线阵碲镉汞探测器致损单元反常响应机理研究

用1064 nm皮秒脉冲激光辐照PV型线阵HgCdTe探测器,随着激光能量的增大,探测单元出现了不同程度的损伤,发现了致损单元的反常响应现象,致损单元响区蓝移,对波长为1064 nm的光响应灵敏度明显增强.结果表明:受损单元p型碲镉汞层出现汞析出现象后,受损光敏元碲镉汞材料组分和载流子浓度发生变化,pn结耗尽层宽度的变化导致pn结等效电阻变化,这是导致芯片损伤单元出现反常响应的主要因素.研究发现受损光敏元随着碲镉汞材料组分增大,碲镉汞材料能带禁带宽度增大,使探测器响区出现蓝移现象,这是损伤单元对波长为1064 nm激光响应更加灵敏的主要原因.     

激光退火在硅基光电探测器中的应用

分别对p-i-n和n-i-p两种结构的硅基光电探测器的背面离子注入层进行激光退火处理,辐照功率分别为0.5、1、1.25和1.5 J/cm2.根据激光退火激活载流子模式计算了载流子激活率,获得了载流子浓度和接触电阻的变化量.通过对比器件的电学和光学性能,发现采用1.5 J/cm2的激光,离子注入方式得到的硼离子和磷离子的激活率达到75.0％和92.6％,使得p-i-n和n-i-p结构器件的背接触电阻分别从未退火的22.3 Ω和15.89 Ω降低至7.32Ω和7.63 Ω,显著改善了硅基光电探测器的正向特性.在100 mV反向偏压下激光退火至少降低了10％的暗电流,并增强p-i-n结构峰值处约1％的光谱响应和n-i-p结构峰值处约5％的光谱响应.     

线阵碲镉汞探测器对纳秒脉冲激光的反常响应规律及机理

利用纳秒激光辐照PV型线阵HgCdTe探测器的局部光敏元,获得了该类器件损伤前被辐照和未被辐照像元输出信号随激光能量密度变化的全部响应规律,指出基底信号二阶段响应和光信号六阶段响应的规律特点,同时给出不同响应阶段激光能量密度阈值范围;发现了基底信号整体跃变的零压输出、光响应信号输出凹陷-回升-凸起等反常响应现象;并从探测器读出电路和热生电动势的角度揭示了反常响应现象的产生机理,希望能加强对阵列型HgCdTe探测器光响应特性的深刻认识,为该类器件的技术创新提供启示。     

碲镉汞光伏探测器机理研究

碲镉汞可以制成光伏型器件和光导型器件.光导器件结构较简单,易于制造,但功耗大,响应速度较慢,为第一代红外探测器件.目前,我所实用的长波光子探测器就是光导型的.光伏器件较之光导器件功耗小,响应快.光伏型碲镉汞器件分为n-on-p型和p-on-n型两种.对长波波段,两者相比,后者比前者有较大的RoA,但由于注入损伤为n型,而且浅结时光电流的输出主要靠衬底,p型时少子扩散长度大,工艺也较简单,因而光伏器件以n-on-p型为多,已经制成(1～)3μm、(3～5)μm的p-n结光电二极管.除非特别指明,以下我们提到的光伏器件就是指n-on-p型.工艺上,在晶体生长中掺锑制造弱p型衬底,锑为五族元素,在晶格中占据碲空位,并提供一个空穴.在p型衬底上进行硼离子注入生成n-on-p结.通过严格控制工艺过程,已经得到性能较好的光伏器件.掺Sb生长的p型衬底与空穴类型的p型衬底相比,其优点在于:Sb分凝系数小,利用杂质分凝效应可获得浓度均匀的材料;避免高温处理;减少与汞空位和其它缺陷相关的深能级,提高少子寿命.     

金属/碲镉汞接触研究的发展

介绍了金属/碲镉汞(Hg_1-xCd_xTe,MCT)接触研究的发展状况,包括基本概念、生长结构、化学活性以及电学性能。金属/MCT接触有两类:一类是电子（欧姆）接触,另一类是整流（Shottky）接触。欧姆接触是MCT红外探测器的一个重要组成部分,它决定了器件的性能和可靠性。欧姆接触的电阻小,与MCT黏附性好,并且在热循环条件下可保持性能稳定。由于需要具有较大功函数的接触金属,p型MCT很难实现,而n型MCT则可以用很多金属实现。     

碲镉汞光导探测器的性能

本文分析了探测器长度对Hg_(1-x)Cd_xTe光导探测器性能的影响。分析是针对工作在77～300K温度范围3～5μm和8～14μm波段的器件进行的。将由几个厂商制造的探测器的实验数据与基于Rittner模型及我们为有阻挡接触点的光导器件开创的理论研究所做的理论预测进行了比较。力图阐明理论与实验结果之间的差异。     

长波光伏碲镉汞材料上的欧姆接触

碲镉汞器件性能与材料及诸多工艺因素相关,而材料与电极间的接触性能是必须要解决的基础问题之一.利用金属In/Au在光伏长波碲镉汞材料上做了接触性能研究,通过实验获得了较理想的欧姆接触,测试后计算出In与n型和p型HgCdTe材料间的接触电阻率分别为3.25×10-4Ω cm2、8.95×10-4Ω·cm2.     

碲镉汞探测器的表面钝化

讨论表面钝化的概念、特性和作用,比较各类钝化技术及用于碲镉汞红外探测器的适应性.     

碲镉汞红外探测器高低温循环特性研究

由于卫星长寿命的要求与机械制冷机有限寿命的矛盾，制冷机必须采用间歇式工作模式，因此星载碲镉汞红外探测器在太空中工作会经受从常温（20℃）到低温（-173℃以下）的成千上万次的温度循环，这给红外探测器带来了新的可靠性问题。本文介绍了自主研发的高低温循环试验系统，液氮致冷，温度循环范围为295K到100K。利用试验系统对两种型号的红外探测器组件进行了温度循环试验可靠性研究，测试和统计了循环试验前后的电阻、信号和噪声变化，针对具体试验结果做了分析和解释，为器件的工艺研发和改进提供了参考。     

航空遥感用碲镉汞光导探测器的研究

介绍几种航空遥感用碲镉汞光导红外探测器的基本设计原理、结构及性能.     

PC型HgCdTe探测器的反常效应

在中波和长波PC型HgCdTe红外探测器中发现了与正常光响应规律完全不同的反常效应。文中通过对该效应大量的实验研究,确定了反常效应产生的条件和反常效应的特点。最后,对反常效应产生的机制进行了探讨。此效应的发现为物质结构更深层次的认识以及激光与物质相互作用新机制的探究和应用提供了新的线索和实验支持。     

基于CTIA的PV-HgCdTe线阵近红外激光响应特性

使用超连续谱激光辐照PV 型线阵HgCdTe 探测器,探测到了线阵器件输出信号随光照强度变化的全过程,发现了被辐照单元过饱和降压、低压稳定输出的反常响应规律;同时,未被辐照单元也存在响应。在总结实验响应规律的基础上,给出了各不同响应阶段功率阈值范围,并分别对辐照单元出现的过饱和降压、低压稳定输出等异常现象及未被辐照单元存在的整体降压反常响应现象进行了深入研究。研究认为采用CDS 相关双采样电路使器件的基底信号在强光下存在光响应是造成辐照单元异常响应的主要原因;而器件内部公共P 级结构、电路共用Vref 电压结构是导致未被辐照单元反常响应输出的主要因素。     

响应波段外激光辐照PC HgCdTe 探测器系统实验研究

文中对多元多光谱红外探测器系统响应波段外激光的辐照效应进行了深入的实验研究并对实验结果进行了分析。以1．06μm激光辐照三元光导型碲镉汞探测器系统的实验为例，说明了系统响应波段外激光辐照效应的实验规律。实验结果发现：探测器对系统响应波段以外的激光仍有响应信号，但响应规律与对波段内激光的响应不同，出现新的现象。研究表明：Ge窗口被激光加热是导致探测器输出信号的根本原因，信号输出曲线由探测器的电阻—温度特性决定。     

碲镉汞红外探测器高低温循环特性研究

由于卫星长寿命的要求与机械制冷机有限寿命的矛盾，制冷机必须采用间歇式工作模式，因此星载碲镉汞红外探测器在太空中工作会经受从常温(20℃)到低温(-173℃以下)的成千上万次的温度循环，这给红外探测器带来了新的可靠性问题。本文介绍了自主研发的高低温循环试验系统，液氮致冷，温度循环范围为295K到100K。利用试验系统对两种型号的红外探测器组件进行了温度循环试验可靠性研究，测试和统计了循环试验前后的电阻、信号和噪声变化，针对具体试验结果做了分析和解释，为器件的工艺研发和改进提供了参考。     

HgCdTe光伏探测器抑制背景通量的研究

对于长线列焦平面器件，简单的单孔冷屏往往不能有效地抑制背景，本文在Hg1-xCdxTe光伏探测器背面镀制微孔冷屏的办法来降低背景。测试结果表明，探测器镀制微孔冷屏之后，可以使背景辐射通量大幅度减少，同时减少了光串音。从而证明微孔冷屏的确可以有效地抑制背景通量，减少光敏元响应面积扩大的问题，对于红外焦平面器件的性能提高有帮助。     

激光辐照HgCdTe探测器的温度场数值分析

建立激光辐照下HgCdTe光电导探测器的非稳态物理模型，进行温升计算，得到温度场分布的数值解。分析瞬态温度场分布随时间变化的关系，讨论了激光辐照对探测器性能参数的影响，实践证明，本研究方法简便有效，能够对器件机理的分析提供理论依据。     

HgCdTe光伏探测器抑制背景通量的研究

对于长线列焦平面器件，简单的单孔冷屏往往不能有效地抑制背景，本文在Hg1-xCdxTe光伏探测器背面镀制微孔冷屏的办法来降低背景。测试结果表明，探测器镀制微孔冷屏之后，可以使背景辐射通量大幅度减少，同时减少了光串音。从而证明微孔冷屏的确可以有效地抑制背景通量，减少光敏元响应面积扩大的问题，对于红外焦平面器件的性能提高有帮助。     

波段内激光辐照光电探测器的光热效应实验研究

以1.06μm激光为例,使用PC型HgCdTe探测器,从实验的角度全面给出探测器各种可能的激光响应结果;同时给出响应波段内激光辐照探测器时光、热各自作用及光热综合作用的实验曲线,并结合此结果以清晰直观的图像分析了波段内激光辐照光电探测器时各种响应结果的成因.研究表明:激光辐照过程中,探测器信号响应曲线是光、热综合作用的竞争结果;激光停照后,信号曲线仅反映探测器的热恢复过程;光电导探测器的光响应和热响应随工作温度的变化均存在峰值响应.探测器的工作温度、激光功率密度和辐照时间是影响探测器信号响应曲线行为的关键参数.