含有超晶格电子势垒的In0.83Ga0.17As探测器暗电流仿真和验证

为了获得In0.83Ga0.17As探测器的暗电流机制,采用了TCAD软件对吸收层中含有和不含有超晶格电子势垒的p-i-n结构探测器暗电流特性进行仿真,并开展了器件验证,结果表明,超晶格势垒可以调整器件的能带结构,改变载流子传输特性,降低SRH复合,从而降低器件的暗电流,仿真结果与实验结果吻合;并在此基础上,分析了势垒位置和周期变化对暗电流的影响,提出了进一步降低器件暗电流的超晶格电子势垒优化结构。     

含有超晶格电子势垒的In_(0.83)Ga_(0.17)As探测器暗电流仿真和验证（英文）

为了获得In_(0.83)Ga_(0.17)As探测器的暗电流机制,采用了TCAD软件对吸收层中含有和不含有超晶格电子势垒的p-i-n结构探测器暗电流特性进行仿真,并开展了器件验证.结果表明,超晶格势垒可以调整器件的能带结构,改变载流子传输特性,降低SRH复合,从而降低器件的暗电流,仿真结果与实验结果吻合.在此基础上,分析了势垒位置和周期变化对暗电流的影响,提出了进一步降低器件暗电流的超晶格电子势垒优化结构.     

注入区势垒厚度对THz量子级联激光器光电特性的影响

为优化多量子阱结构THz量子级联激光器(QCL,qua ntum cascade laser)有源区的结 构设计,本文运用自洽数值求解与电路建模相结合的方法研究了器件有源层注入区势垒厚度 变化 对器件光电及温度特性的影响。首先采用自洽数值求解获得注入区势垒厚为3.0~6. 8nm器件非辐射 散射时间、自激发射弛豫时间以及电子逃逸时间等描述器件有源区输运特性的重要参量;然 后运用电路建 模方法基于三能级速率方程建立了器件的等效电路模型;最后运用电路仿真工具PSPICE对注 入区势垒厚 为3.0~6.8nm器件的光电特性进行了模拟分析,并讨论了器件有源层 注入区的势垒厚度参数变化对器件阈 值电流、输出光功率和输入阻抗等性能参数的影响,分析结果与已报道的理论和实验结果一 致,证明了 通过合理优化有源区的结构参数可以进一步提高器件性能。     

异质栅非对称Halo SOI MOSFET

为了抑制异质栅SOI MOSFET的漏致势垒降低效应,在沟道源端一侧引入了高掺杂Halo结构.通过求解二维电势Poisson方程,为新结构器件建立了全耗尽条件下表面势和阈值电压解析模型,并对其性能改进情况进行了研究.结果表明,新结构器件比传统的异质栅SOI MOSFETs能更有效地抑制漏致势垒降低效应,并进一步提高载流子输运效率.新结构器件的漏致势垒降低效应随着Halo区掺杂浓度的增加而减弱,但随Halo区长度非单调变化.解析模型与数值模拟软件MEDICI所得结果高度吻合.     

异质栅非对称Halo SOI MOSFET

为了抑制异质栅SOI MOSFET的漏致势垒降低效应，在沟道源端一侧引入了高掺杂Halo结构．通过求解二维电势Poisson方程，为新结构器件建立了全耗尽条件下表面势和阈值电压解析模型，并对其性能改进情况进行了研究．结果表明，新结构器件比传统的异质栅SOI MOSFETs能更有效地抑制漏致势垒降低效应，并进一步提高载流子输运效率．新结构器件的漏致势垒降低效应随着Halo区掺杂浓度的增加而减弱，但随Halo区长度非单调变化．解析模型与数值模拟软件MEDICI所得结果高度吻合．     

影响AlGaN/GaN HFET器件二维电子气的若干因素

基于Sentaurus Workbench(SWB)TCAD可制造性设计平台进行AlGaN/GaN器件的结构设计和仿真,并对影响二维电子气的重要参数因素进行了研究及优化,诸如AlGaN势垒层中Al组分x、AlGaN势垒层厚度h、应变弛豫度r和栅偏压Vg等因素。参数相关性的制约结果,无疑会反映在对器件物理特性的制约及影响上。研究结果表明,在一定条件下增大势垒层中Al组分和势垒层厚度可以提高器件的电流传输特性。然而随着二者的不断增大将会引起应变弛豫的发生,而应变弛豫的发生会降低器件的性能。     

势垒层对黑硅光电探测器性能影响的研究

讨论势垒层Si3N4的引入对黑硅光电探测器光电性能的影响。探测器采用金属一半导体一金属（MSM）器件结构在黑硅层和电极间增加一层势垒层以提高肖特基势垒,从而减低器件的暗电流。实验表明,在相同的光照情况下,有势垒层的探测器暗电流比无势垒层的探测器暗电流至少低1个数量级,且势垒层厚度增加30nm其暗电流降低约1个数量级,而...     

有机太阳电池结构设计研究进展北大核心

基于有机太阳电池结构的发展,首先对四种典型有机太阳电池器件结构和工作原理进行介绍和分析,即单层肖特基型太阳电池、双层异质结太阳电池、本体异质结太阳电池和叠层太阳电池。太阳电池的微电子和光子结构可以通过太阳电池模拟软件和计算机编程等数值模拟方法得到有效分析,详细阐述了国内外研究机构对有机太阳电池的模拟仿真结果。在此基础上,重点分析了数值模拟仿真中载流子迁移率、活性层厚度、带尾宽度和温度等参数对有机太阳电池性能特性的影响。最后,为获得性能最佳的有机太阳电池,提出器件结构优化方案并展望了有机太阳电池器件模拟研究的未来发展方向。     

pπBn型Ⅱ类超晶格暗电流特性研究

InAs/GaSb Ⅱ类超晶格(T2SL)红外探测器由于具有宽光谱探测能力、较好的材料均匀性、可以抑制载流子俄歇复合率和灵活的能带设计等优点,在长波红外探测领域具有很大的优势。但由于暗电流较大,其性能并未达到理论预测。pπBn结构是在超晶格材料的吸收层和接触层之间增加单极势垒,以抑制G R暗电流和隧穿暗电流。本文分别从理论上研究了吸收层、势垒层和接触层的超晶格能带结构。模拟了pπBn结构的InAs/GaSb T2SL,研究了其吸收层掺杂浓度、势垒层掺杂浓度和势垒厚度对器件暗电流的影响。通过优化吸收层掺杂浓度、势垒层厚度和掺杂浓度,得到暗电流密度为8.35×10-7A/cm-2的pπBn结构InAs/GaSb T2SL,与优化前的结构相比,暗电流降低了一个数量级。研究过程不仅为pπBn结构的InAs/GaSb T2SL器件的低暗电流设计提供了指导,而且为优化超晶格器件的暗电流提供了一种系统的方法。     

肖特基栅共振隧穿三极管(SGRTT)的器件模拟

使用Atlas软件模拟了肖特基栅共振隧穿三极管。通过改变发射极长度、栅极金属和上层AlAs势垒的距离以及靠近AlAs势垒的GaAs层浓度,得到器件耗尽区边界以及所对应的I-V特性,由此分析和解释了器件结构参数对器件特性的影响,最后对器件在电路中的应用予以说明。     

nBn型InAsSb探测器的材料及器件研究

nBn型红外探测器可有效抑制产生-复合电流,进而提高探测器的工作温度。由于制备工艺可移植于III/V族成熟工艺以及存在晶格完全匹配的衬底等优势,InAsSb/AlAsSb材料是nBn型红外探测器的首选。简单介绍了InAsSb/AlAsSb nBn型红外探测器的研究现状、工作原理以及近期的研究成果。通过生长试验实现了良好的材料表面质量、晶体质量和光学性能。相关结果表明,在制备器件时,nBn结构中势垒层的掺杂浓度不应低于8×1016cm-3,否则就不利于减小nBn型器件的暗电流。     

分子束外延HgCdTe nBn结构红外探测器的理论计算和优化

通过2维数值模拟对HgCdTe nBn红外探测器的光电性质进行了研究.理论计算了nBn结构中各层的参数的变化(包含厚度的变化、掺杂浓度的变化以及组分)对器件性能的影响规律.通过优化上述器件结构参数,理论上获得了最优化结构的HgCdTe nBn器件,为获得高性能MBE外延HgCdTe nBn红外探测器提供重要参考.     

InAlSb红外光电二极管性能研究

在InSb衬底上利用分子束外延生长了p-i-n结构的InAlSb/InSb材料,通过在吸收层和接触层之间生长宽禁带的InAlSb势垒层,验证了势垒层对耗尽层中暗电流的抑制作用。分别基于外延生长的InAlSb材料和InSb体材料,借助标准工艺制备出二极管,并对其电性能进行测量分析,研究发现:77 K温度时,在-0.1 V的外偏电压下,p+-p+-n--n+结构和p+-n--n+结构InAlSb器件的反偏电流分别为3.410-6 Acm-2和7.810-6 Acm-2。基于p+-p+-n--n+结构研制的InAlSb二极管的暗电流保持在一个很低的水平,这为提高红外探测器的工作温度提供了重要基础。     

碲镉汞高工作温度红外探测器

基于当前红外探测器技术的发展方向,从高工作温度红外探测器应用需求的角度分析了碲镉汞高工作温度红外探测器在组件重量、外形尺寸、功耗、环境适应性及可靠性方面的优势。总结了欧美等发达国家在碲镉汞高工作温度红外探测器研究方面的技术路线及研究现状。从器件暗电流和噪声机制的角度分析了碲镉汞光电器件在不同工作温度下的暗电流和噪声变化情况及其对器件性能的影响;总结了包括基于工艺优化的Hg空位p型n-on-p结构碲镉汞器件、基于In掺杂p-on-n结构和Au掺杂n-on-p结构的非本征掺杂碲镉汞高工作温度器件、基于nBn势垒阻挡结构的碲镉汞高工作温度器件及基于吸收层热激发载流子俄歇抑制的非平衡模式碲镉汞高工作温度器件在内的不同技术路线碲镉汞高工作温度器件的基本原理,对比分析了不同技术路线碲镉汞高工作温度器件的性能及探测器制备的技术难点。在综合分析不同技术路线高温器件性能与技术实现难度的基础上展望了碲镉汞高工作温度器件技术未来的发展方向,认为基于低浓度掺杂吸收层的全耗尽结构器件具备更好的发展潜力。     

nBn红外探测器研究进展

nBn红外探测器旨在消除肖特基-里德-霍尔产生复合电流,这将有效降低器件的暗电流并提高工作温度.由于制造工艺的兼容性和晶格匹配的衬底的存在,基于III-V化合物(包括二类超晶格材料)的nBn红外探测器得到了快速发展.通过理论模拟,基于HgCdTe材料的nBn红外探测器也能有效抑制暗电流.然而,去除价带势垒的困难阻碍了H...     

Numerical Simulation and Analytical Modeling of InAs nBn Infrared Detectors with p-Type Barriers

This paper presents finite-element one-dimensional numerical simulations and analytical modeling for ideal (diffusion current only) nBn detectors with p-type barrier layers. The simulations show that the current–voltage J(V) and the dynamic resistance versus voltage R _D(V) relations, both dark and illuminated, are in excellent agreement with the equations for ideal back-to-back photodiodes. We present a depletion approximation model for the nBn detector, analogous to that for the conventional p–n junction photodiode, based on new boundary conditions on the hole concentrations versus voltage at the edges of the nBn barrier layer. We show that these nBn boundary conditions are identical to those for ideal back-to-back photodiodes, justifying the applicability of back-to-back photodiode equations to describe the ideal nBn detector. The simulations for the space-charge regions show a low-bias-voltage regime and a high-bias-voltage regime. The integrated space-charge densities in the layers adjacent to the barrier layer vary linearly with bias voltage. Negative dynamic resistance occurs because the bias voltage changes the effective thickness of the thin-base layers that generate diffusion current. We present a new formulation of the model for ideal back-to-back photodiodes with a more elegant and transparent set of equations for J(V) and R _D(V).     

高Al组分In1-xAlx Sb/InSb的MBE生长研究

高Al(10%~15%)组分的In1-xAlx Sb层可作为势垒层以抑制隧穿暗电流、提高器件工作温度而显得很重要。采用分子束外延的方法对InSb(100)衬底高Al组分的In1-xAlx Sb/InSb外延生长进行了实验探索,确定出了Al组分(约12.5%)并讨论了Al组分梯度递变的In1-xAlx Sb缓冲层和生长温度对外延薄膜质量的影响。     

InSb半导体材料抛光研磨技术研究

InSb由于硬度低、脆性大等特性,其材料表面的精密加工水平成为制约器件性能进一步提高的重要因素.采用机械抛光技术对InSb进行表面加工,分析了研磨液磨料浓度对InSb表面状况及去除率的影响,实验得到了优化研磨液配比参数,在此参数下,获得了良好的研磨表面.     

Design and Modeling of HgCdTe nBn Detectors

An n-type mercury cadmium telluride (HgCdTe) unipolar nBn infrared detector structure is proposed as a means of achieving performance limited by intrinsic thermal carrier generation without requirements for p-type doping. Numerical modeling was utilized to calculate the current–voltage and optical response characteristics and detectivity values for HgCdTe nBn and p–n junction devices with a cut-off wavelength of 12 μm for temperatures between 50 K and 300 K. Calculations demonstrate similar dark current density, responsivity, and detectivity values within 10% for the long-wavelength infrared (LWIR) nBn detector compared with the p–n junction structure for temperatures from 50 K to 95 K. These results show that the HgCdTe nBn device may be a promising alternative for achieving high performance using a simplified device structure while circumventing issues related to p-type doping in current p–n junction technology such as achieving low, controllable doping concentrations, and serving as a basis for next-generation device structures.     

介质折射率对光子晶体量子阱滤波性能的调制

为设计高品质的光学滤波器件,利用传输矩阵法理论,通过数值计算模拟的方法,研究垒、阱层介质折射率对光量子阱滤波带宽的调制机制,结果表明,光量子阱滤波带宽对垒、阱层介质折射率的响应相当灵敏:垒层高折射率介质的折射率越大,光量子阱的滤波带宽越窄;垒、阱层介质的折射率和的比值越大,光量子阱的滤波带宽越窄。光量子阱滤波带宽对介质折射率的响应机制,为提高光子晶体光学滤波器件的品质、性能提供方法依据,同时对光量子阱的理论研究也具有积极的指导意义。