12.5μm长波碲镉汞红外探测器制备与表征
发布时间：2025-05-28 05:02
本文研究了不同技术路线制备的长波碲镉汞红外探测器件暗电流的特性。针对长波碲镉汞器件表面漏电大的特点,提出了使用真空下对在Au掺杂P型碲镉汞材料上电子束生发生长CdTe钝化层退火的工艺,在CdTe/HgCdTe界面处形成组分低度缓变区,降低表面电荷对碲镉汞内部的影响,对该工艺做出系统的研究,并利用该工艺制备了器件,通过设计变面积二极管阵列和栅控二极管结构,表征该工艺对器件性能的作用。此外,为了更好的表征长波碲镉汞红外探测器件的性能,本文搭建了利用傅里叶变换红外光谱仪测试焦平面器件光谱的系统,取得了良好的结果。为制备大规模长波碲镉汞红外探测器件提供了理论和实践基础。主要研究内容如下:1.不同工艺路线暗电流的研究。汞空位n-on-p平面型器件较小反偏和零偏附近的漏电流主要是产生复合电流,较大反偏时直接隧穿电流在漏电流中起主导作用。通过对Au掺杂型n-on-p平面型器件暗电流随材料载流子浓度变化的研究发现,随着材料载流子浓度地增加,较小反偏和零偏附近的漏电流从主要由产生复合电流和扩散电流组成变成主要由产生复合电流主导,但产生复合电流的大小与材料载流子浓度相关性不大;较大反偏时,直接隧穿电流随载流...
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 红外探测器概述
1.1.1 红外辐射
1.1.2 红外探测器
1.2 碲镉汞红外焦平面探测器
1.2.1 碲镉汞材料
1.2.2 碲镉汞红外焦平面探测器的研究现状及发展趋势
1.2.3 碲镉汞长波红外探测器
1.3 红外焦平面器件的制备技术
1.3.1 器件结构
1.3.2 工艺路线
1.3.3 HgCdTe红外焦平面器件制备的钝化工艺
1.3.4 钝化层互扩散退火
1.4 红外焦平面器件的表征技术
1.4.1 器件单元性能表征
1.4.2 焦平面性能表征
1.5 本文的研究目的与内容
1.5.1 本文的研究目的
1.5.2 本文的研究内容
第2章 长波红外碲镉汞器件暗电流的测试与分析
2.1 碲镉汞红外探测器暗电流拟合分析
2.1.1 解析模型
2.1.2 数值模型
2.2 变面积二极管阵列暗电流
2.3 不同结构长波HgCdTe单元器件暗电流的测试结果与分析
2.3.1 汞空位n-on-p平面结型长波HgCdTe单元器件
2.3.2 Au掺杂型n-on-p平面结型长波HgCdTe单元器件
2.3.3 p-on-n台面结型长波HgCdTe单元器件
2.4 本章小结
第3章 CdTe/HgCdTe退火工艺研究
3.1 HgCdTe红外焦平面器件CdTe钝化退火工艺
3.1.1 CdTe薄膜生长工艺研究
3.1.2 CdTe/HgCdTe体系退火工艺的研究
3.2 实验结果与分析
3.2.1 电子束蒸发工艺生长CdTe
3.2.2 210240℃退火
3.2.3 260300℃退火
3.2.4 HgTe气氛退火
3.2.5 两步退火工艺
3.2.6 组分扩散的理论分析
3.3 本章小结
第4章 退火工艺制备HgCdTe长波器件制备与表征
4.1 退火工艺制备HgCdTe长波器件基本结构和工艺
4.1.1 器件结构
4.1.2 工艺流程
4.2 退火工艺制备HgCdTe长波器件的性能表征
4.2.1 暗电流的测试与分析
4.2.2 变面积二极管阵列
4.2.3 栅控二极管
4.2.4 1/f噪声
4.2.5 高温贮存能力
4.3 本章小结
第5章 傅里叶变换红外光谱仪测试焦平面光谱
5.1 红外焦平面器件光谱的测试方法
5.1.1 傅里叶变换光谱
5.1.2 光栅光谱
5.2 傅里叶变换红外光谱仪
5.2.1 傅里叶光谱变换红外仪测试的基本原理
5.2.2 误差分析
5.3 测试系统搭建
5.3.1 硬件系统
5.3.2 软件系统
5.3.3 平台搭建过程中遇到的问题
5.4 光谱测试
5.4.1 短波器件光谱的测试
5.4.2 中波器件光谱测试
5.4.3 焦平面器件中多光敏元光谱
5.5 本章小结
第6章 总结和展望
6.1 本文的主要结论
6.2 问题与展望
参考文献
致谢
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：4048118
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 红外探测器概述
1.1.1 红外辐射
1.1.2 红外探测器
1.2 碲镉汞红外焦平面探测器
1.2.1 碲镉汞材料
1.2.2 碲镉汞红外焦平面探测器的研究现状及发展趋势
1.2.3 碲镉汞长波红外探测器
1.3 红外焦平面器件的制备技术
1.3.1 器件结构
1.3.2 工艺路线
1.3.3 HgCdTe红外焦平面器件制备的钝化工艺
1.3.4 钝化层互扩散退火
1.4 红外焦平面器件的表征技术
1.4.1 器件单元性能表征
1.4.2 焦平面性能表征
1.5 本文的研究目的与内容
1.5.1 本文的研究目的
1.5.2 本文的研究内容
第2章 长波红外碲镉汞器件暗电流的测试与分析
2.1 碲镉汞红外探测器暗电流拟合分析
2.1.1 解析模型
2.1.2 数值模型
2.2 变面积二极管阵列暗电流
2.3 不同结构长波HgCdTe单元器件暗电流的测试结果与分析
2.3.1 汞空位n-on-p平面结型长波HgCdTe单元器件
2.3.2 Au掺杂型n-on-p平面结型长波HgCdTe单元器件
2.3.3 p-on-n台面结型长波HgCdTe单元器件
2.4 本章小结
第3章 CdTe/HgCdTe退火工艺研究
3.1 HgCdTe红外焦平面器件CdTe钝化退火工艺
3.1.1 CdTe薄膜生长工艺研究
3.1.2 CdTe/HgCdTe体系退火工艺的研究
3.2 实验结果与分析
3.2.1 电子束蒸发工艺生长CdTe
3.2.2 210240℃退火
3.2.3 260300℃退火
3.2.4 HgTe气氛退火
3.2.5 两步退火工艺
3.2.6 组分扩散的理论分析
3.3 本章小结
第4章 退火工艺制备HgCdTe长波器件制备与表征
4.1 退火工艺制备HgCdTe长波器件基本结构和工艺
4.1.1 器件结构
4.1.2 工艺流程
4.2 退火工艺制备HgCdTe长波器件的性能表征
4.2.1 暗电流的测试与分析
4.2.2 变面积二极管阵列
4.2.3 栅控二极管
4.2.4 1/f噪声
4.2.5 高温贮存能力
4.3 本章小结
第5章 傅里叶变换红外光谱仪测试焦平面光谱
5.1 红外焦平面器件光谱的测试方法
5.1.1 傅里叶变换光谱
5.1.2 光栅光谱
5.2 傅里叶变换红外光谱仪
5.2.1 傅里叶光谱变换红外仪测试的基本原理
5.2.2 误差分析
5.3 测试系统搭建
5.3.1 硬件系统
5.3.2 软件系统
5.3.3 平台搭建过程中遇到的问题
5.4 光谱测试
5.4.1 短波器件光谱的测试
5.4.2 中波器件光谱测试
5.4.3 焦平面器件中多光敏元光谱
5.5 本章小结
第6章 总结和展望
6.1 本文的主要结论
6.2 问题与展望
参考文献
致谢
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：4048118
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