探測(cè)器暗電流綜述報(bào)告(編輯修改稿)
2024-08-22 11:29 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電常數(shù), Vb為內(nèi)建電勢(shì)差, Vb=(kT/ q)In(Pp0/Pn0),Pp0為p區(qū)空穴濃度,Pn0為n區(qū)空穴濃度。表面復(fù)合電流是由于器件表面的熱激發(fā)產(chǎn)生的載流子在電場(chǎng)作用下的漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的表達(dá)式如下所示:式中:S為表面復(fù)合速度。由式(3)可以看出Is與ni成正比,ni又與exp( Eg/2kT)成正比,Eg為材料禁帶寬度。所以一般在器件結(jié)構(gòu)中采用寬禁帶的半導(dǎo)體層來(lái)制作帽層以減小表面暗電流。歐姆電流表達(dá)式為式中,Reff 為有效電阻,Ro 為理想的異質(zhì)結(jié)阻抗,Rs 是由表面漏電流引起的并聯(lián)電阻 , Rd由有源區(qū)的位錯(cuò)引起的并聯(lián)電阻隧道電流主要起源于載流子穿過(guò)禁帶的隧道效應(yīng),電壓較高時(shí),隧道電流將決定探測(cè)器的暗電流。隧道電流分為帶與帶間隧道電流和缺陷隧道電流,分別如式(4),(5)所示:參數(shù)γ決定于隧穿載流子的始態(tài)與終態(tài),對(duì)于帶與帶間隧道電流,γ=[(2 meEg)1/2 q3 EmV/4π2η2],me是InGaAs導(dǎo)帶電子的有效質(zhì)量,me= m0,m0是電子靜止質(zhì)量,Em是耗盡層電場(chǎng)強(qiáng)度,Em= 2(V+ Vb)/ W,Θ=α(2 me/ m0)1/2,α決定于隧穿勢(shì)壘的具體形狀,CC2為隧穿常數(shù),Et為缺陷隧穿勢(shì)壘。其中τeff,Θ,S,C1,C2為可調(diào)參數(shù)。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(lái)模擬計(jì)算探測(cè)器(結(jié)構(gòu)與實(shí)測(cè)器件結(jié)構(gòu)相同)在反向偏壓下的暗電流。計(jì)算中所用到的參數(shù)數(shù)值在表1中列出。模擬結(jié)果如圖1所示：圖1 暗電流分量隨反向偏壓變化的模擬結(jié)果實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及其與模擬結(jié)果的比較如圖2所示,由圖2可以看出,模擬結(jié)果較好地反映了實(shí)測(cè)結(jié)果的變化趨勢(shì)。分析圖中曲線可以發(fā)現(xiàn),。綜合以上分析可以看出,在反向偏置低壓時(shí)探測(cè)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(duì)暗電流的貢獻(xiàn)起主要作用,。此外由于材料及器件參數(shù)受生長(zhǎng)條件,工藝處理等因素的影響,計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果仍存在著一定偏差。 PIN343探測(cè)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(cè)器,i層摻雜濃度為5 1016 cm 3,并分別測(cè)量了三者在室溫(293 K)反向偏置下的IV特性,如圖3所示。由圖可看出,結(jié)面積越大,探測(cè)器反向偏壓下的暗電流越大,這與預(yù)期相符。在反向偏壓為5 V時(shí), 10 9 A, 10 8 A, 10 8 A。在反向偏壓為20 V時(shí),10 7 A,10 7 A, 10 7 A。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(shuō)明對(duì)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
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