红外探测器暗电流成份分析和机理研究

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1、密级:硕士学位论文红外探测器暗电流成份分析和机理研究作者姓名：许娇指导教师:陈效双研究员中国科学院上海技术物理研究所学位类别:理学硕士学科专业:微电子学与固体电子学研究方向:红外光电子物理·培养单位:中国科学院上海技术物理研究所2016年4月AnalysesonDarkCurrentComponentsofInfraredDetectorAndItsMechanismResearchByJiaoXuADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyof

2、SciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofMicroelectronicsandSolidStateElectronicsShanghaiInstituteofTechnicalPhysics,ChineseAcademyofSciencesApril,2016致谢致谢芳菲四月，春暖花开。蓦然回首，三年快乐而充实的求学时光已在不经意间悄然滑过。此时此刻，忆往昔点点滴滴，一颗饱含感恩的心充满了感动和感激。首先，我要

3、衷心感谢我的恩师陈效双研究员。而我有幸，得以在陈老师的引领下进入红外物理这一充满活力而又前景广阔的领域。陈老师深厚的学术造诣、缜密的思维、深远的科学洞察力、严谨的治学态度以及虚怀若谷的胸襟，值得我终身地学习并将对我今后的人生道路产生重大影响。陈老师在我学习、生活上的谆谆教诲和无微不至的关怀，我将永远铭记于心。借此机会，特向恩师表示我深深的敬意和最诚挚的感谢。衷心地感谢红外物理国家重点实验室陆卫研究员。陆老师的大家风范，精湛的学术造诣、严谨的学术态度、忘我的工作精神以及对学科前沿深刻的理解和敏锐的洞察力

4、，让我在以后的事业和人生当中，认真执着，坚持不懈。在论文完成之际，向陆老师表示深深的敬意和钦佩。我要特别感谢胡伟达研究员对我的谆谆教诲和耐心细致的指导。胡老师在理论知识、器件模拟和论文写作方面给了我无私的指导，他认真执着的科研态度，强烈的创新意识和锐意进取的学术追求是我永远的学习榜样。感谢胡老师在我遇到挫折时的热情鼓励和帮助，在我懈怠时的提醒和激励，以及对我的宽容和爱护。感谢黄燕、韩莉、骆振娅等老师的关心和帮助。承蒙他们在日常生活和科研工作中的关心和帮助使研究工作得以顺利进行。感谢研究生部汪俊发、李淑

5、薇、朱晓琳、黄曦等老师在学习上的安排，生活上的关心和人生道路上的指引。在此，我要特别感谢王鹏、吴猛雄、刘聪、白杰、刘昌龙、唐伟伟、杨辉、朱思新、王万胜、俞伟伟、王凯旋、余成章、李庆法等同学对我在学习和工作上的帮助和鼓励。感谢梁健、郭楠、邱伟成、龙明生、郑定山、李倩、黄文超、张扬、丁佳轶、李冠海、于安琪、苏小芳、姚璐驰、温洁等师兄师姐的帮助，祝愿他们在新的工作岗位上做出更好的成绩。尤其梁健师兄，他对科研态度的端正；对生活、对人生的积极和乐观，都令我受到很大的启发，受益匪浅。感谢骆文锦、方河海、田弘正、龚

6、帆、何家乐、李彦涛、李庆、罗曼、陶鹏程等同学的帮助和鼓励，感谢你们的陪伴，我将永远珍惜与诸位一起度过的快乐时光，珍藏我们一起的友谊！感谢所有关心、支持和帮助我的师长、同学和朋友们！祝愿你们一切安好！感谢我深爱的父母和亲人们，你们无私的养育和无限的关爱以及默默的支持是我战胜一切困难的动力！最后，衷心感谢各位专家、教授在百忙之中参加本论文的评阅和答辩！许娇2016年4月I摘要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

7、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SAGCMInGaAs/InPAPD器件进行了数值模拟，得到的I-V特性曲

8、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/InPp-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