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中国科学：物理学、力学、天文学 2014年第4期44卷 360-367页

作者：廖开升刘希辉黄亮李志锋李宁戴宁中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

低温目标红外辐射的灵敏探测和成像在航天和深空探测中具有重要的应用价值.300 K以下低温目标的辐射强度很弱,辐射特征波长位于中远红外区.阻挡杂质带红外探测器是中远红外探测器中重要的一员,具有覆盖波段宽、灵敏度高、暗电流低、抗... 详细信息

低温目标红外辐射的灵敏探测和成像在航天和深空探测中具有重要的应用价值.300 K以下低温目标的辐射强度很弱,辐射特征波长位于中远红外区.阻挡杂质带红外探测器是中远红外探测器中重要的一员,具有覆盖波段宽、灵敏度高、暗电流低、抗辐射性能高等优点,能够胜任空间技术和天文探测在中远红外波段探测的苛刻要求.本文以红外天文探测对红外探测器的应用需求作为出发点,主要就国内外红外天文学、红外天文探测器发展概况,阻挡杂质带红外探测器发展历史及其材料、器件结构等方面做了简要综述,并简明扼要地介绍了阻挡杂质带探测器的器件物理模型.

关键词：红外天文学天文用红外探测器阻挡杂质带探测器远红外

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硅基阻挡杂质带红外探测材料与器件研究进展

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中国科学：物理学、力学、天文学 2021年第2期51卷 46-66页

作者：朱家旗朱贺徐翰纶王垚陈岩松刘梦娟吴惠桢浙江大学物理学系硅材料国家重点实验室杭州310027 国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院杭州310024

红外探测在天文物理研究领域具有极其重要的应用前景,由于天文深空探测对象的特殊性,对红外探测器的性能要求十分苛刻.阻挡杂质带(BIB)红外探测器,因其具有响应波段宽、噪声低、灵敏度高以及抗辐射性能好等优点,在过去30年中发展成为国... 详细信息

红外探测在天文物理研究领域具有极其重要的应用前景,由于天文深空探测对象的特殊性,对红外探测器的性能要求十分苛刻.阻挡杂质带(BIB)红外探测器,因其具有响应波段宽、噪声低、灵敏度高以及抗辐射性能好等优点,在过去30年中发展成为国际上天文领域首选的红外探测器.BIB红外探测器的探测波长覆盖中红外到远红外波段,它的推广应用促进人类在天文深空探测领域取得了一系列重大的科学成果.我国在BIB红外探测器的研究起步较晚,近年来也取得了较大进展,但是与国际领先水平相比尚有较大差距.本文主要回顾、评述了过去5年多我国在BIB红外探测器领域的研究进展,对BIB红外探测材料及其相应BIB器件的制备工艺、物性表征和光电响应特性,以及表面等离激元对器件光电响应的调控等做了详尽介绍,为我国BIB红外探测器的发展提供参考和实验依据.

关键词：天文深空红外探测阻挡杂质带探测器垂直结构平面结构表面等离激元

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新型台面型GaAs基BIB探测器的背景电流测试与分析

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太赫兹科学与电子信息学报 2018年第3期16卷 383-387页

作者：尚竞成王晓东王兵兵陈雨璐潘鸣杭州电子科技大学电子信息学院浙江杭州310018 中国电子科技集团公司第五十研究所上海200331

制备了响应在太赫兹波段的台面型砷化镓(GaAs)基阻挡杂质带(BIB)探测器,并进行了背景电流的测试分析。采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺进行外延层生长,能更有效地控制吸收层的掺杂浓度,提高阻挡层的纯度。另外,搭建了GaAs基BIB探... 详细信息

制备了响应在太赫兹波段的台面型砷化镓(GaAs)基阻挡杂质带(BIB)探测器,并进行了背景电流的测试分析。采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺进行外延层生长,能更有效地控制吸收层的掺杂浓度,提高阻挡层的纯度。另外,搭建了GaAs基BIB探测器的低温测试系统,在3.4 K测试温度下,对器件施加-5~5 V偏压,测得300 K背景响应电流在10^(-2)~10^(-6) A量级。在低电流区,电流随偏压增加的速率相对较快;在高电流区,电流随偏压增加的速率变得相对平缓。且对于相同偏压绝对值,正偏压工作模式下的背景响应电流比负偏压工作模式下的背景电流高。基于测试结果,重点分析了GaAs基BIB探测器的光电输运机理。

关键词：砷化镓阻挡杂质带探测器外延工艺背景响应电流暗电流太赫兹探测

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GaAs基BIB探测器关键技术研究

GaAs基BIB探测器关键技术研究

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作者：尚竞成杭州电子科技大学

学位级别：硕士

阻挡杂质带（BIB）太赫兹探测器对于空间太赫兹检测方面具有暗电流小、响应速率快、抗辐射机制优秀等长处。本文所讨论的台面型砷化镓基阻挡杂质带太赫兹探测器,对于我国太赫兹探测领域的发展具有重要的意义。正文中首先对目前海内外太... 详细信息

阻挡杂质带（BIB）太赫兹探测器对于空间太赫兹检测方面具有暗电流小、响应速率快、抗辐射机制优秀等长处。本文所讨论的台面型砷化镓基阻挡杂质带太赫兹探测器,对于我国太赫兹探测领域的发展具有重要的意义。正文中首先对目前海内外太赫兹技术、太赫兹检测技术的近况、对不同材料的BIB结构的太赫兹探测器进行了简要的说明。随后,本论文主要是围绕台面型Ga As基BIB太赫兹探测器的工作原理、器件制备、性能测试进行了系统探究。通过理论与实验结合的研究方式,探究并优化BIB探测器的关键性技术,包括热平衡下的载流子浓度、电场分布、光电机制等关键原理技术;砷化镓外延技术、砷化镓深刻蚀工艺、紫外曝光技术、离子注入实施、退火实施等关键制备技术;正常环境下300K室温下背景电流测试、屏蔽背景辐射在完全暗状态下的器件暗电流测试、器件标准黑体响应测试的关键性测试技术。1)基于半导体器件物理和光电器件理论,对BIB探测器的器件结构、热平衡载流子浓度、光电工作机制进行了理论探究和公式推演,BIB探测器中阻挡层的纯度和厚度对于抑制暗电流具有重要作用、吸收层中耗尽区的宽度是影响响应电流信号的关键因素,并且该区域是形成电流信号的主要的载流子来源。对于反应BIB器件性能的关键性能参数包括:量子效率、光电响应率、噪声等进行了简要说明。这对于进一步分析BIB结构模型的原理和设计优化具有一定的引导作用。2)基于外延工艺、离子注入工艺、光刻工艺、薄膜淀积等半导体工艺理论探究,制备出了台面型Ga As基BIB太赫兹探测器,并将制备过程中详细工艺参数进行了说明,并分别针对外延工艺、Ga As深刻蚀工艺、退火工艺、光刻工艺、欧姆电极制备工艺等进行了细致的优化研究确定出了行之有效的实行方案。3)对器件进行了3.5 K工作温度下,300 K背景辐射下,-5 V V偏压下的背景电流测试,并分析研究了其光电输运机理;对器件进行了3.5 K0 K温度范围内的变温暗电流测试,确定出在低于15 K工作温度下,正偏压低于1.2 V时的暗电流为10-13的数量级,并结合实验数据对暗电流伏安特征曲线的变化进行了理论探究,对前面的理论推演给出了实验数据的支持;对器件进行了3.5K工作温度下,1000K黑体辐射响应测试,计算得到峰值黑体响应率大约为24m A/W。研究结果为后期更深入的进行台面型Ga As基BIB太赫兹探测器的工作机理的探究、器件设计优化和测试优化具有理论指导和基础数据支持的作用。

关键词：太赫兹探测阻挡杂质带探测器砷化镓深刻蚀暗电流背景电流黑体响应

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