CC BY
194
ОПТИКА, ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ
УДК 535.211:535.214
ТЕПЛОВАЯ МОДЕЛЬ ПОВРЕЖДЕНИЙ ФОТОПРИЕМНИКОВ МОЩНЫМ НАНОСЕКУНДНЫМ ЛАЗЕРНЫМ ОБЛУЧЕНИЕМ
Денис Вячеславович Кочкарев
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск,
ул. Плахотного, 10, инженер кафедры физики, тел. (383)361-08-36, e-mail: denlnsk@mail.ru
Владимир Владимирович Чесноков
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск,
ул. Плахотного, 10, доктор технических наук, профессор-консультант кафедры физики, тел. (383)361-08-36, e-mail: garlic@ngs.ru
Дмитрий Владимирович Чесноков
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск,
ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, заведующий кафедрой наносистем и оптотехники, тел. (383)361-08-36, e-mail: phys003@list.ru
Приведен краткий обзор исследований процессов лазерного необратимого разрушающего воздействия на чувствительные элементы фотоприемных устройств. Рассматривается тепловая модель лазерного ослепления устройств, проведены оценочные расчеты лучевой прочности фотоэмиссионных и фотоэлектрических приемников.
Ключевые слова: лазерное повреждение фотоприемников, лучевая прочность, фотоэмиссионные и фотоэлектронные устройства, ИК-диапазон спектра.
HEAT MODEL OF PHOTODETECTOR DAMAGES DUE TO HIGH-POWER NANOSECOND LASER EMISSION
Denis V. Kochkarev
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Engineer, Department of Physics, tel. (383)361-08-36, e-mail: denlnsk@mail.ru
Vladimir V. Chesnokov
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., consulting professor, Department of Physics, tel. (383)361-08-36, e-mail: garlic@ngs.ru
Dmitry V. Chesnokov
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., head of the Department of Nanosytems and Optotechnics, tel. (383)361-08-36, e-mail: phys003@list.ru
101
Оптика, оптико-электронные приборы и системы
The review of the research on the process of laser irreversible destructive effect on photodetector elements is presented. The heat model of detectors laser blinding is considered. Assessed results of photoemission- and photoelectric receiver radiation resistance are shown.
Key words: photodetector laser damage, radiation resistance, photoemission- and photoelectric devices, IR spectrum.
Рассматриваются вопросы оценки лучевой прочности распространенных приемников излучения, используемых для целей оптического наблюдения и обнаружения объектов, их устойчивости в полях мощных лазерных излучений. Лазерный излучатель, с точки зрения наблюдателя, ведущего осмотр некоторой «сцены наблюдения», является элементом этой сцены. Оптическими приборами наблюдателя излучение лазера фокусируется в точку на фоточувствительной площадке приемного устройства.
Энергия лазерного импульса поглощается веществом фоточувствительного приемного устройства локально и нагревает освещенный участок до температуры его разрушения: участок подвергается термической деструкции, может расплавиться или испариться. Зона разрушения вследствие теплопроводности вещества увеличивается; последствия разрушения могут распространиться на всю поверхность фотоприемника вследствие, например, возникших разрушений или замыканий электрических цепей приемника или нарушений элементов его схемотехники.
Исследования в данной области проводятся. Так, в работе [1] исследованы функциональные повреждения кремниевых ПЗС фотодетекторных решеток при воздействии излучения Иб:УАО-лазера на длине волны 1,06 мкм при длительности импульса 10 нс.
В работе [2] также обнаружено, что лазерное облучение может вызвать необратимые повреждения приборов с зарядовой связью.
Структура фотоприемников во многих случаях содержит слои металлов и полупроводников. Металлические слои являются составными частями матричных полупроводниковых фотоприемных устройств и основным материалом фотоэмиссионных катодов ЭОП и ФЭУ.
Процесс поглощения света в металлах характеризуется глубиной проникновения порядка 10-5 -10-6 см; это означает, что в металле теплота распространяется от поверхностного слоя указанной толщины вглубь тела путем теплопроводности. Если длительность светового импульса равна т, то размер нагретой области подложки определяется длиной тепловой волны [3]:
iT Ik^r .Tj (1)
V Pc
где kT - коэффициент теплопроводности; aT - коэффициент температуропроводности, aT = kT / pc; р - плотность вещества подложки; с - удельная теплоемкость вещества подложки.
102
Оптика, оптико-электронные приборы и системы
Аналитическое решение уравнения теплопроводности при импульсном лазерном нагревании подложки получено, например, в работе [4] для случая симметричной во времени формы лазерного импульса и гауссового распределения интенсивности излучения по сечению лазерного пятна. Максимальное значение изменения температуры на поверхности подложки в центре пятна равно:
АТ
(2)
Выражения (1) и (2) справедливы при температурах слоев структуры, меньших температуры плавления, и в пренебрежении изменениями R, кТ, р и с при нагревании.
При указанных ограничениях максимальное значение температуры поверхности достигается при tmax = 0,55т. Спад температуры происходит медленнее нагревания. Так, для медной подложки при длительности лазерного импульса 30 нс температура спадает в сравнении с максимальной примерно в 5 раз за 200 нс.
В [4] приведены значения теплофизических параметров типичных для данной технологии материалов, а также рассчитанные значения длины тепловой волны в материалах при использовании лазерного импульса длительностью 6 нс.
При дальнейшем анализе будем использовать также уравнение, которое дает значения распределения температур на поверхности двухслойной структуры [10]:
АТ> =
m =
п
Р2С21 Т2 р1С1^ Т
' Р1С11 Т
(1 - Ro и-т
1 + (m -1) - exp
j п L
4 - IT
Т1 У
, 1л] а1 т ; 1 Т2 Va2т .
(3)
Здесь индексами 1 и 2 отмечены величины, относящиеся к пленке и подложке, соответственно.
При мощности лазерного излучения, превышающей порог плавления металлов, происходит тепловое разрушение металла. В настоящее время общепринятой является точка зрения, что лазерное разрушение монолитных металлов носит тепловой характер [3, 12-15]. Степень разрушения зависит от интенсивности излучения и от длительности лазерного импульса.
Отдельного рассмотрения заслуживает процесс разрушительного взаимодействия лазерного излучения большой мощности на структуры типа «плен-ка/подложка». В общем случае теплофизические параметры материалов пленки и подложки различаются, а в системе «металлическая пленка/диэлектрическая подложка» - различаются существенно. В последнем случае при высоких мощ-
103
Оптика, оптико-электронные приборы и системы
ностях лазерного излучения будет наблюдаться расплавление только пленки с последующим испарением металла из расплава. Возникающее при этом давление отдачи паров может оказаться достаточным, чтобы привести в движение расплав и вытеснить его за пределы зоны облучения [13].
При дальнейшем увеличении плотности лазерной мощности и превышении температуры кипения вещества над облучаемой зоной возникает приповерхностная лазерная плазма [12].
В работе [15] проведено сравнение результатов расчетов условий возникновения лазерного приповерхностного пробоя у алюминиевой мишени при использовании излучения с X = 10,6 мкм и X = 0,35 мкм.
Экспериментальные данные для различных материалов, полученные в [3, 15, 16], свидетельствуют, что порог плазмообразования у их поверхности ниже, чем порог пробоя свободного газа, наличие поверхности обеспечивает появление заметной концентрации «затравочных» электронов.
Поглощение излучения в полупроводниках определяется двумя эффектами: межзонным поглощением и поглощением на свободных носителях. Величина поглощения в них может изменяться от близкой к металлам до много меньшего значения. Обзор явлений, возникающих при поглощении излучения полупроводниками, приведен в [17, 18].
При плотности энергии 5-10 Дж/см2 в веществе появляются трещины, ямки термического травления; при увеличении энергии в импульсе возникают глубокие кратеры [19-21].
Причиной появления трещин является тепловой удар [23]. Этот эффект наблюдали авторы работы [22], которые воздействовали на полупроводники Si, GaAs, CdSe излучением с длительностью импульсов 20-30 нс и падающей плотностью мощности 20-30 МВт/см2.
В работах [24, 25] показано, что при интенсивности светового потока 109 Вт/см2, длительности импульса 40 нс и диаметре зоны воздействия 30 мкм, глубина испаренной зоны в кремнии составляет 3-4 мкм.
Воздействие мощных наносекундных импульсов на полупроводники приводит как к процессам, идущим вне полупроводника (образование газа и плазмы, нагревание плазмы излучением, ионизация газа), так и к процессам внутри - движение границы разрушения в глубину, увеличение температуры вблизи зоны воздействия лазерного луча, распространение в твердом теле волн сжатия и разряжения.
Рассмотрим влияние тепловых эффектов поражающего воздействия лазерного ослепляющего облучения на элементы современных фотоприемных устройств. При импульсном лазерном облучении некоторой поверхности по мере поглощения энергии лазерного импульса состояние поверхности проходит несколько стадий [3]:
а) вещество нагревается без изменения фазового состояния до высоких температур, при этом существенным с точки зрения возникновения необратимых повреждений фотоприемника является возникновение упругих волн в под-
104
Оптика, оптико-электронные приборы и системы
ложке и механических напряжений в слоистой структуре фотоприемного устройства;
б) при увеличении длительности и/или интенсивности излучения вещество нагревается до температуры плавления. Приведены расчетные значения ряда металлов. Для алюминия [3] при «холодном» коэффициенте поглощения ^ 10 % с учетом температурного увеличения поглощения пороговая энергия облучения, приводящая к плавлению, составляет Es - 2 Дж/см2 (длительность лазерного импульса тр = 1 нс) и Es - 20 Дж/см2 при тр = 100 нс.
В случае облучения полупроводников следует учитывать возникающие электронные процессы, в результате которых могут оставаться и долгоживущие последствия типа появления дополнительных уровней энергии в запрещенной зоне, изменения плотности поверхностных состояний, что приведет к ухудшениям в функционировании прибора;
в) при еще большей плотности мощности облучаемый металл нагревается до температуры интенсивного «развитого» испарения. Эта температура может превышать температуру кипения металла. В соответствии с [3] пороговые энергии облучения начала испарения для алюминия при «холодном» поглощении 10 % составляет Es - 3,85 Дж/см2 (тр = 1 нс) и Es - 38,4 Дж/см2 при тр = 100 нс.
Зона нагретого состояния в веществе увеличивается, начинается вынос материала с поверхности в виде пара и жидкой фазы, начинается образование лунки в области лазерного пятна и возникновение рельефа поверхности в виде микровыступов и микростолбиков.
После прекращения лазерного импульса остаточные явления в веществе, чаще всего, приводят к катастрофическим последствиям для функционирования облучаемых элементов электронных устройств. Фотоэмиттирующие поверхности в приборах типа ФЭУ и ЭОП в точках облучения могут потерять фоточувствительность, но сохранят свою работоспособность в целом. Полупроводниковые структуры типа р-n переходов, МДП-слоев, зон с границами различных по проводимости областей необратимо потеряют свои электронные характеристики. Эти нарушения будут иметь место в объеме вещества, поглотившем энергию лазерного луча, и на поверхности.
Матричные полупроводниковые фотоприемные устройства содержат на подвергаемой воздействию света поверхности различные структурные элементы: фотоприемные ячейки, в которых, кроме фоточувствительной области, могут иметься электронные ключи, соединительные проводники, конденсаторы; соединительные металлические проводники между ячейками, формирующие матрицу из ячеек и необходимые для подачи напряжения питания и съема сигнала.
В зависимости от места попадания лазерного луча разрушения могут привести к отказу функционирования одной локальной ячейки или нескольких близко расположенных, или к повреждению всей строки матрицы, в которой может быть несколько тысяч ячеек, или к повреждению и отказу функционирования всей матрицы;
105
Оптика, оптико-электронные приборы и системы
г) при дальнейшем увеличении уровня интенсивности облучения (10-10 Вт/см ) вещество нагревается до критической температуры, при которой на поверхности металла индуцируется переход «металл - диэлектрик», электропроводность металла уменьшается на несколько порядков, жидкий металл становится жидким диэлектриком.
Дальнейшее увеличение интенсивности лазерного импульса до значений более 109 Вт/см2 приводит к режиму образования приповерхностной плазмы в парах облучаемого вещества.
Критерием повреждения прибора излучением в соответствии с тепловой моделью считаем достижение за время лазерного импульса температуры, близкой к температуре плавления.
Оценим значения уровней интенсивности лазерного облучения некоторых видов устройств наблюдения, приводящие к их повреждениям:
а) фотоэмиссионные приборы с многощелочным фотокатодом.
В фотокатодах, работающих на просвет, фотоактивный материал нанесен в виде полупрозрачного слоя на стеклянную прозрачную подложку. В состав катода входят сурьма и щелочные металлы: натрий, калий и цезий [27]. Фотокатод является полупроводником с кубической решеткой и проводимостью р-типа. Цезий присутствует в виде моноатомной поверхностной пленки, и стехиометрическая структура в объеме соответствует формуле Na2KSb, хотя точное понимание состава катода отсутствует.
Толщина современных многощелочных катодов d = 1 000-1 350 А. Спектральные характеристики такого катода при толщине 1 350 А приведены в работе [27]; можно рассчитать, что поглощение слоя полупроводника А = 0,06.
Фотокатоды являются структурами «пленка на подложке». При попадании на пленку фотокатода лазерного импульса он поглощает излучение всей своей толщиной и нагревается. При наносекундных импульсах можно в первом приближении пренебречь теплоотводом в стеклянную подложку, так как она имеет малую температуропроводность. При расчете температуры фотокатода используем выражение, не учитывающее изменение коэффициента отражения с увеличением температуры, так как начальное («холодное») значение отражения имеет большую величину и изменение его относительного значения не может быть большим:
AP т
AT = (4)
pcd
Задаваясь значениями kT, р, c и Tm для сурьмы и предполагая, что пороговая температура пленки, при достижении которой фотокатод деградирует, равна температуре плавления катода (т. е. AT = ТПЛ = 290-340 °С), при толщине d = 1 350 А и длительности импульса т = 1 нс, энергии E в импульсе 0,1 Дж/см2 получим Р0 = 1,05 • 108 Вт/см2; при т = 10 нс получим Р0 = 1,05 • 107 Вт/см2;
106
Оптика, оптико-электронные приборы и системы
б) фотоэмиссионные приборы с катодом с отрицательным электронным сродством.
В фотокатодах, работающих на просвет, слой монокристаллического полупроводника, например, арсенида галлия GaAs, имеет толщину 1-1,5 мкм и расположен на стеклянной подложке [27]. Слой легирован примерно до концентраций примеси n = 10 см , например, цинком. На поверхности слоя формируют близкий к мономолекулярному слой CsO или другого соединения.
При известном значении показателя поглощения слоя его поглощение может быть определено по формуле:
A «(1 - R )[1 - exp {-ad)]. (5)
Здесь d — толщина слоя фотокатода; a — показатель поглощения слоя фотокатода; A и R — поглощение и коэффициент отражения слоя на длине волны X.
В табл. 1 приведен расчет пороговых значений интенсивности Р0 лазерного излучения, приводящего к разрушению фотокатодных слоев (n — концентрация легирующей примеси) для двух значений длительности ослепляющего лазерного импульса т = 1 нс их = 10 нс. Рассчитанные на основании спектральных зависимостей, приведенных в [27], для фотокатодных слоев из двух видов полупроводников значения поглощения слоев и пороговых значений плотности мощности лазерного излучения, падающего на фотокатод и приводящего к его повреждению.
Таблица 1
Расчет пороговых значений интенсивности Р0 лазерного излучения
Материал фотокатода d, мкм -3 n, см X, мкм a, см 1 А R P0, Вт/см2
1 нс 10 нс
GaAs 1,0 2,61019 0,96 300 0,02 0,3 5,15 ■ 109 5,15■108
In Ga, As x 1—x 1,0 11019 1,05 7000 0,35 0,3 2,94-108 2,94 107
Расчет значения пороговой мощности произведен в соответствии с формулами (4) и (5) и значениями параметров полупроводников, приведенными в табл. 1;
в) фотоэлектронные полупроводниковые приборы на основе кремния.
На освещаемой поверхности линейки или матричного прибора — формирователя сигналов изображения — располагается на кремниевом кристалле многослойная структура из слоев окисла или нитрида кремния (изоляторы), металлические проводящие слои дорожек межсоединений, образующих конфигурацией
107
Оптика, оптико-электронные приборы и системы
своих элементов топологическую схему фотоприемной поверхности. Для тепловых расчетов могут быть применены аналитические выражения [28] или численные вычисления.
Основное развитие в области фотоприемников изображения видимого и ближнего ИК-диапазонов спектра (X < 1,1 мкм) получили фоточувствительные ПЗС-приборы (ФПЗС) и КМОП приборы [29].
Структура ФПЗС сформирована на кремниевом кристалле, фоточувствительные элементы являются МОП-конденсаторами. Если излучение попадает в прибор при использовании фронтального освещения, свет проходит через обкладку МОП-конденсатора, которая должна быть прозрачной, в качестве материала обкладки используют сверхтонкие слои сильнолегированного кремния или из прозрачных проводящих окислов, например, на основе окиси индий-олово.
В обращенной геометрии излучение проходит в зону МОП-конденсатора через полупроводник.
В КМОП структурах тонкий слой монокристаллического кремния расположен на диэлектрическом монокристалле, например, сапфире. Чувствительными элементами также являются МОП-конденсаторы или p-i-n переходы.
При попадании на структуру мощного импульса неодимового лазера излучение поглощается, в основном, в материале металлических дорожек и в полупроводниковых слоях. Поглощением в изолирующих слоях и сапфировой подложке можно пренебречь. Поглощенное излучение преобразуется в тепло. Наибольшую концентрацию тепловыделения можно ожидать в металлических дорожках и сильно легированных областях полупроводника. Оценочный расчет температуры слоев кремния с разной степенью легирования примесями произведем в предположении полубесконечной толщины кремниевой подложки по формуле [30, 31], дающей распределение температуры в подложке во время лазерного импульса облучения:
4а (at )12 ierfc
AT (z, t ) = ^P-2akT
2 (at )1/2
. 2e_az + ea at x
x
e aerfc
a Vat -
2 Vat"
+ eazerfc
ayfat
+
2 Vat
(6)
Здесь a - коэффициент поглощения падающего излучения поверхностью; z - расстояние от поверхности подложки; kT - коэффициент теплопроводности материала подложки,
ierfc(и) = —^exp(-u2)- u • erfc(и) Vn v
(7)
где
и =
z
2 (at )1/2 '
108
Оптика, оптико-электронные приборы и системы
При z = 0 получим температуру на поверхности:
T (0, t)
8 P ^ 0
а кг
2a\[at
урК
-1 + e
а aterfc (ayfat)
(8)
Рассчитанное распределение величины AT(z,t)/ P0 в подложке при импульсном облучении кремния для двух значений коэффициента поглощения излучения показано на рис. 1, 2.
Рис. 1. Распределение температуры в кремниевой подложке в конце лазерного импульса облучения длительностью 1, 10 и 100 нс при коэффициенте оптического поглощения кремния а = 104 см-1
Справа на рис. 2 представлена нижняя кривая (1 нс) в увеличенном масштабе. Из рисунков можно видеть, что при плотности мощности падающего излучения P0 = 1012 Вт/м2, длительности импульса 10 нс приращение температуры на поверхности подложки с коэффициентом поглощения а = 104 см-1 составляет 104 оС, при коэффициенте поглощения а = 300 см-1 поверхность нагревается на 50 оС, при этом энергия в импульсе падающего излучения составляет 1,0 Дж/см2. Температуры на расстоянии от поверхности 0,5 мкм составляют 100 и 50 оС при длительности импульса 10 нс и коэффициентах поглощения излучения а = 104 см-1 и а = 300 см-1, соответственно.
109
Оптика, оптико-электронные приборы и системы
Рис. 2. Распределение температуры в кремниевой подложке в конце лазерного импульса облучения длительностью 1, 10 и 100 нс при коэффициенте оптического поглощения кремния а = 300 см-1
Все расчеты проводились для неизменной величины коэффициента поглощения кремния, не учитывалось, что при нагревании этот коэффициент увеличивается.
Можно видеть, что при длительности лазерного импульса 10 нс поверхность кремния может плавиться, но на глубине 0,5 мкм температура существенно ниже опасного предела. Укорочение импульса оставляет кремний не поврежденным.
В табл. 2 приведены вычисленные значения плотности мощности падающего на кремний излучения, повышающего температуру на глубине 0,5 мкм до значения, близкого к температуре плавления кремния (Тт = 1 415 °С) при использовании излучения с длиной волны 1,06 мкм (а = 300 см-1).
Расчет значения пороговой мощности произведен в соответствии с формулой (6) и значениями теплофизических параметров полупроводников, указанных в работах [5-9].
Повреждающим фактором для алюминиевых дорожек необходимо считать их разрушение (образование кратера) под действием облучения, что происходит при достижении температуры кипения. Алюминиевые дорожки на поверх-
110
Оптика, оптико-электронные приборы и системы
ности кристалла имеют в ИК-диапазоне высокий коэффициент отражения падающего излучения, что обеспечивает им устойчивость к облучению, несмотря на низкое значение температуры плавления алюминия.
Алюминий прогревается с поверхности, в отличие от кремния, и необходимо учитывать, что глубина прогревания меньше толщины слоя проводника, определяется при коротких лазерных импульсах длиной тепловой волны в нем. Для оценки пороговой мощности используем выражение (3), в котором под ATmax необходимо понимать разницу между температурой кипения и комнатной температурой.
Таблица 2
Расчет пороговых значений интенсивности Р0 лазерного излучения, приводящего к разрушению кремниевых фотоприемных элементов для двух значений длительности ослепляющего лазерного импульса
т = 1 нс и т = 10 нс
Материал фотоприемника 8 d, мкм X, мкм а, см 1 Р0, Вт/см2
1 нс 10 нс
Si/As [24] Si/B [24] 0,7 1,0 1,06 300-500 2,81014 2,81013
Si 0,7 0,5 0,53 104 3,51012 3,5-Ю11
Подставив данные [5], найдем: при толщине дорожки 1 мкм пороговая плотность мощности Р0 « 2,21013 Вт/см2 при т = 1 нс; Р0= 2,21012 Вт/см2 при т = 10 нс.
Сравнение результатов поражающей мощности лазерного облучения полупроводниковых слоев и алюминиевых проводников на длине волны неодимового лазера показывает, что проводники разрушаются [32, 33] при мощности облучения, на порядок меньшей мощности, повреждающей полупроводниковую подложку.
В табл. 3 помещены сводные результаты расчетов лучевой стойкости рассмотренных выше фотоприемных устройств (пороговых мощности и энергии импульса) при импульсном лазерном облучении структур.
При расчетах порогов с целью упрощения не учитывался теплоотвод от нагреваемых излучением слоев к соседним. Наибольшая погрешность возникает при этом при длительности импульса 10 нс, результаты таблицы можно в этой части считать заниженными на 10-50 %.
111
Оптика, оптико-электронные приборы и системы
Таблица 3
Оценка пороговой мощности Р0 и пороговой энергии Е0 поражения фоточувствительных структур и их элементов при импульсном лазерном облучении
Фоточувствительная структура, длина волны облучения 1 нс 10 нс 2 Е0, Дж/см
Р0, Вт/см2 Р0, Вт/см2
Многощелочные катоды, Х = 1,06 мкм 108 107 0,1
Фотокатоды с отрицательным сродством на GaAs, Х = 0,96 мкм 5,15109 5,15108 5,15
Фотокатоды с отрицательным сродством на InxGa1-xAs, Х = 1,05 мкм 2,9108 2,9107 0,29
Кремниевые фотоэлектронные приборы, Х = 1,06 мкм: - алюминиевые проводники; - фоточувствительный слой 2,2-109 2,8 1010 2,2 108 2,8 109 2,2 28
Кремниевые фотоэлектронные приборы, Х = 0,5 мкм: - алюминиевые проводники; - фоточувствительный слой 2,2-109 3,5 109 2,2 108 3,5108 2,2 3,5
Из приведенных данных следует, что фотоэмиссионные приборы более чувствительны к лазерному необратимому воздействию, чем полупроводниковые; оба класса приборов обладают большей стойкостью к коротким импульсам. При прочих равных условиях лучевая прочность устройств в более корот-ковом диапазоне спектра (видимом и ближнем ИК-излучении) существенно меньше. Энергия в импульсе, приводящая к разрушению, в рассматриваемом диапазоне длительностей облучения не зависит от длительности. Полупроводниковые фотоприемники, не имеющие алюминиевой разводки в поле облучения, имеют лучевую прочность, на два порядка величины большую в сравнении с фотоэмиссионными приборами, наличие алюминиевых проводников ухудшает лучевую прочность.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Becker Michael F.,at all. Laser-induced functional damage to silicon CCD sensor arrays/ Proc. SPIE Vol. 1624, p. 67-79, Laser-Induced Damage in Optical Materials: 1991.
112
Оптика, оптико-электронные приборы и системы
2. Li Gang, at all. Laser-induced damages to charge coupled device detector using a high-repetition-rate and high-peak-power laser. / Optics & Laser Technology, Volume 47, April 2013, Pages 221-227.
3. Взаимодействие лазерного излучения с металлами / А. М. Прохоров, В. И. Конов, И. Урсу, И. Н. Михэилеску. - М.: Наука, 1988.
4. Лазнева Э. Ф. Лазерная десорбция. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1990.
5. Физические величины: справ. / под. ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.
6. Optical properties of metals I: the transition metals, 0.1<hv<500 eV. Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt /J. H. Weaver, C. Krafka, D. W. Lynch, E. E. Koch. - Karlsruhe, FRG: Fachinformationzentrum, 1981. - 300 pp.
7. Кочкарев Д. В. Экспериментальное исследование лазерно-индуцированных процессов формирования микростолбиковых структур // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IX Между-нар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «СибОптика-2013» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 1. - С. 164-171.
8. Чесноков В. В., Чесноков Д. В., Кочкарев Д. В. Исследование лазерно-индуцированных процессов формирования микростолбиковых структур на поверхности кремниевой пластины // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «СибОптика-2013» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 1. - С. 130-142.
9. Hagemann H.-J., Gudat W., Kunz C. Optical constants from the far infrared to the X-ray region: Mg, Al, Cu, Ag, Au, Bi, C and Al2O3 // J. Opt. Soc. Am. 1975. - Vol. 65, no. 6. - Pp. 742-744.
10. Чесноков В. В., Резникова Е. Ф., Чесноков Д. В. Лазерные наносекундные микротехнологии / Под общ. ред. Д. В. Чеснокова. — Новосибирск: СГГА, 2003. — 300 с.
11. Кочкарев Д. В. Акустооптический датчик импульсных давлений в атмосфере // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Специализированное приборостроение, метрология, теплофизика, микротехника, нанотехнологии» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 2. - С. 3-9.
12. Вейко В. П. Лазерная обработка пленочных элементов. - Л.: Машиностроение,
1986.
13. Действие излучения большой мощности на металлы / С. И. Анисимов, Я. А. Имас, Г. С. Романов, Ю. В. Ходыко. - М.: Наука, 1970.
14. Фистуль В. И. Сильно легированные полупроводники. - М.: Наука, Гл. ред. ф.-мат. лит-ры, 1967.
15. Арутюнян Р. В., Баранов В. Ю., Большов Л. А. Воздействие лазерного излучения на материалы. - М.: Наука, 1989.
16. Емельянов В. И., Семиногов В. Н. Лазерно-индуцированные неустойчивости рельефа поверхности и изменение отражательной и поглощательной способности конденсированных сред // Итоги науки и техники. Сер. Физ. основы лазер. и пучковой технологии. - М.: ВИНИТИ, 1989. - Т. 3. - С. 57-91.
17. Чесноков Д. В., Чесноков В. В., Никулин Д. М., Кочкарев Д. В. Лазерная ретушь оптической неравномерности воздушных промежутков в многолучевых интерферометрах // ГЕО-Сибирь-2011. VII Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2011 г.). - Новосибирск: СГГА, 2011. Т. 5, ч. 2. - С. 113-116.
18. Бахарев М. С., Миркин Л. И., Шестериков С. А. Структура и прочность материалов при лазерных воздействиях. - М.: Изд-во Моск. универ.,1988. - 224 с.
19. Корнеев В. С., Райхерт В. А., Кочкарев Д. В. Экспериментальное определение модуля упругости Юнга многослойной консольной микробалки // ГЕО-Сибирь-2011. VII Меж-
113
Оптика, оптико-электронные приборы и системы
дунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2011 г.). - Новосибирск: СГГА, 2011. Т. 5, ч. 2. - С. 128-131.
20. Чесноков В. В., Чесноков Д. В., Кочкарев Д. В. Исследование влияния сил поверхностного натяжения на процессы формирования микроструктур методом LCVD // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Специализированное приборостроение, метрология, теплофизика, микротехника, нанотехнологии» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 2. -С.100-109.
21. Рэди Д. Действие мощного лазерного излучения. - М.: Мир, 1974.
22. Грасюк А. З., Зубарев И. Г. Взаимодействие полупроводников с интенсивными световыми потоками // ФТП. - 1969. - Т. 3, № 5. - С. 677-680.
23. Володькина В. П., Комолов В. П. Кинетика теплового пробоя полупроводников под действием света // ЖТР. - 1975. - Т. 45, № 1. - С. 134-137.
24. Кузнецов М. В., Кочкарев Д. В. Экспериментальное исследование осаждения тонких пленок металлов методом наносекундного LCVD // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Специализированное приборостроение, метрология, теплофизика, микротехника, нанотехнологии» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 2. - С. 132-137.
25. Sooy W. R., Geller M., Bertfeld D. P. Switching of semiconductor reflectivity by a giant pulse laser // Appl. Phys. Lett. - 1964. - Vol. 5, no. 3. - Pp. 54-56.
26. Разработка методики лазерного пиролитического осаждения углеродных пленок на никелевых подложках / Е. В. Лаптев, В. В. Чесноков, Д. В. Чесноков, Д. В. Кочкарев // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. ГХ Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «СибОпти-ка-2013» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 1. - С. 154-158.
27. Кондрашев В. Е. Оптика фотокатодов. - М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит-ры, 1976.
28. Чесноков В. В., Чесноков Д. В., Райхерт В. А. Термомеханические процессы, инициированные импульсным лазерным излучением в слоистых наноструктурах // Вестник СГГА. - 2010. - Вып. 1 (12). - С. 123-133.
29. Ермаков О. Н. Прикладная оптикоэлектроника. - М.: Техносфера, 2004. - 416 с.
30. Дьюли У. Лазерная технология и анализ материалов. - М.: Мир, 1986.
31. Вейко В. П. и др. Взаимодействие лазерного излучения с веществом. Силовая оптика; Под ред. чл.-кор. РАН В. И. Конова. - М.: Физматлит. - 2008. - 312 с.
32. Чесноков В. В., Чесноков В. Д. Формирование объемных структур на подложках методом лазерного переноса // Вестник СГГА. - 2002. - Вып. 7. - С. 183-188.
33. Чесноков Д. В. Пластическое течение металла при ударном воздействии лазерного луча и формирование объемных конструкций в тонких пленках // Вестник СГГА. - 2000. -Вып. 5. - С. 117-121
Получено 16.08.2013
© Д. В. Кочкарев, В. В. Чесноков, Д. В. Чесноков, 2013
114
