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本论文针对1-1.6μm近红外波段InP/InGaAs PIN高响应度光电探测器阵列,首先分析了表征光电探测器性能的各种参数,然后从提高探测器的响应度并兼顾器件的其它特性出发,经过设计器件结构、优化器件参数和工艺条件等过程,充分掌握了高响应度光电探测器阵列的设计方法和制造工艺技术。总体来看,本论文的研究工作主要集中在以下几个方面:
1.分析影响探测器响应度的相关因素,提出提高器件响应度的方法。分析外延层材料的尺寸和组分对响应度的影响,设计出合适的外延材料结构并计算求得合适的吸收层厚度;另外研究探测器的暗电流、噪声、响应时间等参数,为优化设计探测器提供一定的理论依据。
2.进行闭管Zn扩散形成P型区的研究。通过实验数据分析闭管扩散Zn形成p型区域时合理的扩散源剂量和红磷含量;优化扩散温度和扩散时间;研究测量扩散结深度的方法;掌握制备探测器阵列的关键扩散工艺。
3.优化其它主要单项工艺条件,为制作探测器阵列提供基础。研究正胶光刻工艺,确定合适的光刻条件;研究Si3N4扩散掩蔽层的制备,计算适合Zn扩散要求的掩蔽层厚度,分析Si3N4腐蚀速率与其生长条件的关系。
4.完成器件封装,制作出10×1元阵列。搭建光谱响应度测量平台并测量探测器的光谱响应特性,分析光响应度与探测器多层表面厚度的关系;测量探测器的I-V特性,测试探测器阵列均匀性,优化器件结构,完成设计要求。
5.研究探测器阵列各单元之间交叉干扰的问题,为进一步研究InP/InGaAs红外探测器阵列打下基础。