半導(dǎo)體遠(yuǎn)紅外反射鏡的研究.pdf

1、本文首先在緒論中討論了紅外物理學(xué)科研究的重要性以及遠(yuǎn)紅外探測(cè)器研究的進(jìn)展、面臨的挑戰(zhàn)和需要解決的問題，然后對(duì)半導(dǎo)體器件研究中用到的傅立葉變化光譜方法和遠(yuǎn)紅外光譜的物理圖象進(jìn)行了簡(jiǎn)要的原理概括，接下來(lái)介紹了光學(xué)單層薄膜的菲涅耳公式法，多層薄膜的菲涅耳系數(shù)矩陣法等實(shí)驗(yàn)理論計(jì)算中的光學(xué)方法以及半導(dǎo)體光學(xué)參數(shù)、K-K 關(guān)系、半導(dǎo)體薄膜的反射投射模型。 以成熟的GaAs 材料為例，研究了半導(dǎo)體遠(yuǎn)紅外反射鏡中的反射率和相位。通過(guò)測(cè)量不同摻雜

2、濃度的15 塊n-GaAs 和p-GaAs 薄膜樣品的遠(yuǎn)紅外反射譜，再通過(guò)理論擬合，得到了自由載流子的弛豫時(shí)間隨摻雜濃度變化的經(jīng)驗(yàn)公式。把通過(guò)擬和樣品遠(yuǎn)紅外反射譜得到的自由載流子的弛豫時(shí)間轉(zhuǎn)化成遷移率，和霍爾實(shí)驗(yàn)測(cè)得的遷移率結(jié)果進(jìn)行了比較，并對(duì)兩種遷移率之比的規(guī)律作出了定性的分析。 把經(jīng)驗(yàn)公式應(yīng)用到數(shù)值計(jì)算中，詳細(xì)討論了反射鏡的結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)對(duì)反射率R和相位的影響。根據(jù)腔體內(nèi)吸收率最高的判據(jù)得到了最優(yōu)的反射鏡的參數(shù)，并計(jì)算了這種

3、優(yōu)化后的反射鏡的波長(zhǎng)選擇特性，這對(duì)使用RCE結(jié)構(gòu)來(lái)提高FIR探測(cè)器的量子效率是十分重要和關(guān)鍵的先決條件。還通過(guò)遠(yuǎn)紅外反射光譜的測(cè)量，從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了這種反射鏡的實(shí)際效果。這些結(jié)果為半導(dǎo)體遠(yuǎn)紅外器件中的反射鏡設(shè)計(jì)提供了參考。 為了進(jìn)一步提高遠(yuǎn)紅外探測(cè)器腔體的吸收率，從而達(dá)到提高遠(yuǎn)紅外探測(cè)器量子效率的目的，根據(jù)金膜的特性提出了一個(gè)新的底部反射鏡的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)此方案作出了定性分析。 另一方面，介紹了光致發(fā)光光譜的一般理論以及測(cè)