新型太赫兹BIB探测器工艺技术研究

发布时间：2019-12-02 11:00

【摘要】：阻挡杂质带(BIB)探测器能对30~300μm的太赫兹辐射进行探测,与传统的光电导相比,它具有更高的量子效率、更长的响应波长和更优的抗辐照性能。为满足天文观测对象宽谱、低背景、弱信号的特性,天文用阻挡杂质带探测器的材料和工艺技术得到不断地发展。本课题设计了两种结构的阻挡杂质带探测器芯片,并对其相关工艺技术进行了研究和探索。本文首先阐述了阻挡杂质带探测器材料和结构发展现状与研究进展;其次,介绍了阻挡杂质带探测器的相关工艺技术,以及器件的物理结构和工作原理;最后,分别就平面型和层叠型GaAs基BIB探测器的设计方案和制备流程进行了详细分析,并对层叠型GaAs基BIB探测器进行了测试。平面型阻挡杂质带探测器工艺技术研究包括:介绍了平面型GaAs基BIB探测器的物理结构,分析了GaAs基BIB探测器的各项参数设计,规划了平面型GaAs基BIB探测器制备工艺流程,并模拟分析了吸收层和电极层的离子注入方案。模拟离子注入的结果表明,先后共四次以不同能量、不同剂量注入Si离子,可实现吸收层和电极层掺杂杂质的均匀分布,最终注入深度达到1μm,掺杂浓度分别为5×1015 cm-3、4×1019 cm-3。层叠型阻挡杂质带探测器工艺技术研究包括:调研了目前GaAs外延片的生长工艺技术水平,并确定了金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)法生长GaAs外延片,设计了层叠型GaAs基BIB探测器的物理结构,介绍了具体制备工艺流程,并就其中的关键工艺进行了研究与改进。具体分析了欧姆电极的制备方法,最终,电极材料采取了Au-Ge-Ni合金方案,后续退火采取了抛光面向下的快速热退火方式。对GaAs基BIB探测器和Si基BIB探测器的退火工艺进行了对比分析。对GaAs刻蚀工艺进行了尝试与改进,最终采取等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法制备SiO2作为刻蚀工艺的掩膜。最后,对制成的BIB探测器进行了测试,测试结果表明GaAs:Si BIB探测器在60~200μm(5~1.5 THz)内有响应,响应全落在太赫兹波段范围内。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN215

【参考文献】

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本文编号：2568745