InP基PIN型红外探测器结构与外延工艺研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:zhaoshuanghong
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早期的光电二极管由一个反向偏置的pn结组成,其吸收区较窄,光子无法在吸收区被充分吸收;少子在p区或n区扩散时,容易被复合,这会降低光电二极管的响应度。为了解决这一问题,PIN型结构的探测器应运而生了,PIN结构的探测器本质也是一个反向偏置的半导体二极管,与普通光电二极管不同之处是在重掺杂的p区和n区之间夹有一层不掺杂或者低掺杂的i层。当外加偏压时,整个i型层为耗尽层,在耗尽区电场的作用下,光生载流子很快漂移过耗尽区到达p区或n区,提高了器件的响应速度。InP基PIN型红外探测器因制作工艺简单、响应速度快,目前大部分近红外光电探测器的制作均采用这种结构。本论文通过对影响红外探测器的参数研究,分析计算出了最优本征层厚度,以作为设计红外探测器的理论依据,在实验方面验证了InP/InGaAs材料的P型和N型掺杂,外延生长并工艺制作出了InP基PIN型红外探测器,并进行了基本的测试,得出了相应的结论。主要工作可以概括为:1.简单介绍了红外探测器的基础理论,模拟影响红外探测器的相关因素,计算出最优的本征层InGaAs厚度。2.介绍MOCVD系统的基本原理以及材料生长实验的说明,包括MOCVD生长系统的构成,各种测试工具的基本原理及使用方法,生长温度的调试与校验,生长厚度及均匀性的调节。3.探索了InP和InGaAs的掺杂规律,解决了以往只能靠开管扩散或者闭管扩散来解决P型欧姆接触的问题。4.提出变掺杂方法解决了InP掺杂对本征层材料带来影响,并生长出高质量的InGaAs材料。5.验证了外延工艺的改进,能明显提升光电探测器的器件性能。
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