量子點(diǎn)紅外探測(cè)器暗電流及噪聲特性研究.pdf

1、在紅外探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域,擁有高性能探測(cè)器一直是人們努力的目標(biāo)。量子點(diǎn)紅外探測(cè)器由于具有低暗電流、高光電導(dǎo)增益、高吸收率、高探測(cè)率和工作溫度更高等優(yōu)越特性,近年來(lái)已引起了越來(lái)越多研究者的關(guān)注。本文主要對(duì)量子點(diǎn)紅外探測(cè)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(cè)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(kāi)展的研究工作如下:
　　(1)分別分析了基于勢(shì)能和基于激發(fā)能的量子點(diǎn)紅外探測(cè)器暗電流模型?；趯?shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在

2、不同溫度下進(jìn)一步證實(shí)了量子點(diǎn)紅外探測(cè)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(duì)激發(fā)能的共同影響,并且考慮了電子漂移速度對(duì)外加電場(chǎng)的依賴性。重點(diǎn)分析了外加電場(chǎng)、溫度、兩種電子傳輸(微米尺度和納米尺度)和探測(cè)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(duì)暗電流特性的影響,并且詳細(xì)討論了每個(gè)性能參數(shù)對(duì)暗電流特性影響的原因。
　　(2)在分析量子點(diǎn)紅外探測(cè)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(cè)器噪聲增益和噪聲模型?；趯?shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在不同溫度下進(jìn)一步證實(shí)了考慮微米尺度電子傳輸和納米尺度電子傳輸對(duì)激發(fā)能的共同影響,并且考慮外加電場(chǎng)對(duì)電子漂移速度影響的低壓(0-20KV/cm)下量子點(diǎn)紅外探測(cè)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(chǎng)、溫度、兩種電子傳輸(微米尺度和納米尺度)、探測(cè)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(cè)器結(jié)構(gòu)(探測(cè)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(duì)低壓下噪聲特性的影響,同時(shí)詳細(xì)討論了每個(gè)性能參數(shù)對(duì)低壓下噪聲特性影響的原因。
　　(3)基于實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在不同溫度下進(jìn)一步證實(shí)了考慮微米尺度電子傳輸和納米尺度電子傳輸對(duì)激發(fā)能的共同影響,并且考慮電子漂移速度對(duì)外加電場(chǎng)依賴性的高壓(20-45KV/cm)下量子點(diǎn)紅外探測(cè)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(chǎng)、溫度、兩種電子傳輸(微米尺度和納米尺度)、探測(cè)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(cè)器結(jié)構(gòu)(探測(cè)器面積、探測(cè)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(duì)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(cè)器焦平面陣列噪聲特性。建立了兩種量子點(diǎn)紅外探測(cè)器焦平面陣列噪聲等效溫差模型,針對(duì)典型量子點(diǎn)紅外探測(cè)器性能參數(shù),分別定量計(jì)算了該參數(shù)下兩種焦平面陣列噪聲等效溫差。通過(guò)