發(fā)布時(shí)間：2020-04-18 00:35

【摘要】：InAs/GaSb II類超晶格紅外探測(cè)器自發(fā)明以來,以其能帶結(jié)構(gòu)靈活可調(diào)等特點(diǎn)成為紅外探測(cè)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。通過對(duì)于InAs、GaSb層厚度的調(diào)節(jié),其探測(cè)波長(zhǎng)可以從近紅外的3μm覆蓋至30μm的極遠(yuǎn)紅外。此外,成熟的III-V族材料生長(zhǎng)技術(shù)也為生長(zhǎng)制備高性能的紅外探測(cè)器提供了條件。帶間級(jí)聯(lián)探測(cè)器正是基于InAs/GaSb II類超晶格吸收區(qū)的勢(shì)壘型器件,利用了聲子輔助弛豫、共振隧穿和勢(shì)壘的阻擋作用。光生載流子在超晶格吸收區(qū)產(chǎn)生,由于勢(shì)壘阻擋作用只能向弛豫區(qū)單方向移動(dòng),經(jīng)聲子輔助弛豫迅速進(jìn)入隧穿區(qū),再通過共振隧穿到達(dá)下一級(jí)超晶格吸收區(qū)價(jià)帶。帶間級(jí)聯(lián)探測(cè)器中不存在故意摻雜的PN結(jié),利用勢(shì)壘阻擋作用實(shí)現(xiàn)載流子輸運(yùn),能夠有效抑制長(zhǎng)波探測(cè)中的產(chǎn)生復(fù)合電流和隧穿電流;針對(duì)長(zhǎng)波探測(cè)中載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度較中波探測(cè)更短的問題,帶間級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)采用分立的多級(jí)吸收區(qū)結(jié)構(gòu),吸收區(qū)厚度小于載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度,確保光生載流子正常收集,因此帶間級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)可用于制備高性能的長(zhǎng)波紅外探測(cè)器。本課題以研究長(zhǎng)波帶間級(jí)聯(lián)探測(cè)器為目的,對(duì)長(zhǎng)波帶間級(jí)聯(lián)探測(cè)器的能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化,并進(jìn)行器件的制備和測(cè)試。主要研究?jī)?nèi)容如下:1.研究了多量子阱能帶結(jié)構(gòu)模型和計(jì)算,采用包絡(luò)函數(shù)近似下的二帶模型和傳輸矩陣方法用于長(zhǎng)波帶間級(jí)聯(lián)多量子阱弛豫區(qū)的計(jì)算。進(jìn)一步考慮了襯底應(yīng)變對(duì)長(zhǎng)波帶間級(jí)聯(lián)材料能帶位置的影響,并給出了聲子散射速率計(jì)算模型,為進(jìn)一步優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)打下理論基礎(chǔ)。2.在計(jì)算模型基礎(chǔ)上研究了各層材料厚度對(duì)于基態(tài)能級(jí)、相鄰勢(shì)阱基態(tài)能級(jí)之差的影響,并給出了長(zhǎng)波帶間級(jí)聯(lián)探測(cè)器能帶結(jié)構(gòu)方案。在保證光生載流子在弛豫區(qū)中隧穿幾率的前提下,提出了周期性量子阱弛豫區(qū)結(jié)構(gòu)以拓展弛豫區(qū)厚度,降低吸收區(qū)中的電場(chǎng)強(qiáng)度,抑制產(chǎn)生復(fù)合電流和隧穿電流。3.通過本課題組的MBE等設(shè)備,制備了長(zhǎng)波帶間級(jí)聯(lián)探測(cè)器單元器件,并對(duì)器件進(jìn)行了光譜響應(yīng)測(cè)試、黑體響應(yīng)測(cè)試以及暗電流測(cè)試。實(shí)驗(yàn)測(cè)得該器件80K下50%截止波長(zhǎng)為11.5μm,100%截止波長(zhǎng)超過13μm,該器件在10.5μm處量子效率達(dá)到了20%,是目前帶間級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)在80K下所獲得的波長(zhǎng)最長(zhǎng)的紅外探測(cè)器。對(duì)暗電流測(cè)試結(jié)果進(jìn)行擬合,分析了不同溫度下暗電流的組成。
【圖文】：

第一章 引言3.22A/W，量子效率為 51%。在 81K 至 185K 下分別進(jìn)行了電烙鐵和人臉成像如圖 1-4 所示[15]，，該器件相較 2003 年有長(zhǎng)足進(jìn)步。2010 年美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JetPropulsion Laboratory）報(bào)道了 1K 1K 規(guī)模的 InAs/GaSb II 類超晶格長(zhǎng)波焦平面探測(cè)器如圖 1-5 所示，其探測(cè)率達(dá)到 1.1 1011cmHz1/2/W[16]。

探測(cè)器如圖 1-5 所示，其探測(cè)率達(dá)到 1.1 1011cmHz1/2/W[16]。圖 1-3 液氮溫度下電烙鐵（左）和人臉（右）熱成像圖（2003）[14]
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN215

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李志堅(jiān);原琰博;賈昱;鄭忠喜;;用半波帶法推導(dǎo)單縫夫瑯禾費(fèi)衍射暗紋條件的相關(guān)討論[J];物理通報(bào);2016年12期

2 張麗娟;趙秋爽;趙麗明;;寬波帶二次諧波產(chǎn)生過程中誤差函數(shù)的研究[J];激光與紅外;2017年02期

3 楊帆;徐展琦;馬濤;王正平;邢淇翔;;靜態(tài)波帶交換中的一種波帶粒度取值算法[J];光電子.激光;2014年09期

4 楊帆;徐展琦;邱智亮;吳承超;;基于業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)的同目的匯聚波帶交換[J];光電子.激光;2011年10期

5 吳穎,孫麗媛,徐恩生;半波帶法在分析光柵衍射中的應(yīng)用[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào);2005年03期

6 龔建民;;衍射積分與波帶法對(duì)夫瑯和費(fèi)衍射條件的分析[J];南昌工程學(xué)院學(xué)報(bào);2005年04期

7 許季華;;刃形繞射的菲涅耳波帶計(jì)算法[J];西北電訊工程學(xué)院學(xué)報(bào);1987年01期

8 陳培生;陳彥康;陸力;高衡;楊靜;梅漫;;一次哈雷彗星爆發(fā)的光電光度監(jiān)測(cè)[J];天文學(xué)報(bào);1987年01期

9 舒鑫柱;趙永利;張杰;陳海寧;;多粒度動(dòng)態(tài)光交換結(jié)構(gòu)及其波帶疏導(dǎo)算法[J];光通信技術(shù);2012年02期

10 楊帆;徐展琦;邱智亮;吳承超;;一種高效的多粒度光交換結(jié)構(gòu)及其波帶疏導(dǎo)算法[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2011年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前4條

1 黃海波;汪德;楊松福;;滇南一次弓狀回波帶過程的分析[A];2004年滇桂黔三省區(qū)五州市氣象協(xié)作區(qū)交流會(huì)特刊論文集[C];2004年

2 黃海波;汪德;楊松福;;滇南一次弓狀回波帶過程的分析[A];中國氣象學(xué)會(huì)雷達(dá)氣象學(xué)與氣象雷達(dá)委員會(huì)第一屆學(xué)術(shù)年會(huì)文集[C];2005年

3 孫洪運(yùn);陳東靜;肖琳;李林波;吳兵;;干線局部擁擠條件下紅波帶信控策略設(shè)計(jì)與實(shí)施研究[A];第七屆中國智能交通年會(huì)優(yōu)秀論文集——智能交通技術(shù)[C];2012年

4 閆東斌;邵子瑜;李正斌;吳德明;徐安士;;多粒度交換光網(wǎng)中波帶交換算法及其性能分析[A];全國第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 河南 孫學(xué)通;用3元錢解決衛(wèi)視畫面噪波帶的小竅門[N];電子報(bào);2006年

2 記者 廖巍巍;楊曉波帶隊(duì)調(diào)研新港(物流)工業(yè)園區(qū)[N];黃石日?qǐng)?bào);2013年

3 郝燕;李德波 奉獻(xiàn)真誠[N];中國計(jì)算機(jī)報(bào);2001年

4 記者 王冰;省市場(chǎng)監(jiān)管局調(diào)研組蒞焦 開展掃黑除惡專項(xiàng)斗爭(zhēng)調(diào)研核查[N];焦作日?qǐng)?bào);2019年

5 趙志疆;拆違建遇刺：制度缺漏導(dǎo)致的悲劇[N];工人日?qǐng)?bào);2012年

6 記者 雷哲俠;將安全作為首要任務(wù)來抓[N];運(yùn)城日?qǐng)?bào);2008年

7 記者 王正喜;市領(lǐng)導(dǎo)帶隊(duì)督察節(jié)日安全生產(chǎn)[N];徐州日?qǐng)?bào);2007年

8 記者 趙靜;大力提升高教質(zhì)量 確保校園和諧穩(wěn)定[N];青海日?qǐng)?bào);2012年

9 記者 楊蕾;做到“四個(gè)堅(jiān)持”維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定[N];潮州日?qǐng)?bào);2011年

10 記者 王雁翔　通訊員 曾啟文;剖析熱點(diǎn)問題 堅(jiān)定官兵信心[N];解放軍報(bào);2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 黃勝;支持突發(fā)粒度的新型光交換技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2008年

2 吳菁晶;WDM多域光網(wǎng)絡(luò)中疏導(dǎo)算法研究[D];東北大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 田源;長(zhǎng)波帶間級(jí)聯(lián)探測(cè)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所);2018年

2 邢淇翔;多粒度波帶交換研究[D];西安電子科技大學(xué);2013年

3 吳承超;光網(wǎng)絡(luò)波帶交換技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

4 李彬熔;多粒度光網(wǎng)絡(luò)的波長(zhǎng)/波帶路由算法研究[D];西安科技大學(xué);2008年

5 陳瑞;寬波帶治療儀的研究[D];武漢理工大學(xué);2009年

6 楊輝;基于業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)的多粒度光交換研究[D];西安電子科技大學(xué);2013年

7 武騰飛;WBS網(wǎng)狀網(wǎng)中的業(yè)務(wù)保護(hù)算法設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)[D];東北大學(xué);2009年

8 陳勇;多粒度交換光網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)路由算法的研究[D];電子科技大學(xué);2007年

9 呂薇;多粒度光網(wǎng)絡(luò)的流量疏導(dǎo)及聯(lián)合生存性[D];北京郵電大學(xué);2006年

10 王東明;波分復(fù)用在光網(wǎng)絡(luò)中支持業(yè)務(wù)劃分的多粒度業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)算法的研究與仿真實(shí)現(xiàn)[D];吉林大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2631500