Богатиренко В. В. Перетворення видимого світла в інфрачервоне випромінювання в монокристалах германію

Дисертація присвячена дослідженню впливу випромінювання з області власного поглинання германію на теплове випромінювання германію за краєм власного поглинання при високих температурах (Т>300 К). При збільшенні концентрації вільних носіїв заряду світлом з області власного поглинання збільшується потужність теплового випромінювання (ТВ) напівпровідника за краєм власного поглинання, що можна розглядати як перетворення короткохвильового випромінювання в довгохвильове. Більша частина потужності ТВ приходиться на область довжин хвиль більше 3 мкм, в тому числі актуальні для теплобачення діапазони 3-5 та 8-12 мкм. Показано, що для ефективного перетворення світла є придатним монокристалічний германій. Встановлено, що температурна залежність потужності надлишкового ТВ є немонотонною, а головною причиною немонотонності є збільшення коефіцієнта поглинання рівноважних носіїв внаслідок зростання їх концентрації. При зменшенні товщини кристала і збільшенні концентрації некомпенсованих домішок температурний діапазонактивації процесу перетворення розширюється. Визначено концентрацію домішок, необхідну для досягнення максимальної потужності надлишкового ТВ. Показано, що при застосуванні одношарових просвітлюючих покриттів максимальна потужність надлишкового ТВ в діапазонах 3-5 і 8-12 мкм зростає майже до потужності ТВ абсолютно чорного тіла в цих діапазонах, а спектр надлишкового ТВ реструктурується. Створено експериментальний прототип безконтактного перетворювача видимих зображень в інфрачервоні, який може застосовуватись для динамічної імітації інфрачервоних сцен і тестування систем теплобачення. Показано, що германієвий інфрачервоний випромінювач може ефективно працювати до температури принаймні 300 С, при цьому його потужність складає десятки мВт/см2, а постійна часу знаходиться в мікросекундному діапазоні. Ключові слова: кристалічні напівпровідники, край власного поглинання, поглинання вільними носіями, теплове випромінювання, фотонний випромінювач, інфрачервоні діапазони 3-5 і 8-12 мкм.