量子點(diǎn)紅外探測器暗電流及噪聲特性研究.pdf

1、在紅外探測技術(shù)領(lǐng)域,擁有高性能探測器一直是人們努力的目標(biāo)。量子點(diǎn)紅外探測器由于具有低暗電流、高光電導(dǎo)增益、高吸收率、高探測率和工作溫度更高等優(yōu)越特性,近年來已引起了越來越多研究者的關(guān)注。本文主要對量子點(diǎn)紅外探測器暗電流及噪聲特性進(jìn)行了研究,研究成果為量子點(diǎn)紅外探測器的優(yōu)化設(shè)計和性能提高提供了可靠的理論基礎(chǔ)與技術(shù)依據(jù)。具體開展的研究工作如下:
　　(1)分別分析了基于勢能和基于激發(fā)能的量子點(diǎn)紅外探測器暗電流模型?；趯崪y實驗數(shù)據(jù),在

2、不同溫度下進(jìn)一步證實了量子點(diǎn)紅外探測器激發(fā)能暗電流模型的有效性和正確性。這一暗電流模型考慮了微米尺度電子傳輸和納米尺度電子傳輸對激發(fā)能的共同影響,并且考慮了電子漂移速度對外加電場的依賴性。重點(diǎn)分析了外加電場、溫度、兩種電子傳輸(微米尺度和納米尺度)和探測器材料(電子遷移率、電子有效質(zhì)量和電子飽和速度)各性能參數(shù)對暗電流特性的影響,并且詳細(xì)討論了每個性能參數(shù)對暗電流特性影響的原因。
　　(2)在分析量子點(diǎn)紅外探測器噪聲產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)

3、上,得到了噪聲與暗電流之間的函數(shù)關(guān)系,分別推出了兩種量子點(diǎn)紅外探測器噪聲增益和噪聲模型?；趯崪y實驗數(shù)據(jù),在不同溫度下進(jìn)一步證實了考慮微米尺度電子傳輸和納米尺度電子傳輸對激發(fā)能的共同影響,并且考慮外加電場對電子漂移速度影響的低壓(0-20KV/cm)下量子點(diǎn)紅外探測器噪聲模型的有效性和正確性。重點(diǎn)分析了低壓下外加電場、溫度、兩種電子傳輸(微米尺度和納米尺度)、探測器材料(電子遷移率、電子有效質(zhì)量和電子飽和速度)和探測器結(jié)構(gòu)(探測器面積、

4、量子點(diǎn)層數(shù)、量子點(diǎn)層間距離、量子點(diǎn)橫向尺寸、量子點(diǎn)高度、量子點(diǎn)密度和電子捕獲率)各性能參數(shù)對低壓下噪聲特性的影響,同時詳細(xì)討論了每個性能參數(shù)對低壓下噪聲特性影響的原因。
　　(3)基于實測實驗數(shù)據(jù),在不同溫度下進(jìn)一步證實了考慮微米尺度電子傳輸和納米尺度電子傳輸對激發(fā)能的共同影響,并且考慮電子漂移速度對外加電場依賴性的高壓(20-45KV/cm)下量子點(diǎn)紅外探測器噪聲模型的有效性和正確性。重點(diǎn)分析和討論了高壓下暗電流和噪聲增益特性,

5、以及高壓下外加電場、溫度、兩種電子傳輸(微米尺度和納米尺度)、探測器材料(電子遷移率、電子有效質(zhì)量和電子飽和速度)和探測器結(jié)構(gòu)(探測器面積、探測器本征區(qū)厚度、量子點(diǎn)密度、量子點(diǎn)有效半徑和電子捕獲率)各性能參數(shù)對高壓下噪聲特性的影響及原因。
　　(4)研究了量子點(diǎn)紅外探測器焦平面陣列噪聲特性。建立了兩種量子點(diǎn)紅外探測器焦平面陣列噪聲等效溫差模型,針對典型量子點(diǎn)紅外探測器性能參數(shù),分別定量計算了該參數(shù)下兩種焦平面陣列噪聲等效溫差。通過