近红外激光雷达低噪声光电二极管探测方法

光电二极管探测方法由于受暗电流、热噪声等因素的影响,其噪声水平较高,导致信噪比较低,为此研究近红外激光雷达低噪声光电二极管探测方法。深入分析光电二极管的频率响应特性,了解其响应速度、带宽以及噪声特性是优化探测性能的关键。设计合理的探测阵列编码策略,确定探测阵列的排布方式,确保信号完整性和提高空间分辨率。在光电二极管探测接收过程中,关注其灵敏度、动态范围以及暗电流性能等参数以确保实现探测。试验结果表明,近红外激光雷达低噪声光电二极管探测方法的探测信噪比为8,检测灵敏度较好。

110~200GHz频段InP单行载流子光电二极管

设计制备了一种基于InP材料低偏压工作的单行载流子光电二极管(UTC-PD),该器件的工作频率范围为110~200 GHz。为提升器件的带宽特性,UTC-PD芯片的吸收层采用p型高斯掺杂的InGaAs材料,芯片的InP衬底减薄至12μm。UTC-PD采用背照式的方式输入光信号。通过倒装焊的形式将芯片安装在厚度为50μm的AlN基片上的共面波导焊盘上进行测试。在-3 V偏压和155μm波长输入光条件下,制备器件的响应度超过02 A/W;在110 GHz处获得最高输出功率为-56 dBm,19783 GHz处的输出功率最低为-106 dBm。

光通信用激光器及光电二极管质子位移损伤效应研究

激光器、探测器等光通信器件对空间辐射环境中高能粒子引入的位移损伤敏感,且随时间累积不可恢复。针对光通信用垂直腔面发射激光器和光电二极管开展了质子辐照试验,并对辐照前后器件的光功率-电流-电压曲线、阈值电流、低频噪声等参数进行了测试分析。研究结果表明:由于质子辐照后,载流子被辐射感生缺陷形成的非辐射复合中心捕获,降低了少数载流子的寿命,复合产生的光子数量减少,因此850 nm垂直腔面发射激光器在质子辐照后光输出功率、外量子效率随注量的增加而降低;InGaAs光电二极管暗电流和噪声密度谱增加。

高均匀性1×128 SiC紫外雪崩光电二极管探测阵列

主要研究了SiC雪崩光电二极管(APD)阵列对微弱紫外光的探测均匀性问题,设计并制备了1×128 SiC APD探测阵列,通过表征各像素点的电流-电压曲线,提取出APD阵列的击穿电压波动在±0.1 V;通过被动淬灭电路表征各像素点的微弱紫外光探测能力,提取出APD阵列的暗计数率波动在±0.5 Hz/μm^(2),单光子探测效率波动在±0.4%,良率达到91%,结果表明本工作设计的SiC APD探测阵列能够为微弱紫外光成像技术提供可行的技术方案。

基于神经网络的雪崩光电二极管SPICE模型构建

针对雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)雪崩前后电流数量级相差大、I-V特性曲线变化剧烈的特点,在对I-V特性数据进行对数化、归一化预处理的基础上,采用浅层神经网络完成I-V函数拟合,并进一步优化神经网络结构以提升模型准确性.在此基础上,使用Verilog-A硬件描述语言实现APD的SPICE模型,并应用Cadence软件设计电路验证模型的有效性和准确性,引入相对误差评估模型的准确度.结果表明:优化后的神经网络学习的I-V特性函数与TCAD仿真数据的均方误差损失为2.544×10^(-7),SPICE模型验证电路采样数据与TCAD仿真数据的最大相对误差为3.448%,平均相对误差为0.630%,构建SPICE模型用时约50 h,实现了高精度、高效率的器件SPICE模型构建,对新型APD的设计与应用具有重要指导意义.

微结构硅基光电二极管的近红外响应特性研究

宽带隙红外光谱响应由于其在硅基光电探测器中的潜在应用而受到了广泛关注。利用离子注入和飞秒脉冲激光制备了一系列掺杂硅基光电二极管,并研究了硫掺杂硅基材料及器件后的宽带隙红外光谱响应特性。结果发现,PN型光电二极管在近红外和中红外光谱区域内表现出几个典型的光响应特征峰值。这几个特征峰对应于不同的子带隙光响应特征的起始能量,与硅带隙内掺杂硫的活性能级一致。这种光谱响应拓宽技术为制造低成本宽带隙硅光电探测器提供了有力的参考方案。

Zn扩散对InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管雪崩击穿概率的影响

对InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管进行结构设计与数值仿真,得到相应的电学与光学参数。针对雪崩击穿概率对器件光子探测效率的影响,研究了两次Zn扩散深度差、Zn扩散横向扩散因子、Zn掺杂浓度以及温度参数与器件雪崩击穿概率的关系。研究发现,当深扩散深度为2.3μm固定值时,浅扩散深度存在对应最佳目标值。浅扩散深度越深,相同过偏压条件下倍增区中心雪崩击穿概率越大,电场强度也会随之增加。当两次Zn扩散深度差小于0.6μm时,会发生倍增区外的非理想击穿,导致器件的暗计数增大。Zn扩散横向扩散因子越大,倍增区中心部分雪崩击穿概率越大,而倍增区边缘雪崩击穿概率会越小。在扩散深度不变的情况下,浅扩散Zn掺杂浓度对雪崩击穿概率无明显影响,但深扩散Zn掺杂浓度越高,相同过偏压条件下雪崩击穿概率越小。本文研究可为设计和研制高探测效率、低暗计数InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管提供参考。

自供电β-Ga_(2)O_(3)/(PEA)_(2)PbI_(4)异质结深紫外光电二极管的制备与特性

成功制备了β-Ga_(2)O_(3)/(PEA)_(2)PbI_(4)异质结深紫外光电二极管,其具有极低的暗电流(fA级),并且可以在0 V偏压下以自供电模式正常运行,在0 V偏压下的光暗电流比(PDCR)约为103,深紫外光响应度(R)为0.08 mA/W。在负偏压和正偏压下均展现了极高线性度(1.08、1.04)。进一步系统地研究了深紫外光电二极管的高温探测性能。随着温度的升高,由于载流子迁移率降低,导致其深紫外光响应特性有所降低,R从300 K下的2.5 mA/W降低至500 K下的0.4 mA/W。基于β-Ga_(2)O_(3)/(PEA)_(2)PbI_(4)异质结的深紫外探测器展现了优异的探测水平,但是由于温度升高导致散射更强,其整体探测性能有所下降。

InP衬底上的双载流子倍增雪崩光电二极管结构设计

雪崩光电二极管因其具有高的倍增被广泛应用于光通信、激光雷达等各种领域,为了适应极微弱信号探测应用场合,需要器件获得更高的增益值.当前雪崩光电二极管一般采用单载流子倍增方式工作,其倍增效果有限.本文设计了一种电子和空穴同时参与倍增的InP/In_(0.53)Ga_(0.47)As/In_(0.52)Al_(0.48)As雪崩光电二极管结构,其中吸收层采用In_(0.53)Ga_(0.47)As材料,空穴倍增层采用InP材料,电子倍增层采用In_(0.52)Al_(0.48)As材料,两个倍增层分布在吸收层的上下两侧.采用Silvaco TCAD软件对此结构以及传统单倍增层结构进行了模拟仿真,对比单InP倍增层结构和单In_(0.52)Al_(0.48)As倍增层结构,双倍增层结构在95%击穿电压下的增益值分别约为前两者的2.3倍和2倍左右,由于两种载流子在两个倍增层同时参与了倍增,所以器件具有更大的增益值,且暗电流并没有增加,有望提高系统探测的灵敏度.

Pt/β-Ga_(2)O_(3)深紫外肖特基光电二极管的界面载流子注入和自驱动特性

采用金属有机化学气相沉积技术在c面蓝宝石衬底上生长氧化镓薄膜,再通过光刻、剥离、电子束蒸镀技术在氧化镓薄膜的表面制作非对称叉指电极,其中Pt/Au作为肖特基电极,Ti/Al/Ni/Au作为欧姆电极;为实现良好的欧姆接触,提升界面载流子的注入效率,对沉积Ti/Al/Ni/Au后的样品进行退火处理。相关结果表明,该Pt/β-Ga_(2)O_(3)肖特基光电二极管具有良好的深紫外探测水平。在-5 V偏压下,响应度和外量子效率分别为3.4 A/W和1.66×10~3%。探测器的探测度高达10^(13) Jones,表明其具有优异的弱信号探测能力。同时,响应度和外量子效率整体都随着光强增大而减小,这是由于较高的光生载流子浓度提高了电子-空穴对的复合机率。在自驱动模式下,该Pt/β-Ga_(2)O_(3)肖特基光电二极管展现出较快的响应速度,响应度为2.69 m A/W。此外,探测器在-100 V和+100 V的高压下仍然能够稳定运行,说明该探测器具有较好的耐高压稳定性。

雪崩光电二极管器件信噪比分析与计算

雪崩光电二极管具有光电转换能力强、耗电低、感光精度高及可以在更大的频谱范围内工作的优点,在光电通信的应用地位越来越重要。雪崩效应是由二极管内高电压产生光电流迅速增加引起的。该文详细分析和计算APD雪崩光电二极管工作噪声的来源和光电转换信噪比的变化。雪崩效应造成的光电二极管的内部增益不仅会扩大接收信号的噪音,还会扩大原始噪音,使人们很难收集和提取外部的微弱信号,输出信号中的噪音是影响雪崩光电二极管信噪比的主要原因,因此要提高雪崩光电二极管的性能,必须减少噪音。

硅光电二极管陷阱辐射定标研究

介绍ＣｒｙｏＲａｄｌ低温绝对辐射计（ＨＡＣＲ）。

γ辐照对硅光电二极管光电流的影响

研究了ＰＩＮ光电二极管和普通光电二极管６０ＣＯγ辐照后的积分光电流、紫外光电流、光谱光电流的变化规律以及光谱光电流与器件反偏电压之间的关系，并对结果进行了定性分析．实验用辐照剂量分别为２×１０３ＧＹ（Ｓｉ）和２×１０４ＧＹ（Ｓｉ）．

辐照对硅光电二极管可靠性影响的研究

本文介绍了辐照对硅光电二极管的辐射效应和损伤机制。比较了γ射线、电子、质子、中子以及重离子辐照后,光电二极管各项特性参数的变化。根据辐照对半导体的作用原理,解释不同辐照引起的变化规律。寻求抗辐射加固方法,改善光电二极管的抗辐射性能。

基于光电二极管的前置放大电路噪声分析

在光电检测电路中信噪比是衡量电路性能的一个重要参数,因此有必要对前置放大电路进行噪声分析。首先给出了光电二极管和运算放大器的等效电路模型,并分析了光电二极管和运算放大器的噪声来源。然后采用分频段的方法计算前置放大电路的噪声,同时引入等效噪声带宽的概念。最后根据叠加原理和噪声理论,推导出了前置放大器的输出噪声计算方法。结果表明:该方法计算的结果与仿真结果相一致,误差较小。该方法的引入,对于元器件的选择和低噪声电路设计具有很好的参考价值。

硅雪崩光电二极管单光子探测器

将硅雪崩光电二极管应用于盖革模式下 ,制作出高量子效率、低噪音、短死时间的单光子探测器 .设计并制作了雪崩抑制电路 ,获得探测器特性参量为无源抑制方式下死时间1 μs,有源抑制下 60～ 80 ns,输出脉冲宽度 1 5～ 2 0 ns.并详细检测了探测器直到液氮温度下的特性 .

基于线阵InGaAs光电二极管阵列的光纤光栅传感解调

采用线阵InGaAs光电二极管阵列和体相位光栅并结合空分复用和波分复用技术,对光纤光栅传感进行解调.设计了基于线阵InGaAs光电二极管阵列和体相位光栅的光纤光栅传感解调系统,通过系统测试和性能分析,该解调系统解调带宽42 nm,信噪比30 dB,波长偏移测量精确度±15 pm,功率测量精确度为±0 .3 dB.基于线阵InGaAs光电二极管阵列和体相位光栅的光纤光栅解调系统不但尺寸小,功耗低,而且具有较高的解调速度.

行波光电二极管级联阵列输出功率合成研究

针对未来光载无线通信所需的高功率、大带宽的光电探测器,提出了一种行波光电二极管级联阵列功率合成电路.先将行波光电二极管级联,再按照阵列式结构将多组级联的光电二极管组合起来,实现射频功率合成,以获得高功率、大带宽的射频信号.采用EDA工具,对该光电转换射频功率合成电路进行仿真模拟.仿真结果表明,该功率合成电路可以有效地将各光电二极管的射频输出信号进行功率合成,功率合成后的信号带宽显著增加,仿真结果与理论分析完全一致.此外,电路分析表明,增加该功率合成电路中的高阻微带线的特性阻抗可以有效提高其输出射频信号的带宽.

液相色谱/光电二极管阵列检测/质谱联用技术在中药分析中的应用

建立了基于液相色谱/光电二极管阵列检测/质谱(LC/DAD/MS)技术的中药分析基本方法。检出了丹参水溶性成分中的丹参素、原儿茶醛、咖啡酸、紫草酸、丹参酸丙和丹酚酸C等;在银杏内酯提取物中,鉴定和发现了白果内酯,银杏内酯A、B、C和一些新化合物,其中经结构确证的两个新化合物分别被命名为银杏内酯K和L;在苦参生物碱中鉴定了苦参碱、氧化苦参碱、槐果碱或异槐果碱、N 氧化槐果碱和槐花醇N 氧化物。

中波碲镉汞雪崩光电二极管的增益特性

采用不同工艺制备了中波碲镉汞(Hg Cd Te)雪崩二极管(APD)器件,利用不同方法对其结特性和增益随偏压变化关系进行了表征,并基于Beck模型和肖克莱解析式进行了拟合分析.结果表明,不同工艺制备的APD器件饱和耗尽区宽度分别为1. 2μm和2. 5μm,较宽的耗尽层有效抑制了高反偏下器件的隧道电流,器件有效增益则从近100提高至1 000以上.用肖克莱解析式拟合Hg Cd Te APD器件增益-偏压曲线,获得了较好的效果.拟合结果与Sofradir公司的J. Rothman的报道相似.