1. 研究目的与意义
| 本课题的现状及发展趋势：近年来，晶格匹配的InP／InGaAs／InP双异质结体系广泛用于先进的光电子和电子技术。由于铟镓砷卓越的性能和高可靠性，大量用于1～3μm近红外波段，例如在空间遥感、过程控制、雷达和夜间目标识方面的应用，都需要在近红外具备高灵敏度和反应速度。InGaAs红外探测器在有效工作波长范围0.5～2.5μm，具有高的量子效率和灵敏度，可把60％的近红外辐射光子转换成光电子，其转换效率是GaAs第3代光电阴极的20多倍，R0A值比碲镉汞(HgCdTe)材料高1～2数量级，信噪比可提高3—10倍，可实现室温(1.7μm)工作，成熟MBE和MOCvD技术也为批量生产提供了可靠的技术，所以大线列和二维InGaA8焦平面探测器逐渐被用于军事和空间遥感领域。InGaAs红外焦平面在空问遥感的应用国外起步较早，如法国的SPOT4和SPOT5卫星上采用了3000元InGaAs短波红外扫描焦平面；欧洲空间局(ESA)新一代的环境卫星(DⅣIsAr)上采用l024元InGaAs短波红外扫描焦平面；印度的Resourcesat—l卫星上采用了6000元InGaAs短波红外扫描焦平面。目前国内研制的InGaAs探测器主要是单元探测器，多用于光纤通讯，随着国内军事和空间遥感领域的发展，对红外探测器的性能要求越来越高，国内开始注意并发展InGaAs红外焦平面。 LBIC是一种高效,非破坏性的，用来研究材料空间结构和电活性区域以及缺陷的测试方法。可以有效的研究InGaAs探测器的光响应均匀性。 本课题的价值：InGaAs基二极管特别令人感兴趣，因为它们可以以高量子效率覆盖宽光谱范围，并在雷达、夜视设备、光纤通信、空间遥感等方面具有广泛的应用。尤其是，通常由扩散技术和离子注入形成的平面型结构被最广泛地采用。然而，与平面型探测器阵列相关的一个大问题是由于吸收层中光生空穴的横向收集效应而导致的光敏区域的延伸。最近，在VLWIR HgCdTe FPA探测器芯片和可见光CCD探测器的制造中，利用了平面型探测器阵列中的这种横向收集效应，而不是抑制光敏区域的扩展。研究横向收集效应的光响应特性并将其应用于制作InGaAs探测器具有重要的意义。 参考文献： [1]Kaniewski J, Orman Z, PiotrowskiJ, et al, Advanced InGaAs detectors on GaAs substrate[J]. Proc. SPIE, 2000, 41(30):749-755. [2]Zhang Y G, Gu Y, Tian Z B, eta1. Wave1ength extended 2.4μm heterojunction InGaAs photodiodes with InAlAscap and linearly buffer layers suitable for both front and back illμminations[J].Infrared Phys Tech, 2008, 51(3): 316-321. [3]John J. Extended wavelengthInGaAs on GaAs Hybrid image sensors[J]. Proc. SPIE, 2003, 51(21): 263-270. [4]Steven W, Peter C and Jhabvala M.High-quantμm-efficiency 2.2μm InGaAs MOCVD photodiodes[J]. Proc of SPIE, 2009,29(99): 204-210. [5]Martinelli R U, Zamerowski T J, LongewayP A. 2.6μm InGaAs photodiodes [J]. Appl Phys Lett, 1988, 53(11): 989-991. [6]Ruud W, Hoogeveen M, Ronald J, eta1. Extended wavelength InGaAs infrared (1.0-2.4μm) detector arrays onSCIAMACHY for space-based spectrometry of the earth atmosphere[J]. InfraredPhys Tech., 2001,4(2): 1-16. [7]Moy J P, Hugon X, Chabbal J,Cschard J D, et al. 3000 InGaAs photodiode multiplexed linear array for SPOT4SWIR channel[J]. Journa1 of Crystal Growth, 1989, 12(3): 137-151. [8]Bajaj J,Tennant W E. Remotecontact LBIC imaging of defects in semiconductors[J]. Journa1 of CrystalGrowth,1990, 10(3): 170-178. [9]DSouza A L, Dawson L C, Staller C, et al.Arias and D[J]. Journal of Electronic Materials, 2000, 29(6): 630–635. [10]WangQ S, Chen J,Lv J B, et al. Optimization and analysis of near-infrared InGaAsdetectors[J]. Infrared Technology, 2015, 9(4): 4-9. [11]Deng H H, Yang Q H,Wang Z L, etal. InGaAs short wavelength infrared detector based on carrier collectioneffect[A]. In: Proc. SPIE 12061[C], Beijing: Optics andPhotonics, 2021.54-56. [12]Antoni Rogalski. Infrareddetectors: status and trends[J]. Progress in Quantum Electronics,2003, 27(2):46-48. [13]LiX,ShaoX M,LiT,etal.Developmentsofshort-waveinfraredInGaAs focal plane detectors [J]. Infrared and LaserEngineering,2020,49(1):30-36. [14]Shao X M, Gong HM, Li X, et al. Development of high performance short-wave infrared InGaAs focal plane decetors[J]. InfraredTechnology, 2016, 38(8): 629-635. [15]Musca C A, Redfern D A, Dell JM. et al. Laser beam induced current as a tool for HgCdTe photodiodecharacterization[J]. Microelectronics Journal, 2000, 31(3): 537-544. [16]Bajaj J, Bubulac L O, Newman PR, et al. Spatial mapping of electrically active defects in HgCdTe usinglaser beam induced current[J]. J Vac Sci Technol, 1987, A5(5): 186-189. [17]贾嘉, 龚海梅, 李向阳. 碲镉汞纳米材料和器件的LBIC检测技术[J]. 云南大学学报, 2005, 44(5): 209-215. [18]吕衍秋, 乔辉, 韩冰, 等. InGaAs线列探测器串音及光敏感区LBIC技术研究[D]. 上海：中国科学院上海技术物理研究所, 2007.60-65. [19]Gartner W, Depletion-layerphotoeffects in semiconductors [J]. Appl Phys Lett, 1959, 35(3): 116-154. [20]施敏, 伍国钰. 半导体器件物理[M]. 西安: 西安交通大学出版社, 2008.80-85.
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2. 研究内容和问题
基本内容：
采用器件测量设备对平面型ingaas探测器的光电性能进行实验测试与分析，并采用激光诱导电流技术lbic测试器件在不同环境下的光响应均匀性。
3. 设计方案和技术路线
研究方法：
检索与课题相关的文献，查阅相关资料，学习与激光诱导电流和ingaas红外探测器相关的知识与并运用origin进行图形分析与数据提取，分析不同光敏元面积、温度等参数的影响。
4. 研究的条件和基础
lbic相关理论基础知识的前期调研；ingaas红外探测器的机构及工作原理的调研，并能掌握origion等数据处理软件。
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