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平面型InGaAs线列红外焦平面探测器技术研究

文献类型:学位论文

作者吴小利
答辩日期2008-06-05
文献子类博士
授予单位中国科学院研究生院
导师龚海梅
关键词短波红外探测器 铟镓砷 平面型 Iv曲线
学位专业微电子学与固体电子学
英文摘要InGaAs/InP p-i-n探测器能够响应短波红外波段(0.9~2.5μm),在室温下具有较高探测率,可实现非制冷探测, 而且成熟的InGaAs材料外延技术为高性能器件制备提供了基础,这些使InGaAs探测器在军用、民用、空间遥感、光通讯以及环境监测等领域将具有广泛的应用前景。本论文主要针对平面型InGaAs红外探测器的器件工艺以及器件表征方法进行了研究,主要内容与结论如下:采用Zn的闭管扩散方式制备了平面型InP/InGaAs p-i-n红外探测器,改进的器件工艺改善了器件的p-n结特性,降低了器件的噪声电流,提高了器件的探测率与均匀性。将这一工艺应用于八元小线列器件的制备,器件的峰值探测率平均值为8.11×1011cmHz1/2W-1,不均匀性为4.69%。这些结果为更大规模线列器件的制备与研究提供了基础。通过两种方法研究了器件的p电极接触电阻:基于器件I-V曲线的拟合以及与器件工艺同步制备了传输线模型结构,并计算了接触电极的比接触电阻,结果表明,两种方法得到的电阻值有很好的一致性。从工艺上将器件的p电极从原先的Au/Zn/Au金属体系改为单层的Au层,研究表明,单层Au层作为p电极不仅使器件的电极工艺得以简化,而且它与器件表面有更好的粘附性,其接触电阻更小,均匀性更好。采用扫描电势和扫描电容显微技术实现了对p-n结二维电学性质的表征。结果表明,两种方法都可以直观地给出p-n结的结区形状,而且表征结果具有较好的一致性,并通过理论计算得到了p-n结的位置。进行了平面型256×1InGaAs线列器件的结构设计与工艺改进,通过设计测试结构实现了湿法腐蚀过程中对钻蚀的观察与控制,特别是,通过改进器件的结构很好地抑制了器件有效光敏元的畸形,最终实现器件有效光敏元的准确定义。通过与读出电路互连,测试了256×1 InGaAs线列组件性能,室温下组件平均峰值响应率为1.16A/W,不均匀性为4.69%,平均峰值探测率为5.58×1011 cmHz1/2W-1。制备了InGaAs大光敏元器件作为测试结构,对其进行μPCD与OCVD两种寿命测试手段的同步测试,对比了两种方法得到的寿命值,结果表明,在样品的台面区域,两者的平均值分别为112ns和116ns,而对应测试点的相对偏差平均值为3.8%,这说明两者具有较好的一致性。同时,研究了单元器件的量子效率和OCVD少子寿命之间的关系。
学科主题红外探测材料与器件
公开日期2012-08-22
源URL[http://202.127.1.142/handle/181331/4854]  
专题上海技术物理研究所_上海技物所
推荐引用方式
GB/T 7714
吴小利. 平面型InGaAs线列红外焦平面探测器技术研究[D]. 中国科学院研究生院. 2008.

入库方式: OAI收割

来源:上海技术物理研究所

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