光電子課程設(shè)計

1、<p>　　光電子技術(shù)課程設(shè)計報告</p><p>　　———ZnS納米紫外光探測器性能測試</p><p><b>　　姓名： </b></p><p><b>　　學(xué)號： </b></p><p>　　專業(yè)班級：電子科學(xué)與技術(shù) </p><p><b>

2、;　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>　　日期：2012年7月</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一．ZnS納米紫外光探測器的簡介……………………………………3</p><p>　　二．測試目的…………………………………………………………...3</p><

3、;p>　　三．實驗儀器 …………………………………………………………...3</p><p>　　四．探測器的主要參數(shù) ………………………………………………...4</p><p>　　五．測量原理及步驟 ………………………………………………….6</p><p>　　六．結(jié)果分析 …………………………………………………………..7</p>&

4、lt;p>　　七．心得體會 ………………………………………………………….12</p><p>　　一．ZnS納米紫外光探測器的簡介</p><p>　　本實驗待測試的器件是ZnS準(zhǔn)一維納米結(jié)構(gòu)光電導(dǎo)型紫外光探</p><p>　　器，其特點是紫外探測器自上而下依次由叉指電極，n型摻雜ZnS準(zhǔn)一維納米結(jié)構(gòu)薄膜和絕緣襯底迭置而成。紫外探測器以n型摻雜ZnS準(zhǔn)一維

5、納米結(jié)構(gòu)薄膜為紫外敏感層，使其只對小于335nm波長光敏感，利用透明叉指電極和納米結(jié)構(gòu)薄膜增強(qiáng)了受光面積，探測器的面積是5μmx200nm，提高了紫外光響應(yīng)度，同時使用ZnS做為光敏材料，環(huán)?？煽?，結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，成本低，易于實現(xiàn)。</p><p><b>　　二．測試目的</b></p><p>　　了解ZnS納米紫外光探測器的性能；</p>&l

6、t;p>　　熟悉測量方法和測量器件的使用；</p><p>　　通過測試結(jié)果分析探測器的性能，以及一些因素對其性能的影響；</p><p><b>　　三．實驗儀器</b></p><p>　　ZnS納米紫外光探測器</p><p><b>　　紫外輻照計一臺</b></p>&

7、lt;p><b>　　紫外燈光源設(shè)備一臺</b></p><p>　　半導(dǎo)體參數(shù)測試系統(tǒng)4200SCS/F一臺</p><p>　　四．探測器的主要參數(shù)</p><p>　　光電探測器種類繁多，如何判斷光電探測器的優(yōu)劣，以及根據(jù)</p><p>　　特定的要求恰當(dāng)?shù)剡x擇所需的探測器，就必須找出能反映光電探測器特性的

8、參數(shù)，而表征光電探測器特性的基本參數(shù)有：量子效率?、光譜響應(yīng)、響應(yīng)時間、光電導(dǎo)增益G和噪聲等效功率等。</p><p><b>　　量子效率</b></p><p>　　量子效率η定義為單位時間內(nèi)光生載流子數(shù)與單位時間內(nèi)入射光子數(shù)量之比。</p><p>　　它與產(chǎn)生的平均光電流和入射光功率的關(guān)系為：</p><p>&

9、lt;b>　　光譜響應(yīng)</b></p><p>　　量子效率是一個微觀參數(shù)，對于光電探測器來說，響應(yīng)度比量</p><p>　　子效率更為重要。響應(yīng)度R定義為光生電流Iph與入射光功率P之比。由量子效率的定義式可以得出響應(yīng)度與量子效率的關(guān)系可以寫為：</p><p>　　光譜響應(yīng)是指光電探測器響應(yīng)度隨入射光波長變化而變化的特</p>

10、<p>　　性，量子效率η和響應(yīng)度R都是入射光波長的函數(shù)。將響應(yīng)度隨波長變化的規(guī)律畫成曲線，這條曲線就是所謂的光譜響應(yīng)曲線。</p><p><b>　?。?）響應(yīng)時間</b></p><p>　　當(dāng)照射探測器的光功率突然從零增加到某一值時，光電探測</p><p>　　器的瞬時輸出電流總不能完全跟隨入射光變化；同樣，在光照突然停止時

11、也是如此。也就是說光電探測器是有響應(yīng)速度的，對光輻射的響應(yīng)不可能是瞬時的，探測器具有滯性，通常用響應(yīng)時間τ來衡量探測器的響應(yīng)快慢。</p><p>　　在階躍輸入光功率的條件下，光探測器輸出電流為：</p><p>　　MSM結(jié)構(gòu)光電探測器中，載流子的渡越時間對探測器響應(yīng)時間的影響是主要的，它主要取決于叉指間的間距L和載流子的漂移速度Vs。光生載流子在叉指電極間的渡越時間為：</p&

12、gt;<p><b>　　光電導(dǎo)增益G</b></p><p>　　光電導(dǎo)增益是表征光敏電阻特性參數(shù)的一個重要參數(shù)，它表示</p><p>　　長度L的光電導(dǎo)體兩端加上電壓V以后，由光照產(chǎn)生的光生載流子在電場作用下所形成的外部光電流與光電子形成的內(nèi)部光電流之間的比值。</p><p>　　G=Ip/qNμnτn+μpτp</

13、p><p><b>　?。?）噪聲等效功率</b></p><p>　　噪聲等效功率是描述光電探測器噪聲指標(biāo)的參數(shù)。等效噪聲功率的定義為：使探測器輸出功率正好等于輸出噪聲功率時的入射功率，一般以光生電流和噪聲電流表示。NEP值越小表示探測器的探測能力越強(qiáng)。</p><p><b>　　五．測量原理及步驟</b></p&g

14、t;<p><b>　　（1）測量原理</b></p><p>　　本實驗主要測試探測器的時間響應(yīng)和I-V曲線，由此得出響應(yīng)</p><p>　　度R與電壓V的關(guān)系。</p><p>　　本實驗的電壓范圍是0.1—1V，由響應(yīng)度R的公式可知，當(dāng)測得暗電流Id和加紫外光照射時的光電流Il時，計算出它們的差值再除以入射光功率P即可求出

15、R的大小。P由測得的紫外光的輻照度乘以探測器面積可得到。從而作出R-V的曲線。</p><p><b>　?。?）測量步驟</b></p><p>　　1．連接好裝置，打開測試系統(tǒng)中的測量軟件，測量在無紫外光照時的I-V曲線；</p><p>　　2. 連入紫外光源并打開設(shè)備，垂直對準(zhǔn)探測器，測量I-V曲線和時間響應(yīng)曲線；</p>

16、<p>　　3. 將所得圖形保存并處理分析結(jié)果。</p><p><b>　　六．結(jié)果分析</b></p><p><b>　　1. 測得的曲線</b></p><p>　　無紫外光照時的I-V曲線</p><p>　　有紫外光照時的I-V曲線</p><p>

17、;<b>　　I-V曲線</b></p><p><b>　　時間響應(yīng)曲線</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)分析</b></p><p>　　時間響應(yīng)（上升到最大值時）</p><p><b>　　計算R</b></p><p&

18、gt;　　因為光電流>>暗電流，所以計算時可以近似用R=Il/pλ求得，測得P=2.4x100μw/,面積A=5μmx200nm,測得Il=3.58E-6通過計算及數(shù)據(jù)處理得Rmax=149A/W,作出R-V的曲線如下；</p><p>　　由試驗中測得時間響應(yīng)曲線可知ZnS納米紫外光探測器的響應(yīng)速度較慢，可能是由于在制造器件過程中，存在缺陷、位錯等不利因素的影響造成的。從而使得在測量器件的時間響應(yīng)時

19、，由于缺陷對光生載流子的散射效應(yīng)使得它的上升和下降時間較長，接近280μs。同時響應(yīng)時間也受載流子的弛豫時間的影響。</p><p><b>　　七．心得體會</b></p><p>　　經(jīng)過兩周的學(xué)習(xí)，在不斷地摸索與嘗試中，我們最終順利完成了本次課程設(shè)計。</p><p>　　此次課程設(shè)計，我們測量了ZnS納米紫外光探測器的性能，實驗前我們查

20、閱并學(xué)習(xí)了相關(guān)的資料，再一次鞏固學(xué)習(xí)了ZnS納米紫外光探測器的工作原理與相關(guān)的概念和知識；實驗中，通過動手操作與實際觀測，觀看了相應(yīng)的圖形，采集了相關(guān)數(shù)據(jù)，并對結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)計算，使我們對ZnS納米紫外光探測器的性能概念有了進(jìn)一步的深刻理解，對以往所學(xué)的理論知識有了更加具體的認(rèn)識。</p><p>　　在這次課程設(shè)計中，我們團(tuán)結(jié)協(xié)作，分工明確，最終順利完成，。經(jīng)過這次課程設(shè)計，讓我們更加意識到理論聯(lián)系實際的重要，這