HgCdTe光电二极管的极限特性

本文计算了(Cd、Hg)Te光电二极管的单位面积电压灵敏度,即乘积R_VA及探测率D~*。假设:来自n区的空穴扩散电流超过穿越p—n结总电流中的其他组分,而它的寿命则由俄歇机构决定,就可以预言在宽波段工作的红外辐射光电二极管接收器的极限参数。探讨了(Cd、Hg)Te外延层及以其为基底的光电二极管的制备工艺,提出了预防p—n结表面电流和表面击穿的新方法,该方法较之一般的工艺能获得高的稳定性。对1—11微米波段的非致冷光电二极管的理论值和实验值进行了比较,发现对2.5—7微米波段的探测器来说是非常吻合的。在λ>2.5和λ>7微米的波段,实验值明显低于计算值,并对可能的原因进行了研究。     

HgCdTe电子雪崩光电二极管

用短波红外至长波红外HgCdTe制作的电子注入雪崩光电二极管所呈现的增益和过量噪声特性表现出一种单个致电离载流子的增益过程。结果形成一种具有"理想"特性的电子雪崩光电二极管,这些理想特性包括几乎无噪声的增益。本文报导在研制长波、中波和短波截止红外Hg_(1-x)Cd_xTe电子雪崩光电二极管方面所取得的成果。这些器件采用p围绕n、正面照射和n /n-/p的圆柱形几何结构,这样的几何结构便于电子注入增益区。这些器件具有一种均匀的指数式增益电压特征,这与k=α_n/α_e为零的空穴与电子电离系数比是一致的。在中波红外电子雪崩光电二极管中已测得大于1000的增益,而且没有任何雪崩击穿的迹象。在中波红外和短波红外电子雪崩光电二极管上测得的过量噪声结果表明,在高增益处有一个与增益无关的过量噪声系数,其极限值小于2。在77K温度处,截止波长为4.3μm的器件在增益为1000以上时呈现出接近1的过量噪声系数。在室温下,短波红外电子雪崩光电二极管仍与k=0效果保持一致,其过量噪声系数与增益无关,接近小于2的极限值。k=0效果可用HgCdTe的能带结构来解释。基于HgCdTe能带结构的蒙特卡罗模型和HgCdTe的散射模型预计了测得的增益和过量噪声特性。当一个中波红外雪崩光电二极管的工作温度为77K时,在10ns脉冲信号的964增益处测得的7.5光子的噪声等效输入说明了HgCdTe电子雪崩光电二极管的性能。     

HgCdTe光电二极管阵列的噪声等效温差特性

本文计算用于探测8～12μm波段辐射的Hg_(1-x)Cd_xTe光电二极管线列的噪声等效温差(NETD)。用材料性能作为参数,给出光电二极管的暗电流、信号和背景的光电流对光电二极管的截止波长及工作温度的依赖关系,并计算NETD与这些参数的关系。当非平衡载流子寿命和体掺杂级作为参数时,根据Hg_(1-x)Cd_xTe的克分子组分来确定NETD的最佳数值。获得了光电二极管的最适宜的截止波长和工作温度。对于现行技术和77K的焦平面温度来说,证明了实例系统的最适宜的截止波长是在9.5～10.5μm范围内。     

HgCdTe雪崩光电二极管的研究进展

碲镉汞红外雪崩光电二极管(APD)阵列作为最近十多年来发展起来的新型探测器,以其高增益、高灵敏度和高速探测的优点,成为未来微弱信号探测、二维/三维成像、主/被动探测应用的重要器件。本文重点阐述了雪崩光电二极管的基本原理、以及HgCdTe雪崩光电二极管材料和器件的研究,结合应用方向对其研究进展进行了综述性介绍。     

硅化钯-P型硅肖特基势垒二极管的电子束感生电流法观测

本文用EBIC法对SBD元件进行了观测。在加速电压1—2.5kV、束流约3×10~(-12)A的条件下,对SBD元件的结深进行了非破坏性测量,其值约13nm,此值与同样元件的二次离子剥离法测量结果相符。     

1.33微米HgCdTe/CdTe光电二极管

用液相外延技术成功地生长了波长为1.33微米的Hg_(1-x)Cd_xTe外延层,制备并测量这种材料的光电二极管,对异质结的分析表明:在室温下,正向偏压的结电流主要是产生-复合机理形成的,估计产生-复合的有效寿命为2 ×10~(-7)秒,加30伏反向偏压时,漏电流密度达9×10~(-6)安/厘米~2,而二极管击穿电压为70伏。     

新型低噪声等效功率的HgCdTe光电二极管

据霍尼烕耳公司电子光学中心的J. F. 雪利和L. O.佩里说，工作在千兆赫范围内的汞-镉-碲光电二极管现已达到的最低噪声等效功率为6.2×10^-20瓦·赫-2。他们的二极管的噪声等效功率是在10.6微米波长处进行测量的，运转在77 K和1.75千兆赫下，对应的量子效率约为30%。由于汞-镉-碲探测器具有能在2至12微米波长范围内工作的能力，所以在红外外差应用中具有一定的吸引力，例如激光雷达、红外天文学以及大气速度和湍流的测量等。     

背面照射型HgCdTe/CdTe光电二极管

本文报导第一次实现用液相外延技术制备的背面照射型HgCdTe/CdTe光电二极管。在其他条件都相同的情况下,这些二极管的热噪声要比HgCdTe块状光电二极管低。用基于材料参数和n~ -p二极管的几何结构的分析模型来说明种情况。     

HgCdTe光电二极管量子效率分布函数的研究

研究了一种新的解卷积方程的方法,在光点扫描测量中,若光点面积与被测器件的光敏面面积相差不多,则器件输出函数为V(x)=G(x)*η(x),G(x)是光点的分布函数,为高斯函数,η(x)是量子效率分布函数。由于V(x)不是一个解析函数,上述卷积方程只能进行数值求解。理论分析和实际计算证明,利用计算机离散傅里叶变换法解此方程,误差大得不能接受。我们采用幂级数展开的方法计算了上述方程,得出了量子效率分布函数,用此方法对两只HgCdTe光电二极管进行了测量,实测结果表明:量子效率分布呈中间大边缘小的近高斯形分布,并且光敏面面积明显小于标称面积。     

1.22μm HgCdTe/CdTe雪崩光电二极管

用液相外延法(LPE)制成具有峰值响应1.22μm和截止波长1.25μm的平面型HgCdTe/CdTe雪崩光电二极管。通过1.06μm掺钕钇铝石榴石(Nd:Y AG)激光照射获得大于15的雪崩增益。测得反向击穿电压为80V,并测得在40V时的漏电流密度为1×10~(-4)/cm~2。无抗反射涂层时,在1.22μm管子的峰值量子效率是72%。     

宽带应用的反偏压HgCdTe光电二极管中的噪声

我们测量并分析了由反偏压引起的光电二极管中的过量噪声,从而发现:开始,噪声随着偏压缓慢地增大到某一确定的值,然后,如果电压再升高,噪声就急剧增大。这些结果表明:噪声开始增大时的电压,等于结电容开始饱和时的电压。如果光电二极管的外加偏压为这一值时,则可以得到最大的带宽,而又不会严重降低光电二极管的灵敏度。     

气相外延片上的HgCdTe光电二极管镶嵌阵列

成像用(MIS、光电二极管、光导器件)高性能红外器件和单片电子器件(CCD、CID)的不断发展,清楚地表明了HgCdTe的重要性。要制作多元(对焦平面而言,约有10~4个)的器件,关键在于制造电性能良好和均匀性很高的基础材料。用传统的生长方法不能满足这些要求,这主要是因为组分变化和相分凝等现象与较宽的相图有关。采用气相外延淀积工艺解决了这些难点。选择等温生长工艺,是因为这种方法工艺简单,制得的外延层有镜面状表面、良好的结晶性质和电性能,组分均匀性也很好。     

Au掺杂HgCdTe材料的光电特性

Au掺杂是改善光伏型HgCdTe红外探测器性能的一种技术途径,通过Au掺杂来取代HgCdTe材料中的本征的Hg空位,可以提高材料的少子寿命和少子扩散长度。采用液相外延技术生长了Au掺杂的HgCdTe外延材料,Au的掺杂浓度为~8×1015/cm3,通过富Hg退火技术来抑制材料中的Hg空位,Hg空位的浓度控制在1~2×1015/cm3。变温霍尔测试表明,退火材料中的受主杂质能级为8~12 meV,并且与退火条件相关。采用Au掺杂材料和离子注入成结工艺制备了截止波长为14 μm的甚长波红外焦平面器件,测试结果显示,用Au掺杂取代Hg空位掺杂,可以显著提高红外探测器的光响应率,探测器的内量子效率可以达到95%以上。     

激光束感应电流法研究HgCdTe电活性缺陷和焦平面器件的光电特性

用高分辨率的、非破坏的光学表征技术的激光束感应电流研究碲镉汞(MCT)晶片中电活性缺陷和光伏型红外碲镉汞焦平面器件及光伏型硅光电器件P-N结光电特性,实验表明在MCT晶片中探测到激光束感应电流,在光伏型P-N结构的器件中,观察到周期结构的激光束感应电流分布.定性地观察激光束感应电流图谱以及定量地分析单个P-N结的感应电流分布形状可以判断器件的均匀性和器件的质量.     

激光束感应电流法研究HgCdTe电活性缺陷和焦平面器件的光电特性

用高分辨率的、非破坏的光学表征技术的激光束感应电流研究碲镉汞（MCT）晶片中电活性缺陷和光伏型红外碲镉汞焦平面器件及光伏型硅光电器件P－N结光电特性,实验表明在MCT晶片中探测到激光束感应电流,在光伏型P－N结构的器件中,观察到周期结构的激光束感应电流分布。定性地观察激光束感应电流图谱以及定量地分析单个P－N结的感应电流分布形状可以判断器件的均匀性和器件的质量。     

钙钛矿光电二极管光电转换特性探索研究

基于光电二极管的光致发电和电致发光特性可以实现光电-电光转换特性.因此,近年来各类半导体光电材料制成的太阳能电池(solarcell)和发光二极管(light-emitting diodes)吸引了人们的极大兴趣.然而现阶段的光电转换器件要求同时兼具低制造成本,高光伏表现和节能环保的特性.迫使科研人员寻找一种新的光伏材...     

具有组分梯度的HgCdTe探测器光电特性

PN结分别制备在HgCdTe外延薄膜材料的Cd组分非线性分布区和线性分布区的高组分端,研究了具有组分梯度的HgCdTe探测器的光电特性。计算不同温度下组分梯度产生的内建电场,结果显示Cd组分线性分布产生的内建电场在100～200 V/cm,而Cd组分非线性分布使得样品表面薄层的内建电场高达2 000 V/cm,推测组分梯度产生的内建电场对光生少子运动的影响是引起两个样品光电性能差异的主要原因。通过分析样品响应率随温度的三种不同变化趋势,提出利用温度调控组分梯度产生的内建电场,有利于降低空间电荷效应,为大注入下提高HgCdTe探测器的饱和阈值提供了一种新的设计思路。