Современная электроника №3/2021

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 19 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2021 ниц микроватт. Нужны новые излуча- тели на новых уникальных материалах. Физические принципы диагностики и уничтожения коронавируса Covid-19 Хорошо известно, что большинство фотоприёмников дальнего диапазона, соответствующего «чёрной терагерцо- вой щели» человеческого излучения в «окнах прозрачности» атмосферы с λ = 8…14мкм, выполняются нафотодиод- ныхмикроболометрах Cd 0,2 Hg 0,8 Te (КРТ). Но здесь есть две проблемы, а именно: необходима температура –77°K, и вто- рое – это узкозонный полупроводник с фиксированнойшириной запрещён- ной зоны, т.е. приёмИК-волн будет прак- тически монохроматичным. Микробо- лометры на основе пиролитического эффекта (на базе Ba x Sr 1-x Nb 6 , LiTaO 3 и др.), а также терморезистивные тонкие плёнки ( α - Si) и оксида ванадия (VO x ) не позволяют получать «неразмытые» спектры теплового излучения и обла- дают малой чувствительностью. Есть существенные недостатки и у микро- болометров на основе графена (разра- боткиDARPA; МФТИ, г. Долгопрудный). Есть ли отечественные материалы для создания широкополосных сверх- чувствительных в «чёрном излучении» человеческого тела микроболометров? Как ни странно, такие материалы в РФ давно разработаны и ждут своего часа, более того, на них можно созда- вать не только неохлаждаемые фото- приёмники «чёрноволнового излуче- ния» на новых физических принципах, но и генераторы излучения, также осно- ванные на новой твердотельной физи- ке. К таким материалам относятся диэ- лектрические кристаллы LPE i- Si GaAs Si , представленные фирмой «Интелфаза» (г. Ульяновск) и AlN (разработанные д.-ф.м.н. Кукушкиным С. А., ИПМаш РАН, г. Санкт-Петербург [5]), а также некоторые другие кристаллы-диэлек- трики A III B V и A III B VI , содержащие под- решётки кристалла на основе атомов Ga или Al, с ярко выраженными поля- ризованными или, точнее, электрон – фононно-поляроидными свойствами. Данные кристаллы по своим поляриза- ционным свойствам почти идентичны известным кристаллам ниобата лития (NbLiO 3 ), применяемого в нелинейной электромагнитной оптике. На указанных кристаллах на осно- ве уже описанных эффектов (рабо- ты Ахманова С. А., Хохлова Р. В. [6], Гордеева А. И. [7], явления поляризаци- онной катастрофы П. Гроссе [8], доклад Гордеева А. И. на 25-й Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ноч- ного видения (НПО «Орион», Москва, 24–26 мая 2018 года), а также с учё- том эффектов Поккельса, Франца-Кел- дыша, Штарка, Клаузиуса-Моссотти, а также квантования точечной атомно- фононной энергии Пойнтинга абсолют- но очевидна возможность построения как высокочувствительных неохлаждае- мыхширокополосных «чёрноволновых» ИК-фотоприёмников, так и генераторов для излучения в этом же диапазоне. Стоит добавить и определяющие физические эффекты в виде авторской теории мультизонной проводимости ГордееваА.И.,ВойтовичаВ.Е.,ЗвонареваА.В.[9]. Это эффект расщепления запрещённой зоныв LPE- кристаллах i- Si GaAs Si с созда- нием квантово-точечных водородопо- добных энергетических центров с раз- личным уровнем энергии ионизации (основополагающего электродинами- ческого явления в полупроводниках). Нет смысла описывать суть указан- ных явлений применительно к новому исполнениюнеохлаждаемых микробо- лометров. Стоит остановиться лишь на некоторых фрагментарных примерах конкретногоприборостроения для диа- гностикииклинического лечения забо- леваний, вызванных вирусомSARS-CoV-2. Приборостроение для субсекундной диагностики вируса Covid-19 Направления приборостроения для мгновенного определения излучения белковыми РНК-структурами вируса по принципу ИК-терагерцового приё- ма в «чёрноволновом» диапазоне излу- чения человека можно разделить на три группы: 1. приборы на основе LPE i- Si GaAs Si кри- сталлов; 2. приборы на поляризованных диэ- лектриках LPE i- Si GaAs Si и AlN; 3. приборы на терагерцовых приёмни- ках/излучателях Si-SiC. Создание приборов для приёма h ν энергий в длинном ИК-диапазоне с энергией от 0,2 до 0,08 эВ ( λ = =5…12,5 мкм) или f ∼ 6 × 10 13 …2,2 × 10 13 Гц) выстраивается на авторской теории мультизонной проводимости. Суть тео- рии или эффекта расщепления запре- щённой зоны LPE i- Si GaAs Si кристаллов, легированных атомами амфотерного Si, отражена в публикации [9]. Основ- ные моменты следующие: ● Зонная диаграмма LPE i- SiGaAsSi диэ- лектрика представлена на рис. 4. ● Энергетическая диаграмма в зоне А имеет доминирование одной по типу проводимости амфотерной примеси по водородоподобию над другой, с образованием мелких энергетиче- ских уровней. Энергия ионизации водородоподобных примесей на амфотерных атомах не подчиняется классической, общепринятой в зон- ной (полупроводниковой) теории, т.е. она резко отличается от классиче- ской формулировки ионизации при- меси в полупроводниках, а именно: Было : где E H – энергия ионизации водорода (13,6 эВ); Рис. 4. Энергетическая диаграмма кристалла LPE i – Si GaAs Si c эффектом расщепления энергетических состояний в запрещённой зоне и инвертирования типа проводимости в зоне (А), где E C , E V – зона проводимости и валентная зона GaAs; E и Si n ; E иSip – квазиуровни Ферми амфотерных атомов Si; N Si (cм –3 ) – концентрация атомов Si (1)