中波碲镉汞雪崩光电二极管(APD)增益特性

采用不同工艺制备了中波碲镉汞雪崩二极管(HgCdTe APD)器件,利用不同方法对其结特性和增益随偏压变化关系进行了表征,并基于Beck模型和肖克莱解析式进行了拟合分析。结果表明,不同工艺制备的APD器件饱和耗尽区宽度分别为1.2μm 和2.5μm,较宽的耗尽层有效抑制了高反偏下器件的隧道电流,器件有效增益则从近100提高至1000以上。采用拟合HgCdTe APD器件增益-偏压曲线获得了较好的效果,且拟合得到的参数与Sofradir的Rothman的结果相似。     

碲镉汞雪崩光电二极管的发展

雪崩光电二极管(APD)工作在足够的反偏下,光生载流子到达耗尽区并诱发放大过程.碲镉汞(MCT)电子和重空穴有效质量之间的非对称性会产生不相等的电子电离系数和空穴电离系数,提供一个由单独一类载流子诱发的碰撞电离过程,从而形成具有包括接近无噪声增益在内的“理想”APD特征的电子雪崩光电二极管(EAPD).对于包括低光子数...     

MBE生长的PIN结构碲镉汞红外雪崩光电二极管

对中波红外碲镉汞雪崩光电二极管(APD)特性进行理论计算,获得材料的能量散射因子及电离阈值能级与材料特性的相互关系,从而计算器件的理论雪崩增益与击穿电压.通过对材料特性(组分,外延厚度,掺杂浓度等)的优化,设计并生长了适合制备PIN结构红外雪崩光电二极管的碲镉汞材料,并进行了器件验证.结果显示,在10V反偏电压下,该器件电流增益可达335.     

碲镉汞雪崩光电二极管在激光雷达上的应用

首先简要介绍激光雷达的主要军事应用、激光雷达对接收器的性能需求及激光雷达接收器的现状,综述碲镉汞材料特点、碲镉汞雪崩光电二极管探测器特点,与现有激光雷达接收器相比碲镉汞雪崩光电二极管作为激光雷达接收器的优势及制备技术;综述国外碲镉汞雪崩光电二极管用于激光雷达接收器的发展现状;最后分析我国发展用于激光雷达接收器的碲镉汞雪崩光电二极管可行性。     

碲镉汞雪崩光电二极管近年研究及应用进展

碲镉汞雪崩光电二极管(HgCdTe APD)因其具有高增益、高带宽、高量子效率、低噪声的优良性能,在主动/被动成像、激光雷达、波前传感和光子计数等低光子探测领域有着广阔的应用前景,国外研究机构在该领域采用不同的技术路线进行了深入研究.本文阐述了APD原理及结构,重点对近年来国外相关研究进展及应用情况进行了介绍,并对国内...     

中波碲镉汞光电二极管pn结特性研究

采用液相外延(LPE)生长的中波HgCdTe薄膜,基于B离子注入n-on-p平面结技术,制备了LBIC测试结构和I-V测试芯片并进行了相应的测试和分析.LBIC测试结果表明,HgCdTe pn结实际结区尺寸扩展4～5 μm,这主要与光刻、B离子注入以及注入后低温退火等器件工艺有关.二极管器件C-V和I-V特性研究表明,所制备的HgCdTe pn结不是突变结也不是线性缓变结.中波HgCdTe二极管器件最高动态阻抗大于30GΩ,器件优值R0A高达1.21×105Ωcm2,表现出较好的器件性能.     

碲镉汞雪崩光电二极管发展现状

碲镉汞雪崩光电二极管探测器具有高增益、高带宽和低噪声因数的显著特点,具有下一代焦平面探测器阵列的多功能、主动/被动探测、双波段和高灵敏度等理想特性,在低光通量探测、超光谱、二维/三维成像方面显示出强大的应用潜力。本文简要介绍了碲镉汞雪崩光电二极管主要器件结构、特点及应用现状。     

论碲镉汞光电二极管的暗电流

对于工作在1—30岬波段的各种红外光电探测器来说,碲镉汞（Mercury Cadmium Telluride,MCT）已经成为最重要的一种半导体材料。为了获得最优的性能,MCT探测器的暗电流必须降至最小。主要根据近年来的部分英文文献,从基本概念入手,介绍了有关MCT光电二极管暗电流研究的发展情况,并讨论了对于MCT光电二极管暗电流有关问题的理解和体会。     

短波碲镉汞电子雪崩二极管的模拟仿真

碲镉汞e-APD器件可用于低弱信号检测,碲镉汞材料工艺、器件工艺及器件结构设计对器件性能非常重要。本文采用silvaco软件对平面PIN结构的短波碲镉汞e-APD器件的暗电流、雪崩增益和量子效率进行了仿真分析。结果表明:1)高工作电压下,器件暗电流的主要成分是带间直接隧穿电流;2)工艺因素引入的接近禁带中心的陷阱能级决定器件在中等偏压下的暗电流特性;3)带间直接隧穿和电子碰撞电离主要发生在低掺杂的雪崩放大区;4)在固定偏压下,器件的暗电流和雪崩增益随着雪崩放大区宽度的上升而减少;5)在固定偏压下,器件的雪崩增益随吸收层厚度的增加而轻微增加,同时量子效率逐渐下降。为实现高性能的短波碲镉汞e-APD器件,需要合理设计器件结构和优化材料生长工艺及器件制造工艺。     

碲镉汞雪崩焦平面器件

碲镉汞雪崩光电二极管以其高增益、高灵敏度和高速探测的优点成为第3代红外光电探测器的重要发展方向之一.制备了截止波长3.56μm的雪崩光电二极管焦平面器件,面阵规模为16×16.焦平面器件在0～6V偏压下有效像元率大于90%,非均匀性小于20%.6 V偏压下NEPh约为60,过剩噪声因子为1.2.     

利用刻蚀工艺制备碲镉汞雪崩光电二极管

碲镉汞雪崩光电二极管是第三代红外焦平面探测器的主要发展方向之一.提出一种利用离子束刻蚀工艺制备碲镉汞雪崩光电二极管器件的方法,并研究了截止波长、耗尽区厚度与器件增益的关系.利用此方法制备截止波长4. 8μm的中波器件在17 V反向偏置下增益可达1 000.对器件进行了噪声频谱测试,计算了其过剩噪声因子.     

砷注入碲镉汞光电二极管及其电学特性的等效分析

通过对碲镉汞材料进行Ａｓ＾＋注入以及退火，成功地制备Ｐ－ｏｎ－Ｎ型光伏器件。器件的截止波长为５．５μｍ，黑体探测率Ｄ＾＊（５００Ｋ，１Ｋ，１００）可达２．１×１０＾１０ｃｍＨｚ＾１／２Ｗ＾－１。通过对器件的变温电流－电压关系的测量，利用等效电路进行拟合后，我们发现，限制器件优质因子ＲｏＡ的主要因素是并联电阻。估计此并联电阻可能由表面漏电和体缺陷引起。     

中波碲镉汞/钝化层界面电学特性研究

HgCdTe 表面/界面特性对器件性能具有重要的影响,表面/界面的状态主要依赖于表面处理和钝化工艺。采用 Br2/CH3OH 腐蚀液对液相外延（LPE）生长的中波 HgCdTe 薄膜进行表面处理后,使用CdTe/ZnS 复合钝化技术进行表面钝化,制备了相应的 MIS 器件并进行器件 C-V 测试。结果表明,HgCdTe/钝化层界面固定电荷极性为正,面密度为2.1×1011 cm－2,最低快界面态密度为1.43×1011 cm－2·eV－1,在10 V 栅压极值下慢界面态密度为4.75×1011 cm－2,较低的快界面态密度体现出了 CdTe/ZnS 复合钝化技术的优越性。     

论碲镉汞光电二极管的暗电流(下)

对于工作在1～30 μm波段的各种红外光电探测器来说,碲镉汞(MercuryCadmium Telluride,MCT)已经成为最重要的一种半导体材料.为了获得最优的性能,MCT探测器的暗电流必须降至最小.主要根据近年来的部分英文文献,从基本概念入手,介绍了有关MCT光电二极管暗电流研究的发展情况,并讨论了对于MCT光电二极管暗电流有关问题的理解和体会.     

增益和速度俱佳的雪崩光电二极管

一种新型雪崩光电探测器（APD）在1．3和1．55μm波长处已显示高达35的电流增益和9GHz以上的3dB带宽。据加州大学圣巴巴拉分校的研究人员说，这些指标约为目前可购到的最优商品化器件增益-带宽积构3信和以前雪崩光电探测器增益-带宽积的2倍（图1）。高速光纤通讯需要快速探测器，高速时的灵敏探测器能使信号传输更长的距离。目前，高速时选用的探测器是PIN光电二极管，它快速但不特别灵敏。PIN器件一般与使输出放大的场效应晶体管（FET）配用，有时也用光学放大器来增大信号，然后再输到探测器。然而，这两种放大器增加了系统的费用和…     

中红外波段雪崩光子探测器研究进展

近年来,中红外雪崩光电二极管(APD)阵列,以其高增益、高灵敏度和高速探测的优点,成为光纤通信、三维激光雷达成像、天文物理以及大气观测等应用的重要器件.本文具体介绍了中红外雪崩光电探测器的结构和探测原理,对其结构参数相关的性能以及优缺点进行了详细介绍,并展望其发展前景,同时介绍了一些中波红外雪崩光子探测器研究和应用进展.     

砷注入碲镉汞P—on—N结的电流电压特性

最近,选用Ｎ 型体材料碲镉汞（Ｈｇ１－ ｘＣｄｘＴｅ） 作衬底,成功制备了平面ＰｏｎＮ 结构的光电二极管。文中报道了制备各个波段ＰｏｎＮ 结的一些进展。碲镉汞平面ＰｏｎＮ 结采用砷掺杂在Ｎ 型衬底上形成Ｐ区,砷掺杂由砷离子注入加上退火扩散形成。对ＰｏｎＮ 二极管的电流电压关系温度特性的研究表明：直到１４０Ｋ,长波（λｃ ＝ ９ ．１μｍ）ＰｏｎＮ 结的暗电流以扩散电流为主。制备了从中波到长波各个波段的碲镉汞ＰｏｎＮ 结构红外探测器。目前,对于λｃ ＝ ５ ．２μｍ 的器件,Ｒ０ Ａ 值达到６８Ωｃｍ２ ,黑体探测率Ｄ＊ｂｂ（５００Ｋ） 可达２ ×１０１０ｃｍ Ｈｚ１／２／ Ｗ;对于λｃ ＝ １４ ．５μｍ 的器件,Ｒ０ Ａ 值达到０－２Ωｃｍ２ ,黑体探测率Ｄ＊ｂｂ（５００Ｋ） 可达１ ×１０９ｃｍ Ｈｚ１／２／ Ｗ。     

可作光子计数的雪崩光电二极管

对于光电倍增管不适用的高灵敏度弱光探测应用，存在一种固体替代器件，即雪崩光电二极管。这种器件在半导体内产生光电倍增，而光电倍增管在真空中产生电子倍增。雪崩光电二极管具有与半导体技术有关的微型化优点。由于这种器件能对单光子计数和探测很短时间间隔，它们已在光雷达、测距仪探测器和超灵敏光谱学方面找到日益增长的应用。另外，雪崩光电二极管在光纤通讯方面正与PIN光电二极管相竞争。雪崩光电二极管如何工作与任何光电二极管，样，雪崩光电二极管中由两类半导体组成的p-n结只允许电流在一个方向流动。光电二极管由一个掺有…     

长波长高速雪崩光电二极管的理论研究

本文以现有的理论研究和实验研究的结果为依据,提出了长波长高速及超高速雪崩光电二极管(APD)的两设计原则:一是在雪崩管内建立合理的电场强度分布;二是尽可能减少电寄生。这是得到高速或超高速响应、高量子效率以及低噪声性能的根本途径。     

雪崩光电二极管特性与测量

本文首先介绍了雪崩光电二极管的应用特性及工作原理,随后在不同通信速率及不同偏压条件下对APD的灵敏度进行了即时测量,对光通信领域的接收性能提升提供了较好的理论指导及技术支持。