利用LBIC技术对InGaAs平面结器件结区特性的研究

室温铟镓砷（InGaAs）焦平面技术在航天工业上的应用越来越广泛，铟镓砷（InGaAs）焦平面列阵中探测器的尺寸正不断减小，这使得常规工艺形成的光伏探测器，其有效光敏元面积扩大的问题越来越突出。本文利用激光诱导电流检测（LBIC）系统测试了平面结InGaAs（P—I-N）探测器芯片的光敏元，证实了有效光敏面扩大的存在。从实验结果看，掺杂离子的横向扩散和结区的侧向收集效应，是平面工艺形成的光伏器件光敏元面积扩大的主要因素，并利用得到的实验数据拟合求出了器件少子的扩散长度。     

利用LBIC技术对InGaAs平面结器件结区特性的研究

室温铟镓砷(InGaAs)焦平面技术在航天工业上的应用越来越广泛，铟镓砷(InGaAs)焦平面列阵中探测器的尺寸正不断减小，这使得常规工艺形成的光伏探测器，其有效光敏元面积扩大的问题越来越突出。本文利用激光诱导电流检测(LBIC)系统测试了平面结InGaAs(PIN)探测器芯片的光敏元，证实了有效光敏面扩大的存在。从实验结果看，掺杂离子的横向扩散和结区的侧向收集效应，是平面工艺形成的光伏器件光敏元面积扩大的主要因素，并利用得到的实验数据拟合求出了器件少子的扩散长度。     

LBIC技术研究InGaAs线列探测器串音及光敏感区

利用激光诱导电流技术研究了InGaAs台面探测器的相邻探测器间的串音和光敏感区。用分子束外延方法生长掺杂InGaAs的PIN InP/InGaAs/InP 外延材料,制备了256×1正照射台面InGaAs线列探测器。测试结果表明,InGaAs线列探测器相邻探测器间没有串音,虽然台面结构周围吸收层已被腐蚀,但因为少数载流子的侧向收集,扩大了有效光敏感区。     

利用LBIC技术对InGaAs平面结器件结区特性的研究

室温铟镓砷(InGaAs)焦平面技术在航天工业上的应用越来越广泛,铟镓砷(InGaAs)焦平面列阵中探测器的尺寸正不断减小,这使得常规工艺形成的光伏探测器,其有效光敏元面积扩大的问题越来越突出.本文利用激光诱导电流检测(LBIC)系统测试了平面结InGaAs(P-I-N)探测器芯片的光敏元,证实了有效光敏面扩大的存在.从实验结果看,掺杂离子的横向扩散和结区的侧向收集效应,是平面工艺形成的光伏器件光敏元面积扩大的主要因素,并利用得到的实验数据拟合求出了器件少子的扩散长度.     

平面型正照射InGaAs探测器光敏面扩大抑制技术的LBIC研究

通过对平面型正照射铟镓砷器件的结构设计,引入小扩散孔扩散、环形遮盖电极、保护环结构抑制器件有效光敏面扩大现象,对器件光敏面进行定义,利用激光诱导电流检测(LBIC)技术研究了不同结构器件光敏面的光响应特性。研究结果表明,通过调节扩散孔尺寸、环形遮盖电极宽度、保护环距离光敏面距离、保护环工作状态等因素可以有效抑制器件有效光敏面扩大现象,对器件光敏面进行精确定义。     

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.     

台面型InGaAs探测器暗电流及低频噪声研究

制备了一系列不同面积的台面型InGaAs红外探测器,通过周长面积比(P/A)的变化分析了器件的暗电流机制及低频噪声性能。结果表明,在现有的材料和工艺水平下,台面边缘和体内的产生复合电流都在总暗电流中占了较大部分。对测试结构器件的低频噪声测量表明,在反偏下,器件表现出明显的1/f噪声;由于边缘产生复合电流对小尺寸器件的影响大,其产生的噪声使得器件总噪声变大。这些结果表明,以后的工艺改进应注重减少边缘电流和体内产生复合电流。     

无平面结敏感区及其栅控光探测器

研制了在平面结内无敏感区的光探测器,测量结果表明其光电流是显著的。在这种器件的基础上,研制了受栅极控制的无平面结敏感区光探测器,实验测量说明这种器件的光电流输出不仅依赖于受光信号,还受到栅极电压信号的控制。这种输出信号受到光与电信号双重控制的特性,扩大了光探测器件的应用领域。     

近红外InGaAs探测器台面结构对器件性能的影响

采用湿法腐蚀方式在PIN型InP/In0.53Ga0.47As/InP材料上制备了不同台面结构的正照射In0.53Ga0.47As探测器,通过比较不同结构器件的性能,如暗电流、信号、噪声,研究了器件性能跟器件结构之间的关系,并分析影响器件性能的因素。研究结果表明,探测器的暗电流、噪声与台面面积是成线性关系的,而信号与台面面积则不是线性关系。探测器的台面可分为光敏区和光敏区外部分,光敏区外部分对暗电流、噪声的贡献与光敏区是一致的,但对信号的贡献这两部分则是不一致的,这主要是由于衬底反射和器件之间的沟道光生载流子的侧向扩散所造成的。     

Suppression of extension of the photo-sensitive area for a planar-type front-illuminated InGaAs detector by the LBIC technique

To suppress the extension of the photo-sensitive area of a planar-type InGaAs detector, the structure of the detector was modified, and the small-diffusion-area diffusion method, circle-type covering contact and guard-ring were introduced. The laser-beam-induced-current (LBIC) technique was used to study the photo responsive characteristics of the photo-sensitive area of different detector structures. It was indicated that, by modifying the size of the diffusion area, the width of the circle-type covering contact, the distance between the guard-ring and the photo-sensitive area and the working status of the guard-ring, extension of the photo-sensitive area could be effectively suppressed, and the detector photo-sensitive area could be exactly defined.     

InGaAs线列探测器的I-V特性研究

采用p-InP/n-InGaAs/n-InP外延异质结材料,制备了InGaAs线列台面探测器,并测试了器件的I-V曲线、响应率和噪声.通过拟合,I-V曲线得到了器件的理想因子和串联电阻,并分析了它们对器件响应率和噪声的影响.结果表明:InGaAs吸收层外延质量与器件的理想因子相关联,影响器件的噪声.但对器件的响应率影响不大.计算了无光照和有光照情况下串联电阻Rs取不同值时器件的I-V曲线,得到串联电阻较小时其作用可忽略,但串联电阻会表观上增大零偏电阻,且串联电阻越大,损失的光电流越多.实验结果证明该方法对改进器件性能有一定的参考意义.     

InGaAs台面探测器的AIN钝化研究

首次介绍了采用AlN介质薄膜为钝化层的InGaAs台面型探测器(λ=2.4 μm).探测器采用分子束外延(MBE)方法生长的原位掺杂的PIN In0.78Ga0.22As/In0.78Ga0.22As/InxGa1-xAs/InP 外延材料.由于台面型器件的裸露面积较大,特另q是台面的成形工艺所带来的侧面损伤,加大了光生载流子的表面复合,使器件的暗电流、噪声等性能急剧下降.采用新的AlN钝化工艺,制备了8元正照射台面InGaAs探测器,室温下(T=300 K)电压为-0.5 V时.探测器的暗电流(ID)约为9×10-8 A,优值因子(R0A)大于30 Ωcm2,通过与其他钝化工艺所制备的器件的性能进行分析对比得出:AlN能有效地改善器件的表面状态,减小表面复合,从而降低了暗电流,提高了探测器的性能.     

A planar InGaAs PIN/JFET fiber-optic detector

A planar structure monolithic optoelectronic integrated circuit (OEIC), comprising an InGaAs PIN photodiode and an InGaAs junction field effect transistor (JFET), has been developed. A cutoff frequency of 1.3 GHz has been successfully obtained. A low dark-current characteristic has also been obtained by polyimide passivation. Design principle, fabrication procedures, and operation characteristics of the PIN/JFET are described.