1 南通大学 电子信息学院, 江苏 南通 226019
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料和器件重点实验室, 上海 200083
为了研究延伸波长In0.8Ga0.2As PIN 短波红外探测器的温度响应光电特性, 采用闭管扩散的平面型器件工艺, 在金属有机化学气相外延(MOCVD)外延生长的NIN型InAs0.6P0.4/In0.8Ga0.2As/ InAs0.6P0.4 buf./InP材料上制备了正照射延伸波长256×1线列InGaAs红外焦平面探测器, 研究了探测器在不同温度下的I-V特性、光谱响应特性和探测率。结果表明, 随着温度的降低, 在小偏压下, 器件的正向暗电流由产生复合电流为主逐渐变为以扩散电流为主。在260~300 K温度范围内, 反向电流主要由扩散电流和产生复合电流组成, 当温度低于180 K时, 器件的反向电流主要为隧穿电流。室温下器件响应截止波长和峰值波长分别为2.57 μm和2.09 μm, 峰值探测率为7.25×108 cm·Hz1/2/W, 峰值响应率为0.95 A/W, 量子效率为56.9%。焦平面的峰值探测率在153 K达到峰值, 约为1.11×1011 cm·Hz1/2/W, 响应非均匀性为5.28%。
延伸波长 红外焦平面 变温 extended-wavelength InGaAs InGaAs IRFPA temperature-dependent 红外与激光工程
2018, 47(5): 0504004
1 南通大学电子信息学院, 江苏 南通 226019
2 兴县教育局瓦塘教办, 山西 兴县 033600
3 南通大学通科微电子学院, 江苏 南通 226000
通过共沉淀法,在室温下合成了Eu
3+掺杂氧化钼锌水合物的前驱体。研究了烧结温度对该前驱体的微结构和光致发光性能的影响。研究结果表明,在约400 ℃温度下,通过低成本地烧结Eu
3+掺杂水合物前驱体,可得到Eu
3+掺杂的纳米ZnMoO4结构。
材料 ZnMoO4 烧结 形貌 光致发光
1 南通大学 电子信息学院, 江苏 南通 226019
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料和器件重点实验室, 上海 200083
采用扫描电容显微镜分析了平面型PIN In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As/ In0.52Al0.48As短波红外探测器盲元产生的原因, 利用半导体器件仿真工具Sentaurus TCAD对探测器中的盲元特性进行了模拟, 并利用制备的Au/P-In0.52Al0.48As传输线结构芯片对P电极的欧姆接触进行优化.研究结果表明, P电极与扩散区外的N－-In0.52Al0.48As帽层形成导电通道导致了盲元的产生, 优化后Au与P-In0.52Al0.48As帽层之间具有更低的比接触电阻为3.52×10－4 Ω·cm－2, 同时Au在高温快速热退火过程中的流动被抑制, 从而降低了盲元产生的概率.
短波红外探测器 盲元 比接触电阻 Short wavelength infrared detector InGaAs InGaAs Blind pixel Special contact resistivity Au Au
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术国家重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
3 中国科学院大学, 北京 100039
为了实现InGaAs探测器响应波段向可见增强, 在传统的外延材料中加入一层InGaAs腐蚀阻挡层, 制备了32×32元平面型InGaAs面阵探测器, 采用机械抛光和化学湿法腐蚀相结合的方法, 去除了InP衬底.结果表明, 探测器的响应波段为0.5~1.7μm, 室温下在波长为500nm处的量子效率约为16%, 850nm处量子效率约为54%, 1550nm处量子效率约为91%.暗电流大小与衬底减薄之前基本保持一致.理论分析了材料参数对器件量子效率的影响, 为进一步优化可见波段探测器的量子效率提供了依据.
铟镓砷探测器 可见增强 衬底减薄 量子效率 InGaAs detectors visible response substrate removal quantum efficiency
1 中国科学院上海技术物理研究所传感技术国家重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
采用晶格匹配的平面型InP/In0.53Ga0.47As/InP外延材料,设计了一种大光敏元、带有保护环的InGaAs线列探测器。通过I-V测试、扫描电容显微技术(SCM)测试,研究并确定了线列器件的盲元与保护环结构之间的关系。通过设计改进,解决了器件的盲元问题。24×1 InGaAs线列短波红外探测在室温20 ℃、-10 mV偏压下,暗电流密度约5 nA/cm2。将光敏芯片密封在集成了热电制冷器(TEC)的金属管壳内,组件工作温度5 ℃,探测器响应光谱在1.0 μm~1.67 μm范围,平均峰值电流响应率为1.3 A/W,平均峰值探测率为3.4×1012 cm·Hz1/2/W,响应的非均匀性为1.5%。探测器经历一定条件的可靠性筛选试验后,性能未发生明显变化,并进行了航空机载成像应用,成像图片清晰。
InGaAs探测器 平面型 盲元 InGaAs detector planar-type bad element
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术国家重点实验室，上海200083
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室，上海200083
3 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 信息功能材料国家重点实验室，上海200050
在MBE外延生长的In0.8Al0.2As/In0.8Ga0.2As材料上，采用台面成型方法制备了背照射32×32元InGaAs探测器，其中心距为30 μm，并详细分析了探测器及其焦平面光电性能.结果表明，温度高于220 K时吸收层材料热激活能为0.443 eV，300 K时在所考虑的偏压范围内，暗电流主要由扩散电流、产生复合电流及其欧姆漏电流构成.对组件焦平面特性也进行了研究，并通过读出电路的变积分电容测试结构测试结果提取出积分电容上的寄生电容，在测试温度范围内约为10 fF左右.
暗电流 寄生电容 InGaAs InGaAs dark current R0A R0A parasitical capacitance
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术国家重点实验室，上海 200083
2 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
3 中国科学院研究生院，北京 100039
4 中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海 200050
在N-on-P型In0.78Al0.22As/In0.78Ga0.22As外延材料上，采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术制备了背照射640×1线列InGaAs探测器芯片，研究了探测器光电性能.结果表明，室温下单元器件响应截止波长和峰值波长分别为2.36 μm和1.92 μm，平均优值因子(R0A)为16.0Ω·cm2，峰值量子效率达到了37.5％；在1 ms积分时间下焦平面探测器平均峰值探测率达到了2.01×1011 cmHz1/2/W，响应非均匀性为8.77%，盲元率约为0.6%.
ICP刻蚀 N-on-P结构 线列探测器 光电性能 N-on-P configuration ICP etching linear detector array photoelectric characteristics
1 中国科学院上海技术物理研究所传感技术国家重点实验室，上海 200083
2 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室，上海， 200083
设计了带有保护环结构的平面型 24×1 InGaAs线列短波红外探测器，利用 n-i-n＋型 InP/In0.53Ga0.47As/InP外延材料闭管扩散制备了平面型探测器。LBIC测试显示光敏元没有明显扩大，保护环起到了有效的隔离效果；I-V测试表明器件的优值因子 R0A约 4.2×106 .·cm2，在－0.1 V反向偏压下的暗电流密度约 22 nA/cm2，拟合得到的理想因子接近 1，说明正向电流成分主要为扩散电流；在室温 20℃，器件的响应光谱在 0.9～1.68 μm波段范围，其平均峰值电流响应率为 1.24 A/W，平均峰值探测率为 3.0×1012 cm·Hz1/2/W，量子效率接近 95%，响应的不均匀性为 2.63%。
平面型探测器 保护环 短波红外 InGaAs InGaAs planar-type detector Guard-ring structure short wave infrared
