红外探测器暗电流成份分析和机理研究

发布时间：2020-07-23 03:58

【摘要】：红外探测器抗干扰能力强、分辨率高、穿透能力强、可昼夜工作,因而广泛应用于军用和民用领域。红外探测器件制作周期长且价格昂贵,这使得器件模拟成为器件设计和优化的常用方法。暗电流是制约红外探测器性能的重要参数,要想提高红外探测器的性能就必须降低暗电流,提高信噪比。但是目前对红外探测器暗电流的机理认识还不是很清楚。基于实验观测的数据,结合半导体载流子的输运模型,本文利用数值模拟和解析拟合的方法,对几种红外探测器的暗电流机理进行了研究。针对探测的电学特性,提取出暗电流的成份,获得器件的特征参数,指导红外探测器的制备,从而推动红外探测技术的发展。具体内容如下:1、对SAGCM InGaAs/InP APD器件进行了数值模拟,得到的I-V特性曲线很好的和实验结果相符合。提取得到了倍增层在不同陷阱浓度下的暗电流成份,研究了结构参数对击穿电压和贯穿电压的影响。2、研究了i层厚度和n层厚度对InP/InGaAs/InP p-i-n光电二极管光电响应的影响。发现量子效率和响应率随着i层厚度的增加先增大再减小。结果表明在背照射时,响应率随着n层厚度的增加而减小。通过分析模拟结果,得到了最优的i层和n层厚度。3、针对红外探测器的暗电流四种机制,扩散电流、产生复合电流、带间直接隧穿电流和陷阱辅助隧穿电流,利用解析的非线性拟合方法对长波HgCdTe红外探测器在不同温度下的I-V特性进行研究。得到了不同温度下HgCdTe红外探测器的暗电流成份与温度的关系,同时提取得到六个特征参数随温度的变化关系。4、通过解析拟合方法研究了退火时间对中波HgCdTe红外探测器的影响。得到了中波HgCdTe红外探测器在不同退火时间下器件的物理参数。结果表明退火前后各偏压范围内的主导暗电流机制并没有发生改变;退火一定的时间才对器件的性能有一定的影响。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(上海技术物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN215

【参考文献】

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本文编号：2766814