Вышедшие номера
Аналитическая модель для расчета пространственного разрешения ИК фотоприемных матриц с малым размером пикселей
Васильев В.В.1, Вишняков А.В.1, Стучинский В.А.1
1Институт физики полупроводников СО РАН им. А.В. Ржанова, Новосибирск, Россия
Email: vas@isp.nsc.ru
Поступила в редакцию: 24 марта 2025 г.
В окончательной редакции: 9 июня 2025 г.
Принята к печати: 9 июня 2025 г.
Выставление онлайн: 21 октября 2025 г.

Предложена аналитическая модель, описывающая пространственное разрешение инфракрасных фотоприемных матриц с размером диодов, близким к размеру пикселя. Модель позволяет анализировать актуальный случай матриц с малым размером пикселя и произвольным соотношением последнего с длиной диффузии носителей заряда и толщиной фоточувствительного слоя. В выражении для частотно-контрастной характеристики рассмотренных матриц, помимо обычной функции Sinc(f), появляется множитель, описывающий увеличивающееся с пространственной частотой отклонение от этой функции. Влияние этого дополнительного множителя становится более заметным с уменьшением шага матрицы и/или с ростом толщины фоточувствительного слоя. Проведено количественное сравнение расчетов по предложенной модели с расчетами, в которых для моделирования диффузии фотогенерированных носителей заряда используется метод Монте-Карло. Ключевые слова: аналитическая модель, матричный фотоприемник, пространственное разрешение, частота Найквиста, функция рассеяния линии, частотно-контрастная характеристика.
  1. A. Rogalski, P. Martyniuk, M. Kopytko. Rep. Prog. Phys., 79, 046501 (2016). DOI: 10.1088/0034-4885/79/4/046501
  2. R.G. Driggers, R.H. Vollmerhausen, J.P. Reynolds, J.D. Fanning, G.C. Holst. Opt. Engineer., 51 (6), 063202 (2012). DOI: 10.1117/1.OE.51.6.063202
  3. N.K. Dhar, R. Dat, A.K. Sood. Advances in Infrared Detector Array Technology, p. 182, Chapter 7 in S.L. Pyshkin, J. Ballato (editors). Optoelectronics --- Advanced Materials and Devices (InTech., 2013), p. 149-190. DOI: 10.5772/51665
  4. J. Farrell, F. Xiao, S. Kavusi. Resolution and light sensitivity tradeoff with pixel size, Proc. of Electronic Imaging Conference (San Jose, California, United States, 2006), v. 6069, Digital Photography II; 60690N (2006). DOI: 10.1117/12.646805
  5. W.E. Tennant, D.J. Gulbransen, A. Roll, M. Carmody, D. Edwall, A. Julius, P. Dreiske, A. Chen, W. McLevige, S. Freeman, D. Lee, D.E. Cooper, E. Piquette. J. Electron. Mater., 43 (8), 3041 (2014). DOI: 10.1007/s11664-014-3192-4
  6. O. Gravrand, N. Baier, A. Ferron, F. Rochette, J. Berthoz, L. Rubaldo, R. Cluzel. J. Electron. Mater., 43 (8), 3025 (2014). DOI: 10.1007/s11664-014-3185-3
  7. J. Berthoz, R. Grille, L. Rubaldo, O. Gravrand, A. Kerlain, N. Pere-Laperne, L. Martineau, F. Chabuel, D. Leclercq. J. Electron. Mater., 44 (9), 3157 (2015). DOI: 10.1007/s11664-015-3857-7
  8. В.А. Стучинский, А.В. Вишняков, В.В. Васильев. Опт. журн., 91 (2), 59 (2024). DOI: 10.17586/1023-5086-2024-91-02-59-66. [V.A. Stuchinsky, A.V. Vishnyakov, V.V. Vasiliev, J. Opt. Technol., 91 (2), 96 (2024). DOI: 10.1364/JOT.91.000096]
  9. I.I. Lee, V.G. Polovinkin. IEEE Trans. on Electron. Devices, 67 (8), 3175 (2020)
  10. L. Martineau, L. Rubaldo, F. Chabuel, O. Gravrand, in: Proc. SPIE 8889, Sensors, Systems, and Next-Generation Satellites XVII, 88891B (2013), DOI: 10.1117/12.2028883
  11. G.D. Boreman, Modulation transfer function in optical and electro-optical systems. Second edition. (2021), DOI: 10.1117/3.419857
  12. К.О. Болтарь, П.В. Власов, П.С. Лазарев, А.А. Лопухин, В.Ф. Чишко. Прикладная физика, 1, 18 (2020)
  13. B. Appleton, T. Hubbard, A. Glasmann, E. Bellotti. Opt. Express, 26 (5), 5310 (2018). DOI: 10.1364/OE.26.005310
  14. M. Vallone, M. Goano, F. Bertazzi, G. Ghione, S. Hanna, D. Eich, H. Figgemeier, J. Electron Device Society, 6, 664 (2018). DOI: 10.1109/JEDS.2018.2835818