Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України
Національна академія наук України

Пошук

Лабораторія напівпровідникових сенсорів ультрафіолетового випромінювання

 Pavelets
Керівник відділу
Павелець Сергій Юрійович
доктор фіз.-мат.наук
Тел.: (044)525 61 52
Ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Склад відділу

Бобренко
Бобренко Юрій Миколайович
С.н.с., канд. техн. наук
Тел. (044)525-62-00,
ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.  
Семикина 1
Семікіна Тетяна Вікторівна
С.н.с., канд. техн. наук
Тел. (044)525-62-00, 4-09
ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
 
  Атдаєв Байрамгилич Сапаргиличович
н.с., канд. фіз.-мат. наук
Тел. (044) 525-62-00
ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
 
 Шереметова-5
Шереметова Галина Гнатівна
н.с.
Тел. (044)525-62-00, 2-42
 
 
  Ярошенко Микола Володимирович
М.н.с., Тел. (044)525-62-00
 Косарев

Косарев Вячеслав Петрович  
Пров. інж., Тел. (044)525-61-52, 4-13

 

 

Козаченко Марія Василівна
пров. інж., тел. 4-09

Дослідження

Основний науковий напрямок – дослідження нерівноважних процесів, що протікають у напівпровідниках типу  А2В6, гетеропереходах та приладах на їх основі під дією світла і іонізуючих випромінювань, а також розробка фізичних і фізико-технологічних принципів створення нових типів фотоелектричних напівпровідникових приладів: фотоприймачів видимого, ультрафіолетового, інфрачервоного випромінювання, детекторів і датчиків іонізуючої радіації та сонячних перетворювачів.

Основні напрямки діяльності:
     - розробка  енерго- і матеріалозберігаючої технології виготовлення тонкоплівкових гетероструктур в системі широкозонних сполук А2В6 та їх твердих розчинів, дослідження фундаментальних фізичних властивостей гетероструктур  з нанометровими і субмікронними шарами що дозволяють цілеспрямовано змінювати властивості фотоактивного гетероконтакту.;
     - створення нових типів приладових компонентів сенсорних систем УФ   фотоелектроніки на базі дослідження особливостей фотоефекту і їх взаємозв’язку з параметрами варізонних прошарків багатошарових поверхнево-бар’єрних фотоперетворювачів і особливостей контакту вироджений напівпровідник-напівпровідник.
- створення фізичних, технологічних та конструкторських засад виготовлення метрологічних сенсорів для УФ фотоелектроніки;
- проведення дослідно-конструкторських розробок і заходів по впровадженню УФ сенсорів в співробітництві з ВАТ  ”ЦКБ Ритм” (м. Чернівці)

 

Досягнення

Найбільш вагомі наукові та практичні досягнення

Досягнуте в результаті фундаментальних досліджень розуміння природи нерівноважних процесів, що протікають у напівпровідниках типу А2В6 при освітленні, дозволило запропонувати принципово нові методи отримання і активації сульфіду, селеніду і сульфоселеніду кадмію та створити серію нових ефективних моно- і полікристалічних фоторезисторів.
-    Створено перші в СРСР монокристалічні фоторезистори  типів ФСК-М1, ФСК-М2, СКФ-М1, СКФ-М2, СКФ-М3. Використовувались у фотоелектричній автоматиці, на супутниках Землі типу „Космос”.
Виробник – СКТБ ІФ НАН України (60-70-ті роки ХХ століття).
-    Створено і впроваджено у виробництво нову безвакуумну технологію масового випуску полікристалічних фоторезисторів ФПФ-7 і ФПФ-9 на основі пульверизованих спечених шарів сульфіду кадмію. Такі фоторезистори широко використовувались в автоматичній експонометрії фото- і кіноапаратури, у фотоелектричній автоматиці і вимірювальній техніці.
Виробник – завод „Кварц” (м. Чернівці). Тираж 2 млн. шт./рік (70-80-ті роки ХХ століт-тя).
-    Розроблено технологію та налагоджено серійне виробництво диференційного позиційно-чутливого фоторезистора ФР-162 для систем автоматичного фокусування.
Виробник – завод „Кварц” (м. Чернівці) (1991 р.).
      -   З’ясовано природу нерівноважної провідності, що виникає під впливом електронів середніх енергій (е-провідність). Це дозволило розробити монокристалічні датчики електронних потоків ДЭ-2А з високими експлуатаційними параметрами. Використовувались у промислових експонометричних приладах електронник мікроскопів серії ЭВМ-100 Л (завод електронних мікроскопів, м. Суми).
Виробник – СКТБ ІФН НАН України (1980-1989 р.р.).
-    Вивчено особливості рентгенопровідності монокристалів сполук А2В6 у широкому діапазоні жорсткості рентгенівського випромінювання.
-    Розроблено ефективні напівпровідникові детектори рентгенівського випромінювання ДРМ-2 з унікальними експлуатаційними параметрами. Детектори знайшли широке застосування як датчики експонометричних приладів промислових рентгенівських апаратів РАП-150/30-10, РАП-150-7 (завод „Актюбрентген”, м. Актюбінськ, Росія). Економічний ефект від впровадження складав понад 500 000 крб./рік.
Виробник - СКТБ ІФН НАН України (1980-1989 р.р.).
     В подальшому у відділі отримали розвиток дослідження фізичних закономірностей перетворення енергії електромагнітного і корпускулярного випромінювання в електричну енергію у гетеропереходах типу p-халькогенід міді - n2В6, що призвело до формування нового напрямку досліджень - тонкоплівкової фотоелектроніки. До найбільш цікавих наукових і практичних результатів можна віднести наступні:
-  З’ясовані закономірності динамічних ефектів: генераційно-рекомбінаційних процесів, механізмів фотоперетворення, транспорту носіїв заряду. Створено наукові основи технології вказаних гетеропереходів і узагальнено фізичну модель, що описує всі відомі фотоелектричні, електричні і електролюмінісцентні властивості.
-   Сформульований і розвинутий оригінальний, альтернативний діодам Шоттки і гетеропереходам з  широкозонним  ”вікном ”, напрямок – поверхнево-бар’єрні структури  вироджений напівпровідник – напівпровідник.
-   Розвинуті фізико-технологічні принципи створення  багатошарових тонкоплівкових полікри-сталічних фотоперетворювачів (ФП), які відкривають принципово нові можливості підвищення ефективності, економічності і стабільності фотоелектричних приладів на їх основі. Запропонований оригінальний шлях цілеспрямованої зміни властивостей контакту двох матеріалів шляхом  використання надтонких проміжних напівпровідникових, у тому числі, варізонних прошарків.
-  Розроблено детектори електронних потоків та малоінерційні оптронні перетворювачі рентгенівського випромінювання з чутливістю понад 1мкВ/мкР
-  Розроблено і виготовлено 304-елементну  реєстраційну лінійку детекторів для першого вітчи-зняного комп’ютерного рентгенівського томографа (спільно з СКТБ ІФН НАН України ; передана у 1985 р. в ІПМЕ АН УРСР; документація передана в секцію прикладних проблем при Президії АН  СРСР).
-  Розроблено хемілюмінесцентні аналізатори параметрів реакторної води АЕС (у 1983-1984 рр. передані у НВП “Енергія” і використані на Калінівській, Південноукраїнській і Рівненській  АЕС).
- Розроблено датчики освітленості фотосинтетично-активної радіації (використані на Одеському і Миронівському фітотронах, призначених для селекційного вирощування сільськогосподарських культур).
-  Розроблено та виготовлено лабораторні зразки тонкоплівкових сонячних батарей (к.к.д ~ 10%) та екологічно безпечних, довгострокових, повністю автономних радіоізотопних джерел живлення для мікроватних приладів функціональної електроніки (спільно з СКТБ з ДВ НЦ “ІЯД” НАН України). 

Розробки

Основні досягнення останніх років
     Широкий спектр оригінальних властивостей широкозонних сполук А2В6 однак не дозволяв створювати на їх основі фотоелектричні перетворювачі (ФП), котрі були б спроможні (крім структур CdS-CdTe) конкурувати з ФП на основі Si та сполук А3В5. Багаточисельні спроби розробок класичних  р-п-гомо- і гетеропереходів та поверхнево-бар’єрних структур типу діодів Шоттки на основі сполук А2В6 не дали позитивних результатів.
     Основні причини неоптимістичних висновків досліджень бар’єрних структур  пов’язані зі складністю отримання напівпровідників з достатньо високою р-типа провідністю, відсутністю ізоперіодних гетеропар, а також відсутністю ефективної складової для створення поверхнево-бар’єрних структур – структур, найбільш оптимальних для створення ФП високоенергетичної ділянки спектру.
     Нові перспективи для розробки ефективних бар’єрних структур на основі сполук А2В6 пов’язані з існуванням ідеальної пари для напівпровідників n-типу провідності халькогеніду міді – його стабільної модифікації p-Cu1.8S (дигеніт). Переваги використання  p-Cu1.8S в поверхнево-бар’єрних ФП замість металу пов’язані з достатньо високою роботою виходу (~ 5,5 еВ) і з можливістю вирощування  нанометрової плівки Cu1.8S на полікристалічній поверхні шарів А2В6.
     Можливість створення поверхнево-бар’єрних структур p-Cu1.8S - n- А2В6  відкриває перспективи  ефективного використання спектру унікальних властивостей сполук А2В6. Це, перш за все, прямозонність, ізомофність напівпровідників цього класу і можливість створення на їх основі неперервного ряду твердих розчинів, у тому числі варізонних.
-  Розроблена технологія вирощування нанометрової плівки  (~10 нм) виродженого напівпровідника p-Cu1.8S на рельєфній поверхні полікристалічного матеріалу А2В6 (Патент на винахід № 91300, 12.07.2010.Спосіб виготовлення фотоперетворювача  ультрафіолетового випромінювання. Бобренко Ю.М., Коржинський Ф.І., Павелець С.Ю., Рюхтін В.В., Шимановський О.Б.). Надтонка плівка не тільки зменшує світлові втрати поверхнево-бар’єрної структури ФП Cu1.8S-А2В6, але й значно підвищує чутливість в УФ області спектру за рахунок транспорту гарячих носіїв струму.
-  Розроблена нова технологія вирощування варізонних твердих розчинів методом термічного випаровування з двох автономних джерел халькогенідів  металу з конденсацією у квазізамкненому об’ємі. Застосування варізонних шарів (плавних гетеропереходів) відкриває нові перспективи для удосконалення існуючих і створення нових типів бар’єрних фотоперетворювачів.
- Запропонований оригінальний метод поліпшення параметрів сепаруючого бар’єру ФП шляхом вбудови в область просторового заряду поверхнево-бар’єрної  структури  варізонного шару (Заявка на винахід № а.201311905 від 9.10.2013. Фотоперетворювач. Бобренко Ю.М., Павелець С.Ю., Шимановський О.Б., Ярошенко М.В. )
 - Досліджуються  інші оригінальні можливості  цілеспрямованого удосконалення ФП при використанні варізонних шарів, які визначаються суто технологічними аспектами: створення омічних контактів, епітаксійне вирощування гратконеузгоджених пар з досконалою кристалічною структурою, спрощення процедури легування. Так отримані без додаткового легування  відносно низькоомні шари ZnS(ZnSe) шляхом епітаксійного вирощування на підкладках CdS(CdSe) з відповідними проміжними варізонними шарами.
- Розроблена планарна технологія виготовлення сенсорів на основі  поверхнево-бар’єрних  структур  Cu1.8S-А2В6. Планарність технології і тонкоплівковий варіант полікристалічних структур дозволяє суттєво знизити собівартість і відтворюваність технології виготовлення ФП.
- Створені високоефективні сенсори на основі поверхнево-бар’єрних структур Cu1.8S-CdS, основним достоїнством яких є висока стабільність параметрів в УФ області випромінювання.
-  Розроблена технологія отримання УФ сенсорів великої площини. Перевагою сенсорів перед існуючими комерційними аналогами на основі GaN та SiC є значно більша  (до 100 разів) фоточутлива  площина. ФП великої площини (>100 мм2) необхідні для вирішення задач медицини, вимірювання біохемілюмінесценції, метрології низьких потоків УФ випромінювання.

Обладнання

текст...

Проекти

1.   Напівпровідникове матеріалознавство та сенсорні систем Бюджетна тема № III-8-16 „Розробка технології вирощуваннятонкоплівкових полікристалічних багатошарових гетероструктур з нанометровими і субмікронними варізонними прошарками, створення на їх основі і дослідження нових типів сенсорів короткохвильового випромінювання  і сонячних елементів ”.
2.   Державна цільова науково-технічна програма розроблення і створення сенсорних наукоємних продуктів на 2008-2017 роки.
Проект 1.2.4.“Розроблення і створення сенсорів  ультрафіолетової  радіації та приладів медико-біологічного, промислового і екологічного призначення  та їх  апробація в  медичних  закладах”
3.   Відомча тематика ВФА НАН України. Тема III-41-17, Підрозділ 1.2 “Розробка технології виготовлення нових типів ультрафіолетових сенсорів на основі поверхнево-бар’єрних структур вироджений напівпровідник –напівпровідник.”
4.   Відомча тематика ВФА НАН України.
Тема III-10-15, Підрозділ 8.1 „Розробка технології виготовлення багатошарових  гетероструктур з варізонними  прошарками і створення на їх основі нових типів ефективних поверхнево-бар’єрних ультрафіолетових фотоперетворювачів ”

Історія відділу

Відділ було створено у 1960 році. У 1960- 1983 роках завідувачем відділу був доктор техн. наук, професор Григорій Аврамович Федорус. З 1983 по 2012 рік відділом керував доктор фіз.-мат. наук, професор Валерій Миколайович Комащенко. З липня 2012 року керування відділом здійснює доктор фіз.-мат. наук Сергій Юрійович Павелець. 

З метою активізації робіт в рамках Державних науково-технічних програм, фундаментальних і прикладних програм НАН України, направлених на розвиток робіт по  актуальному напрямку ультрафіолетової фотоелектроніки: дослідженню фундаментальних фізичних властивостей багатошарових гетероструктур з варізонними прошарками і створенню нових типів приладових компонентів сенсорних систем ультрафіолетової фото електроніки 1 грудня 2015 року у складі відділу №11 “Відділ напівпровідникових гетероструктур” організована структурна науково-дослідна лабораторія “Напівпровідникових сенсорів ультрафіолетового випромінювання” із наданням їй номеру 43.

....

Публікації

2018