GaAs 基 BIB 探测器关键技术讨论阻挡杂质带(BIB)太赫兹探测器对于空间太赫兹检测方面具有暗电流小、响应速率快、抗辐射机制优秀等长处。本文所讨论的台面型砷化镓基阻挡杂质带太赫兹探测器,对于我国太赫兹探测领域的进展具有重要的意义。正文中首先对目前海内外太赫兹技术、太赫兹检测技术的近况、对不同材料的 BIB 结构的太赫兹探测器进行了简要的说明。随后,本论文主要是围绕台面型 Ga As 基 BIB 太赫兹探测器的工作原理、器件制备、性能测试进行了系统探究。通过理论与实验结合的讨论方式,探究并优化 BIB 探测器的关键性技术,包括热平衡下的载流子浓度、电场分布、光电机制等关键原理技术;砷化镓外延技术、砷化镓深刻蚀工艺、紫外曝光技术、离子注入实施、退火实施等关键制备技术;正常环境下 300K 室温下背景电流测试、屏蔽背景辐射在完全暗状态下的器件暗电流测试、器件标准黑体响应测试的关键性测试技术。1)基于半导体器件物理和光电器件理论,对 BIB 探测器的器件结构、热平衡载流子浓度、光电工作机制进行了理论探究和公式推演,BIB 探测器中阻挡层的纯度和厚度对于抑制暗电流具有重要作用、吸收层中耗尽区的宽度是影响响应电流信号的关键因素,并且该区域是形成电流信号的主要的载流子来源。对于反应 BIB 器件性能的关键性能参数包括:量子效率、光电响应率、噪声等进行了简要说明。这对于进一步分析 BIB 结构模型的原理和设计优化具有一定的引导作用。2)基于外延工艺、离子注入工艺、光刻工艺、薄膜淀积等半导体工艺理论探究,制备出了台面型 Ga As 基 BIB 太赫兹探测器,并将制备过程中详细工艺参数进行了说明,并分别针对外延工艺、Ga As 深刻蚀工艺、退火工艺、光刻工艺、欧姆电极制备工艺等进行了细致的优化讨论确定出了行之有效的实行方案。3)对器件进行了 3.5 K 工作温度下,300 K 背景辐射下,-5 V~5 V 偏压下的背景电流测试,并分析讨论了其光电输运机理;对器件进行了 3.5 K~30 K 温度范围内的变温暗电流测试,确定出在低于 15 K 工作温度下,正偏压低于 1.2 V 时的暗电流为 10-13 的数量级,并结合实验数据对暗电流伏安特征曲线的变化进行了理论探究,对前面的理论推演给出了实验数据的支持;对器件进行了 3.5K 工作温度下,1000K 黑体辐射响应测试,计算得到峰值黑体响应率大约为 24m A/W。讨论结果为后期更深化的进行台面型 Ga As 基 BIB 太赫兹探测器的工作机理的探究、器件设计优化和测试优化具有理论指导和基础数据支持的作用。
