| 题名 | 遥感用InGaAs红外探测器的工艺研究 |
| 作者 | 庄春泉 |
| 答辩日期 | 2006-02-17 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 龚海梅 |
| 关键词 | 短波红外探测器 铟镓砷 闭管扩散 表面钝化 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 短波红外探测器在军用、民用、空间遥感、光通讯以及环境监测上越来越引起人们的兴趣。InGaAs/InP PIN探测器的响应范围在短波红外（0.9～2.5μm）波段，能够实现非制冷探测，室温下探测率可以达到1013cmHz1/2W-1，另外InGaAs材料体系的生长技术取得突破，可以生长较大面积的外延片，高质量的材料水平为研制高性能的器件提供了条件。因而InGaAs/InP短波红外焦平面在仪器的小型化、降低红外系统的成本等方面具有很大的竞争力。本论文以高探测率、高可靠性为目标，对PIN结构平面型InGaAs光电二极管的主要工艺进行了研究。对于光伏探测器，p-n结的质量对探测器的性能起着至关重要的作用。为此，本文先对Zn在InP和In0.53Ga0.47As外延材料中的扩散系数进行摸索，再对Zn在InP/In0.53Ga0.47As/InP结构中的扩散条件进行进一步摸索。通过电化学CV测试可知：在535ºC下扩散10分钟可得到位于异质界面下2000Å左右的p+n结。 Ⅲ-Ⅴ族半导体的各组成元素的氧化物化学稳定性差，造成的高表面态密度和表面复合速率一直制约着Ⅲ-Ⅴ族半导体的发展，是一个迫切需要解决的问题。本论文通过在经(NH4)2S硫化后的N型InP上长ZnS介质膜达到钝化的目的，并通过MIS器件的I-V，C-V特性对钝化的效果进行了评价，表明介质膜具有优良的绝缘性能且经硫化后的ZnS/InP界面具有良好的界面特性。为了对钝化机制有一个认识，我们结合PL和XPS分析方法对硫化后的P+型InP表面进行了分析，研究表明，硫化后材料表面薄层硫的存在使得硫化后的PL峰值强度无明显的变化，要想得到峰值强度增强的PL光谱，硫化后的退火是必须的；但是对样品进行500oC退火后发现，样品表面的S-In键几乎完全断裂且引入了少量In的氧化物，导致InP表面性能急剧下降,表现在PL图上为BE的峰值强度急剧减小。最后，我们用统计的方法对未经钝化和经过钝化的器件作了一个比较，经过钝化的器件其探测率有明显提高。为了进一步提高二极管的性能，对其暗电流机制进行分析是必要的。本文结合平面型光电二极管的R0-T曲线，对平面型光电二极管的各种暗电流特性进行了分析，并得到了室温下I-V实验曲线和各种暗电流的理论拟合结果。室温下，在零偏压附近，光电二极管中占主导地位的暗电流是扩散电流和表面漏电流。在偏压大于40mV时， 暗电流理论曲线与实验曲线几乎完全吻合，但是在偏压小于40mV时，理论曲线与实验曲线误差越来越大，估计与异质界面的影响有关。随着光敏面尺寸的缩小，光敏面扩大问题越来越突出。本章采用激光诱导电流法（LBIC）对PIN结构InGaAs平面型二极管进行光敏元的侧向收集特性研究，研究表面，对于小尺寸光敏面，造成光伏型器件光敏面面积扩大的主要原因为结区外围载流子的侧向收集效应。 |
| 学科主题 | 红外探测材料与器件 |
| 公开日期 | 2012-07-11 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/4462]  |
| 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 | 庄春泉. 遥感用InGaAs红外探测器的工艺研究[D]. 中国科学院研究生院. 2006. |
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