大周长面积比延伸波长InGaAs红外焦平面噪声

在理论上分析了红外焦平面组件中光敏元、读出电路以及两者耦合的总噪声特性,对大周长面积比(38×500μm2)延伸波长InGaAs组件的噪声与温度、积分时间的关系进行了实验和分析.实验结果指出,在一定条件下组件噪声与积分时间的根号并不成正比.测量了不同温度下的组件暗信号、噪声,得到组件噪声与暗电流的关系,分析表明,该种组件噪声主要来自于1/f噪声及读出电路输入级电流噪声.

截止波长2.2μm的平面型延伸波长InGaAs探测器

采用闭管扩散的方法成功研制了截止波长2.2μm的平面型延伸波长InGaAs探测器芯片。在分子束外延法(MBE)生长的In_(0.75)Al_(0.25)As/In_(0.75)Ga_(0.25)As/In_(0.75)Al_(0.25)As外延材料上,采用砷化锌作为扩散掺杂源、SiN_(x)作为扩散掩膜层,实现了扩散成结。分析了扩散结深和载流子侧向收集宽度、Ⅰ-Ⅴ特性、光谱响应特性和探测率,结果表明:150 K温度下,器件暗电流密度0.69 nA/cm^(2)@-10 mV,响应截止波长和峰值波长分别为2.12μm和1.97μm,峰值响应率为1.29 A/W,峰值量子效率达82%,峰值探测率为1.01×10^(12) cmHz^(1/2)/W。这些结果对后续进一步优化平面型延伸波长InGaAs焦平面探测器有重要的指导意义。

正照射延伸波长In_(0.8)Ga_(0.2)As红外焦平面探测器

为了研究延伸波长In_(0.8)Ga_(0.2)AsPIN短波红外探测器的温度响应光电特性,采用闭管扩散的平面型器件工艺,在金属有机化学气相外延(MOCVD)外延生长的NIN型InAs0.6P0.4/In_(0.8)Ga_(0.2)As/InAs_(0.6)P_(0.4)buf./In P材料上制备了正照射延伸波长256×1线列InGaAs红外焦平面探测器,研究了探测器在不同温度下的I-V特性、光谱响应特性和探测率。结果表明,随着温度的降低,在小偏压下,器件的正向暗电流由产生复合电流为主逐渐变为以扩散电流为主。在260~300 K温度范围内,反向电流主要由扩散电流和产生复合电流组成,当温度低于180 K时,器件的反向电流主要为隧穿电流。室温下器件响应截止波长和峰值波长分别为2.57μm和2.09μm,峰值探测率为7.25×10~8 cm·Hz^(1/2)/W,峰值响应率为0.95 A/W,量子效率为56.9%。焦平面的峰值探测率在153 K达到峰值,约为1.11×10^(11) cm·Hz^(1/2)/W,响应非均匀性为5.28%。

中心距10 μm截止波长2.6 μm的延伸波长InGaAs焦平面探测器（英文）

采用ICP(inductively coupled plasma etching)刻蚀与湿法腐蚀相结合的方式,研制了像元中心距为10μm、截止波长2. 6μm的p-i-n型10×10元延伸波长In Ga As探测器.不同温度下的电流—电压特性研究和激活能分析,显示了器件优异的暗电流特性.在室温下,-10 mV偏压时器件的暗电流和优质因子R0A分别为0. 45 nA和14. 7Ω·cm^2,量子效率可达到63%.为了证实像元中心距减小并未影响器件性能,与同种材料中心距30μm的InGaAs焦平面阵列进行了对比分析.相似的实验结果进一步证明了工艺的可行性,对今后实现高密度、大面阵延伸波长InGaAs探测器具有重要的指导意义.

延伸波长InGaAs焦平面用低失调电压输入级电路研究

截止波长为2.5μm的延伸波长InGaAs探测器在航天航空遥感等领域有着重要应用。由于晶格失配,相同温度下它的暗电流比截止波长为1.7μm的常规InGaAs探测器高2～3个数量级。从焦平面的耦合接口出发,研究了一种新型的Autozero输入级电路,通过大幅降低输入失调电压来减小耦合接口处延伸波长InGaAs器件的偏置电压和暗电流。在CTIA采样反馈回路中设计了一种双电源电压工作的反相器,通过消除开关管两端电压差抑制了非理想开关漏电对采样失调电压的影响。分析了输入端采样电容和失调电压的关系,优化设计后仿真实现了16.5μV的低失调电压。

GPON距离延伸器技术的研究

长距离PON技术是近年来才被广泛重视的研究问题。本文描述了GPON的光延伸方案和基于光放大器(OA),基于光电光(OEO)再生器及两者混合的距离延伸器结构,GPON距离延伸器的一般要求。讨论了GPON距离延伸器的实现技术,重点讨论了基于半导体光放大器(SOA)距离延伸器的实现技术。最后,介绍了距离延伸器发展的新技术,包括波长变换距离延伸器(WCRE)和突发模式/连续模式转换的距离延伸器(BM/CM-RE)。

基于输入失调补偿的暗电流抑制读出电路研究

InGaAs光敏元的暗电流是衡量探测器材料性能的一个重要指标。对于2.4μm延伸波长InGaAs,它的暗电流比1.7μm的要大2~3个数量级。文章简单介绍了InGaAs光敏芯片的暗电流、噪声和偏压的关系。光敏元的偏压越小,暗电流和噪声越小。侧重介绍了一种基于输入失调电压补偿的InGaAs暗电流抑制电路的结构。此电路有两种工作模式：失调电压补偿模式和不补偿模式。在补偿模式下,即使放大器两个输入端的失调电压达到28 mV,光敏元两端电压通过补偿后可以降低到小于0.5 mV。

不同退火处理的台面型In_(0.83)Ga_(0.17)As pin光电二极管暗电流分析（英文）

为了研究延伸波长In0.83Ga0.17As pin光电二极管的暗电流机制。采用两种不同工艺制备了台面型延伸波长In0.83Ga0.17As pin光电二极管。第一种工艺(M135L-5)是:台面刻蚀后进行快速热退火(RTA)。第二种工艺(M135L-3)是:台面刻蚀前进行快速热退火(RTA)。采用IV测试,周长面积比(P/A),激活能和暗电流成分拟合方法对器件暗电流机制进行分析。结果显示,在220~300 K之间,M135L-3器件暗电流低于M135L-5器件的,并且具有较低表面漏电流。在-0.01^-0.5 V之间和220~270 K之间,M135L-5器件的暗电流主要是扩散电流。在250~300 K之间,M135L-3器件的暗电流主要是扩散电流,而在-0.01^-0.5 V之间和220~240 K之间,其暗电流主要是产生复合电流和表面复合电流。与此同时,暗电流成分拟合结果也得出一致的结论。研究表明,在降低器件暗电流方面,M135L-3器件优于M135L-5器件,这主要是因为快速热退火降低了器件的体电流。

短波红外铟镓砷探测器材料表面缺陷研究

短波红外铟镓砷(InGaAs)探测器材料的表面缺陷是发展大规模小像元焦平面阵列的核心问题之一,其中与衬底晶格失配的延伸波长探测器材料的表面缺陷控制起来尤为困难。优化了分子束外延(Molecular Beam Epitaxy,MBE)In束源炉的温度设置。结果表明,In炉上下温差为130℃时所生长的短波红外晶格失配In0.83Ga0.17As材料的表面缺陷密度最小,由此有效地将材料的表面缺陷密度由3000 cm-2左右降至约500 cm-2。结合短波红外晶格失配InGaAs材料的室温光致发光测试,经分析可知,In束源炉上下温差存在最优值的现象是由于In金属液滴和炉子顶部杂质引起卵形缺陷这两种机制的共同作用而引起的。本文制备的低缺陷密度晶格失配InGaAs探测器材料为发展高性能延伸波长短波红外焦平面阵列打下了基础。