InP/InGaAs探测器光响应度与波长关系的研究

对于正面光入射的InP/InGaAs探测器,入射光会在空气、增透膜、InP盖层和InGaAs层之间发生多次反射。为了研究其对光响应度的影响,我们测量发现:探测器的光响应度会随探测波长出现非平坦的峰谷曲线,并且通过对该曲线上峰谷波长的简单数学处理,可以提取出已封装器件的结构参数和材料参数,而且这些参数与实验曲线符合得很好。利用该方法可以简单方便地提取出已封装器件的实际结构参数和材料参数。

像增强型图像传感器在总剂量辐照下的光响应度

采用60 Co-γ射线对像增强型图像传感器进行了总剂量辐照实验,以便评估该器件在空间总剂量辐照下的微光探测性能。当总剂量达到预定剂量点时,采用离线测试的方法定量测试了器件的光响应度变化情况。实验结果表明,随着辐照总剂量的增加,器件的光响应度迅速下降;当总剂量达60krad(Si)时,相对光响应度降低至辐照前的6%。根据像增强型图像传感器的构成,分析了光响应度下降的原因,并推导了光响应度随辐照剂量变化的经验公式。实验显示,提高像增强型图像传感器的增益电压可补偿光响应度的衰减,总剂量达25krad(Si)时,增益提高0.23V其光响应度即可恢复至未接受辐照前的100%,并保持良好的微光探测能力。研究表明,像增强型图像传感器可承受25krad(Si)的总剂量辐射。

探测器中扩散结深对光响应度影响的研究

研究了InGaAs/InP PIN探测器中扩散结深对光响应度的影响,对不同扩散条件下的光电探测器进行了对比实验,测量了不同结深下器件的I-V特性和光响应度。结果表明:扩散结深对器件的I-V特性影响不大,而对光响应度影响很大,当结深处在InGaAs吸收层上表面时,光响应度最大值出现在波长1.55μm处;而当结深进入衬底InP层后,光响应度最大值则出现在波长1μm处。另外,在闭管扩散实验中,严格控制温度和扩散时间是控制结深的关键,研究了不同扩散温度和扩散时间下的结深,为器件的制备提供了参考。

高响应度InGaAs PIN光电探测器的研制

分析了影响探测器响应度的各因素，在此基础上设计了InGaAs/InP PIN探测器的外延材料结构并优化了增透膜厚度和p-InP区欧姆接触电极图形的设计，以达到提高响应度的目的。采用MOCVD技术和闭管扩散等工艺制备了器件并测量了其响应度。结果显示，器件的光谱响应范围为1000-1600nm，在1500nm激光的辐照下，5V反向偏压时器件的响应度可达0.95A/W以上。

高性能PtS_(2)/MoTe_(2)异质结红外光电探测器

由于光电探测器的工作性能直接关系到系统数据采集质量,为此,对高性能PtS_(2)/MoTe_(2)异质结红外光电探测器进行了研究。通过选取材料、试剂和设备制作了PtS_(2)/MoTe_(2)异质结红外光电探测器。搭建探测器性能测试环境,并利用光响应度、探测率、响应时间和光电导增益4个指标,分析探测器性能。结果表明,随着测试时间的推移,PtS_(2)/MoTe_(2)异质结红外光电探测器的光响应度数值始终处于5 A/W限值以上;无论对采集何种材质反射的红外光,探测器探测率均大于10 cm·Hz1/2 W^(-1);无论光生电流是处于上升还是下降时间,其响应时间始终在限值150μs以下;光电导增益值保持在80%以上。

基于低温辐射计的陷阱探测器红外绝对光功率响应度的定标

采用低温辐射计在1064 nm波长对两个硅陷阱探测器(trap 0#和trap B)进行绝对光功率响应度定标。描述了定标方法、实验装置和数据的分析方法,提出了低温辐射计窗口的精确复位和窗口透过率的测量方案,测量得到的透过率达到0.999以上。结果表明,两个探测器绝对响应度定标的合成不确定度分别为1.457×10^(-4)和1.458×10^(-4),定标结果的重复性分别达到了0.014%和0.008%。分析了测量时各项不确定度来源,对光功率响应度定标不确定度进行了评估。对0~#硅陷阱探测器在1064 nm波长处光功率响应度的温度稳定性进行了测试研究。

Ni掺杂ZnO纳米棒阵列膜的增强紫外光电响应

研究以醋酸镍为Ni源,通过水热方法合成不同浓度Ni掺杂的ZnO纳米棒阵列膜,采用XRD、PL以及XPS等测试方法对掺杂的ZnO纳米棒阵列膜进行结构表征,通过自制的光电性能平台进行光电导性能的测试。研究结果表明,Ni的掺杂改变了ZnO晶格常数的大小。掺杂后的ZnO纳米棒阵列膜的光响应度很高,其中醋酸镍浓度为0.05 mol/L的ZnO纳米棒阵列膜的光响应度最高,可以达到3 112.1,是纯ZnO纳米棒阵列膜的光响应度的38倍。Ni的掺杂使得ZnO纳米棒的耗尽层宽度拓宽,降低了暗电导,从而使得光响应度增大。

PECVD法制备高结晶GaN薄膜及其光电响应性能

采用一种简单、绿色、低成本的等离子增强化学气相沉积(PECVD)法,在950℃下成功制备了高结晶质量的GaN薄膜.为了提高GaN薄膜结晶质量和弄清GaN薄膜光响应机制,研究了GaN缓冲层制备温度对GaN薄膜结晶质量和光电性能的影响.研究表明,随着GaN缓冲层制备温度的增加,GaN薄膜的结晶质量先提高后降低,在缓冲层温度为875℃时,结晶质量最高,此时计算得出的总位错密度为9.74×10^(9)cm^(2),载流子迁移率为0.713 cm^(2)/(V·s).经过退火后,GaN薄膜的总位错密度降低到7.38×10^(9)cm^(2),载流子迁移率增大到43.5 cm^(2)(V·s),此时GaN薄膜光响应度为0.20 A/W,光响应时间为15.4 s,恢复时间为24 s,可应用于紫外光探测器.通过Hall测试和X射线光电子能谱仪分析得出,GaN薄膜内部存在着N空位、Ga空位或O掺杂,它们作为深阱能级束缚和复合光生电子和空穴,使得光响应度与偏压呈抛物线关系;另外,空位和O掺杂形成的深阱能级也是导致GaN薄膜的光电流响应和恢复缓慢的根本原因.

WS_(2)光电探测器光电响应特性研究

为探究WS 2的光电探测器光电响应特性,本文以机械剥离法制备WS 2晶体薄膜,采用定位转移法在氧化硅片衬底上制备WS 2光电探测器,对WS 2晶体薄膜进行表征分析,测试并分析了器件的光电性能。实验结果表明:对波长260~850 nm范围的光表现出明显的光响应特性,在630 nm波长的光照条件下的光电流、光响应度以及光探测率最高;器件的上升时间和衰减时间分别为0.7 ms和0.5 ms。文中制备的光电探测器具有具有较好的光电响应特性。

酞菁铜纳米线光电性能研究

纳米级材料具有更强的光电探测性能.将制备的酞菁铜纳米线涂层在叉指电极上,系统研究了酞菁铜纳米线的光电探测性能,发现其是一种具有高响应度的光电探测材料.使用扫描电子显微镜、X线衍射、傅里叶变换红外光谱和紫外-可见光谱对酞菁铜纳米线的形貌和结构进行了表征.文中制备的酞菁铜纳米线的晶体结构为η相.通过光电性能测试,酞菁铜纳米线表现出比原料更优异的光响应.使用AM 1.5 G太阳模拟器作为光源(100 mW/cm 2),在所有偏置电压下,酞菁铜纳米线都有明显的光响应,而酞菁铜原料的光暗电流极不稳定.在紫光(395 nm)、蓝光(455 nm)、绿光(525 nm)、红光(850 nm)照射条件下,酞菁铜纳米线的光响应度远高于酞菁铜原料,是原料的7.9412×103、7.3878×103、6.0015×103、4.5648×103倍.酞菁铜纳米线相比于原料更为优异的光电特性为其在光电探测器方面的深入研究提供了基础.

ZnO光电导紫外探测器的制备和特性研究

以Si(111)衬底 ,用脉冲激光沉积 (PLD)法制得C轴高度择优取向的ZnO薄膜 ,并利用剥离技术制备了ZnO光导型紫外探测器 .Al叉指状电极是由平面磁控溅射技术沉积得到的 .对Al/ZnO/Al的伏安特性和紫外光响应的研究表明 ,金属铝和ZnO能形成很好的欧姆接触 ,紫外探测器的电阻值在 10 0KΩ左右 .在紫外区域 ,其 5V偏压下的光响应度为0 .5A/W .

β-Ga_2O_3薄膜的分子束外延生长及其紫外光敏特性研究

采用分子束外延(MBE)方法在Al2O3(0001)基片上生长了β-Ga2O3薄膜,利用XRD、SEM和AFM对薄膜的结构和形貌特性进行了表征。制作了基于β-Ga2O3薄膜的金属-半导体-金属(MSM)结构紫外探测器并对其进行了电学特性测试,结果表明:在20 V偏压下,器件的暗电流为8 nA;在波长为254 nm、光照强度为13×10–6W/cm2的紫外光照射下,器件的光电流为624 nA;器件的光电流与暗电流比值为78,光响应度达360 A/W,表现出明显的日盲紫外光响应特性。

基于酞菁铜的有机光敏场效应管

制备了基于酞菁铜(CuPc)的有机光敏场效应晶体管,对器件的光敏特性进行了研究。实验结果表明,基于金源漏电极的器件,在波长655 nm,光强100 mW/cm2的光照下,明/暗电流比约为0.4,光响应度约为2.55 mA/W;而铝为源漏电极的器件,可以获得高达104的明/暗电流比,但光响应度降低为0.39 mA/W。

用溶液法制备钙钦矿纳米线光电探测器

作为一种优秀的光吸收半导体材料,有机-无机杂化钙钛矿被广泛应用于光电领域。为了制备高性能光电探测器件,采用溶液法制备了高度有序、超长的CH_3NH_3PbI_3纳米线,并将其应用于Au/CH_3NH_3PbI_3/Au平面型光电探测器。该器件具有宽的工作波段,在紫外-可见光-近红外(365~808 nm)光谱范围内均有响应。其最大光响应度达到3.81A·W^(-1),比探测率为3.7×10^(11)Jones,开关比为4.9×10~3,光响应时间约为7ms。由于具有优异的光探测能力,该器件拥有广阔的应用前景。

基于黑硅微结构的全硅PIN光电探测器

本文报道了一种基于黑硅微结构的全硅PIN光电探测器。该器件结合了黑硅结构宽光谱高吸收的特性,以及PIN光电探测器高量子效率高响应速度的特点,通过在传统硅PIN光电探测器结构的基础上增加黑硅微结构层,在不影响响应速度的条件下,提高了探测器在近红外波段响应特性。并且针对纵向结构垂直入射PIN光电探测器时量子效率与响应速度相矛盾的问题,提出了解决方案。测试结果表明,该器件的量子效率可达80%,峰值波长为940 nm,光响应度达到0.55 A/W,暗电流降至700 pA,响应时间为200 ns。

CH3NH3PbI3晶体的晶轴对其光电性能的影响

通过逆温结晶的方法制备了CH3NH3PbI3单晶,用扫描电子显微镜观察晶体形貌、X射线粉末衍射仪测量晶体结构、拉曼光谱仪测量晶体光谱。此外,通过X射线单晶衍射仪确定了晶面方向,分别沿平行和垂直于晶体c轴方向对晶体进行切割,经打磨、抛光后在其对应的晶面上蒸镀电极进而制备出基于CH3NH3PbI3单晶的光探测器。采用不同波长和偏振方向的激光照射光探测器的受光面后,测试了器件的光电特性。实验结果表明,当激光的电场分量E平行于晶体的晶轴时光探测器的光电流密度比电场分量E垂直于晶轴时(垂直样品)的光电流密度大两个数量级。通过计算得到,激光的电场分量E平行于晶体晶轴时,光探测器的光响应度(R)是垂直样品的58倍、光暗电流比(P)的10倍和外量子效率(EQE)的66倍。发现CH3NH3PbI3单晶的晶轴对晶体的光电性能影响很大。

硫化锑光电探测器在光电技术教学实践中的应用

光电技术是高新科技发展的重要方向,应用广泛,专业性较强,其实践课程旨在培养兼具理论基础和实践创新能力的复合型人才。硫化锑薄膜光电探测器具有无毒稳定且成本低廉优势,成为光电科学研究的热点。实验采用快速热蒸发优化制备工艺制备硫化锑光电探测器,分析了器件在不同光波长和光强下的探测性能,实现了较高的光响应度。在此基础上,将前沿研究成果引入光电技术实践课程中,开展了硫化锑光电探测器制备与响应规律探究的实践教学,让学生熟悉从材料到器件的制备过程,掌握光电测试方法和数据分析技能,积累科研经验。该实践教学将理论知识与科研成果相结合,激发学生的科研兴趣,促进学生探索前沿科学,增强创新能力。

GeSn红外光探测器性能参数模拟研究

目的 研究通过调整Sn组分提高GeSn红外探测器的性能,为其进一步发展和实现在光纤通信中的应用提供科学依据和设计思路。方法 基于GeSn合金设计并优化了光探测器,以期获得高的响应度和宽的响应波段。经过Silvaco软件仿真,建立了Ge基波导型光探测器的初始模型,通过控制变量不断改变特征参数来优化器件,引入应变对材料进行能带改性。结果与结论通过改变GeSn合金中Sn的组分,GeSn红外光探测器的最大截止波长可达到2.25μm,同时理清了材料中的应变对探测器响应度、响应范围等性能的作用机制,获得了高响应度和响应范围的GeSn光电探测器件。

电极肖特基接触对有机光敏晶体管性能的影响

有机光敏晶体管是一种在有机场效应管结构中引入光控“栅极”的新型光探测器件,其光灵敏度、光响应度性能参数与源/漏电极和有源层的接触情况关系密切。本文通过真空蒸发法分别制备了采用金电极和铝电极的单层并五苯及酞菁铜有机光敏晶体管。研究了它们在黑暗和光照条件下的输出及转移特性。结果表明,高迁移率的并五苯有源层更适合搭配接触特性较好的金电极,该器件具有和铝电极器件相同高水平的光灵敏度~3×104,但其光响应度是铝电极器件的13倍;而低迁移率的酞菁铜薄膜较适合搭配能够和有源层形成肖特基接触的铝电极,有利于抑制暗电流、增强激子解离效率、提高光电流,进一步使器件在获得和金电极器件同数量级光响应度的同时,其光灵敏度是金电极器件的102倍。本文对光照下电极/有源层肖特基接触的能带变化做了理论分析,总结归纳了有机光敏晶体管电极材料和有源层材料的初步筛选规律。

平衡双极载流子输运的有机光敏场效应晶体管

采用并五苯(Pentacene)和N,N′-二正辛烷基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺(PTCDI-C8)两种不同导电类型的有机半导体作为有源层构成平面异质结,以及酞菁锡(Phthalocyanatotin(Ⅱ),SnPc)作为光吸收层,制备了双极型有机光敏场效应晶体管.器件在200 nm^900 nm的宽光谱范围具有较强且均匀的吸收.在黑暗下器件表现出了良好的平衡双极型电荷传输,n沟道模式和p沟道模式具有相近的源漏电流、载流子迁移率和阈值电压.在波长为532 nm,最大光功率为4.39 mW/cm^2的激光照射下,两种沟道模式分别具有0.81 A/W和4.13 A/W的光响应度.