MPP CCD暗电流温度特性研究

研究了MPP电荷耦合器件(CCD)暗电流和暗电流非均匀性的温度特性,并与非MPP CCD的暗电流和暗电流非均匀性的温度特性进行了对比分析。研究结果表明,MPP CCD抑制了表面暗电流,相较于非MPP CCD具有较低的暗电流和暗电流非均匀性,可以承受更高的工作温度。     

MPP CCD扩散暗电流温度特性分析

研究了MPP CCD扩散暗电流的温度特性,分析了扩散暗电流在不同温度下对器件总暗电流的贡献和不同处理方式对评估器件高温暗电流的影响,并对此进行了实验验证。结果表明,扩散暗电流在高温下对器件总暗电流的影响很大,占据支配地位,是器件高温暗电流的主要来源。提出了两种优化方法,以降低扩散暗电流对器件高温暗电流的影响,提高MPP CCD的高温环境工作能力。     

工艺过程对MPP CCD暗电流的影响研究

采用测试硅材料少子寿命的方法评价了MPP CCD制作工艺中各工艺过程对器件暗电流的影响,然后对CCD的工艺过程进行了优化,并将优化后的工艺过程应用到了1024×1024可见光MPP CCD的工艺制作中。采用优化后的工艺制作的器件暗电流比优化工艺前的下降了50%,典型值为20~30pA/cm2。     

γ辐照对1024×1152可见光CCD的影响研究

通过对不同剂量γ辐照前后CCD的暗电流、转移效率、饱和输出电压等参数变化的分析,发现辐照后器件暗电流的增加主要是辐照后栅氧化层中产生的感生界面态电荷和场氧化层中产生大量的复合中心引起;转移效率下降主要是辐照后栅氧化层中产生的界面态俘获转移电荷所致;器件辐照后暗电流的增加将降低器件的有效信号输出幅度.     

CCD MPP结构制作工艺技术研究

在1024×1024可见光电荷耦合器件(CCD)的基础上增加了MPP(Multi-PinnedPhase)结构设计和工艺制作.制得的1024×1024可见光MPP CCD实现了MPP功能,有效抑制了CCD表面暗电流的产生.当MPP注入剂量为(6±2)×10~(11)cm~(-2)时,其暗电流密度下降了2/3,满阱电荷下降了1/2.

Abstract：

Multi-Pinned Phase (MPP) structure is designed and fabricated on the base of 1024×1024 visible light CCD. The 1024×1024 visible light MPP CCD achieves MPP function and suppresses the surface dark current effectively. Its dark current density and full well capacity decrease 2/3 and 1/2, respectively, when MPP implant dose is(6±2)×10~(11) cm~(-2).     

pπBn型Ⅱ类超晶格暗电流特性研究

InAs/GaSb Ⅱ类超晶格(T2SL)红外探测器由于具有宽光谱探测能力、较好的材料均匀性、可以抑制载流子俄歇复合率和灵活的能带设计等优点,在长波红外探测领域具有很大的优势。但由于暗电流较大,其性能并未达到理论预测。pπBn结构是在超晶格材料的吸收层和接触层之间增加单极势垒,以抑制G R暗电流和隧穿暗电流。本文分别从理论上研究了吸收层、势垒层和接触层的超晶格能带结构。模拟了pπBn结构的InAs/GaSb T2SL,研究了其吸收层掺杂浓度、势垒层掺杂浓度和势垒厚度对器件暗电流的影响。通过优化吸收层掺杂浓度、势垒层厚度和掺杂浓度,得到暗电流密度为8.35×10-7A/cm-2的pπBn结构InAs/GaSb T2SL,与优化前的结构相比,暗电流降低了一个数量级。研究过程不仅为pπBn结构的InAs/GaSb T2SL器件的低暗电流设计提供了指导,而且为优化超晶格器件的暗电流提供了一种系统的方法。     

表面处理降低GaAs界面态密度的研究

GaAs材料经机械研磨后，表层形成粗糙界面，用酸碱法表面处理GaAs，使Ga-O、As-O键断裂并修复粗糙界面，处理效果通过电导法测量界面态密度与XPS分析界面化合物价态来表征。结果表明酸碱处理均可降低界面态密度与表面Ga、As氧化物，且酸处理的效果优于碱处理，Ga-O化合物去除率高于As-O化合物去除率，界面态密度的降低可能主要与Ga化合物的减少相关。     

InGaAs PIN光电探测器的暗电流特性研究

从理论上分析了In0.53Ga0.47As PIN光电探测器在不同掺杂浓度及反向偏压下的暗电流特性,并与研制的器件的实测结果进行了比较和讨论.模拟结果表明:在低偏压下,器件中的产生复合电流起主要作用,偏压增大时,隧道电流起主要作用,且In0.53Ga0.47As光吸收层的载流子浓度对器件的暗电流有很大的影响,实测器件特性与模拟结果完全符合.文中还对器件结面积和电极尺寸等对暗电流的影响进行了比较和分析.     

提高线性CCD测量水平的分析研究

为了提高线性CCD测量系统的测量精度,从影响系统的几个主要方面进行了分析研究,并提出相关的改善措施。除了详细论述了线性CCD传感器、光源成像系统、A/D转换器等器件系统外,还分析研究了信息采集、驱动电路设计方法和图像处理的软件算法。对CCD图像的噪声组成进行了较完整的分析,给出了其噪声的详细分类;根据各噪声的特点,提出了相应的噪声处理技术。     

p型接触界面氧影响SiC APD暗电流的机制研究

SiC雪崩光电二极管(APD)作为一种微弱紫外光探测器件,高探测灵敏度对器件暗电流水平提出极高要求。在SiC APD复杂的制备过程中,器件暗电流是极其敏感的,为了探索工艺中暗电流的影响因素并分析其机制,对四种不同工艺条件下制备的SiC APD进行对照分析,通过电流-电压曲线展现器件的输出特性,并结合扫描电子显微镜(SEM)来研究相关界面的表面特性,从而揭示漏电机制。研究表明,器件制备过程中界面氧的引入在高温退火过程中会诱导金属-半导体界面缺陷的形成,从而导致暗电流的急剧增加,这种缺陷的诱导机制还和p型接触金属密切相关。在器件制备过程中,在氧等离子体去胶等可能引入氧氛围的工艺步骤后,对外延片进行氢氟酸腐蚀以去除氧氛围能够有效降低器件的暗电流。     

Probing into Reverse Bias Dark Current in Perovskite Photodiodes: Critical Role of Surface Defects

Minimizing reverse bias dark current density (J_dark) while retaining high external quantum efficiency is crucial for promising applications of perovskite photodiodes, and it remains challenging to elucidate the ultimate origin of J_dark. It is demonstrated in this study that the surface defects induced by iodine vacancies are the main cause of J_dark in perovskite photodiodes. In a targeted way, the surface defects are thoroughly passivated through a simple treatment with butylamine hydroiodide to form ultrathin 2D perovskite on its 3D bulk. In the passivated perovskite photodiodes, J_dark as low as 3.78 × 10^-10 A cm^-2 at -0.1 V is achieved, and the photoresponse is also enhanced, especially at low light intensities. A combination of the two improvements realizes high specific detectivity up to 1.46 × 10¹² Jones in the devices. It is clarified that the trap states induced by the surface defects can not only raise the generation-recombination current density associated with the Shockley–Read–Hall mechanisms in the dark (increasing J_dark), but also provide additional carrier recombination paths under light illumination (decreasing photocurrent). The critical role of surface defects on J_dark of perovskite photodiodes suggests that making trap-free perovskite thin films, for example, by fine preparation and/or surface engineering, is a top priority for high-performance perovskite photodiodes.     

红外探测器暗电流测试方法研究

在红外集成光电系统中,暗电流及其噪声作为衡量探测器性能的关键指标,在工程上对其进行实际测试具有重要的意义.从工程角度提出了红外探测器暗电流的测试及分析方法.其主要思想是在红外成像系统中,通过改变黑体温度及积分时间,得到不同的拟和曲线,进而通过本文提出的方法计算出探测器的暗电流.     

InP基异质结界面暗电流C-V测试分析

采用电化学C-V测试方法,测量分析了InP/InGaAs/InP外延结构的I-V特性,对异质结界面的电学性质进行了表征和分析.采用LP-MOCVD生长技术,对不同界面生长条件的三种样品进行了I-V和XRD测试,得到了InP向InGaAs界面转换采用中断生长、InGaAs向InP界面转换采用As/P直接切换的优化生长方式.用逐层化学腐蚀的方法,对比分析了I-V特性与XRD测试结果的关系,论证了I-V测试结果的有效性,指出了表征异质结界面电学质量的简洁方法.     

硅基HgCdTe光伏器件的暗电流特性分析

对硅基HgCdTe中波器件进行了变温电流电压特性的测试和分析。测量温度从30K到240K，得到R0对数与温度的1000／T的实验曲线及拟合结果。同时选取60K、80K及110K下动态阻抗尺与电压V的曲线进行拟合分析。研究表明在我们器件工作的温度点80K，零偏压附近主要的电流机制是产生复合电流和陷阱辅助隧穿电流。要提高器件的水平，必须降低陷阱辅助隧穿电流和产生复合电流对暗电流的贡献。     

硅基HgCdTe光伏器件的暗电流特性分析

对硅基HgCdTe中波器件进行了变温电流电压特性的测试和分析。测量温度从30K到240K，得到R0对数与温度的1000／T的实验曲线及拟合结果。同时选取60K、80K及110K下动态阻抗R与电压V的曲线进行拟合分析。研究表明在我们器件工作的温度点80K，零偏压附近主要的电流机制是产生复合电流和陷阱辅助隧穿电流。要提高器件的水平，必须降低陷阱辅助隧穿电流和产生复合电流对暗电流的贡献。     

CCD辐射损伤效应及加固技术研究进展

综述了电荷耦合器件(CCD)在空间环境和核辐射领域中的辐射效应研究进展;阐述了不同粒子辐照CCD的损伤效应机理及暗电流、平带电压和电荷转移效率等敏感参数的退化机制;从制造工艺、器件结构、工作模式等方面介绍了CCD抗辐射加固技术;分析了CCD辐射效应研究的发展趋势。     

TDI CCD视频响应性能的高精度检测

TDI CCD主要应用于空间遥感和科学实验中,为了解决TDI CCD性能检测过程中精度不够高、检测方法不够准确等问题,提出了一套更为科学而准确的高精度TDI CCD性能检测方法。首先,增加TDI CCD视频信号的增益可调范围和视频AD的量化位数,尽可能高地提取出TDI CCD的噪声;其次,改变TDI CCD接收的辐照度,制定TDI CCD各项视频响应性能的检测方法;最后,提出TDI CCD各项视频响应的准确计算方法,确定测量不确定度。实验结果表明:和以前测量方法相比,暗电流信号和CCD噪声的测量不确定度减小了10倍,其他视频响应性能的不确定度也减小了5倍多,因此,现有测量方法提高了TDI CCD视频响应的检测精度和准确性。