insb红外焦平面探测器阵列数值模拟和光电调控机理研究

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1、密级:公开硕士学位论文InSb红外焦平面探测器阵列数值模拟和光电调控机理研究作者姓名：白杰指导教师:胡伟达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5月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

2、优秀博硕士学位论文全文数据库》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ResearchonnumericalsimulationandphotoelectricmodulationofInSbInfraredFocal-PlaneArraysByJieBaiADissertationSubmitte

3、dtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofMicroelectronicsandSolidElectronicsShanghaiInstituteofTechnicalPhysics,ChineseAcademyofSciencesApril,2016致谢致谢时光飞逝，从初到技物所做大学毕业设计到即将面临毕业已经有了三年半左右的时间。在这段充实的人生历程中

4、，我收获了丰富的理论知识，掌握了正确的科研方法，更为重要的是，在胡伟达研究员的支持和引导下，明确了自己的人生目标。所以首先我要对胡老师表示衷心的感谢。从大学毕业设计开始，胡老师就开始指导我。在中科大学习的一年里，胡老师每个月都会跟我邮件联系，让我在打好基础的同时关注课题组里的科研进展，使得我在第二年里迅速进入科研状态。在文献调研、阅读模拟软件文档、理论模拟的研究和论文撰写过程中，胡老师毫无保留的帮助我解决遇到的困难、提供学习资源和实验平台和给予研究方向上的指导，让我受益颇丰。感谢上海技术物理研究所所长陆卫

5、研究员，陆老师平易近人，耐心严谨，在学术水平上有很高的造诣，他的指导让我铭记终生。感谢红外物理国家重点实验室主任陈效双研究员对我在研究方向上的引导，陈效双老师工作认真负责，理论功底深厚，物理图像清晰，是我学习的榜样。感谢陈刚研究员在实验方面的指导，陈刚老师乐于助人，在实验方面有丰富的经验，让我学到很多实验知识和技能。感谢梁建和郭楠师兄帮助我解决科研过程遇到的困难，让我少走了很多弯路。感谢课题组的刘聪、何家乐、骆文锦等同学，和你们一起学习讨论的时光充实了我的科研生活，感谢杜磊、张旭涛、张斌、张天宁、黄海、曲

6、越、胡涛、姜祎祎、刘昌龙、颜权和唐伟伟等同学，跟你们一起度过的愉快时光让我一生珍藏。感谢我的父母，你们对我无微不至的照顾和关爱让我健康的成长，当我遇到挫折、对人生迷茫和害怕的时候，你们总是给予我最大的鼓励和支持，让我在追逐梦想的道路上无所畏惧。感谢王敏敏同学，你的陪伴让我的生活多姿多彩，感谢你愿意和我同甘苦共欢乐，你的存在让我变得坚忍成熟。最后，衷心感谢各位教授百忙之中参加本论文的评阅！白杰2016年5月I摘要摘要本文通过数值模拟的方法对Pt/CdS紫外与InSb红外双色焦平面阵列和衍射型微透镜InSb红

7、外焦平面探测器阵列的性能特征展开了初步的研究分析和设计优化，旨在为具有高灵敏度、大面阵和多色探测等特征的第三代InSb红外焦平面阵列器件的研发提供一定的理论指导和实践经验。研究结果表明，Pt/CdS紫外与InSb红外双色焦平面阵列可以同时处理紫外和红外波段的信号，从而提高器件的灵敏度和对目标物体的识别率，而衍射型微透镜InSb红外焦平面阵列通过引入光聚焦结构，可以有效提高量子效率和降低串音。具体的研究方法和成果如下：1、本文采用有限时域差分法（FDTD）和有限元法（FEM）联合模拟来对器件进行二维数值分析

8、。在FDTD方法模拟电磁场的过程中，先建立各种材料参数的数据库，如各频率对应的电导率、相对介电常数和相对磁导率等，然后对设计的器件结构进行网格划分，结合材料参数和色散模型使用FDTD方法计算目标区域内的电磁场分布并转化为光生载流子浓度分布。在FEM方法模拟器件电学特性的过程中，结合光生载流子浓度分布结果，导入材料的迁移率、带隙、吸收系数、介电常数等参数，并依据经典漂移扩散模型、SRH复合和俄歇复合等基本物理模型计算器件零偏下的