本文關(guān)鍵詞：界面態(tài)對InSb光伏型紅外焦平面陣列的影響機理研究

  更多相關(guān)文章： InSb光伏型紅外焦平面陣列 界面陷阱 瞬態(tài)特性 量子效率 串音

【摘要】：在銻化銦(InSb)材料生長過程中,InSb表面會存在懸掛鍵、雜質(zhì)等缺陷;在紅外焦平面陣列制作過程中,感應(yīng)耦合等離子體刻蝕(ICP刻蝕)、離子注入以及背減薄等工藝會在紅外焦平面InSb材料表面引入一些人們所不希望的界面缺陷以及雜質(zhì)。這些懸掛鍵、雜質(zhì)以及缺陷會在InSb材料中引入一些不可避免的陷阱。然而,目前業(yè)界對InSb光伏型紅外焦平面陣列的界面態(tài)鮮有報道。由于紅外焦平面陣列制作工藝復(fù)雜、制作周期長、制造成本高,對其進(jìn)行建模和數(shù)值仿真已經(jīng)成為紅外焦平面陣列設(shè)計與優(yōu)化的重要手段。本文采用Silvaco-Atlas半導(dǎo)體器件仿真軟件,由InSb半導(dǎo)體的電學(xué)特性、光學(xué)特性和材料特性入手,加入了肖克萊-瑞利-霍爾(SRH)復(fù)合、俄歇(AUGER)復(fù)合、輻射復(fù)合等復(fù)合模型,建立了InSb光伏型紅外焦平面陣列仿真模型。在此模型基礎(chǔ)上,主要做了如下工作:(1)通過數(shù)值仿真,研究了界面態(tài)對InSb光伏型紅外焦平面陣列瞬態(tài)特性的影響。通過研究界面態(tài)下的紅外焦平面陣列的光產(chǎn)生率分布、空穴濃度分布、電場強度分布、空穴電流密度分布以及復(fù)合率分布,分析了界面態(tài)對InSb光伏型紅外焦平面陣列瞬態(tài)響應(yīng)影響的內(nèi)在物理機制。界面態(tài)的引入使得InSb光伏型紅外焦平面陣列的響應(yīng)度大大降低。同時,也從電流、電場、產(chǎn)生率、復(fù)合率等微觀物理量出發(fā),研究了界面態(tài)密度不同時,InSb光伏型紅外焦平面陣列瞬態(tài)特性的差異,分析了界面態(tài)密度對紅外焦平面陣列瞬態(tài)特性的影響。隨著界面陷阱密度的增加,InSb光伏型紅外焦平面陣列的響應(yīng)度迅速減小。(2)通過數(shù)值仿真,研究了界面態(tài)對InSb光伏型紅外焦平面陣列串音以及量子效率的影響。通過研究界面態(tài)下紅外焦平面陣列的光產(chǎn)生率分布、空穴濃度分布、電場強度分布、空穴電流密度分布以及復(fù)合率分布,分析了界面態(tài)對背照式InSb光伏型紅外焦平面陣列串音影響的內(nèi)在物理機制,以及界面態(tài)密度和位置變化時,界面陷阱對InSb光伏型紅外焦平面陣列串音的影響。InSb吸收層以及像元間隔處界面陷阱的引入大大降低了紅外焦平面陣列的串音,并且串音隨著界面陷阱密度的增大迅速減小。另外,通過研究界面態(tài)下紅外焦平面陣列的光產(chǎn)生率分布、空穴濃度分布、空穴電流密度分布以及復(fù)合率分布,分析了界面態(tài)對背照式InSb光伏型紅外焦平面陣列量子效率影響的內(nèi)在物理機制,界面態(tài)密度和位置變化時,界面陷阱對InSb光伏型紅外焦平面陣列量子效率的影響。界面陷阱降低了InSb光伏型紅外焦平面陣列的量子效率,且量子效率隨著界面陷阱密度的增大而大大減小,影響最大的是InSb吸收層處的界面陷阱。界面態(tài)在降低量子效率的同時降低了串音,這提示探測器設(shè)計者在器件結(jié)構(gòu)不變的情況下,應(yīng)該根據(jù)設(shè)計指標(biāo)客觀看待界面態(tài)的存在。
【關(guān)鍵詞】：InSb光伏型紅外焦平面陣列 界面陷阱 瞬態(tài)特性 量子效率 串音
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN215
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 符號對照表12-14
• 縮略語對照表14-17
• 第一章 緒論17-23
• 1.1 研究背景17-18
• 1.2 InSb紅外焦平面陣列研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 本論文主要研究內(nèi)容20-21
• 1.4 本章總結(jié)21-23
• 第二章 InSb光伏型紅外焦平面陣列工作原理及其性能參數(shù)23-29
• 2.1 InSb光伏型紅外探測器工作原理23-25
• 2.1.1 光伏效應(yīng)23-24
• 2.1.2 InSb光伏型探測器常用結(jié)構(gòu)24-25
• 2.2 InSb光伏型紅外探測器主要性能參數(shù)25-27
• 2.3 本章小結(jié)27-29
• 第三章 InSb光伏型紅外焦平面陣列物理模型29-37
• 3.1 仿真軟件介紹29-30
• 3.2 InSb光伏型紅外焦平面陣列數(shù)值仿真模型30-35
• 3.2.1 InSb光伏型紅外焦平面陣列模型中的基本方程31
• 3.2.2 InSb光伏型紅外焦平面陣列模型中的物理效應(yīng)31-32
• 3.2.3 InSb光伏型紅外焦平面陣列模型中界面陷阱理論32-35
• 3.3 本章總結(jié)35-37
• 第四章 界面態(tài)對InSb光伏型紅外焦平面陣列性能參數(shù)的影響37-65
• 4.1 界面態(tài)對InSb光伏型紅外焦平面陣列瞬態(tài)特性的影響37-48
• 4.1.1 界面態(tài)對InSb光伏型紅外焦平面陣列瞬態(tài)特性的影響39-45
• 4.1.2“黑洞”效應(yīng)分析45-48
• 4.2 界面態(tài)對InSb光伏型紅外焦平面陣列串音的影響48-60
• 4.2.1 InSb吸收層背面陷阱對InSb光伏型紅外焦平面陣列串音的影響50-53
• 4.2.2 像元間隔陷阱對InSb光伏型紅外焦平面陣列串音的影響53-56
• 4.2.3 臺面兩側(cè)界面陷阱對In Sb光伏型紅外焦平面陣列串音的影響56-57
• 4.2.4 三位置處均存在界面陷阱對焦平面陣列串音的影響57-60
• 4.3 界面態(tài)對InSb光伏型紅外焦平面陣列量子效率的影響60-63
• 4.4 本章總結(jié)63-65
• 第五章 總結(jié)與展望65-67
• 5.1 總結(jié)65-66
• 5.2 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 致謝71-73
• 作者簡介73-74

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本文編號：1123120