《同質結遠紅外/太赫茲探測器的研究及可靠性評估》是依託上海交通大學，由張月蘅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：同質結遠紅外/太赫茲探測器的研究及可靠性評估
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張月蘅
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高性能的太赫茲探測器是太赫茲技術研究的重點，具有廣泛的套用前景。同質結內發射功函式遠紅外/太赫茲探測的突出優點是截止波長原則上可以無限制延伸，並且能夠將探測器與成熟的GaAs或Si材料工藝的相融合。n-GaAs 同質結遠紅外/太赫茲探測器由於其材料特性在拓寬探測器的探測範圍上更是具有獨特的優勢。本課題針對n-GaAs 同質結遠紅外/太赫茲探測器，重點研究不同結構和材料參數對探測器的噪聲特性及輻照特性的影響。分析其噪聲產生的物理機制。通過光學、電學以及噪聲測量等多種非破壞性的測量手段的有機結合，評估器件的抗輻射能力。建立基於噪聲參數的n-GaAs同質結遠紅外/太赫茲探測器的可靠性評估方案，並推廣到Si以及p-GaAs同質結遠紅外/太赫茲探測器的分析中去。本課題擬採用理論模型分析與光電特性實驗研究、探測器器件特性研究相結合的方法。為同質結遠紅外/太赫茲探測器的最終實際套用提供依據。
結題摘要
高性能的太赫茲探測器是太赫茲技術研究的重點，具有廣泛的套用前景。同質結內發射功函式遠紅外/太赫茲探測由於其結構簡單、探測的截止波長任意可調、材料和工藝成熟，已經成為太赫茲探測器中的一個重要分支，受到了廣泛關注。與另外一種波長可以很方便調節的n-GaAs量子阱紅外探測器相比，GaAs 同質結遠紅外/太赫茲探測器的入射光可以採用正入射的方式，這使得這種器件在大規模陣列的套用上具有了獨特的優勢。然而，到目前為止GaAs 同質結遠紅外/太赫茲探測器仍然有許多性能沒有做過細緻研究，離實際器件套用的要求還存在一定的差距。 目前本課題針對GaAs 同質結遠紅外/太赫茲探測器研究現狀，重點解決了以下幾方面的問題：（1）針對最佳化後的n-GaAs以及p-GaAs同質結遠紅外/太赫茲探測器分別設計了具有工藝可行性的諧振腔。（2）製備出了幾個GaAs同質結遠紅外/太赫茲探測器器件及諧振腔增強的GaAs同質結遠紅外/太赫茲探測器；（3）從理論上探討了光柵耦合的n-GaAs同質結遠紅外/太赫茲探測器的性能，最高量子效率可達到30%；（4）從理論上研究了探測器的回響率、探測率和偏壓、溫度、光譜頻率的關係，得到了最佳工作偏壓(10-40mV)、最佳工作溫度(＜8K)和最大探測率(4.1×1010 cm Hz1/2/W)。得到通過施加一對匹配的反射鏡來構造諧振腔的設計，極限探測率和回響率分別為5.7×1010 cm Hz1/2/W、25.9 A/W。（5）通過實驗重點研究不同結構和材料參數對GaAs同質結遠紅外/太赫茲探測器的性能影響，包括器件的暗電流特性、光電流特性、光譜回響、噪聲特性以及輻照特性等。通過光學、電學以及噪聲測量等多種非破壞性的測量手段的有機結合，進行了GaAs同質結遠紅外/太赫茲探測器的可靠性評估及性能評估。實驗發現，諧振腔增強的GaAs同質結遠紅外/太赫茲探測器在性能上確實比無諧振腔的器件有大幅度的提高。這為此種同質結遠紅外/太赫茲探測器的最終實際套用提供依據。
