[發(fā)明專利]紫外紅外雙色焦平面探測器陣列及其性能設(shè)計和制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610406753.1
• 申請日: 2016-06-12
• 公開（公告）號: CN105914252B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡偉達;白杰;陳效雙;陸衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號: H01L31/103
• 分類號: H01L31/103;H01L31/18
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司31213
• 代理人: 郭英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及Pt/CdS肖特基節(jié)紫外光探測器件和InSb光伏型紅外光探測器件的設(shè)計和性能測量，具體是指基于Pt/CdS紫外焦平面和InSb紅外焦平面進行紫外波段和紅外波段的雙色探測方法。

背景技術(shù)

多色探測的能力在先進探測系統(tǒng)中有著很重要的地位，通過獲取不同波段的信號可以精確辨別探測區(qū)域內(nèi)物體的溫度和特征。相比于單色探測，多色探測提供了多維度的對比并可以依據(jù)信號處理算法來提高器件靈敏度。比如，雙色焦平面探測器陣列可以處理兩個波段的輻射信號去除背景雜波和太陽光等干擾信息而只留下目標物體。雙色焦平面陣列由于有效信噪比高于單色焦平面探測器陣列而廣泛應(yīng)用于地球行星遙感、天文和軍事等領(lǐng)域。

紫外輻射波段為0.01μm～0.4μm，而太陽則是很強的紫外輻射源。對于不同波長的紫外線在大氣中的透射率也不同，波長小于280nm的紫外輻射基本都被大氣所吸收，而這個波段的紫外輻射也被稱為日盲波段。300nm～400nm波段的紫外線能穿過大氣到達地面，被稱為紫外窗口。軍事領(lǐng)域紫外探測技術(shù)主要基于近地面紫外窗口的探測。

對于空中的物體(處于均勻的紫外背景輻射中)，遮擋了被大氣散射的紫外輻射并且自身發(fā)出紅外輻射，則紫外/紅外雙色焦平面陣列通過同時對紫外輻射信號和紅外輻射信號進行處理來探測或跟蹤該物體，從而大幅提升識別率。CdS的工作波段為300nm～500nm，包括紫外窗口和一部分可見光波段，同時由于紅外輻射在CdS材料中有很好的透射性，所以該材料在雙色探測器的應(yīng)用中具有很大優(yōu)勢。同時選取功函數(shù)較大的Pt與CdS形成肖特基節(jié)，并作為紫外探測器的核心部分。由于InSb材料在中紅外波段有高量子效率、高靈敏度的優(yōu)點和大規(guī)模陣列InSb焦平面陣列制作工藝成熟，所以紅外探測部分則使用InSb紅外焦平面陣列。

本發(fā)明通過設(shè)計Pt/CdS紫外與InSb紅外雙色焦平面陣列，并且通過ISE-TCAD軟件數(shù)值計算該器件的光譜響應(yīng)和串音，從而驗證紫外和紅外雙色探測方法的可行性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種紫外和紅外雙色焦平面探測器及其性能設(shè)計和制備方法。通過數(shù)值設(shè)計得到Pt/CdS紫外與InSb紅外雙色焦平面陣列的結(jié)構(gòu)和該結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的光譜響應(yīng)和工作波段，驗證了該器件雙色探測的可行性。

一種紫外紅外雙色焦平面探測器陣列，包括n型襯底InSb吸收層4，SiO₂阻擋層3，n型CdS吸收層2，p型InSb吸收層5，所述的紫外紅外雙色焦平面探測器陣列的結(jié)構(gòu)為：在n型襯底InSb吸收層4上面依次為SiO₂阻擋層3、n型CdS吸收層2和Pt薄膜1，紫外焦平面每個探測器像元所對應(yīng)的電極6位于Pt薄膜1上，紫外焦平面的公共電極7位于n型CdS吸收層2上；在n型襯底InSb吸收層4背面為p型InSb吸收層5，紅外焦平面探測器像元對應(yīng)的電極8位于p型InSb吸收層5上，紅外焦平面的公共電極9位于n型襯底InSb吸收層4上；

所述的n型襯底InSb吸收層4厚度為d_n、砷摻雜濃度為N_n；

所述的p型襯底InSb吸收層5厚度為d_p、硼摻雜濃度為N_p；

所述的CdS吸收層2厚度為d_cds、砷摻雜濃度為N_cds；

所述的Pt薄膜1厚度為d_pt。

雙色探測器的性能設(shè)計和制備方法如下：

1).n型襯底InSb吸收層4上面為SiO₂阻擋層3，而2為n型CdS吸收層，Pt薄膜1表面的電極6為紫外焦平面每個探測器像元所對應(yīng)的電極，7為紫外焦平面的公共電極，p型InSb吸收層5表面的電極，8為紅外焦平面探測器像元對應(yīng)的電極，9為紅外焦平面的公共電極。

2).所述n型襯底InSb吸收層4厚度為d_n、砷摻雜濃度為N_n，所述p型襯底InSb吸收層厚度為d_p、硼摻雜濃度為N_p，同時p區(qū)和n區(qū)分別安裝電極6和7以測量輸出電流信號；

3).所述Pt薄膜1厚度為d_pt，所述CdS吸收層2厚度為d_cds、砷摻雜濃度為N_cds，同時在Pt薄膜和CdS吸收層分別安裝電極8、9以測量輸出電流信號。