高性能碲镉汞探测器

碲镉汞对于红外工业的热成象来说是最重要的探测器材料。事实说明,这种材料极适于制作2～14微米的探测器,现已有光导阵列器件、光电二极管阵列器件,还有焦平面信息处理等更先进的器件。光导器件用的是一种“n”型材料,是用布里奇曼法在本公司生长的。由于有了这种技术,再加以对工艺作了深入的研究,从而使材料达到了很高的质量。近几年来,器件的性能和设计的选择性都有了很大的提高。8～14微米和3～5微米光导探测器的典型性能数据见表1。尤其要指出的是这些阵列器件的响应率和D~*的均匀性都很好,1/f拐点频率很低。     

CO_2激光器用快速碲镉汞探测器

CO_2激光辐射的探测,在激光测距和风速测量等应用中日显重要。测距用脉冲激光器可直接接收,测风速要用连续激光器,须用外差接收。通常脉冲系统要求探测器的上升时间为50毫微秒或更短一些,亦即带宽为3～5兆赫,这种系统还要求接近背景限的高探测率。光导碲镉汞可以达到高D~*,利用少数载流子扫出也可达到要求的带宽。碲镉汞光电二极管也是适合的。然而,实际上作者并没有做出高D~*的光导探测器。外差系统要求带宽要宽,达100兆赫或更宽一些,只有光电二极管才能满足此要求。碲镉汞由于介电常数低,它在响应速度方面较     

UTC-PD和RTD单片集成的器件模拟研究

单行载流子光电二极管与共振隧穿二极管单片集成器件是一种新型高速光电探测器,也是高速光电单稳双稳转换逻辑电路的一个基本单元。用Atlas软件对该集成电路单元进行了直流和交流特性的模拟研究,模拟得到的3dB带宽最高可达9THz。模拟发现,光照强度、吸收层厚度、掺杂浓度、收集层浓度是影响器件3dB带宽的主要因素。研究了器件材料参数、结构参数与器件3dB带宽之间的关系,并得到在现行工艺下优化后的单行载流子光电二极管和共振隧穿二极管单片集成器件的工艺参数,模拟出3dB带宽为1.03THz。同时,对器件模拟和半导体工艺间的误差进行了分析和估计。这一工作为单行载流子光电二极管和共振隧穿二极管单片集成器件的设计和研制提供了工艺参数基础。     

半导体光电二极管和有关器件

半导体结器件(光电二极管、光电晶体管,等等)是0.1微米—1微米波长范围内的一种重要的探测器。光电二极管同光电导体相比,其主要优点是有高频响应。原因在于光电二极管的频率响应是由耗尽层电容和受激载流子的渡越时间所确定,而不是象光电导体那样由少数载流子的寿命或俘获时间所确定。本文阐述半导体结光电探测器的某些性能,重点在光电二极管方面。     

通讯系统中的碲镉汞光电二极管

为了在广泛范围内给红外系统提供高性能探测器,研究了蹄镉汞材料和光电二极管制造工艺。首先强调的是安排10.6微米激光的探测器,即使设计和制造的探测器复盖1.5～14微米的红外波谱。因为光通讯所考虑的主要激光光源是10.6微米的CO_2激光,所以本文的主题是考虑在该波长上影响探测器性能的因素。本文对影响光电二极管性能的基本材料、掺杂浓度和载流子的传输进行了讨论。此外,介绍了特殊应用的光电二极管设计中的折衷考虑,同时介绍了在材料和制造工艺改进后预计可以得到的性能。     

美国霍尼威尔公司单元和多元光导碲镉汞探测器

测试条件和性能参数:D_λ~*是在11.5±1微米峰值波长、10千赫频率、60°视场、300K背景温度和77K工作温度下测量的。探测器阻抗≥10欧,光导时间常数=500毫微秒。窗口材料为Irtran Ⅱ(8～14微米)。探测器尺寸误差±10％～±7.5％、所列性能包括窗口损耗。可以订制高或低D~*、非标准尺寸、阵列、不同频率(小尺寸器件可低达500赫)、不同视场、不同截止波长器件。     

窄禁带半导体光电二极管的最新进展（上）

当前红外探测器的许多研究工作是致力于改进单元器件和大规模电子扫描列阵器件的性能,致力于获得较高的探测器工作温度。研究工作的另一个重要目标是促使这些红外探测器价格更便宜,使用更方便。本文提出了窄禁带半导体光电二极管性能的调研情况,讨论了各种红外光电二极管技术的最新进展,这些器件是：ＨgCdTe光电二极管、ＩnSb光电二极管、可替代ＨgCdTe的由Ⅲ－Ⅴ族和Ⅱ－Ⅵ族元素组成的三元合金光电二极管,以7及单片硫化铅一类的光电二极管。调查了这些光电二极管的性能,它们的工作波段包括：短波红外（ＳＷＩＲ）：１μm－３μm;长波红外（ＬＷＩＲ）：８μm－１４μm。与其它类型的光子探测器相比,ＨgCdTe探测器的工作温度较高,在中波红外区域,ＨgCdTe探测器使用热电致冷器工作,器件性能可能达到背景限水平,而长波ＨgCdTe红外探测器则需要工作在大约１００Ｋ的温度。与其它探测器比较焉,ＨgCdTe探测器的特点是吸收系数和量子效率较高,而热产生速率则相对较低。     

碲镉汞光导器件的交叠结构与性能

光数载流子扫出效应是限制碲镉汞（ＨｇＣｄＴｅ）光导器件性能提高的重要因素之一。交叠结构的光导器件能有效地消除少数载流子扫出效应，就结构的尺寸问题，进行了理论分析和实验，实验结果与理论符合，器件呼应率有较大的提高。     

红外探测器D参数测量

本文以PbS探测器为例谈红外探测器的D~*参数测量。内容包括:D~*系统;系统K值;系统D~*曲线的马鞍形特性;系统标准化的建议。一、D~*系统如图1所示,D~*测量系统主要由黑体、黑体控温器、辐射调制器、光电转换电路、选频放大器等组成。除用来测量黑体温度的电位差计和测量探测器信号及噪声电压的选频放大器外,其余部件可自行设计制造。根据黑体发射辐射的方向不同,笔者设计了三     

AlGaN基p-i-n光电探测器负响应现象研究

对AlGaN基p-i-n光电探测器的负光电响应特性进行研究,从实验上证实了器件中p型接触电极的肖特基特性是导致该现象的主导因素.不同偏压下的响应光谱表明,这些AlGaN光伏器件中存在较为明显的光导响应特性.光照和暗背景条件下的C-f曲线验证了器件中的持续光电导特性,而高铝组分铝镓氮材料内存在的大量缺陷被认为是该现象的起因.系统地研究了AlGaN基p-i-n光电探测器存在的负响应现象及其微观机理,为铝镓氮基日盲器件光电性能的优化提供了重要参考依据.     

前置放大器与高阻抗有机光导探测器的匹配研究

红外有机半导体探测器是一个新兴红外研究领域,并有着广阔的、诱人的应用前景.而与之匹配的前置放大器,不但是展现材料和器件光电特性的核心部件,而且其性能将最终制约探测器的应用范围.研究了红外有机半导体光导探测器与前置放大器的偏置方式、耦合方法和噪声特性等关键技术,并结合实验测试结果,系统讨论了有机高阻光导探测器与前置放大器匹配设计的一般规律.     

等离子体增强型ZnO基纳米线异质结阵列光电探测器

低维ZnO基光电探测器具有高响应性和高光子吸收能力。然而,ZnO较窄的吸收范围以及较低的光生载流子寿命限制了低维ZnO材料在光电子学中的潜在应用。该研究展示了一种零维(0D)金属纳米等离子体增强氧化锌纳米线(ZnO)-硒化锌(ZnSe)异质结阵列的新型光电探测器。与基于单纯ZnO纳米线阵列的探测器件比较表明,该探测器具有优异的光电响应性能。在可见光作用下,该器件的响应度和平均上升(下降)时间分别为1.7 mA/W和1.812 ms (1.803 ms),在10 h连续测试中表现出优异的稳定性,为开发高性能光电探测器提供了一种低成本、可规模化的方法,有望在可穿戴设备、光通信系统、环境传感器等多方面得到应用。     

快速InP:Fe光导探测器

最近,人们对亚毫微秒载流子寿命光电导体用作快速光电探测器产生了兴趣。这种器件在应用中受到限制主要是由于减少了载流子寿命,同时也缩短了寿命时间。高速光电导体的潜在优点是:有高的电流响应;有大的动态范围;有内光导增益;制作简单。据最近报导,InP:Fe光电导体响应速度高的原因是由于半导体晶体内的复合机构,因而也直接与晶体中Fe的浓度有     

碲镉汞光伏和光导焦平面阵列

将基于光电二极管和光电导体的碲镉汞(HgCdTe)红外焦平面阵列加以比较,包括两类探测器的读出结构、各种结构的信噪比(SNR)分析、以及耦合器件的噪声要求。讨论了线列光导红外焦平面阵列的可行性。介绍了这种新型红外焦平面阵列的重要性。     

HgCdTe红外焦平面工艺的进展

本文评述HgCdTe红外探测器焦平面工艺的进展,并对其最大潜力作了估价。 HgCdTe是可调禁带的合金半导体材料,可作成波段在2～14微米内的红外探测器。光导HgCdTe探测器阵列现在已被许多红外系统所采用。霍尼威尔公司和其他一些地方正进一步提高HgCdTe光电二极管的工艺水平,而成结技术对复杂的多元焦平面特别适合。本文小结了2～14微米光谱范围内红外焦平面工艺的进展及其可获得的最佳性能。文中评述了HgCdTe光电二极管与硅电荷耦合器件集成多元两维镶嵌阵列焦平面的方案和进展。最后,对HgCdTe红外电荷传输镶嵌焦平面的潜力作了评价。     

1.54μm APD光电探测器组件的研制及应用

主要从长波长人眼安全测距方面讨论和研究了InGaAs雪崩光电二极管的前置放大器的电路原理和参数的设计以及光电探测器组件混合集成.着重从激光测距方面的应用探讨了由InGaAs雪崩光电二极管组成的激光接收器的应用电路的选择和设计.从测距使用的角度对InGaAs雪崩光电二极管的光电特性与偏置电压的关系进行了测试,从而了解该器件与硅雪崩二极管的光电性能的差异,从而为更好的应用InGaAs雪崩光电二极管提供参考和依据.研制的InGaAs雪崩光电二极管探测器组件及接收器在激光测距机中进行了测距应用,在激光能量为7毫焦耳测距集中进行测距,初步达到了要求.     

一种测定p型HgCdTe中空穴浓度的常规方法

近年来用CMT制作光电二极管的兴趣有所增长。CMT光电二极管可供电子扫描混合焦平面列阵使用。目前大多数器件是使用一块带n型表面的少型薄片制造的,该n型表面层是通过离子注入或扩散当中任何一种方法产生的。在两种类型的结中,R_0A乘积依赖于p型衬底的净掺杂浓度。例如在离子注入结中,如果衬底的掺杂浓度太高,即使在零偏压下,结的隧道电流也可限制其性能。要获得具有高零偏压的结面电阻—R_0A之积[1]—的离子注入探测器,就必须将载流子浓度确定为1×10~(16)cm~(-3)或者更小一些。     

微型化太赫兹集成器件的前沿技术进展

针对国际上太赫兹器件技术进展予以概括和分析,提炼出共振隧穿二极管、单向载流子传输光电二极管2种可行的小型化器件方案。在材料生长和器件结构方面分析了太赫兹波的产生原理和难点,在系统应用方面解释了短距离高速通信的实用案例。目前,采用共振隧穿二极管已实现2.5 Gbps速率的300 GHz无线通信演示实验,采用单向载流子传输光电二极管在该频点下实现了12.5 Gbps的无线通信实验。     

高量子效率和高增益多元混成光电探测器的研制

一种由光电阴极和多元雪崩二极管构成的混成光电探测器在几年前已研制出来．先前的研究表明,通过减少多元雪崩二极管入口处耗尽层中电荷损耗的波动,这种器件在高分辨率光子计数方面的潜能可望得到进一步增强．本文报导新研制的混成光电探测器,其封装的多元雪崩二极管具有更薄的耗尽层．实验证明,新的混成光电探测器具有高得多的能量分辨率,它能更清楚地计数至9个光电子．本文还讨论了如何提高混成光电探测器的光电阴极的灵敏度。     

无催化剂气相沉积法直接制备用于紫外光检测的氧化锌纳米线网

对于环境检测和高速光通信而言,高性能紫外光电探测器是关键。利用气相沉积法在无催化剂条件下制备氧化锌纳米线网,在纳米线网上直接制备光电器件的性能得到了提高。结果显示,纳米线网光电探测器的光电流为60 A,大约是单根纳米线光电器件光电流的15倍。详细讨论纳米线网光电探测器的响应机制发现,在纳米线网内,纳米线与纳米线之间的结势垒高度决定了纳米线内部载流子的传输。当紫外光照射纳米线网光电探测器时,纳米线与纳米线之间结势磊高度的快速变低,从而提高光电器件的性能。