In_(0.53)Ga_(0.47)As MSM光电探测器光电响应速度研究

本文通过分析In_(0.53)Ga_(0.47)As材料的电子漂移速度与电场的非线性关系,研究了In_(0.53)Ga_(0.47)As金属-半导体-金属光电探测器(MSM-PD)的光电响应与指状电极间距离、光吸收层杂质浓度及工作电压之间的关系。研究结果表明、光电响应速度存在最佳值。用计算机辅助分析得到的In_(0.53)Ga_(0.47)As MSM-PD的光电响应时间与偏置电压的关系与实验器件实测结果相一致。研究结果为设计高速响应In_(0.53)Ga_(0.47)As MSM-PD及建立器件光电响应模型提供了依据。     

高温激活的变掺杂GaAs光电阴极研究

为了获得高量子效率的GaAs光电阴极,要求GaAs材料的电子扩散长度足够长,且电子表面逸出几率大,而这两个参数都要受到P型掺杂浓度的限制。经过对由体内到表面掺杂浓度由高到低的变掺杂GaAs光电阴极进行比较深入的激活实验和光谱响应理论研究,实验结果显示,适当的表面掺杂浓度GaAs光电阴极材料,在高温激活结束后获得了较高的灵敏度和较好的稳定性。根据实验结果和反射式变掺杂GaAs光电阴极量子效率理论预测曲线,对变掺杂GaAs光电阴极材料掺杂结构提出了进一步优化的思路。研究表明,变掺杂GaAs光电阴极将成为发展我国高性能GaAs光电阴极的一项重要途径。     

崖层对单行载流子光电探测器的影响研究

分析了崖层在单行载流子光电探测器(UTC-PD)中的作用,以及其对UTC-PD的3dB带宽的影响。研究结果表明,崖层使得异质结处电场强度增加,且电场向吸收区延伸,使电子在吸收区的渡越时间和积累程度降低,从而导致3dB带宽和饱和电流增加;崖层的掺杂浓度和厚度都会对3dB带宽产生显著的影响;当崖层厚度与掺杂浓度的乘积一定,且收集区保持耗尽时,随着崖层厚度的增加(掺杂浓度减小),3dB带宽下降,但是,只要崖层的厚度不是太厚(通常为十几纳米到几十纳米),则无论是改变崖层厚度,还是改变掺杂浓度,3dB带宽的下降都可以忽略不计,即3dB带宽基本相等。     

基于DBR增强的850 nm GaAs/AlGaAs单行载流子光电探测器

高速850 nm GaAs/AlGaAs面入射型单行载流子光电探测器(PD)是短距离光链路中的重要器件,面临着带宽和响应度之间的相互矛盾。报道了一种基于分布布拉格反射器(DBR)增强的GaAs/AlGaAs单行载流子光电探测器(UTC-PD)。DBR由20个周期的高/低Al组分的Al_xGa_1-xAs三元合金组成,可以在830～870 nm范围内形成大于0.9的反射。在AlGaAs DBR的增强下,将GaAs吸收层所需的厚度降低到1 040 nm,兼顾PD对光的吸收率和光生载流子的渡越时间。采用双台面、聚合物平面化、共面波导电极结构制作了UTC-PD器件。该器件在850 nm波长、-2 V偏压下具有19.26 GHz的-3 dB带宽和0.492 6 A/W的响应度。     

调制掺杂Al_xGa_(1-x)As/GaAs异质结持久光电导的光谱响应

本文在77 K下研究了调制掺杂 n-Al_(0.3)Ga_(0.7)As/GaAs异质结持久光电导的光谱响应.结果表明,掺 Cr GaAs衬底中Cr深能级上电子的激发和 Al_xGa_(1-x)As中DX中心的光离化都产生持久光电导.     

HEMT太赫兹探测器的二维电子气特性分析

采用分子束外延技术(MBE)对GaAs/Al_xGa_(1-x)As二维电子气(2DEG)样品进行了制备,样品制备过程中,通过改变Al的组分含量、隔离层厚度、对比体掺杂与δ掺杂两种方式,在300 K条件下对制备的样品进行了霍尔测试,获得了室温迁移率7.205E3cm~2/Vs,载流子浓度为1.787E12/cm~3的GaAs/Al_xGa_(1-x)As二维电子气沟道结构,并采用Mathematica软件分别计算了不同沟道宽度时300 K、77 K温度下GaAs基HEMT结构的太赫兹探测响应率,为HEMT场效应管太赫兹探测器的研究和制备提供了参考依据.     

半导体光电二极管和有关器件

半导体结器件(光电二极管、光电晶体管,等等)是0.1微米—1微米波长范围内的一种重要的探测器。光电二极管同光电导体相比,其主要优点是有高频响应。原因在于光电二极管的频率响应是由耗尽层电容和受激载流子的渡越时间所确定,而不是象光电导体那样由少数载流子的寿命或俘获时间所确定。本文阐述半导体结光电探测器的某些性能,重点在光电二极管方面。     

不同结构的反射式GaAs光电阴极的光谱特性比较

利用分子束外延生长了三种结构的反射式GaAs光电阴极,其中一种为传统结构的反射式GaAs光电阴极,另外两种为具有GaAlAs缓冲层的均匀掺杂和梯度掺杂反射式GaAs光电阴极.激活后的光谱响应测试结果表明,与传统结构的反射式GaAs光电阴极相比,具有GaAlAs缓冲层的均匀掺杂反射式GaAs光电阴极的长波响应更好,而具有...     

透射式GaAs光电阴极时间分辨特性研究

时间分辨特性是GaAs光电阴极应用于泵浦探测等领域的一种极为重要的性能参量。采用矩阵差分求解光电子扩散模型的方式计算了光电子连续性方程和出射光电子流密度方程，发现影响GaAs光电阴极时间分辨特性的因素包括GaAs/GaAlAs后界面复合速率、GaAs电子扩散系数和GaAs激活层厚度，之后较为系统地研究了这三种物理因素对GaAs光电阴极时间分辨特性的影响。研究结果表明，GaAs电子扩散系数和GaAs/GaAlAs后界面复合速率与光电阴极的响应速率存在非线性正比关系，且随着两者的增大，GaAs光电阴极将出现饱和响应速率。激活层厚度对GaAs光电阴极响应时间的影响最大，通过激活层厚度的适当减薄可以将GaAs光电阴极的响应时间缩短至20 ps，可满足绝大多数光子、粒子探测的快响应需求。该研究为快响应GaAs光电阴极的实验和应用提供了必要的理论支撑。     

高积分光电灵敏度多层Be浓度掺杂的GaAs负电子亲和势光电阴极

研究了变掺杂浓度结构对GaAs负电子亲和势光电阴极积分光电灵敏度的影响.通过MBE生长了两组GaAs同质外延样品.其中一组采用了均匀掺杂的单层结构,Be掺杂浓度为1×1019cm-3;另一组采用了变掺杂的多层结构,从衬底开始Be的掺杂浓度依次为1×1019,7×1018,4×1018和1×1018cm-3.负电子亲和势光电阴极通过在高真空系统中交替通入Cs和O激活得到.在线光谱响应测试曲线表明,多层Be掺杂结构光阴极的积分光电灵敏度比单层Be掺杂结构光阴极的积分光电灵敏度至少提高了50%.两种结构的GaAs样品表现出不同的表面应力情况.