InP基In0.53Ga0.47As光电探测器的量子效率优化

建立了不同结构的InP基PIN型In0.53Ga0.47As探测器光响应的物理模型.通过引入收集效率函数,模拟计算了探测器量子效率和光响应.采用该模型分别研究了正面进光和背面进光情况下典型的In0.53Ga0.047As/InP PIN探测器的结构参数对器件量子效率的影响.在此基础上提出了两种改进的背照射InGaAs/InP探测器结构,并讨论了其结构参数的优化.     

InGaAs短波红外探测器

与InP衬底晶格常数相匹配的In0.53Ga0.47As材料能够制作出高质量的光电探测器,可工作在室温或热电制冷条件下,光响应谱范围为0.92～1.7μm,具有高达80%以上的量子效率.通过对InGaAs探测器芯片平面和平台式结构的分析,以及InGaAs芯片和HgCdTe芯片的性能测试、比较,充分证明了InGaAs材料芯片的优越性及研制在室温下工作的高性能InGaAs探测器的可行性.对InGaAs芯片相对光谱特性的测试表明,InGaAs材料温度响应重复性较好.     

单片集成透镜高速1×4InGaAs/InPpin探测器阵列研究

设计并制作了带有集成透镜的1×4 InGaAs/InP pin探测器阵列.对器件纵向和横向结构参数及集成InP透镜几何参数进行了模拟设计与优化.器件带宽达1.0GHz,对宽带波分复用、光互连以及光计算网络有重要应用价值.     

平面型铟镓砷红外探测器八元线列的制备与性能分析

由于具有高探测率、高可靠性以及可室温工作等特点,InGaAs红外探测器在航天遥感领域具有重要的应用,而平面型的InGaAs红外探测器是国际主流的结构,但是国内这一方面的研究却刚刚起步,文中通过闭管锌扩散方式制备了平面型In0.53Ga0.47As红外探测器八元线列,测试了器件的伏安特性,得到器件的暗电流在零偏压下平均值为6.5pA,-500mV下为18.2pA,并且通过对器件信号、噪声以及响应光谱的测试得到器件的峰值响应率,其平均值为8.11×1011cm·Hz1/2·W-1,不均匀性为4.69%.通过器件的优值因子R0A计算了器件理论峰值响应率,结果表明:理论峰值响应率平均值高于测试值,且不均匀性较大.通过拟合器件的伏安曲线分析了器件峰值响应率与理论值的差别.     

AFM/SCM及LBIC技术在平面型保护环结构InGaAs探测器设计中的应用

为研究保护环结构对平面型正照射式InP/InGaAs探测器光敏元扩大现象的抑制作用,设计并研制了带有不同保护环-光敏元间距的InGaAs探测器.通过原子力显微镜(AFM)及扫描电容显微镜(SCM)获得了保护环与光敏元之间的实际距离.利用激光束诱导电流(LBIC)技术研究了带有保护环结构的InGaAs探测器的光响应特性.研究表明,无保护环结构的探测器的LBIC信号可以用指数衰减函数描述,而带有保护环结构的探测器的LBIC信号则遵从高斯分布.引入保护环结构后,器件光敏元的扩大量会随着保护环-光敏元间距的减小而线性减小.在器件设计中,比较合适的保护环-光敏元间距应介于7~12μm之间.     

InGaAs PIN光电探测器的暗电流特性研究

从理论上分析了In0.53Ga0.47As PIN光电探测器在不同掺杂浓度及反向偏压下的暗电流特性,并与研制的器件的实测结果进行了比较和讨论.模拟结果表明:在低偏压下,器件中的产生复合电流起主要作用,偏压增大时,隧道电流起主要作用,且In0.53Ga0.47As光吸收层的载流子浓度对器件的暗电流有很大的影响,实测器件特性与模拟结果完全符合.文中还对器件结面积和电极尺寸等对暗电流的影响进行了比较和分析.     

高速长波长谐振腔增强型光探测器的瞬态性能研究

基于谐振腔增强型(RCE)光探测器的实际设计和制作模型,提出了综合器件的隔离层及器件的串联电阻、结电容等参数的高速长波长RCE光探测器的瞬态响应特性的表达式,包括器件的冲击响应、阶跃响应和脉冲响应.从理论上详细地研究了高速长波长RCE光探测器的瞬态响应特性,最后给出了不同器件结构参数的计算结果.     

InGaAs探测器性能与结面积和周长的关系研究

对不同结面积和周长的正照射台面型InGaAs光伏探测器(λc=2.4μm)的性能进行了对比分析,得到了探测器的暗电流、噪声、响应信号以及优值因子(RoA)等性能参数与器件的台面面积、光敏感区面积、周长以及形状等设计参数的关系,其中台面面积的大小是影响台面型InGaAs光伏探测器p+-n--n+结结区特性的主要因素之一。     

InP/InGaAs探测器光响应度与波长关系的研究

对于正面光入射的InP/InGaAs探测器,入射光会在空气、增透膜、InP盖层和InGaAs层之间发生多次反射.为了研究其对光响应度的影响,我们测量发现:探测器的光响应度会随探测波长出现非平坦的峰谷曲线,并且通过对该曲线上峰谷波长的简单数学处理,可以提取出已封装器件的结构参数和材料参数,而且这些参数与实验曲线符合得很好.利用该方法可以简单方便地提取出已封装器件的实际结构参数和材料参数.     

双异质结扩展波长InGaAs PIN光电探测器暗电流研究

模拟分析了三种不同结构的双异质结扩展波长In0.78Ga0.22As PIN光电探测器在室温下的暗电流特性,并与器件的实际测量结果进行了比较和讨论。结果表明,对于扩展波长的探测器,零偏压附近暗电流主要为反向扩散电流,随着反向偏压增加,产生复合电流和欧姆电流逐渐起主要作用。在InAlAs/InGaAs异质界面处引入的数字递变超晶格以及外延初始生长的InP缓冲层能够有效地改善探测器的暗电流特性。