伽马射线辐照对硅光电二极管性能的影响

研究了伽马()射线辐照对星上定标用硅光电二极管性能的影响。使用硅光电二极管分别接受20 krad(Si)、35 krad(Si)、50 krad(Si)总剂量的射线辐照,对比了器件在不同辐照剂量下暗电流及光谱响应度的变化。结果显示在35 krad(Si)以下剂量照射下,硅光电二极管暗电流及光谱响应度均未发现明显的变化,在50 krad(Si)剂量照射下,参试样品出现暗电流增加的现象,但该变化在定标器应用过程中带来的影响可以忽略。试验结果表明,参试的硅光电二极管在空间辐照环境下具有良好的稳定性及可靠性,可以作为在轨定标器可见波段探测单元备选器件。     

短波红外In0.53Ga0.47As探测器的实时γ辐照研究

空间应用短波红外InGaAs探测器的性能不断提高,对辐照损伤越来越敏感.通过实时测试的方法,研究了不同剂量和不同剂量率的γ辐照对晶格匹配In0.53Ga0..47As探测器电流-电压特性的影响.发现在反向偏压下,辐照在器件中引起的光电流约为2 nA.辐照还会在器件引入累积损伤,导致器件的暗电流增加,并且在辐照结束后的十几分钟内不会发生恢复.当剂量率一定时,器件暗电流随着辐照剂量的增加而增大,但增大的速度趋于变缓.当总剂量一定时,器件接受的辐照剂量率越大,其暗电流的增加越多.     

硅光电二极管快中子和氧离子的辐照效应

研究了硅光电二极管经快中子（注入剂量为１０＾１１ｃｍ＾－２，能量２．４５ＭｅＶ）和Ｏ＾＋＋＋（注入剂量为１０＾１０ｃｍ＾－２，能量１２ＭｅＶ）辐照后光电参数的变化规律，并通过光谱光电流的变化，对辐照损伤的空间分布进行了分析。结果表明，两种辐照垃引起器件的光电流下降，暗电流增加，在本实验条件下，快中子造成的损伤轻微且均匀地分布在整个器件体内，而Ｏ＾＋＋＋，辐照损伤区集中在器件表面附近，其损伤国快中子     

硅基锗PIN红外探测器的数值模拟研究

本文基于漂移扩散模型,对硅基锗PIN红外探测器的电流特性随应变、Ge吸收层厚度、吸收层掺杂浓度的变化进行了数值模拟,并给出了一种器件优化设计方案.研究结果表明,当Ge应变从0增加到0.3%时,器件的暗电流增大了约50%;当Ge吸收层厚度从1μm增加到4μm时,器件的暗电流降低了近80%,量子效率增大了近1倍;当吸收层的掺杂浓度由1×1014cm-3增大2个量级时,器件的光电流降低了近60%.综合考虑吸收层厚度对器件量子效率和暗电流的影响以及吸收层掺杂浓度对光电流的影响,对硅基锗PIN红外探测器的外延锗吸收层进行了设计:外延生长厚度为4μm,掺杂浓度为1×1014cm-3,以期能为提高器件性能和制备实际器件提供良好的依据.     

提高光电二极管光/暗电流比值的途径

本文讨论提高光电二极管光电流与暗电流比值的一种方法。其要点是显著地减小PN结的面积。由于利用了侧向收集效应,光电流减少不多而暗电流明显地减小。     

高速InGaAs光电探测器γ辐照实验研究

高速InGaAs光电探测器在天基平台中的应用正逐渐广泛,研究空间辐射环境对高速InGaAs光电探测器性能的影响有着重要意义。采用实时测试法,研究了不同剂量及不同剂量率的γ辐照对高速InGaAs光电探测器响应度、3dB带宽及暗电流特性的影响,通过器件性能实时测试分析发现,器件的暗电流随辐照剂量或剂量率的增加而增大,而响应度、3dB带宽基本不变。     

10 Gbit/s 850 nm pin光电二极管

GaAs pin光电二极管在数据通信领域发挥着重要的作用,在综合考虑了高速光电探测器的频率特性和响应度的基础上,给出了AlGaAs/GaAs pin光电二极管结构参数的最优化设计,使其在频率响应特性上满足10 Gbit/s的要求。着重研究了在半导体制作工艺中所涉及的光刻、腐蚀、表面钝化以及欧姆接触等问题,研制出暗电流小、响应速率高、响应度高而且可靠性良好的短波长高速pin光电二极管。在产品应用之前的可靠性测试中,老化时间大于2 000 h的情况下仍能保持良好的暗电流特性,满足工业化生产的条件。     

带SiN_x钝化膜的平面InGaAs-pin光电二极管的老化试验——电化学腐蚀机理

本文介绍SiN_x为钝化膜的平面InGaAs光电二极管在高温老化过程中所观察到的一种新的失效机构,SiN_x是用等离子淀积形成的。失效是由于二极管的暗电流灾难性的增加引起的,这种失效与SiN_x层保护下的半导体表面的电化学氧化有关。在85℃,相对温度为85%(r·h),10伏偏压下对光电二极管作老化试验,在就地不时地监视暗电流的变化情况。中位寿命比在85℃、65%r·h·低湿度老化条件下短,为     

一种低暗电流高响度InGaAs/InP pin光电探测器

分析了InGaAs/InP pin光电探测器暗电流和响应度的影响因素,并对MOCVD外延工艺以及器件结构进行优化,从而提高器件响应度和降低暗电流。采用低压金属有机化学气相沉积设备(LP-MOCVD)成功制备了InGaAs/InP pin光电探测器,得到了高质量的晶体材料,InGaAs吸收层的背景浓度低于4×1014 cm-3。利用扩Zn工艺制作出感光区直径为70μm的平面光电探测器。测量结果显示,在反偏电压为5 V时,暗电流小于0.05 nA,电容约为0.4 pF。此外,在1 310 nm激光的辐照下,器件的响应度可达0.96 A/W以上。     

电气和电子工程用材料科学

TB43 98020()38钝化膜抗y辐照的研究/张济龙(西南农业大学)刀半导体杂志一1997,22(4)一17一20 研究了几种不同的钝化膜的,辐照特性,初步揭示出单纯的510:膜不具备抗,辐照的能力,厚度为ro如m涂有聚酞亚胺的510:膜当辐照剂量小于飞护拉德(si)时具有良好的抗7辐照作用。同时指出了     

InGaAs短波红外探测器的偏振响应特性分析

在偏振成像和激光功率测量技术领域,凡涉及偏振光的定量测量,都会由于光束的偏振态对探测器的影响而产生显著的误差.这种现象主要是由于许多类型的光探测器存在偏振敏感响应引起的.本文对光电探测器的偏振响应进行了分析,推导了光电探测器偏振相关损耗的斯托克斯模型.分析了SiNx钝化膜对InGaAs探测器偏振响应的影响.结果表明,无SiNx钝化膜时,随着入射角度的增加,偏振响应损耗明显增加,而随着波长的增加,偏振响应损耗明显降低;采用SiNx钝化膜时,随着波长的增加,偏振响应损耗先减小后增加.由于设计的SiNx薄膜的增透中心波长为1550nm,1310nm波长处的偏振响应损耗大于1550nm处的偏振响应损耗.     

Study of reverse dark current in 4H-SiC avalanche photodiodes

Temperature-dependent current-voltage (I-V) measurements have been used to determine the reverse dark current mechanisms in 4H-SiC avalanche photodiodes (APDs). A pn junction vertical mesa structure, passivated with SiO/sub 2/ grown by plasma enhanced chemical vapor deposition, exhibits predominate leakage current along the mesa sidewall. Similar APDs, passivated by thermal oxide, exhibit lower dark current before breakdown; however, when the temperature is higher than 146/spl deg/C, an anomalous dark current, which increases rapidly with temperature, is observed. This current component appears to be eliminated by the removal of the thermal oxide. Near breakdown, tunneling is the dominant dark current mechanism for these pn devices. APDs fabricated from a pp/sup -/n structure show reduced tunneling current. At room temperature, the dark current at 95% of breakdown voltage is 140 fA (1.8 nA/cm/sup 2/) for a 100-/spl mu/m diameter APD. At a gain of 1000, the dark current is 35 pA (0.44 /spl mu/A/cm/sup 2/).     

热丝CVD法沉积超薄α-Si∶H钝化膜

采用热丝化学气相沉积法在n型直拉单晶硅圆片表面双面沉积厚度为10 nm的本征非晶硅(α-Si∶H)薄膜.利用光谱型椭偏测试仪和准稳态光电导法研究热丝电流、H2体积流量和热丝与衬底之间的距离对α-Si∶H薄膜结构和钝化效果的影响.结果表明,热丝电流为21.5～23.5 A时,钝化后硅片的少子寿命随着热丝电流的增加呈现先增加后降低的趋势,热丝电流为23.0A时,钝化效果最好;H2体积流量为5～ 20 cm3/min时,少子寿命随着H2体积流量的增加呈现先增加后降低的规律,体积流量为15 cm3/min时,钝化效果最好;热丝与衬底间距为4～5 cm时,随着间距的增加,薄膜的结构由晶化向非晶化转变,在间距为4.5 cm时硅片的钝化效果达到最优.     

Bake stability of long-wavelength infrared HgCdTe photodiodes

The bake stability was examined for HgCdTe wafers and photodiodes with CdTe surface passivation deposited by thermal evaporation. Electrical and electrooptical measurements were performed on various long-wavelength infrared HgCdTe photodiodes prior to and after a ten-day vacuum bakeout at 80°C, similar to conditions used for preparation of tactical dewar assemblies. It was found that the bakeout process generated additional defects at the CdTe/ HgCdTe interface and degraded photodiode parameters such as zero bias impedance, dark current, and photocurrent. Annealing at 220°C under a Hg vapor pressure following the CdTe deposition suppressed the interface defect generation process during bakeout and stabilized HgCdTe photodiode performance.     

High Detection Sensitivity of Ultraviolet 4H-SiC Avalanche Photodiodes

We report 4H-SiC p-i-n avalanche photodiodes (APDs) with very low dark current. When biased for a photocurrent gain M of 1000, a 100-mum-diameter device exhibits dark current of 5 pA (63 nA/cm²), corresponding to primary multiplied dark current of 5 fA (63 pA/cm²). The peak responsivity at unity gain is 93 mA/W (external quantum efficiency = 41%) at lambda = 280 nm. The excess noise factor corresponds to k = 0.1. Detection of several tens of femtowatts of ultraviolet light is reported.     

SiO2钝化膜对i-GaN肖特基探测器性能的影响

在采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长的非故意掺杂的i-GaN材料上制备了平面结构肖特基探测器;利用磁控溅射在探测器的两个电极隔离区域生长SiO2钝化膜;并对这些器件的性能进行了表征。通过与没有SiO2钝化膜的肖特基探测器性能比较,结果表明：SiO2钝化膜能显著地降低器件的反向漏电流,同时并不影响器件的正向开启电压;在光波长范围为300～365nm,探测器的响应率显著地提高。产生这些变化可能是SiO2钝化膜减少了肖特基探测器电极隔离区域表面缺陷的缘故。     

ZnO薄膜紫外探测器的光电性质

采用直流反应磁控溅射的方法制备ZnO薄膜, 用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见光谱仪(UV-Vis)分别表征ZnO薄膜的晶体结构和表面形貌等特征。并用此材料制备Au/ZnO/Au金属-半导体-金属(MSM)结构光电导型ZnO薄膜紫外光探测器。实验结果表明, ZnO探测器在360 nm出现明显光响应,其光电流为2.5 mA, 在5 V偏置电压下暗电流为250 μA; ZnO紫外探测器在250～380 nm的紫外波段, 探测器有很明显的光响应, 且光电流响应比较平坦; 在380～430 nm区域, 光响应明显下降; 其光响应的上升与下降弛豫时间分别为20 s与80 s。从光谱响应图中可以看出紫外(360 nm)比可见区(450 nm)的光响应高出3个数量级, 薄膜表面存在的缺陷(如氧空位)在ZnO紫外探测器的光电效应中有重要作用。     

色散效应对钝化硅太阳电池减反射膜系设计的影响

在考虑折射率色散效应基础上,以加权平均反射率作为评价函数,通过智能优化算法对空间硅太阳电池减反射膜进行优化设计,得到了最佳的膜厚参数,并与不考虑色散下设计的减反射膜进行了比较。对MgF2/TiO2,SiO2/TiO2双层减反射膜,与不考虑色散情形相比,考虑色散下优化后的最小加权平均反射率分别减小了36.6%和37.6%;对具有厚度为15 nm的SiO2钝化层的硅太阳电池的MgF2/TiO2,SiO2/TiO2减反射膜重新优化设计,与不考虑色散情形相比,考虑色散下优化后的最小加权平均反射率分别减小了43.9%和33.7%;对具有不同厚度钝化层的空间硅太阳电池,在考虑色散下进行了减反射膜的优化设计。结果发现,随着钝化层厚度的增加,所得减反射膜的最小加权平均反射率也随之增大,减反射效果越来越弱。最后,在考虑与未考虑色散情形下,将钝化层膜厚也作为反演参量后重新设计。结果表明:在色散情形下所设计的减反射膜更佳,对于MgF2/TiO2/SiO2（钝化层）膜系,最佳膜厚参量为d1（MgF2）=97.6 nm,d2（TiO2）=40.2 nm,d3（SiO2）=4.9 nm;对于SiO2/TiO2/SiO2（钝化层）,最佳膜厚参量为d1（SiO2）=85.1 nm,d2（TiO2）=43.4 nm,d3（SiO2）=1.8 nm。     

具有超晶格缓冲层的量子阱激光器的研制

在衬底表面制作超晶格缓冲层可以有效地掩埋体材料的缺陷，使阈值电流大幅度降低，光功率成倍增长。所研制出的量子阱激光器室温脉冲平均线性光功率大于２０ｍＷ（未镀反射膜），波长为７７８ｎｍ，最低阈值电流为３０ｍＡ，阈值电流密度为４００～６００Ａ／ｃｍ２，谱线宽度为５ｎｍ。     

Photoelectric characteristics of diodes in prototype photosensitive pixels for a monolithic array infrared photodetector

Test photodiodes in the form of mesa structures with different areas from 30 × 30 to 100 × 100 μm in size are fabricated based on a Cd _x Hg_{1 − x} Te/Si structure at x = 0.235, grown by molecular-beam epitaxy (MBE). The current-voltage characteristics of the diodes are measured in the dark and under background light conditions. The experimental results are compared with theoretical calculations. It is found that the dependence of the photodiode photocurrent and dark current on the mesa structure size appears in the mesa size ranges from 30 × 30 to 80 × 80 μm. The dark current decreases and the photocurrent increases with decreasing mesa size. The mechanisms affecting the behavior of current-voltage characteristics are discussed.