紅外光電探測技術(shù)發(fā)展至今已有近九十年歷史。當(dāng)前,紅外探測系統(tǒng)的發(fā)展方向是更小尺寸(Size)、更低重量(Weight)、更小功耗(Power)、更低價(jià)格(Price)和更高性能(Performance),常被稱為SWAP3。在這個(gè)背景下,新一代高靈敏度紅外雪崩光電探測器和高工作溫度紅外光電探測器迎來快速發(fā)展。HgCdTe材料具有極高的光電轉(zhuǎn)化效率、載流子輸運(yùn)特性好、響應(yīng)范圍隨組分可調(diào)等優(yōu)勢,更為重要的是它在中長波紅外波段,材料的電子空穴離化系數(shù)比非常大,是制備高性能電子注入型雪崩光電探測器的最理想材料之一。但是國內(nèi)對于HgCdTe雪崩光電探測器的研究還處于起步階段,存在材料生長和器件制備工藝仍在完善、暗電流及關(guān)聯(lián)噪聲大、雪崩電離機(jī)理不清晰、器件評估仍未形成標(biāo)準(zhǔn)等問題。為此,本論文建立了HgCdTe雪崩紅外探測器的優(yōu)化設(shè)計(jì)和性能評估方法,系統(tǒng)研究了HgCdTe雪崩光電探測器的暗電流抑制機(jī)理及關(guān)聯(lián)噪聲的起源。進(jìn)一步的,面向未來SWAP3應(yīng)用,初步研究了基于新型二維材料和非本征硅基紅外光電探測器在高工作溫度下的探測機(jī)理。本課題具體的研究內(nèi)容和主要研究成果如下:1.平面結(jié)和臺面結(jié)中波雪崩光電探...

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 紅外光電探測器簡述
        1.1.1 紅外光電探測器發(fā)展歷史
        1.1.2 紅外光電探測器發(fā)展概況
        1.1.3 紅外光電探測器分類
    1.2 HgCdTe紅外雪崩光電探測器
        1.2.1 HgCdTe雪崩光電探測工作原理
        1.2.2 HgCdTe APD國內(nèi)外研究進(jìn)展
    1.3 高工作溫度紅外光電探測器
        1.3.1 室溫工作低維材料紅外探測器
        1.3.2 高溫工作非本征硅基紅外探測器
    1.4 本論文主要工作
        1.4.1 本論文研究目的
        1.4.2 本論文研究內(nèi)容
第2章 紅外光電探測器性能評價(jià)及分析方法
    2.1 評估器件性能的重要指標(biāo)
    2.2 儀器及測試平臺搭建
        2.2.1 黑體及光譜測試系統(tǒng)
        2.2.2 噪聲測試系統(tǒng)
        2.2.3 單點(diǎn)成像系統(tǒng)
    2.3 器件仿真及原理介紹
    2.4 本章小結(jié)
第3章 中波紅外HgCdTe APD暗電流分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.1 平面結(jié)/臺面結(jié)HgCdTe APD制備與器件性能分析
        3.1.1 器件制備
        3.1.2 器件電流特性及仿真模擬
        3.1.3 平面結(jié)與臺面結(jié)HgCdTe APD小結(jié)
    3.2 APD器件內(nèi)電場的表征方法
        3.2.1 高精度二維掃描LBIC表征平臺
        3.2.2 低溫退火工藝對HgCdTe材料的影響
        3.2.3 激光束誘導(dǎo)光電流法表征In Ga As APD局域電場
    3.3 離子注入型中波紅外HgCdTe APD優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.4 本章小結(jié)
第4章 二維材料紅外光電探測器光電特性分析及性能模擬
    4.1 基于二維材料的高性能紅外光電探測器的定性分析
    4.2 外場調(diào)控下新型二維材料器件性能模擬
    4.3 本章小結(jié)
第5章 室溫工作非本征硅基紅外探測器表征及性能測試
    5.1 非本征硅基紅外探測器研究背景
    5.2 室溫工作BIB紅外探測器制備及性能測試
    5.3 器件成像實(shí)驗(yàn)
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 主要研究成果
    6.2 存在的問題與后期工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3738521