InGaAs光电探测器辐照位移损伤数值模拟研究

发布时间：2023-04-24 22:10

　　随着空间技术的迅速发展,In Ga As光电探测器逐步向空间应用拓展,在空间激光探测、卫星遥感等多领域发挥重要作用。空间环境中的大量质子、电子和γ射线等辐射与光电子器件相互作用,可导致其性能退化甚至失效。而总结辐照损伤规律,分析退化机理需要开展大量的辐照实验,鉴于辐照实验成本和条件的限制,辐照效应数值模拟越来越受到重视。本论文针对上述问题,以垂直入射型In GaAs PIN光电探测器为研究对象,开展辐照位移损伤实验和辐照损伤效应的数值模拟研究,为InGaAs光电探测器抗辐射性能评价和器件的抗位移损伤加固设计提供参考。主要内容为:(1)通过开展InGaAs光电探测器中子辐照效应的数值模拟方法研究,利用geant4软件建立了薄靶InGaAs材料损伤效应模型,实现了薄靶InGaAs材料中子辐照损伤效应数值模拟的探索;以垂直入射PIN结构InGaAs光电探测器为研究对象,利用TCAD软件建立了In GaAs光电探测器的物理模型,实现了敏感参数的数值模拟。(2)比较了中子与质子、伽马光子辐照InGa As光电探测器造成损伤的异同性,通过对比In GaAs光电探测器中子、质子与伽马光子辐照的模拟结...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的目的和意义
    1.2 InGaAs光电探测器在辐射环境中的应用
        1.2.1 辐射环境
        1.2.2 InGaAs光电探测器在空间环境中的应用
    1.3 国内外InGaAs光电探测器的辐照效应的研究状况
        1.3.1 InGaAs光电探测器辐照损伤特性
        1.3.2 InGaAs光电探测器辐照损伤机理
        1.3.3 InGaAs光电探测器辐照后的退火行为
    1.4 论文研究内容及主要工作
第二章 InGaAs光电探测器的结构、原理和辐照效应
    2.1 InGaAs光电探测器的基本结构和工作原理
        2.1.1 InGaAs光电探测器的基本结构
        2.1.2 InGaAs光电探测器的工作原理
        2.1.3 InGaAs光电探测器的性能参数
    2.2 InGaAs光电探测器的辐照损伤效应
        2.2.1 辐照粒子与半导体的基本作用机制
        2.2.2 辐照效应对光电器件特性的影响
    2.3 常用的粒子输运蒙特卡罗程序
    2.4 本章小结
第三章 InGaAs光电探测器中子辐照损伤效应数值模拟
    3.1 中子辐照效应的数值模拟
        3.1.1 辐照位移损伤的等效模型
        3.1.2 NIEL计算结果与讨论
        3.1.3 空位缺陷计算结果与讨论
    3.2 InGaAs光电探测器性能参数模拟仿真
        3.2.1 光信号的数值模拟
        3.2.2 暗信号的数值模拟
    3.3 中子与伽马光子、质子辐照InGaAs光电探测器损伤机理异同
        3.3.1 中子与伽马光子辐照损伤机制的异同
        3.3.2 中子与质子辐照损伤机制的异同
    3.4 本章小结
第四章 中子辐照损伤实验与分析
    4.1 InGaAs光电探测器中子辐照损伤实验
        4.1.1 中子辐照实验方法
        4.1.2 样品制备
        4.1.3 样品分组
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 辐照对器件光谱响应的影响
        4.2.2 辐照对器件响应度的影响
        4.2.3 辐照对器件暗电流的影响
    4.3 中子辐照机理分析
    4.4 InGaAs光电探测器辐照损伤的预估方法
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
致谢
参考文献



本文编号：3800115