短波红外InGaAs/InP光伏探测器系列的研制

采用气态源分子束外延方法及应用有源区同质结构及较薄的组分渐变InxGa1-xAs缓冲层,研制了波长扩展的InGaAs/InP光伏探测器系列,其室温下的截止波长分别约为1.9μm,2.2μm.和2.5μm.对此探测器系列在较宽温度范围内的性能进行了细致表征,结果表明在室温下其R0A乘积分别为765,10.3和12.7Ωcm2,比室温降低100K时其暗电流和R0A可改善约3个量级.瞬态特性测量表明此探测器系列适合高速工作,实测响应速度已达数十ps量级.

不同结构的碲镉汞长波光伏探测器的暗电流研究

对B+注入的n on p平面结和分子束外延 (MBE)技术原位铟掺杂的n+ n p台面异质结的碲镉汞 (HgCdTe)长波光伏探测器暗电流进行了对比分析 .与n on p平面结器件相比 ,原位掺杂的n+ n p台面异质结器件得到较高的零偏动态阻抗 面积值 (R0 A) .通过与实验数据拟合 ,从理论上计算了这两种结构的器件在不同温度下的R0 A和在不同偏压下的暗电流 。

不同钝化结构的HgCdTe光伏探测器暗电流机制

在同一HgCdTe晶片上制备了单层ZnS钝化和双层 (CdTe +ZnS)钝化的两种光伏探测器 ,对器件的性能进行了测试 ,发现双层钝化的器件具有较好的性能 .通过理论计算 ,分析了器件的暗电流机制 ,发现单层钝化具有较高的表面隧道电流 .通过高分辨X射线衍射中的倒易点阵技术研究了单双层钝化对HgCdTe外延层晶格完整性的影响 ,发现单层ZnS钝化的HgCdTe外延层产生了大量缺陷 。

Hg_(1-x)Cd_xTe长波光伏探测器的低频噪声研究

在同一Hg1-xCdxTe晶片上(x=0.217)制备了单层ZnS钝化和双层(CdTe+ZnS)钝化的两种器件,对器件的低频噪声和暗电流进行了测试.发现单层钝化的器件在反偏较高时具有较高的低频噪声,在对器件的暗电流拟合计算中发现,单层钝化的器件具有较大的表面隧道电流,而这正是单层钝化器件具有较高低频噪声的原因.并通过高分辨X射线衍射中的倒易点阵技术RSM(reciprocalspacemapping)研究了两种钝化对HgCdTe外延层晶格完整性的影响,发现单层ZnS钝化的HgCdTe外延层产生了大量缺陷,而这些缺陷正是单层钝化器件具有较高的低频噪声和表面隧道电流的原因.

纳秒激光辐照下HgCdTe光伏探测器的瞬态响应特性退化

为研究光伏探测器瞬态响应特性在短脉冲激光作用下的变化规律,以一种室温下零偏压工作的HgCdTe光电二极管为实验对象,测量了该器件对脉冲宽度约16 ns的不同强度响应波段内激光的响应信号波形。在探测器的对数线性响应区内,随着入射激光能量密度从约7.2 nJ/cm^2增大到75μJ/cm^2,响应波形的宽度逐渐增大,半高宽约由55 ns增大到235 ns,底宽约由170 ns增大到380 ns。脉冲响应波形的展宽意味着器件的瞬态响应特性发生了退化。通过分析强注入条件下光电二极管准中性区光生载流子扩散过程,以及结电场与结电容变化对过剩载流子输运过程的影响,对上述光伏探测器瞬态响应特性退化的特征进行了机理解释。

不同钝化层结构的长波碲镉汞光伏探测器的γ辐照效应

对采用单层ZnS和双层CdTe/ZnS两种钝化层结构的长波碲镉汞光伏器件进行了实时γ辐照效应研究.通过辐照过程中实时测试器件的电流-电压特性,发现随着辐照剂量的增加,两种器件表现出不同的辐照效应.结合光伏器件的电流机制分析,对器件的电阻-电压曲线进行数值拟合,发现器件的主要电流机制在偏压较大时为间接隧道电流,在偏压较小及零偏压附近时为产生-复合电流.对辐照前后器件的电阻-电压曲线进行对比分析,认为CdTe/ZnS双层钝化结构有助于降低辐照位移效应的影响,使得器件间接隧道电流随辐照剂量无明显的增加;同时发现辐照电离效应的影响与器件材料的初始性能参数密切相关,拟合得到ZnS单层钝化结构的器件具有较高的少子产生-复合寿命,受电离效应的影响较大,导致其产生-复合电流随着辐照剂量增加持续增大.

气态源分子束外延8元In_(0.53)Ga_(0.47)As/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4.7×1011cm.Hz1/2/W,单元间的相对标准差为0.9%。

碲镉汞光伏探测器的变面积表面钝化研究

利用同一片碲镉汞材料制备了由单层ZnS和双层CdTe/ZnS作钝化膜的变面积光伏探测器,对两种钝化膜结构的变面积器件进行了对比研究.通过分析两种器件的电流-电压(I-V)特性曲线以及零偏电阻-面积乘积(R0A)与周长-面积比(p/A)的关系曲线,发现ZnS钝化的器件具有较大的表面漏电流;通过分析两种器件的电流噪声与暗电流的关系,发现ZnS钝化的器件的噪声特性较接近散粒噪声,CdTe/ZnS双层钝化的器件则表现出较好的基本1/f噪声特性,使得器件噪声要小于单层ZnS钝化的器件.

InGaAs/InP光伏探测器阵列钝化工艺及均匀性研究

通过对气态源分子束外延结合常规器件工艺研制的晶格匹配InGaAs/InP光伏型探测器阵列光响应和暗电流特性的表征和比较,研究了聚酰亚胺和氮化硅两种钝化工艺对阵列器件性能和均匀性的影响,并对两种不同钝化膜阵列器件后续封装的可靠性进行了比较和分析。实验结果表明,气态源分子束外延材料具有良好的均匀性;氮化硅钝化器件总体性能上优于聚酰亚胺钝化器件。引线封装实验显示,SiN钝化膜有较好的抗冲击和热稳定性,具有更好的工艺相容性。

Hg_(1-x)Cd_xTe光伏探测器的钝化研究

用倒易二维点阵对HgCdTe光伏探测器钝化及其热处理行为进行了研究,发现测射沉积的钝化膜会引起HgCdTe的晶面弯曲,严重的会出现晶面扭曲和mosaic结构,而钝化后的热处理能改善MCT晶体的完整性.在不同的钝化介质层钝化MCT的研究中发现,ZnS钝化层在高温下并不稳定,而CdTe钝化层却能保持较高的耐温性能.

中波碲镉汞光伏探测器的实时gamma辐照效应（英文）

对中波碲镉汞光伏探测器进行了实时gamma辐照效应研究.通过在辐照过程中对器件的电流—电压特性曲线进行测试,得到了器件电学性能随着gamma辐照剂量的变化.研究发现器件在辐照过程中表现出两种典型的辐照效应:电离效应和位移效应.电离效应可以通过辐照过程中类似光电流的产生来表现出来,而位移效应则通过辐照过程中器件串联电阻的增加来体现.两种效应都表现为总剂量效应.分析认为,由于位移效应引入的辐照损伤随着辐照剂量的增加越来越多,辐照电离效应产生的自由载流子产额随之逐渐降低,说明随着辐照剂量增加,电离效应逐渐降低,而位移效应则逐渐增强,导致器件性能衰退.

HgCdTe环孔p-n结光伏探测器暗电流机制

P-n结I-V特性是红外光伏探测器的一个重要指标,它直接决定了探测器的动态电阻和热噪声,决定了探测器的性能.实验主要对离子刻蚀环孔P-n结HgCdTe长波光伏探测器进行变温,I-V特性测试分析.通过对测试实验数据拟合,从理论上计算了探测器在不同温度及不同偏压下的暗电流,得到一些相关的材料和器件性能参数.希望利用分析计算结果了解工艺中存在的问题,对改进工艺及提高器件性能提供理论依据.

HgCdTe光伏探测器反偏暗电流机制分析

HgCdTe光伏探测器在第二代和第三代红外探测器中处于主流地位。如何降低探测器的暗电流直接关系到探测器的噪声和灵敏度,其分析计算方法有多种。运用Synopsys半导体器件模拟软件对HgCdTe pn结各种机制下的反偏暗电流和动态微分电阻进行了模拟计算。计算结果和相关文献报道的结果以及试验测试结果都吻合很好。

硅紫外光伏探测器件响应度的研究

分析了硅紫外光伏探测器件的响应度与器件使用模式之间的关系．研究了包括网格结构在内的３种版图设计及所对应的响应度．结果表明，网格结构对改善紫外响应度的实际作用只是减小了串联电阻．细致讨论了光伏器件串联电阻的主要来源，给出了串联电阻对紫外响应度发生显著影响时所对应的估算数值．

1 MeV电子辐照对短波Hg_(1-x)Cd_xTe光伏探测器的影响

研究了1MeV电子辐照对短波Hg1-xCdxTe光伏探测器的影响。通过测试电子辐照前后光伏 探测器的响应光谱、信号、噪声、暗电流等性能参数,分析了电子辐照对Hg1-xCdxTe光伏器件的影响机制。实 验结果发现:电子辐照后器件响应光谱在短波处有变窄的趋势,但响应峰值波长和截止波长基本无变化;随着 辐照剂量的增加,通过p n结的暗电流有所增加,光伏器件的探测率有减小的趋势。

垂直p-n结的碲镉汞光伏探测器暗电流特性分析

如何提高碲镉汞焦平面探测器的制备工艺,降低暗电流直接关系到探测器的噪声和灵敏度。本文对所研制的垂直结碲镉汞光伏探测器在工作条件下的暗电流大小和构成机制进行了模拟分析,理论计算结果和实验结果吻合很好。分析结果进一步反馈了工艺中存在的问题,这对改进工艺、提高器件性能有重要的理论指导作用。

碲镉汞光伏探测器机理研究

碲镉汞可以制成光伏型器件和光导型器件.光导器件结构较简单,易于制造,但功耗大,响应速度较慢,为第一代红外探测器件.目前,我所实用的长波光子探测器就是光导型的.光伏器件较之光导器件功耗小,响应快.光伏型碲镉汞器件分为n-on-p型和p-on-n型两种.对长波波段,两者相比,后者比前者有较大的RoA,但由于注入损伤为n型,而且浅结时光电流的输出主要靠衬底,p型时少子扩散长度大,工艺也较简单,因而光伏器件以n-on-p型为多,已经制成(1～)3μm、(3～5)μm的p-n结光电二极管.除非特别指明,以下我们提到的光伏器件就是指n-on-p型.工艺上,在晶体生长中掺锑制造弱p型衬底,锑为五族元素,在晶格中占据碲空位,并提供一个空穴.在p型衬底上进行硼离子注入生成n-on-p结.通过严格控制工艺过程,已经得到性能较好的光伏器件.掺Sb生长的p型衬底与空穴类型的p型衬底相比,其优点在于:Sb分凝系数小,利用杂质分凝效应可获得浓度均匀的材料;避免高温处理;减少与汞空位和其它缺陷相关的深能级,提高少子寿命.

n^+-p-H gCdTe光伏探测器的化学硫化

首次采用Na2S.9H2O在n+-p-HgCdTe表面进行化学硫化,然后溅射ZnS于化学硫化层上的钝化方法。I-V特性曲线显示,经过化学硫化的n+-p-HgCdTe器件的漏电流有所下降。分析表明,化学硫化由于抑制了表面氧化而降低了表面态密度,避免了相应漏电流的形成。

Hg_(1-x)Cd_xTe光伏探测器的表面漏电流机制及其钝化

表面漏电流能对Hg1-xCdxTe光伏探测器性能产生很大的影响,因此选择合适的钝化工艺尤其重要。本文主要论述了Hg1-xCdxTe光伏探测器表面漏电流机制及其钝化技术的发展状况。

γ辐射对碲镉汞光伏探测器的暂态损伤与永久损伤

利用60Coγ源对碲镉汞光伏探测器进行了辐射损伤研究,通过电流-电压测试方法对器件的辐射效应进行了表征。利用数值微分方法得到器件较大反向偏压下的暗电流与缺陷中心密度的关系更为明显。通过研究辐射停止后器件的暗电流随着时间延长的变化,认为碲镉汞光伏探测器的γ辐射损伤存在暂态损伤和永久损伤。将这一现象进行实际应用,可以延长工作于辐射环境中的红外探测器的使用寿命。