PbTe光伏探测器的研制

【摘要】：Ⅳ-Ⅵ族半导体是一类禁带宽度很窄的化合物半导体材料,由于其独特的物理性质,是应用于红外波段光电探测器的理想材料。本文简要介绍了Ⅳ-Ⅵ族半导体的背景,系统回顾了红外探测器及红外成像系统的发展。在深入研究了光伏探测器的工作原理后,结合PbTe外延薄膜的物理特性,设计了In2O3/PbTe异质结型中红外光伏探测器。 利用自主的分子束外延(MBE)生长设备,在CdZnTe(111)基底上外延生长p-PbTe单晶薄膜,并对薄膜的物理特性进行了一系列表征,结果表明外延生长的PbTe单晶薄膜具备较高的晶体质量。采用磁控溅射设备在p-PbTe薄膜上沉积N-In203多晶薄膜形成异质结构,以此为有源区,通过真空沉积ZnS薄膜做钝化绝缘层和In薄膜做欧姆接触电极,制成国内第一个PbTe结型中红外光伏探测器。将芯片封装入杜瓦瓶,在77K温度下测得探测器的响应波段为1.5～5.5μm,探测率D*为2×1010cm·Hz1/2W-1。根据I-V特性曲线得到探测器的优值因子R0A,并进一步计算得到了探测器在77K温度下的峰值探测率硝可达4.35×1010cm·Hz1/2W-1。 最后,总结了自己在研究生期间的主要工作,对实验室在PbTe光伏探测器方面的研究工作进行了展望。 【关键词】：PbTe 光伏探测器 中红外
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TN215
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 引言10
• 1.2 IV-VI族半导体背景介绍10-12
• 1.3 红外探测器及红外成象系统回顾12-15
• 1.3.1 红外探测器的原理及分类12-13
• 1.3.2 红外成像系统回顾13-15
• 1.4 本文的研究内容及意义15-16
• 参考文献16-19
• 第2章 PbTe外延薄膜物理特性研究19-26
• 2.1 IV-VI族半导体基本物理性质19-22
• 2.1.1 晶体结构19
• 2.1.2 能带结构19-21
• 2.1.3 有效质量、迁移率及介电常数等21-22
• 2.2 PbTe薄膜分子束外延生长22-24
• 2.3 样品特性24-25
• 参考文献25-26
• 第3章 PbTe光伏探测器器件模型26-39
• 3.1 光伏探测器的工作原理26-33
• 3.1.1 异质结的形成与空间电荷区26-27
• 3.1.2 能带图27-29
• 3.1.3 伏安特性29-30
• 3.1.4 光生伏特效应以及光伏探测器的工作原理30-33
• 3.2 PbTe光伏探测器器件模型33-37
• 参考文献37-39
• 第4章 PbTe光伏探测器流片工艺及测试39-62
• 4.1 PbTe光伏探测器流片工艺39-48
• 4.2 PbTe光伏探测器的测试48-60
• 4.2.1 I-V特性49-50
• 4.2.2 响应度与响应光谱50-55
• 4.2.3 噪声等效功率(NEP)及探测率D~*55-57
• 4.2.4 优值因子R_0A57-60
• 参考文献60-62
• 第5章 工作总结与展望62-63
• 攻读硕士学位期间发表的论文63-64
• 致谢64

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