光伏型碲镉汞长波探测器暗电流特性的参数提取研究

报道了一种适用于碲镉汞长波光伏探测器的由典型电阻电压(R-V)曲线提取器件基本特征参数的数据处理途径.拟合程序中采用的暗电流机制包括了扩散电流机制,产生复合电流机制,陷阱辅助隧穿机制以及带到带直接隧穿电流机制.本文详细地给出了该拟合计算所采用的方法和途径,分析了拟合参数的误差范围.通过对实际器件的R-V特性曲线的拟合计算,给出了实际器件的基本特征参数,验证了该数据处理途径的实用性.     

不同结构的碲镉汞长波光伏探测器的暗电流研究

摘要对B^ 注入的n-on-p平面结和分子束外延(MBE)技术原位铟掺杂的n-on-p台面异质结的碲镉汞(HgCdTe)长波光伏探测器暗电流进行了对比分析．与n-on-p平面结器件相比，原位掺杂的n-on-p台面异质结器件得到较高的零偏动态阻抗一面积值(RoA)．通过与实验数据拟合，从理论上计算了这两种结构的器件在不同温度下的RoA和在不同偏压下的暗电流，得到一些相关的材料和器件性能参数．     

12.5 μm碲镉汞长波红外探测器暗电流研究

随着红外探测器技术的发展,延长探测器的工作波长成为重要的发展方向之一。由于工作波长随x值的变化而带隙可调,碲镉汞材料得到了广泛应用。随着波长增长,暗电流成为限制红外探测器发展的主要因素。以12.5 μm碲镉汞长波红外探测器为例,通过仿真研究了工作温度和固定电荷对其暗电流的影响,并对77 K和60 K下不同种类的暗电流进行了分析。该研究使我们对12.5 μm探测器的暗电流具有更深入的了解,为提高12.5 μm探测器的制备水平提供了方向。     

子像元结构碲镉汞光伏器件暗电流特性的研究

针对碲镉汞光伏器件的暗电流随着物理面积增大而急剧增加,研究了子像元结构在降低大面积短波碲镉汞光伏器件暗电流方面的有效性.发现子像元结构在室温下相比常规结构可以有效降低器件的暗电流,但当温度降到180 K时,常规结构器件反而具有最小的暗电流,经过分析认为是子像元边界处引入的表面漏电所致.如果器件的表面态密度和表面固定电荷过多,会使得子像元边界在低温下引入表面隧穿电流和表面欧姆电流,这些与边界有关的表面漏电会成为低温下暗电流的主要成分,从而使子像元结构失去降低器件暗电流的优势.文章中同时给出了低温下子像元结构可以有效降低器件暗电流的条件,并针对不同的子像元结构,提出了漏电体积这一参量来评价不同结构子像元降低器件暗电流的效果.     

离子束诱导转型成结的碲镉汞光伏器件

离子束诱导转型成结技术是一种可以获得高质量p-n结的新型成结方法,它克服了传统碲镉汞(MCT)离子注入成结工艺中钝化层有损伤的弊病,且工艺相对简单,有希望成为碲镉汞红外焦平面器件的新一代成结技术。本文介绍了以环孔工艺和氢化技术为代表的常规离子束刻蚀(Ion Beam Milling)及以H2／CH4为代表的反应离子束刻蚀(Reactive Ion Etching)两大类离子束诱导转型(Plasma induced type conversion)成结技术的基本原理、特点及其工艺过程。并以反应离子束刻蚀(RIE)为例,列举了现有报道的典型器件性能。同时还把离子束诱导与离子注入工艺在各方面作了比较。     

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。     

替代衬底上的碲镉汞长波器件暗电流机理

基于暗电流模型,通过变温I-V分析长波器件(截止波长为9~10μm)的暗电流机理和主导机制.实验对比了不同衬底、不同成结方式、不同掺杂异质结构与暗电流成分的相关性.结果表明,对于B+离子注入的平面结汞空位n~+-on-p结构,替代衬底上的碲镉汞(HgCdTe)器件零偏阻抗(R0)在80 K以上与碲锌镉(CdZnTe)基碲镉汞器件结阻抗性能相当.但替代衬底上的HgCdTe因结区内较高的位错,使得从80 K开始缺陷辅助隧穿电流(I_(tat))超过产生复合电流(I_(g-r)),成为暗电流的主要成分.与平面n~+-on-p器件相比,采用原位掺杂组分异质结结构(DLHJ)的p~+-on-n台面器件,因吸收层为n型,少子迁移率较低,能够有效抑制器件的扩散电流.80 K下截止波长9.6μm,中心距30μm,替代衬底上的p~+-on-n台面器件品质参数(R0A)为38Ω·cm2,零偏阻抗较n-on-p结构的CdZnTe基碲镉汞器件高约15倍.但替代衬底上的p+-on-n台面器件仍受体内缺陷影响,在60 K以下较高的Itat成为暗电流主导成分,其R0A相比CdZnTe基n~+-on-p的HgCdTe差了一个数量级.     

碲镉汞光伏探测器的电流机构及器件建模

本文主要概述了碲镉汞光伏探测器及其电流机构：扩散电流、产生复合电流、直接隧道电流、间接隧道电流、表面漏电流以及光电流等。然后根据碲镉汞的电流机构讲述了建立光电集成回路计算机辅助分析的器件模型的步骤。     

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.     

128元长波碲镉汞焦平面器件

本文概要叙述了１２８元长波碲镉汞焦平面器件的原理及研制工艺；ＣＭＯＳ互连后测试结果：峰值Ｄλ＾＊＝３．４×１０＾１０ｃｍＨｚ＾１／２Ｗ＾－１，Ｒｖλ＝１．２×１０＾８Ｖ／Ｗ，利用１２８元长波碲镉汞焦平面器件研制成功的热像仪成像情况。     

垂直p-n结的碲镉汞光伏探测器暗电流特性分析

如何提高碲镉汞焦平面探测器的制备工艺,降低暗电流直接关系到探测器的噪声和灵敏度.本文对所研制的垂直结碲镉汞光伏探测器在工作条件下的暗电流大小和构成机制进行了模拟分析,理论计算结果和实验结果吻合很好.分析结果进一步反馈了工艺中存在的问题,这对改进工艺、提高器件性能有重要的理论指导作用.     

（英）中波碲镉汞光伏探测器的实时gamma 辐照效应

对中波碲镉汞光伏探测器进行了实时gamma 辐照效应研究.通过在辐照过程中对器件的电流—电压特性曲线进行测试,得到了器件电学性能随着gamma辐照剂量的变化.研究发现器件在辐照过程中表现出两种典型的辐照效应: 电离效应和位移效应.电离效应可以通过辐照过程中类似光电流的产生来表现出来,而位移效应则通过辐照过程中器件串联电阻的增加来体现.两种效应都表现为总剂量效应.分析认为,由于位移效应引入的辐照损伤随着辐照剂量的增加越来越多,辐照电离效应产生的自由载流子产额随之逐渐降低,说明随着辐照剂量增加,电离效应逐渐降低,而位移效应则逐渐增强,导致器件性能衰退.     

大面积光伏碲镉汞四象限探测器的设计考虑

介绍了ＣＯ２激光制导用大面积光伏碲镉汞四象限探测器的参数设计和工艺考虑，重点讨论了材料参数对器件主要性能参数的影响，得出ｐ型衬底浓度的最佳选择范围为（０．５～１．５）×１０１６ｃｍ－３。研制结果表明，探测器的各项性能参数均达到了设计指标要求。     

碲镉汞光伏探测器机理研究

碲镉汞可以制成光伏型器件和光导型器件.光导器件结构较简单,易于制造,但功耗大,响应速度较慢,为第一代红外探测器件.目前,我所实用的长波光子探测器就是光导型的.光伏器件较之光导器件功耗小,响应快.光伏型碲镉汞器件分为n-on-p型和p-on-n型两种.对长波波段,两者相比,后者比前者有较大的RoA,但由于注入损伤为n型,而且浅结时光电流的输出主要靠衬底,p型时少子扩散长度大,工艺也较简单,因而光伏器件以n-on-p型为多,已经制成(1～)3μm、(3～5)μm的p-n结光电二极管.除非特别指明,以下我们提到的光伏器件就是指n-on-p型.工艺上,在晶体生长中掺锑制造弱p型衬底,锑为五族元素,在晶格中占据碲空位,并提供一个空穴.在p型衬底上进行硼离子注入生成n-on-p结.通过严格控制工艺过程,已经得到性能较好的光伏器件.掺Sb生长的p型衬底与空穴类型的p型衬底相比,其优点在于:Sb分凝系数小,利用杂质分凝效应可获得浓度均匀的材料;避免高温处理;减少与汞空位和其它缺陷相关的深能级,提高少子寿命.     

长波红外碲镉汞探测器

1 引言 红外辐射最早是1800年英国的天文学家赫谢耳(W.Herschel)在研究太阳光谱的热效应时,用水银温度计测量各种颜色光的加热效果而发现的。1830年,L.Nobili利用塞贝克发现的温差电效应制成了“温差电型辐射探测器”;     

碲镉汞长波探测器暗电流仿真分析

针对n-on-p型长波Hg1-xCdxTe红外探测器的暗电流进行建模分析,分析了不同机制对暗电流的影响,仿真分析结果和实际结果能够较好地匹配。得出探测器的工作状态暗电流Idark＝9×10-10 A,工作电阻Rr＝109?,品质因子R0A＝20?cm2。从仿真分析结果得出,在现有工艺下,Shockley-Read-Hall （SRH）复合和表面漏电是影响暗电流的最主要的非本征因素,其中SRH复合速率为2×1016/s?cm3,当表面态到达1×1012 cm-2,器件会出现严重的表面沟道。     

不同钝化层结构的长波碲镉汞光伏探测器的γ辐照效应

对采用单层ZnS和双层CdTe/ZnS两种钝化层结构的长波碲镉汞光伏器件进行了实时γ辐照效应研究.通过辐照过程中实时测试器件的电流-电压特性,发现随着辐照剂量的增加,两种器件表现出不同的辐照效应.结合光伏器件的电流机制分析,对器件的电阻-电压曲线进行数值拟合,发现器件的主要电流机制在偏压较大时为间接隧道电流,在偏压较小及零偏压附近时为产生-复合电流.对辐照前后器件的电阻-电压曲线进行对比分析,认为CdTe/ZnS双层钝化结构有助于降低辐照位移效应的影响,使得器件间接隧道电流随辐照剂量无明显的增加;同时发现辐照电离效应的影响与器件材料的初始性能参数密切相关,拟合得到ZnS单层钝化结构的器件具有较高的少子产生-复合寿命,受电离效应的影响较大,导致其产生-复合电流随着辐照剂量增加持续增大.     

砷掺杂基区n-on-p长波光伏碲镉汞探测器的光电特性

报道了砷掺杂基区n-on-p长波碲镉汞平面结器件的电流电压特性、光谱响应特性,并同p型汞空位n-on-p长波碲镉汞平面结器件进行对比分析,发现砷掺杂基区长波器件的很多性能如优值R0A、电流响应率、黑体探测率都要优于汞空位基区长波器件。     

γ辐射对碲镉汞光伏探测器的暂态损伤与永久损伤

利用60Co γ源对碲镉汞光伏探测器进行了辐射损伤研究,通过电流-电压测试方法对器件的辐射效应进行了表征.利用数值微分方法得到器件较大反向偏压下的暗电流与缺陷中心密度的关系更为明显.通过研究辐射停止后器件的暗电流随着时间延长的变化,认为碲镉汞光伏探测器的γ辐射损伤存在暂态损伤和永久损伤.将这一现象进行实际应用,可以延长工作于辐射环境中的红外探测器的使用寿命.