光电子技术

TN2 2005030056 1MeV电子辐照对碲镉汞中波光导器件的影响/乔辉,贾嘉,陈新禹, 李向阳,龚海梅(中国科学院上海技术物理所)//红外与毫米波学报.- 2004,23(3).-172-175 研究了1MeV电子辐照对中波碲镉汞光导器件的影响.通过测试辐照前后光导器件的室温和低温体电阻、响应光谱、电流响应率和探测率等性能参数,结果发现经过电子辐照,器件的峰值和截止波长在辐照后向短波方向移动.在辐照剂量大于1015/cm2,器件的室温电阻和响应率明显下降.探测率由于噪声的影响无明显变化趋势。图5参7(李)     

γ射线辐照对中波HgCdTe光导器件性能的影响

对中波ＨｇＣｄＴｅ光电导器件用不同剂量的γ射线进行辐照，测量了其辐照前后的响应光谱、体电阻和响应率、探测率的变化，实验发现γ辐照使其峰值波长和截止波长向短波方向稍许移动；器件体电阻上升；而其响应率和探测率都有不同程度的改善。     

齐纳二极管电子辐照特性研究

研究了电子辐照前后齐纳二极管在不同温度下的直流参数特性以及其动态响应。根据直流伏安特性提取齐纳管理想因子n,发现高注量下n有明显增大,表明辐照引入了复合中心。该器件室温下的直流参数稳定,辐照引起的变化不明显;较高温度下,击穿电压和正向压降等变化稍大。在动态响应的研究中,瞬态电压消失后,电流迅速减小并产生了随时间衰减的振荡。高注量的样品振荡时间相较于低注量的样品有明显的延长,这个延长在器件室温存放之后发生了消退。     

Pt/HgInTe肖特基红外探测器的抗辐照特性

碲铟汞Hg3In2Te6是(In2Te3)X-(Hg3Te3)1-X(X=0.5)的化合物,被称为缺陷相化合物.为了研究γ辐照对碲铟汞肖特基红外探测器的影响,首先运用直流平面磁控溅射技术在单晶HgInTe表面形成了Pt/Hg3In2Te6接触,然后对HgInTe晶片及其制作的Pt/HgInTe肖特基器件用不同剂量的γ射线进行辐照,利用I-V测试仪对其辐照前后的I-V特性进行测量,得到了辐照前后的反向漏电流,利用傅里叶红外光谱仪对辐照前后的响应光谱进行了对比,发现在短波方向响应光谱随辐照剂量的增大明显下降,但辐照剂量对于峰值波长的位置和截止波长的位置基本上没有明显影响,同时对辐照前后器件的探测率进行了对比,发现探测率随着辐照剂量的增大有所下降,但下降幅度和器件本身性能有关.最后对γ辐照引起探测器性能变化的辐照损伤机制进行了探讨,认为HgInTe在辐照剂量达到1×108 rad(Si)时,其性能也没有数量级的变化,具有很好的抗辐照特性.     

激光辐照对长滤HgCdTe光导探测器电学参数的影响

对长波HgCdTe光导探测器进行了低于其永久损伤阈值的变功率激光辐照，测量辐照前后器件的电阻－温度特征，用电阻－温度特征研究材料参数的方法对实验结果进行拟合，结果表明辐照后HgCdTe探测器件的组分变大，并由此计算得到探测器性能突变后，器件的电子迁移率与电子浓度均有一定程度减小。认为这可能是由于激光辐照的热效应使N型HgCdTe光导器件的表面及体内均产生的一定的变化所致。     

AlGaN／GaN P-I-N紫外探测器的电子辐照效应

制备了Al0.1 Ga0.9N/GaN异质结P-I-N结构可见盲正照射紫外探测器.用能量为O.8MeV的电子对器件依次进行注量为5×1014,5×1015和5×1016n/cm2的辐照.通过测量辐照前后器件的Ⅰ-Ⅴ曲线和光谱响应曲线,讨论了不同注量的电子辐照对Al0.1Ga0.9N/GaN异质结P-I-N器件性能的影响.实验表明,小注量的电子辐照对器件的反向暗电流影响不大,当电子注量≥5×1O16n/cm2时才使器件的暗电流增大一个数量级.为了分析器件的辐照失效机理,制备SiN/GaN的MIS结构,并对其进行电子辐照,发现SiN/GaN之间的界面态随着电子辐照注量的增加而增加.这表明,器件的暗电流的增大的原因之一为钝化层与GaN材料之间因为辐照诱生的界面态.辐照前后器件的光谱响应曲线表明,电子辐照对器件的响应率没有产生明显的影响.     

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。     

GaN基紫外探测器的电子辐照效应

用能量为0.8 MeV的电子对非故意掺杂的GaN材料进行了辐照,光致发光谱（PL谱）表明,辐照使PL谱的强度随电子注量依次降低,且主发光峰蓝移,在注量较高时,在3.36 eV附近,出现新的发光峰。制备了SiN/GaN的MIS结构,并对其进行电子辐照,通过测量C-V曲线计算得到SiN/GaN之间的界面态随着电子辐照注量的增加而增加。制备了GaN基p-i-n 结构可见盲正照射紫外探测器并进行电子辐照,测量了辐照前后器件的I-V曲线和光谱响应曲线。实验表明,小注量的电子辐照对器件的反向暗电流影响不大,当电子注量≥5×10¹⁶ n/cm²时才使器件的暗电流增大一个数量级。辐照前后器件的光谱响应曲线表明,电子辐照对器件的响应率没有产生明显的影响。利用GaN材料和MIS结构的辐照效应分析了器件的辐照失效机理。     

激光辐照对长波HgCdTe光导探测器电学参数的影响

对长波HgCdTe光导探测器进行了低于其永久损伤阈值的变功率激光辐照 ,测量辐照前后器件的电阻 温度特性 ,用电阻 温度特性研究材料参数的方法对实验结果进行拟合 ,结果表明辐照后HgCdTe探测器件的组分变大 ,并由此计算得到探测器性能突变后 ,器件的电子迁移率与电子浓度均有一定程度减小。认为这可能是由于激光辐照的热效应使N型HgCdTe光导器件的表面及体内均产生的一定的变化所致     

延伸波长InGaAs红外探测器的实时γ辐照研究

通过实时测试方法,研究了延伸波长InGaAs红外探测器在55×104rad的γ辐照下的电流-电压特性变化,发现器件的暗电流没有明显变化,零偏电阻稍有变化,但变化的幅度很小。在辐照前后对器件的性能进行了测试,发现在辐照后器件的信号稍有下降,噪声基本不变,说明在受到辐照后器件的探测性能略有下降。对器件在辐照前后的低频噪声进行了测试,发现整个低频区的噪声都没有明显的改变。这些结论表明γ辐照对延伸波长InGaAs器件的影响较小。     

波段探测率DΔλ的测试方法

描述了波段探测率的测试方法和实验计算，给出了探测器的测试和计算结果。还描述了红外探测器的波段响应率在遥感技术中的应用，并讨论了用波段探测率（和波段响应率）替代峰值探测率（和峰值响应率）的可能性和优越性。     

正照射延伸波长In0.8Ga0.2As红外焦平面探测器

为了研究延伸波长In0.8Ga0.2As PIN短波红外探测器的温度响应光电特性,采用闭管扩散的平面型器件工艺,在金属有机化学气相外延（MOCVD）外延生长的NIN型InAs0.6P0.4/In0.8Ga0.2As/InAs0.6P0.4 buf./InP材料上制备了正照射延伸波长2561线列InGaAs红外焦平面探测器,研究了探测器在不同温度下的I-V特性、光谱响应特性和探测率。结果表明,随着温度的降低,在小偏压下,器件的正向暗电流由产生复合电流为主逐渐变为以扩散电流为主。在260~300 K温度范围内,反向电流主要由扩散电流和产生复合电流组成,当温度低于180 K时,器件的反向电流主要为隧穿电流。室温下器件响应截止波长和峰值波长分别为2.57 m和2.09 m,峰值探测率为7.25108 cmHz1/2/W,峰值响应率为0.95 A/W,量子效率为56.9%。焦平面的峰值探测率在153 K达到峰值,约为1.111011 cmHz1/2/W,响应非均匀性为5.28%。     

GaN基PIN紫外探测器的质子辐照效应

摘要：制备了GaN基PIN结构紫外探测器。用能量为2MeV的质子对器件依次进行注量为5×1014cm-2和2×1015cm-2的辐照。通过测量辐照前后器件的I-V曲线和光谱响应曲线，讨论了不同注量的质子辐照对GaN基紫外探测器件性能的影响。I-V特性表明，辐照使器件的反向暗电流增大，正向开启电流减小，并减小了器件的响应率，使峰值响应波长向短波方向稍有移动。为分析器件的辐照失效机理，研究了质子辐照对GaN材料的拉曼散射谱(Raman谱)和光致发光谱(PL谱)的影响。拉曼散射谱表明，A1(LO)模式随辐照注量向低频移动，通过拟合A1(LO)谱形，得到辐照使材料的载流子浓度降低的结果。PL谱表明，辐照使主发光峰和黄光峰强度降低，并出现一些新的发光峰，分析认为这是由于辐照引起了N空位缺陷和其他一些缺陷的亚稳态造成。     

光伏锑化铟红外探测器的电容效应

在调制信号下工作的光伏锑化铟红外探测器的探测率和响应率受探测器的交流特性的影响，减小探测器的电容有利于提高其电压响应率和探测率。     

2.4-μm-Cutoff AlGaAsSb/InGaAsSb Phototransistors for Shortwave-IR Applications

Shortwave-infrared (IR) detectors are critical for several applications, including remote sensing and optical communications. Several detectors are commercially available for this wavelength range, but they lack sufficient gain that limits their detectivity. The characterization results of AlGaAsSb/InGaAsSb phototransistors for shortwave-IR application are reported. The phototransistors are grown using molecular beam epitaxy technique. Spectral-response measurements showed a uniform responsivity between 1.2- and 2.4- region with a mean value of 1000 A/W. A maximum detectivity of was obtained at 2 at and 1.3 V.     

p-GaAs同质结太赫兹探测器的优化与性能

从提高p-GaAs同质结太赫兹探测器量子效率出发,在考虑温度和偏压等参数的影响后,优化了谐振腔增强的p-GaAs同质结太赫兹探测器的材料及结构参数,使探测器的量子效率提高到了17%.并计算了探测器的响应率、探测率和偏压、温度、光谱频率的关系,得到了最佳工作偏压(10~40 m V)、最佳工作温度(8 K)和最大探测率(4.1×1010cm Hz1/2/W).而通过施加一对匹配的反射镜来构造谐振腔的设计,所能获得的极限量子效率为26%,极限探测率和响应率分别为5.7×1010cm Hz1/2/W、25.9 A/W.     

热释电探测器及其应用

详细论述了热释电探测器的工作原理，推导出探测器电流响应率、电压响应率、等效噪声功率和探测率的解析表达式，得出了电压响应率、电流响应率与斩波频率的关系。给出热释电材料的选择原则，介绍了热释电探测器的目前应用领域及未来可能的应用领域。     

Ultrasensitive Room‐Temperature Terahertz Direct Detection Based on a Bismuth Selenide Topological Insulator

Despite their huge application capabilities, millimeter‐ and terahertz‐wave photodetectors still face challenges in the detection scheme. Topological insulators (TIs) are predicted to be promising candidates for long‐wavelength photodetection, due to the presence of Dirac fermions in their topologically protected surface states. However, photodetection based on TIs is usually hindered by the large dark current, originating from the mixing of bulk states with topological surface states (TSSs) in most realistic samples of TIs. Here millimeter and terahertz detectors based on a subwavelength metal–TI–metal (MTM) heterostructure are demonstrated. The achieved photoresponse stems from the asymmetric scattering of TSS, driven by the localized surface plasmon‐induced terahertz field, which ultimately produces direct photocarriers beyond the interband limit. The device enables high responsivity in both the self‐powered and bias modes even at room temperature. The achieved responsivity is over 75 A/W, with response time shorter than 60 ms in the self‐powered mode. Remarkably, the responsivity increases by several orders of magnitude in the biased configuration, with the noise‐equivalent power (NEP) of 3.6 × 10^?13 W Hz^?1/2 and a detectivity of 2.17 × 10¹¹ cm Hz^?1/2 W^?1 at room temperature. The detection performances open a way toward realistic exploitation of TIs for large‐area, real‐time imaging within long‐wavelength optoelectronics.     

Investigation of Bias Current and Modulation Frequency Dependences of Detectivity of YBCO TES and the Effects of Coating of Cu–C Composite Absorber Layer

Bolometric response and noise characteristics of YBCO superconductor transition edge IR detectors with relatively sharp transition and its resulting detectivity are investigated both theoretically and experimentally. The magnitude of response of a fabricated device was obtained for different bias currents and modulation frequencies. Using the measured and calculated bolometric response and noise characteristics, we found and analyzed the device detectivity versus frequency for different bias currents. The detectivity versus chopping frequency of the device did not decrease following the response strongly, due to the decrease of the noise at higher frequencies up to 1 kHz, resulting in maximum detectivity around the modulation frequency of 100 Hz. We also improved the responsivity of the device through the increase of the surface absorption by using a novel infrared absorber, which is made of a copper–carbon composite, coated in a low-temperature process. Within the modulation frequency range studied in this paper, comparison of device detectivity before and after coating is also presented.