| 题名 | Si基HgCdTe光伏探测器的电学特性研究 |
| 作者 | 岳婷婷 |
| 答辩日期 | 2008-05-26 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 胡晓宁 |
| 关键词 | Si基 Hgcdte 暗电流 热失配 焦平面 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 随着红外系统应用对探测器需求的不断提高，Si基HgCdTe焦平面技术以其尺寸限制小、成本低等优势成为第三代焦平面发展的主要技术之一。由于Si与HgCdTe之间存在很大的晶格失配和热失配，因此与常规衬底的HgCdTe器件不同，Si基HgCdTe芯片是高应力芯片。因而研究Si基HgCdTe光伏探测器的电学特性，认识Si基HgCdTe材料内部的应力问题，对于Si基器件的研究来说非常重要。本文就Si基HgCdTe探测器的暗电流特性、可靠性，Si基材料的电学性能，Si基器件低温形变等几个问题进行了研究，具体内容如下：1. 比较了Si衬底和GaAs衬底的中波HgCdTe光伏探测器的电学性能。Si基HgCdTe探测器的光敏元性能与常规衬底GaAs上外延的HgCdTe制备的器件相当，但相对GaAs衬底制备的器件来说，Si基器件光敏元均匀性较差。2. 对硅基HgCdTe中波器件进行了变温电流电压特性的测试和分析，分析了决定器件暗电流的主要暗电流机制。研究表明：在我们器件工作的温度点80K，零偏压附近主要的电流机制是间接隧道电流，产生复合电流和表面漏电流。要提高器件的水平，必须降低间接隧道电流、产生复合电流和表面漏电流对暗电流的贡献。3. 考察了高低温冲击对Si基器件及焦平面性能的影响。研究发现，高低温冲击对线列焦平面性能和探测器的I-V特性影响不大，而Si基320×240焦平面器件的均匀性在高低温冲击下受到内部应力影响有变化。经过高低温冲击后，Si基HgCdTe面阵器件不同位置的光敏元p-n结I-V特性变化有差异。边缘区域相对中间区域，光敏元p-n结性能变化较大。4. 对Si基HgCdTe材料的电学性能进行了均匀性和高低温冲击前后的变化两方面的研究。Hall测量表明，Si基HgCdTe材料经过高低温冲击后霍尔迁移率有所降低。另外，运用LBIC手段检测了材料内建电场分布，结果表明材料局部区域有缺陷，存在内建电场。材料本身的均匀性和缺陷将影响探测器列阵的均匀性。5. 针对Si基HgCdTe层中的剩余应力，提出器件背平衡结构，通过近似计算设计了可降低HgCdTe薄膜层应力的结构，并测试了此结构下Si基焦平面器件的性能。结果发现，运用背平衡结构，可在一定程度上提高器件的响应率等性能，但同时铟柱上受力增大。6. 当Si基HgCdTe焦平面规模增大时，由于焦平面各层材料之间的热膨胀系数不同，将造成读出电路复合结构与Si衬底HgCdTe芯片低温下形变不匹配，使得Si基焦平面器件的可靠性降低。通过实验分析予以验证，并且提出采用换引线基板材料，增加引线基板厚度及硅脂厚度等措施，来改善形变不匹配的情况。 |
| 学科主题 | 红外探测材料与器件 |
| 公开日期 | 2012-08-22 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/4932]  |
| 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 | 岳婷婷. Si基HgCdTe光伏探测器的电学特性研究[D]. 中国科学院研究生院. 2008. |
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