авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 15 | 16 || 18 |

«Стратегия выбора 50 лет Киевскому НИИ Микроприборов (1962 - 2012) Киев - 2012 Стратегия выбора 50 лет Киевскому ...»

-- [ Страница 17 ] --

Большинство из этих элементов выполняется на основе микро- и нано технологий.

Такие задачи начал решать Киевский НИИ микроприборов.

В последние годы в НИИ разработана специализированная бескорпусная БИС и на её основе с использованием умножителя электронов в виде шевронной сборки микроканальных пластин (МКП) создан и испытан микроэлектронный координатно чувствительный детектор для определения пространственного (МКЧД) распределения сфокусированных ионных пучков произвольного состава.

Неотъемлемой частью процесса технологического перевооружения промышленности является создание аналитической аппаратуры для количественного анализа многоэлементных веществ, которая позволяет за короткое время и с высокой точностью проводить анализ материалов в процессе разработки новейших технологий в машиностроении, материаловедении, при поиске и добыче полезных ископаемых, а также в микроэлектронике, медицине, криминалистике, охране окружающей среды.

К таким приборам относится лазерный масс-спектрометр с удлиненной фокальной плоскостью анализатора, дающей возможность проводить одновременный элементный анализ твердотельных образцов, различных по составу и физико химическим свойствам, без специальной подготовки проб. В качестве регистрирующего устройства в таких масс-спектрометрах используется фотографическая пластинка, что обуславливает ряд недостатков, главным из которых является невозможность наблюдения и, при необходимости, вмешательства в процесс регистрации ионов изотопов в реальном масштабе времени. Это особенно важно при элементном анализе различных по физико-химическим свойствам многокомпонентных примесей в основе вещества, поскольку точность их определения в значительной степени зависит от процесса юстировки масс спектрометра.

Использование микроэлектронного координатно-чувствительного детектора ионов, содержащего интегральную схему и умножитель электронов в виде микроканальной пластины в качестве приемника ионов изотопов различных элементов, позволяет регистрировать результаты анализа в реальном масштабе времени и проводить юстировку масс-спектрометра по конкретным изотопам примесных элементов, что повышает точность и чувствительность анализа при одновременном уменьшении затрат пробы.

МКЧД применяется для определения элементного или изотопного состава вещества путем регистрации пиков ионов изотопов элементов примесей в веществе в составе масс-спектрометров с разными источниками ионов, в том числе с лазерным, для анализа любых примесей в широком диапазоне концентраций от 0,1 миллионной процента до 100% в твердых веществах.

Внешний вид МКЧД приведен на рис.1.

Рис.1 Внешний вид МКЧД Параметры МКЧД – Количество одновременно работающих детекторов заряда – 384;

– размер зарядочувствительных электродов на кристалле: 18 мкм х 2 мм, шаг 25 мкм;

рабочая длина зоны регистрации ионов в фокальной плоскости – 9,6 мм;

– коэффициент умножения шевронной сборки – 1 х 105 2,5 х 107;

– емкость счетчика лавин электронов в каждом из каналов – 210;

– номинальное значение напряжения питания +5 В;

– потребляемая мощность в рабочем режиме – не более 0,5 Вт;

– габариты 45 мм х 48 мм, толщина 5мм (без учета высоты крепежных – стоек);

– ориентировочный срок эксплуатации 2 3 года (определяется сроком службы микроканальных пластин).

Принцип построения модуля МКЧД приведен на рис. 2, а на рис. 3 приведена упрощенная схема построения одного канала МКЧД.

Рис.2 Принцип построения модуля координатно-чувствительного детектора ионов Основными элементами в этом приборе являются умножитель электронов в виде микроканальной пластины (МКП) в качестве приемника ионов изотопов различных элементов и специализированная БИС с электродами - детекторами на кристалле.

Рис3.Упрощенная схема построения МКЧД (один канал) БИС в составе МКЧД обеспечивает одновременное детектирование ионов изотопов элементов в широком спектре масс исследуемого вещества и в широком диапазоне концентраций - от 10-7 до 100%. Микросхема содержит 384 канала приема и обработки информации и обеспечивает прием электронов электродами, преобразование заряда электронов в счетные импульсы, подсчет их 10-разрядными двоичными счетчиками и считывание результатов счета. Чувствительность БИС по каждому входу 106 электронов/импульс. Максимальная частота счета импульсов счетчиками - 5-10 МГц. Протокол обмена информацией микросхемы с периферией последовательный, максимальная частота обмена - 4 МГц.

БИС изготавливается по КМОП-технологии с карманами N-типа.

Микросхема выполняется бескорпусной на гибких носителях типа алюминий полиимид (модификация 2). Конструкция микросхемы обеспечивает монтаж на керамическую плату, разварку и герметизацию внешних выводов, монтаж микроканальных пластин над областью электродов и позволяет устанавливать в составе МКЧД до пяти СБИС. СБИС сохраняет электрические параметры, требуемую стойкость к механическим и климатическим факторам, а также возможность функционирования при давлении 10 –5 Па.

Основные параметры конструкции БИС: размер кристалла - 10,05 мм х 10, мм;

размер электрода-датчика - 18 мкм 2 мм;

шаг - 25 мкм;

количество элементов – 143489.

Оптимальное размещение функциональных узлов и технологических структур на рабочей поверхности кристалла обеспечило его минимальные размеры 10,05 мм и 10,2 мм соответственно по координатам X и Y.

Выбранный вариант компоновки кристалла изображен на рис. 4.

Рис 4 Фотография топологии кристалла БИС В центральной части кристалла расположен массив 10- разрядных счетчиков, состоящий из 6 столбцов по 64 счетчика каждый. В верхней части кристалла расположены электроды-датчики, тестовые электроды и входные усилители. Нижняя часть содержит узлы схемы управления, выходные усилители, формирователи входных и выходных сигналов, а также внешние контактные площадки. В зоне разделения кристаллов расположена тестовая структура.

В представленной БИС используется 384 электрода, каждому из которых соответствуют свои усилитель и счетчик, образуя 384 канала приема и обработки информации о распределенных в пространстве ионах (пучках электронов).

БИС может быть использована и в других приборах, предназначенных для регистрации профилей и пространственного положения пучков нейтральных и заряженных частиц и направленных потоков фотонов, применяющих в качестве вторичных преобразователей цифровые микроэлектронные позиционно чувствительные регистраторы пространственного положения и интенсивности электронных пучков.

Испытания МКЧД проведены совместно с Институтом прикладной физики НАНУ, г.Сумы в составе лазерного масс-спектрометра МС 3103 производства АО «СЭЛМИ». На рис.5а,б приведены полученные при испытаниях спектры исследуемых изотопов. По оси X на рисунках – номер канала, по оси Y – количество зарегистрированных ионов.

(а) (б) Рис 5. Спектры исследуемых изотопов, полученные при испытании МКЧД в составе масс-спектрометра Исследовалась бронза М662. На рис.5а наблюдаются изотопы ионов свинца Pb204 (концентрация 0,023 %ат. ), Pb206 (0,37 %ат.), Pb207(0,36 %ат. ), Pb208 (0, %ат.), на рис.5б - изотопы олова Sn112, Sn114, Sn115, Sn116, Sn117. Зарегистрирован пик в области 125-го канала детектора – изотоп Sn114 (0,011 %ат.) и пик в области 175-го канала - изотоп Sn115 (0,006 %ат).

Результаты испытаний показали высокую чувствительность детектора – был обнаружен изотоп сурьмы Sb123 с концентрацией 610-4 атомных процента в исследуемом веществе.

Применение таких детекторов для приема, накопления, предварительной обработки и передачи информации о пространственном распределении ионных пучков произвольного состава для визуализации этих процессов в реальном времени на ЭВМ даст возможность проведения анализа в реальном масштабе времени с высокой чувствительностью и точностью Анализ элементного состава материалов в реальном масштабе времени позволяет оперативно управлять процессом анализа, проводя юстировки масс спектрометра по конкретным изотопам примесных элементов, что позволяет повысить точность и чувствительность анализа при снижении расхода проб, что важно при анализе наноматериалов, а также позволяет сократить время анализа.

Важно то, что проведение анализа элементного состава материалов в реальном масштабе времени и одновременное получение результатов о всех элементах анализируемого спектра дает возможность оперативно управлять процессами создания материалов.

В настоящее время ведется работа по улучшению характеристик детекторов в направлении повышения быстродействия и расширения диапазона одновременного анализа, что станет возможным за счет создания БИС с использованием современной КМОП-технологии, и на ее основе создания многокристальных детекторов с расширенным диапазоном анализа. Планируется разработка МКЧД, в котором будет использовано 5 БИС, что позволит получить 1920 каналов приема и обработки информации и расширить до 50 мм длину зоны регистрации ионов в фокальной плоскости.

Это позволит создать современные приборы элементного анализа веществ, в том числе масс-спектрометры, и другие приборы для регистрации профилей и пространственного положения пучков нейтральных и заряженных частиц, которые найдут широкое применение во многих отраслях промышленности, в том числе горнодобывающей, металлургической, химической, фармацевтической, атомной энергетике, ядерной медицине, космических исследованиях, научных исследованиях.

Над проблематикой, исследованиями, разработкой и практической реализацией приборов МКЧД работали и продолжают работать сотрудники НИИ микроприборов, Института прикладной физики НАНУ, НТУУ «КПИ» Еременко В.М., Борискин А.И., Сидорчук В.Н., Забродина О.Н., Мартынюк Я.В., Верба А.А., Прокофьев Ю.В., Кизяк А.Ю., Мурченко Д.С., Вирозуб Т.М., Золотарев Ю.М., Нескей Н.В.

Мы представили эту информацию о новой разработке ученых института в книгу «Стратегия выбора» с целью подчеркнуть возможности НИИ в возрождении отечественной микроэлектроники на основе его достижений в проектировании больших интегральных схем и промышленных технологий БИС.

6. Разработка фотоприемных интегральных систем, детекторов высокоэнергетичных - -, - рентгеновских излучений и интегральной считывающей электроники.

Перевертайло В.Л.

Появление детекторной тематики в НИИ микроприборов было обусловлено событиями, цепь которых началась более 40 лет назад, когда автор заканчивал московский физтех (МФТИ).

Все начиналось с твердотельных преобразователей изображения, которые получили очень бурное развитие в семидесятых годах за рубежом и в Советском Союзе. Этот бум был вызван появлением приборов с зарядовой инжекцией (ПЗИ) и приборов с зарядовой связью (ПЗС). Об этом свидетельствуют ряд обзорных публикаций в книгах зарубежных и отечественных авторов появившихся как итог мощной волны разработок, проведенных в этой области.

В это время, заканчивая МФТИ, в 1973-1974 годах я делал дипломную работу по тематике формирователей изображения на узкозонных полупроводниках (InSb, InAs, CdHgTe) в институте физических проблем, (НИИ ФП, г. Зеленоград, Москва).

Там же, в НИИ ФП (Научный центр) защитил дипломную работу.

Тематика привлекала очень глубокими физическими идеями, и я в то время всецело увлекся этими приборами. Это были истоки нового направления, когда новые идеи воплощались в жизнь на наших глазах. Только что появились первые зарубежные работы по ПЗС и формирователям видеосигнала (ФВС) на основе ПЗС, а спустя несколько лет уже родились совершенно новые приборы – преобразователи изображения для военной и гражданской областей. До сих пор, по прошествии 40 лет объем мирового выпуска ПЗС в системах видеонаблюдения и фотоаппаратах достигает сотен миллионов изделий в год и стабилен, несмотря на сильную конкуренцию со стороны КМОП матричных приборов, объем выпуска которых по прогнозам в ближайшие годы достигнет 2 млрд. шт./год.

Распределение на работу в НИИ микроприборов (НИИ МП, г. Киев) отнюдь не перестроило вектор моих научных интересов, хотя в нашем институте фотоприемной тематики не было. Согласно законам плановой экономики (не забывая при этом приоритет столичных учреждений) НИИ МП досталась тематика ПЗС в виде линий задержки (ЛЗ). А фотоприемная тематика (как мне кажется, более престижное направления ПЗС) осталась там, в Москве. Формирователями видеосигналов на ПЗС занимались институты научного Центра в г. Зеленограде и НИИ «Пульсар» (г.Москва). В НИИ МП я продолжил активно заниматься исследованиями ПЗС и структур, на которых они основаны - метал-диэлектрик полупроводник (МДП). В нашем отделе (290) прошло несколько НИРов по ПЗС со скрытым каналом (ПЗС СК), в которых я занимался исследованием электрофизических параметров приборов. Эти работы позволили создать технологию новых на то время приборов - ПЗССК, что позволило повысить быстродействие ПЗС до телевизионных частот (6 - 10) МГц и выше. Позже на ПЗССК были разработаны ЛЗ для динамического хранения сигнала телевизионной строки и многовходовые ЛЗ для обработки изображения в режиме накопления сигналов. Большой вклад в эти разработки внес к.т.н. Епифанов А.А.[1].

ПЗС как динамические зарядовые приборы позволяли также в режиме накопления заряда с последующим его считыванием исследовать неоднородности материала у поверхности и дефекты кремния. Это дает возможность исследовать и охарактеризовать электрическую активность различных дефектов, изучить их природу и условия формирования. Вопрос был очень актуальным для становления не только ПЗС, но и других технологий МДП ИС. В начале восьмидесятых годов я занимался исследованием дефектов кремния, используя так называемый “старт стопный” режим работы ПЗС и возможностями охарактеризования различных технологий и процессов с помощью этого метода. Эти исследования легли в основу моей кандидатской диссертации, которую я защитил в 1987г. (в МИЭТ, г. Зеленоград, Москва).

Однако увлечение фотоприемной тематикой не оставляло меня, и я даже обсуждал с ученым секретарем НИИ Петиным Ю.А. возможности открытия такой тематики в институте. Петин Ю.А., знающий подобные организационные проблемы, объяснил, что такая дополнительная нагрузка и ответственность за новую тематику, включая создание новой метрики, документации на изделия и т.п. никого не привлекает, руководству забот хватает и так. И постепенно я пришел к тому, что необходимо самому, своими силами создать достаточно серьезный задел, разработать первые изделия, а уже затем пытаться внедрить их в производство. Но для этого пришлось разобраться во всех тонкостях технологических процессов и режимов, особенностях проектирования и изготовления фотошаблонов, наладить отношения со специалистами, работающими в «узловых» точках предприятия. Первые фотоприемники были предназначены для лазерной системы управления автоматом сварки для моих коллег из КПИ, затем фотодиоды на переходе Шоттки для КГУ им.

Т.Г.Шевченко и другие. Так рождалось в институте новое направление, о котором пока не было широко известно.

В то время, после 1986 года, Чернобыльская авария заставила всех нас думать о приборах для регистрации излучений. Я активно занялся изучением литературы по детекторам и почувствовал, что это очень близкая к фотоприемникам тематика, и она мне очень понятна, и есть хороший задел. Идеологически все было готово для разработки твердотельных детекторов.

Только нужен высокоомный материал и высочайшая чистота технологических процессов. Известная в то время за рубежом технология детекторов частиц и излучений включала в себя последовательность операций: пассивация термическим окислом кремния (SiO2) исходной пластины n-кремния, вскрытие окон в SiO2 под ионную имплантацию, легирование ионной имплантацией B – 15 kev;

5 cм-2 – лицевая сторона, As - 30 kev;

5 1015 cм-2 – обратная сторона, отжиг-активация при 600° С, 30 мин, металлизация алюминием (Al), создание рисунка по Al на лицевой стороне и создание алюминиевого контакта с обратной стороны.

Я начал активный поиск заинтересованных коллег-ядерщиков и меня ждала большая удача. Познакомился с молодым ученым из Киевского Института ядерных исследований Анатолием Розенфельдом. Он был большим энтузиастом полупроводниковых детекторов и кремниевой технологии. Мы вместе начали трудную борьбу за разработку украинских кремниевых детекторов.

Кажущаяся простота технологии, однако, таила ряд неожиданностей.

Трудной она была потому, что украинский высокоомный кремний зонной плавки производства Запорожского титаномагниевого комбината имел время жизни неосновных носителей значительно (в несколько раз) ниже, чем аналогичный зарубежный кремний.

Кроме того, что концентрация загрязняющих примесей была выше, чем у зарубежного, выше была и дефектность кремния. Но самой большой проблемой в этой борьбе была недостаточная чистота технологических процессов отечественных кристальных производств, практически полное отсутствие технологических процессов, используемых для подавления роста и активности дефектов в кремнии при изготовлении ИС. Если учесть, что некоторые детекторы (например, -детекторы) имеют активную площадь размером практически на всю пластину, то понятно, что выход годных приборов должен быть нулевым. Были перепробованы все технологические линии: опытное производство НИИ микроприборов, цеховые линии завода «Квазар» и другие, но результат был неутешительным. Темновые токи были стабильно высокие (десятки наноампер на 1см2), тогда как для детекторов требовались единицы нА/см2, высокая дефектность и как результат и низкий выход годных приборов.

Однако недаром столько времени было потрачено на исследования электрически активных дефектов и влияния технологических режимов на их формирование и активность. В конце концов, была разработана технология, предотвращающая попадание загрязняющих примесей в пластину в технологическом процессе. В технологию были включены геттерирование быстродиффундирующих примесей внутри пластины и применение процессов, подавляющих дефектообразование и активность дефектов.

Теперь детекторы имели необходимое разрешение по энергии, нормальный процент выхода, функционировали не хуже зарубежных, и, наконец, была открыта возможность для их использования в отечественных и международных экспериментах, проектах в ядерной физике (ЯФ), физике высоких энергий (ФВЭ), радиационном приборостроении и других отраслях промышленности.

Появление детекторного направления в тематике НИИ МП все же произошло в начале 90-х годов. Тогдашнее руководство во главе с Цукановым Л.Н. обратило внимание на то, что есть направление с весомым заделом и готовыми приборами.

Подталкивал к этому и спад активности в традиционной тематике, и нужно было искать новые перспективные направления. Началось бюджетное финансирование детекторного направления, но, к сожалению, это длилось очень короткое время, т.к. в связи с прекращением бюджетного финансирования института все работы института были прекращены. Начатые НИОКР остались незавершенными. Так что столь кратковременный всплеск не изменил существенно состояние в детекторном направлении.

Первые микростриповые детекторы, изготовленные на пластинах n-кремния диаметром 76мм на технологической линейке НИИ микроприборов (см. рис.1), использовались для измерений на 225 МэВ электронном пучке (ХФТИ, г. Харьков, Украина) и содержали 40 стриповых элементов с шагом 400 мкм, с шириной р.+ области 350 мкм и зазором между стрипами 50 мкм и длиной стрипов – 40 мм. С помощью этого микрострипового детектора было проведено ряд экспериментов, в том числе снят спектр упругого рассеяния пучка электронов на углеродной мишени С. Угол рассеяния электронов составлял 35°, пленка углерода имела толщину мг/см2 [2] Спектр, полученный на стрип-детекторе, приведен на рис.1,в, энергия пика упруго рассеянных электронов соответствует рассчитанной величине.

Микростриповый 128-элементный детектор на рис. 1,б использовался в институте твердого тела им.Макса Планка (г.Гейдельберг, Германия) для экспериментов с протонными пучками.

(а) (б) Счет - стрип-детектор - Черенковый счетчик - фон Энергия, 210 (в) Рис.1. Фото кристаллов первых микростриповых детекторов изготовленных на технологической линейке НИИ микроприборов;

(а)- 40-элементного детектора, (б)-128-элементного детектора на пластине диаметром 76мм;

(в)- зарегистрированный детектором (рис.1,а) спектр энергии пучка электронов (линейный ускоритель ХФТИ, г. Харьков, Украина) с первоначальной энергией МэВ, рассеянных на мишени 12С.

Технология, описанная выше, была существенно модифицирована при изготовлении наших детекторов. Разработанная технология имела ряд отличий от известных технологий, в том числе имплантацию примесей в активную область через тонкую пленку оксида толщиной около 500, с целью утоньшения р+-n перехода, предотвращения от загрязнений активной области в технологическом процессе, а также предотвращения каналирования ионов. После процесса имплантации поврежденный и «загрязненный» тонкий окисел стравливался и выращивался новый окисел для формирования контактных окон (отличием от известной технологии является также отступ контактных окон на 5-10 мкм от края пассивирующего (толстого) SiO2 и минимизация их площади. Другими отличиями являются нанесение пассивирующей пленки фосфоросиликатного стекла (ФСС) после формирования слоя металла с контактами для дополнительной стабилизации характеристик и защиты детекторов, а также применение ряда оригинальных процессов геттерирования примесей и дефектов при изготовлении приборов, в том числе ионноимплантированными нарушенными и примесными слоями [3]/ По такой модифицированной технологии нами были изготовлены описанные выше детекторы и ряд других, в том числе кольцевой детектор (см. рис.2 и табл. 1) для экспериментов на ионных пучках в университете Лоувейна, Бельгия. На кольцевом детекторе были проведены измерения угловых распределений пучка рассеянных радиоактивных ионов 6He с энергией 14 МеВ на мишени 208Pb. На рис.

2,в показаны спектры энергии рассеянных ионов 6He, зарегистрированные кольцеобразными стрипами углового стрип-детектора. Номера стрипов и величины углов рассеяния приведены на фрагментах рис. 2,в. Большему номеру стрипа на рис.

2,в соответствует больший радиус кольца и больший угол рассеяния регистрируемых частиц.

(а) (б) Рис.2. Фото кольцевого микрострипового 4-секционного 4х10-элементного детектора (а), изготовленного на технологической линейке НИИ микроприборов (диаметр пластин 76мм).

Увеличенный фрагмент с соединением гибким носителем алюминий на полиимиде. Предназначен для измерения угловых зависимостей при взаимодействии пучков радиоактивных ионов с мишенью на установке в католическом Университете Лоувейна (Бельгия) и в одном из университетов Японии.

He +208Pb, E=14 MeV 20000 Стрип Cчет Стрип 1 3000 LAB=9,3° Cчет LAB=7,4° 5 10 15 20 10 15 Энергия, МэВ Стрип 9 80 Стрип LAB=21,6° Cчет LAB=23,3° Cчет 1 1 50 b 10 15 20 5 10 15 20 Энергия, МэВ Энергия, МэВ Рис. 2,в. Примеры спектров рассеяния пучка ионов 6He с энергией 14 МэВ на мишени 208Pb для различных углов рассеяния, зарегистрированные кольцевым детектором (для стрипов №1, …9,10) [4,5].

Следующим существенным этапом улучшения параметров детекторов стало использование зарубежного кремния, что позволило уменьшить темновые токи, повысить разрешение и плюс ко всему – повысить выход годных детекторов.

Переход на зарубежный кремний необходим был также потому, что кремний диаметром 100 мм зонной плавки (FZ) в Украине не выпускался, а диаметр 76 мм уже не воспринимался на серьезных кристальных производствах.

Рис. 3(а) Рис. 3(б) Рис.3(а). Микростриповый 16-элементный детектор, изготовленный на технологической линейке НИИ микроприборов (диаметр пластин 76мм). Использовался при исследовании деления тяжелых ядер в Университете Сан-Паулу (Бразилия).[6].

Рис.3(б). Фото 64-элементной p-i-n-диодной матрицы для матричного детектора сцинтиллятор-фотодиод, применяемого в позитрон-эмиссионной томографии (ПЭТ). Размер кристалла 25х28 мм, p-i-n-диоды 3х3 мм, диаметр пластины 100 мм, 64 контакные площадки выведены на одну сторону для соединения с микрочипом 64-канального зарядочувствительного усилителя. [7,8].

Сейчас понятно также, что этот шаг был и своевременным, т.к. в настоящее время в Украине уже не производится высокоомный кремний зонной плавки. А вскоре прекратили работу и кристальные производства Украины. Пришлось искать приют в Минске, в ПО «Интеграл», так что теперь у наших детекторов остались украинскими только «мозги», т.е. тот интеллект, который вложен в их разработку и дизайн.

Таблица Кремниевые координатно-чувствительные микростриповые детекторы для регистрации ионизирующих излучений и частиц в физике высоких энергий и ядерной физике, разработанные и изготовленные в Украине.

№ Тип детектора Кольцев Прототип Тип 1 Тип 2 Тип Параметры ой LHCb Площадь активной области, мм 1 16х40 42х43 2х(52х26) 8900 20х Число стрипов (элементов) 2 38(40) 128 2х8 4х10 Ширина стрипа, мкм 3 350 280 2900 4900 48,60, 192,180, Межстриповый зазор, мкм 4 50 50 100 Шаг стрипов, мкм 5 400 330 3000 5000 Поликремниевые резисторы на 6 - - - - + кристалле детектора Интегрированные переходные 7 - - - - + емкости на детекторе Толщина детектора, мкм 8 340 300 300 300 Напряжение полного 7 7 обеднения 0 В. 0 В. 0 В. 0 В. 0-80 В.

По описанной выше технологии [9] был изготовлен 16-элементный детектор с прямой связью с р-n переходами, использовавшийся для регистрации фрагментов деления в работе [6]. Схема эксперимента показана на рис. 4. Спектры энергии фрагментов деления 252Сf показаны на рис. 5 и 6 для одного стрипового элемента.

Видна асимметрия деления по энергии (два пика близки к теоретическим). Левый пик соответствует тяжелым фрагментам деления. Правый пик - легким фрагментам.

Массив детекторов мишень f 17° Массив детекторов Рис. 4. Схематическое изображение, обозначающее положение мишени и массива детекторов f1 и f2 соответствуют делению фрагментов, излученных в противоположных направлениях.

Счет Счет 200 0,8 нс - 10 30 50 70 90 Канал 90 100 110 120 130 140 150 160 Канал Рис. 5 Рис. Рис. 5. Спектры энергии фрагментов деления 252Сf, измеренные 16-канальным стрип детектором. Ширина стрипа –2,9 мм, зазор между стрипами– 0,1 мм, длина стрипов – 52 мм.

Рис. 6. Моделирование регистрации фрагментов деления стрип-детектором с помощью вспышек светодиода.

На этом же детекторе проведены измерения временного разрешения, результаты которого показаны на рис. 6. Было достигнуто временное разрешение детектора 0,4 нс для альфа-частиц и 1,1 нс для фрагментов деления [6].

Технология изготовления стрип - детекторов с емкостной связью с p-n переходами, с резисторами и переходными конденсаторами на кремниевом кристалле Детекторы, изготовленные по предложенной нами технологии, показали очень хорошие спектрометрические и координатно-временные характеристики.

Впоследствии появилась усовершенствованная технология, позволяющая формировать на кремниевом чипе высокоомные резисторы и переходные конденсаторы, что значительно уменьшило трудоемкость и габариты переходных плат считывающей электроники, позволило улучшить шумовые параметры каналов электроники за счет устранения внешних соединений между детекторами и резисторами смещения, получить емкостную связь с p-n-переходом и другие преимущества. Однако усложнение технологии привело к росту числа дефектов и нами была предложена модифицированная технология, позволяющая уменьшить число дефектов и дефектных стрипов. Основным отличием этой технологии является то, что в процессе формирования р+-областей методом имплантации бора использовалась маска из толстого SiO2 без применения маскирования фоторезистом, который снимался перед имплантацией бора. Это позволило уменьшить дефектность структуры. Кроме того, нами применялось формирование n+-областей методом имплантации фосфора для создания геттерирующего слоя на лицевой поверхности пластины и создания контакта к подложке на лицевой стороне кристалла. В этом технологическом блоке также использовалась маска из толстого SiO2. и описанная выше имплантация через защитный слой тонкого SiO2 с последующим его травлением и выращиванием нового SiO2.

Последовательность технологических процессов в изготовлении стрип детекторов с резисторами и переходными конденсаторами на кремниевом кристалле:

термическое окисление кремния (n-Si –подложка);

1-я фотолитография формирование окон для ионного легирования фосфором;

окисление;

2-я фотолитография- формирование окон для ионного легирования бором;

окисление;

осаждение нитрида кремния;

3-я фотолитография по Si3N4;

Осаждение поликремния;

4-я фотолитография по Si-poly;

Окисление;

5-я фотолитография - контактные окна;

напыление алюминия;

6-я фотолитография по Al.

Для формирования резисторов нами был использован слой поликремния, который специально для этого наносился на пластину после формирования p-n переходов. Номинал резисторов определялся как их геометрией, так и энергией и дозой ионной имплантации примеси при легировании поликремниевого слоя.

Переходные конденсаторы формировались с помощью двухслойного диэлектрика SiO2+Si3N4, поверх которого формировался алюминиевый электрод по всей площади р+- области стрипа, являющийся верхней обкладкой конденсатора. Нижней обкладкой конденсатора является р+- область стрипа.

Структурная схема детектора, изготовленного по описанной технологии, приведена схематически в разрезе вдоль стрипа на рис.7, где соответствующими стрелками с цифрами обозначены структурные элементы стрип-детектора:

поликремниевый резистор 13 в виде змейки соединен контактами с р+ областью стрипа 2 с одной стороны и с шиной смещения 15 с другой стороны. Падение напряжения на резисторе может измеряться на контактной площадке 14, предназначенной для измерений («DC pad»). Диэлектрик конденсатора двухслойный и состоит из слоя SiO2 (5), и слоя Si3N4 (11). Двухслойный диэлектрик обеспечивает бездефектную структуру диэлектрика на большой площади, благодаря чему конденсаторы стрипов имеют воспроизводимые параметры при числе стрипов, составляющем сотни и даже тысячи элементов. Импульсный сигнал со стрипа снимается с алюминиевой обкладки конденсатора (12), имеющей контактную площадку 12 («AC pad»). Контактные площадки 12 «AC pad») служат для разварки стрипов, чтобы обеспечить контактирование с входами предусилителей, на которые подаются импульсные сигналы от стрипов. Описанная структура и технология реализована на прототипе микро-стрипового детектора для эксперимента LHCb (табл.

1), фрагмент которого показан на рис.7.

Si3N4 Al SiO2 Si poly –резистор SiO 11 12 14 5 13 13 15 n+ 2 3 4 4 р -область + n+ N-Si Al Рис. 7. Схематическое изображение детектора с ионно-имплантированными поликремниевыми резисторами и конденсаторами с диэлектрическим слоем SiO2 + Si3N4 на кристалле.

[9].

Нами совместно с учеными ИЯИ НАНУ (Украина), Университета Цюриха (Швейцария) и другими участниками эксперимента LHCb (ЦЕРН) разработаны и изготовлены прототипы кремниевых координатно-чувствительных детекторов (стрип-детекторов) для эксперимента LHCb, которые использовались для предварительных экспериментов в ЦЕРНе. Большой вклад в организацию сотрудничества и координацию работ внес д.ф.-м.н. Пугач В.М. (сотрудник ИЯИ НАНУ, участник коллаборации LHCb).

Разработанные на основе технологии кремниевых ИС прототипы детекторов для эксперимента LHCb позволили оптимизировать геометрические и электрофизические параметры детекторов с точки зрения получения максимального соотношения сигнал / шум, пространственного разрешения, радиационной стойкости и других параметров детекторов. Они способны выполнять те же функции, что и следующие за ними модификации детекторов, которые в настоящее время используются по основному назначению - для реконструкции событий и процессов при протон-протонных столкновениях протонов высокой энергии в кольце коллайдера после его включения 23 ноября 2009 и первых протон-протонных столкновений на Большом Адронном Коллайдере. Фрагменты и общий вид прототипа микрострипового детектора для эксперимента LHCb (Large Hadron Collider, CERN, Швейцария) показаны на рис 8.

Рис. 8. Фрагменты и общий вид прототипа микрострипового детектора для эксперимента LHCb (Large Hadron Collider, CERN, Швейцария).

Наиболее совершенным инструментом физики высоких энергий (ФВЭ), который создан на основе кремниевой интегральной технологии являются двухсторонние микростриповые кремниевые детекторы (ДМКД). Первые работы по ДМКД появились в конце 80-х, начале 90-х годов. После усовершенствования их технологии и конструкции они были успешно применены в ряде экспериментов физики высоких энергий (ФВЭ). Преимуществами двухсторонних микростриповых детекторов по сравнению с односторонними являются: удвоение информации, снимаемой с одного кристалла (сигнал дырок с элементов на лицевой стороне кристалла и сигнал электронов с элементов на обратной стороне кристалла) для одного и того же детектора и того же количества рассеивающего вещества, т.к.

используется одна общая кремниевая подложка;

возможность построения 2 координатного детектора на одной подложке;

построение 3-мерных детекторных систем и другие. Однако возникает ряд конструктивно-технологических проблем при изготовлении этих сложных приборов для реальных экспериментов, а сама технология двухсторонних детекторов намного сложнее технологии 1-сторонних детекторов и требует кроме решения конструктивно-технологических проблем характерных для p-i-n структур и микростриповых детекторов вообще еще и решения ряда проблем, обусловленных формированием 2-сторонней p-i-n микростриповой структуры на кремниевой пластине с учетом моделирования всех термических процессов, особенно в случае их изготовления на оборудовании стандартной технологической линейки по производству ИС.

Добавочно нужно решить технологические проблемы, связанные с формированием на обеих сторонах кремниевой пластины активных областей, удовлетворяющих по своим параметрам тем же требованиям, что и односторонние детекторы и удовлетворяющих требованиям совмещения элементов верхней и нижней стороны пластины с микронной точностью. Одним из препятствий в формировании качественной поверхностной структуры на обеих сторонах пластины является то, что существующее технологическое оборудование предназначено для формирования 1-сторонних структур и при попытке формирования активной структуры на противоположной стороне происходит повреждение структуры, сформированной на лицевой стороне пластины. Для предотвращения таких повреждений необходимо нанесение защитных пленок, используемых в технологии ИС и разработка специальной оснастки и приспособлений для их нанесения на пластины на стандартном оборудовании.

Нами было разработано технологию и конструкцию 2-стороннего детектора и решены перечисленные выше проблемы изготовления 2-сторонних планарных приборов, используя распространенные в технологии ИС пленки, материалы и процессы. Разработанная технология использована при изготовлении прототипа 2 стороннего микрострипового детектора для эксперимента ALICE (A Large Ion Collider Experiment, CERN).

Кроме стриповых элементов на обеих сторонах кремниевой пластины расположены также переходные конденсаторы для реализации емкостной связи между p-n переходами стриповых элементов детектора и входными цепями предусилителей и нагрузочные высокоомные резисторы для подачи смещения на стрипы.

Как и для 1-стороннего детектора, пространственное разрешение 2 стороннего детектора зависит от шага стрипов P и для простейшей модели составляет величину P/12, причем, разрешение определяется отдельно для р+-стороны и для n+ стороны.

Топология 2-стороннего детектора содержит 13 слоев, включая слой совмещения лицевой и обратной стороны. При разработке топологии (по 2-х микронным проектным нормам) использовался отечественный пакет программных средств «Сталкер» для проектирования ИС.

Конструкция 2-стороннего детектора в разрезе показана на рис. 9. На верхней стороне пластины расположена р+-сторона микрострипового детектора.

Сторона А (р+-side) Разрез вдоль р+ стрипа _ Толстый SiO2 Al Al шина смещения Si-poly резистор Al соединение и Пассивация (ФСС) Al площадка площадка (DC-pad) (AC-pad) Al обкладка р+ стрипа Si3N тонкий SiO n+ лицевой контакт р+ - охранное кольцо р+-стрип (ионная имплантация) 400 85 50 35 75 80 175 100 n-подложка n-подложка p+ стоп имллантация 580 n+ контакт к подложке n+ стрип (ионная имплантация) тонкий SiO Si3N Al+обкладка n стрипа Толстый SiO2 Al Пассивация Al шина смещения Si-poly резистор Al соединение и Al площадка ФСС площадка (DC-pad) (AC-pad) Сторона Б (n+-side) Разрез вдоль n+-стрипа Рис. 9. Структура кремниевого кристалла 2-х стороннего микрострипового детектора (прототип детектора ALICE) с разрезом в плоскостях, параллельных направлению стрипов.

Напряжение смещения подается на алюминиевую шину смещения и с нее через поликремниевые резисторы подается на ионноимплантированные р+-стрипы. На нижней стороне пластины расположена n+-сторона стрип-детектора, где аналогично алюминиевая шина смещения через поликремниевые резисторы соединена с ионноимплантированными n+-стрипами, которые окружены р+-стоп областями.

Импульсные сигналы снимаются с площадок «AC pad» на обеих сторонах детектора и подаются на входы многоканальных зарядочувствительных предусилителей.

Контактные площадки «DC pad» служат для тестирования детектора.На рис. показан аналогичный разрез 2-стороннего детектора, но поперек направлению стрипов.

Cторона А (р+-side) Разрез поперек p+-стрипов Al –электроды Пассивация ФСС толстый Si3N SiO тонкий SiO 30 p+-стрип 30 38 57 + Cторона В (n -side) Разрез поперек n+-стрипов 95 Пассивация ФСС 95 n-подложка 38 30 19 19 19 38 + + р+-стоп n -стрип р+-стоп n -стрип имплантация имплантация тонкий SiO Al Si3N Рис. 10. Структура кремниевого кристалла 2-х стороннего стрип-детектора поперек направлений стрипов Конструкция и технология изготовления 2-х сторонних микростриповых детекторов содержит элементы конструкции и технологии 1-сторонних детекторов. Так, например, р+-сторона (на рис.7,9,10 - верхняя сторона) в разработанном нами прототипе 2-х стороннего детектора для эксперимента ALICE имеет такую же структуру, как у 1 стороннего детектора и для формирования р+-стороны использовались блоки ранее разработанной нами технологии 1-сторонних детекторов [3,9].

Однако, так называемая n+-сторона (нижняя на рис.9,10 или обратная сторона) имеет конструкцию, технологию и свойства, существенно отличающиеся от р+-стороны.

На n+-стороне в качестве рабочих стрип-элементов используются изотипные n+-n переходы, формируемые аналогично тому, как это осуществляется на лицевой стороне, но стрип-элементы формируются легированием поверхностных областей примесью того же типа проводимости, что и подложка, т.е., примесью n-типа. Кроме того, для n+-стороны существует дополнительная проблема замыкания n+-стрипов между собой, т.к. на границе раздела Si-SiO2 присутствует встроенный положительный заряд, аккумулирующий электроны на поверхности кремния. Образовывающийся в результате этого слой электронов под SiO2 на поверхности n-кремния приводит к замыканию n+-стрипов между собой. На р+-стороне детектора этого явления нет, т.к. р+- n-переходы создают баръеры для электронов, а с подачей обратного смещения на р-n-переходы электроны + обеднения р-n-переходов и р+-стрипы оттесняются от р -стрипов областями оказываются изолированными друг от друга обедненной областью. Наиболее практичным способом решения проблемы закоротки n+-стрипов на n+-стороне, применяемым в настоящее время, является разделение n+-стрипов стоп-областями, легированными примесью р-типа (см. рис. 10, рис. 12, обратная сторона). Эти разделяющие р-области создают баръеры для электронов резко увеличивают межстриповое сопротивление между n+-стрипами, разделяя их обедненными на электроны областями. Такое повышение сопротивления между n+-стрипами ведет к изоляции n+-стрипов друг от друга и предотвращает растекание заряда электронов, что позволяет локализовать сигнал от n+ стрипов и повысить пространственное разрешение на n+-стороне детектора.

Таблица Кремниевые координатно-чувствительные микростриповые детекторы, разработанные и изготовленные в Украине в рамках эксперимента ALICE [10, 11, 12, 13].

Тип детектора Тестов Тестов 1- ый сторон. ый Тестовый Прототип Прототип P+- и п Параметры р+ - N+- 2-сторон. ALICE 1 ALICE N+ / сторона сторона сторона п Площадь активной области, 75х40 13х40 13х40 13х40 75х40 73х мм Число стрипов (элементов) 750 1х64 2х64 2х64 2х 750 2х Ширина стрипа, мкм 40 40 38 38 40 Межстриповый зазор, мкм 60 60 57 57 60 Шаг стрипов, мкм 100 100 95 95 100 Поликремниевые резисторы + + + + + + на кристалле детектора Интегрированные переходные емкости на + + + + + + детекторе Двухсторонняя структура - + + + + + кристалла детектора Толщина детектора, мкм 350 300 300 300 300 Напряжение полного 65-70 65- 80 В. 65-70 В. 65-70 В. 65-70 В.

обеднения В. В.

Примером 2-х стороннего детектора является разработанный совместно с ХФТИ НАНУ и изготовленный нами прототип 2х768 –элементный стрип-детектор для эксперимента ALICE и ряд тестовых стрип-детекторов, параметры которых приведены в (табл. 2). Организатором и координатором проекта с украинской стороны были к.ф.-м.н. Маслов Н.И., начальник отдела ХФТИ НАНУ.

Фрагмент топологии р+-стороны кристалла детектора (нижний левый угол кристалла) показан на рис. 11, где в нижней части кристалла расположена шина смещения и поликремниевые резисторы, через которые смещение подается на р+ стрипы. Контактные площадки «DC pad» для тестирования выполнены в нижнем ряду около резисторов и на шине смещения. Площадки «AC pad» для съема сигнала выполнены двойными для резервирования и расположены со сдвигом, что дает возможность увеличить ширину площадок и облегчить разварку контактных площадок. Стрипы имеют шаг 95 мкм, длину 40 мм, количество стрипов на каждой стороне– 768.

(а) (б) Рис. 11. Фрагменты топологии р -стороны кристалла прототипа микрострипового детектора + для эксперимента ALICE (а) – контактные площадки «AC pad» на стрипах (сверху), (б) – подробности поликремниевого резистора и контактных площадок типа «DC pad» к резистору (внизу) и к p-n-переходу (вверху).

Активная область р+-стороны детектора окружена защитным р+- кольцом, на которое подается напряжение смещения, резисторы подсоединены к шине смещения (см.

рис. 11,б), широкое n+-кольцо на краю – омический контакт к подложке (см. рис. 11,а). В нижней части стрипов расположены поликремниевые резисторы (см. рис. 11,б) и шина смещения, а также нижний ряд контактных площадок типа «DC pad», на рис. 11,а в середине расположены два ряда контактных площадок типа «AC pad» (со сдвигом).

(а) (б) Рис. 12. Фрагмент топологии n+ -стороны прототипа стрип-детектора для эксперимента ALICE (верхний левый угол): (а) – общий вид, контактные площадки «AC pad» посредине (б) –– поликремниевый резистор и контактные площадки типа «DC pad».

Между n+-cтрипами и по периметру детектора расположены разделительные полоски р областей.

Фрагмент топологии n+-стороны детектора с n+-стрипами и разделительными р областями между n+-стрипами и по периметру детектора показан на рис. 12. Количество стрипов на n+-стороне также 768. В отличие от ортогонального расположения стрипов в ряде известных детекторов стриповые элементы в разрабатываемом детекторе на лицевой и обратной сторонах располагаются под углом, отличным от 90°. Стерео угол наклона р+-стрипов относительно оси детектора составляет 17,5 mradian, угол наклона стрипов на n+-стороне также 17,5 mradian, они наклонены в противоположную сторону относительно р+-стрипов, так что суммарный стерео угол наклона между n+ и р+ стрипами составляет 35 mradian.

На первом этапе была разработана конструкция 1-стороннего детектора и отработана технология изготовления р+-стороны детектора. Детектор имел 750 р+ стрипов длиной 40 мм (табл.2). Для его изготовления использовались двухсторонне полированные пластины кремния n-типа зонной плавки (FZ) ориентацией 111 диаметром 100 мм и толщиной 350 мкм с удельным сопротивлением 3000-5000 Омсм и с временами жизни неосновных носителей заряда около 1000 мкс, В процессе первого окисления выращивался пирогенный окисел толщиной 0,3 мкм при Т=900°С с добавлением HCl. Этот окисел использовался как маска при ионной имплантации фосфора для формирования защитных n+-колец и контактов к n+-подложке на лицевой стороне. Фосфор имплантировался через тонкий слой окисла толщиной энергией Е=60 кэВ и поверхностной концентрацией 61014 ат/см2. Обратная сторона 1 стороннего детектора также имплантировалась фосфором, но с более высокой поверхностной концентрацией 2,5 1015 ат/см2 для создания омического контакта к обратной стороне и возможности проведения эффективного геттерирования быстродиффундирующих примесей.

После формирования n+-колец защитный окисел снимался и выращивался новый защитный окисел толщиной 0,6 мкм для маскирования при имплантации бора. После формирования рисунка р+-областей в окна стрипов имплантировался бор с энергией 1014 ат/см2.Расчеты профиля Е=40 кэВ и поверхностной концентрацией имплантированной примеси с помощью SUPREM-3 показали, что вариации по энергии (40- кэВ), толщине защитного окисла (200-500 А), дополнительные разгонки (30-60 мин) со снятием защитного окисла слабо влияют на профиль примеси.

Результаты охарактеризования детекторов, изготовленных по описанной технологии, представленные в Таблицах 3 и 4 и показывают, что они имеют параметры типичные для большинства зарубежных детекторов.

Таблица Электрофизические и геометрические параметры двухсторонних микростриповых детекторов [10-13] Параметры детектора Значения n-Si, 3000 Материал, удельное сопротивление, Ом см Время жизни н.н.з. в исходном кремнии, мкс Толщина, мкм 300± Активная площадь, см2 2 х Количество микрострипов 2 х 0,1 ;

40;

Шаг, мм ;

Длина, мм ;

Площадь стрипов, мм 4, Переходная емкость стрипового элемента, пФ Межстриповая емкость, пФ Пробивное напряжение конденсатора, В однослойного (SiO2) 2-слойного (SiO2+Si3N4) Сопротивление поликремниевого резистора 1,5±3% смещения, МОм Выход годных микростриповых элементов 97- (включая резисторы и конденсаторы), % Таблица Радиационные параметры двухсторонних микростриповых детекторов До облучения После облучения * Параметры детекторов 33 (доза 1,6х104 Гр) Напряжение полного обеднения, В Ток утечки, нА/стрип :

~270 (доза 2,2х104 Гр) с однослойным конденсатором (SiO2) ~290 (доза 2,2х104 Гр) с двухслойным конденсатором 5- (SiO2+Si3N4) 0,5 (доза 2,2х104 Гр) Межстриповое сопротивление, ГОм * Облучение 20 МэВ электронами моделировало облучение 14 МэВ нейтронами. Доза электронов 2,2 МРад (2,2х104 Гр) соответствует потоку 21012 нейтронов/см2. Дозы облучения ниже, чем ожидаемые в эксперименте ALICE.

Реализация двухсторонних детекторов в условиях производства серийных кремниевых ИС с оборудованием для односторонней фотолитографии делает более доступным их изготовление и позволяет осуществлять в случае необходимости массовый выпуск двухсторонних приборов. [13].

Рис. 13. Фото альфа-детектора на основе кремниевого p-i-n диода, собранного в металлическом корпусе. Активная площадь - круг диаметром 25 мм площадью 5 см2.

После Чернобыльской аварии очень актуальным был вопрос обнаружения так называемых “горячих частиц” - плутониевых кластеров, излучающих альфа-частицы с высокой локальной интенсивностью, а также идентификация радионуклидов, загрязняющих окружающую среду. Нами были разработаны несколько модификаций детекторов для обнаружения “горячих частиц” и альфа-спектрометрии для идентификация радионуклидов. На рис. 13 показан один из наиболее популярных альфа-детекторов, имеющий активную площадь 5 см2, а на рис.14 – спектры радия и плутония, измеренные этим детектором.

(а) (б) Рис. 14. Альфа-спектры 226Ra (а) и 238Pu (б), полученные на кремниевом p-i-n-детекторе площадью 5 см2.

Совместные работы с НТЦ РП НАНУ (с 2007 г. отделение радиационного приборостроения в Институте сцинтилляционных материалов НАНУ) которым руководит д.ф.-м.н. Рыжиков В.Д., были нацелены на создание кремниевых p-i-n фотодиодов для гамма-рентгеновских детекторов сцинтиллятор-фотодиод (СЦ-ФД), Эта задача является одной из самых актуальных для развития дозиметрии и спектрометрии гамма-, рентгеновских излучений, а также для инспекционных рентгеновских сканеров, томографов, цифровой радиографии.


До настоящего времени для регистрации - и рентгеновских излучений в подавляющем большинстве применялись детекторы типа сцинтиллятор фотоэлектронный умножитель (СЦ-ФЭУ). В последние годы делаются попытки заменить фотоумножители кремниевыми фотоприемниками. Эту проблему объединяет с рассмотренными выше при создании детекторов частиц несколько общих моментов.

Во-первых, p-i-n-фотодиоды, как и в случае детекторов частиц, необходимо изготавливать на высокоомном кремнии для обеспечения малой емкости, что повышает фоточувствительность к слабым вспышкам сцинтиллятора, возникающим при поглощении -, рентгеновского излучения в материале сцинтиллятора. Во вторых, необходимо обеспечить очень низкие темновые токи для повышения фоточувствительности в условиях регистрации очень слабых вспышек сцинтиллятора, что предъявляет такие же высокие требования к чистоте материала и технологии изготовления, уровню дефектности процессов при больших рабочих площадях приборов, необходимость применения процессов геттерирования загрязняющих примесей и дефектов. Общим моментом также является использование технологии изготовления серийных кремниевых ИС, что позволяет осуществлять серийный выпуск изделий. В результате нами были разработаны p-i-n фотоприемники с параметрами на уровне лучших зарубежных образцов [9],[14,15].

Такие фотоприемники на основе p-i-n-диодных структур способны заменить фотоумножители.

Преимуществом детекторов СЦ-ФД является возможность миниатюризации приемно-детектирующих каналов приборов, низкое напряжение питания, малая потребляемая мощность и др. Сцинтиллятор и фотоприемник соединены оптически прозрачным соединением. В -, рентгеновских детекторах могут использоваться такие сцинтилляционные материалы как NaJ(Tl), CsJ(Tl), CdWO4, ZnSe(Te) и множество других. Технология оптической склейки фотоприемника со сцинтиллятором и технология сборки детекторов СЦ-ФД была вначале разработана в НТЦ РП НАНУ, а затем независимо повторена авторами [9]. В мире лишь некоторые фирмы способны производить такие фотоприемники и детекторы. Наиболее известные из них – корпорация “Hamamatsu” (Япония) и “Detection Technology” (Финляндия).

(а) (б) Рис. 15. (а) Образец p-i-n-фотодиода с активной площадью 5х5 мм2 и металлическими выводами в плоскости фотодиода для детекторов СЦ-ФД, смонтированных на керамической основе с металлизацией;

б)гамма-детектор на основе сборки сцинтиллятор (CsJ(Tl) - фотодиод 10х10 мм2 с выводами на разъем.

В рамках совместных работ с ИСМА НАНУ были также разработаны многоэлементные p-i-n-фотодиодные линейки для рентгеновских детекторов, которые являются основой для сцинтиэлектронных детекторов в рентгеновских сканерах, используемых в дефектоскопии, интроскопии, томографии, цифровой радиографии, в оборудовании таможенного контроля, приборах обнаружения наркотиков, взрывчатки и др. [16, 17, 18].

(а) (б) (в) Рис. 16. Образцы p-i-n-фотодиодных линеек для рентгеновских детекторов:

а) - 16-элементная с шагом 1,6 мм на керамической плате, темновой ток 10-15 пА/елемент;

б) - 32-элементная, шаг 0,8 мм на печатной плате, темновой ток 7-8 пА/елемент;

в) - 128-элементная, шаг 0,2 мм, разварка выводов кристалла на гибкий шлейф, темновой ток 4-5 пА/елемент;

Рис.16 отображает тенденцию уменьшения размера и шага элементов детекторов. Это требует замены электронных каналов усиления и обработки сигналов на дискретных элементах интегральной электроникой в твердотельном исполнении.

Для уменьшения габаритов и трудоемкости считывающей электроники рентгеновских детекторов нами разработаны самосканируемые фотодиодные линейки с КМОП регистрами опроса и преобразования сигналов [19-20], а впоследствии и матричные формирователи изображения. Схемы предназначены для работы со сцинтилляторными покрытиями. Для SFD32 - шаг ФЧЭ - 0,8 мм, их размер - 0,6 х 2мм2, для SFD128 – шаг 0,2 мм, а размер ФЧЭ 0,1 х 2 мм2. На рис.17 показана структурная схема, а на рис.18 - электрическая схема активной сенсорной ячейки, включающей ФЧЭ (фотодиод FD).

Усилитель Линия фоточувствительных элементов QA считывания Блок коммутации Qr InR Цифровой регистр развертки Рис. 17.Структурная схема ИМС SFD128 (SFD32), где: InR – стартовый импульс цифрового регистра развертки;

QA –- выход аналогового сигнала;

Qr - выходной импульс цифрового регистра развертки B VCC М Va V М М B К усилителю считывания FD OVA Рис. 18. Схема активной сенсорной ячейки с фоточувствительным элементом.

В данной конструкции реализована схема последовательного опроса фоточувствительных ячеек со считыванием их сигналов на общий предусилитель.

Каждая сенсорная ячейка содержит фотодиод FD, МДП-транзистор М1, который предназначен для предустановки потенциала на фотодиоде FD перед каждым циклом регистрации фотозаряда путем периодической подачи на FD положительного напряжения Vd. При этом затворы транзисторов М1 линии ФЧЭ управляются выходными сигналами каскадов регистра развертки. МДП-транзистор М3 функционирует как устройство антиблюминга для фотодиода FD, то есть, позволяет устранить боковое растекание и инжекцию фотоносителей в полупроводниковую подложку при чрезмерной засветке ЛФП. Уровень срабатывания антиблюминга определяется значением напряжения Vab, подаваемого на затвор транзистора М3.

Рис. 19. Функциональная схема регистра развертки и блока коммутации Детектирование фотогенерированного заряда в каждом ФЧЭ производится путем подключения фотодиода FD через транзистор М4 к входу усилителя считывания. Затворы транзисторов М4 линии ФЧЭ управляются выходными сигналами каскадов регистра развертки. В данной схеме детектирования устраняется «геометрический шум», связанный с пространственным разбросом параметров усилителя считывания и минимизируется мощность, потребляемая устройством считывания.

Цифровой регистр развертки (рис.19) предназначен для управления последовательным подключением фоточувствительных элементов в процессе их предустановки.

Фрагменты топологии кристалла микросхемы ЛФП показаны на рис. 20, где видны фоточувствительные элементы и элементы коммутации и считывания сигналов.

Рис 20. Фрагменты топологии кристалла ЛФП: (а)-ФЧЭ, (б)-регистр.

Конструкция фотолинейки и корпуса дает возможность последовательной линейной стыковки двух и более микросхем в одну строку с необходимым общим количеством элементов (например 512).

Выходной усилитель считывания, расположенный на кристалле ИС предназначен для детектирования фотогенерированных зарядов, а также для согласования аналогового выхода микросхемы с внешними устройствами. Усилитель считывания построен по схеме операционного усилителя. Он обеспечивает согласование аналогового выхода ИМС с емкостной нагрузкой не более пФ.[19,20].

Сотрудничество с Харьковским Национальным Университетом им. Каразина по созданию детектора космического телескопа высокоэнергетичных заряженных частиц (рис.21) (руководитель проекта к.ф.-м.н. Дудник А.В.) закончилось ярким событием - запуском на околоземную орбиту телескопа на борту российского спутника “Коронас-Фотон” в январе 2009 года. В результате получения мощнейшего потока данных появилась карта радиационных полей в околоземном пространстве и проводился мониторинг космической погоды. Прибор СТЕП-Ф предназначен для непрерывного измерения потоков электронов (в диапазоне энергий Ее = 0,2-15, МэВ), протонов (Ер= 3,7-61,0 МеВ) и альфа-частиц (Еа= 15,9-246,0 МеВ), захваченных во внутренний и внешний радиацийнные пояса Земли, которые высыпают из радиационных поясов в атмосферу во время солнечных вспышек, геомагнитных бурь, внезапных ионосферных возмущений, а также для получения информации о потоках и спектрах энергичных частиц з целью изучения энергичных солнечных космических лучей, их прохождение в межпланетном пространстве, динамику радиационных поясов Земли во время 24-го 11-летнего цикла солнечной активности.

(а) (б) Рис. 21. Детектор для регистрации высокоэнергетичных заряженных частиц в космическом проекте “КОРОНАС-ФОТОН”. (а) Кристаллы кремниевых детекторов для матрицы космического телескопа;

(б) кристалл 36-элементного матричного детектора в модуле детектора в металлическом корпусе.

Рис. 22. Прототип спутникового телескопа с электроникой С Анатолием Розенфельдом мы до сих пор очень тесно сотрудничаем, хотя сейчас он работает в Австралии, где возглавляет созданный им же центр радиационной медицины при Университете Воллонгонга и является почетным профессором этого университета.

SiO2 -0,6 мкм контакт к подложке Al ФСС-0,9 мкм SiО2 -0,12 мкм Al Me-защита Me-защита n+ p+ p-+ p+ p+ p+ n+ n МОПТ”F” n-Si подложка МОПТ “G” МОПТ “F” МОПТ “G” контакт к подложке (а) (б) (с) (д) Рис.23. МОП транзисторы для дозиметрии гамма-рентгеновских излучений. (а) P канальный МОП транзистор с толстым окислом (МОПТ “F”, tox =0,6 мкм), транзистор с тонким окислом (МОПТ “G”, tox =0,12 мкм) и область контакта к подложке;

(б) фото кристалла с прямыми p-канальными транзисторами “F” и “G”;

и фото кристалла в сборке на гибком носителе (c-лицевая сторона кристалла, d-обратная сторона кристалла).

(а) (б) (с) Рис.24. Фотографии кристаллов n-канальных транзисторов с затвором в виде прямоугольной замкнутой шины (а) и в виде кольца (б), толщина подзатворного окисла tox = 1,0 мкм, размер кристалла 1х1 мм2, (д)-транзистор в корпусе типа КТ-1.


В последние годы были проведены также совместно с центром радиационной медицины (Австралия) работы по детекторам для дозиметрии в лучевой терапии и в смешанных гамма-нейтронных полях на основе МОП транзисторов с толстым оксидом для измерения дозы гамма-рентгеновского излучения [21, 22, 23], и p-i-n диодов с толстой базой [24, 25] для регистрации дозы нейтронного излучения.

Применяемые для регистрации дозы нейтронного излучения p-i-n-диоды с толстой базой неудобны для изготовления в стандартной технологии, из-за большой толщины пластин (1-3 мм), что ограничивает возможности использования серийного оборудования для производства ИС. В дальнейшем нами были созданы модифицированные p-i-n-диоды для нейтронной дозиметрии в планарном варианте на тонких пластинах (04-0,5 мм) [24,25], что дает преимущества при серийном производстве.

Через несколько лет после распада Советского Союза и микроэлектронной отрасли стало ясно, что меняющиеся одно за другим правительства Украины не в состоянии финансировать возрождение микроэлектроники, да и не считают это приоритетным.

Зарубежная ЭКБ захлестнула рынок Украины и СНГ, наши микросхемы стали неконкурентоспособными. Попытки восстановить финансирование предприятия в необходимом объеме были безуспешны. В создавшейся ситуации я видел выход в развитии приборостроения на основе собственной ЕКБ. Директор института Вербицкий В.Г. поддержал это предложение, и была создана первая приборостроительная лаборатория отдел) ядерно-физического и (затем радиационного приборостроения (ЯФРП), которая тесно сотрудничала с НТЦ РП НАНУ, ИСМА НАНУ, ХФТИ НАНУ, ИЯИ НАНУ и другими предприятиями.

Эта тематика легла в основу первого направления ГЦНТП «Развитие микро-, оптоэлектронных технологий в Украине в 2005-2007 г.г.» и была реализована в ряде изделий, используемых в радиационном приборостроении - p-i-n фотодиодных линеек для рентгеновских сканеров, p-i-n фотодиодов для сцинтилляторных детекторов и др.

В следующей ГЦНТП «Разработка и освоение микроэлектронных технологий, организация серийного выпуска приборов и систем на их основе на 2008-2011 годы » была расширена номенклатура этих изделий и создан задел для развития микрочипов многоканальных предусилителей для рентгеновских сканеров, координатно-чувствительных детекторов в ФВЭ и ЯФ, а также матричных формирователей рентгеновского изображения на основе КМОП технологии.

Полученные результаты и приобретенный опыт показывают, что в нынешней ситуации один из выходов - это тесная интеграция микроэлектронных разработчиков с производителями приборов, систем, промышленного и медицинского оборудования, транспортных средств и т.п., выпуск ЭКБ, модулей и блоков для этой продукции.

Новые материалы и кремниевая технология.

В последние годы нами интенсивно велись исследования возможности создания серийноспособной технологии фотоприемников на основе ZnSe. Этот материал, недавно был разработан в Украине (ИСМА НАНУ) как сцинтилляционный материал, но он обладает также полупроводниковыми свойствами и имеет широкую запрещенную зону (~2,8 эВ), что обеспечивает высокую чувствительность в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне. Нами были созданы ультрафиолетовые фотоприемники на основе диода Шоттки со структурой Ni-n-Znse(Te)-In [26], которые успешно используются для радиометрии УФ излучений в диапазонах УФ-А (315-400 нм), УФ-В (280-315 нм), УФ-С (200-280 нм).

Работа с новыми материалами и технологиями позволила еще раз увидеть и оценить достоинства кремниевой технологии как ниболее продвинутой и обладающей возможностями массового производства с обеспечением качества и надежности. Все это наводило на мысль в вопросе УФ фотоприемников возвратится к кремниевой технологии и попытаться выжать все что можно из кремниевых фотодиодов, чтобы поднять их чувствительность в УФ диапазоне до уровня фотодиодов на Znse. В результате нами была предложена и апробирована новая конструкция кремниевого фотодиода с повышенной чувствительностью к УФ излучению [27]. Результаты исследований показали, что чувствительность нового фотоприемника на основе высокоомного кремния сравнима с чувствительностью фотоприемника на ZnSe в диапазонах УФ-А и УФ-В, что значительно расширило возможности серийного производства УФ фотоприемников.

Современные тенденции развития ЭКБ в области приборостроения Повышение пространственного разрешения гамма-, рентгеновских координатно-чувствительных систем, в том числе систем формирования изображения, дифрактометрии, дозиметрии, других приборных структур требует использования многоэлементных (от 64-128-элементных до 1024-элементных и более) интегральных детекторов. Считывание сигналов с них возможно только многоканальными аналоговыми специализированными микросхемами (ASIC) на основе зарядочувствительных преобразователей-усилителей (ЗЧПУ).

В Украине (НИИ микроприборов) разработаны детекторы для таких систем в физике высоких энергий (ФВЕ) [3,4, 10-13], для рентгеновских сканеров [16-19] и др.

Ведутся разработки детекторов с повышенным пространственным разрешением (от 0,1 мм для рентгеновских детекторов до 0,01 мм для детекторов ФВЕ). Для таких систем в настоящее время используются зарубежные многоканальные микрочипы.

Поэтому для создания отечественных приборных систем очень актуальны разработки как многоэлементных интегральных детекторов, так и микросхем многоканальной электроники.

Пример многоканальной системы считывания сигналов с многоэлементного детектора показан на рис.25, где соединение детекторных элементов с входами каналов предусилителей-преобразователей осуществляется гибким носителем алюминий-полиимид, который одновременно является и адаптером для согласования шага элементов в детекторе и шага предусилителей на микрочипе.

Основными проблемами при разработке ASIC детекторной многоканальной электроники является достижение высокой точности и быстродействия преобразования зарядовых сигналов в потенциальные, который реализуется методами микросхемотехники ЗЧПУ.

Нами разработаны два варианта микрочипов 128-канальной КМОП электроники для интегральных детекторов: усилитель-интегратор тока для p-i-n фотолинеек и импульсный зарядочутливий усилитель-преобразователь для регистрации сигналов от одиночных гамма-, рентгеновских квантов или высокоэнергетических частиц [28].

Рис.25. Многоканальная система считывания сигналов с микрострипового детектора (слева) на зарубежном микрочипе 128-канального предусилителя-преобразователя (в центре).

Микросхема IMD-1 предназначена для считывания сигналов с 128 элементных p-i-n-фотодиодных линеек со сцинтилляторнимы элементами рентгеновского детектора. Каждый канал имеет зарядовый усилитель, который усиливает сигналы с фотолинейки, элемент аналоговой памяти и схему выборки хранения на конденсаторах и аналоговых КМОП-ключах. IMD-1 дает распределение интенсивности излучения с постоянной времени ~ 10-4 c (опорная частота 1 МГц).

Микросхемы IMD-2 в каждом из 128-каналов имеет зарядовый преобразователь-усилитель, усилитель-формирователь импульсов и схему выборки хранения. IMD-2 предназначена для считывания сигналов с интегральных детекторов (стрип-детекторов, пиксель-детекторов, других линейных и матричных сенсоров) для определения пространственного распределения интенсивности излучения или регистрации частиц. Обе микросхемы разработанные в рамках КМОП (CMOS) технологии 0,8 мкм.

Как видно из приведенного обзора в настоящее время усилиями разработчиков НИИ микроприборов в Украине на основе кремниевой интегральной технологии создана элементная база для ядерно-физического и радиационного приборостроения [29] идругих отраслей промышленности.

Следующим этапом должно стать применение этих детекторов и детекторной электроники в отечественных и зарубежных приборных разработках.

Литература 1. В.Л.Перевертайлo, А.А.Епифанов. Интегральная схема датчика положения на основе фотоприемной линейки со считыванием на ПЗС со скрытым каналом // Сборник научных трудов II Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы разработки перспективных микроэлектронных систем -2006", Москва: ИППМ РАН, 2006, с.439-444.

2 I.G.Evseev, A.B.Rosenfeld,, V.L.Perevertaylo et al. Testing of the silicon strip detectors by 225 MeV electron beam // Procedings of the third Kiev’s International School on Nuclear Physics “New Trends in Nuclear Physics“, Kiev, June 22 – Jule 1, -1992. -P.472-478.

3 В.Л.Перевертайло, “Разработка и характеристики кремниевых координатно-чувствительных детекторов для физики высоких энергий и ядерной физики”, Ядерна фізика та енергетика, 2008, №1 (23), с.88 95.

4 O.F.Nemez, Yu.N.Pavlenko, V.M.Pugatch, O.S.Frolov, V.L.Perevertaylo, Th.Del.-Bar. Silicon annular strip detector // Proceeding of International symposium of atomic nuclear physic, Moscow. 16-19 June -1998. -P.346.

5 Перевертайло В.Л., В.Д.Жора, В.П.Грунянская, В.М. Пугач и др. Сборка кремниевых детекторов на гибких носителях типа Al-полиимид // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. – 2009. - № (79). - С.40-44.

6 V.P.Likhachev, V.L.Perevertaylo, J.F.Dias at al. Silicon strip detectors for fission // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. –1996. -A376. -P. 455-461.

7. Rosenfeld A., Perevertaylo V.L., Lerch M, et al. Spectral characterisation of a blue-enhanced silicon photodetector // IEEE Trans. of Nuclear Science. v.48 (2001), N 4, Р.1220-1224.

8. Rosenfeld A.B., Lerch M.L.F., Perevertailo V.L. et al. Readout of LYSO Using a New Silicon Photodetector for Positron Emission Tomography // IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record, 2003, v.2, p.1408-1412.

9. В.Л.Перевертайло. Характеристики і технологія виготовлення кремнієвих планарних p-i-n фотодіодів для сцинтиелектронних детекторів // Электроника и связь. Тематический выпуск «Проблемы электроники», Часть 1, 2007.- с.15-23.

10. N. Maslov, Kulibaba V., V.Perevertaylo et al. Radiation tolerance of single-sided microstrip detector with Si3N4 insulator. - Nuclear Physic B (Proceeding Supplements), v.78 (1999), - P.689-694.

11. de Haas A.P., Kuijer P., Maslov N.I., Perevertaylo V.L. et al. Characteristics and radiation tolerance of a double-sided microstrip detector with polysilicon biasing resistors. – Problems of Atomic Science and Technology.

Issue: Nuclear Physics Research (36), 2000, v.2, -P.26-33.

12. V.Kulibaba, N.Maslov, S.Potin, A.Starodubtsev. Interstrip Resistance of a Semiconductor microstrip detector // Problems of Atomic Science and Technology. Issue: Nuclear Physics Research. - 2001(39), № 5. - P.180 182.

13. В.Л.Перевертайло, “Интегральные двухсторонние кремниевые микростриповые детекторы”, ТКЭА, 2011, № 5, с.17-24.

14. Перевертайло В.Л., Попов В.М., Поканевич А.П., Тарасенко Л.І. Дослiдження електрофiзичних параметрiв кремнiєвих p-i-n фотодiодiв. Сенсорная электроника и микро-системные технологии, 2007, №1, с.38-43.

15. Перевертайло В.Л., Радіаційні характеристики напівпровідникових детекторів -,-, випромінювання на основі p-i-n структур і застосування в дозиметричних і радіометричних приладах «Электроника и связь», Тематический выпуск «Проблемы электроники», Часть 1, 2008, с.53-57.

16. В.Л.Перевертайло, В.М.Попов, А.П.Поканевич, Л.И. Тарасенко, А.В. Перевертайло, Э.А. Шкиренко “Исследование параметров многоэлементных p-i-n фотодиодных структур на основе кремния”, Тези доповідей на конф. “СЕМСТ-3”, Україна, м.Одеса, 2-6 червня 2008 р., с.153.

17. Ryzhikov V.D., Opolonin O.D., Grynyov B., Volkov V.G., Lysetska O.K., Galkin S.M., Voronkin Y.F., Perevertaylo V.L. “The looking for new possibilities of improvement of receiving-detecting circuits for digital radiographic systems with advanced spatial resolution”, Functional Materials v.18 (2011), No.3, p.p.398-401.

18. Рижиков В.Д., Ополонін О.К., Лисецька О.К., Галкін С.М., Даниленко В.Л., Перевертайло В.Л.

Дослідження характеристик детекторів на основі сцинтилятор-фотоприймальний пристрій для цифрової радіографії // Нові технології, 2004, № 1-2 (4-5), с.8-12.

19. В.Л.Перевертайлo, А.А.Епифанов, В.Г.Каренгин, Л.И.Тарасенко Проектирование КМОП линейных и матричных преобразователей рентгеновского изображения с активными сенсорными ячейками // Сборник научных трудов Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы разработки микроэлектронных систем -2005", Москва: ИППМ РАН, 2005, с.314-319.

20. В.Л.Перевертайлo,А.А.Епифанов, В.Г.Каренгин, Л.И.Тарасенко. Интегральные схемы самосканируемых линейных фотоприемников в интроскопии и томографии // Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2005, №6 (60), стр.33-38.

21. Перевертайло В.Л. Пространственно-распределенные датчики интегральной поглощённой дозы ионизирующих излучений на основе МОП транзисторов // Труды Восьмой МНП конференции “Современные информационные и электронные технологии”, Одесса, 21-25 мая 2007 г, с.349.

22. Перевертайло В.Л. Датчики интегральной поглощенной дозы ионизирующего излучения на основе МОП-транзисторов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2010, № 5-6, с.22-29.

23. Rosenfeld A.B., Kwan I.S., Wilkinson D., Lerch M. et. al. The effect of rectal heterogeneity on wall dose in High Dose-Rate brachytherapy // Med. Phys. - v.36 (2009), p.224-232.

24. Перевертайло В.Л., Хиврич В.И., Дубовой В.К. P-I-N структуры планарной технологии для дозиметрии быстрых нейтронов // Тези доповідей на конф. “СЕМСТ-1”, Україна, м.Одеса, 1-5 червня 2004 р., с.312.

25. I.E.Anokhin, O.S. Zinets, A.B.Rosenfeld, V.L. Perevertaylo et al., “Studies of the characteristics of silicon neutron sensor”, IEEE Trans. of Nuclear Science, v.56 (2009), № 4, pp.2290-2293.

Ю.Г.Добровольский, В.М.Попов, А.П.Поканевич, В.М.Мацкевич, 26.В.Л.Перевертайло, В.Д.Рыжиков, Б.Г.Шабашкевич, Б.Г.Юрьев. Фотодиод ультрафиолетового диапазона. Технология и конструирование в электронной аппаратуре, -2010. -№ 2, с.17-21.

27. В.Л.Перевертайло, Л.І.Тарасенко, О.В.Перевертайло, В.І.Ковригін Е.А.Шкіренко, О.С.Крюков, Т.М.Вірозуб. Детектори УФ-А та УФ-В діапазонів на основі кремнієвих діодів з решітчатою структурою p-n переходу. Труды 13-й Международной НПК “Современные информационные и электронные технологии”, Одесса, 4-8 июня 2012 р., с.46.

28. В.Л.Перевертайло, М.А.Тимошенко, Т.М.Вірозуб, І.Л.Зайцевський, Л.І.Тарасенко, О.В.

Перевертайло, Е.А. Шкіренко, В.І.Ковригін, О.С.Крюков. Розробка багатоканальних координатно-чутливих гамма-, рентгенівських детекторних систем на основі кремнієвої інтегральної технології // Тези доповідей на конф. “СЕМСТ-5”, Україна, м.Одеса, 4-8 червня 2012 р., с.46.29. Перевертайло В.Л. Создание элементной базы для ядерно-физического и радиационного приборостроения на основе кремниевой интегральной технологии // Труды Пятой международной научно-практической конференции “Современные информационные и электронные технологии”, Одесса, 17-21 мая 2004 г., -C.200.

29. Перевертайло В.Л. Создание элементной базы для ядерно-физического и радиационного приборостроения. СИЭТ-2004.

7. Украина в мире информационно-коммуникационных технологий.

Рейтинги и оценки «Согласно определению, принятому ЮНЕСКО, ИТ - это комплекс взаимосвязанных научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации;

вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы. Сами ИТ требуют сложной подготовки, больших первоначальных затрат и наукоемкой техники. Их внедрение должно начинаться с создания математического обеспечения, формирования информационных потоков в системах подготовки специалистов.

В широком понимании ИТ охватывает все области передачи, хранения и восприятия информации и не только компьютерные технологии. При этом ИТ часто ассоциируют именно с компьютерными технологиями, и это не случайно: появление компьютеров вывело ИТ на новый уровень». (Википедия).

Киевский НИИ микроприборов на заре становления информационно – коммуникационных технологий (ИКТ) внёс свой посильный вклад в развитие новой научно-технической революции в нашей стране. Ученые КНИИМП привыкли сопоставлять свои научно-технические достижения с мировым уровнем и прогнозировать своё движение вперед, ориентируясь на уровень передовых стран. И сегодня приходится удивляться, что так не поступают те лидеры в управлении государством, кто должен создавать условия для будущих поколений своей страны.

Сегодня в мире существуют множество различных систем, по которым можно оценить положение своей страны в мировом сообществе. Регулярно публикуются анализы экономической свободы в странах, конкурентоспособность национальных экономик, индексы развития человеческого потенциала в странах, уровня применения информационно - коммуникационных технологий и другие, не говоря уже об анализе экономического развития.

При чтении этих обзоров создается впечатление, что «у украинцев собственная гордость», (помните строчку из стихотворения В.Маяковского «На Бродвее»: «У советских собственная гордость – на буржуев смотрим свысока»), и никто из «власть имущих» не делает необходимых выводов из сопоставления уровня нашего общества с достигнутым в мире в области ИКТ.

Передовые страны мира и те, кто стремятся войти в мировою элиту, постепенно строят у себя информационное общество, основанное на широком применении информационно - коммуникационных технологий. Вектор движения Украины в этой сфере имеет противоположный знак. Украина скатывается вниз.

Всемирный экономический форум совместно с международной школой бизнеса INSEAD уже десять лет проводят исследования связи между уровнем развития ИКТ и экономическим благополучием. В настоящее время комплексный показатель развития ИКТ - индекс сетевой готовности страны или индекс готовности страны к сетевому миру - считается одним из важнейших показателей потенциала страны и возможностей её развития. Предполагается, что Индекс должен использоваться государствами для анализа проблемных моментов в их политике и осуществления мониторинга своего прогресса в области внедрения новых технологий.

Индекс сетевой готовности рассчитывается по трём группам показателей:

- наличие условий для развития ИКТ.

- готовность граждан, деловых кругов и государственных органов к использованию ИКТ.

- уровень использования ИКТ в общественном, коммерческом и государственном секторах.

Рейтинг готовности Украины к информационно - коммуникационным технологиям (индекс сетевой готовности или готовности стран к сетевому миру) был таким: 2007-2008 год - 72 место среди 127 стран, 2008-2009 год - 62 место ( страны), 2009-2010 год – 82 место (133) (Отчете Всемирного экономического форума «Global Information Technology Report 2009-2010»).

Страны – лидеры (первая десятка) - Швеция, Сингапур, Дания, Швейцария, США, Финляндия, Канада, Гонконг, Нидерланды, Норвегия имеют оценки от 5,65 до 5,22.

Рейтинг Украины по показателям сетевой готовности приведен в таблице 1.



Pages:     | 1 |   ...   | 15 | 16 || 18 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.