吸收层与倍增层分离的4H-SiC雪崩光电探测器

设计和制备了吸收层和倍增层分开的4H-SiC穿通型雪崩紫外光电探测器.设计器件的倍增层和吸收层厚度分别为0.25和1μm.采用multiple junction termination extension(MJTE)方法减少器件的电流集边效应和器件表面电场.对器件的暗电流、光电流和光谱响应进行了测量.器件在55V的低击穿电压下获得了一个高的增益(＞104);穿通前器件暗电流约为10pA数量级;0V偏压下器件光谱响应的紫外可见比大于103.光谱响应的峰值波长随反向偏压的增大而向短波方向移动,在击穿电压附近光谱响应的峰值波长移到210nm,此波长远远小于在0V时的响应峰值.结果显示器件在紫外光探测中具有优良的性能.     

吸收层与倍增层分离的4H-SiC雪崩光电探测器

设计和制备了吸收层和倍增层分开的4H-SiC穿通型雪崩紫外光电探测器.设计器件的倍增层和吸收层厚度分别为0.25和1μm.采用multiple junction termination extension(MJTE)方法减少器件的电流集边效应和器件表面电场.对器件的暗电流、光电流和光谱响应进行了测量.器件在55V的低击穿电压下获得了一个高的增益(＞104);穿通前器件暗电流约为10pA数量级;0V偏压下器件光谱响应的紫外可见比大于103.光谱响应的峰值波长随反向偏压的增大而向短波方向移动,在击穿电压附近光谱响应的峰值波长移到210nm,此波长远远小于在0V时的响应峰值.结果显示器件在紫外光探测中具有优良的性能.     

单片集成的低暗电流1.3 μm激光二极管和探测器芯片

为了在单片上实现半导体激光二极管与探测器的集成,开展了外延材料生长及结构工艺的设计研究。通过刻蚀工艺引入隔离区的方法制备了集成背光探测器的1.3m InGaAsP/InP半导体激光二极管芯片。管芯的光电性能测试显示,激光二极管具有较低的阈值电流17.62 mA,较高的斜率效率0.13 mW/mA,输出功率可达11 mW;在-0.7 V的反向偏压下,探测器区域对光信号具有良好的线性响应,MPD的光电流超过0.3 mA,在-1.7 V的反向偏压下,暗电流可低至25 nA。     

级联倍增InAlAs/InAlGaAs雪崩光电二极管暗电流成分分析

实验制备了级联倍增InAlAs/InAlGaAs雪崩光电二极管,对二极管暗电流随台面直径和温度的变化进行了研究分析。结合暗电流函数模型,利用Matlab软件对暗电流的各成分进行了数值计算,并仿真研究了芯片结构的缺陷浓度Nt和表面复合速率S对暗电流的影响。结果表明,二极管暗电流主要来自于体暗电流,而非表面漏电流。在工作点偏压90V处,受缺陷影响的缺陷辅助隧穿电流Itat在暗电流中占据了主导,并推算出了芯片结构的缺陷浓度Nt约为1019 m-3、吸收区中的缺陷浓度NInGaAs约为7×1015 m-3。由于芯片结构的缺陷主要来源于InAlAs/InAlGaAs倍增区和InGaAs吸收区,而吸收区缺陷占比很少,因此认为缺陷主要来自于异质结InAlAs/InAlGaAs倍增区。     

6H-SiC金属-半导体-金属结构紫外光探测器的模拟与优化

基于热电子发射理论,使用器件仿真软件ISE-TCAD建立了6H-SiC MSM紫外光探测器器件模型。对金属叉指宽度和间距均为3μm的器件进行了仿真,结果表明该结构探测器在10V偏压下暗电流已经达到15pA。器件的光电流比暗电流大2个数量级。通过仿真研究了不同结构对器件暗电流和光电流的影响并优化了器件结构。结果表明电极宽度为6μm电极,间距为3μm的器件达到最大光电流5.3nA。电极宽度为3μm,电极间距为6μm的器件具有最高的紫外可见比其比值为327。     

AlN光电导X-射线探测研究

使用AlN制备了光电导结构的X-射线探测器,研究了探测器对X-射线强度的响应。探测器具有很小的漏电流,在100V的偏压下小于0.1 nA。光电流测量表明：X-射线强度与探测器的光电流成平方关系,并且在强X-射线照射下,光电流与暗电流之比可达到10。利用ABC模型,对探测器的X-射线强度响应特性进行了分析,给出了很好的物理机制解释。     

一种新的ZnO/金刚石薄膜结构紫外光探测器

不同晶粒大小、高度c轴取向的氧化锌薄膜通过射频反应磁控溅射法成功地沉积在自支撑金刚石薄膜的成核面上.紫外光辐照下,ZnO/金刚石薄膜结构紫外光探测器有明显的光响应特性.探测器的暗电流、光电流与ZnO薄膜的晶粒尺寸及质量有关.在+10 V偏压条件下,氧化锌薄膜的晶粒尺寸越大,则探测器的暗电流越小而光电流越大.光电流的时间依赖性证实了载流子的陷阱效应.     

高响应度GaAs-MSM光电自混频面阵器件

采用LP-MOCVD方法生长并制作了GaAs基底肖特基势垒的MSM光电自混频器件.器件为面阵式结构,象元数目为32×32.对器件的光电参数进行测试分析,器件的响应度在偏压为3V时,达到8.25 A/W,暗电流小于18 nA,对应的光电流密度为59.1 μA/cm2,单点饱和输入光功率为1μW.测试瞬态响应,器件响应峰值...     

超晶格雪崩光电二极管的结构优化及性能研究

基于碰撞离化理论研究了异质材料超晶格结构对载流子离化率的作用,设计得到In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As超晶格结构的雪崩光电二极管。通过分析不同结构参数对器件性能的影响,得到了低隧道电流、高倍增因子的超晶格结构雪崩层,根据电场分布方程模拟了器件二维电场分布对电荷层厚度及掺杂的依赖关系,并优化了吸收层的结构参数。对优化得到的器件结构进行仿真并实际制作了探测器件,进行光电特性测试,与同结构普通雪崩光电二极管相比,超晶格雪崩光电二极管具有更强的光电流响应,在12.5~20 V的雪崩倍增区,超晶格雪崩光电二极管在具备高倍增因子的同时具有较低的暗电流,提高了器件的信噪比。     

一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器的研制

采用Ni/Au作为肖特基接触制备了一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器,并测量和分析了阵列器件的Ⅰ-Ⅴ、光谱响应特性.结果表明,阵列探测器性能均匀性好,击穿电压均高于100V.阵列中单器件暗电流小,在偏压为20V的时候,最大暗电流均小于5pA(电流密度为5nA/cm2),光电流比暗电流高3个数量级以上.其光谱响应表明,单器件在电压为20V时的响应度约为0.09A/W,比400nm时的比值均大5000倍,说明探测器具有良好的紫外可见比.     

一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器的研制

采用Ni/Au作为肖特基接触制备了一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器,并测量和分析了阵列器件的Ⅰ-Ⅴ、光谱响应特性.结果表明,阵列探测器性能均匀性好,击穿电压均高于100V.阵列中单器件暗电流小,在偏压为20V的时候,最大暗电流均小于5pA(电流密度为5nA/cm2),光电流比暗电流高3个数量级以上.其光谱响应表明,单器件在电压为20V时的响应度约为0.09A/W,比400nm时的比值均大5000倍,说明探测器具有良好的紫外可见比.     

用于远红外探测的Si:P阻挡杂质带红外探测器研制

提出了全外延技术方案制备阻挡杂质带薄膜,避免了离子注入制备背电极层影响外延薄膜质量的技术难点.基于硅器件工艺设计制作了Si:P阻挡杂质带红外探测器.测量了器件的光电流响应谱和暗电流特性曲线,指认了叠加在光电流响应谱上的尖锐杂质峰对应阻挡层中磷原子的杂质跃迁.研究了器件在低温下小偏压范围内的暗电流起源.通过对计算结果分析,排除了该区域暗电流起源于热激发电导和跳跃式电导的可能,指出暗电流来自器件对冷屏的光电响应.器件工作温度5 K,工作偏压1.6 V时,响应波段覆盖2.5~40μm,峰值波长28.8μm,峰值响应率20.1 A/W,峰值探测率3.7×1013cm·Hz1/2/W(背景光子通量低于1013ph/cm2·s).     

金属-半导体-金属(MSM)结构4H-SiC紫外光电探测器的研制

MSM结构探测器具有结构与工艺简单、制备成本低、量子效率高等特点而在探测器应用中得到重视。本文制备了采用镍作为肖特基接触形成的MSM4H—SiC紫外光电探测器，并测量和分析了在不同的偏压下其光电特性。结果表明，该探测器的暗电流非常小，在偏压为15V的时候，漏电流密度约为70nA／cm^2，光电流比暗电流高约2个数量级，其光谱响应表明，其最高光谱响应与380nm的比值约为1000倍，说明该探测器具有良好的紫外可见比。     

β-Ga_2O_3薄膜的分子束外延生长及其紫外光敏特性研究

采用分子束外延(MBE)方法在Al2O3(0001)基片上生长了β-Ga2O3薄膜,利用XRD、SEM和AFM对薄膜的结构和形貌特性进行了表征。制作了基于β-Ga2O3薄膜的金属-半导体-金属(MSM)结构紫外探测器并对其进行了电学特性测试,结果表明:在20 V偏压下,器件的暗电流为8 nA;在波长为254 nm、光照强度为13×10–6W/cm2的紫外光照射下,器件的光电流为624 nA;器件的光电流与暗电流比值为78,光响应度达360 A/W,表现出明显的日盲紫外光响应特性。     

脉冲空心阴极放电管的光电流光谱研究

研制了一台可调整脉冲电源 ,并用于空心阴极放电管读取 5L6 16 90 0 7M7的光电流光谱。调整脉冲电源的脉冲宽度、脉冲频率、直流偏压以及输出电压等参数 ,记录读取光电流信号及光电流光谱 ,并分析比较所得结果     

暗电流对短波红外偏振测量精度的影响

探测器暗电流及其测量不确定度是影响短波红外偏振测量仪器测量精度的最重要因素。首先,结合红外探测器的工作原理,分析并建立了暗电流影响下的红外探测系统噪声模型。根据分析结果设计实验获得短波红外探测器G5853-21暗电流与温度和反向偏压关系。然后,以分孔径偏振探测系统为例,推导了斯托克斯参数误差模型和偏振度误差模型。最后,重点分析空间环境应用背景下,针对暗电流影响的改进措施,提出了探测器精确温控的暗电流影响改进方案,并给出了短波红外探测器工作温度指标要求。结果表明:通过对探测器进行精确的温度控制以降低暗电流数值,可以将包含暗电流测量不确定度和其他噪声引起的偏振度测量误差控制在0.42%(=0.3时)以内。     

Ge/Si SACM-APD器件分析

Ge/Si吸收区-电荷区-倍增区分离(SACM)结构的APD作为一种新型光电探测器已成为硅基APD器件研究的重点.对SACM Ge/Si型APD器件的基本结构及其主要特性参数,包括量子效率、响应度、暗电流等进行了理论分析及仿真验证.实验结果表明:在给定的器件参数条件下,所设计的APD器件的雪崩击穿电压为25.7 V,最大内部量子效率为91%,单位增益下响应度峰值为0.55 A/W,在750~1 500 nm范围内具有较高响应度,其峰值波长为1 050 nm;在高偏压以及高光照强度情况下,倍增区发生空间电荷效应从而导致增益降低.     

双异质结扩展波长InGaAs PIN光电探测器暗电流研究

模拟分析了三种不同结构的双异质结扩展波长In0.78Ga0.22As PIN光电探测器在室温下的暗电流特性,并与器件的实际测量结果进行了比较和讨论。结果表明,对于扩展波长的探测器,零偏压附近暗电流主要为反向扩散电流,随着反向偏压增加,产生复合电流和欧姆电流逐渐起主要作用。在InAlAs/InGaAs异质界面处引入的数字递变超晶格以及外延初始生长的InP缓冲层能够有效地改善探测器的暗电流特性。     

AIInGaN／GaN PIN紫外光电探测器的研制

用AlInGaN四元合金代替AlGaN作为PIN探测器的有源层,研制出AlInGaNPIN紫外探测器。详细介绍了该器件的结构设计和制作工艺,并对器件进行了光电性能测试。测试结果表明,器件的正向开启电压约为1．5V,反向击穿电压大于40V;室温-5V偏压下,暗电流为33pA,350nm处峰值响应度为0．163A／W,量子效率为58％。     

AlInGaN/GaN PIN紫外光电探测器的研制

用AlInGaN四元合金代替AlGaN作为PIN探测器的有源层,研制出AlInGaNPIN紫外探测器.详细介绍了该器件的结构设计和制作工艺,并对器件进行了光电性能测试.测试结果表明,器件的正向开启电压约为1.5 V,反向击穿电压大于40 V;室温-5 V偏压下,暗电流为33 pA,350 nm处峰值响应度为0.163 A/W,量子效率为58%.