ingaas探测器的光电性能仿真与结构优化研究

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1、密级:硕士学位论文InGaAs探测器的光电性能仿真与结构优化研究作者姓名：李庆法指导教师:龚海梅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:红外探测器培养单位:中国科学院上海技术物理研究所2016年5月封二学位论文版权使用授权书本人完全了解中国科学院大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存学位论文。本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》

2、出版章程的内容，愿意将学位论文提交《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社，编入CNKI学位论文全文数据库并充实到“学位论文学术不端行为检测系统”比对资源库，同意按章程规定享受相关权益。保密论文在解密后遵守此规定。论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日StudyonphotoelectricperformancesimulationandstructureoptimizationofInGaAsdetectorByLiQingfaADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademy

3、ofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofScienceShanghaiInstituteofTechnicalPhysics,ChineseAcademyofSciencesMay,2016致谢致谢在技物所生活了快三年了，这里留下了我许多美好的回忆。这些回忆中众多的老师、同学、朋友，将铭记于我的一生。首先，要衷心感谢我的导师龚海梅研究员，三年来给予我的鼓励和教诲。从刚进所到如今即将毕业，龚老师务实严谨的工作态度、宽容豁达的生活作风一

4、直感染着我，不仅让我学会了如何去学习，也让我懂得了如何去做人、如何去生活。同时要衷心感谢的还有我的指导老师李雪研究员和唐恒敬副研究员，在科研活动上他们是言传身教、孜孜不倦，在生活上更是像朋友一样的关怀，深深地感谢他们对我的支持和帮助。他们严谨的治学态度、渊博的学识，都一直感染和激励着我在科研的道路上前行。感谢邵秀梅研究员在实验上的指导。感谢实验室多年来给予我帮助的各位老师和师兄师姐：李淘、程吉凤、邓双燕、陈郁、洪斯敏、范广宇、陈安森、汪洋、朱龙源、周青、刘诗嘉、汤亦聃、蔡子健、刘亦等。感谢物理室的李天信、夏辉老师在测试方面给予

5、的帮助，以及感谢微系统所的张永刚老师的帮助。感谢上海交大的李冬雪和苏州大学的陈俊在软件仿真给予的帮助。感谢与我一起生活和学习的同学和朋友们：杨波、朱宪亮、王云姬、石铭、黄星、王瑞、曹高奇、李平、晏宏洲、张雪、杨靖、于春蕾、魏扬、夏晨希、万露红、薛世伟、俞伟伟、许娇、王万胜、朱思新、王凯旋、余成章等。感谢研究生部的诸位老师在学习、生活上给予的关心和帮助。最后，我要深深感谢我的父母和姐姐，感谢他们无私的关爱和默默的支持，最后还要感谢我的女友王瑞丽，在我生活中的理解与支持。让我在人生的道路上不断前行。谨以此文献给默默关心和支持我的家

6、人和朋友们。李庆法2016年5月I摘要摘要短波红外InGaAs探测器在近室温下具有良好的性能，在航天遥感领域有着重要的应用价值。为进一步提升短波红外InGaAs探测器的性能，本论文重点研究了InAlAs帽层的晶格匹配和延伸波长探测器的关键结构参数对暗电流的影响，并进行了实验验证，研究了器件暗电流机制；仿真了吸收层内含有电子阻挡层器件的暗电流特性，与无电子阻挡层结构器件特性进行对比分析，并对电子阻挡层的位置和周期进行了仿真优化，获得了抑制暗电流的优化结构参数。概述了建立仿真建模的过程，包括模块的选择、结构定义、物理模型设定、数值

7、方法选择、器件特性获取以及结果分析等。另外，还有实时输出窗口可以用来直接查看结果并调试模型的参数等，概述了Atlas软件仿真的基本流程。采用Atlas器件仿真软件，研究了与InP衬底晶格匹配的InAlAs帽层器件的暗电流机制，分析了吸收层厚度和掺杂浓度对器件暗电流的影响。研究发现，吸收层厚度在0.25μm以内时，暗电流会随着厚度增大而减小，进一步增大厚度时，暗电流的变化较小；吸收层浓度增大，暗电流会减小，但是浓度增大到一定程度将会影响到光的吸收效率。通过实验验证，分析器件的暗电流机制，发现室温下器件的暗电流主要由扩散电流主导。

8、采用标准替代的方法，研究了光栅光谱仪和傅里叶光谱仪校准器件的响应光谱，结果表明，利用已知的标准器件及其标准光谱，两者都可以用来校准待测器件的响应光谱。傅里叶光谱仪由于具有便携操作性，信号较强，稳定性高等优点，一般得到的结果相对优于光栅光谱仪。采用Atlas器件仿真软件研究了I