探測器暗電流綜述報(bào)告-全文預(yù)覽
【正文】 面積pn結(jié)上不加聚酰亞胺鈍化膜,既解決了芯片表面鈍化問題,又保證了光電探測器的高光靈敏度；溫度上升會(huì)使半導(dǎo)體材料帶隙變窄,可能導(dǎo)致Voc下降[2]。在50～+ 20℃內(nèi),載流子凍結(jié)效應(yīng)隨著溫度的升高迅速減輕或消除,即Rs由低溫時(shí)的較大值逐漸減小,此時(shí)Rs的減小相對Voc的減小起主導(dǎo)作用,導(dǎo)致IL上升。 為簡化問題,設(shè)Rs= Rsh。I0表示pn結(jié)反向飽和電流。但是,溫度高于20℃后,光電流隨溫度增加的變化很小,甚至在升溫時(shí)電流值略有下降。結(jié)果表明在零偏壓附近暗電流主要為反向擴(kuò)散電流, 隨著電壓增加, 產(chǎn)生復(fù)合電流、歐姆電流貢獻(xiàn)逐漸增加。此電流產(chǎn)生的可能原因是該樣品在H3 PO4/ H2 O2 腐蝕臺(tái)面時(shí)腐蝕速率稍大, 側(cè)向鉆蝕較明顯, 這會(huì)影響鈍化層的淀積, 使部分有源區(qū)側(cè)壁沒有覆蓋到鈍化層, 而磁控濺射制作電極時(shí), 金屬與這些沒有受到鈍化保護(hù)的有源區(qū)形成肖特基勢壘。與上述結(jié)論類似, 數(shù)字遞變超晶格DGS L1 能夠減少吸收層中的位錯(cuò), InP 緩沖層能減小襯底缺陷對吸收層的影響, 從而使整個(gè)樣品的體電阻逐漸變大。三者存在著一定的比例關(guān)系,在反向偏壓為5 V時(shí)三者比例為1∶∶,在反向偏壓為20 V時(shí),三者的比例為1∶∶,與其結(jié)面積之比1∶4∶9有較好的相關(guān)性,這說明對我們的器件結(jié)區(qū)的暗電流在總暗電流中仍起主要作用,但表面和壓焊電極的漏電也有一定影響。探測器反向偏壓下的暗電流的影響,我們制作了3種不同結(jié)面積(直徑分別為50μm,100μm,150μm) PIN臺(tái)面探測器,i層摻雜濃度為5 1016 cm 3,并分別測量了三者在室溫(293 K)反向偏置下的IV特性,如圖3所示。綜合以上分析可以看出,在反向偏置低壓時(shí)探測器的暗電流主要由產(chǎn)生復(fù)合電流構(gòu)成,偏壓再增大時(shí),帶與帶間隧道電流對暗電流的貢獻(xiàn)起主要作用,。我們以擴(kuò)散電流,產(chǎn)生復(fù)合電流、表面復(fù)合電流和隧道電流來模擬計(jì)算探測器(結(jié)構(gòu)與實(shí)測器件結(jié)構(gòu)相同)在反向偏壓下的暗電流。所以一般在器件結(jié)構(gòu)中采用寬禁帶的半導(dǎo)體層來制作帽層以減小表面暗電流。表達(dá)式如下:式中:ni為本征載流子濃度,Dp為i區(qū)中空穴擴(kuò)散系數(shù),τp為i區(qū)中空穴的壽命,Nd為i區(qū)的摻雜濃度,A是耗盡層與p區(qū)和i區(qū)的接觸面積,V為探測器所加偏壓。但是,溫度高于20℃后,光電流隨溫度增加的變化很小,甚至在升溫時(shí)電流值略有下降。結(jié)面積和壓焊區(qū)尺寸對探測器暗電流影響：電極壓焊區(qū)的大小及位置相關(guān)的表面漏電對探測器暗電流的影響不大,結(jié)區(qū)暗電流仍為器件暗電流的主要分量。器件在工作時(shí),反向偏置電壓使耗盡層從`一結(jié)一直擴(kuò)散到二一邊界。雪崩光電二極管結(jié)構(gòu)示意圖幾種雪崩光電二極管的結(jié)構(gòu),圖中（a）是P型N+結(jié)構(gòu),它是以型硅材料做基片,擴(kuò)散五價(jià)元素磷而形成重?fù)诫s十型層,并在與十區(qū)間通過擴(kuò)散形成輕摻雜高阻型硅,作為保護(hù)環(huán),使一結(jié)區(qū)變寬,呈現(xiàn)高阻。雪崩光電二極管,具有增益高固有增益
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