[發(fā)明專利]優(yōu)化阻擋雜質(zhì)帶太赫茲探測器響應(yīng)帶寬的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710133749.7
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN106949962B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉東;陳雨璐;王兵兵;張傳勝;侯麗偉;潘鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第五十研究所
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

1.一種優(yōu)化阻擋雜質(zhì)帶太赫茲探測器響應(yīng)帶寬的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：構(gòu)建阻擋雜質(zhì)帶BIB探測器的結(jié)構(gòu)模型；

步驟2：根據(jù)BIB探測器的結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建相應(yīng)的物理模型；

步驟3：生長實(shí)驗(yàn)測量樣品，提取BIB探測器的物理模型的關(guān)鍵材料參數(shù)，完成BIB探測器數(shù)值模型的構(gòu)建；所述關(guān)鍵材料參數(shù)包括：樣品的載流子遷移率及壽命、襯底摻雜濃度及厚度、吸收層摻雜濃度及厚度、阻擋層摻雜濃度及厚度；

步驟4：將太赫茲輻射從正面垂直照射到太赫茲探測器上，并根據(jù)步驟3提取到的物理模型的關(guān)鍵材料參數(shù)選取一個(gè)能使太赫茲探測器正常工作的固定偏壓U_F，由步驟3構(gòu)建的數(shù)值模型得到當(dāng)正電極偏壓U_A＝U_F時(shí)太赫茲探測器的響應(yīng)譜曲線，所述響應(yīng)譜曲線即為太赫茲探測器響應(yīng)率R隨光子頻率ν變化的曲線；

步驟5：改變步驟4所述的數(shù)值模型的吸收層厚度，得到當(dāng)正電極偏壓U_A＝U_F時(shí)，不同吸收層厚度對應(yīng)的太赫茲探測器響應(yīng)譜的一系列曲線；

步驟6：將步驟5得到的當(dāng)正電極偏壓U_A＝U_F時(shí)，不同吸收層厚度對應(yīng)的太赫茲探測器響應(yīng)譜的一系列曲線進(jìn)行峰值歸一化處理，得到當(dāng)正電極偏壓U_A＝U_F時(shí)，不同吸收層厚度對應(yīng)的太赫茲探測器歸一化響應(yīng)譜的一系列曲線；

步驟7：提取當(dāng)正電極偏壓U_A＝U_F時(shí)，響應(yīng)帶寬BW隨吸收層厚度h_A變化的曲線，得到擬合正電極偏壓U_F下響應(yīng)帶寬BW隨吸收層厚度h_A變化的曲線的函數(shù)式BW(h_A)，其中，所述響應(yīng)帶寬即為太赫茲探測器歸一化響應(yīng)譜曲線的半高全寬；

步驟8：由步驟7所述的函數(shù)式BW(h_A)反推得到h_A(BW)的表達(dá)式，并根據(jù)待測目標(biāo)的發(fā)射譜確定擬設(shè)計(jì)的最優(yōu)響應(yīng)帶寬BW之值，然后根據(jù)所述函數(shù)式h_A(BW)及設(shè)計(jì)的最優(yōu)響應(yīng)帶寬BW之值確定最佳吸收層厚度h_A之值；

步驟9：采用與步驟3中實(shí)驗(yàn)測量樣品相同的材料體系和工藝條件在高導(dǎo)襯底上依次生長吸收層和阻擋層，其中吸收層厚度設(shè)計(jì)為步驟8所得的最佳吸收層厚度h_A之值，然后再完成太赫茲探測器制作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化阻擋雜質(zhì)帶太赫茲探測器響應(yīng)帶寬的方法，其特征在于，所述步驟1包括：

步驟1.1：在高導(dǎo)襯底上依次形成吸收層、阻擋層、電極層和鈍化層；

步驟1.2：在電極層上形成正電極，在高導(dǎo)襯底上形成負(fù)電極。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化阻擋雜質(zhì)帶太赫茲探測器響應(yīng)帶寬的方法，其特征在于，所述步驟2包括：聯(lián)立泊松方程、電子與空穴的連續(xù)性方程、電子與空穴的電流密度方程，以及將載流子復(fù)合率及光生載流子產(chǎn)生率通過產(chǎn)生復(fù)合項(xiàng)加入連續(xù)性方程中，其中所述載流子復(fù)合項(xiàng)包括SRH復(fù)合、輻射復(fù)合和俄歇復(fù)合，光生載流子產(chǎn)生項(xiàng)通過耦合吸收系數(shù)模型來描述載流子的產(chǎn)生率，此外還需考慮載流子的低溫凍析效應(yīng)、勢壘隧穿效應(yīng)以及速度飽和效應(yīng)，用有限元方法離散化聯(lián)立迭代求解。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化阻擋雜質(zhì)帶太赫茲探測器響應(yīng)帶寬的方法，其特征在于，所述步驟3包括：在高導(dǎo)襯底上依次生長吸收層和阻擋層作為實(shí)驗(yàn)測量樣品，提取BIB探測器的物理模型的關(guān)鍵材料參數(shù)，完成BIB探測器數(shù)值模型的構(gòu)建。