АО «Гиредмет» выполнило прикладное научное исследование (ПНИ) по Соглашению с Министерством образования и науки Российской Федерации о предоставлении субсидии от «21» октября 2014 года № 14.576.21.0055 по теме «Разработка технологии выращивания методом жидкофазной эпитаксии гетероструктур кадмий-ртуть-теллур со слоями n- и p-типа электропроводности для фотовольтаических приемников инфракрасного излучения» в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы». Индустриальным партнером данного проекта выступает ЗАО «Научно-производственный центр «Реагент».

Проект направлен на обеспечение электронной компонентной базой производства отечественных инфракрасных (ИК) фотоприемников и тепловизоров гражданского назначения.

1) Разработка полупроводниковых фоточувствительных материалов и лабораторной техноло-гии их получения для матричных ИК фотоприемников и тепловизоров гражданского назначения с повышенной рабочей температурой не менее чем в 1,3 раза и/или сниженным энергопотреблением не менее чем в 2 раза и/или уменьшенными габаритами и весом не менее чем в 2 раза.

2) Разработка технологии выращивания методом жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ) гетерострук-тур кадмий-ртуть-теллур (КРТ) со слоями n- и p-типа электропроводности, легированными донорной (индий) и акцепторными примесями (мышьяк, сурьма) для матричных ИК фотоприемников в геометрии n/p+, а также фотовольтаических детекторов длинноволнового лазерного ИК излучения, работающих при термоэлектрическом охлаждении.

— Подобрана и проанализирована научно-техническая литература, нормативная документация по теме ПНИ. Составлен аналитический обзор. Проведены патентные исследования.

— Разработана технологическая схема получения гетероструктур КРТ со слоями n- и p-типов электропроводности легированными донорной (In) и акцепторными примесями (As, Sb).

— Выращены кристаллы (13 шт.) и изготовлены подложки КЦТ (64 шт.) для проведения процессов эпитаксии примеснолегированных эпитаксиальных слоев (ЭС) КРТ.

— Разработаны режимы синтеза лигатуры (Te+As) и (Te+Sb) с однородным распределением примеси по объему слитка.

— Проведены процессы эпитаксии слоев КРТ из растворов на основе Те содержащих As или Sb в интервале концентраций от 10¹⁵ до 10¹⁸ см^-3, исследован химический состав ЭС, определены коэффициенты распределения мышьяка (К_As=0,001) и сурьмы (К_Sb=0,008) в процессах ЖФЭ КРТ из раствора-расплава на основе Те и разработаны режимы выращивания методом ЖФЭ ЭС КРТ с заданным содержанием As или Sb в интервале концентраций от 5×10¹⁶ до 5×10¹⁷ см^-3.

— Разработаны методические подходы и методики выполнения измерений глубины залегания n/p+ перехода и электрофизических характеристик (ЭФХ) слоев в составе гетероструктуры.

— Разработаны физико-химические основы легирования ЭС КРТ акцепторными примесями As и Sb в процессе выращивания методом ЖФЭ.

— Исследовано влияние режимов активации акцепторной примеси в р+ области на электрофизические свойства n-области, разработан режим отжига – 400⁰С в течение не менее 3 часов в парах ростовой шихты, затем 230⁰С в течение не менее 48 часов в насыщенных парах Hg, позволяющий активировать As и Sb в акцепторное состояние с эффективностью не менее 70% и обеспечивающий формирование n/p+ активной области гетероструктур на металлургической границе ЭС.

— Исследованы и разработаны режимы последовательного выращивания методом ЖФЭ легированных In и As или Sb ЭС КРТ с содержанием CdTe, соответственно, в интервалах от 0,18 до 0,23 и от 0,27 до 0,32 мольной доли.

— Разработан комплект ТД 00198396.009.16 на технологию выращивания методом ЖФЭ гетероструктур кадмий-ртуть-теллур со слоями n- и p-типов электропроводности легированными донорной (In) и акцепторными примесями (As, Sb) для фотовольтаических приемников и детекторов инфракрасного излучения.

— Для изготовления фоточувствительных элементов (ФЧЭ) из n/p+ гетероструктур КРТ и макетов фотовольтаических детекторов выбрана конструкция меза-диодов с размерами фоточувствительной площадки 25×25 и 50×50 мкм×мкм, защитным диэлектрическим покрытием из CdTe, контактными площадками из индия, с освещением активной области диода со стороны подложки КЦТ.

— Разработаны технологические операции, лабораторная технологическая инструкция по изготовлению ФЧЭ ТИ 00198396.14.16 и эскизная конструкторская документация (ЭКД) наФЧЭ на основе n/p+ гетероструктур КРТ ГШРА.432231.008.

— Разработана ЭКД ГШРА.432234.009 на макет фотовольтаического детектора длинноволнового лазерного ИК излучения в корпусе ТО-39 с термоэлектрическим охлаждением.

— Изготовлены: экспериментальные образцы n/p+ гетероструктур КРТ в количестве 8 шт., экспериментальные образцы ФЧЭ на основе n/p+ гетероструктур в количестве 10 шт., макеты фотовольтаических детекторов длинноволнового лазерного ИК излучения в корпусе с термоэлектрическим охлаждением в количестве 3 шт.

— Разработаны Программы и методики испытаний: экспериментальных образцов n/p+ гетероструктур КРТ 00198396.009.16 ПМ, экспериментальных образцов ФЧЭ на основе n/p+ гетероструктур КРТ ГШРА.432231.008 ПМ, макетов фотовольтаических детекторов длинноволнового лазерного ИК излучения ГШРА.432234.009 ПМ.

— Проведены испытания экспериментальных образцов n/p+ гетероструктур КРТ, ФЧЭ и макетов фотовольтаических детекторов по разработанным Программам и методикам. По результатам испытаний проведена корректировка комплекта технологической документации ТД 00198396.009.16.

— Разработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей индустриального партнера, а также проект ТЗ на проведение ОТР по теме «Разработка опытно-промышленной технологии производства гетероструктур КРТ со слоями n- и p-типов электропроводности легированными донорной (индий) и акцепторными примесями (мышьяк, сурьма) для фотовольтаических приемников и детекторов инфракрасного излучения».

— Получен патент РФ на изобретение «Способ получения эпитаксиальных слоёв
Cd_xHg_1-xTe p-типа проводимости» № 2602123 от 19 октября 2016г.

Полученные результаты соответствуют требованиям к проекту. Работы по проекту выполнены в полном объеме и соответствуют Плану-графику, Техническому заданию и Соглашению о предоставлении субсидии от «21» октября 2014 г. № 14.576.21.0055.