硅材料由于具有低成本,易于集成,工藝成熟等特點(diǎn),一直以來都是紅外探測器材料的理想材料。硅基近紅外光電探測器在軍事和醫(yī)療領(lǐng)域有著越來越重要的作用,高響應(yīng)度、低暗電流、快速響應(yīng)、低串?dāng)_的高性能硅基近紅外光電探測器是近紅外探測技術(shù)發(fā)展的大勢所趨。由于單晶硅材料受到禁帶寬度和反射率等因素的限制,研制基于硅材料的高性能近紅外增強(qiáng)型光電探測器時,常用的方法是對硅材料進(jìn)行黑硅化處理。目前,利用飛秒激光刻蝕制備黑硅的工藝存在不足,且國內(nèi)外尚未有基于黑硅材料的近紅外增強(qiáng)型硅雙四象限探測器的報道,因此,本文對其器件結(jié)構(gòu)設(shè)計、制備工藝改進(jìn)、探測器制備和測試等方面進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容及取得的主要結(jié)果如下:（1）在對近紅外增強(qiáng)型硅雙四象限光電探測器工作原理、性能指標(biāo)、性能影響因素等理論進(jìn)行研究和分析的基礎(chǔ)上,對探測器器件的建模和仿真、加工工藝的改良和優(yōu)化進(jìn)行了了研究,為探測器的響應(yīng)度、暗電流、響應(yīng)速度、象限間串?dāng)_等性能指標(biāo)的優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)。（2）在理論研究的基礎(chǔ)上,對近紅外增強(qiáng)型硅雙四象限光電探測器進(jìn)行了光電一體化模型建模和仿真設(shè)計,結(jié)合生產(chǎn)加工的實(shí)際情況,得到了探測器器件的I層厚度、隔離槽寬度、偏置電壓等... 

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 光電探測器簡介
    1.2 近紅外探測器的發(fā)展
    1.3 近紅外增強(qiáng)型硅基光電探測器發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 課題研究意義和主要研究內(nèi)容
        1.4.1 課題研究意義
        1.4.2 課題研究內(nèi)容
第二章 近紅外增強(qiáng)型硅雙四象限光電探測器基本原理
    2.1 近紅外增強(qiáng)型光電探測器的工作原理
        2.1.1 半導(dǎo)體的光電效應(yīng)
        2.1.2 PIN光電二極管
        2.1.3 硅基近紅外增強(qiáng)原理
        2.1.4 雙四象限探測器工作原理
    2.2 近紅外增強(qiáng)型光電探測器的響應(yīng)度
    2.3 近紅外增強(qiáng)型光電探測器的暗電流
    2.4 近紅外增強(qiáng)型光電探測器的響應(yīng)速度
    2.5 近紅外增強(qiáng)型光電探測器的象限間串?dāng)_
    2.6 本章小結(jié)
第三章 近紅外增強(qiáng)型硅雙四象限光電探測器設(shè)計仿真研究
    3.1 COMSOL Multiphysics軟件簡介
    3.2 近紅外增強(qiáng)型硅雙四象限光電探測器的模型建模
        3.2.1 探測器的物理模型等效建模
        3.2.2 探測器的光電一體化模型建模
    3.3 近紅外增強(qiáng)型硅光電探測器響應(yīng)性能的仿真研究
        3.3.1 Ⅰ層厚度對探測器響應(yīng)性能的影響
        3.3.2 偏置電壓對探測器響應(yīng)性能的影響
        3.3.3 入射功率對探測器響應(yīng)性能的影響
    3.4 近紅外增強(qiáng)型硅光電探測器暗電流的仿真研究
        3.4.1 載流子壽命對探測器暗電流的影響
        3.4.2 Ⅰ層厚度對探測器暗電流的影響
        3.4.3 襯底摻雜濃度對探測器暗電流的影響
    3.5 近紅外增強(qiáng)型硅光電探測器響應(yīng)速度的仿真研究
        3.5.1 Ⅰ層厚度對探測器響應(yīng)速度的影響
        3.5.2 偏置電壓對探測器響應(yīng)速度的影響
    3.6 近紅外增強(qiáng)型光電探測器象限間串?dāng)_的仿真研究
    3.7 近紅外增強(qiáng)型硅雙四象限光電探測器整體仿真
    3.8 本章小結(jié)
第四章 近紅外增強(qiáng)型硅雙四象限光電探測器制備工藝研究
    4.1 近紅外增強(qiáng)型硅雙四象限光電探測器的版圖設(shè)計
    4.2 近紅外增強(qiáng)型硅雙四象限光電探測器制備工藝流程
    4.3 黑硅化工藝研究
        4.3.1 高陷光性Se摻雜黑硅材料制備原理
        4.3.2 掃描速度對高陷光性Se摻雜黑硅性能的影響
        4.3.3 激光功率對高陷光性Se摻雜黑硅性能的影響
        4.3.4 HF氣體壓強(qiáng)對高陷光性Se摻雜黑硅性能的影響
        4.3.5 高陷光性Se摻雜黑硅耐退火性研究
    4.4 本章小結(jié)
第五章 近紅外增強(qiáng)型硅雙四象限光電探測器的測試
    5.1 近紅外增強(qiáng)型硅雙四象限光電探測器的測試原理
        5.1.1 探測器光譜響應(yīng)測試原理
        5.1.2 探測器暗電流測試原理
        5.1.3 其它指標(biāo)測試方法
    5.2 近紅外增強(qiáng)型硅雙四象限光電探測器的測試結(jié)果
        5.2.1 單元響應(yīng)度測試結(jié)果
        5.2.2 單元暗電流測試結(jié)果
        5.2.3 單元響應(yīng)時間測試結(jié)果
        5.2.4 單元結(jié)電容測試結(jié)果
        5.2.5 串?dāng)_率測試結(jié)果
        5.2.6 像元間距和光敏面半徑測試結(jié)果
    5.3 測試結(jié)論
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3719304