砷化铟镓短波红外(SWIR)相机
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砷化铟镓短波红外（SWIR ）相机
——英国Photonics Science 公司
特性： 应用：
主要参数：
● 太阳能电池检查
● 裸露的太阳能电池硅片检测 ● 半导体检测 ● 天文学
● 熔炉温度检测 ● 工业热成像 ● 光谱成像 ● 皮肤病学成像
PSL 已经持续提供砷化铟镓短波红外相机给最终客户和OEM 已经两年时间了。一种高响应度的砷化铟镓传感器，有着低电子噪声并可以深度制冷。能够实现最佳光子收集与最好的信噪比。尤其在低光条件下，曝光模式允许100%的占空比和高灵敏度的操作。
雪崩光电二极管的特性
雪崩光电二极管的介绍 及等效电路模拟
雪崩光电二极管的介绍及等效电路模拟 [文档副标题] 二〇一五年十月 辽宁科技大学理学院 辽宁省鞍山市千山中路185号
雪崩光电二极管的介绍及等效电路模拟 摘要：PN结有单向导电性，正向电阻小，反向电阻很大。当反向电压增大到一定数值时，反向电流突然增加。就是反向电击穿。它分雪崩击穿和齐纳击穿(隧道击穿)。雪崩击穿是PN 结反向电压增大到一数值时，载流子倍增就像雪崩一样，增加得多而快，利用这个特性制作的二极管就是雪崩二极管。雪崩击穿是在电场作用下，载流子能量增大，不断与晶体原子相碰，使共价键中的电子激发形成自由电子-空穴对。新产生的载流子又通过碰撞产生自由电子-空穴对，这就是倍增效应。1生2，2生4，像雪崩一样增加载流子。 关键词：雪崩二极管等效电路 1.雪崩二极管的介绍 雪崩光电二极管是一种p-n结型的光检测二极管，其中利用了载流子的雪崩倍增效应来放大光电信号以提高检测的灵敏度。其基本结构常常采用容易产生雪崩倍增效应的Read二极管结构（即N+PIP+型结构，P+一面接收光），工作时加较大的反向偏压，使得其达到雪崩倍增状态；它的光吸收区与倍增区基本一致（是存在有高电场的P区和I区）。 P-N结加合适的高反向偏压，使耗尽层中光生载流子受到强电场的加速作用获得足够高的动能，它们与晶格碰撞电离产生新的电子一空穴对，这些载流子又不断引起新的碰撞电离，造成载流子的雪崩倍增，得到电流增益。在0.6～0.9μm波段，硅APD具有接近理想的性能。InGaAs（铟镓砷）/InP（铟磷）APD是长波长（1.3μn，1.55μm）波段光纤通信比较理想的光检测器。其优化结构如图所示，光的吸收层用InGaAs材料，它对1.3μm和1.55μn 的光具有高的吸收系数，为了避免InGaAs同质结隧道击穿先于雪崩击穿，把雪崩区与吸收区分开，即P-N结做在InP窗口层内。鉴于InP材料中空穴离化系数大于电子离化系数，雪崩区选用n型InP，n-InP与n-InGaAs异质界面存在较大价带势垒，易造成光生空穴的陷落，在其间夹入带隙渐变的InGaAsP（铟镓砷磷）过渡区，形成SAGM（分别吸收、分级和倍增）结构。 在APD制造上，需要在器件表面加设保护环，以提高反向耐压性能；半导体材料以Si 为优（广泛用于检测0.9um以下的光），但在检测1um以上的长波长光时则常用Ge和InGaAs（噪音和暗电流较大）。这种APD的缺点就是存在有隧道电流倍增的过程，这将产生较大的散粒噪音（降低p区掺杂，可减小隧道电流，但雪崩电压将要提高）。一种改进的结构是所谓SAM-APD：倍增区用较宽禁带宽度的材料（使得不吸收光），光吸收区用较窄禁带宽度的材料；这里由于采用了异质结，即可在不影响光吸收区的情况下来降低倍增区的掺杂浓度，使得其隧道电流得以减小（如果是突变异质结，因为ΔEv的存在，将使光生
光电探测器列表
紫外探测器：碳化硅（SiC）材质，响应波段200-400nm。应用：火焰探 测和控制、紫外测量、控制杀菌灯光、医疗灯光的控制等。———————————————————————————————————————————— 可见光探测器：硅（Si）材质，响应波段200-1100nm。有室温、热电制 冷两种形式，可以带内置前放，有多种封装形式可选。主要用在测温、 激光测量、激光检测、光通信等领域。 ———————————————————————————————————————————— 红外探测器（1）：锗（Ge）材质，响应波段0.8-1.8um，有室温、热电制 冷、液氮制冷三种形式，可以带内置前放，有多种封装形式可选。主要 应用在光学仪表、光纤测温、激光二极管、光学通信、温度传感器等 ———————————————————————————————————————————— 红外探测器（2）：铟钾砷（InGaAs）材质，响应波段0.8-2.6um，波段内 可以进行优化。有室温、热电制冷、液氮制冷三种形式，可以带内置前 放，可以配光纤输出，多种封装形式可选。主要应用在光通信、测温、 气体分析、光谱分析、水分分析、激光检测、激光测量、红外制导等领 域。 ———————————————————————————————————————————— 红外探测器（3）：砷化铟（InAs）材质，响应波段1-3.8um，有室温和热 电制冷两种，可以配内置前放，多种封装形式可选。主要用于激光测量、 光谱分析、红外检测、激光检测等领域。
红外探测器（4）：锑化铟（InSb）材质，响应波段2-6um，液氮制冷， 可以带内置前放，多种封装形式可选。主要应用在光谱测量、气体分析、 激光检测、激光测量、红外制导等领域。———————————————————————————————————————————— 红外探测器（5）：硫化铅（PbS）材质，响应波段为1-3.5um，有室温和 热电制冷两种，可以带内置前放，多种封装形式可选。主要应用在NDIR 光谱学、光学测温、光谱学、湿气分析，火焰探测、火星探测等。———————————————————————————————————————————— 红外探测器（6）：硒化铅（PbSe）材质，响应波段为1-4.5um，有室温 和热电制冷两种，可以带内置前放，多种封装形式可选。主要应用在 NDIR光谱学、光学测温、光谱学、湿气分析，火焰探测、火星探测等。———————————————————————————————————————————— 红外探测器（7）：碲镉汞（HgCdTe）材质探测器：响应波段2-26um， 可以对不同的波段进行优化，分为光伏型和光导型，探测率高，响应时 间快，有室温、热电制冷、液氮制冷三种形式可选。———————————————————————————————————————————— 雪崩光电探测器（APD）：主要有硅、锗、铟钾砷三种材质，多种封 装形式可选。主要应用于光通信、遥感技术、功率测量、红外线测量、 温度测量、光通信、光谱仪，激光测距等领域。
铟镓砷磷InGaAsP半导体材料简介
光電子學期末報告 Introduction to InGaAsP Semiconductor Materials 指導教師:郭艷光(Yen-Kuang Kuo) 教授 學生:蔡政訓 學號:8522022 系別:物理系 班級:四年級乙班
內容大綱： （一）前言 （二）波長範圍與能隙（Eg）寬（三）起振條件與輸出功率：（四）各種不同結構的雷射（五）先進的半導體結構及其性能（六）結語 （七）參考書目
（一）、前言 現在是資訊時代，為了高速處理資訊社會所擁有的龐大資料，利用光和電子技術之光電業於焉誕生。應用同調(coherence)光的工業在1984年度(以光學式影像機為中心)的生產規模為6600億日元，到西元2000年，預料將以光通訊為中心，生產規模也將成長為12兆日元。其製品包括同調光通訊系統、光IC(光電子積體電路，OEIC)光電算機等。 光IC 係將光與電子的功能特性集積在一片基板上，而以砷化鋁鎵及磷砷化銦鎵系半導體技術最為先進，其與化合物半導體IC 同樣，有實現的可能。光電半導體材料之研究十分積極，已開發出砷化鎵、磷化銦、砷化鋁鎵、磷砷化銦鎵等。 至於光通訊系統方面，與傳統的有線通訊系統比較起來，光纖通訊具有較大的通訊頻寬，較小的訊號衰減，不受電磁波干擾，沒有串音、保密性高、線徑小、重量輕、可靠度高、、等優點，因此可已知道隨著資訊的暴漲，據高速大容量高品質的光纖通訊系統毫無疑問的將是未來資訊傳遞的主流。而光纖系統中最重要的關鍵性元件就是它的光源，也就是雷射二極體，本文就是要介紹在光纖系統中最常被使用的雷射：磷砷化銦鎵 ( InGaAsP) 的特性以及其結構。 （二）、波長範圍與能隙（Eg ）寬 光纖通訊中最常使用的波長為1.3以及1.55微米，主要是由於光在石英光纖中的傳輸損失在這兩個波長最低，在1.3微米處約0.6dB/km ，而在1.55微米處約0.2 dB/km 。在光纖中，由於材料色散的緣故，不同波長的光在光纖中有不同的色散，因而傳輸速率的不同，會造成訊號的波形變形，而限制了傳輸的距離。波長於1.3微米附近的色散是零，因此雖然其損失比1.55微米時大，但仍然最常用來當作短距離光纖通訊的光源。 在光纖通訊所使用的長波長範圍內，最常用InP 為基板材料。為了能與InP 的晶格常數（a=5.87埃）相匹配，必須使用四元化合物InGaAsP 。當晶格與InP 相匹配時（y=2.2x ），其能隙Eg （單位是eV ）的變化為 212.072.035.1y y Eg +-= 則我們由公式 ： Eg 24.1=λ可知由0.92到1.65微米的整個波長範圍均被此種材料系統所涵蓋。
光敏电阻器的特性和应用
光敏电阻器的特性和应用 站长2006-4-2 15:05:30 光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件。 它在光线的作用下其阻值往往变小，这种现象称为光导效应，因此，光 敏电阻又称光导管。 用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等 半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光 敏电阻体及梳状欧姆电极，然后接出引线，封装在具有透光镜的密封壳 体内，以免受潮影响其灵敏度。光敏电阻的原理结构如图所示。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。 在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。 基本特性及其主要参数 1、暗电阻、亮电阻 光敏电阻在室温和全暗条件下测得的稳定电阻值称为暗电阻，或暗阻。此时流过的电流称为暗电流。例如MG41-21型光敏电阻暗阻大于等于0.1M。 光敏电阻在室温和一定光照条件下测得的稳定电阻值称为亮电阻或亮阻。此时流过的电流称为亮电流。MG41-21型光敏电阻亮阻小于等于1k。 亮电流与暗电流之差称为光电流。 显然，光敏电阻的暗阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是说暗电流要小，亮电流要大，这样光敏电阻的灵敏度就高。 2、伏安特性 在一定照度下，光敏电阻两端所加的电压与流过光敏电阻的电流之间的关系，称为伏安特性。 由图2.6.2可知，光敏电阻伏安特性近似直线，而且没有饱和现象。受耗散功率的限制，在使用时，光敏电阻两端的电压不能超过最高工作电压，图中虚线为允许功耗曲线，由此可确定光敏电阻正常工作电压。 图2.6.2 光敏电阻的伏安特性图2.6.3 光敏电阻的光电特性图 2.6.4 光敏电阻的光谱特性 3、光电特性 光敏电阻的光电流与光照度之间的关系称为光电特性。如图2.6.3所示，光敏电阻的光电特性呈非线性。因此不适宜做检测元件，这是光敏电阻的缺点之一，在自动控制中它常用做开关式光电传感器。 4、光谱特性 对于不同波长的入射光，光敏电阻的相对灵敏度是不相同的。各种材料的光谱特性如图2.6.4所示。从图中看出，硫化镉的峰值在可见光区域，而硫化铅的峰值在红外区域，因此在选用光敏电阻时应当把元件和光源的种类结合起来考虑，才能获得满意的结果。 5、频率特性 当光敏电阻受到脉冲光照时，光电流要经过一段时间才能达到稳态值，光照突然消失时，光电流也不立刻为零。这说明光敏
新一代宽禁带半导体材料
新一代宽禁带半导体材料 回顾半导体的发展历程，随着不同时期新材料的出现，半导体的应用先后出现了几次飞跃。 首先，硅材料的发现使半导体在微电子领域的应用获得突破性进展，日用家电和计算机的广泛应用都应该归功于硅材料的应用。 而后，砷化镓材料的研究则使半导体的应用进入光电子学领域。用砷化镓基材料及其类似的一些化合物半导体，如镓铝砷、磷镓砷、铟镓砷、磷化镓、磷化铟和磷砷化镓等，制备出的发光二极管和半导体激光器在光通信和光信息处理等领域起到不可替代的作用，由此也带来了VCD和多媒体等的飞速发展。 目前，人们又开始研究新一代的宽禁带半导体材料，其中最有意义的是碳化硅、氮化镓和氧化锌。这些材料的共同特点是它们的禁带宽度在3．3到3．5电子伏之间，是硅的3倍，比砷化镓的禁带宽度也大了两倍以上。由于它们的一些特殊性质和潜在应用前景使它们备受关注。 碳化硅具有高热导率（硅的3．3倍）、高击穿场强（硅的10倍）、高饱和电子漂移速率（硅的2．5倍）以及高键合能等优点。所以特别适合于制造高频、大功率、抗辐射、抗腐蚀的电子器件，并且可以在几百度高温的恶劣环境下工作。可用于人造卫星、火箭、雷达、通讯、战斗机、海洋勘探、地震预报、石油钻井、无干扰电子点火装置、喷气发动机传感器等重要领域。目前，碳化硅高频大功率器件已应用到军用雷达、卫星通讯和高清晰度电视图像的发送和传播等方面。 氮化镓和砷化镓同属III－V族半导体化合物，但氮化镓是III－V族半导体化合物中少有的宽禁带材料。利用宽禁带这一特点制备的氮化镓激光器可以发出蓝色激光，其波长比砷化镓激光器发出的近红外波长的一半还要短，这样就可以大大降低激光束聚焦斑点的面积，从而提高光纪录的密度。与目前常用的砷化镓激光器相比，它不仅可以将光盘纪录的信息量提高四倍以上，而且可以大大提高光信息的存取速度。这一优点不仅在光纪录方面具有明显的实用价值，同时在光电子领域的其他方面也可以得到广泛应用。虽然人们早就认识到氮化镓的这一优点，但由于氮化镓单晶材料制备上的困难以及难于生长出氮化镓PN结，氮化镓发光器件的研究很长时间一直没有获得突破。经过近20年的努力，1985年通过先进的分子束外延方法大大改善了氮化镓材料的性能；1989年，Akasaki等人利用电子辐照方法实现了氮化镓P型材料的生长并制备出PN结；1995年Nakamura等人制备出发蓝紫光的氮化镓发光二极管，效率达到5％，赶上了传统的磷砷化镓发光二极管的效率，寿命超过一万小时。1997年，用氮化镓基材料制备的半导体激光器也开始面世。这一飞速发展的势头反映了氮化镓材料受重视的程度。有人估计，氮化镓器件在化合物半导体市场的份额将由1997年的2％很快上升到2006年的20％，成为光电子产业中非常重要的产品。 与氮化镓材料相比，氧化锌薄膜的紫外发光是刚刚开始的新兴课题。氧化锌是一种具有六方结构的自激活宽禁带半导体材料，室温下的禁带宽度为3．36eV，特别是它的激子结合能高达60毫电子伏，在目前常用的半导体材料中首屈一指，这一特性使它具备了室温下短波长发光的有利条件；此外，氧化锌具有很高的导电性，它还和其他氧化物一样具有很高的化学稳定性和耐高温性质，而且它的来源丰富，价格低廉。这些优点使它成为制备光电子器件的优良材料，极具开发和应用的价值。1997年日本和香港科学家合作研究得到了氧化锌薄膜的近紫外受激发光，开拓了氧化锌薄膜在发光领域的应用。由于它产生的受激发射的波长比氮化镓的发射波长更短，对提高光信息的纪录密度和存取速度更加有利，而且价格便宜。目前，除了氧化锌薄膜的发光特性外，也有人发现了氧化锌薄膜的光生伏特效应，显示出用它制备太阳能电
半导体的基本理论
论文题目：半导体的基本理论课程名称：功能材料概论 专业名称：应用化学 学号：1109341009 姓名： 成绩： 2014年3月30日
半导体的基本理论 摘要：半导体和绝缘体之间的差异主要来自两者的能带宽度不同。绝缘体的能带比半导体宽，意即绝缘体价带中的载流子必须获得比在半导体中更高的能量才能跳过能带，进入导带中。半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体；化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物。随着时代的发展，半导体的市场需求已经步入了黄金时期。 关键词:半导体；元素半导体；磁性材料；半导体元件；能带理论 The Basic Theory of Semiconductors Abstract：Differences between the semiconductor and the insulator can be different from the width of the main two . Insulator band width than the semiconductor , an insulator means of the valence band of the carrier must be higher than the energy to jump in the semiconductor energy band into the conduction band .Many semiconductor materials, according to the chemical composition of the semiconductor elements can be divided into two categories, and compound semiconductors . Germanium and silicon is the most commonly used semiconductor element ; Ⅲfirst compound semiconductor comprises a first aromatic compound Ⅴ. With the development of the times , the needs of the semiconductor market has entered a golden age . Key words：semiconductors；element semiconductor；magnetic material；semiconductor components；energy band theory 引言 半导体是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。今日大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而硅更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。 1 半导体的定义
基于铟镓砷材料的新型太赫兹_亚毫米波探测器研究_童劲超
第43卷第10期红外与激光工程2014年10月Vol.43No.10Infrared and Laser Engineering Oct.2014基于铟镓砷材料的新型太赫兹/亚毫米波探测器研究 童劲超，黄敬国，黄志明 (中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室，上海200083) 摘要：对一种基于生长在半绝缘InP衬底上InGaAs外延材料的新型太赫兹室温探测器进行研究。 首先在HFSS理论计算的基础上对器件天线阻抗、驻波比、辐射方向图等特性参数进行分析。其次，通过光刻、腐蚀、溅射、点焊等工艺制作出对称金属电极天线耦合的太赫兹探测器件。结合自己搭建的 0.0375THz器件响应测试系统，得到铟镓砷太赫兹探测器件在不同偏置电流和不同调制频率下的器 件响应曲线。结果表明器件具有明显的光电信号和快的响应速度。通过利用高莱探测器进行标定，得到器件在0.0375THz时的电压灵敏度优于6V/W，器件噪声等效功率NEP优于1.6×10-9W/Hz1/2，器件响应时间优于300μs。 关键词：太赫兹；室温；铟镓砷；探测器；天线计算 中图分类号：TN215文献标志码：A文章编号：1007-2276(2014)10-3347-05 New type terahertz/sub-millimeter wave detector based on InGaAs layers Tong Jinchao,Huang Jingguo,Huang Zhiming (National Laboratory for Infrared Physics,Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of Sciences, Shanghai200083,China) Abstract:A brand new type of terahertz/sub-millimeter wave detector based on InGaAs material grown on semi-insulate InP substrate was proposed with an Metal-Semiconductor-Metal(MSM)structure.High Frequency Structural Simulator(HFSS)software was firstly used to characterize the metallic planar antenna by calculating its resistance,standing-wave ratio(SWR),and the radiation pattern.Detectors with symmetrical metallic antenna were fabricated by a serious of technical process mainly including photolithograph,etching,and sputtering.Photoresponse of the detector with respect to the bias current and the modulation frequency was measured by a homemade measure system with a0.0375THz Gunn oscillator terahertz source.The results show large photovoltage signal and fast respond speed(<300μs)of the device.The voltage sensitivity of the detector at0.0375THz reaching to6V/W was further obtained by the calibration of a Golay cell detector.And the noise equivalent power(NEP)at this frequency was 1.6×10-9W/Hz1/ 2. Key words:terahertz;room temperature;InGaAs;detector;antenna simulation 收稿日期：2014-02-11；修订日期：2014-03-19 基金项目：国家自然科学基金(61274138)；中国科学院上海技术物理研究所创新项目(Q-DX-29) 作者简介：童劲超(1987-)，男，博士生，主要从事太赫兹探测方面的研究。Email:tjc@https://www.wendangku.net/doc/ea11102783.html, 导师简介：黄志明(1971-)，男，研究员，博士生导师，博士，主要从事红外、太赫兹产生与探测方面的研究。 Email:zmhuang@https://www.wendangku.net/doc/ea11102783.html,
短波红外成像芯片及其形成方法与相关技术
本技术提供一种短波红外成像芯片及其形成方法，短波红外成像芯片包括短波红外二极管和读出电路，短波红外二极管包括辅助成核层、缓冲层和铟镓砷PN结，读出电路包括MOS管，MOS管的一源/漏极连接铟镓砷PN结的N极。本技术提供的短波红外成像芯片及其形成方法，其短波红外二极管具有辅助成核层和缓冲层，在辅助成核层的诱导结晶作用下可以适用于多种的衬底，由于辅助成核层以及缓冲层的作用使短波红外二极管及其形成方式可以利用多种尺寸、多种材料的衬底，降低对衬底的要求，可提高短波红外成像芯片的应用设计的灵活性；通过短波红外二极管与读出电路的连接直接集成于衬底上，可减少器件所占用的面积，从而可提高短波红外成像芯片的像素密度。 权利要求书 1.一种短波红外成像芯片，其特征在于，所述短波红外成像芯片包括： 短波红外二极管，所述短波红外二极管位于衬底上，所述短波红外二级管包括辅助成核层、缓冲层和铟镓砷PN结，所述辅助成核层用于诱导结晶，所述缓冲层设置在所述辅助成核层上，所述铟镓砷PN结设置在所述缓冲层上； 读出电路，所述读出电路位于所述衬底上，所述读出电路包括MOS管，所述MOS管的一源/漏极连接所述铟镓砷PN结的N极。 2.如权利要求1所述短波红外成像芯片，其特征在于，所述读出电路还包括浅沟道隔离结构，所述浅沟道隔离结构设置在所述MOS管的源/漏极的侧面。 3.如权利要求1所述短波红外成像芯片，其特征在于，所述短波红外二极管还包括保护层，所述保护层形成于与所述衬底相对的所述短波红外二极管的外表面，所述保护层的材料包括氧化硅、氮化硅和/或氧化铝，所述保护层的厚度为10nm～100nm。 4.如权利要求1所述短波红外成像芯片，其特征在于，所述辅助成核层为氧化钼层或钼层，所述辅助成核层的厚度为1nm～50nm；所述缓冲层为磷化铟层，所述缓冲层的厚度为50nm～500nm。 5.如权利要求1-4中任意一项所述短波红外成像芯片，其特征在于，所述铟镓砷PN结包括：铟镓砷层以及位于所述铟镓砷层上的磷化铟层，所述磷化铟层形成有磷化铟PN结。 6.一种短波红外成像芯片的形成方法，其特征在于，所述短波红外成像芯片的形成方法包括：