碲镉汞红外探测功能结构的光电性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 殷菲 |
| 答辩日期 | 2010-06-03 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 陆卫 ; 李宁 ; 张波 |
| 关键词 | 碲镉汞红外探测器 暗电流特性 激光束诱导电流 光调制霍尔 光电导谱 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 窄禁带半导体材料碲镉汞(HgCdTe)是目前最重要的研制中、远红外光电器件和红外焦平面列阵器件的半导体材料。由于红外光电探测器是将介于可见光与微波间的红外辐射转化成电信号来进行测量，红外探测结构的光电性能直接影响到探测器的性能和效果，为此我们对HgCdTe红外探测功能结构的光电性能进行了研究。本论文主要工作包括以下几个方面：1. 采用解析模型的拟合方法对HgCdTe光伏探测器的暗电流特性进行了分析。在器件工作的温度点80K，零偏压附近主要的电流机制是陷阱辅助隧穿电流，产生复合电流，以及表面漏电流。随着As掺杂样品光敏元面积的增大，样品总的暗电流略有增大，陷阱辅助隧穿电流和直接隧穿电流增大。在大面积的样品中，n型区掺杂浓度Nd较大，陷阱能级Et位置较低。经过表面钝化后的器件在80℃的烘烤之后，产生复合电流下降，扩散电流有所增加。而随后继续110℃的烘烤之后，陷阱辅助隧穿电流和带到带隧穿电流均有所下降。烘烤后，n区掺杂浓度Nd降低，陷阱能级Et位置变高，陷阱浓度下降。 2. 系统地研究激光束诱导电流法(LBIC)表征HgCdTe光伏探测器的光电特性，并且结合数值模拟方法进行了分析。LBIC得到的衰减长度进行除1.1因子的修正即为少子扩散长度。结区漏电流的位置和大小都会使LBIC信号出现沿y轴方向的平移，并用LBIC方法检测了各种因素形成的漏电流。中波样品室温和低温下的结区有效面积基本一致，而长波样品在低温下容易出现有效光敏元面积扩大的现象。首次发现光敏元区在一定激光功率和温度下出现反向电流，温度和激光注入是其中导致反型层的两个重要因素，并且提出了反型层模型用于解释这种现象。 3. 建立光调制霍尔测量系统提取少子迁移率的实验和理论方法，以及光电磁效应的理论方法用于分析提取少子寿命。采用光调制霍尔方法得到了75K下p型HgCdTe材料的少子迁移率。光调制霍尔实验中发现ΔVH/I对磁场B的关系受外加电流影响较大，与理论不符。经过分析我们得到ΔVH = (BΔRH/d) × (I+I0)，对应原来的理论ΔVH = IBΔRH/d，我们添加了I0表示没有外加电流时材料中的电流，在2kG以上I0=a+kB。采用该方法改进后的曲线在不同外加电流下2kG以上基本一致。 4. HgCdTe材料在磁场作用下，霍尔光电导谱的主峰位和杂质峰出现分裂，而普通光电导谱中能级分裂现象不明显。Hg0.728Cd0.272Te样品在1621cm-1波数存在光电导响应峰，对应的光子能量为0.201eV，该峰可能为受主中心至导带的跃迁，受主杂质能级位于价带顶之上23meV处。该杂质光导峰的光谱能量随磁场增加的趋势与Eg随磁场变化相同。该样品在5T以上，光电导峰出现振荡。Hg0.768Cd0.232Te样品的Hall光电导谱在2T下出现1215cm-1处的倒峰，随着磁场的增大，该倒峰呈现周期性的增强与减弱现象，分别在3.5T， 4.5T，6.25T以及9.5T达到极大值。HgTe/HgCdTe超晶格样品的光电导谱中观察到存在三个明显的峰形，分别在991cm-1，1329 cm-1，2173 cm-1处，对应能量为123meV，165meV，270meV，可能分别来自于H1-E1，L1-H1，L1-E1的子带跃迁。 |
| 学科主题 | 红外基础研究 |
| 公开日期 | 2012-09-11 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/5164]  |
| 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 | 殷菲. 碲镉汞红外探测功能结构的光电性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：上海技术物理研究所
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