紫外和蓝光区域硅PIN光电二极管

描述了采用离子注入、低温慢降温热处理和背面磷吸杂等方法在高阻(111)N型硅片上研制高性能PIN光电二极管的工艺技术,测量并分析了光电二极管的I-V、C-V和光灵敏度等性能.有源区面积为16mm×17mm的二极管样品在全耗尽偏置电压下(Vd=70V),环境温度为25℃时的暗电流和端电容典型值分别达到≤5nA和≤120pF.探测器在波长区域(380～500nm)的光谱响应典型值:400nm为0.26A/W,500nm为0.33A/W.量子效率在400～900nm光谱范围内达到70%～80%.对于紫外光至蓝光区域,该器件是一种理想的光探测元件.     

紫外和蓝光区域硅PIN光电二极管

描述了采用离子注入、低温慢降温热处理和背面磷吸杂等方法在高阻(111)N型硅片上研制高性能PIN光电二极管的工艺技术,测量并分析了光电二极管的I-V、C-V和光灵敏度等性能.有源区面积为16mm×17mm的二极管样品在全耗尽偏置电压下(Vd=70V),环境温度为25℃时的暗电流和端电容典型值分别达到≤5nA和≤120pF.探测器在波长区域(380～500nm)的光谱响应典型值:400nm为0.26A/W,500nm为0.33A/W.量子效率在400～900nm光谱范围内达到70%～80%.对于紫外光至蓝光区域,该器件是一种理想的光探测元件.     

自然反型层硅光电二极管

自然反型层光电二极管是利用在P型硅片上生长热氧化层时形成的自然反型层作为感应的NP结的一侧而制得的。本文报导作者试制的IL90型自然反型层光电二极管的初步结果。器件暗电流小于7×10~(-10)A(在100mV下测试,有效光敏面积1cm~2);光谱响应峰值向短波方向明显移动;光谱响应与人眼视见函数相近;对短波长光有较高的绝对响应度,例如,在365um处,为0.293μA/μW;在254um处,为0.113μA/μW。     

P型硅光电二极管的特性

本文报导了一种光照面积为φ2.5mm 的 P 型硅光电二极管的制造和电学特性。在0.9μm 的峰值波长时,电流灵敏度为0.5μA/μW。器件最小可探测功率可达3.6×10~(-9)W。由于采用保护环结构,使得其暗电流较小,器件的稳定性和可靠性都相当好。     

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。     

硅PIN光电二极管γ电离脉冲辐射的数值模拟

分析了γ电离脉冲辐射诱发硅PIN光电二极管产生光电流的机理.建立了硅PIN光电二极管的器件物理模型以及γ电离脉冲辐射效应模型;运用MEDICI软件,进行了辐射效应数值模拟计算.得出了γ电离脉冲辐射剂量率在10°～109Gy(Si)/s范围内,诱发硅PIN光电二极管光电流变化的初步规律.对比了辐射效应数值模拟结果与国外相关文献给出的辐照实验结果.

Abstract：

The mechanism of photocurrent of Si PIN photodiode induced by γ ionization pulse radiation is analyzed.The device physics and γ ionization pulse radiation models are established to simulate photocurrent of Si PIN photodiode by MEDICI software.The primary regularity of photocurrent of Si PIN photodiode is concluded by γ ionization pulse radiation with the dose rate of 10~0～10~9 Gy (Si)/s.The Simulation results are in agreement with the experimental results given in correlative literatures.     

硅PIN光电探测器光电特性的模拟计算

采用计算机数值分析软件对硅PIN光电探测器的光电特性进行了研究;对硅PIN光电探测器的结构及电势分布作了详细讨论,同时讨论了其正向特性、反向特性和光敏特性.这对了解和改进器件特性有重要作用.     

飞秒激光诱发硅PIN光电二极管饱和特性的实验研究

实验研究了不同脉冲能量的飞秒激光诱发硅PIN光电二极管瞬态响应信号的特性。发现了探测器响应瞬态响应信号相继出现了三个明显的相位,深入讨论了飞秒激光诱发的高注入载流子在瞬态响应信号演化过程中所起的作用。结果表明,高注入载流子产生的空间电荷屏蔽效应是导致瞬态响应信号呈现三个相位的主要因素,它导致瞬态响应信号的持续时间主要取决于载流子双极扩散的速度。增加飞秒激光的脉冲能量会进一步延长探测器瞬态响应信号的持续时间。因此,飞秒激光会削弱探测器的工作性能,尤其是在高速信号探测中的工作性能。     

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     

硅基雪崩光电探测器倍增层掺杂的研究

硅基雪崩光电探测器的器件性能与倍增层的掺杂浓度有着密切联系。研究了硅基雪崩光电探测器倍增层的掺杂浓度对雪崩击穿电压和光谱响应度等特性的影响。在硼的注入剂量由5.0×1012 cm-2减小为2.5×1012cm-2时,倍增层内电场强度逐渐降低,吸收区电场强度迅速增大,器件的雪崩击穿电压由16.3V迅速上升到203V,而光谱响应在95%的击穿电压下,峰值响应波长由480nm红移至800nm,对应的响应度由11.2A/W剧增到372.3A/W。综合考虑光谱响应和雪崩击穿电压的影响,在硼注入剂量为3.5×1012 cm-2时,可获得击穿电压为43.5V和响应度为342.5A/W的器件模型,对实际器件的制备具有一定参考价值。     

非晶硅薄膜光谱响应研究

利用Matlab软件计算了基于本征吸收的非晶硅薄膜的光谱响应,仿真出由多个不同带隙的薄膜组成的非晶硅薄膜的光谱响应,仿真了薄膜厚度、光学禁带宽度参数对非晶硅薄膜光谱响应的影响,设计出一种渐变带隙的非晶硅薄膜。结果表明渐变带隙的非晶硅薄膜能有效拓宽薄膜的光谱响应范围,也能提高光谱中对各个波长的响应值。     

Numerical Simulation of Spectral Response for 650 nm Silcon Photodetector

The theoretical Spectral response formula of the N^ -N-I-P^ silicon photodetector with high/low emission junction is given.At the same time,considering the process requirements,the optimun structure parameters of silicon photodetector are obtained by numerical calculation and simulation.Under the condition of these optimum structure parameters,the responsivity of the silicon photodetector will be 0.48A/W at 650 nm.     

Numerical Simulation of Spectral Response for 650 nm Silicon Photodetector

The theoretical spectral response formula of the N+-N-I-P+ silicon photodetector with high/low emission junction is given. At the same time, considering the process requirements, the optimum structure parameters of silicon photodetector are obtained by numerical calculation and simulation. Under the condition of these optimum structure parameters, the responsivity of the silicon photodetector will be 0.48 A/W at 650 nm.     

硅紫外光敏管设计研究

本文讨论了光吸收系数、掺杂浓度、掺杂浓度分布、表面反射等各种因素对硅光敏管紫外响应的影响。提出了制作硅紫外光敏管的设计原则:浅结、低掺杂、高表面浓度梯度和 SiO_2层满足消反射条件。并具体分析了一个实例。     

倒装焊对探测器频响特性影响的理论分析及工艺优化

针对光探测器在倒装焊过程中频响性能恶化的问题,建立等效电路模型分析出其原因,并通过优化倒装焊工艺条件予以有效解决。该电路模型包括探测器芯片、过渡热沉和倒装焊环节三个部分。基于倒装焊后探测器的S11参数和频响曲线提取出倒装焊环节特征参数,确认焊点接触电阻过大是引起探测器频响下降的主要原因。通过优化倒装焊工艺条件,有效减小了焊点接触电阻,基本消除了倒装焊对探测器频响特性的影响。     

基于PERL技术的硅基PIN光电二极管的设计与仿真

缺乏高质量的硅光电接受器件一直制约着全硅光电子回路的发展。分析讨论了PERL太阳能电池的高效光电特性技术,并将其应用于硅光电二极管,设计了一种高响应度,高截止频率的硅基PIN光电二极管的器件结构,说明了该结构的技术特点与制备工艺。使用SUPREM-IV仿真器对该器件进行了模拟仿真,讨论了I层的长度与厚度对器件性能的影响。     

硅光敏管内量子效率与硅的能带结构

讨论了硅光管敏管内量子效率与硅的能带结构、硅的光吸收系数的关系，认为在硅光敏管PN结实现100％收集载流子的情况下，内量子效率曲线在一定程度上反映了硅的能带结构、能态密度。     

硅PIN光电探测器阵列的串扰分析

在利用高密度线性阵列探测器成像时,探测阵列单元间的串扰将直接影响器件的成像质量.文章对厚度为100μm的背照式PIN光电探测器线性阵列的电串扰特性进行了分析,通过Silvaco TCAD器件仿真软件对阵列的暗电流和光电流进行了仿真,分析了像元间的电串扰特性,同时对比分析了保护环结构对器件的暗电流和电串扰特性的影响.仿真结果表明,保护环结构器件的暗电流和电串扰性能均优于无保护环的结构,在有保护环时PIN器件的串扰是无保护环结构的1/5.