中波双色光伏型HgCdTe红外探测器模拟研究

基于二维数值模型,对光伏型中波(MW1/MW2)HgCdTe双色红外探测器作了模拟计算,器件采用n-p-p-p-n结构、同时工作模式.计算了双色器件光谱响应及量子效率,重点分析了两个波段间的信号串音问题,以及高组分势垒层的作用.模拟结果显示,MW1(中波1,波长较短)对MW2(中波2,波长较长)的串音是辐射透过MW1区在MW2区中吸收引起的,串音与光吸收比近似成正比,而载流子扩散效应可以忽略不计.高组分阻挡层对载流子扩散引起的串音有显著的抑制作用,如果没有势垒层,载流子扩散引起的串音十分明显,甚至成为串音的主导因素.对于60×60μm2探测单元MW1和MW2的结电容大约为1.75pF/pixel.     

双色焦平面红外探测器相对光谱串音研究

提出了一种评价双色探测器的相对光谱串音的模型及测试方法。为验证模型及测试方法的可行性,采用分子束外延锗基叠层异质结构碲镉汞薄膜材料,研制了微台面结构短波/中波双色红外焦平面探测器原理器件,进行了相对光谱串音测试,归纳出3种主要的相对光谱串音模式,并结合材料、器件结构和工艺特点,分析了相对光谱串音的成因。     

InAs/GaSb超晶格和M结构超晶格能带结构研究

本文通过k?p方法研究了传统InAs/GaSb超晶格和M结构超晶格的能带结构.首先,计算了不同周期厚度的InAs/GaSb超晶格的能带结构,得到用于长波超晶格探测器吸收层的周期结构.然后,计算了用于超晶格长波探测器结构的M结构超晶格的能带结构,并给出长波InAs/GaSb超晶格与M结构超晶格之间的带阶.最后,基于能带结...     

多碱光电阴极膜厚对阴极灵敏度的影响研究

叙述了多碱光电阴极光谱反射的特点,测量了超二代微光像增强器多碱光电阴极的光谱反射曲线,分析了光谱响应曲线产生干涉加强峰和干涉减弱峰的原因,比较了不同膜层厚度多碱阴极光谱反射曲线的区别。根据能量守恒定律,利用实测的多碱光电阴极光谱反射率和光谱透过率,计算出多碱光电阴极的光谱吸收曲线,通过研究不同厚度多碱阴极的光谱吸收,发现多碱光电阴极膜层厚度加厚并不会提高其对所有波段光吸收率的特点。厚度增加只会增加短波和长波的光吸收率,但中波的光吸收率不会增加反而下降,这是由于受到光谱反射的影响。阴极膜层的厚度既影响光谱反射和光谱透过,又会影响光谱吸收,因此也影响多碱阴极的光谱响应,所以多碱光电阴极的膜层厚度是影响多碱光电阴极灵敏度的一个关键参数。实践证明,转移式技术制作的多碱光电阴极膜层厚度也存在一个最佳值,超过这一最佳厚度,阴极的灵敏度不增反降,这是因为红外光谱响应增加不多,但中波光谱响应下降很多。所以对转移式多碱光电阴极而言,实践证明当膜层厚度达到最佳厚度时,膜层呈现淡红色,在制作过程中要控制好阴极膜层的厚度,这样才可能获得较高的阴极灵敏度。     

中长双色红外焦平面探测器组件技术研究

在(211)B碲锌镉衬底上,采用分子束外延生长制备了PPP型中长双色碲镉汞材料,通过台面孔刻蚀、侧壁钝化等工艺,实现中长双色640×512红外焦平面探测器组件研制。中长双色碲镉汞材料测试结果表明,表面宏观缺陷(2～10μm)密度统计分布约773 cm^-2,同时对材料进行了XRD双晶衍射半峰宽(FWHM)测试和位错腐蚀坑(EPD)统计,XRD测试FWHM约31.9 arcsec,EPD统计值约为5×105 cm^-2;双色器件芯片台面刻蚀深度达到8μm以上,深宽比达到1∶1以上,侧壁覆盖率达到72.5%。中长双色红外焦平面组件测试结果表明,中波波长响应范围为3.6～5.0μm,长波波长响应范围为7.4～9.7μm,中波向长波的串音为0.9%,长波向中波的串音为3.1%,中波平均峰值探测率达到3.31×1011 cm·Hz1/2/W,NETD为17.7 mK;长波平均峰值探测率达到6.52×1010 cm·Hz1/2/W,NETD为32.8mK;中波有效像元率达到99.46%,长波有效像元率达到98.19%,初步实现中长双色红外焦平面组件研制。     

4H-SiC紫外光电探测器光电特性随温度变化的研究

利用光电流谱法研究了300K到60K温度范围内的p-i-n结构4H-SiC紫外光电探测器的暗电流及相对光谱响应特性。研究发现随着温度的降低,探测器的暗电流和相对光谱响应都逐渐减小;而且,反向偏压越高,暗电流减小的速率越大。在零偏压下,随着温度的降低,器件的温度从300K降低到60K时,相对光谱响应的峰值波长先向短波方向移动,后向长波方向移动,在60K时移至从272nm附近移至282nm附近;同时观察到探测器的相对光谱响应范围略有缩小,。此外,我们对器件并讨论了温度变化对器件p、i、n各层产生的光电流随温度变化的机理进行讨论,提出了可以通过减少i层缺陷和适当减小n层的掺杂浓度的方式来提高器件的相对光谱响应。     

HgCdTe组分异质结的生长与表征

采用富碲水平推舟液相外延生长方式,在(111)晶向的碲锌镉衬底上生长了双层组分异质HgCdTe外延薄膜,并对生长后的薄膜质量进行了评价.使用染色法和红外透射光谱数值拟合的方法,对两层薄膜的厚度进行了表征,并建立了一个双层薄膜纵向组分分布模型;对材料的电学参数进行测量的结果显示,双层异质液相外延样品中长波层的载流子迁移率较之单层液相外延样品略高,原因可能是中波覆盖层对长波外延层起到了钝化作用.     

HgCdTe组分异质结的生长与表征

采用富碲水平推舟液相外延生长方式,在(111)晶向的碲锌镉衬底上生长了双层组分异质HgCdTe外延薄膜,并对生长后的薄膜质量进行了评价.使用染色法和红外透射光谱数值拟合的方法,对两层薄膜的厚度进行了表征,并建立了一个双层薄膜纵向组分分布模型;对材料的电学参数进行测量的结果显示,双层异质液相外延样品中长波层的载流子迁移率较之单层液相外延样品略高,原因可能是中波覆盖层对长波外延层起到了钝化作用.     

空穴阻挡层对有机发光二极管寿命的影响

为研究空穴阻挡层对有机发光二极管寿命的影响,制备了含有空穴阻挡层的典型双层结构有机发光二极管,其中八羟基喹啉铝(Alq3)为发光层和电子传输层,BCP 为空穴阻挡层.器件的寿命随着发光层的厚度减小而降低,实验结果表明积累在发光层的空穴和激子可能是影响器件寿命的主要原因之一.     

BCP层对蓝光有机电致发光器件效率的影响

采用真空热沉积的方法,在常规的三层器件基础上,通过改变空穴阻挡层BCP的厚度,制备了具有结构为氧化铟锡(ITO)/N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine(NPB)/2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenan throline(BCP)/Hydroxyquinoline aluminum(Alq3)/Mg:Ag的双异质结的有机电致发光器件.结果表明,当空穴阻挡层BCP的厚度从0.1 nm逐渐增加到4.0 nm时,器件的电致发光光谱实现了从绿色到蓝绿色再到蓝色发射的转变.同时,空穴阻挡层BCP起到了调节载流子复合区域和改变器件发光颜色的作用,并且通过详细的器件结构优化证明一定厚度的BCP层显著地提高了蓝光器件的效率,达到了7.3 lm/W.     

获得一维光子晶体最大带隙的介质宽度精确组合

采用传输矩阵法对一维光子晶体的带隙结构进行了研究.当介质层的宽度发生改变时,带隙也随之相应地发生变化.数值分析结果表明:通过对介质层不同厚度的组合可获得连续且更大的带隙,运用此方法可在不改变光子晶体材料总体介质厚度的情况下获得理想的滤波效果.     

A new polarization-insensitive 1.55-μm InGaAsP-InGaAsPmultiquantum-well electroabsorption modulator using astrain-compensating layer

In a conventional polarization-insensitive multiquantum-well electroabsorption modulator, it is normal to apply tensile and compressive strain on the well and the barrier, respectively. But the main disadvantages of such a structure are a low conduction band offset (0.04-0.06 eV), a high heavy-hole band offset (0.20-0.24 eV), and a relatively large well thickness (110-120 Å). We propose a new method of overcoming these disadvantages by placing a tensile strain on both the well and the barrier and compensating for them with a compressive strained intrinsic layer     

AlInN/AlGaN复合势垒增强模GaN HFET

通过自洽求解薛定谔方程和泊松方程计算了势垒层挖槽过程中沟道阱能带和电子气密度的变化.研究了异质界面上极化电荷的大小和位置对沟道阱能带和能带剪裁力度的影响.发现帽层/势垒层界面上的界面阱会导致沟道电子波函数渗透到势垒层,引起能带畸变,降低电子的二维特性和输运性能.选用复合势垒并优化设计异质界面的能带带阶、极化电荷和AlN...     

AlGaN/GaN异质结构中的极化工程

从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发,研究了AlGaN/GaN量子阱电子气密度随Al组份比、势垒层厚度和栅压的变化,比较了能带带阶和极化电荷对沟道阱能带和电子气特性的影响,研究了在势垒层和缓冲层中夹入AlN及InGaN薄层的作用,计算了AlGaN/GaN/AlGaN双异质结的能带,最后探讨了势垒层能带的优化设计,提出了剪裁势垒层能带来钝化表面的新方法。     

Dual-band infrared detectors

IntroductionMulticolor capabilities are highly desirable foradvance infrared(IR) systems.Systems that gatherdata in separate IR spectral bands can discriminateboth absolute temperature and unique signatures ofobjects in the scene.By providing this new dimensionof contrast,multiband detection also enables ad-vanced color processing algorithms to further im-prove sensitivity above that of single- color devices.This is extremely important for the process of identi-fying temperature difference b…     

一维光子晶体透射率的数值模拟

根据光子晶体的电磁特性,求解麦克斯韦方程,应用传输矩阵法求解一维光子晶体中电磁波传播的透射率特性,通过改变构成一维光子晶体的层数、材料折射率和材料厚度,得到层数变化对禁带宽度变化影响不大,折射率差值增大时带隙宽度也逐渐增大,两介质厚度有一定厚度差比厚度一样时形成较宽带隙。     

1维光子晶体的能带结构分析

为了分析研究1维光子晶体的结构参量对其能带结构的影响,并把这种影响作用应用到滤波器的设计中,采用传输矩阵法、利用MATLAB仿真软件,对不同结构参量的1维光子晶体的能带结构进行了计算仿真,分别得到了不同周期数、不同介质层厚度、不同介质折射率的1维光子晶体的能带分布图,进一步分析比较,得出了1维光子晶体的结构参量对其能带结构的影响。结果表明,较大的周期数可以使1维光子晶体的禁带边缘更加陡峭,通带透射性增强,能带分布更加分明;介质层厚度可以调节光子晶体的能带分布情况及能带宽度;介质折射率比值可以改变禁带宽度,禁带宽度随介质折射率比值的增大而增大。这些结果对宽带带阻滤波器的设计是有帮助的。     

一种新型光子晶体的光学特性研究

本文提出了一种非对称一维各向异性掺杂光子晶体,通过传输矩阵法研究了这种新型光子晶体的光学特性,通过数值模拟得出:光通过该结构光子晶体后TE波和TM波缺陷模的透过率及中心波长位置随缺陷层介质的光学厚度、缺陷层两侧周期数的非对称性的变化规律,两种偏振光波能完全分开,缺陷层介质的光学厚度及掺杂层两侧的周期数层差越大,缺陷模的透过率越小,当光学厚度及层差达到某一极限值时,将产生完全光子禁带,这是对称结构光子晶体所不具备的光学特性,其光学特性将为光子器件的转换制作及应用提供理论依据。     

Band offset induced threshold variation in strained-Si nMOSFETs

Due to the offset in the valence band, strained-Si nMOSFETs exhibit a -100 mV threshold shift and 4% degradation of the subthreshold slope per each 10% increase of Ge content in the relaxed SiGe layer. The correlation between the threshold shift and strained layer thickness is investigated based on device simulations. In a certain range of the strained-Si layer thickness, the threshold and subthreshold slope change gradually, posing a concern of larger device parameter variation. A larger threshold distribution is observed in devices fabricated with a strained layer thickness comparable to the depletion depth.     

高k栅介质MOSFET的栅电流模型

提出了包括有限势垒高度下反型层量子化效应以及多晶硅耗尽效应在内的直接隧穿电流模型.在该模型的基础上,研究了采用不同高介电常数栅介质材料时MOSFET的栅电流与介质材料的介电常数、禁带宽度及和Si导带不连续等参数之间的关系.所获得的结果能够为新型栅介质材料的选取提供依据.