硫化铅红外探测器可靠性研究

硫化铅红外探测器是用于航空航天、军事等高科技领域可探测1~3μm波长微弱红外辐射的光敏器件。通过对硫化铅红外探测器的设计和工艺研究,在理论分析和工艺试验的基础上,优化探测器光敏元制膜材料配方、改进光敏元保护工艺以及红外探测器装配工艺,解决了器件在特殊环境下使用的性能稳定性和可靠性问题。从而为研制高可靠性硫化铅红外探测器找到了有效的途径。     

红外敏感硫化铅薄膜的化学机理探讨

硫化铅(PbS)薄膜光电性能的好坏决定了探测器的性能水平。PbS薄膜是制作PbS红外探测器的核心和基础,也是一直以来PbS探测器改进和提高的研究方向。分析了高温法、柯达法和联氨法共3种化学工艺形成硫化铅膜的反应机理。结果表明,光敏薄膜都涉及到PbSO4的形成。X-RD衍射测试结果证明硫化铅多晶薄膜中存在PbSO4,因此提出含有低浓度PbSO4的PbS固溶体的形成是光敏薄膜具有光敏特性的原因之一。     

窄禁带半导体光电二极管的最新进展（上）

当前红外探测器的许多研究工作是致力于改进单元器件和大规模电子扫描列阵器件的性能,致力于获得较高的探测器工作温度。研究工作的另一个重要目标是促使这些红外探测器价格更便宜,使用更方便。本文提出了窄禁带半导体光电二极管性能的调研情况,讨论了各种红外光电二极管技术的最新进展,这些器件是：ＨgCdTe光电二极管、ＩnSb光电二极管、可替代ＨgCdTe的由Ⅲ－Ⅴ族和Ⅱ－Ⅵ族元素组成的三元合金光电二极管,以7及单片硫化铅一类的光电二极管。调查了这些光电二极管的性能,它们的工作波段包括：短波红外（ＳＷＩＲ）：１μm－３μm;长波红外（ＬＷＩＲ）：８μm－１４μm。与其它类型的光子探测器相比,ＨgCdTe探测器的工作温度较高,在中波红外区域,ＨgCdTe探测器使用热电致冷器工作,器件性能可能达到背景限水平,而长波ＨgCdTe红外探测器则需要工作在大约１００Ｋ的温度。与其它探测器比较焉,ＨgCdTe探测器的特点是吸收系数和量子效率较高,而热产生速率则相对较低。     

U型凹槽电极硅MSM结构光电探测器的研制

为了提高硅MSM结构光电探测器的光电响应度,制备了U型凹槽电极结构的探测器.5 V偏压下,对650 nm波长入射光的绝对光电响应度测试表明,凹槽电极结构的探测器最大光电响应度值为0.486 A/W,比同样尺寸的平版结构光电探测器提高了约6倍.文中也对比了具有抗反射膜和不具有抗反射膜的器件相对响应光谱的差别,并且比较分析了叉指间隙分别为5 μm和10 μm器件光电响应的不同.     

分子束外延PbTe薄膜中的红外光电导探测器

中红外探测器在诸多领域具有重要的应用,目前,我国在PbTe、PbSe中红外探测器方面研制较少,通过分子束外延技术、以CdZnTe(lll)为衬底生长PbTe外延薄膜,XRD表征表明:PbTe外延薄膜是单晶薄膜,且与衬底具有相同(lll)取向,光吸收光谱测量得到外延薄膜的光学吸收边位于3.875 μm,光致发光谱显示发光波长位于3.66 μm,蓝移是红外激光泵浦导致PbTe温升所致.以PbTe为有源区材料、ZnS薄膜作为钝化和绝缘材料,用AuPtTi合金作为欧姆接触电极,研制了PbTe光电导中红外探测器原型器件,探测器在78 K温度下的光电导响应在红外波段的1.5～5.5μm,探测率约为2×10~9 cm·Hz~(1/2)·W~(-1).最后,对影响探测器工作的因素和改进方法进行了讨论.     

石墨烯与典型光导型光电探测器读出电路的对比研究

石墨烯光电探测器具有兼容性好和宽波段响应等优势,其读出电路可类似于微测辐射热计等传统探测器.然而,石墨烯光电探测器一般属于光子型,其响应度、功耗和积分时间等具有显著差异.针对纯石墨烯、石墨烯-硫化铅异质结、硫化铅和典型微测辐射热计4种探测器,结合实测器件参数,进行读出电路的对比研究.仿真结果表明:由于其较高的响应度,实...     

基于GaAs衬底的晶格失配InAs0.07Sb0.93薄膜的红外探测特性

利用MBE的方法在晶格失配的GaAs衬底上制备了新型红外探测材料InAs0.07Sb0.93薄膜。并利用电子束刻蚀的方法在InAs0.07Sb0.93薄膜表面进行了电极的制备。使用标准黑体及傅里叶红外光谱仪对制备成的光电导器件的黑体响应、暗电流以及光电流谱进行了测试,结果表明,所制备的红外探测器获得了响应峰值为4μm、响应半峰宽为4μm的中波宽带响应。     

与CMOS工艺兼容的硅高速光电探测器模拟与设计

用器件模拟的方法,设计了一种与常规CMOS 工艺兼容的硅高速光电探测器,该探测器可与CMOS接收机电路单片集成,对该探测器进行了器件模拟研究,给出了该探测器的电路模型.通过MOSIS(MOS implementation support project) 0.35μm COMS工艺制做了该探测器,实际测试了该器件的频率响应和波长响应,探测器频率响应在1GHz以上,峰值波长响应在0.69μm.     

与CMOS工艺兼容的硅高速光电探测器模拟与设计

用器件模拟的方法,设计了一种与常规CMOS 工艺兼容的硅高速光电探测器,该探测器可与CMOS接收机电路单片集成,对该探测器进行了器件模拟研究,给出了该探测器的电路模型.通过MOSIS(MOS implementation support project) 0.35μm COMS工艺制做了该探测器,实际测试了该器件的频率响应和波长响应,探测器频率响应在1GHz以上,峰值波长响应在0.69μm.     

MOCVD与MBE生长GaAs/AlGaAs量子阱材料的红外探测器特性比较

用金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)生长GaAs/AlGaAs量子阱材料,并制成红外探测器.测量了材料的光致发光光谱和探测器的光电流响应光谱及其它光电特性,峰值波长7.9μm,响应率达到6×103V/W,与分子束外延法(MBE)生长的材料和相关器件进行了比较,MOCVD法可满足量子阱材料和器件的要求.     

激光诱导氮掺杂石墨烯宽光谱光电探测器EI北大核心CSCD

石墨烯作为一种新型半金属材料,具有良好的导电性、光学透明度和机械性能,自发现以来备受研究者关注。特别是石墨烯的零带隙狄拉克色散关系赋予其特殊的光电性质,如宽带光吸收和高载流子迁移率,使得石墨烯基光电探测器具有宽广谱检测和快速响应能力。然而,传统的石墨烯制备方法包括机械剥离法、化学气相沉积法和氧化还原法等存在产量低、设备昂贵、工艺复杂和化学污染等问题。除此之外,单层石墨烯光吸收率和载流子寿命短,严重影响了石墨烯光电探测器的响应度。为了解决上述问题,文中采用一步激光刻蚀法在三聚氰胺-聚酰亚胺复合薄膜上原位诱导生成氮掺杂的多孔石墨烯,制备了光响应增强的石墨烯宽光谱探测器。这种激光直写的制备工艺效率高、成本低、无污染,可快速制备石墨烯光电探测器。经测试,该探测器在630 nm可见光辐照下的光响应度为2.17 mA·W^(-1),相比未掺杂的激光诱导石墨烯光电探测器的响应度提高了一个数量级。此外,该探测器在343 nm紫外和1 550 nm红外波段都具有光响应能力,响应度分别为3.06、2.63 mA·W^(-1)。该方法为简单、高效、低成本制备高性能石墨烯基光电器件提供了可行性方案。     

能同时探测可见光和红外的新探测器(下)

3.2 碲镉汞探测器在短波红外谱区的性能 适合敏感可见光的短波红外列阵探测器在短波红外谱区的性能也得到了测量.人们特地测量了这种探测器在0.9μm至3μm范围内的光谱响应.     

MOCVD与MBE生长GaAs/AlGaAs量子阱材料的红外探测器特性比较*

用金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)生长GaAs/AlGaAs量子阱材料,并制成红外探测器.测量了材料的光致发光光谱和探测器的光电流响应光谱及其它光电特性,峰值波长7.9μm,响应率达到6×103V/W,与分子束外延法(MBE)生长的材料和相关器件进行了比较,MOCVD法可满足量子阱材料和器件的要求.     

InAsPSb/InAs中红外光电探测器

本文报告了采用外延工艺研制的InAsPSb/InAs中红外(1—3.2μm)光电探测器.该器件为台面型结构,响应波长与氟化物光纤的低损耗窗口相匹配,在室温零偏压条件下峰值探测率达4×10~9cmHz~(1/2)/W,瞬态响应时间为1.2ns(FWHM).     

波长范围为1～3μm的红外探测器相对光谱响应特性的测量

主要介绍了波长范围为1～3μm的红外探测器相对光谱测量。通过对7、8谱段(被测探测器的名称)的红外探测器的测试，详细介绍了短波器件相对光谱响应特性的测量方法和G因子的计算方法。     

红外陷阱探测器的光谱辐射定标技术

遥感信息定量化要求高精度的光谱辐射定标技术支撑,使传感器获取数据可比较性、测量精度和长期稳定性得到保证,溯源于低温绝对辐射计的定标技术是发展趋势.为提高红外绝对光谱响应率定标精度,在一种薄膜热电堆传感器上加装镀金反射半球,研制了红外陷阱探测器作为标准传递探测器.利用电替代技术,测试了红外陷阱探测器光谱响应线性、空间响应均匀性和稳定性.通过溯源于低温绝对辐射计的光谱辐射定标系统,标定了其在1. 1~3. 0μm短波红外波段的绝对光谱响应率,合成不确定度小于1%.将红外陷阱探测器应用于红外光谱辐射定标,可缩短低温绝对辐射计的红外光谱功率标准传递链路并提高定标精度.     

PbS/并五苯场效应晶体管红外光电探测器

合成了尺寸均匀、分散性好,且吸收峰在近红外光谱区的硫化铅(PbS)量子点(QDs),并将其作为红外光吸收源与易于成膜且电学性能优良的有机化合物并五苯(Pentacene)相结合,形成量子点/并五苯复合薄膜作为有源层,采用顶栅底接触型水平场效应晶体管(FET)结构制备了红外光电探测器Au(S,D)/PbS QDs/Pentacene/PMMA/Al(G)。测试了暗态和980 nm波长激光照射下器件的电学参数和探测参数;探究了器件中载流子的传输机制;得到了电学和探测性能优良的PbS量子点/并五苯复合薄膜FET红外光电探测器,在辐照度为0.1 mW/cm2的红外激光照射下,器件的响应度达到49.4 mA/W,对应探测率为1.7×1011 Jones。     

Hg_(1-x)Cd_xTe双色光电导探测器

Hg_(1-x)Cd_xTe是窄禁带半导体材料,适于制备高质量的本征光电导红外探测器,而且可以通过控制x值,分别制备出响应波段在1～3μm,3～5μm,8～14μm,16～22μm的探测器。Hg_(1-x)Cd_xTe材料的吸收系数一般大于10~3 cm~(-1),要求探测器厚度小于10μm。利用Hg_(1-x)Cd_xTe材料的这些特点,可以制备出叠层多色光电导探测器,上层是响应波长较短的探测器,下层是响应波长较长的探测器,利用短波探测器作为滤光片,滤去短波辐射,让大于     

IInN0.01Sb0.99薄膜的红外反射光谱及探测特性和退火的影响

对基于GaAs失配衬底的新型红外探测材料InN0.01Sb0.99薄膜的远红外反射光谱, 以及制备成光电导器件后的黑体响应和光电流谱进行了测试, 获得了80 K温度下, 响应峰值约为4.4 μm、半高宽约为3.5 μm、截止波长约为5.7 μm的中波宽带响应红外探测原型器件.研究了退火对InN0.01Sb0.99薄膜光电导器件性能的影响, 发现退火能够改善晶体质量, 提高器件的响应能力, 并减小Moss-Burstein效应的影响.     

锰钴镍氧浸没式探测器制备及性能

基于化学溶液法制备了尖晶石结构氧化物锰钴镍氧Mn1.56Co0.96Ni0.48O4(MCNO)薄膜材料,研究了其电学性质及红外器件的探测性能,包括器件的响应率,时间常数和探测率.制作了厚度为8μm的MCNO薄膜及红外热敏探测器件,测量了材料的阻值-温度曲线.制作了基于半球形锗透镜的浸没式MCNO薄膜探测器,具有时间常数较小(~18 ms),响应率高(~4.4×103V/W)和探测率高(~5×108cm·Hz0.5/W)的优点.