本文關鍵詞：砷化鎵雙光子響應探測器特性研究及其電極優(yōu)化

  更多相關文章： 砷化鎵晶體 雙光子響應 光學結構 電學結構

【摘要】：在電光取樣技術和高速光通信系統(tǒng)中,對1.31μm和1.55μm這兩個重要波長的超短激光脈沖測量變得越來越重要。而砷化鎵的雙光子響應波長范圍恰好覆蓋了這兩個重要波長,因此,研究砷化鎵雙光子響應探測器具有實際意義。但是,目前存在該探測器工作的主要物理機制尚不明確,探測器的響應度仍需進一步提高的問題�；谏鲜鰡栴},本論文展開了如下研究工作:為了探究砷化鎵雙光子響應探測器工作的主要物理機制,我們實際制作了底面為(001)面,半徑為3mm的半球形砷化鎵探測器,并研究了探測器的雙光子響應特性。在1.55μm連續(xù)波激光的作用下,探測器中產(chǎn)生的光電流與入射光光功率成二次方關系;光電流隨外加偏壓的增加未出現(xiàn)飽和現(xiàn)象而是也呈現(xiàn)二次非線性依賴關系;光電流隨基頻光偏振方向的變化關系與場致光整流效應的理論結果相一致。這些研究結果表明倍頻吸收是砷化鎵雙光子響應光電探測器工作的主要物理機制。同時,基于光電流與外加偏壓成二次關系和光電流的各向異性研究結果,可得場致倍頻吸收在砷化鎵探測器發(fā)生的雙光子響應過程中也扮演了重要的角色。此外,實驗結果還表明,由于半導體砷化鎵材料表面電場的存在,使得半球底面中心處的電極接電源負極比接正極時的光電流更大,而暗電流更小,因而獲得較大的光/暗電流之比。另外,在相同條件下(相同光照和相同偏壓下),針-弧形電極結構探測器中產(chǎn)生的光電流大于同心圓形-環(huán)形電極結構的情況。由此可見,有源區(qū)的電場分布及電場強度將對探測器的響應度產(chǎn)生影響。為了提高砷化鎵雙光子響應探測器的響應度,我們在已優(yōu)化的砷化鎵半球形光學結構基礎上,又進一步優(yōu)化了電極結構,分別設計了叉指和針尖組兩種電極結構�；贏NSYS有限元分析軟件對這兩種電極結構制作在半球形砷化鎵樣品上時將產(chǎn)生的電場分布進行了模擬仿真。仿真結果表明,隨著叉指電極指間距的不斷減小,針尖組電極尖端個數(shù)的不斷增多,有源區(qū)的電場強度逐漸增強;而且在相同偏壓下,針尖組電極要優(yōu)于叉指電極。我們利用蒸發(fā)和光刻技術,在片狀砷化鎵樣品上制作了所設計的不同尺寸的電極結構,并研究了不同電極結構下探測器的光響應特性。在1.55μm連續(xù)波激光的作用下,對于叉指電極,綜合光電流與光/暗電流之比隨外加偏壓的變化情況,得出指間距為30μm時更優(yōu);對于針尖組電極,隨著電極尖端個數(shù)的增多,探測器中光電流與光/暗電流之比特性不斷改善,這與仿真結果基本一致。期望在半球形砷化鎵樣品上制作出優(yōu)良的針尖組電極結構,結合優(yōu)化光學和電學結構,進而提高探測器的響應度。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN36

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 簡祺霞;王軍;袁凱;蔣亞東;;光刻工藝中關鍵流程參數(shù)分析[J];微處理機;2011年06期

2 王凱;龍華;付明;張莉超;楊光;陸培祥;;Au納米顆粒陣列中雙光子吸收的飽和過程[J];物理學報;2011年03期

3 張玉紅;陳占國;賈剛;時寶;任策;劉秀環(huán);武文卿;;單晶硅材料電致雙折射的研究[J];紅外與毫米波學報;2008年03期

4 顏微子,孫力軍,何灼容;雙光子自相關測量超短激光脈沖技術的研究[J];光學與光電技術;2005年04期

5 汪繼芳;;光刻工藝穩(wěn)定性研究[J];集成電路通訊;2005年01期

6 張粉英,張勇;非線性光學效應及其應用[J];物理與工程;2004年02期

7 阮永豐,許強,林林;藍綠光波段激光技術與材料的研究進展[J];人工晶體學報;2002年03期

8 陳占國,賈剛,衣茂斌,李海蘭,吳志發(fā),劉云龍,周志雄,趙超;亞微米外部電光檢測技術[J];光學學報;2002年05期

9 劉云龍,賈剛,周志雄,陳占國;硅光電二極管的雙光子響應[J];光子學報;2001年06期

10 李志奇,王慶康,史常忻;GaAs MSM結構光電探測器的光電特性研究[J];固體電子學研究與進展;1992年03期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 時寶;半球形Si和GaAs探測器雙光子響應的研究[D];吉林大學;2008年

2 張曉婷;場致倍頻吸收在雙光子響應中的作用[D];吉林大學;2005年

，

本文編號：1245639