深空探測(cè)和紅外天文技術(shù)需要高性能的長(zhǎng)波紅外探測(cè)器,而我國(guó)在這方面相對(duì)落后。阻擋雜質(zhì)帶（Blocked Impurity Band,BIB）探測(cè)器具有響應(yīng)波段寬、響應(yīng)率高、響應(yīng)速度快、易于大規(guī)模制備及方便讀出等優(yōu)點(diǎn),成為過(guò)去三十年天文探測(cè)覆蓋中紅外和遠(yuǎn)紅外波段的首選紅外探測(cè)器。硅基BIB探測(cè)器具有與CMOS工藝兼容,易于大規(guī)模制備和方便與讀出電路互連等突出優(yōu)點(diǎn),尤其受到重視。目前硅基的BIB探測(cè)器國(guó)內(nèi)還處于起步階段,發(fā)展空間很大。本論文主要圍繞硅基BIB探測(cè)器性能的優(yōu)化及其深低溫讀出電路進(jìn)行了研究和探索。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論分析,優(yōu)化了硅基BIB探測(cè)器的制造工藝和探測(cè)器的物理模型;從模擬和實(shí)驗(yàn)兩方面對(duì)硅基外延BIB探測(cè)器的光吸收層進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化,增強(qiáng)了光吸收;對(duì)深低溫讀出電路的基本結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行了設(shè)計(jì)并測(cè)試。以下是3個(gè)方面的主要?jiǎng)?chuàng)新成果:1.制備了硅摻磷和硅摻砷的離子注入型BIB探測(cè)器,兩者探測(cè)率都達(dá)到國(guó)外同類(lèi)器件報(bào)道的10¹³cm?Hz^1/2/W量級(jí)。硅摻磷BIB探測(cè)器工作溫度在5 K,工作偏壓為-2.3 V時(shí),探測(cè)器響應(yīng)波段2.5～40μm,峰值... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所)上海市

【文章頁(yè)數(shù)】：121 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

電磁波譜[1]

硅基阻擋雜質(zhì)帶紅外探測(cè)器優(yōu)化及其深低溫讀出電路探究2而輻射的電磁波強(qiáng)度和波長(zhǎng)都和物質(zhì)的溫度有關(guān)，地球上大部分物質(zhì)輻射的電磁波峰值波長(zhǎng)一般都處于紅外波段[1,3]。紅外熱成像是通過(guò)獲取物體自身輻射的紅外光來(lái)成像，不需要額外的光源，是一種重要的觀測(cè)物體的方法[2]。與可見(jiàn)光相比，紅外光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，所以其穿透能力較強(qiáng)。由于紅外輻射的獨(dú)特特性和優(yōu)勢(shì)，紅外探測(cè)技術(shù)在軍事和民用領(lǐng)域有很大的用處。在軍事領(lǐng)域，基于紅外輻射理論，研制出了簡(jiǎn)單方便的紅外夜視儀，解決了夜視問(wèn)題，取得了廣泛的應(yīng)用。紅外也可以應(yīng)用于紅外偵察與預(yù)警、監(jiān)視、測(cè)距、跟蹤與制導(dǎo)、光電對(duì)抗和通訊等領(lǐng)域[5]。傳統(tǒng)上，經(jīng)常將紅外技術(shù)和控制功能相聯(lián)系，最常用的家用電器遙控器就是工作在紅外波段。隨著紅外技術(shù)的發(fā)展，紅外技術(shù)越來(lái)越多地運(yùn)用在民用領(lǐng)域，如全球環(huán)境污染監(jiān)測(cè)、氣候變化、農(nóng)作物產(chǎn)量的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)、化學(xué)工藝監(jiān)控、傅里葉變換紅外光譜術(shù)、汽車(chē)駕駛[6-9]、紅外天文學(xué)、空間遙感[10-12]和醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域[1]。圖1.2形象的展示了紅外探測(cè)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用。圖1.2紅外探測(cè)器的應(yīng)用領(lǐng)域[1]Figure1.2Applicationsofinfrareddetectors[1]人體也像其它物體一樣，不斷向外發(fā)射電磁波。室溫下，正常人體約36.5℃，大約310K，根據(jù)紅外輻射理論它的峰值波長(zhǎng)在9~10μm范圍。紅外輻射波段在人眼可觀測(cè)范圍之外，但是由于紅外熱效應(yīng)的存在，人體的皮膚有時(shí)能夠感受到紅外光。相比于可見(jiàn)光，紅外輻射需要特制的儀器進(jìn)行測(cè)量和表征。最早的紅外

大氣透過(guò)窗口[1,4]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]離子注入型硅摻砷阻擋雜質(zhì)帶長(zhǎng)波紅外探測(cè)器的研究[J]. 王超,李寧,戴寧,石旺舟,胡古今.  紅外與毫米波學(xué)報(bào). 2020(03)
[2]用于遠(yuǎn)紅外探測(cè)的Si:P阻擋雜質(zhì)帶紅外探測(cè)器研制[J]. 廖開(kāi)升,李志鋒,王超,李梁,周孝好,李寧,戴寧.  紅外與毫米波學(xué)報(bào). 2016(01)
[3]高劑量As離子注入對(duì)高阻Si電學(xué)特性的影響[J]. 朱賀,張兵坡,王淼,胡古今,戴寧,吳惠楨.  物理學(xué)報(bào). 2014(13)
[4]天文用阻擋雜質(zhì)帶紅外探測(cè)器[J]. 廖開(kāi)升,劉希輝,黃亮,李志鋒,李寧,戴寧.  中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2014(04)
[5]亞微米CMOS低溫特性與物理建模[J]. 袁紅輝,陳永平,陳世軍,劉強(qiáng),徐星.  低溫物理學(xué)報(bào). 2013(04)
[6]紅外探測(cè)器的最新進(jìn)展[J]. 陳長(zhǎng)水,劉榮挺,劉頌豪.  大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào). 2013(01)
[7]碲鎘汞材料非本征摻雜研究的發(fā)展[J]. 王憶鋒,劉黎明,余連杰,胡為民.  紅外. 2012(01)
[8]A cryogenic SAR ADC for infrared readout circuits[J]. 趙宏亮,趙毅強(qiáng),張之圣.  半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 2011(11)
[9]紅外光子探測(cè)器與熱探測(cè)器性能分析[J]. 曾戈虹.  紅外技術(shù). 2011(09)
[10]表面等離激元研究新進(jìn)展[J]. 王振林.  物理學(xué)進(jìn)展. 2009(03)

博士論文
[1]第三代像增強(qiáng)器研究[D]. 李曉峰.中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所 2001

碩士論文
[1]InAs/GaSb超晶格光伏型紅外探測(cè)器研究[D]. 董瑞.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3540959