InGaAs台面探测器的AIN钝化研究

首次介绍了采用AlN介质薄膜为钝化层的InGaAs台面型探测器(λ=2.4 μm).探测器采用分子束外延(MBE)方法生长的原位掺杂的PIN In0.78Ga0.22As/In0.78Ga0.22As/InxGa1-xAs/InP 外延材料.由于台面型器件的裸露面积较大,特另q是台面的成形工艺所带来的侧面损伤,加大了光生载流子的表面复合,使器件的暗电流、噪声等性能急剧下降.采用新的AlN钝化工艺,制备了8元正照射台面InGaAs探测器,室温下(T=300 K)电压为-0.5 V时.探测器的暗电流(ID)约为9×10-8 A,优值因子(R0A)大于30 Ωcm2,通过与其他钝化工艺所制备的器件的性能进行分析对比得出:AlN能有效地改善器件的表面状态,减小表面复合,从而降低了暗电流,提高了探测器的性能.     

LBIC技术研究InGaAs线列探测器串音及光敏感区

利用激光诱导电流技术研究了InGaAs台面探测器的相邻探测器间的串音和光敏感区。用分子束外延方法生长掺杂InGaAs的PIN InP/InGaAs/InP 外延材料,制备了256×1正照射台面InGaAs线列探测器。测试结果表明,InGaAs线列探测器相邻探测器间没有串音,虽然台面结构周围吸收层已被腐蚀,但因为少数载流子的侧向收集,扩大了有效光敏感区。     

LBIC技术研究平面结与台面结InGaAs探测器

室温铟镓砷(InGaAs)焦平面技术在军事与航天工业上的应用越来越广泛,铟镓砷(InGaAs)焦平面列阵中探测器的尺寸正不断减小,这使得常规工艺形成的光伏探测器的有效光敏元面积扩大的问题越来越突出.本文利用激光诱导电流检测(LBIC)系统测试了台面结和平面结InGaAs (p-i-n)探测器芯片的光敏元,证实了有效光敏面扩大的存在.从实验结果看,结区的侧向收集效应是造成台面工艺形成的光伏器件光敏元面积扩大的主要因素;而掺杂离子的横向扩散和结区的侧向收集效应,是平面工艺形成的光伏器件光敏元面积扩大的主要因素.     

InSb焦平面芯片的响应率提升研究

InSb光伏探测器的响应率是评价探测器性能的重要指标之一。探测器的电压信号与响应率成正比。从光敏芯片的角度提出了增大InSb红外探测器信号的方法。通过实验设计,优化了台面湿法刻蚀的方法,减小了芯片p型层的厚度。优化台面刻蚀方法使台面面积增加,InSb芯片的I-V电流增大了40%,组件的电压信号值提升了16%。进一步将InSb芯片的p型层厚度减小至0.8～1.2■m后,InSb芯片的I-V电流增大了67.3%,单元组件的电压信号值提升了40.2%。基于InSb光敏芯片光生载流子的产生到光电流的转换过程,分析了台面湿法刻蚀以及p型层的厚度对信号的影响机理。该研究对于提升InSb探测器信号和优化探测器性能具有重要的指导意义。     

台面型InGaAs探测器暗电流及低频噪声研究

制备了一系列不同面积的台面型InGaAs红外探测器,通过周长面积比(P/A)的变化分析了器件的暗电流机制及低频噪声性能。结果表明,在现有的材料和工艺水平下,台面边缘和体内的产生复合电流都在总暗电流中占了较大部分。对测试结构器件的低频噪声测量表明,在反偏下,器件表现出明显的1/f噪声;由于边缘产生复合电流对小尺寸器件的影响大,其产生的噪声使得器件总噪声变大。这些结果表明,以后的工艺改进应注重减少边缘电流和体内产生复合电流。     

红外材料、器件及应用

(SPIE Vol.6835)一、红外材料/器件及其应用1.非致冷微测辐射热计TECless操作的新型体系结构(F.Simoens等) 2.基于先进红外探测器的新概念系统的研究与发展(Quanxin Ding等) 3.256×1元InGaAs短波近红外探测器线列(Xue Li等) 4.2.4μm 256元InGaAs光伏探测器线列的性能分析(Kefeng Zhang等) 5.基于HgCdTe单晶的近红外光电探测器(Xiaolei Zhang等) 6.中国斯特林低温制冷机的性能与可靠性特性(X.     

256元InGaAs线列红外焦平面及扫描成像

报道了用分子束外延(MBE)方法生长掺杂InGaAs的PIN InP/InGaAs/InP外延材料,通过台面制作、硫化处理、ZnS/聚酰亚胺双层钝化、电极生长等工艺,制备了256元正照射台面InGaAs线列探测器,278K时平均峰值探测率为1.33×1012 cmHz1/2W-1.测试了不同钝化方式探测器典型Ⅰ-Ⅴ曲线和探测率,硫化可以减小探测器暗电流,ZnS/聚酰亚胺双层钝化效果最好.并对ZnS/聚酰亚胺双层钝化InGaAs探测器进行了电子辐照研究.256元InGaAs探测器阵列与两个CTIA结构128读出电路互连并封装,在室温时,焦平面响应率不均匀性为19.3%.成功实现了室温扫描成像,图像比较清晰.     

用InGaAs近红外焦平面列阵提高摄像机性能

焦平面列阵技术的不断发展以及高质量Ⅲ-V族材料的可获性,已使得采用InGaAs光伏探测器的高性能商用二维列阵的制备成为可能。这种先进的InGaAs焦平面列阵对于制造高灵敏度近红外摄像机是有帮助的。     

256×1线列InGaAs短波红外焦平面的研究

利用分子束外延(MBE)方法生长的掺杂InGaAs吸收层PIN InP/InGaAs/InP双异质结外延材料,通过台面制作、硫化后覆盖聚酰亚胺钝化、电极生长等工艺,制作了台面构造的256×1正照射InGaAs探测器阵列。测试了器件的I-V特性与响应光谱,得出器件的暗电流Id、零偏压电阻R0、G因子;通过信号和噪声的测试,计算出了在278K时的平均峰值探测率为1.33×1012cmHz1/2W-1。256元InGaAs探测器阵列与CTIA结构L128读出电路相互连,经封装后成功制备256×1线列InGaAs短波红外焦平面,在室温(300K)时测得256元响应信号,其响应不均匀性为19.3%。     

AFM/SCM及LBIC技术在平面型保护环结构InGaAs探测器设计中的应用

为研究保护环结构对平面型正照射式InP/InGaAs探测器光敏元扩大现象的抑制作用,设计并研制了带有不同保护环-光敏元间距的InGaAs探测器.通过原子力显微镜(AFM)及扫描电容显微镜(SCM)获得了保护环与光敏元之间的实际距离.利用激光束诱导电流(LBIC)技术研究了带有保护环结构的InGaAs探测器的光响应特性.研究表明,无保护环结构的探测器的LBIC信号可以用指数衰减函数描述,而带有保护环结构的探测器的LBIC信号则遵从高斯分布.引入保护环结构后,器件光敏元的扩大量会随着保护环-光敏元间距的减小而线性减小.在器件设计中,比较合适的保护环-光敏元间距应介于7~12μm之间.     

正照射与背照射InGaAs探测器的性能对比研究

首先介绍了InGaAs台面探测器的研究进展,然后为了验证利用台面结制作背照射器件的可行性,利用分子束外延(MBE)方法生长的掺杂InGaAs吸收层PIN InP/InGaAs/InP双异质结外延材料,通过台面制作、钝化、电极生长、背面抛光等工艺,制备了8元台面InGaAs探测器,并测试了正照射和背照射时,器件的Ⅰ-Ⅴ、信号和响应光谱.测试结果表明,正照射和背照射情况下,器件的响应信号差别不大,正照射下器件的平均峰值探测率为4.1×1011 cm·Hz1/2·W-1,背照射下器件的平均峰值探测率为4.0×1011 cm·Hz1/2·W-1,但背照射情况下器件的响应光谱在短波方向有更好的截止.     

正照射与背照射InGaAs探测器的性能对比研究

首先介绍了InGaAs台面探测器的研究进展，然后为了验证利用台面结制作背照射器件的可行性，利用分子束外延(MBE)方法生长的掺杂InGaAs吸收层PIN InP／InGaAs／InP双异质结外延材料，通过台面制作、钝化、电极生长、背面抛光等工艺，制备了8元台面InGaAs探测器，并测试了正照射和背照射时，器件的I-V、信号和响应光谱。测试结果表明，正照射和背照射情况下，器件的响应信号差别不大，正照射下器件的平均峰值探测率为4．1×1011cm·Hz1/2·W-1，背照射下器件的平均峰值探测率为4．0×1011cm·Hz1/2·W-1，但背照射情况下器件的响应光谱在短波方向有更好的截止。     

平面型InGaAs红外探测器I-V特性研究

采用闭管扩散方式,利用SiO2及Si3N4扩散掩膜在NIN型InP/In0.53Ga0.47As/InP外延材料上制备了两种不同的平面型InGaAs红外探测器,研究了室温下不同扩散区面积的两种器件的正向I-V特性及反向暗电流密度与器件周长面积比的关系,结果表明,扩散区边缘的钝化是平面型InGaAs探测器的制备过程中非常重要的一环,而且Si3N4薄膜的钝化效果优于SiO2薄膜。室温下和-0.1V偏压下,采用Si3N4扩散掩膜的器件的暗电流密度约为20nA/cm2。     

新型长波长InP基谐振腔增强型光探测器

介绍了一种新型长波长InP基谐振腔增强型(RCE)光探测器。通过V(FeCl3):V(H2O)溶液对InGaAs牺牲层的选择性湿法腐蚀,制备出具有InP/空气隙的高反射率分布布拉格反射镜(DBR),并将该选择性湿法腐蚀技术成功地应用到长波长InP基谐振腔增强型光探测器的制备中去,从而彻底解决了InP/InGaAsP高反射率分布布拉格反射镜难以外延生长的问题。所制备出的谐振腔增强型光探测器,其台面面积为50μm×50μm,底部反射镜为1.5对的InP/空气隙分布布拉格反射镜,顶部反射镜靠InGaAsP与空气的界面反射来实现。测试结果表明,该谐振腔增强型光探测器在波长1.510μm处获得了约59％的峰值量子效率,在3V反偏压下暗电流为2nA,3dB响应带宽达到8GHz。     

高性能InP基谐振腔增强型长波长光探测器

介绍了目前实现高性能InP基谐振腔型(RCE)长波长光探测器的几种方案。采用InP 空气隙DBR结构、正入射光、响应波长为1550nm的高灵敏度、高速InP基长波长RCE光探测器,在1510nm波长处获得了59%的量子效率,在器件台面面积仍很大的情况下(50μm×50μm),获得了8GHz的3dB响应带宽。     

气态源分子束外延8元In0.53Ga0.47As/InP光伏探测器阵列

采用气态源分子束外延(GSMBE)生长技术结合常规半导体工艺制成了正进光台面型8元In0.53Ga0.47As/InP光伏探测器阵列,并对其特性进行了测量,结果表明GSMBE生长的材料具有很好的均匀性.探测器阵列在室温下具有良好的性能,在-10 mV反偏下探测器的暗电流约173 pA,单元间的相对标准差为1.3%;器件的峰值探测率为4.7×1011 cm·Hz1/2/W,单元间的相对标准差为0.9%.     

128×1线列InGaAs短波红外焦平面的研究

报道了用分子束外延(MBE)方法生长的掺杂InGaAs吸收层PIN InP/InGaAs/InP双异质结外延材料,通过干法刻蚀和湿法腐蚀相结合制作台面、硫化和聚酰亚胺钝化、电极生长等工艺,制备了128×1台面正照射InGaAs探测器阵列.测试了器件的变温I-V、响应光谱和探测率,在278K时平均峰值探测率为1.03×1012cmHz1/2W-1.实现了128元InGaAs探测器阵列与CTIA结构L128读出电路相互连,经封装后,在室温(291K)时成功测出128元响应信号.焦平面响应的不均匀性为18.3%,并对不均匀性产生的原因进行了分析.     

单片集成长波长光接收机

介绍了利用InGaAs 长波长金属-半导体-金属(MSM)光探测器与InAlAs/InGaAs 高电子迁移率晶体管(HEMT)集成来实现长波长单片集成光接收机的材料和电路设计、关键工艺途径等,解决了工艺兼容性问题,实现了2.5Gb/s传输速率下功能正确的单片集成长波长光接收机样品.     

正、背照InGaAs探测器的性能对比研究

为了验证利用台面结制作背照射器件的可行性,利用分子束外延(MBE)方法生长的掺杂InGaAs吸收层PIN InP/InGaAs/InP双异质结外延材料,通过台面制作、钝化、电极生长、背面抛光等工艺,制备了8元台面InGaAs探测器,并测试了正照射和背照射时,器件的I-V、信号和响应光谱.测试结果表明,正照射和背照射情况下,器件的响应信号差别不大,正照射下器件的平均峰值探测率为4.13×1011cmHz1/2W-1,背照射下器件的平均峰值探测率为4×1011cmHz1/2W-1,但背照射情况下器件的响应光谱在短波方向有更好的截止.     

InGaAs焦平面探测器电串音性能的研究（英文）

串音与焦平面阵列(FPA)的灵敏度和分辨率密切相关.用模拟的方法定量地计算了In_(0.53) Ga_(0.47)As/InP探测器焦平面阵列的电串音随光波波长、入射方向和台面的刻蚀深度的变化情况.结果显示台面结构的器件的串音抑制性能比平面结构的要好.明显地发现短波长的光串音较小,正照射的串音比背照射要小,这是由材料吸收深度和异质结耗尽层宽度的影响造成的.另外,当台面的刻蚀深度穿透吸收层厚度时,其电串扰几乎完全被抑制.研究结果提出了相应的InGaAs FPA的低串音设计.