Ⅰ型倍增层对异质SAM结构InSb-APD红外探测器性能的影响

红外探测器的光电特性会受到内部结构倍增层参数的影响,为了能够改善器件的雪崩效应,借助仿真软件Silvaco-TCAD,详细探讨了Ⅰ型倍增层的残余掺杂浓度和厚度对异质SAM结构InSb-APD红外探测器性能的影响。研究结果表明,随着Ⅰ型倍增层掺杂浓度的增加,其倍增层内的电场强度峰值增加,同时光响应度略微增加;随着Ⅰ型倍增层厚度的增加,其倍增层的光响应度与暗电流密度升高,同时电场强度峰值减少。进一步研究表明,当Ⅰ型倍增层残余掺杂浓度和厚度分别为1×10^(15)cm^(−3)和3μm时,有利于雪崩过程。

InSb-In共晶体磁阻薄膜的制备及特性分析

利用纯度为99.99%的铟和锑单质为原料,采用真空蒸发法,制备了InSb-In共晶体磁阻薄膜,对薄膜进行热处理。通过实验对锑化铟薄膜的物相构成、表面形貌进行分析,探讨成膜条件、退火条件等因素对薄膜结构及性能的影响。结果表明,InSb薄膜是InSb和In的共晶体。

InSb光栅耦合的太赫兹表面等离激元共振传感方法

仿真设计了一种光栅耦合型太赫兹(THz)表面等离激元(SPP)共振生化传感结构,该结构通过在锑化铟(InSb)基底表面刻蚀亚毫米光栅形成.基于波矢匹配方程的仿真结果表明,当TM偏振的THz平行波束以30°入射角照射到光栅区间时,光栅的–1和+1级THz衍射波束能够分别激励传播方向相反的低频SPP和高频SPP.由于采用商业THz时域谱装置可以准确测量低频SPP,本文系统地分析了低频SPP的共振和传感特性对光栅结构参数的依赖关系.仿真结果表明:InSb光栅耦合的THz-SPP共振传感芯片的折射率灵敏度随光栅周期的增大而减小;当光栅周期为120μm、入射角为30°时,折射率灵敏度为1.05 THz/RIU,在此条件下,传感芯片不能对生物分子单分子吸附层作出可探测的响应,究其原因是,低频SPP的消逝场穿透深度远大于生物分子尺寸,致使两者相互作用不足.为了探测生物分子,仿真分析了多孔薄膜覆盖InSb光栅的增敏方法.多孔薄膜具有分子富集作用,能够将THz表面波与生物靶标的相互作用从单分子尺度扩展至整个薄膜厚度,从而提高传感器的生物检测灵敏度.以酪氨酸吸附为例的仿真结果表明,当InSb光栅表面覆盖厚度为120μm、孔隙率为0.4的多孔聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜后,其吸附灵敏度为0.39 THz/单位体积分数.

InSb晶片表面有机物沾污清洗的分子动力学研究

清洗是混成式探测器芯片器件制造过程中的一道关键工序。探测器芯片表面所吸附的有机物沾污是清洗的主要目标。使用第一性原理与分子动力学相结合的方法研究了丙酮、乙酸乙酯对InSb晶面有机物沾污(主要成分为502)的清洗机理。第一性原理计算结果表明,丙酮与乙酸乙酯的分子反应活性位点均离域在杂原子上,两者可通过杂原子对吸附在InSb表面的502解吸附以达到清洗的目的。分子动力学模拟结果表明,乙酸乙酯可以促进丙酮分子在502膜层中的扩散能力,以此加强丙酮对502的去除作用。

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0.8~1.2μm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。

InSb晶片的显微拉曼研究

对热处理前后的InSb晶片进行了显微拉曼面扫描测试,开发了一种新的InSb晶片应力面分布表征方式。热处理前后InSb晶片的横向光学(Transverse Optical,TO)声子散射峰分别位于179.3 cm^(-1)和178.5 cm^(-1);纵向光学(Longitudinal Optical,LO)声子散射峰分别位于188.8 cm^(-1)和188.7 cm^(-1);特征峰的半峰宽分别为5.8 cm^(-1)和5.0 cm^(-1)。X射线双晶衍射曲线半峰宽值分别为12.10~20.04 arcsec和7.61~7.74 arcsec。用经热处理后的晶片制得的器件在80℃烘烤20天后,盲元增加量较小,整体数量较少。这表明热处理释放了晶片的残余应力,对后期抑制器件新增盲元存在有利影响,为新一代超高性能、超大面阵红外探测器的制备奠定了材料基础。

高质量InSb薄膜的MBE同质和异质外延生长

InSb是3~5μm中波红外波段具有重要研究意义的材料。本文以单位内部生产的InSb(100)衬底为基础,通过摸索InSb(100)衬底的脱氧、生长温度和Ⅴ/Ⅲ束流比,获得了高质量的InSb同质外延样品,1.5μm样品的表面粗糙度RMS≈0.3 nm(10μm×10μm),FWHM≈7 arcsec;采用相同的生长温度和Ⅴ/Ⅲ束流比并采用原子层外延缓冲层的方法在GaAs(100)衬底上异质外延生长本征InSb层,获得了较高质量的异质外延InSb样品,1.5μm样品的室温电子迁移率高达6.06×10~4cm^2V^(-1)s^(-1),3μm的样品最好的FWHM低至126 arcsec。InSb材料的同质和异质外延优化生长可为高温工作掺Al的InSb器件结构的优化生长提供重要参考依据。

高质量5 in InSb单晶生长

锑化铟(InSb)焦平面探测器是中波红外探测领域应用广泛的一种探测器。作为制备探测器的基础,InSb晶体材料的质量和性能显得尤为重要。近年来InSb晶体材料在向高质量大尺寸方向发展。通过多举措坩埚设计和温场条件设计,采用直拉法生长了直径大于135 mm的InSb单晶。测试结果表明,5 in晶片的位错腐蚀坑密度小于50 cm-2,双晶衍射峰的半峰宽为8.32 arcsec,晶体具有相当好的完整性。通过优化生长工艺参数,晶体生长过程中具有较为平坦的固液界面,表现出良好的径向电学均匀性。这为制备低成本和超大规模InSb红外探测器阵列奠定了基础。

InSb凝视红外焦平面组件研制和应用

研制成功了采用光伏InSb二极管列阵工艺、直接注入Si CMOS读出电路、微型玻璃杜瓦和微型节流制冷机的 6 4× 6 4元InSb红外焦平面组件。焦平面组件平均探测率约 1× 10 11cmHz1 2 W-1,平均量子效率约 72 %,响应率非均匀性约 18%,无效像元率约 0 .5 %。其性能参数满足红外成像制导的技术要求 ,已成功进行了凝视红外成像探测系统外场试验。

InSb红外焦平面探测器结构应力的ANSYS分析

借助有限元软件系统分析了铟柱取不同直径时红外探测器整体结构的应力分布.模拟结果表明,在固定铟柱高度的前提下,当铟柱直径以2μm的步长从36μm减小到18μm的过程中,InSb芯片上的最大应力值呈现出先减小,后线性增加的趋势,但铟柱上应力最大值始终保持在15.7MPa左右,且分布几乎不变.S i读出电路上的应力小于InSb芯片上的应力值,变化趋势类同于InSb芯片上应力的变化趋势.铟柱直径取30μm时,InSb芯片和S i读出电路上的应力均达到最小值260MPa和140MPa,整个器件的应力分布在接触区呈现明显的集中性、均匀性,分布更合理.

InSb薄膜分子束外延技术研究

InSb材料由于其优异的光电性能,一直是军事领域重要的红外探测器材料。而高温工作是InSb发展的一个重要方向,开发分子束外延InSb材料是实现高温工作的基础。本文采用分子束外延工艺生长获得了高质量的InSb薄膜,通过金相显微镜、X射线双晶衍射仪、原子力显微镜、SEM和EDX等检测手段对InSb外延膜进行表面缺陷、晶体质量表征和分析,并采用标准的InSb器件工艺制备128×128焦平面探测器芯片进行材料的验证,结果表明该材料性能可以满足制备高性能器件的要求。

InSb磁敏电阻脉冲涡流传感器的研究

脉冲涡流检测方法是涡流检测技术的一个新兴分支。因脉冲信号频带很宽,比单一频率正弦涡流衰减慢,其瞬态感应电压信号中就包含了有关缺陷的重要信息。本文分析了InSb磁敏电阻作为脉冲涡流检测元件的工作原理,设计了探头结构和调理电路,有效抑制了环境温度的干扰,并分析了应用InSb磁敏电阻的涡流探头检测金属裂纹特征的信息提取方法。实验结果表明,采用InSb磁敏电阻作为脉冲涡流检测传感器,具有较高的裂纹灵敏度,且可以较好地反映裂纹的深度。

MBE外延InSb基CdTe工艺研究

成功制备了CdTe/InSb复合衬底,为长波HgCdTe外延提供了可能。通过工艺研究解决了InSb氧化层去除及In元素扩散控制两个难点问题,使用As钝化法可以解决双腔衬底转移的问题,在常用的退火工艺下,通过厚度的调整可以阻挡In元素的扩散。

InSb晶片材料性能表征与机理分析

对2 in InSb(111)晶片材料位错密度、X光形貌、X射线双晶衍射半峰宽和电学参数进行了整片均匀性测试表征。结果表明材料整体性能极佳,并结合InSb晶体生长原理对晶片材料位错密度、掺杂浓度区域性分布进行了深层机理分析。

InSb阵列探测芯片的感应耦合等离子反应刻蚀研究

利用感应耦合等离子（ICP）反应刻蚀（RIE）进行了InSb阵列芯片台面刻蚀,并利用轮廓仪、SEM及XRD对台面形貌以及刻蚀损伤进行分析。采用优化的ICP刻蚀参数,实现的刻蚀速率为70-90 nm/min,刻蚀台阶垂直度-80°,刻蚀表面平整光滑、损伤低。与常规的湿法腐蚀相比,明显降低了侧向钻蚀。台面采用此反应刻蚀工艺,制备了具有理想I-V特性的320×256 InSb探测阵列芯片,在-500 mV到零偏压范围内,光敏元（面积23μm×23μm）的动态阻抗（Rd）大于100 MΩ。

激光辐照InSb(PV)型探测器的热损伤

在建立高斯型连续激光辐照InSb(PV)型探测器物理模型的基础上,采用近似解析解的形式计算了圆柱形InSb靶板的2维温度场.通过数值分析得出了在激光辐照时,InSb(PV)型探测器的温升与时间的关系,并计算出相应的损伤阈值.研究表明:在强激光连续辐照下,半导体材料InSb会发生熔融损伤,且最早发生于迎光面的光斑中心,激光的功率密度越高,造成破坏所需要的时间越短;对于一定厚度胶层的InSb(PV)型探测器,只有强度大于一定阈值的连续激光辐照才可能发生熔融损伤,越薄的胶层对应的损伤阈值越大.为了增加InSb(PV)型探测器抗激光辐照能力,应该减小胶层厚度.采用该理论计算得到不同功率下的InSb熔融时间为1.57 s和4.54 s,与实验得到的2 s和 4～5 s基本吻合.

InSb 精密角位移传感器的研究

本文介绍了以磁阻效应为工作原理的ＩｎＳｂ精密角位移传感器的设计和制作。这种传感器的主要特点是高分辨率、非接触、体积小、重量轻和使用寿命长。性能测试结果表明，在±１２°范围内，其分辨率达０．

InSb磁敏电阻器导电机理及可靠性

本文详细讨论了ＩｎＳｂ磁敏电阻器的导电机理，在文献［１］、［２］的基础上，提出了提高它的灵敏度的途径．本文首次研究了ＩｎＳｂ磁敏电阻器的可靠性，通过可靠性寿命试验，其失效率λ（ｔ）＜１×１０－５／ｈ．

激光辐照下InSb探测器(PV型)的瞬变行为

本文给出了InSb探测器(PV型)在激光辐射下开路电压随时间变化的实验曲线,并对此结果作了理论分析,取得了相当好的一致性。

溅射法制备InSb薄膜工艺探索——In与Sb的原子比问题

介绍一种基于原子比为 1:1的InSb靶制备原子比为 1:1的InSb薄膜的方法 ,实验结果表明 。