12.5μm長波碲鎘汞紅外探測器制備與表征
發(fā)布時間：2025-05-28 05:02
本文研究了不同技術路線制備的長波碲鎘汞紅外探測器件暗電流的特性。針對長波碲鎘汞器件表面漏電大的特點,提出了使用真空下對在Au摻雜P型碲鎘汞材料上電子束生發(fā)生長CdTe鈍化層退火的工藝,在CdTe/HgCdTe界面處形成組分低度緩變區(qū),降低表面電荷對碲鎘汞內部的影響,對該工藝做出系統(tǒng)的研究,并利用該工藝制備了器件,通過設計變面積二極管陣列和柵控二極管結構,表征該工藝對器件性能的作用。此外,為了更好的表征長波碲鎘汞紅外探測器件的性能,本文搭建了利用傅里葉變換紅外光譜儀測試焦平面器件光譜的系統(tǒng),取得了良好的結果。為制備大規(guī)模長波碲鎘汞紅外探測器件提供了理論和實踐基礎。主要研究內容如下:1.不同工藝路線暗電流的研究。汞空位n-on-p平面型器件較小反偏和零偏附近的漏電流主要是產生復合電流,較大反偏時直接隧穿電流在漏電流中起主導作用。通過對Au摻雜型n-on-p平面型器件暗電流隨材料載流子濃度變化的研究發(fā)現,隨著材料載流子濃度地增加,較小反偏和零偏附近的漏電流從主要由產生復合電流和擴散電流組成變成主要由產生復合電流主導,但產生復合電流的大小與材料載流子濃度相關性不大;較大反偏時,直接隧穿電流隨載流...
【文章頁數】：126 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 紅外探測器概述
1.1.1 紅外輻射
1.1.2 紅外探測器
1.2 碲鎘汞紅外焦平面探測器
1.2.1 碲鎘汞材料
1.2.2 碲鎘汞紅外焦平面探測器的研究現狀及發(fā)展趨勢
1.2.3 碲鎘汞長波紅外探測器
1.3 紅外焦平面器件的制備技術
1.3.1 器件結構
1.3.2 工藝路線
1.3.3 HgCdTe紅外焦平面器件制備的鈍化工藝
1.3.4 鈍化層互擴散退火
1.4 紅外焦平面器件的表征技術
1.4.1 器件單元性能表征
1.4.2 焦平面性能表征
1.5 本文的研究目的與內容
1.5.1 本文的研究目的
1.5.2 本文的研究內容
第2章 長波紅外碲鎘汞器件暗電流的測試與分析
2.1 碲鎘汞紅外探測器暗電流擬合分析
2.1.1 解析模型
2.1.2 數值模型
2.2 變面積二極管陣列暗電流
2.3 不同結構長波HgCdTe單元器件暗電流的測試結果與分析
2.3.1 汞空位n-on-p平面結型長波HgCdTe單元器件
2.3.2 Au摻雜型n-on-p平面結型長波HgCdTe單元器件
2.3.3 p-on-n臺面結型長波HgCdTe單元器件
2.4 本章小結
第3章 CdTe/HgCdTe退火工藝研究
3.1 HgCdTe紅外焦平面器件CdTe鈍化退火工藝
3.1.1 CdTe薄膜生長工藝研究
3.1.2 CdTe/HgCdTe體系退火工藝的研究
3.2 實驗結果與分析
3.2.1 電子束蒸發(fā)工藝生長CdTe
3.2.2 210240℃退火
3.2.3 260300℃退火
3.2.4 HgTe氣氛退火
3.2.5 兩步退火工藝
3.2.6 組分擴散的理論分析
3.3 本章小結
第4章 退火工藝制備HgCdTe長波器件制備與表征
4.1 退火工藝制備HgCdTe長波器件基本結構和工藝
4.1.1 器件結構
4.1.2 工藝流程
4.2 退火工藝制備HgCdTe長波器件的性能表征
4.2.1 暗電流的測試與分析
4.2.2 變面積二極管陣列
4.2.3 柵控二極管
4.2.4 1/f噪聲
4.2.5 高溫貯存能力
4.3 本章小結
第5章 傅里葉變換紅外光譜儀測試焦平面光譜
5.1 紅外焦平面器件光譜的測試方法
5.1.1 傅里葉變換光譜
5.1.2 光柵光譜
5.2 傅里葉變換紅外光譜儀
5.2.1 傅里葉光譜變換紅外儀測試的基本原理
5.2.2 誤差分析
5.3 測試系統(tǒng)搭建
5.3.1 硬件系統(tǒng)
5.3.2 軟件系統(tǒng)
5.3.3 平臺搭建過程中遇到的問題
5.4 光譜測試
5.4.1 短波器件光譜的測試
5.4.2 中波器件光譜測試
5.4.3 焦平面器件中多光敏元光譜
5.5 本章小結
第6章 總結和展望
6.1 本文的主要結論
6.2 問題與展望
參考文獻
致謝
作者簡介及在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果
本文編號：4048118
【文章頁數】：126 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 紅外探測器概述
1.1.1 紅外輻射
1.1.2 紅外探測器
1.2 碲鎘汞紅外焦平面探測器
1.2.1 碲鎘汞材料
1.2.2 碲鎘汞紅外焦平面探測器的研究現狀及發(fā)展趨勢
1.2.3 碲鎘汞長波紅外探測器
1.3 紅外焦平面器件的制備技術
1.3.1 器件結構
1.3.2 工藝路線
1.3.3 HgCdTe紅外焦平面器件制備的鈍化工藝
1.3.4 鈍化層互擴散退火
1.4 紅外焦平面器件的表征技術
1.4.1 器件單元性能表征
1.4.2 焦平面性能表征
1.5 本文的研究目的與內容
1.5.1 本文的研究目的
1.5.2 本文的研究內容
第2章 長波紅外碲鎘汞器件暗電流的測試與分析
2.1 碲鎘汞紅外探測器暗電流擬合分析
2.1.1 解析模型
2.1.2 數值模型
2.2 變面積二極管陣列暗電流
2.3 不同結構長波HgCdTe單元器件暗電流的測試結果與分析
2.3.1 汞空位n-on-p平面結型長波HgCdTe單元器件
2.3.2 Au摻雜型n-on-p平面結型長波HgCdTe單元器件
2.3.3 p-on-n臺面結型長波HgCdTe單元器件
2.4 本章小結
第3章 CdTe/HgCdTe退火工藝研究
3.1 HgCdTe紅外焦平面器件CdTe鈍化退火工藝
3.1.1 CdTe薄膜生長工藝研究
3.1.2 CdTe/HgCdTe體系退火工藝的研究
3.2 實驗結果與分析
3.2.1 電子束蒸發(fā)工藝生長CdTe
3.2.2 210240℃退火
3.2.3 260300℃退火
3.2.4 HgTe氣氛退火
3.2.5 兩步退火工藝
3.2.6 組分擴散的理論分析
3.3 本章小結
第4章 退火工藝制備HgCdTe長波器件制備與表征
4.1 退火工藝制備HgCdTe長波器件基本結構和工藝
4.1.1 器件結構
4.1.2 工藝流程
4.2 退火工藝制備HgCdTe長波器件的性能表征
4.2.1 暗電流的測試與分析
4.2.2 變面積二極管陣列
4.2.3 柵控二極管
4.2.4 1/f噪聲
4.2.5 高溫貯存能力
4.3 本章小結
第5章 傅里葉變換紅外光譜儀測試焦平面光譜
5.1 紅外焦平面器件光譜的測試方法
5.1.1 傅里葉變換光譜
5.1.2 光柵光譜
5.2 傅里葉變換紅外光譜儀
5.2.1 傅里葉光譜變換紅外儀測試的基本原理
5.2.2 誤差分析
5.3 測試系統(tǒng)搭建
5.3.1 硬件系統(tǒng)
5.3.2 軟件系統(tǒng)
5.3.3 平臺搭建過程中遇到的問題
5.4 光譜測試
5.4.1 短波器件光譜的測試
5.4.2 中波器件光譜測試
5.4.3 焦平面器件中多光敏元光譜
5.5 本章小結
第6章 總結和展望
6.1 本文的主要結論
6.2 問題與展望
參考文獻
致謝
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