新型微納光電探測器模型及其特性分析.pdf

1、Ⅲ-Ⅴ族量子阱紅外探測器(QWIP)、雪崩光電探測器(APD)、諧振腔增強探測器(RCE-PD)光電導(dǎo)器件在不同的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。在研究中，理論計算與仿真是指導(dǎo)實驗的便捷路徑，也是檢驗實驗的方式之一，具有不可或缺的意義。本文通過對以上三種器件進(jìn)行理論仿真和分析研究，著重對器件的等效電路模型，同類型器件的比較，器件材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化分析等方面進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下： 1.對AlxGa1-xAs/GaAs與InGa1-xAs/

2、GaAs兩種材料體系的QWIP進(jìn)行理論計算與分析。采用APSYS軟件分別對兩種材料體系吸收波譜進(jìn)行對比，并結(jié)合等效電路模型，考察它們對甚長波段的探測。結(jié)果表明相同結(jié)構(gòu)情況下InGa1-xAs/GaAs比AlGaAs/GaAs QWI的吸收率更高，Al0.15Ga0.85As/GaAs與In0.15Ga0.85As/GaAs量子阱器件對15μm響應(yīng)波長，后者的響應(yīng)率、量子效率明顯高于前者。另外，探索仿真了THz Al0.05Ga0.95A

3、s/GaAs QWIP的部分性能，在50K溫度時，仿真結(jié)果與實驗值取得了較好的吻合。 2.關(guān)于InGaAsP/InP APD探測的仿真研究。針對雙電荷層SACM-APD改變InGaAsP電荷層中P組分優(yōu)化異質(zhì)結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明InGaAsP材料中P組分比在0～30％之間，低偏壓下具有較好的漏電流抑制作用。此外，比較分析了相同材料與尺寸的雙電荷層SACM與SAGCM結(jié)構(gòu)的InGaAs/InP APD，仿真結(jié)果表明，引入漸變層結(jié)構(gòu)可以降

4、低暗電流(低偏壓下)，并且提高增益。并且，依據(jù)得出的仿真結(jié)果，降低電荷層、倍增層厚度，漸變層高摻雜等方式，設(shè)計了一個低偏壓高增益的APD器件，為高性能APD器件的設(shè)計提供有效依據(jù)。 3.從理論原理上闡述了影響RCE-PD器件性能的主要參數(shù)。對器件量子效率等參數(shù)進(jìn)行研究。著重考慮了兩底端分布布拉格反射鏡(DBR)材料的設(shè)計及反射鏡對數(shù)對諧振腔反射率的影響。此外，針對RCE-PIN-PD器件的內(nèi)在寄生效應(yīng)與外加電阻電感等進(jìn)行了適當(dāng)?shù)?/p>