Способ монтажа многоэлементного матричного фотодетектора

Использование: для изготовления устройств рентгеновской маммографии и томосинтеза. Сущность изобретения заключается в том, что по меньшей мере один матричный фотоприемник контролируемо юстируют путем вращения и перемещения по жидкой фазе оптического полимера, предварительно нанесенного на по меньшей мере часть поверхности волоконно-оптической плиты, с последующей фиксацией отверждением указанного полимера. Технический результат: обеспечение возможности минимизировать вероятность повреждения чипа фотоприемника. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Предлагаемое изобретение относится к изготовлению устройств детектирования видимого или рентгеновского изображения или изображения, полученного при регистрации рентгеновского или гамма-излучения, в частности, устройств для рентгеновской маммографии и томосинтеза.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Для построения цифровых матричных сенсоров изображения, рентгеновских детекторов, в том числе в маммографии, применяются т.н. «плоскопанельные» датчики видимого изображения, которые регистрируют видимое излучение или конвертированное рентгеновское изображение («тень») исследуемого объекта. Такие детекторы на плоских панелях представляют собой полноформатный пространственный (матричный) сенсор изображения с масштабом преобразования 1:1.

Непосредственно фотодетектор обладает высокой чувствительностью в зоне длин волн видимого света (400-700 нм), но к рентгеновскому излучению, как правило, нечувствителен. Соответственно, для конвертирования рентгеновского изображения в видимое применяются т.н. сцинтилляционные экраны (сцинтилляторы), которые строятся на базе люминофорных покрытий различной эффективности и рассеивающих характеристик. Такой экран физически апплицируется к волоконно-оптической плите (ВОП), переносящей изображение от сцинтиллятора к фотоприемнику, с одной стороны, и блокирующей рентгеновской излучение, не поглощенное в слое люминофора, с другой, образуя стек преобразования «рентгеновское изображение - электрический сигнал». Сигнал, в свою очередь, преобразуется в цифровую форму и передается на обработку и визуализацию. Аналогичной конструкции экраны используются в детекторах для регистрации гамма-излучения.

Из уровня техники известен метод монтажа многочиповых фотоприемников на оптической опорной плите при помощи несущей металлической рамы с возможностью последующего перенесения упомянутого матричного фотоприемника на волоконно-оптическую плиту (патент РФ 136639 «УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРКИ МАТРИЧНОГО ФОТОПРИЕМНИКА»). Недостатком данного метода является высокая вероятность повреждения фотоприемников при манипуляциях совмещения, т.к. их активная поверхность находится в прямом контакте с жесткой опорной плитой. Также для установки ВОП, так или иначе, требуется дополнительная серия процедур установки совмещения, что удорожает и усложняет техпроцесс.

В качестве второго ближайшего аналога выбран способ, описанный в WO 2012-145038 А1 (Teledyne Rad-Icon Imaging Corp.).

Недостатком известного способа является необходимость использования применяемой оснастки как финального элемента конструкции собираемой матрицы фотосенсоров. В результате возрастают количество деталей сборки и стоимость изделия. Также не отпадает необходимость в высокоточной операции установки матрицы на ВОП и совмещения с ней.

Также близкими аналогами предлагаемого способа могут служить установка, разработанная авторами исследовательской группы в составе Travis Lange, Tim Bond, James Chiang, Andrew P. Rasmussen and colleagues и упоминаемая в публикации «Integration and Verification Testing of the Large Synoptic Survey Telescope Саmеrа» (SLAC National Accelerator Laboratory, MenloPark, CA, United States). Минусом способа, применяемого в описываемой установке, очевидно является высокая сложность и громоздкость системы совмещения и юстировки, а также медленный, подходящий только для единичных сборок, процесс. Кроме того, дополнительно закрепляемые на фотоприемниках детали сильно увеличивают общие глубину и вес финальной конструкции.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача, на решение которой направлен предлагаемый способ, заключается в упрощении процесса монтажа многочипового (состоящего из нескольких кремниевых пластин) детектора излучений, обеспечивающего высокий выход годных детекторов при производстве.

Целью монтажа является взаимное совмещение фотоприемников относительно ВОП и одновременно взаимное совмещение относительно друг друга. В частности, одно из существенных требований при сборке матрицы (матрицы фотоприемников) - это обеспечение возможно малого зазора между фотоприемниками. Нижнее ограничение величины зазора определяется требованиями на диапазон температур, при котором собранная матрица хранится и эксплуатируется, т.к. не должно произойти физического столкновения кремниевых пластин отдельных фотоприемников при возможном понижении температуры. Такое столкновение способно привести к механическому повреждению кремниевых чипов и выходу из строя фотоприемников.

Верхнее ограничение величины зазора нормируется задачей восстановления целостности изображения в области стыковки фотоприемников и, как правило, лимитируется величиной в 1-2 шага ячейки (пиксела) фотоприемника.

Таким образом, процесс совмещения фотоприемников должен весьма жестко контролироваться для получения высокой точности сборки. Для реальных фотоприемников с размером ячейки 50-100 мкм необходимая точность стыковки оценивается в 5-10 мкм, т.е. на порядок выше, чем шаг пиксела.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предложенного способа, заключается в уменьшении механических нагрузок на матричные фотоприемники в процессе монтажа, упрощении технологии монтажа и уменьшении веса собранных матричных детекторов, повышение технологичности при одновременном расширении области применения.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата предложен способ, при котором ВОП является сборочной и, одновременно, выравнивающей поверхностью для т.н. оптической плоскости, представляющей собой матрицу из нескольких чипов матричных фотоприемников. Таким образом, одна из деталей конструкции детектора, фактически, служит оснасткой при его сборке, что уменьшает общий номенклатурный лист изделий и сокращает техпроцесс сборки.

Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются за счет нового способа монтажа многоэлементного сцинтилляционного детектора проникающих излучений, в котором по меньшей мере один матричный фотоприемник бесконтактно контролируемо юстируют, вращают и перемещают по жидкой фазе оптического полимера, предварительно нанесенного на по меньшей мере часть поверхности волоконно-оптической плиты, с последующей фиксацией отверждением указанного полимера, где на этапах юстировки, вращения и перемещения для предотвращения механического воздействия на матричный фотоприемник используется гидропланирование, при этом на этапе перемещения матричного фотоприемника его электронная схема может быть подключена к электронным блокам системы считывания информации.

Согласно предложенному способу на обратную сторону волоконно-оптической плиты может быть спроектировано по меньшей мере одно изображение тестового объекта, с целью точного текущего контроля положения матричного фотоприемника при монтаже. В процессе перемещения матричного фотоприемника его положение контролируется по изображению на обратной стороне волоконно-оптической плиты.

Согласно предложенному способу на поверхности волоконно-оптической плиты предварительно формируют направляющие и ограничивающие движение матричного фотоприемника структурные элементы, например, методом 3D литографии в полимеризующихся жидкостях. Сформированные структурные элементы направляют и ограничивают перемещение матричного фотоприемника не только в плоскости перемещения, но и в перпендикулярном указанной плоскости направлении.

Для предотвращения механического воздействия на матричный фотоприемник на этапах юстировки, вращения и перемещения используют электромагнитные двигатели линейного позиционирования без механической связи ротора и статора.

Согласно предложенному способу в качестве матричного фотоприемника используют, в одном из вариантов, кремниевый бесподложечный чип.

Согласно предложенному способу контактные соединения и внешние схемы указанного кремниевого бесподложечного чипа устанавливают на указанную волоконно-оптическую плиту после монтажа.

Поверхность ВОП является именно той поверхностью, с которой необходимо обеспечить наиболее плотный оптический контакт матричных фотоприемников для максимального контраста и разрешения в работе сцинтилляционных гибридных фотоприемников. Таким образом, наиболее естественным способом монтажа был бы прямой монтаж на указанной поверхности, однако ряд операций монтажа трудновыполнимы при этом, для минимизации механических воздействий на матричные фотоприемники предлагается использовать предварительно нанесенные на ВОП разделительные и поддерживающие столбчатые элементы, изготавливаемые методом 3D литографии (стереолитографии). Фоточувствительный детектор, в лучшем варианте, будет содержать минимум элементов конструкции, а именно: волоконно-оптическую плиту, кремниевые чипы фотоприемников и периферийные узлы сопряжения, представляющие собой зону разварки выводов чипов и печатные узлы с буферными схемами и электрическими соединителями для передачи данных изображения в схемы обработки.

Жидкий, в дальнейшем ходе процесса отверждаемый полимер, наносимый на поверхность ВОП перед началом сборки, служит одновременно нескольким целям: защита поверхности фотоприемников от прямого соприкосновения с ВОП; оптическая иммерсия, позволяющая минимизировать потери света на границах материалов; антифрикционная среда, значительно облегчающая возможность перемещения чипов фотоприемников относительно ВОП. Также упомянутый полимер создает клеевое долговечное соединение между ВОП и поверхностью фотоприемника, образуя в результате высокостабильную конструкцию, т.к. температурные коэффициенты расширения кремния и стекла, которое составляет основной материал ВОП, близки.

Расширение области применения достигается за счет окончательной фиксации чипов фотоприемников непосредственно на ВОП и, так как волоконно-оптическая плита имеет коэффициент температурного расширения (КТР), сравнимый с КТР кремния, который является материалом чипа фотосенсора, увеличивается допустимый диапазон температур эксплуатации и хранения изготавливаемого изделия. Кроме того, отсутствие необходимости оставлять в собираемой конструкции элементы юстировки снижает общие габариты изделия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 изображен поперечный срез установки, выполняющей совмещение фотоприемников (3), расположенных на иммерсионном слое жидкого полимера (иммерсионно-клеевого слоя в дальнейшем) (4), нанесенного, в свою очередь, на ВОП (1). Перемещение фотоприемников осуществляется с помощью системы линейного шагового перемещения (2), состоящей из катушек, формирующих многофазовое магнитное поле (20) и воздействующее на постоянные магниты (9), закрепленные (временно) на обратной стороне фотоприемников. В результате данного воздействия происходит перемещение (22) фотоприемников, необходимое в процессе их совмещения.

На Фиг. 2 показаны этапы формирования разделительных (барьерных) и поддерживающих (опорных) столбиков на поверхности ВОП:

A) на поверхность ВОП (1) наливается жидкий фотополимер (4);

Б) с помощью лазера (7) и проекционной системы (8) в толще фотополимера (4) формируются отвержденные столбчатые или полусферические участки (5);

B) неотвержденный полимер опционально удаляется с ВОП (1), на поверхности остаются сформированные барьерные столбики (5).

На Фиг. 3 схематически показана матрица барьерных столбцов (55) и матрица опорных полусфер (54), также сформированных с помощью фотоотверждения полимера или прямой печати полимерным материалом на поверхности ВОП (1). Фотоприемник (3) располагается на опорных полусферах, тем самым исключается прямой контакт между поверхностями фотоприемника и ВОП.

На Фиг. 4 схематически изображен процесс перемещения по осям X (22) и Y (23) фотоприемника (3) в процессе совмещения. Фотоприемник скользит по жидкому (впоследствии отверждаемому) полимеру 4, в то же время опорные полусферы (54) обеспечивают постоянный малый зазор между ВОП (1) и кремниевым чипом фотоприемника (3).

На Фиг. 5 показаны варианты совмещения фотоприемников с подложкой и без нее:

А) кремниевый чип фотоприемника (30) с подложкой (31) приклеен на ВОП (1) нанесенным и затем отвержденным полимером (40). Справочно показана зона разварки выводов чипа фотоприемника (33);

Б) безподложечный фотоприемник (30) приклеен на ВОП (1) нанесенным и затем отвержденным полимером (40), также показаны сформированные в жидком полимере (до отверждения основного его объема) опорные полусферы (54) и ограничивающие столбики (55), которые фиксируют расстояние между поверхностями и торцами кремниевых чипов и ВОП.

На Фиг. 6 - показан фрагмент ВОП (1) с барьером из столбиков (55), с матрицей опорных полусфер (54) и сформированными на поверхности ВОП структурами для обеспечения контролируемого удаления излишков жидкого полимера, где:

57 - бортики, сформированные на поверхности ВОП;

58 - слив излишков полимера

59 - каналы между бортиками для удаления излишков полимера;

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Матричный фотодетектор состоит из по меньшей мере одного фотоприемника (3), расположенного на ВОП (1), закрепленного при помощи полимеризованного (40) жидкого оптического полимера (4). Описание способа предполагает различение фаз полимера в указании на фигурах чертежей. В контексте данного описания жидкая фаза полимера отмечена номером 4, а отвержденная - номером 40.

Первоначально, жидкий полимер распределяется по площади ВОП - равномерно или частично - после чего фотоприемник или несколько фотоприемников помещаются на образованную полимером поверхность. Под частичным распределением полимера подразумевается нанесение его в необходимом объеме, но не на всю поверхность, а на ее часть - обычно в форме капли, овала или гантели. В случае частичного распределения полимера на ВОП он растекается по всей площади за счет компрессионных сил и капиллярного эффекта. На этом этапе фотоприемники могут быть помещены на ВОП с относительно низкой точностью.

Описанному первому этапу предшествует подготовка поверхности ВОП, в процессе которой формируется разделительный ряд столбцов (55) из полимера, который препятствует столкновению чипов фотоприемников при совмещении и позволяет выдержать необходимый зазор, достаточный по величине для исключения соприкосновения соседних чипов, уже зафиксированных на общем основании, при температурном расширении. Такие столбцы возможно формировать многопроходной печатью, например силоксановым полимером, с последующим его отверждением. В широком выборе распространены системы позиционирования-микродозирования-печати, работающие с жидкостями различной вязкости и позволяющие формировать описанные столбчатые структуры размером от 100 мкм и с точностью расположения до 5 мкм. Таким образом, можно, например, обеспечить соответствующий зазор в 100 мкм между совмещаемыми кремниевыми чипами фотоприемников. В том же случае, когда нужно обеспечить большую точность, наиболее пригоден метод формирования отвержденных структур в слое фотополимера, наносимого, в описываемом способе, на поверхность ВОП. Этот же фотополимер служит иммерсионно-клеевым слоем между ВОП и кремниевым чипом фотоприемника. Для выравнивания и поддерживания кремниевых чипов по плоскости ВОП служит другой тип микроструктур - матрица опорных полусфер (54), которая формируется в аналогичной микростолбикам (55) технологии, их размер, расположение на ВОП и форма, выбирается из принципа минимального механического контакта кремниевого чипа с поверхностью ВОП, и может быть оптимизированы для конкретного чипа и учитывающие особенности профиля чипа и его прогибы. Прототипом использования опорных полусфер является применение микросфер в технологии производства ЖК дисплеев, где микросферы обеспечивают равномерное взаимное дистанциирование стеклянных пластин.

Для осуществления точного перемещения фотоприемников, «плавающих» на жидком полимере (4), предлагается использование т.н. линейно-пространственного шагового двигателя, статор которого представляет собой матрицу электромагнитов с дифференцированным управлением фазами и токами в обмотках, а ротор - постоянные магниты, временно закрепляемые на обратной стороне фотоприемников.

Также возможны и другие методы перемещения фотоприемников во время процесса совмещения, например, с помощью микромеханических актуаторов.

Процесс перемещения фотоприемников возможно контролировать с помощью видеокамер большого увеличения, располагаемых под нижней стороной ВОП. Но, в любом случае, погрешности системы смещения фотоприемников компенсируются ограничением их хода движения при соприкосновении с разделительными рядами столбиков (55). Это означает, что система позиционирования/перемещения фотоприемников (линейный пространственный шаговый двигатель) должна иметь малые усилия сдвига объектов (фотоприемников) - в таком случае фотоприемник должен останавливаться при упоре в разделительный ряд и не двигаться далее даже при продолжении воздействия сил, его смещающих.

Количество, форма и взаиморасположение структурных элементов (54, 55) может быть любым, но достаточным для обеспечения постоянного малого зазора между ВОП (1) и кремниевым чипом фотоприемника (3) и в то же время ограничения движения чипов в процессе их перемещения и позиционирования.

После позиционирования всех фотоприемников или каждого фотоприемника по отдельности производится отверждение иммерсионно-клеевого слоя, по которому фотоприемник скользил при перемещении. Наиболее доступный и простой метод для этого - использование фотоотверждаемого полимера в качестве иммерсионно-клеевого слоя (4), который служит и антифрикционным слоем при совмещении фотоприемников. Аналогично могут быть использованы и эпоксидные клеевые, и гелеобразные полимерные композиции или термоотверждаемые композиции, если температура их отверждения не влияет значительным образом на работоспособность сборки после отверждения. Отверждение фотоотверждаемого полимера производится его экспонированием УФ-излучением, направляемым через нижнюю поверхность ВОП. Эпоксидные или силоксановые композиции отверждаются без дополнительных внешних воздействий через нормируемое время выдержки сборки в диапазоне заданных температур и времени (как правило, 12-28 ч при 20-40°С).

После отверждения иммерсионно-клеевого слоя (фотополимера или другой оптически прозрачной композиции) собранная матрица фотоприемников готова к эксплуатации.

1. Способ монтажа многоэлементного матричного фотодетектора проникающих излучений, в котором по меньшей мере один матричный фотоприемник бесконтактно контролируемо юстируют, вращают и перемещают по жидкой фазе оптического полимера, предварительно нанесенного на по меньшей мере часть поверхности волоконно-оптической плиты, с последующей фиксацией отверждением указанного полимера.

2. Способ по п. 1, в котором на этапах юстировки, вращения и перемещения для предотвращения механического воздействия на матричный фотоприемник используется гидропланирование.

3. Способ по п. 1, в котором на этапе перемещения матричного фотоприемника его электронная схема может быть подключена к электронным блокам системы считывания информации.

4. Способ по п. 3, в котором на обратную сторону волоконно-оптической плиты проектируется по меньшей мере одно изображение тестового объекта, с целью точного текущего контроля положения матричного фотоприемника при монтаже.

5. Способ по п. 1, в котором на поверхности волоконно-оптической плиты предварительно формируют направляющие и ограничивающие движение матричного фотоприемника структурные элементы.

6. Способ по п. 5, в котором формирование указанных структурных элементов проводят методом 3D литографии в полимеризующихся жидкостях.

7. Способ по пп. 1 и 2, в котором на этапах юстировки, вращения и перемещения для предотвращения механического воздействия на матричный фотоприемник используют электромагнитные двигатели линейного позиционирования без механической связи ротора и статора.

8. Способ по п. 1, в котором в процессе перемещения матричного фотоприемника его положение контролируется по изображению на обратной стороне волоконно-оптической плиты.

9. Способ по п. 6, в котором сформированные структурные элементы направляют и ограничивают перемещение матричного фотоприемника не только в плоскости перемещения, но и в перпендикулярном указанной плоскости направлении.

10. Способ по п. 1, в котором в качестве матричного фотоприемника используют кремниевый бесподложечный чип.

11. Способ по п. 10, в котором контактные соединения и внешние схемы указанного кремниевого бесподложечного чипа устанавливают на указанную волоконно-оптическую плиту после монтажа.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к способу формирования сильнолегированного серой микроструктурированного кристаллического слоя на поверхности кремния, который может быть использован в солнечной энергетике, оптоэлектронике, приборах ночного и тепловидения.

Изобретение может быть использовано при изготовлении металлооксидных солнечных элементов, сенсоров, систем запасания энергии, катализаторов. Для получения мезопористой наноструктурированной пленки металлооксида методом электростатического напыления напыляемый материал помещают в контейнер с выпускным отверстием.

Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом относится к солнечной энергетике, в частности к способам изготовления фотопреобразователей на трехкаскадных эпитаксиальных структурах GaInP/Ga(In)As/Ge, выращенных на германиевой подложке.

Изобретение относится к технологиям преобразования солнечной энергии в электрическую. Перовскитная солнечная ячейка представляет собой слоистую структуру, включающую, по меньшей мере, три слоя: два проводящих слоя - р-проводящий и n-проводящий, а также размещенный между ними светопоглощающий слой, при этом один из проводящих слоев выполнен пористым, а светопоглощающий слой имеет перовскитную структуру общей структурной формулой АВХ3, где в качестве А используют Cs+, или СН3МН3+, или (NH2)2CH+, в качестве В используют Pb2+ или Sn2+, в качестве X используют I-, или Br-, или Cl-.

Изобретение относится к технологии изготовления фотопреобразователя с повышенным коэффициентом полезного действия (КПД). Предложен способ изготовления фотопреобразователя путем формирования в pin-структуре i-слоя на основе арсенида индия InGaAs между слоями GaAs и AlGaAs на подложках GaAs, при давлении 4⋅10-7-10-8 Па, температуре 600-800°С и скорости роста 2 Å/с.

Изобретение относится к технологии изготовления фотопреобразователя с повышенным коэффициентом полезного действия (КПД). Предложен способ изготовления фотопреобразователя путем формирования в pin-структуре i-слоя на основе арсенида индия InGaAs между слоями GaAs и AlGaAs на подложках GaAs, при давлении 4⋅10-7-10-8 Па, температуре 600-800°С и скорости роста 2 Å/с.

Изобретение относится к оптоэлектронным приборам, в частности к нанотехнологиям солнечно-слепых фотодетекторов ближнего ультрафиолетового излучения (БУФИ) на основе 1D наноструктурированного оксида цинка.

Настоящее изобретение относится к способу изготовления солнечного элемента, имеющего долговременную надежность и высокую эффективность, причем упомянутый способ включает в себя: этап нанесения пастообразного электродного вещества на просветляющую пленку, сформированную на стороне светопринимающей поверхности полупроводниковой подложки, имеющей по меньшей мере pn-переход, причем упомянутое электродное вещество содержит проводящий материал; и этап обжига электрода, включающий в себя локальную термообработку для подачи тепла так, что обжигают по меньшей мере часть проводящего материала посредством облучения лазерным лучом только участка с нанесенным электродным веществом, и термообработку всего объекта для нагревания полупроводниковой подложки целиком до температуры ниже 800°C.

Способ изготовления солнечного элемента включает в себя формирование с высокой производительностью просветляющей пленки, содержащей нитрид кремния, причем упомянутая просветляющая пленка обладает превосходным пассивирующим эффектом.

Изобретение относится к технологии материалов электронной техники, а именно к способам получения эпитаксиальных слоев узкозонных полупроводниковых твердых растворов CdxHg1-xTe для изготовления на их основе фотовольтаических приемников инфракрасного излучения.

Изобретение относится к оптоэлектронной технике, а именно к полупроводниковым приборам, предназначенным для детектирования и испускания инфракрасного ИК излучения при комнатной температуре. Способ изготовления диодов для средневолнового ИК диапазона спектра включает выращивание полупроводниковых слоев, по крайней мере один из которых поглощает/излучает кванты с энергией 0.2-0.6 эВ, проведение фотолитографии и напыление на полупроводниковые слои n- и р-типа последовательности металлических контактных слоев заданной геометрии, по крайней мере один из которых содержит благородный металл и примеси и по крайней мере один из которых содержит никель и примеси, вжигание контактных слоев при температуре 310-400о С. При этом упомянутое напыление на слой р-типа проводимости начинают с напыления сплава, содержащего серебро (80-97) масс.% и марганец (3-20) масс.%, затем последовательно проводят напыление слоя, содержащего никель и примеси, и слоя золота с примесями. 7 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл.

Изобретение относится к оптоэлектронной технике. Способ изготовления диодов средневолнового ИК диапазона спектра включает выращивание на подложке из арсенида индия твердого раствора InAs1-x-ySbxPy и разделенные р-n-переходом слои p- и n-типа проводимости, нанесение на поверхность гетероструктуры фоточувствительного материала, экспонирование через маску с системой темных и светлых полей, проявление, удаление по крайней мере части фоточувствительного материала, подложки и эпитаксиальной структуры при формировании мез(ы), подготовку поверхности для формирования омических контактов, напыление на поверхность слоев и/или подложки металлических композиций заданной геометрии, при этом согласно изобретению способ включает финальную стадию процесса удаления подложки или ее части при химическом травлении в водном растворе соляной кислоты. Изобретение обеспечивает увеличение эффективности работы диода средневолнового ИК диапазона спектра за счет улучшения условий для вывода/ввода излучения из полупроводникового кристалла. 9 ил., 4 пр.

Изобретение относится к оптоэлектронной технике. Способ изготовления диодов средневолнового ИК диапазона спектра включает выращивание на подложке из арсенида индия твердого раствора InAs1-x-ySbxPy и разделенные р-n-переходом слои p- и n-типа проводимости, нанесение на поверхность гетероструктуры фоточувствительного материала, экспонирование через маску с системой темных и светлых полей, проявление, удаление по крайней мере части фоточувствительного материала, подложки и эпитаксиальной структуры при формировании мез(ы), подготовку поверхности для формирования омических контактов, напыление на поверхность слоев и/или подложки металлических композиций заданной геометрии, при этом согласно изобретению способ включает финальную стадию процесса удаления подложки или ее части при химическом травлении в водном растворе соляной кислоты. Изобретение обеспечивает увеличение эффективности работы диода средневолнового ИК диапазона спектра за счет улучшения условий для вывода/ввода излучения из полупроводникового кристалла. 9 ил., 4 пр.

Изобретение относится к структуре двухкаскадного тонкопленочного солнечного модуля (фотопреобразователя) на основе аморфного и микрокристаллического кремния. Тонкопленочный солнечный модуль состоит из последовательно расположенных: фронтальной стеклянной подложки, фронтального контактного слоя из прозрачного проводящего оксида, подслоя из нестехиометрического карбида кремния р-типа, аморфного и микрокристаллического каскадов, соединенных последовательно. Аморфный каскад состоит из р-слоя на основе слоя наночастиц кремния в матрице гидрогенизированного нестехиометрического оксида кремния, легированного бором (nc-Si/SiOx:H), являющегося широкозонным окном, собственного слоя на основе аморфного гидрогенизированного кремния (а-Si:H) и n-слоя на основе слоя наночастиц кремния в матрице гидрогенизированного нестехиометрического оксида кремния, легированного фосфором (nc-Si/SiOx:H), являющегося промежуточным отражателем. Микрокристаллический каскад состоит из pin структуры на основе микрокристаллического кремния (uc-Si:H), тыльного контактного слоя из прозрачного проводящего оксида, продольных и поперечных электрических контактных шин, тыльного отражателя, выполняющего герметизирующую функцию, установленного вместе с тыльным стеклом и коммутационной коробки. Способ изготовления тонкопленочного солнечного модуля включает нанесение на фронтальную стеклянную подложку слоя прозрачного проводящего оксида, нанесение подслоя из нестехиометрического карбида кремния методом плазмохимического осаждения из газовой фазы в силан-водородной плазме, на подслой методом плазмохимического осаждения из газовой фазы наносят аморфный каскад. На слой аморфного каскада наносят слой микрокристаллического каскада, затем наносят тыльный контактный слой из прозрачного проводящего оксида, после чего наносят продольные и поперечные электрические шины, поверх которых наносят тыльный отражатель, выполняющий герметизирующую функцию, на который устанавливают тыльное стекло и коммутационную коробку. Обеспечивается снижение фотодеградации при снижении толщины собственного слоя аморфного кремния, повышение стабилизированной эффективности, повышение квантовой эффективности за счет снижения потерь от поглощения. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в том числе солнечных фотоэлектрических элементов (СФЭ). Сущность способа состоит в следующем. Для снижения энергетических затрат и уменьшения геометрических размеров формируемых на поверхности пластины кремния наноструктур, перед лазерной обработкой на поверхности пластины формируется тонкая оптически прозрачная пленка диэлектрика, после чего осуществляется обработка лазерным излучением наносекундной длительности длиной волны от 193 до 355 нм. Техническим результатом изобретения является возможность создания на поверхности кремния равномерной, наноструктурированной, кристаллической, колончатой поверхности с помощью импульсного лазерного излучения с плотностью энергии и числом импульсов, существенно меньшими, чем в известных аналогичных способах. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в том числе солнечных фотоэлектрических элементов (СФЭ). Сущность способа состоит в следующем. Для снижения энергетических затрат и уменьшения геометрических размеров формируемых на поверхности пластины кремния наноструктур, перед лазерной обработкой на поверхности пластины формируется тонкая оптически прозрачная пленка диэлектрика, после чего осуществляется обработка лазерным излучением наносекундной длительности длиной волны от 193 до 355 нм. Техническим результатом изобретения является возможность создания на поверхности кремния равномерной, наноструктурированной, кристаллической, колончатой поверхности с помощью импульсного лазерного излучения с плотностью энергии и числом импульсов, существенно меньшими, чем в известных аналогичных способах. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.

Изобретение относится к полупроводниковым гетероструктурам для изготовления светоизлучающих диодов и фотоэлектрических преобразователей на основе твердых растворов GaPAsN на подложках кремния. Гетероструктуры GaPAsN светодиода и фотоприемника на подложке Si согласно ихобретению содержат зародышевый слой GaP, сформированный последовательным осаждением монослоев галлия, Ga, и фосфора, Р, на кремниевую подложку; первый контактный слой, легированный примесью n- или p-типа; активную область с собственным типом проводимости; второй контактный слой, состоящий из слоя GaP, легированного примесью противоположного типа по сравнению с первым контактным слоем; при этом в качестве кремниевой подложки используют вицинальную нелегированную кремниевую подложку с ориентацией (100); первый контактный слой состоит из короткопериодной сверхрешетки GaP/GaP1-xNx ; а активная область с собственным типом проводимости состоит из сверхрешетки GaP1-xNx/GaP1-x-yAsyNx . Изобретение обеспечивает возможность создания на основе гетероструктуры GaPAsN светодиода и фотоприемника на подложке Si светоизлучающих диодов и фотоэлектрических преобразователей с меньшими приборными потерями и повышенной излучательной эффективностью по сравнению с аналогами. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к солнечной энергетике, а именно к способам изготовления фотопреобразователей на трехкаскадных эпитаксиальных структурах GaInP/Ga(In)As/Ge, выращенных на германиевой подложке. Способ изготовления фотопреобразователя с наноструктурным просветляющим покрытием включает создание на германиевой подложке с выращенными эпитаксиальными слоями трехкаскадной структуры лицевого и тыльного контактов на основе серебра; выполнение меза-изоляции; отжиг контактов; вскрытие оптического окна травлением; нанесение просветляющего покрытия, содержащего слои ТiO2 и Al2O3, методом электронно-лучевого напыления; выполнение дисковой резки эпитаксиальной структуры; выпрямление фотопреобразователя посредством охлаждения в парах азота; после отжига контактов выпрямление посредством охлаждения в парах азота металлизированной подложки; выполнение дисковой резки эпитаксиальной структуры; далее осуществляют вскрытие оптического окна травлением; наносят просветляющее покрытие последовательным напылением слоев ТiO2 толщиной 5÷35 нм без ионно-плазменного ассистирования, ТiO2 толщиной 10÷40 нм с ионно-плазменным ассистированием, Al2O3 толщиной 70÷80 нм без ионно-плазменного ассистирования, а затем выполняют химико-динамическое травление просветляющего покрытия в растворе гидроокиси тетраметиламмония, перекиси водорода и воды при следующем количественном соотношении компонентов: 1÷1,5 мас.%, 10÷20 мас.%, 89÷78,5 мас.% соответственно. Изобретение обеспечивает повышение параметров фотопреобразователя за счет улучшения оптических свойств просветляющего покрытия и минимизации шунтирующего воздействия плазмы на р/n-переходы, выходящие на поверхность мезы. 8 ил.

Изобретение относится к солнечной энергетике, а именно к способам изготовления фотопреобразователей на трехкаскадных эпитаксиальных структурах GaInP/Ga(In)As/Ge, выращенных на германиевой подложке. Способ изготовления фотопреобразователя с наноструктурным просветляющим покрытием включает создание на германиевой подложке с выращенными эпитаксиальными слоями трехкаскадной структуры лицевого и тыльного контактов на основе серебра; выполнение меза-изоляции; отжиг контактов; вскрытие оптического окна травлением; нанесение просветляющего покрытия, содержащего слои ТiO2 и Al2O3, методом электронно-лучевого напыления; выполнение дисковой резки эпитаксиальной структуры; выпрямление фотопреобразователя посредством охлаждения в парах азота; после отжига контактов выпрямление посредством охлаждения в парах азота металлизированной подложки; выполнение дисковой резки эпитаксиальной структуры; далее осуществляют вскрытие оптического окна травлением; наносят просветляющее покрытие последовательным напылением слоев ТiO2 толщиной 5÷35 нм без ионно-плазменного ассистирования, ТiO2 толщиной 10÷40 нм с ионно-плазменным ассистированием, Al2O3 толщиной 70÷80 нм без ионно-плазменного ассистирования, а затем выполняют химико-динамическое травление просветляющего покрытия в растворе гидроокиси тетраметиламмония, перекиси водорода и воды при следующем количественном соотношении компонентов: 1÷1,5 мас.%, 10÷20 мас.%, 89÷78,5 мас.% соответственно. Изобретение обеспечивает повышение параметров фотопреобразователя за счет улучшения оптических свойств просветляющего покрытия и минимизации шунтирующего воздействия плазмы на р/n-переходы, выходящие на поверхность мезы. 8 ил.

Изобретение относится к получению поликристаллических пленок сульфида и оксида кадмия на монокристаллическом кремнии с помощью техники пиролиза аэрозоля раствора на нагретой подложке при постоянной температуре в интервале 450-500°С. Согласно изобретению пиролиз аэрозоля проводят в два этапа: на первом в качестве распыляемого раствора используют 0,03 моль/л водный раствор хлорида или нитрида кадмия, а на втором – 0,15 моль/л водный раствор тиомочевины. Технический результат изобретения заключается в осаждении зеркально гладких поликристаллических пленок гексагональной модификации сульфида кадмия толщиной до 250 нм на монокристаллическом кремнии, обладающих хорошей адгезией к подложке. 2 ил., 2 пр.

Использование: для изготовления устройств рентгеновской маммографии и томосинтеза. Сущность изобретения заключается в том, что по меньшей мере один матричный фотоприемник контролируемо юстируют путем вращения и перемещения по жидкой фазе оптического полимера, предварительно нанесенного на по меньшей мере часть поверхности волоконно-оптической плиты, с последующей фиксацией отверждением указанного полимера. Технический результат: обеспечение возможности минимизировать вероятность повреждения чипа фотоприемника. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Наверх