| 题名 | 高In组分InGaAs短波红外线列探测器技术研究 |
| 作者 | 张可锋 |
| 答辩日期 | 2009-05-27 |
| 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 | Ingaas 短波红外探测器 空间遥感 焦平面 测试结构 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 本论文围绕高In组分In0.8Ga0.2As探测器（响应波长扩展至2.4µm）的制备和器件物理进行了深入的研究。通过对器件制备工艺的优化和结构设计优化，成功制备了正照射和背照射256×1元线列焦平面光敏芯片，小光敏元背照射660×1元线列焦平面光敏芯片，以及它们与对读出电路互连后的焦平面。本论文的主要研究结论总结如下：1. 对同质结和异质结两类光敏芯片进行了对比分析，得出由InxAl1-xAs作帽层及缓冲层外延材料制备的异质结器件，其性能要明显的优于由InxGa1-xAs作帽层及缓冲层外延材料制备的同质结器件。其中，异质结器件的探测率和响应率室温可以达到6~7×1010cmHz1/2W-1和1.6~1.7A/W，非均匀性小于6%，280K时探测率可以达到1×1011cmHz1/2/W以上。2. 对器件p型电极的欧姆接触进行了初步研究。经过450℃、30 s退火后，p+-InP与Au/Zn/Au接触电极的比接触电阻可以降低到；p+-In0.8Ga0.2As与Ti/Pt/Au的接触电极经过460℃、30 s退火后，其比接触电阻；p+-In0.8Al0.2As与Ti/Pt/Au的接触电极，经过480℃、30 s退火后，其比接触电阻。三种P型电极经过适当的退火处理后，基本上都能实现较好的欧姆接触。3. 首次采用了阳极氧化方法实现了对高台面器件的钝化。发现通过调节电解液的PH值，可以改变氧化物介质薄膜的组分。通过AES分析可以得到，在PH为9的KOH/乙二醇电解液中生成的氧化物薄膜中，宽禁带的As2O3和Ga2O3的含量明显增大，更有利于提高氧化物薄膜的钝化效果。4. 通过自行设计的一套测试结构，系统研究了器件图形的各项设计参数对器件性能的影响。对于正照射台面型In0.8Ga0.2As探测器而言，整个台面的面积将决定器件的结区特性，如优值因子、暗电流、噪声等；通过对暗电流密度和器件周长面积比的分析，得到器件的侧面漏电流相对于其整个暗电流可以忽略不计，即器件的暗电流主要来源于器件的体内暗电流；器件的响应信号不仅取决于光敏感区的面积，而是与整个台面的面积成比例；以及在具有相同的台面面积时，在一定的合理范围内探测器的性能与器件的具体形状无关。在正照器件的研制基础上，制备了背照射256×1元线列焦平面光敏芯片，以及小光敏元背照射660×1元线列焦平面光敏芯片。背照射光敏芯片的性能与正照射芯片的性能相当，通过把光敏芯片与读出电路互连后对焦平面的分析，发现焦平面组件的非均匀性很差，分析原因是由于高In组分光敏芯片本身的暗电流较大，而且读出电路存在一个±3mV的输入失调，两者共同造成了焦平面组件很高的非均匀性。 |
| 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/181331/5030]  |
| 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 | 张可锋. 高In组分InGaAs短波红外线列探测器技术研究[D]. 中国科学院研究生院. 2009. |
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