AlInGaN/GaN PIN紫外光电探测器的研制

用AlInGaN四元合金代替AlGaN作为PIN探测器的有源层,研制出AlInGaNPIN紫外探测器.详细介绍了该器件的结构设计和制作工艺,并对器件进行了光电性能测试.测试结果表明,器件的正向开启电压约为1.5 V,反向击穿电压大于40 V;室温-5 V偏压下,暗电流为33 pA,350 nm处峰值响应度为0.163 A/W,量子效率为58%.     

日盲型AlGaN PIN紫外探测器的研制

采用MOCVD方法在双面抛光的(0001)蓝宝石衬底上生长了高铝组分AlGaN材料,研制出日盲型AlGaN PIN紫外探测器.详细介绍了该器件的结构设计和制作工艺,并对该器件进行了光电性能测试.测试结果表明:器件的正向开启电压约为4.5 V,反向击穿电压大于20 V;常温下(300 K),该器件在3 V反向偏压下的暗电流约为50 pA,在零偏压下270 nm处峰值响应度达到0.12 A/W,长波截止波长小于285 nm.     

日盲型AlGaN pin串联紫外探测器

对采用MOCVD生长的AlGaN pin结构上制备的背照日盲型3×3AlGaN串联紫外探测器进行了光电性能的研究。室温下单元探测器的峰值响应在278nm为0.03A/W。串联器件的正向开启电压随器件个数增加而增大,串联特性使得其暗电流较小,光生电压随器件个数的增加呈线性变化,串联器件在氙灯照射下能达到近15V的光生电压。文中还对I-V测试采样中存在的零点漂移做了分析,试给出从实验结果计算反向饱和电流密度的方法。     

基于铟镓砷材料的新型太赫兹/亚毫米波探测器研究

对一种基于生长在半绝缘InP衬底上InGaAs外延材料的新型太赫兹室温探测器进行研究。首先在HFSS理论计算的基础上对器件天线阻抗、驻波比、辐射方向图等特性参数进行分析。其次,通过光刻、腐蚀、溅射、点焊等工艺制作出对称金属电极天线耦合的太赫兹探测器件。结合自己搭建的0.037 5 THz器件响应测试系统,得到铟镓砷太赫兹探测器件在不同偏置电流和不同调制频率下的器件响应曲线。结果表明器件具有明显的光电信号和快的响应速度。通过利用高莱探测器进行标定,得到器件在0.037 5 THz时的电压灵敏度优于6 V/W,器件噪声等效功率NEP优于1.610-9 W/Hz1/2,器件响应时间优于300 s。     

背入射AlxGa1-xN64×1线列焦平面太阳光盲探测器

在蓝宝石衬底上用MOCVD生长的材料制备了背入射Al0.42Ga0.58N／Al0.5Ga0．5NP—I—N型64元线列焦平面太阳光盲紫外探测器。测试了器件的光谱响应,其截止波长为285nm,在275nm峰值波长处的零偏电流响应率为20mA／W。测试了线列器件各元在5V反偏压下的暗电流,结果表明暗电流大约在10^-8A数量级,暗电流分布均匀。线列器件各元的紫外光响应均匀性较好。     

n-ZnO/p-GaN异质结紫外探测器及其光电性能研究

利用脉冲激光沉积(PLD)方法在p-GaN衬底上沉积了n-ZnO薄膜,构造了n-ZnO/p-GaN异质结型紫外(UV)光-电探测器原型器件,在(UV)光照条件下测试了器件的光电性能。扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)测试结果表明,ZnO薄膜具有很好的结晶质量;I-V曲线显示,器件在黑暗和光照环境下都表现出明显的整流行为;光谱响应曲线表明,器件响应度峰值出现在364nm附近,当反向电压为-5V时光电流达到饱和,此时响应度峰值达到1.19A/W。不同反向工作电压下的光谱探测率曲线表明,器件对364nm附近的UV光有较强的选择性,在-2V偏压下具有最佳的探测率,其探测率峰值达到8.9×1010 cm·Hz1/2/W。     

一种具有高填充因子吸收层和低失调低噪声读出电路的红外探测系统

使用红外探测器及读出电路,研制成功非制冷红外探测系统.探测器用二极管作为温度传感器,使其与集成电路工艺相兼容.采用了新的器件结构,使得填充因子从20%提高到80%.器件的微机械结构面积为35μm×35μm.读出电路的失调电压为3μV.探测器的输出噪声为2μV.探测器的电压响应率为7 894.7 V/W,黑体探测率D*为1.56×109cmHz1/2/W,噪声等效温差为330 mK,响应时间为27 ms.     

双面Schottky势垒型GaAs粒子探测器特性

双面肖特基势垒型 Ga As粒子探测器由半绝缘砷化镓材料制成 ,器件结构为金属 -半导体-金属结构 ,该探测器能经受能量为 1 .5Me V、剂量高达 1 0 0 0 k Gy的电子、50 0 k Gy的 γ射线、β粒子、X射线等粒子的辐照测试 ,辐照后器件击穿曲线坚挺 ,反向漏电流最低为 0 .48μA.器件的另一特征是其反向漏电流与 X射线的照射量呈线性关系 .该探测器在 2 4 1Am( Eα=5.48Me V) α粒子辐照下 ,其最大的电荷收集率和能量分辩率分别为 45%和 7% .在由 90 Sr( Eβ=2 .2 7Me V)发出的 β粒子辐照下 ,探测器有最小的电离粒子谱 .该探测器对光照也有明显的响应     

两种氧化方法对InSb探测器钝化效果的研究

比较了阳极氧化和Photo-CVD氧化两种钝化方式制备InSb 探测器的性能,结果表明前者反偏漏电流小,击穿电压是后者的5倍,背景光电流和零偏阻抗基本相同。C-V测试结果:前者固定表面电荷密度为21011 cm-2,后者为1.51011 cm-2。两种氧化方法制备的器件经过高温高湿老化试验后,在反偏1 V时,阳极氧化器件漏电比变化率只有Photo-CVD氧化器件的50%,二者背景光电流均有增加,可能与器件光敏面扩大有关。阳极氧化钝化方法,工艺过程易于控制,钝化效果一致性较好,器件的界面状态更加稳定。     

InGaAs探测器偏振响应特性的实验研究

分析了光电探测器偏振响应产生的原因,定义了探测器偏振敏感度的公式,制备了测试用InGaAs探测器.为了测试器件的偏振敏感度,搭建了测试系统,并对器件的偏振敏感特性进行了测试.结果表明,测试系统具有较好的稳定性;器件响应存在明显的偏振特性,正人射时器件的偏振敏感响应为0.27 dB,斜人射时器件偏振敏感有所增加,人射角度...     

新型长波长可调谐光电探测器

通过将GaAs基滤波器与InP基探测器键合在一起，实现了一种新型可调谐的长波长光电探测器。通过热调谐，在13V的偏置电压下，峰值波长从1540．1nm红移到1550．6nm，实现了10．5nm的调谐范围，响应线宽维持在0．6nm，量子效率也保持在22％左右。从理论上分析了器件的调谐原理，利用传输矩阵法模拟了滤波器的透射光谱，并通过实验加以了验证。     

InP系波导和光电探测器单片集成

本文主要报道ＩｎＰ光波导和ＩｎＧａＡｓ－ＰＩＮ光电探测器的单片集成，包括材料生长、器件工艺、器件测试三个部份．器件的结构和制作方法较为简单，而代表器件性能的主要参数可与国外同类器件相接近，如光波导损耗最小为８．６ｄＢ／ｃｍ，器件正向压降为０．４～０．６Ｖ，反向击穿电压＞４０Ｖ，响应度～０．５Ａ／Ｗ，上升时间＜０．９ｎｓ．     

混成式热释电非制冷红外焦平面探测器研究

热释电非制冷红外焦平面探测器在军民领域具有广阔的应用前景.为了实现探测器的国内工程化研制,采用混成式技术,成功研制了基于锆钛酸铅(PZT)铁电陶瓷材料,像元尺寸为35 μm×35μm,列阵规模为320×240元的非制冷红外焦平面探测器.通过自主设计,研发的非制冷焦平面测试平台,得到了此器件的基本性能参数平均电压响应率1.1×105V/W,平均探测率5.6×107cm·Hz1/2·W-1,并实现了该探测器热成像.结合实际的研究工作,较为系统地介绍和讨论了热释电非制冷红外焦平面研制过程中各项关键技术.在器件光电响应测试数据分析的基础上,进一步提出下一阶段研究工作的重点和器件性能优化的方向.     

AlxGa1-xN日盲紫外探测器及其焦平面阵列

报道了320×256元AlxGa1-xN日盲型紫外探测器及其焦平面阵列探测器的研制情况,介绍了材料生长、器件制备工艺和器件的光电特性.器件的开启电压大于3.5 V,-0.5 V偏压时暗电流小于1.2×10-12A(φ=300 μm台面),光谱响应范围260～280 nm,268 nm峰值波长的响应度大于0.095 A/W.器件实现了日盲紫外成像演示.     

高抑制比背照式AlxGa1-xN pin日盲紫外探测器研究

利用现有外延材料生长技术和器件工艺技术,生长了背照式AlxGa1-xN pin外延材料,并用生长的材料制作了日盲紫外探测器,测试结果表明器件在0V偏压下抑制比达到了6 400。在此基础上,较详细地分析了偏置电压、p-AlxGa1-xN载流子浓度和Al组分、极化效应对背照式AlxGa1-xN pin日盲紫外探测器抑制比的影响及非日盲光生载流子的限制机制。分析表明,提高p-AlxGa1-xN载流子浓度和GaN/AlxGa1-xN异质结极化强度是现有技术条件下提高器件抑制比的有效途径。     

吸收层与倍增层分离的4H-SiC雪崩光电探测器

设计和制备了吸收层和倍增层分开的4H-SiC穿通型雪崩紫外光电探测器.设计器件的倍增层和吸收层厚度分别为0.25和1μm.采用multiple junction termination extension(MJTE)方法减少器件的电流集边效应和器件表面电场.对器件的暗电流、光电流和光谱响应进行了测量.器件在55V的低击穿电压下获得了一个高的增益(＞104);穿通前器件暗电流约为10pA数量级;0V偏压下器件光谱响应的紫外可见比大于103.光谱响应的峰值波长随反向偏压的增大而向短波方向移动,在击穿电压附近光谱响应的峰值波长移到210nm,此波长远远小于在0V时的响应峰值.结果显示器件在紫外光探测中具有优良的性能.     

PIN光电探测器低噪声前置放大电路设计

该文设计了一款PIN光电探测器的低噪声前置放大电路,选用低噪声器件,设计带通滤波电路,实现阻抗匹配,消除噪声。该电路由＋15V和±5V三电源驱动,照射激光波长λ=850nm,光脉冲频率f=10kHz,光脉冲宽度τ=20ns。通过软件仿真及实物测试,达到响应度Re（V/W）≥2×10^5,上升时间Tr（ns）≤13,暗噪声电压峰峰值VN（mV）≤10,闭环增益A（dB）≥60等指标,表明该文方法可以为低噪声前置放大电路设计提供指导。     

背入射AlxGa1-xN 64×1线列焦平面太阳光盲探测器

在蓝宝石衬底上用MOCVD生长的材料制备了背入射Al0.42Ga0.58N/Al0.5Ga0.5N P-I-N型64元线列焦平面太阳光盲紫外探测器。测试了器件的光谱响应,其截止波长为285nm,在275nm峰值波长处的零偏电流响应率为20mA/W。测试了线列器件各元在5V反偏压下的暗电流,结果表明暗电流大约在10-8A数量级,暗电流分布均匀。线列器件各元的紫外光响应均匀性较好。     

InSb面阵探测器铟柱缺陷成因与特征研究

通过基于正性光刻胶的不同像元尺寸铟柱阵列及器件制备,研究In Sb面阵探测器铟柱缺陷成因与特征.分别研制了像元尺寸为50μm×50μm、30μm×30μm、15μm×15μm的面阵探测器的铟柱阵列,并制备出In Sb面阵探测器,利用高倍光学显微镜和焦平面测试系统对制备的芯片表面形貌、器件连通性及性能进行了检测与分析.研究结果表明:当像元尺寸为50μm×50μm时,芯片表面形貌和器件连通性测试结果较好;随着像元尺寸减小,芯片表面会出现铟柱相连或铟柱缺失缺陷,器件连通性测试结果与表面形貌相吻合.铟柱相连缺陷是由光刻剥离时残留铟渣引起的铟相连造成;铟柱缺失缺陷是由光刻时残留光刻胶底膜引起的铟柱缺失造成.器件相连缺陷元的响应电压与正常元基本相同,缺失缺陷元的响应电压基本为0,其周围最相邻探测单元响应电压相比正常元增加了约25%.器件缺陷元的研究结果,对通过优化探测器制作水平提升其性能具有重要参考意义.     

一种交叉式圆形MEMS热电堆红外探测器

微电子机械系统(MEMS)热电堆红外探测器是非接触测温仪、光谱仪、气体传感器等现代信息探测系统的核心工作器件。研制了一种交叉式排布的圆形热电堆结构,其热偶条形状由传统矩形调整为直角梯形以降低探测器电阻,热端通过交叉式排布延伸至中心温度集中区,同时增大冷端欧姆接触面积并覆盖反射层以降低冷端温度,有效地增大了冷热端温度梯度。测试结果显示,优化后的交叉式圆形MEMS热电堆探测器距黑体辐射面3 cm处响应电压为22.673 mV,响应率为47.5 V/W,探测率为■,相对于传统圆形热电堆探测器的18.649 mV、39.1 V/W和■分别提升了21.57%、21.48%和18.5%。给出了热电堆探测器结构设计、仿真结果、制作工艺以及测试结果,为热电堆红外探测器的优化设计提供了参考。