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.
- A. Rogalski, P. Martyniuk, M. Kopytko. Rep. Prog. Phys., 79, 046501 (2016). DOI: 10.1088/0034-4885/79/4/046501
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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]
- I.I. Lee, V.G. Polovinkin. IEEE Trans. on Electron. Devices, 67 (8), 3175 (2020)
- 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
- G.D. Boreman, Modulation transfer function in optical and electro-optical systems. Second edition. (2021), DOI: 10.1117/3.419857
- К.О. Болтарь, П.В. Власов, П.С. Лазарев, А.А. Лопухин, В.Ф. Чишко. Прикладная физика, 1, 18 (2020)
- B. Appleton, T. Hubbard, A. Glasmann, E. Bellotti. Opt. Express, 26 (5), 5310 (2018). DOI: 10.1364/OE.26.005310
- 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