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文檔簡介
1、近紅外探測器已得到長足發(fā)展,卻依然存在著諸多不足,這大大制約了光電探測的應(yīng)用。作為納電子器件的代表,共振隧穿二極管探測器工作電壓小,響應(yīng)頻率快,已被證明是良好的高靈敏度近紅外探測器,具有重要的研究價值和應(yīng)用前景。能與InP襯底完美晶格匹配的InGaAs覆蓋了近紅外光譜中最主要的波段,是公認的近紅外探測器的理想材料體系之一。本論文系統(tǒng)研究了基于InP襯底、以InGaAs為吸收層的共振隧穿二極管探測器的分子束外延生長和工藝制備。主要研究內(nèi)容
2、和結(jié)果如下:
1.研究了InP襯底上分子束外延生長In0.53Ga0.47As、AlAs等外延材料的條件與方法,確定了InP襯底上外延生長In0.53Ga0.47As、AlAs等外延材料的流程及參數(shù),制備了與InP襯底晶格匹配的InGaAs外延材料,生長的InGaAs外延材料In組分為0.529,RMS粗糙度為0.17 nm。
2.通過有限元仿真模擬方法研究了共振隧穿二極管探測器的電學性能(暗電流水平)。研究了探測器
3、雙勢壘結(jié)構(gòu)摻雜類型和摻雜濃度對器件本征電流抑制的影響。模擬發(fā)現(xiàn),對探測器雙勢壘結(jié)構(gòu)進行p型摻雜,當摻雜濃度為2×1018 mol/cm3時,探測器的隧穿峰值電流比非摻雜的雙勢壘結(jié)構(gòu)的探測器的隧穿峰值電流小將近3個數(shù)量級。
3.設(shè)計了單臺面結(jié)構(gòu)探測器的工藝流程,制備了單臺面結(jié)構(gòu)單元探測器和單臺面結(jié)構(gòu)象限探測器。提出了雙臺面結(jié)構(gòu)的探測器結(jié)構(gòu),并設(shè)計了工藝流程,通過多步光學光刻和電感耦合等離子體刻蝕技術(shù)實現(xiàn)了微柱結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了雙臺面結(jié)
4、構(gòu)探測器制備。
4.提出了通過對雙勢壘結(jié)構(gòu)進行p型摻雜來抑制探測器本征電流密度的方法,設(shè)計了雙勢壘結(jié)構(gòu)p型摻雜單臺面結(jié)構(gòu)探測器的外延結(jié)構(gòu),制備了雙勢壘結(jié)構(gòu)p型摻雜的單臺面結(jié)構(gòu)探測器。在300 K溫度下、0.8V時探測器暗電流密度為0.15 A/cm2,這比雙勢壘結(jié)構(gòu)非摻雜的單臺面結(jié)構(gòu)探測器的暗電流密度小4個數(shù)量級。
5.對雙臺面結(jié)構(gòu)探測器進行電學和光學測試。在77 K溫度下,雙臺面結(jié)構(gòu)探測器在1.25 V時的暗電流密
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