纵向PIN型GeSi量子点红外探测器暗电流特性的模拟研究.pdf

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1、分类号密级公开编号碎士研究營像伦式题目纵向型暈子点红外探测器暗电流特性的模拟研究学院（所、中心）工程技术研究院专业名称材料加工工程研究生姓名潘涛学号导师姓名王茺职称年月论文独创性声明及使用授权本论文是作者在导师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，不存在剽窃或抄袭行为。与作者一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。现就论文的使用对云南大学授权如下：学校有权保留本论文（含电子版），也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文；学校有权公布论文的全部或部分内容，可以将论文用于查阅或借阅服务；学校有

2、权向有关机构送交学位论文用于学术规范审查、社会监督或评奖；学校有权将学位论文的全部或部分内容录入有关数据库用于检索服务。内部或保密的论文在解密后应遵循此规定）研究生签名云南大学硕士学位论文摘要摘要量子点红外探测器在红外探测领域具有非常广阔的应用前景。相比量子阱红外探测器，具有暗电流低、光电导增益高、光生载流子寿命长、工作温度高、量子效率高、能吸收正入射光等优势，近年来已经成为研宄的热点。其中，纵向型因其制备工艺与成熟的大规模集成电路工艺兼容性好、纵向结构容易制成红外多元焦平面阵列、又可利用结暗电流小的优点来提高探测率，而且能通过适当控制生长参数来调整能带结构，实现和这两个重要光纤通信波段上的

3、快速响应等优点，日益受到了国内外研宄人员的广泛关注。然而，普遍高于的器件暗电流及其相应的噪声却制约了的进一步应用推广。若暗电流过大，将直接影响探测器的信噪比、响应率和探测率。所以需要对该类型器件的暗电流组成及其影响因素进行详细地理论模拟研宄，从而为实验提供一定的理论指导且对于提高器件的性能具有重要的现实意义。不同于多层薄膜和量子阱结构的红外探测器，中暗电流的主要组成是热激发和电场辅助隧穿机制所引起的。所以本文中先建立热激发和电场辅助隧穿的物理模型来模拟器件暗电流主要来源，并以此为基础得出纵向暗电流特性的物理模型。具体计算结果如下：模拟计算出单层量子点器件暗电流的偏压、温度特性，并与本实验室制

4、备出的相同结构器件暗电流做了对比，分析了不同量子点密度、工作温度偏压厂等参数变化对器件暗电流的具体影响。研究分析了工作温度偏压、隔离层厚度、量子点密度、量子点横向宽度和量子点层数等参数变化对器件暗电流的影响。热激发和电场辅助隧穿在不同温度和偏压下对暗电流的影响也被研究。且将得出的模拟数据和实验数据相比较，验证了模型和算法的精确性。关键词：；量子点；暗电流；热激发；电场辅助隧穿云南大学硕士学位论文，，，，，，，，云南大学硕士学位论文、、，；；；；云南大学硕士学位论文目录目录录第一章绪论弓言硅基锗量子点红外探测器介绍的两种主要结构的三种类型国内外暗电流特性模拟的研宄进展计算材料学常用的几种数值求

5、解方法器件的制备流程及暗电流测试设备半导体器件的模拟研究的意义本论文的研宄工作及特色第二章单层量子点纵向的暗电流特性研宄弓丨物理模型器件模型模拟结果分析与讨论偏压对器件暗电流特性的影响工作温度对器件暗电流特性的影响量子点密度对器件暗电流特性的影响模拟值与实验值的暗电流特性比较量子点密度对器件响应率特性的影响本章小结第三章纵向型暗电流特性的模拟研究弓言云南大学硕士学位论文目录纵向型工作原理和物理模型器件工作原理物理模型结果与讨论热激发概率与电场辅助隧穿概率在不同温度、偏压下对比量子点密度对暗电流的影响量子点密度横向尺寸对暗电流的影响隔离层厚度对暗电流的影响量子点层数对暗电流的影响温度对暗电流的

6、影响本章小结第四章总结与展望工作总结后续研宄展望参考文献附录一攻读硕士期间发表论文附录二模拟编程中部分程序致谢云南大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论引言红外探测技术是信息获取的主要手段之一，红外系统的核心是红外探测器。红外探测成像具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、可全天候和全天时工作等优点其中的光电型探测器通过目标红外辐射的光子流与探测器材料相互作用，并在灵敏区域产生光电效应。因其具有灵敏度高、响应速度快等优点，使其在预警、精确制导、火控和侦察等红外探测系统中得到广泛应用丨】。随着分子束外延和超高真空化学气相沉积等技术的不断发展，在过去十多年里出现了各种利用半导体异质结量子效

7、应所制成的新型红外探测器，例如量子拼红外探测器，其利用光激发载流子在量子阱子带间的跃迁原理，其已展现出了一定的应用前景。然而也有其局限性，由于跃迁选择定则的限制，它们并不能直接探测垂直入射光，并且一般在红外区只有比较窄’的响应。近些年来一种更有前景的新型红外探测器一量子点红外採测器受到了越来越多的重视。其中的桂基量子点红外探测器由于同时具有优异的物理特性且价格便宜，易于成熟的桂材料工艺兼容等特点，日益受到了国