InGaAs焦平面探測器電串音性能研究.pdf

1、由InGaAs材料制備的短波紅外探測器因其具有成本低、靈敏度高、可靠性高等特點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療和軍事領(lǐng)域。近些年，由于材料生長和制備工藝的快速發(fā)展，各個領(lǐng)域?qū)nGaAs焦平面陣列（FPA）的性能要求和需求越來越高。串音是影響焦平面陣列的成像性能的關(guān)鍵性因素，因此，InGaAs焦平面陣列的串音研究越來越受到人們關(guān)注。
　　在本文的前半部分，我們首先系統(tǒng)地介紹了在模擬中用到的理論模型公式，我們在模擬中使用了泊松方程、載流子連

2、續(xù)性方程、傳輸方程和產(chǎn)生-復(fù)合理論模型等經(jīng)典的公式模型。然后，為了驗證理論模型的合理性，我們模擬了InGaAs焦平面陣列的量子效率。在得到了量子效率正確結(jié)果的基礎(chǔ)上，我們分析了暗電流與探測器結(jié)構(gòu)、吸收層厚度、摻雜濃度的變化關(guān)系，定量地給出了In0.53Ga0.47As/InP PIN探測器的p-i結(jié)的耗盡層厚度值和n-i結(jié)的耗盡層厚度值，以及兩者的電勢分布情況。結(jié)果表明：平面結(jié)構(gòu)的暗電流小于臺面結(jié)構(gòu)；在我們設(shè)計的結(jié)構(gòu)下，在吸收層厚度小于

3、1.5?m時，暗電流隨著吸收層厚度的增加而增大，而當(dāng)吸收層厚度大于1.5?m時，暗電流將趨于穩(wěn)定，不再變動；InGaAs探測器的暗電流在吸收層低摻雜時，隨著摻雜濃度的增大而減小；p-i結(jié)的耗盡層的寬度和分壓能力比 n-i結(jié)的耗盡層要大，并得到結(jié)論：在進行 In0.53Ga0.47As/InP PIN探測器的理論分析時，n-i結(jié)相對于p-i結(jié)可以忽略。
　　在本文的后半部分，我們進一步地，定量計算了In0.53Ga0.47As/In

4、P探測器焦平面陣列的電串音與光波波長、入射方向和臺面的刻蝕深度的變化關(guān)系。結(jié)果顯示：臺面結(jié)構(gòu)器件的電串音抑制性能比平面結(jié)構(gòu)的要好；由于材料吸收深度和異質(zhì)結(jié)耗盡層寬度的影響，短波長入射光的電串音比長波長要小，正照射光的串音比背照射光要??；此外，當(dāng)臺面結(jié)構(gòu)的刻蝕深度穿透吸收層時，其電串?dāng)_幾乎完全被抑制。研究結(jié)果提出了相應(yīng)的InGaAs FPA的低串音設(shè)計。除了以上內(nèi)容，本文還對 Vis-SWIR InGaAs探測器的量子效率和上海技術(shù)物理研