика, химия и технология люминофоров». Ставрополь, 1992. С. 14.

9. Авт. свидетельство № 1723676, 1992. Способ питания безэлектродного источника света/ Б. Н. Денисов, В. Я. Гришаев, Е. В. Никишин.

Ю.Методика разделения спектров свечения люминофоров / Б. Н. Денисов,

B. А. Горюнов, В. Я. Гришаев, Е. В. Никишин // Светотехника, 1993. № 3.

C. 3-4.

Ц.Денисов Б. Н. К расчету переходных процессов при импульсном возбуждении, описываемых дифференциальными уравнениями первого порядка / Б. Н. Денисов, А. П. Королев, Е. В. Никишин // Математическое модели-

рование, 1995. Т. 7. №5. С. 51.

12.Денисов Б. Н. Расчет установившегося процесса в линейных системах при периодическом возбуждении / Б. Н. Денисов, А. П. Королев // Математическое моделирование, 1995. Т. 7. №5. С.50.

13.Денисов Б.Н. Эффективность свечения антистоксовых люминофоров при импульсно-периодическом возбуждении/ Б.Н Денисов, В.А. Горюнов, В.Я. Гришаев, Е. В. Никишин // Математическое моделирование, 1997 - т.9. -№10.-С. 14.

14.Денисов Б. Н. Расчет свечения антистоксовых люминофоров при периодическом импульсном возбуждении / Б. Н. Денисов, В. Я. Гришаев, Е. В. Никишин, А. П. Королев // Тезисы докладов 2 Международной конференции «Дифференциальные уравнения и их приложения». Саранск, 1996. С. 85.

15.Денисов Б. Н. О выпрямляющих свойствах фоторезисторов, работающих в продольном режиме / Б. Н. Денисов, В. Я. Гришаев, Е. В. Никишин // Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции «Перспективные материалы и технологии для средств отображения информации». Кисловодск, 1996. С. 86.

16.Денисов Б. Н. Исследование электро- и фотолюминесценции при импульсном УФ-возбуждении / Б. Н. Денисов, Е. М. Бибанина, В. Я. Гришаев // Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции «Перспективные материалы и технологии для средств отображения информации». Кисловодск, 1996. С. 85.

17.Денисов Б. Н. Выход фотолюминесценции системы частиц с п-уровнями энергии при периодическом возбуждении / Б. Н. Денисов, В. А. Горюнов, А. П. Королев, Е. В. Никишин // Тезисы докладов Международной конференции «Осветление-96». Варна, 1996. С.25.

18.Денисов Б. Н. Исследование электролюминесценции кристаллов АДР при постоянном и переменном напряжении / Б. Н. Денисов, Ю. А Маскаев //Тезисы докладов IV Всероссийского с международным участием совещания по материалам для источников света, электронных приборов и светотехнических изделий. Саранск, 1996. С.25.

19.Денисов Б. Н. Технология изготовления и исследование проволочных электролюминесцентных конденсаторов / Б. Н. Денисов, Е. М. Бибанина, В. А. Горюнов // Тезисы докладов IV Всероссийского с международным участием совещания по материалам для источников света, электронных приборов и светотехнических изделий. Саранск, 1996. С. 15.

20.Денисов Б. Н. Расчет эффективности люминесценции с квадратичным законом рекомбинации при периодическом возбуждении / Б. Н. Денисов, Е. М. Бибанина, В. Я. Гришаев, Е. В. Никишин // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Проблемы и прикладные вопросы физики». Саранск, 1997. С. 102-103.

21.Патент на изобретение. № 2075105, 1997, бюл.7 Преобразователь спектра оптического излучения / Денисов Б.Н., Гришаев В.Я., Никишин Е.В., Го-

рюнов В.А., Лавренко Л.М.

22.Денисов Б. Н. Энергетический выход фотолюминесценции системы с тремя уровнями энергии при периодическом импульсном возбуждении / Б. Н. Денисов, В. А. Горюнов, А. П. Королев, Е. В. Никишин // Журнал прикладной спектроскопии. 1997. Т. 64. №2. С. 269-272.

23.Денисов Б. Н. К расчету эффективности преобразователей энергии, работающих в динамическом режиме / Б. Н. Денисов, В. Я. Гришаев, Е. В. Никишин // Труды третьей международной конференции «Дифференциальные уравнения и их приложения». Саранск, 1998. С. 120.

24.Денисов Б. Н. Емкостной метод исследования центров захвата порошковых люминофоров / Б. Н. Денисов, Е. М. Бибанина, В. А. Горюнов, Е. В. Никишин//Письма в ЖТФ. 2000. Т.26. Вып. 11. С.47-51.

25.Денисов Б. Н, Исследование центров захвата цинкосульфидных люминофоров методом термостимулированной емкости / Б. Н. Денисов, В. И. Беглов, В. А. Горюнов, Е. М. Бибанина // Тезисы докладов V Всероссийского с международным участием совещание по материалам для источников света, электронных приборов и светотехнических изделий. Саранск, 2000. С.66-68.

26.Денисов Б. Н. Исследование полевой скорости генерации свободных носителей в МДПДМ - структурах на основе порошковых люминофоров / Б. Н. Денисов, В. И. Беглов, Е. М. Бибанина // Тезисы докладов II Международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы физики» Саранск, 2001. С.48.

27. Денисов Б. Н. Кинетика процессов разгорания свечения в МДПДМ порошковой электролюминесцентной структуре / Б. Н. Денисов, В. И. Беглов, Е. М. Бибанина // Сборник научных трудов III Всероссийской научно-технической конференции «Светоизлучающие системы. Эффективность и применение». Саранск, 2001. С.24-27.

28.Патент на изобретение № 2175468, Россия, МПК-7 Н 05 ВЗЗ/26,Р21К2/08. Электролюминесцентный источник света / Б. Н. Денисов, А. П. Королев, Е. М. Бибанина, В. А. Горюнов (Россия). Опубл. 27.10.2001. Бюл. №30.

29.Денисов Б. Н. МДПДМ структура на основе порошковых люминофоров / Б. Н. Денисов, В. И. Беглов, Е. М. Бибанина, В. А. Горюнов // Учебный эксперимент в высшей школе. 2002. №1. С.16 -18.

30.Денисов Б. Н. Механизм выпрямления тока электролюминесцентным конденсатором / Б. Н. Денисов, Е. М. Бибанина // Труды V Международной конференции «Оптика, оптоэлектроника и технологии». Ульяновск, 2003. С. 146.

31.Денисов Б. Н. Исследование явления переселения между центрами захвата в порошковых люминофорах методом термостимулированной емкости / Б. Н. Денисов, В. И. Беглов, Е. М. Бибанина, В. А. Горюнов // Труды V Международной конференции «Оптика, оптоэлектроника и технологии». Улья-

новск, 2003. С. 145.

32.Денисов Б. Н. Исследование миграции энергии в порошковых люминофорах методом термостимулированной емкости / Б. Н. Денисов, В. И. Беглов, Е. М. Бибанина, В. А. Горюнов // Тезисы докладов IV Международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы физики». Саранск, 2003. С.40.

33.Денисов Б. Н. Фазовый модулятор на основе RLC - делителя с фоторезистором в качестве управляемого сопротивления / Б. Н. Денисов, В. И. Беглов, Е. М. Бибанина // Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применения: сб. тр. 2-ой межрегион, науч. шк. для студ. и аспирантов. Саранск, 2003. С.126.

34.Денисов Б. Н. Метод разделения сложных спектров электролюминесценции / Б. Н. Денисов, В. И. Беглов, Е. М. Бибанина, В. А. Горюнов // Полупроводниковые и газоразрядные приборы. 2003. №1. С. 68 - 72.

35.Патент на полезную модель № 36069, Россия, МПК-7 Н 03 С 5/02. Фазовый модулятор / Б. Н. Денисов, В. И. Беглов, Е. М. Бибанина (Россия). Опубл. 20.02.2004. Бюл. №5.

36.Денисов Б. Н. Эффективность люминесценции при импульсно-периодическом возбуждении в рамках вероятностного метода / Б. Н. Денисов, В. А. Горюнов, Е. В. Никишин, А. П. Королев, В. Я. Гришаев // Полупроводниковые и газоразрядные приборы. 2004. №1. С. 74 - 80.

37.Патент на полезную модель № 39240, Россия, МПК-7 Н 03 С 5/02. Передатчик с амплитудной модуляцией / Б. Н. Денисов, В. И. Беглов, К. Н. Ни-щев, В. Н. Турышев (Россия). Опубл. 20.07.2004. Бюл. №20.

38.Денисов Б. Н. Функциональные электрические свойства резисторных оптронов / Б. Н. Денисов, В. И. Беглов // Труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. A.C. Попова. Научная сессия посвященная дню радио. Москва, 2005. Вып. LX-2. С. 6-8.

39.Денисов Б. Н. Влияние скорости генерации носителей на кинетику излучения планарных МДПДМ - структур / Б. Н. Денисов, Е. М. Бибанина // Материалы нано- микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение: сб. тр. 4-ой межрегион, молодежной науч. шк. Саранск, 2005. С.136.

40.Денисов Б. Н. Устройство оптической памяти на основе планарных щелевых структур / Б. Н. Денисов, В. И. Беглов, Е. М. Бибанина // Письма в ЖТФ. 2006. Т.32. Вып. 4. С.70-75.

41.Патент на полезную модель № 58725, Россия, МПК G01R23/16. Анализатор спектра электрических сигналов / Б. Н. Денисов, В. И. Беглов, К. Н. Нищев (Россия). Опубл. 27.11.2006. Бюл. №33.

42. Денисов Б. Н. Радиотехнические устройства на основе резисторных оптронов / Б. Н. Денисов // Материалы нано- микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение: сб. тр. 6-ой Всерос. мо-лодеж. науч. шк. Саранск, 2007. С. 149.

43.Денисов Б. Н. Фоторезистор как многофункциональный элемент опто-

электроники / Б. Н. Денисов // Радиотехника и электроника. 2007. Т.52. №4. С. 509-512.

44.Денисов Б. Н. Скорость полевой генерации в электролюминесцентных планарных порошковых структурах / Б. Н. Денисов, Е. М. Бибанина // Журнал технической физики. 2008. Т.78. Вып. 1. С. 74-78.

45.Денисов Б. Н. Исследование функциональных свойств фоторезистора, питаемого переменным напряжением / Б. Н. Денисов // Письма в ЖТФ. 2008. Т.34. Вып. 2 . С.1-6.

46.Денисов Б. Н. Фотонный аналог транзистора на основе резисторного оптрона для систем оптической обработки информации / Б. Н. Денисов // Мордовия: наука, инновации, новые технологии. Научно технический, общественно-информационный журнал. 2008. №З.С 47-48.

Подписано в печать 24.08.2009. Объем 2,5 п. л. Тираж 100 экз. Заказ № 1128. Типография Издательства Мордовского университета 430005, г. Саранск, ул. Советская, 24

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Оптические способы повышения скорости обработки информации.

1.2. Функциональная оптоэлектроника. Возможные пути повышения скорости обработки информации в рамках функциональной оптоэлектроники.

1.3. Функциональные возможности фоторезисторных структур и их использование в оптоэлектронике.

1.4. Методы исследования параметров кинетики рекомбинации носителей заряда в фоторезисторных структурах.

1.5. Современные механизмы поляризационной электролюминесценции и оптической памяти.

1.6. Термоактивационные и емкостные методы исследования центров захвата в широкозонных полупроводниках.

ГЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ СИММЕТРИЧНЫХ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

СТРУКТУР

2.1. Установки для исследований оптических и электрических свойств фоточувствительных структур.

2.2. Методы изготовления планарных щелевых структур:.

2.3. Особенноститехнологий изготовления фоточувствительных структур и структур с оптической памятью.

2.4. Метод термостимулированной емкости для исследований щелевых планарных структур на основе порошковых люминофоров.

2.5. Методика исследования спектрального состава фототока фоторезисторной структуры с помощью переменного напряжения.

2.6. Метод разделения сложных спектров.

2.7. Методика определение кинетических параметров полупроводников по измерению среднего значения фототока.

ГЛАВА 3. ПОЛУПРОВОДНИК ПРИ ПЕРИОДИЧЕСКОМ ОПТИЧЕСКОМ ВОЗБУЖДЕНИИ

3.1. Математические модели поведения среднего значения фототока при различных видах периодического возбуждения.

Метод определения закона рекомбинации.

3.2. Экспериментальные исследования зависимости среднего значения фототока от частоты модуляции светового потока.

3.3. Чувствительность фоторезисторной структуры при периодическом возбуждении.

ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ФОТОРЕЗИСТОРА ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ ОПТИЧЕСКОМ ВОЗБУЖДЕНИИ И ПИТАНИИ

Введение.

4.1. Аналоговый перемножитель (смеситель) оптических и электрических сигналов на основе фоторезистора.

4.2. Амплитудный и балансный модулятор (смеситель) сигналов на основе фоторезистора.

4.3. Анализатор спектра модулированных по интенсивности оптических и электрических сигналов на основе фоторезистора питаемого переменным напряжением.

4.4. Синхронный.детектор модулированных сигналов на основе фоторезистора питаемого переменным напряжением.

4.5. Гетеродинный прием и детектирование оптических сигналов модулированных по оптической частоте фоторезистором с переменным смещением.

ГЛАВЫ 5. ВЛИЯНИЕ КИНЕТИКИ И ИНЖЕКЦИОННЫХ

ЯВЛЕНИЙ НА КОЭФФИЦИЕНТ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ

5.1. Влияние кинетики межзонной рекомбинации на коэффициент нелинейных искажений фоторезистора.

5.2. Влияние инжекционных явлений на коэффициент нелинейных искажений фоторезистора.

5.3. Расчет влияния схемы измерения на коэффициент нелинейных искажений.

5.4. Влияние уровней в запрещенной зоне на коэффициент нелинейных искажений фоторезистора.

ГЛАВА 6. ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ПЛАНАРНЫЕ

ЩЕЛЕВЫЕ СТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ ПОРОШКОВЫХ ШИРОКОЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ и их

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА

6.1. Выбор технологии процесса изготовления порошковых электролюминесцентных структур.

6.2. Исследование процессов скорости генерации свободных носителей электрическим полем. Математическая модель скорости генерации.

6.3. Исследование и моделирование кинетики свечения электролюминесцентного конденсатора при возбуждении униполярными прямоугольными импульсами напряжения.

6.4. О причинах различия энергии вспышек свечения при включении и выключении импульсов напряжения.

6.5. Математическая модель емкостных свойств планарных электролюминесцентных конденсаторов. Метод термостимулированной емкости.

6.6. Исследование центров захвата порошковых люминофоров методом термостимулированной емкости.

6.7. Оптическая память на основе планарных щелевых структур.

ГЛАВА 7. МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ НА ОСНОВЕ СИММЕТРИЧНЫХ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ СТРУКТУР

7.1. Амплитудные модуляторы на основе фоторезисторных структур.

Передатчик с амплитудной модуляцией.

7.2. Анализаторы спектра электрических сигналов и модулированных по интенсивности оптических сигналов на основе фоторезисторного оптрона.

7.3. Фазовые модуляторы электрических сигналов на основе резисторного оптрона.

7.4. Аналоговый перемножитель оптических сигналов на основе фоторезистора и фотодиода. Синхронный детектор модулированных по интенсивности оптических сигналов.

Устройства фотоники и оптоэлектроники характеризуются широкими функциональными свойствами и применяются во всех звеньях систем обработки информации. Одна из основных задач, решаемая оптоэлектроникой и фотоникой, связана с передачей информации с использованием фотонов [1, 2]. Повышение скорости передачи информации в системах связи и быстродействия вычислительных систем являются актуальной задачей. В настоящее время развиваются два направления решения этой задачи. Первое связано с интеграцией электронных и оптических систем на одной кремневой подложке. При этом необходимо изготовить на основе кремния светодиоды, световоды, модуляторы и приёмники излучения. О решении этих задач и изготовлении опытных образцов в 2008 г. сообщила компания Intel [5]. Второе направление связано с интеграцией не только числа элементов, но и числа функций, выполняемых микроэлектронным прибором [3, 4, 6]. Идея использования физических принципов интеграции нескольких функций в одном приборе возникла в конце 70-х г. Пионерские работы в этой области принадлежат Гуляеву Ю.В, Стафееву В.И., Пустовойту В.И., Носову Ю.Р. и другим отечественным ученым. Это направление в оптоэлектронике получило название функциональная оптоэлектроника [6]. Мы полагаем, что дальнейшее увеличение быстродействия оптоэлектронных систем может быть получено за счет совмещения (интеграции) функций приёма оптических сигналов и их обработки в фотоприемнике с помощью электрических сигналов, а также совмещение функций приёма оптических сигналов и управление электрическими сигналами с помощью оптических сигналов. Это позволит реализовать возможность создания подлинно функциональных оптоэлектронных приборов и вынести практически полностью электронику на периферию, обеспечивая с помощью неё только процессы усиления и фильтрации сигналов [4]. Для совмещения функций приёма и обработки оптических сигналов фотоприемник должен выполнять операцию прямого аналогового перемножения оптических сигналов на электрические сигналы. Операция умножения является основной для обработки сигналов в системах передачи и приема информации по оптическим и электронным каналам связи и осуществляется опосредованно, путем возведения в квадрат суммы двух сигналов [1, 28, 38]. Создание фотонного аналога транзистора, который реализует прямое аналоговое перемножение электрических сигналов на оптические сигналы, обеспечит физические принципы интеграции оптики и электроники.

Для решения задач приема и хранения оптической информации необходимо также устройство, которое обеспечивает совмещение нескольких функций в одном приборе, что позволит сократить время обработки оптического сигнала.

В связи с этим в работе выделены два направления в исследованиях. Первое направление связано с исследованием функциональных свойств фоточувствительных структур, обеспечивающих управление электрическими сигналами с помощью оптических сигналов, а также совмещение операций приема и обработки оптических сигналов. Это направление включает исследование неравновесных фотоэлектрических процессов в полупроводниках при нестационарном питании, операции перемножения оптических и электрических сигналов фоторезистивными структурами, изучение влияния кинетики на нелинейные искажения при регистрации фоторезистором модулированных оптических сигналов. Объём исследований и знаний о таких процессах пока очень мал или отсутствует. Второе направление связано с исследованием физических процессов в фоторезистивных структурах, которые выполняют функции источника излучения, а также приёма и хранения информации в виде оптического сигнала. К таким структурам относятся пленочные и электролюминесцентные конденсаторы (ЭЛК). Такие ЭЛК представляют собой симметричные структуры металл-диэлектрик-полупроводник-диэлектрик-металл (МДПДМ). Эти устройства обладают эффектом оптической памяти. В настоящее время отсутствие качественной технологии изготовления порошковых ЭЛК не позволяет совершенствовать эти устройства. Отсутствуют дублирующие методы определения параметров зонной схемы порошковых полупроводниковых материалов, на основе которых изготавливаются данные устройства.

Объектом исследования в первом направлении нами выбраны фоторезисторные симметричные структуры типа п+ -п-п+. Объектом исследования, во втором случае, являлись электролюминесцентные конденсаторы на основе порошковых люминофоров.

Предметом исследования являлись оптические методы передачи и обработки информации, фотоэлектрические явления, люминесценция.

Особенностью данной работы является сочетания физических методов решения поставленных задач, математического моделирования, технических и технологических решений, обеспечивающих реализацию физических идей.

Цель работы: Исследование неравновесных фотоэлектрических процессов в полупроводниках, функциональных свойств симметричных фоторезисторных структур для создания на их основе многофункциональных элементов для оптоэлектроники.

Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:

-разработать новые экспериментально-аналитические методы исследования параметров кинетики фотопроводимости; исследовать особенности прохождения тока через фоторезисторные структуры при нестационарном освещении и питании;

-исследовать функциональные свойства фоторезисторных структур при нестационарном возбуждении и питании;

-исследовать влияние кинетики фотопроводимости и инжекционных явлений на нелинейные искажения, вносимые фоторезистором в регистрируемый оптический сигнал;

-разработать новую конструкцию и технологию изготовления ЭЛК, обеспечивающего высокую точность и повторяемость результатов и обладающих эффектом памяти;

-разработать новые методы контроля глубины залегания примесных уровней, определяющих эффективность процессов электролюминесценции и оптической памяти;

-изучить физические механизмы процессов электролюминесценции и оптической памяти в щелевых планарных структурах.

Научная новизна полученных результатов и выводов

Научная новизна работы состоит в том, что впервые:

1. Предложены, разработаны и практически реализованы новые, нестандартные способы измерения параметров кинетики фотопроводимости, зонной структуры широкозонных полупроводников, методик расчета и методы исследования в области люминесценции:

- метод определения кинетических параметров фотопроводимости по зависимости среднего значения фототока от частоты модуляции возбуждающего излучения,

-способ Фурье анализа кинетики фотопроводимости с помощью переменного напряжения, приложенного к фоторезистору,

-экспериментальный способ разделения сложных спектров фотолюминесценции, электролюминесценции, фотопроводимости на элементарные полосы,

-метод нахождения среднего значения от решения дифференциального уравнения первого порядка с правой периодической частью,

- экспериментальная методика определения глубины центров захвата порошковых полупроводниковых материалов с рекомбинационным типом свечения методом термостимулированной ёмкости,

- предложен экспериментальный способ Фурье-анализа модулированных по интенсивности оптических сигналов с помощью фоторезистора.

2. Установлено, что среднее значение концентрации свободных носителей при периодическом освещении полупроводника, зависит от частоты модуляции возбуждающего излучения. Показано, что это возможно в случае различных скоростей процессов нарастания и затухания фотопроводимости.

3. Получена математическая модель многофункционального устройства на основе фоторезистора, обеспечивающего операцию прямого аналогового перемножения электрических и оптических сигналов (смесителя). Созданы математические модели управления электрическими сигналами с помощью оптических сигналов и новые устройства на основе фоторезистора для спектрального анализа модулированных по интенсивности оптических сигналов. Разработаны устройства амплитудной, фазовой модуляции электрических сигналов с низкими коэффициентами нелинейных искажений, синхронных детекторов модулированных оптических сигналов.

4. Предложен способ совмещения гетеродинного приёма и детектирования оптических сигналов, модулированных по оптической частоте или фазе с помощью фоторезистора.

5. Проведен анализ влияния кинетики фотопроводимости, инжекционных свойств контактов на нелинейные искажения, вносимые фоторезистором в регистрируемый оптический сигнал.

6. Создана новая конструкция и технология изготовления планарных порошковых ЭЛК, совместимая с современными технологиями полупроводниковой электроники. Установлена теоретически и экспериментально проверена математическая модель скорости ионизации полем центров свечения в ЭЛК.

7. Экспериментально обнаружено методом термостимулированной ёмкости (ТСЕ) явление переселения носителей заряда в люминофоре ZnS-In через примесные уровни без выхода их в зону проводимости.

8. Обнаружено в разработанных электролюминесцентных конденсаторах явление оптической памяти. Предложено новое многофункциональное оптоэлектронное устройство, обеспечивающее совмещений функций излучения, приема оптических сигналов и их запоминания.

Практическая ценность результатов Результаты теоретического анализа и проведенных экспериментальных исследований фотоэлектрических явлений в полупроводнике при динамическом возбуждении расширяют существующие представления о* физических процессах поглощения света в полупроводнике и функциональных свойствах фоторезистивных структур. В процессе работы получены следующие практические результаты:

1. Разработаны новые методики для исследования кинетики фотопроводимости; разделения сложных спектров фотолюминесценции, электролюминесценции, фотопроводимости на элементарные полосы. Получен новый способ*Фурье-анализа кинетики фотопроводимости.

2. Предложен фотонный аналог транзистора на основе фоторезистора, обеспечивающий прямое аналоговое перемножение оптических и электрических сигналов. Разработаны и защищены патентами новые конструкции передатчиков, модуляторов, анализаторов спектра электрических сигналов, обеспечивающие значительное упрощение конструкции и имеющие более низкий коэффициент нелинейных искажений по сравнению с аналогами.

3. Предложен новый способ гетеродинного приема оптических сигналов модулированных по оптической частоте с помощью фоторезистора, обеспечивающий совмещение гетеродинного приема с синхронным детектированием оптических сигналов.

4. Предложена новая конструкция и технология изготовления электролюминесцентного источника света и оптической памяти.

5. Создана новая экспериментальная методика определения глубины центров захвата в люминофорах с рекомбинационным типом свечения. Определена зонная схема люминофора ZnS-In.

Практические результаты работы составили основу одного авторского свидетельства на изобретение, 5 патентов на изобретения и полезные модели.

Основные положения и результаты, выносимые автором на защиту:

1. Экспериментальный метод определения параметров кинетики фотопроводимости по измерению среднего значения фототока.

2. Экспериментальные исследования и математические модели функциональных свойств фоторезистора, обеспечивающего совмещение функций приёма и обработки оптических сигналов. Аналоговый прямой перемножитель оптических и электрических сигналов на основе фоторезистора. Математические модели и экспериментальные исследования устройств, выполненных на основе фоторезистора: синхронного детектора и анализатор спектра гармоник оптических сигналов модулированных по интенсивности, гетеродинного приёмника и детектора оптических сигналов модулированных по оптической несущей.

3. Фотонный аналог транзистора на базе резисторного- оптрона. Математические модели и экспериментальные исследования амплитудных, балансных и фазовых модуляторов электрических сигналов, синхронных детекторов амплитудно, частотно и фазомодулированных электрических сигналов, анализатора спектра электрических сигналов, выполненных на основе фоторезистора. Математические модели и экспериментальные исследования нелинейных искажений, вносимых фоторезистором в регистрируемый сигнал.

4. Конструкция и технология изготовления щелевых планарных электролюминесцентных конденсаторов на основе порошковых люминофоров. Экспериментальные исследования и математические модели кинетики скорости генерации носителей и кинетики процессов свечения электролюминесценции.

5. Математическую модель и ёмкостной метод определения глубины центров захвата в порошковых люминофорах с рекомбинационным типом свечения.

6. Экспериментальные исследования и математические модели эффекта оптической памяти в щелевых планарных МДПДМ структурах на основе широкозонных полупроводников.

Апробация. Основные результаты диссертации доложены и обсуждены на 8-ой Всесоюзной конференции по микроэлектронике (Москва, 1978); на 2-м Всесоюзном совещании по широкозонным полупроводникам (Ленинград, 1978); на Республиканской конференции по фотоэлектрическим явлениям в полупроводниках (Ужгород, 1979); на 2-м Всесоюзном совещании по глубоким уровням в полупроводниках (Ташкент, 1980); на V Всесоюзном совещании «Физика и техника применения полупроводников л /

А В » (Вильнюс, 1983); на IX Всесоюзной конференции по светотехнике (Рига, 1987); на VI Всесоюзном совещании «Физика, химия и технология люминофоров» (Ставрополь, 1989); на II Всесоюзном совещании «Материалы для источников света и светотехнических изделий» (Саранск, 1990); на VII Всесоюзном I Международном совещании «Физика, химия и технология люминофоров» (Ставрополь, 1992); на Международной конференции «Осветление -96» (Варна, Болгария,-1996); на Всероссийской научно-технической конференции «Перспективные материалы и технологии для средств отображения информации». (Кисловодск, 1996г.); на Международной научно-технической конференции «Проблемы и прикладные вопросы физики» (Саранск, 1997); на III Всерос. науч.-технич. конф. Светоизлучающие системы. Эффективность и применение. (Саранск,

2001г.); на V международной конференции «Оптика, оптоэлектроника и технологии» (Ульяновск, 2003г.); на 3-ой межрегион, науч. шк. для студ. и аспирантов «Материалы нано- микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение» (Саранск, октябрь, 2004 г.); на научной сессии, посвященной дню радио (Российское научно-техническое общество радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова, (Москва, 17-19 мая, 2005 г); на 7-ой Всерос. молодеж. науч. шк., «Материалы нано- микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение» (Саранск, октябрь 2008г.)

Публикации. Материалы диссертации отражены в 46 работах. Из них 11 работ опубликованы в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, отражены в 1 авторском свидетельстве, 5 патентах на изобретения и 29 работ были опубликованы в тезисах Международных, Всесоюзных и Всероссийских конференциях.

Личный вклад автора. Автору принадлежит выбор основных направлений исследований по теме работы, создание экспериментальных установок и методик исследования. Проведение экспериментальных исследований, обработка и анализ экспериментальных результатов, разработка математических моделей, выполнены либо лично автором, либо при его непосредственном участии. В совместных публикациях соискателю принадлежит ведущая роль в постановке задач, объяснении и обосновании с физической точки зрения рассматриваемых процессов и явлений.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы 283 стр., включая 137 рис. и 16 таблиц. Список литературы состоит из 164 наименований.

Вывод.

Проведенные исследования показывают, что с помощью предложенной схемы можно реализовать операцию аналогово перемножения модулированных по интенсивности оптических сигналов и преобразования результата в электрический сигнал.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация посвящена исследованию неравновесных процессов в фоточувствительных полупроводниковых структурах при нестационарном освещении и питании, выявлению особенностей распределения носителей между зонами при периодическом освещении, изучению функциональных свойств фоторезисторных структур при периодическом питании. Развиваемое научное направление связано с решением проблемы интеграцией оптики и электроники. Наиболее важными представляются следующие результаты и выводы.

1. Получены теоретические и экспериментальные доказательства зависимости среднего значение концентрации свободных носителей и эффективности фоторезистора от частоты модуляции возбуждающего излучения при неизменной средней мощности излучения.

2. Установлено, что различие скорости рекомбинации при наличии и отсутствии освещения, определяет характер зависимости (рост, спад) среднего значения концентрации сводных носителей заряда в полупроводнике при увеличении частоты следования фотоимпульсов.

3. Разработаны экспериментальный метод и математическая модель определения параметров кинетики фотопроводимости по измерению среднего значения фототока. Предложен метод нахождения среднего от решения дифференциального уравнения первого порядка с периодической правой частью

4. Предложен метод Фурье анализа кинетики фотопроводимости с помощью переменного напряжения приложенного к фоторезистору.

5. Установлено, что фоторезисторные структуры являются, прямыми перемножителями оптических и электрических сигналов, и могут совмещать функции приема модулированных по интенсивности оптических сигналов и извлечения из них информации. Показана возможность совмещения гетеродинного приема и синхронного детектирования фоторезистором оптических сигналов модулированных по оптической частоте и фазе.

6. Установлено, что оптические сигналы могут управлять электрическими сигналами с помощью фоторезистора. Предложены устройства на основе фоторезистора для амплитудной, фазовой модуляции, электрических сигналов, синхронного детектирования и спектрального анализа электрических сигналов и их математические модели. Определены зависимости коэффициента нелинейных искажений разработанных устройств от вида кинетики фотопроводимости, инжекционных явлений.

7. Разработана новая технология изготовления планарных щелевых электролюминесцентных конденсаторов. Обнаружено явление оптической памяти в планарных щелевых электролюминесцентных конденсаторах.

8. Доказано, что скорость генерации свободных носителей электрическим полем пропорциональна произведению напряжения приложенного к структуре на скорость изменения напряжения. Разработаны физические и математические модели процессов скорости генерации полем свободных носителей, оптической памяти в электролюминесцентных структурах типа МДПДМ.

9. Созданы математическая модель и экспериментальная методика определения глубины центров захвата порошковых полупроводниковых материалов с рекомбинационным типом свечения методом термостимулированной емкости. Определена зонная структура люминофора ZnS-In. Показана возможность переселения свободных носителей через примесные уровни.

1. Ларькин А.И., Юу Ф.У.С. Когерентная фотоника. М.:БИНОМ Лаборатория знаний , 2007.-319 с.

2. Розеншер Б. Винер. Оптоэлектроника М.:Техносфера, 2006.-592 с.

3. Никитин В., Семенов Э., Ломанов А., Гусаров А. Смартлинки- умные соединения. //Фотоника, 2009.-№1.-С.31-39.

4. Щука А.А. Электроника четвертого поколения функциональная электроника? //Инженерная микроэлектроника.- 1998. -№4.-С.30-36

5. Бараш Л. Кремниевая фотоника, как альтернатива медным внутренним соединениям. // Компьютерное обозрение. №33(552)

6. Щука А.А. Функциональная электроника М.: Из-во МИРЭЛ, 1998.-286с.

7. Багинский A.M., Бабченко И.А., Горбань А.Н. и др. Электролюминесцентная матрица «щелевого» типа.// Вопросы физики электролюминесценции. /Материалы VI Всесоюзной конференции по электролюминесценции. Днепропетровск, 1979.-С. 195-198.

8. Шейнкман М.К., Шик А.Я. Долговременные релаксации и остаточная проводимость в полупроводниках.//ФТП, 1976.-Т.10-№2.- С.209-233.

9. Денисов Б.Н., Горюнов В.А., Королев А.П., Бибанина Е.М. Электролюминесцентный источник света. Патент 2175468, Россия, МПК-7 Н05 ВЗЗ/26, F21K2/08. Опубл. 27.10.2001, бюл. №30.

10. Ламперт М., Марк С. Инжекционные токи, в твердых телах. М.: Мир, 1973-416с.

11. Рывкин С.М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. М.: Физматгиз, 1963 -496 с.

12. Марпл С.И. Цифровой спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1990-365 С.

13. Бьюб Р. Фотопроводимость твердых тел. М: Иностр. лит., 1962 420 С.

14. Денисов Б.Н., Никишин Е.В., Королев А.П., К расчету переходных процессов при импульсном возбуждении, описываемых дифференциальным уравнением первого порядка //Мат. моделирование, 1995 Т.7. - №5 - С.51.

15. Денисов Б.Н., Королев А.П. Расчет установившегося процесса в линейных системах при периодическом возбуждении //Мат. моделирование, 1995 Т.7.- №5 - С.50.

16. Магнус К. Колебания. М.: Мир, 1983, С. 214-215.

17. Шалимова Н.В. Физика полупроводников. М: Энергия, 1977. 312С.

18. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: «Выс. школа», 2000г. -с. 420.

19. Денисов Б.Н., Беглов В.И. // Труды Российского научно- технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова. Серия: науч. сессия посвященная дню радио. Вып. LX-2, Москва 17-19 мая. — 2005 г.-С. 6-8.

20. Денисов Б.Н., Беглов В.И., Нищев К.Н., Турышев В.Н. Передатчик с амплитудной модуляцией. Патент 39240, Россия, МПК-7 Н 03 С 5/02. Опубл. 20.07.2004г, бюл. №20.

21. Радиопередающие устройства. Под ред. В:В. Шахгильдяна. М.: Радио и связь. 1996. - 560 С.

22. Трансформаторные измерительные мосты./Под ред. К.Б. Карандеева. М.: Энергоиздат, 1970.-250С

23. Гальярди P.M., Карп Ш. Оптическая связь М.: Связь, 1978. -424 с.

24. Шахмаев М.М. Однополосная угловая модуляция в радиосвязи. Изд-во: Казанский университет, 1991. С. 134.

25. Кобяков И.В., Падо B.C. Исследование электрических и упругих свойств гексагонального сульфида цинка в интервале температур 1,5-5-300К//ФТТ.- 1967.-Т.9, вып.8.- С. 2173-2179.

26. Нефедов В.И. Основы радиотехники и связи М.: Высш. шк. 2002.-420 с.

27. Денисов Б.Н. Фоторезистор как многофункциональный элемент оптоэлектроники. Радиотехника и электроника, 2007,т.52, №4, с.509-512

28. Берченко Н.Н., Кребс В.Е., Средин В.Г. Полупроводниковые твердые растворы и их применение. Справочные таблицы. М.:Воениздат, 1982.-208с.

29. Шевцов Э.А., Белкин М.Е. Фотоприемные устройства волоконно-оптических систем передач М.: Радио и связь, 1992.—224 с.

30. Carballes J.C., Varon J., Ceva Т. Capacitives methods of determination of the energy distribution of electron traps in semiconductors.// Solid- State Electron, 1971. Vol.9. №19. P. 1627-1631

31. КалинчукВ.В. Модуляторы малых сигналов. М.: Энергия, 1978.-96 С.

32. Свечников С.В. Элементы оптоэлектроники. М.:Сов.радио,1971.-144С.

33. Носов Ю.Р. Оптоэлектроника. 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Радио и связь, 1980.-360 С.

34. Денисов Б.Н., Орлов Б.М., Лосев В.В, Погорелова Н.Н. Исследование фоточувсвительных монокристаллов CdS при переменном смещении. 8 Всесоюзная конференция по микроэлектронике М., 1978,с.57-58

35. Аут И., Генцов Д., Герман К. Фотоэлектрические явления. М: Мир, 1980.-208 С.

36. Шереметьев А.Г., Толпарев Р.Г. Лазерная связь. М.: «Связь», 1974 -384С.

37. Денисов Б.Н., Беглов В.И Бибанина Е.М. Фазовый модулятор Патент 36069, Россия, МПК-7 Н 03 С 5/02. Опубл. 20.02.2004г, бюл. №5.

38. Прудников А.П., Брычков О.А., Маричев О.И. Справочник по высшей математике.-М.; Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1981-800 С.

39. Степанов Б.И. Введение в современную оптику. Минск: Наука и техника, 1991.-480С.

40. Лашкарёв В.Е., Любченко А.В., Шейнкман М.К. Неравновесные процессы в фотополупроводниках. Киев.: Наук. Думка, 1981-264С.

41. Воловичев И. Н., Гуревич Ю. Г., Генерационно-рекомбинационные процессы в полупроводниках.//Физика и техника полупроводников.-2001- Т. 35, вып. З.-С.321-329.

42. Смит Р. Полупроводники. М: Мир, 1982-560С.

43. Ламперт М. Марк П. Инжекционные токи в твёрдых телах. М.: Мир 1973,416 с.

44. Карагеоргий-Алкалаев П.М., Адирович Э.И. Токи двойной инжекции в полупроводниках. М.: Сов. радио, 1978.-320с.

45. Малышев В.А., Сапелкин С.В., Червяков Г.Г., Юхимец Е.А. Нелинейные преобразование сигнала модуляции света при квадратичной рекомбинации в фотоприёмнике. //Физика и техника полупроводников.-1993- Т. 27, вып. 1- С.179-182.

46. Денисов Б.Н., Колдаев И.М. Исследование динамических свойств фоточувствительных полупроводниковых структур на основе CdS. Сб. материалов конференции молодых специалистов по проблемам микроэлектроники. М., 1980, с. 17

47. Астайкин А.И., Смирнов М.К. Основы оптоэлектроники. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2001.-260 с.

48. Быстров Ю.А. Оптоэлектронные устройства. М.: ИП Радио-Софт, 2001.-256 с.

49. Шевцов Э.А., Белкин М.Е. Фотоприемные устройства волоконно-оптических систем передачи. М.: Радио и связь, 1992.-224 с.

50. Техника оптической связи. Фотоприемники. Под ред. Нельсона Д., Уиттинхема М., Джорджа Т. -М.: мир, 1988.-526 с.

51. Козанне А., Флере Ж., Руссо М. Оптика и связь. М.: Мир, 1984.-504 с.

52. Верещагин И.К. Электролюминесценция кристаллов. М.: Наука, 1971. 370С

53. Вопросы физики электролюминесценции. //Материалы VI Всесоюзной конференции по электролюминесценции. Днепропетровск, 1979.-274С

54. Singh S. Thermally stimulated current curves in ZnS: Cu:Co photoconductor. // Indian J. Pure and Appl.Phys., 1974. Vol. 12,№3 -P. 185187.

55. Гохфельд Ю.И., Гуро Г.М., Дахновец B.T. и др. Кинетика эффекта самоэкранирования и механизмы ионизации в электролюминесцирующих монокристаллах ZnS.// Труды III совещания по электролюминесценции, 1971.- С91-95.

56. Гохфельд Ю.И., Гуро Г.М., Ковтонюк Н.Ф. Зависимость энергии излучения поляризационной электролюминесценции от поля.// ФТП-1968.- Т.2.- вып. 12.-С. 1752-1757.

57. Электролюминесценция твердых тел. Труды III совещания по электролюминесценции. Киев.: Наукова Думка, 1971.-320С.

58. Думаревский Ю.Д., Ковтонюк Н.Ф., Савин А.И. Преобразование изображений в структурах полупроводник-диэлектрик. М.: Наука, 1987. 176С.

59. Самохвалов М.К. Электрические характеристики тонкопленочных излучателей при возбуждении электролюминесценции переменным напряжением. //Письма в ЖТФ.-1997.-Т.23.-Ы6.-С.1-4.

60. Ковтонюк Н.Ф. Электронные элементы на основе структур полупроводник диэлектрик. М.: Энергия, 1976.-184С

61. Вертопрахов В.Н., Сальман Е.Г. Термостимулированные токи в неорганических веществах. Новосибирск: Наука, 1979. 336С.

62. Гороховатский Ю.А. Основы термодеполяризационного анализа. М.: Наука, 1981. -176С.

63. Носов Ю.Р., Шилин В.А. Полупроводниковые приборы с зарядовой связью. М.: Сов. Радио, 1976.-142 с.71 .Акустические кристаллы. Справочник. / Под ред. М.П. Шаскольской М.: Наука, 1982.- 632С.

64. Кобяков И.В., Падо B.C. Исследование электрических и упругих свойств гексагонального сульфида цинка в интервале температур 1,5-ь300К//ФТТ.- 1967.-Т.9, вып.8.-С2173-2179

65. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов. М.: Энергоиздат, 1982. -320С.

66. Бибанина Е.М., Горюнов В.А., Денисов Б.Н. Емкостной метод исследования центров захвата порошковых люминофоров.-М.:2000.-9С. Деп. в ВИНИТИ, от 28.02.2000, №523-В00.

67. Бибанина Е.М., Горюнов В.А., Денисов Б.Н., Никишин Е.В. Емкостной метод исследования центров захвата порошковых люминофоров.-Письма в ЖТФ.- 2000.- т.26.- вып. 11. С.47-51.

68. Ковтонюк Н.Ф., Морозов В.А., Абрамов А.А. и др. Фотоваракторный эффект структур металл-диэлектрик-полупроводник-диэлектрик-металл. //Радиотехника и электроника, 1973.-Т.18.- №5.-С.1019-1023.

69. Самохвалов М.К. Исследование свойств цинк- сульфидных люминофоров в тонкопленочных структурах.// ЖПС.-1995.-Т.62, вып.З.-С.182.

70. Самохвалов М.К. Кинетика токопереноса в тонкопленочных электролюминесцентных излучателях при возбуждении переменным напряжением.// Письма в ЖТФ.-1994:-Т.20,вып.6.-С.67.

71. Гурвич A.M. Введение в физическую химию кристаллофосфоров. М.: высшая школа, 1971 .-336С.

72. Горюнов В:А., Левшин В. Л. Исследование перераспределения1 электронов по уровням захвата в возбужденных монокристаллах ZnS под действием инфракрасных лучей.//ЖПС, 1966.-Т.4,вып.З.-С.256-260.

73. Денисов Б.Н., Бибанина Е.М., Беглов В.И. Устройство оптической памяти на основе планарных щелевых структур. //Письма ЖТФ.-2006.Т.32.-Вып.4-С.70-75

74. Денисов Б.Н. Исследование функциональных свойств фоторезистора, питаемого переменным напряжением.//Письма в ЖТФ.-2008.-Т.34-Вып 2-С. 1-6

75. Денисов Б.Н., Беглов В.И., Нищев К.Н., Турышев В.Н. Передатчик с амплитудной модуляцией. Патент на полезную модель № 39240, Россия, МПК-7 Н 03 С 5/02. Опубл. 20.07.2004г, бюл. 20.

76. Бараш JI. Оптические сети: основные компоненты. Компьютерное обозрение. №28 (547), 2006 г

77. Бараш JI. Кремниевая фотоника как альтернатива медным соединениям. Компьютерное обозрение. №28 (547), 2006 г

78. Серегин C.JL, Полян Р.А. Гибкий электролюминесцентный источник света.//Патент 20006878 Россия, МКИ Н 05В 3/26/,№4931861/25.

79. Полян Р.А., Серегин C.JL, Кокин С.М. Гибкие источники света -электролюминесцентные излучатели нового типа//Электронная промышленность, 1993.-№11-12.-С.66-68.

80. Электролюминесцентные источники света./Под ред. И.К. Верещагина. М.: Энергоатомиздат, 1990. -168С.

81. Прикладная электролюминесценция./Под ред. М.В. Фока. М.: Советское радио, 1974.-416С.

82. Хениш Г. Электролюминесценция. М.: Мир, 1964.- 456С.

83. Корсунский В.М. Электролюминесцентные' устройства. Киев: Наукова Думка, 1968. 304С.

84. Щука А.А. Электроника/ Под ред. Проф А.С. Сигова.-СПб.: БВХ-Питербург, 2006.-800 с.

85. Денисов Б.Н., Гришаев В .Я, Корочков Ю.А., Применение фоторезисторов с питанием переменным напряжением длягармонического анализа оптических сигналов.//Учебный эксперимент в высшей школе. 1998, № 5.-С.60-62.

86. Зуев В.А., Попов В.Г. Фотоэлектрические МДП приборы. М.: Радио и связь, 1983.- 160С.

87. Yairi М. В., Coldren С, W., Miller D. А. В., Harris J. S. (Jr).High-speed, optically controlled surface-normal optical switch based on diffusive conduction / / Appl. Phys. Lett.- 1999.- Vol.75, № 5.-C. 597-599.

88. Khanifar A., Green R. J. Photoparametric amplifiers for subscarriermultiplexed communication systems. // 1EE Proc. Optoelectron.-1999 Vol.146, № 5- C. 223-225.

89. Муравский B.C., Рубцов Г.П., Григорьян JI.P., Куликов O.H. Электрофизические и фотоэлектрические свойства транзисторных структур с распределенным эмиттером и функциональные приборы на их основе. //Журнал Радиоэлектроники.-2000,-С.1-16.

90. Каража'нов С.Ж. Свойства точно компенсированных полупроводников.// ФТП.-2000.-Т.34,вып.8.-С.909-916.

91. Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники. //Труды Седьмой международной научно-технической конференции, Таганрог, 2000.- 200 С.

92. Прикладная электролюминесценция. /Под ред. М.В. Фока. М.: Советское радио, 1974.-416С.

93. Гуро Г.М., Ковтонюк Н.Ф. Механизм поляризационной электролюминесценции.ЕЧистые кристаллы.//ФТП. 1968.-Т.2. B.3.-C300.

94. Гуро Г.М., Ковтонюк Н.Ф. О-временах установления поляризации в полупроводниках.//ФТП.- 1969.- Т-.З, вып.1.-С58-62.

95. ЮЗ.Гохфельд Ю.И., Fypo Г.М., Дахновец В.Т. и др. Кинетика эффекта самоэкранирования и механизмы ионизации* вэлектролюминесцирующих монокристаллах ZnS.// Труды III совещания по электролюминесценции, 1971.- С91-95.

96. Ковтонкж Н.Ф., Сальников Е.Н. Фоточувствительные МДП- приборы для преобразования изображения М.: Советское радио, 1990.-160 С.

97. Гуро Г.М., Ковтонюк Н.Ф. Механизм поляризационной электролюминесценции.ГЧистые кристаллы.//ФТП. 1968.-Т.2. В.З.-СЗОО.

98. Юб.Берман JI.C. Емкостные методы исследования полупроводников. JL: Наука, 1972. -104С.

99. Вертопрахов В.Н., Сальман Е.Г. Термостимулированные токи в неорганических веществах. Новосибирск: Наука, 1979. 336С.

100. Гороховатский Ю.А. Основы термодеполяризационного анализа. М.: Наука, 1981. -176С.

101. Антонов-Романовский В.В. Общий метод исследования кривых термовысвечивания и термообесцвечивания возбужденных фосфоров.1.//Оптика и спектроскопия. Сборник статей. Люминесценция.-1963.-С.207-213.

102. Антонов -Романовский В.В. Общий метод исследования кривых термовысвечивания и термообесцвечивания возбужденных фосфоров.П. //Оптика и спектроскопия. Сборник статей. Люминесценция.-1963.-С.213-223.

103. Ш.Гольдман А.Г., Жолкевич Г. А. Стимулированные токи и электролюминесценция. Киев: Наукова Думка, 1972.-200С.

104. Берсенев Б.В., Васюков А.Е., Жолкевич Г.А. Термостимулированная проводимость, люминесценция и емкость пленок ZnS:Cu,Cl с памятью проводимости. В кн.: Эффекты памяти и фотопроводимость в неоднородных полупроводниках. Киев, 1974. -С. 14-15.

105. Сальман Е.Г. , Вертопрахов В.Н. Термостимулированные методы* исследования фотопроводящих материалов. Деп. ВИНИТИ №349771,1971.- 27 С.

106. Гольдман А.Г., Королько Б.Н., Степанченко Э.С. Стимуляция проводимости («переключение-память») у ZnS -порошковполупроводников при 77°К.// Докл. АН СССР, 1970.- Т. 192. -№5. -С.1019-1021.

107. Гольдман А.Г., Королько Б.Н., Степанченко Э.С. Стимуляция проводимости («переключение-память») у ZnS-порошков полупроводников при 77°К.// Докл. АН СССР, 1970.- Т. 192. -№5. -С.1019-1021.

108. Нб.Гольдман А.Г., Королько Б.Н., Степанченко Э.С. Стимуляция проводимости («переключение-память») у ZnS -порошков полупроводников при 77°К.//Докл. АН СССР, 1970.- Т. 192. -№5. -С.1019-1021.

109. Берман JI.C., Лебедев А.А. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках. Л.: Наука, 1981.- 176С.

110. Yau L.D., Chan W.W., Sah С.Т. Thermal emission rates and activation energies of electrons and holes at cobait centers in silikon.// Phys. Stat. Sol.(a). 1972. Vol.14. №2. P.655-662.

111. Милне А. Примеси с глубокими уровнями в полупроводниках. М.: Мир,1977.-562С

112. Carballes J.C., Lebailly J. Trapping analysis in gallium arsenide.// Solid-State Communs, 1968. Vol.6.№3.P. 167-171.

113. Buehler M.G. Impurity centers in p-n-junctions determined from shifts in the thermally stimulated current and capacitance response with heating rate.// Solid-State Electron, 1972. Vol. 15. №1. P.69-79.

114. Carballes J.C., Varon J., Ceva T. Capacitives methods of determination of the energy distribution of electron traps in semiconductors.// Solid- State Electron, 1971. Vol.9. №19. P. 1627-1631

115. Sah, C.T., Chan W.W., Fu H.S. e.a. Thermally stimulated- capacitance (TSCAP) in p-n-junctions.// Appl.Phys.Lett., 1972. Vol.20. №5. P.193- 195.

116. Sakai K., Ikoma T. Deep levels in gallium arsenide by capacitance methods.// Appl.Phys, 1974. Vol.5. №2. P.165-171.

117. Sah C.T., Walker J.W. Thermally stimulated capacitance for shallow majority-carrier traps in the edge region of semiconductors junctions.// Appl.Phys.Lett, 1973. Vol.22. №8. P.384-385.

118. Sah C.T., Wang C.T. Experiments on the origin of processinduced recombination centers in silicon.//J. Appl.Phys., 1975. Vol.46. №4. P. 17671776.

119. Зуев B.A, Попов В.Г. Фотоэлектрические МДП -приборы. М.: Радио и связь, 1983.- 160С.

120. Свойства структур металл-диэлектрик-полупроводник./ Под ред. А.В. Ржанова. М.: Наука, 1976. -280С

121. Вуль А .Я, Дидейкин А.Т., Козырев С.В. Фотоприемники на основе структур металл-диэлектрик-полупроводник.//Фотоприемники и фотопреобразователи./ Сборник науч. трудов, 1986.-С. 105-130.

122. Фок М.В. Разделение сложных спектров на индивидуальные полосы при помощи обобщенного метода Аленцева. //Люминесценция и нелинейная оптика./Труды ФИАН им. П.Н. Лебедева АН СССР. М.: Наука, 1972.-Т.59.- С.3-24.

123. Горюнов В.А, Гришаев В.Я, Денисов Б.Н. Методика разделения спектров свечения люминофоров.//Светотехника, 1992.-№3.-C.3-4.

124. Бибанина Е.М, Гришаев В.Я, Денисов Б.Н. Исследование электро- и фотолюминесценции при импульсном УФ возбуждении. // Всероссийская науч.-тех. конф. «Перспективные материалы и технологии для средств отобр. информации». /Тез.докл. Кисловодск, 1996.-С85.

125. Фок М.В. Влияние частоты возбуждающего напряжения на спектры электролюминесценции кристаллов ZnS-Cu.// ЖПС,1988.-Т.48.-№6.-С-1014-1016.

126. Деркач В.П, Корсунский В.М. Электролюминесцентные устройства. Киев: Наукова Думка, 1968. 304С.

127. Веревкин Ю.Н. Деградационные процессы в электролюминесценции твердых тел. JL: Наука, 1983. -С. 122.

128. Марковский Л.Я., Пекерман Ф.М., Петошина Л.Н. Люминофоры. М,-Л.: Химия, 1966.-232С.

129. Электролюминесцентные источники света./Под ред. И.К. Верещагина. М.: Энергоатомиздат, 1990. -168С.

130. Антонов-Романовский В.В. Кинетика фотолюминесценции кристаллофосфоров. М.: Наука, 1966.- 324С.

131. Антонов-Романовский В.В. Общий метод исследования кривых термовысвечивания и термообесцвечивания возбужденных фосфоров.1.//Оптика и спектроскопия. Сборник статей. Люминесценция.-1963.-С.207-213.

132. Думаревский Ю.Д., Ковтонюк Н.Ф., Савин А.И. Преобразование изображений в структурах полупроводник-диэлектрик. М.: Наука, 1987. 176С

133. Берман Л.С., Лебедев А.А. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках. Л.: Наука, 1981.- 176С. ■

134. Трансформаторные измерительные мосты./Под ред. К.Б. Карандеева М., 1970.-250С.

135. Багинский A.M., Бабченко И. А., Горбань А.Н. и др. Электролюминесцентная матрица «щелевого» типа.// Вопросы физики электролюминесценции. /Материалы VI Всесоюзной конференции по электролюминесценции. Днепропетровск, 1979.-С. 195-198.

136. Беглов В.И., Денисов Б.Н., Никишин Е.В. Зависимость коэффициента нелинейных искажений фоторезистора от кинетики фотопроводимости.

137. Материалы нано- микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение: сб. тр. 3-ой межрегион, науч. шк. для студ. и аспирантов,. -г. Саранск, 2004. С. 118.

138. Сурис Р.А., Фукс Б.И. Импеданс образца из компенсированного материала при возбуждении волны пространственной перезарядки. // ФТП, 1975 юТ.9, вып.9.-С.1717 - 1728.

139. Каражанов С.Ж. Свойства точно компенсированных полупроводников.//ФТП.-2000. Т.34,вып.8. - С.909-916.

140. Холоднов В.А., Дугова А.А. О подавлении эффекта насыщения усиления в пороговых собственных фоторезисторах.// Письма в ЖТФ,1997-Т.23.-№2-С.80-87.

141. Степанов Б.И., Грибковский В.И. Введение в теорию люминесценции.// Издательство Академии наук БССР, Минск, 1963, 444 с.

142. Фок М.В. Введение в кинетику люминесценции кристаллофосфоров. М.: Наука, 1964 г-284 с.

143. Денисов Б.Н., Гришаев В. Я., Никишин Е. В. Авт. свидетельство № 1723676, 1992. Способ питания безэлектродного источника света

144. Гуро Г.М., Ковтонюк Н.Ф. Механизм поляризационной электролюминесценции. II. Кристаллы с примесями // ФТП. 1969. -Т.З, вып.5. - С.636-642.

145. Гохфельд Ю.И., Гуро Г.М., Ковтонюк Н.Ф Деркач В.П., Корсунский В.М. Электролюминесцентные устройства. Киев: Наукова Думка, 1968. 304с.

146. Гохфельд Ю.И., Гуро Г.М., Ковтонюк Н.Ф. Зависимость энергии излучения поляризационной электролюминесценции от поля // ФТП -1968.- Т.2. вып. 12.- С.1752-1757.

147. Воловичев, И. Н., Гуревич Ю. Г. Генерационно-рекомбинационные процессы в полупроводниках.//Физика и техника полупроводников.-2001- Т. 35, вып. 3.-С.321-329.

148. Neamen D.A. Semiconductor Physics Devices Basic Principles. Boston. 1992 y., 560 p.

149. Глинчук К.Д., Родионов B.E. Инерционность Si (Zn) фотосопротивлений.// Полупроводниковая техника и микроэлектроника-1972-вып. 7.-С.27-30

150. Гаспарян Ф.В., Адамян З.Н., Арутюнян В.М. Кремнивые фотоприемники. Ереван. Издательство Ереванского университета, 1989 г.-289 С.

151. Каражанов С.Ж. Свойства точно компенсированных полупроводников.// Физика и техника полупроводников.- 2000- Т. 34, вып. 8.- С. 909-916.

152. Глинчук К. Д., Родионов В.Е. Инерционность Si (^п)-фотосопротивлений.// Полупроводниковая техника и микроэлектроника.-1972, вып. 7. С.27-30

153. Богородицкий Н.П., Волокобинский Ю.М., Воробьев А.А. и др. Теория диэлектриков. M.-JL: Энергия, 1965.-344С.

154. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов. М.: Энергоиздат, 1982. -320С.

155. Денисов Б.Н., Беглов В.И., Бибанина Е.М., Горюнов В.А. МДПДМ структура на основе порошковых люминофоров. // Учебный эксперимент в высшей школе. 2002, №1. С.16 -18.