焦平面apd探測器的國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢-資料下載頁
2025-06-17 19:44本頁面
【正文】 形成的異質(zhì)結(jié)位壘影響器件的響應(yīng)速度并帶來較大的暗電流。所以現(xiàn)在最流行的結(jié)構(gòu)是吸收漸變電荷倍增分離性結(jié)構(gòu)（SAGCM），通過加入一層漸變電荷層來調(diào)節(jié)吸收層和倍增層的電場分布，提高器件的響應(yīng)速率和響應(yīng)度，減小暗電流，同時也能起到保護(hù)環(huán)的作用，在制作工藝上更容易實(shí)現(xiàn)。目前光纖通信上用的高性能InGaAs/Inp APD主要就是采用這種結(jié)構(gòu)。單個APD的制備： ： nInGaAs ContactnInP CapiInGaAsP Absorption layernInP Charge layeriInP MultiplierPInP Buffer 2PInP Buffer 1nInGaAs ContactnInP CapiInGaAs Absorption layerInGaAsP Graded layernInP Charge layeriInP MultiplierPInP Buffer 2PInP Buffer 1 μm GmAPD device design μm GmAPD device design： μm的APD為例，結(jié)構(gòu)中不同的層（layer）依次通過金屬有機(jī)物氣相外延（MOVPE）生長在鋅摻雜（100）的InP基底上（保證晶格匹配）。生長溫度為670℃，最頂層的接觸層溫度控制在600℃。 ，非故意摻雜（n≤2x1015cm3），n+InP 。之后，用濕法刻蝕得到光滑的臺面，臺面的邊緣用聚酰亞胺鈍化處理，Ti/Au金屬環(huán)嵌住最頂層外圍的聚酰亞胺并保證能和最頂層的接觸層接觸。關(guān)鍵技術(shù)：電荷層的厚度和摻雜濃度對整個APD來說至關(guān)重要。電荷層用來調(diào)整吸收層和倍增層的電荷分布，減小暗電流，對暗計數(shù)率的控制起很大作用。由于APD增益和偏壓的非線性關(guān)系，電荷層劑量微小的改變就可以使得雪崩電壓產(chǎn)生很大的改變，從而嚴(yán)重影響器件的性能。器件側(cè)邊的不平整會產(chǎn)生非常大的表面復(fù)合電流。因此，選擇合適的刻蝕劑和鈍化工藝，得到更光滑的臺面，可以很大程度的減少表面漏電流的影響，從而提高整個器件的性能。器件加工中，外延生長的控制極為重要。高質(zhì)量的生長材料從根本上決定整個器件的性能。而不同層的生長的控制，比如吸收層的厚度，直接影響器件的光子探測效率（PDE）和量子效率，而倍增層的厚度影響APD的增益特性。32x32 APD焦平面探測器的制備： 工藝：在一片Wafer上加工出32x32的APD陣列，將銦沉積到陣列的像素上，并借此將讀出電路（ROIC）通過倒裝芯片工藝（flipchip bonding）集成到陣列中。 然后將整個模塊與其他模塊比如熱電冷卻器、數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行封裝制成成品。關(guān)鍵技術(shù)：保證陣列的均勻性是成像的關(guān)鍵，同時也是加工的難點(diǎn)所在。陣列中每一層厚度的均勻性，摻雜的均勻性都直接決定了雪崩電壓的均勻性和暗電流的均勻性。通過利用不同的測試手段比如X光衍射和光致發(fā)光在校準(zhǔn)層測量材料的特性，有助于在MOVPE反應(yīng)中保證陣列的均勻性。讀出電路是構(gòu)成探測器的一個關(guān)鍵模塊，其性能決定了焦平面探測器的時間抖動和信號的串?dāng)_。好的ROIC可以減少APD陣列不均勻性的影響，保證探測器的穩(wěn)定性，從而很大程度上的提高整個探測器的性能。
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