AlGaN紫外探测器及其焦平面阵列技术研究进展

AlGaN紫外探测器及其焦平面阵列具有本征可见光盲特性,并可实现无需滤光片的日盲探测,且为全固态器件,是紫外探测技术的一个重要发展方向。文章介绍了AlGaN紫外探测器与焦平面阵列的研究现状及其存在的问题。在此基础上,分析了AlGaN雪崩光电二极管(APD)发展的基本条件,并介绍了AlGaN APD的发展现状及趋势。     

AlGaN日盲紫外雪崩光电探测器暗电流研究

为了提高AlGaN日盲紫外雪崩探测器的信噪比,降低暗电流,研制高性能日盲紫外探测器,针对AlGaN日盲紫外雪崩探测器暗电流机制进行了深入研究。首先对传统p-i-n-i-n结构雪崩探测器进行了初步研究,分别设计了GaN和AlGaN的两种雪崩探测器模型,分析了其不同暗电流特性,得到的模拟暗电流特性曲线与实验吻合。在此基础上,针对日盲紫外波段高Al组分AlGaN雪崩探测器,重点分析研究了不同异质界面的负极化电荷、p型有效掺杂以及温度等因素对暗电流的影响。在AlGaN日盲紫外雪崩探测器研究中得到的近零偏工作暗电流为2.510-13 A,在反向138 V左右发生雪崩击穿,雪崩开启电流为18.3 nA左右,击穿电压温度系数约为0.05 V/K,与实验及文献测试结果吻合。     

一种肖特基势垒强型N-AlGaN基 MSM日盲紫外光电探测器

研制一种以薄的高阻AlGaN覆盖层作为肖特基势垒增强层的N?AlGaN基金属?半导体?金属（MSM）日盲紫外光电探测器。与无覆盖层的参考器件相比,覆盖高阻AlGaN层后探测器的暗电流大幅度减小。在5 V偏压下,覆盖高阻AlGaN层的光电探测器的暗电流为1.6 pA,响应度为22.5 mA/W,日盲紫外抑制比大于103,探测率为6.3×1010 cm·Hz1/2/W。     

AlGaN光电阴极像增强管

<正>太阳盲探测AlGaN光电阴极是目前国际上研究的重点之一。AlGaN材料具有探测波段可调、电子亲和势小、热稳定性好等特点,是一种比较理想的有效负电子亲和势(NEA)紫外阴极材料。AlGaN材料中Al含量达到0.3以上,可以实现太阳盲探测。     

基于日盲型AlGaN的紫外相机设计

在"日盲段"240～290 nm进行窄波段探测,具有背景干扰小的优势。相比于传统紫外探测器必须协同窄带滤光片工作,AlGaN具有固有窄波段控制和无需制冷两大优点。介绍了基于日盲型AlGaN焦平面器件的紫外相机的软、硬件设计。紫外相机由紫外透射式光学系统,日盲型AlGaN器件,偏置电路及驱动电路,低噪声前放、数据处理及传输单元构成,核心器件AlGaN采用背照式PIN阵列通过铟柱倒焊于硅基电容反馈跨导放大器(CTIA)读出电路的结构。紫外相机的设计指标为:光学口径80 mm,焦距130 mm,像元尺寸50μm,瞬时视场0.4 mrad,总视场3°,积分时间可控,帧率最高可达100帧/s。经初步室内测试,效果良好,对发展日盲型面阵AlGaN应用平台做出了有意义的探索和研究。     

AIGaN紫外探测器及其应用

AlGa基紫外探测器具有量子效率高,工作电压低并能够通过调节组分改变相应波段,在用于多光谱成像时能减少滤光片的使用,提高系统效率,因此成为国内外研究的热点.介绍了AlGaN紫外探测器的发展现状,并以国产AIGaN日盲/可见盲双波段探测器组件为核心建立了演示成像系统.利用此系统设计完成了多种光照条件下目标的成像实验,并且介绍了实验结果.     

宽禁带半导体日盲紫外探测器研究进展

全固态日盲型紫外探测器具有体积小、功耗小和虚警率低等优点,在机载导弹预警方面具有广阔的应用前景。宽禁带半导体是这类探测器的首选材料,通过调节材料组分可以使响应波段落在日盲区。本文着重介绍以导弹预警为目的的宽禁带半导体紫外探测器的研究进展和前沿动态,分析了AlGaN、MgZnO等不同材料在制备和性能方面的优势和不足,并讨论了半导体日盲紫外探测器的发展方向。     

1030nm单光子探测激光雷达技术

1μm波段单光子探测激光雷达因大气透过率高、背景噪声低、红外隐蔽性好、激光脉冲能量高,在远距离激光测距和成像方向极具发展前景。然而,传统的1064nm激光器缺少对应的高性能的单光子探测器,成为1μm波段单光子探测激光雷达的发展瓶颈。盖革Si APD单光子探测器(Si SPAD)具有优异的探测性能,但是其在1064nm波长的探测效率极低。针对这个激光器与探测器的矛盾,本文研究1030nm波长单光子探测激光雷达技术,Si SPAD在1030nm的探测效率是1064nm的29倍,相同条件的单光子探测激光雷达探测距离提升678。另外,本文搭建双棱镜光束扫描装置,演示了1030nm波长的单光子三维成像。     

新型的AlGaN/PZT材料紫外/红外双波段探测器

提出了一种可以同时同位置探测紫外和红外信号的新型探测结构,分析了该结构的合理性,并对器件工艺进行了设计、分析和验证,制备出了AlGaN/PZT原型器件.该结构以AlGaN多层材料和PZT复合薄膜为基础,利用AlGaN宽禁带半导体的本征吸收和铁电薄膜的热电转化功能,实现对紫外和红外信号的电学响应.对该结构中各膜层的透射和吸收进行了测试和分析,在小于6 μm的光谱测试范围内,宝石衬底的透过率约为80%,而AlGaN多层外延结构和多孔SiO2隔离层都对红外光吸收很少.结果证明:该结构可以实现不同吸收层对入射光束不同波段的吸收.以AlGaN器件工艺和溶胶-凝胶法制备PZT膜层为基础,研究了器件工艺,并最终研制出了首个AlGaN/PZT探测器件.     

GHz重复频率可调InGaAs/InP单光子探测器

InGaAs/InP雪崩光电二极管（avalanche photodiode APD）可实现近红外波段的单光子检测,具有集成度高功耗低等优势,被广泛应用于量子信息科学、激光测绘、深空通信等领域。通常,为了减小误计数,InGaAs/InP APD工作在门控盖革模式,其门控信号的重复频率直接决定了探测器的工作速率。基于此,采用低通滤波方案,结合集成了GHz正弦门控信号产生、雪崩信号采集、温度控制、偏置电压调节等功能的处理电路,搭建了GHz重复频率可调的高性能InGaAs/InP单光子探测器。GHz门控信号重复频率升高到2 GHz,其相位噪声仍优于-70 dBc/Hz@10 kHz,且尖峰噪声被抑制到热噪声水平,当探测效率为10%时,暗计数仅为2.4×10^-6/门。此外,还验证了该方案下探测器的长时间稳定性,测试了工作速率、偏置电压等对APD关键性能参数的影响,为GHz InGaAs/InP APD的进一步集成及推广奠定基础。