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

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710133749.7
• 申請(qǐng)日: 2017-03-08
• 公開（公告）號(hào): 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(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十研究所
• 主分類號(hào): G01J1/42
• 分類號(hào): G01J1/42
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中

本發(fā)明提供了一種優(yōu)化阻擋雜質(zhì)帶太赫茲探測(cè)器響應(yīng)帶寬的方法，包括：首先通過數(shù)值模擬及數(shù)據(jù)擬合得到探測(cè)器響應(yīng)帶寬關(guān)于不同吸收層厚度的函數(shù)式，進(jìn)而根據(jù)所述函數(shù)式及設(shè)計(jì)的最優(yōu)響應(yīng)帶寬提取出最佳吸收層厚度，則按照該厚度制作的阻擋雜質(zhì)帶探測(cè)器可使探測(cè)器響應(yīng)帶寬達(dá)到最優(yōu)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，可以針對(duì)不同材料體系及不同工藝條件得到的阻擋雜質(zhì)帶探測(cè)器提取出相應(yīng)的最佳吸收層厚度，由此設(shè)計(jì)并制作的探測(cè)器響應(yīng)帶寬將具有最優(yōu)值，從而避免為了優(yōu)化響應(yīng)帶寬而進(jìn)行反復(fù)試片，極大地縮短了研發(fā)周期并降低了研發(fā)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光探測(cè)器技術(shù)，具體地，涉及一種優(yōu)化阻擋雜質(zhì)帶太赫茲探測(cè)器響應(yīng)帶寬的方法。

背景技術(shù)

太赫茲輻射是指頻率在0.3～10THz范圍內(nèi)的電磁波，它在電磁波譜中位于微波與紅外之間，具有穿透性強(qiáng)、安全性好、分辨率高及定向性優(yōu)的特點(diǎn)。太赫茲成像及光譜技術(shù)作為當(dāng)前主流的太赫茲技術(shù)，在人體安檢、無損探傷、物質(zhì)鑒定、大氣監(jiān)測(cè)、天文觀測(cè)等領(lǐng)域均具有無可取代的應(yīng)用價(jià)值。太赫茲技術(shù)能否取得應(yīng)用的關(guān)鍵在于其核心探測(cè)器的性能是否滿足應(yīng)用要求，因此發(fā)展高性能太赫茲探測(cè)器成為推動(dòng)太赫茲技術(shù)進(jìn)步的主導(dǎo)力量。阻擋雜質(zhì)帶(BIB)太赫茲探測(cè)器是光電探測(cè)器家族的一員，它憑借靈敏度高、陣列規(guī)模大、探測(cè)譜段寬的優(yōu)勢(shì)受到世界各國(guó)的廣泛青睞，在天基、高海拔陸基及機(jī)載太赫茲探測(cè)系統(tǒng)中成功取得了應(yīng)用。例如：1995年歐洲發(fā)射的ISO衛(wèi)星采用了1×12元BIB探測(cè)器；2003年美國(guó)發(fā)射的SIRTF衛(wèi)星采用了128×128元BIB探測(cè)器；2004年日本發(fā)射的ASTRO-F衛(wèi)星采用了256×256元BIB探測(cè)器。

BIB探測(cè)器的功能結(jié)構(gòu)包括重?fù)诫s的吸收層與本征的阻擋層，它們夾于正負(fù)電極之間，扮演著不同的角色。吸收層的職責(zé)是將太赫茲光子轉(zhuǎn)化為光生載流子，具有增強(qiáng)響應(yīng)的作用；阻擋層的職責(zé)是抑制暗態(tài)載流子，具有降低噪聲的作用。響應(yīng)帶寬作為BIB探測(cè)器的關(guān)鍵性能指標(biāo)，定義為歸一化響應(yīng)譜曲線的半高全寬，其數(shù)值大小可由吸收層直接決定，表征了探測(cè)器的頻率響應(yīng)范圍。實(shí)際應(yīng)用中，探測(cè)器的最優(yōu)響應(yīng)帶寬取決于待測(cè)目標(biāo)的發(fā)射譜，因此為了獲取最優(yōu)響應(yīng)帶寬，現(xiàn)有技術(shù)是將BIB探測(cè)器進(jìn)行多次試片后擇優(yōu)選用，時(shí)間與經(jīng)濟(jì)成本均較高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種優(yōu)化阻擋雜質(zhì)帶(BIB)太赫茲探測(cè)器響應(yīng)帶寬的方法，從BIB探測(cè)器的性能著手研究，考察吸收層厚度對(duì)響應(yīng)帶寬的影響，所得結(jié)果將會(huì)對(duì)該探測(cè)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。

根據(jù)本發(fā)明提供的優(yōu)化阻擋雜質(zhì)帶太赫茲探測(cè)器響應(yīng)帶寬的方法，包括如下步驟：

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

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

步驟3：生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量樣品，提取BIB探測(cè)器的物理模型的關(guān)鍵材料參數(shù)，完成BIB探測(cè)器數(shù)值模型的構(gòu)建；

步驟4：將太赫茲輻射從正面垂直照射到太赫茲探測(cè)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(cè)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(cè)器的響應(yīng)譜曲線，所述響應(yīng)譜曲線即為太赫茲探測(cè)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(duì)應(yīng)的太赫茲探測(cè)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(duì)應(yīng)的太赫茲探測(cè)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(duì)應(yīng)的太赫茲探測(cè)器歸一化響應(yīng)譜的一系列曲線；