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GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器(QWIPs)是近二十年来迅速发展起来的一种新型红外探测器,它成功地利用了GaAs势阱和AlxGa1-xAs势垒之间的子带间吸收,使之具有能带结构可精确设计从而获得指定光谱响应的特点,加之成熟的材料生长技术、器件工艺,以及商业上可获得大面积的VLSI GaAs集成电路,使得GaAs/AlGaAs QWIPs尤其适宜制作8~12μm长波范围的大面阵探测器。 针对常规GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器存在的光电流小、暗电流大、响应速度低等问题,沈光地教授提出了新型光电流逐级增强GaAs/AlGaAs量子阱红外探测机制。本文就是在新结构的基础上,结合此结构材料生长的难点,对新型探测器结构进行改进,制备了改进以后的新型GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器,从理论上对改进结构进行了仔细的分析,在实验上试图验证改进后新型量子阱红外探测机制的可行性。论文主要内容概括如下: 1.简单陈述了红外基础知识和红外技术的应用,介绍了本研究课题的学术背景,并概括了相关领域内国内外研究的进展、成果以及存在的不足,逐步地提出研制新型GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器的实际意义。 2.介绍了常规GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器的工作机理,其中包括束缚态子带间吸收的特性和三种不同激发态位置的QWIPs,并对三者进行了比较。分析了常规GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器由于其结构所带来的固有缺点及限制。 3.详细叙述了新型GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器的工作原理及这种新型结构所带来的诸多优点。分析了新型GaAs/AlGaAs QWIPs的一些重要结构参数对器件的影响,并依据已有的实验数据,验证了新型光电流逐级增强量子阱红外探测机制的可行性及优越性,最后讨论了新型QWIP研制过程中所面临的一些具体困难。 4.对新型结构进行了改进,并拆分结构对每个子部分分别做了实验,试图验证这种器件结构的改进具有实用性。由于改进结构中需要加入一常规量子阱,因此针对常规结构做了部分实验,由多种测试方法得到大量实验数据,并对其进行了全面的分析,常规GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器的研制已经逐步趋向正常化。 5.根据实际问题,对量子阱红外探测器的一些性能参数进行了计算,由计算结果得出相关结论。详细介绍了制备器件的工艺流程并绘制工艺流程图,分析了其中一些具体工艺步骤对器件性能的影响。最后,对测试方法和系统进行了说明。