【摘 要】
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碲镉汞雪崩光电二极管（Hg Cd Te APD）作为典型的第三代红外探测器,因其具有高增益、高灵敏度、低噪声等特性,在激光雷达、光子计数等低光子探测领域有着广阔的应用前景。国内外研究机构在该领域采用不同的技术路线进行了深入研究。本研究使用液相外延（LPE）技术生长碲镉汞材料,经过离子注入、热处理等工艺制备平面N+-N--P型碲镉汞APD,并测试获得其单元器件的增益性能。对碲镉汞APD器件制备工艺改
【机 构】
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中国电子科技集团公司电子科学研究院
【出 处】
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中国电子科技集团公司电子科学研究院
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碲镉汞雪崩光电二极管（Hg Cd Te APD）作为典型的第三代红外探测器,因其具有高增益、高灵敏度、低噪声等特性,在激光雷达、光子计数等低光子探测领域有着广阔的应用前景。国内外研究机构在该领域采用不同的技术路线进行了深入研究。本研究使用液相外延（LPE）技术生长碲镉汞材料,经过离子注入、热处理等工艺制备平面N+-N--P型碲镉汞APD,并测试获得其单元器件的增益性能。对碲镉汞APD器件制备工艺改进以及结终端设计等方面进行了一系列研究,本次研究主要内容如下:1.离子注入、热处理参数对碲镉汞APD器件性能影响的研究。根据对碲镉汞进行离子注入成结机制的研究,注入后使用热处理获得浅掺杂的N-型区。针对离子注入能量、剂量以及热处理时间参数,使用正交试验法,获得增益性能最高的器件制备参数:离子注入能量为250ke V,离子注入剂量为1×1015cm-2,热处理时间为15min。2.像元形状对碲镉汞APD器件击穿电压及增益影响的研究。相比于采用圆角矩形注入区设计的像元,圆形像元由于完全消除了边缘尖角,降低了电场集中效应,器件的击穿电压均有所提高,导致器件增益水平有所增加,在90左右。3.针对离子注入前相关工艺进行研究。研究了钝化前碲镉汞材料表面预清洁处理对器件性能的影响,结果表明现有工艺即可满足要求。对转P型退火实验表明340℃的温度对于获得更好性能的碲镉汞APD器件最为有利。4.碲镉汞APD器件的结终端设计研究。设计场限环结构提供分压作用,并针对场限环的环数量、环宽度以及环间距进行研究。环宽度为2μm、环间距为4μm的单场限环结构的碲镉汞APD可以获得约90的雪崩增益,并且增加场限环可以有效提高器件的击穿电压,抑制结区的横向雪崩碰撞。
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