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锑化铟探测器在波段外连续激光辐照下的效应研究

作　者: 郑鑫
导　师: 程湘爱
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 光学工程
关键词: 锑化铟探测器 辐照效应 波段外激光 转变温度 热生电动势 自由载流子
分类号: TN249
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着光电探测器在军事和民用等诸多领域的广泛应用,半导体材料与半导体光电探测器的激光辐照效应越来越受到人们的重视。虽然光电探测器种类繁多,其光谱探测范围可从紫外到远红外,但是每一种光电探测器都存在特定的光谱探测范围。尽管光电探测器在波段内连续激光辐照下的效应研究已经较为成熟,但是在实际的光电对抗中,对探测器进行干扰和毁伤的激光波长不一定恰好位于探测器的响应波段之内,开展光电探测器在波段外激光辐照下的效应研究具有重要现实意义。有关波段外激光对光电探测器的作用机理的研究工作,国内外文献中还鲜有报道。本文选取目前已经广泛应用的锑化铟(InSb)光电探测器作为研究对象,开展其在波段外连续激光辐照下的效应研究,探索波段外激光对光电探测器的作用机制。对光导型(PC)锑化铟探测器进行了波段外连续激光辐照实验,得到了与以往报道不同的实验现象:探测器吸收较多的波段外激光能量后,呈现出与波段内激光辐照下类似的响应输出。研究结果表明:当波段外激光辐照光导型探测器时,探测器吸收激光能量后温度升高。在探测器的温升过程中,存在一个转变温度T0,当探测器的温度T<T0时,载流子浓度基本不变,迁移率随温度的升高呈T-2.35趋势下降,引起探测器的电导率减小,电阻增大,响应输出电压升高;当T>T0时,热激发载流子浓度随温度的升高呈指数增长,电阻急剧减小,超过了载流子迁移率降低对电阻的影响,响应输出电压下降。光电导探测器在较高功率密度波段外激光辐照下的响应特性是载流子的浓度和迁移率在温度影响下共同作用的结果。通过对实验现象的分析总结,提出了光导型探测器在强光辐照下的行为可以采用一个光敏电阻和热敏电阻等效代替的模型。这对进一步完善半导体内载流子输运模型提供了依据。对光伏型(PV)锑化铟探测器进行了波段外连续激光辐照实验,发现当初始载流子浓度很低时,光伏型光电探测器对波段外激光的电压响应方向与波段内激光辐照下的响应方向相同。对光伏型探测器在波段外激光辐照下的电压响应机制进行了分析,认为当初始载流子浓度很低时,热生电动势是光伏型探测器在波段外激光辐照下电压响应的主要机制。采用波段内激光提供不同的初始载流子浓度,研究了双波段激光辐照下,光伏型锑化铟探测器在波段外激光辐照下的输出响应规律,发现较高的初始光生载流子浓度能够促进探测器对波段外激光能量的吸收,探测器温度升高后,PN结内建电场减弱,分离电子-空穴能力下降,探测器响应率降低。通过以上工作,本文较系统地介绍了锑化铟探测器在较强波段外连续激光辐照下的响应输出规律,并分析了其作用机理,认为较强波段外激光能够对光电探测器产生有效的干扰,双波段组合激光辐照能够促进光电探测器对波段外激光的吸收,提高波段外激光的干扰效果。

全文目录


摘要  9-11
ABSTRACT  11-13
第一章 绪论  13-18
  1.1 研究背景  13-15
  1.2 国内外研究现状  15-17
  1.3 本文的主要研究方法和内容  17-18
第二章 锑化铟探测器简介  18-24
  2.1 锑化铟探测器简介及其发展  18-20
  2.2 锑化铟探测器的工作原理  20-24
    2.2.1 光伏型探测器的工作原理  21-22
    2.2.2 光导型探测器的工作原理  22-24
第三章 PC 型InSb 探测器在连续激光辐照下的效应研究  24-41
  3.1 波段内激光辐照PC 型InSb 探测器的实验研究  26-29
    3.1.1 实验内容  26
    3.1.2 实验结果及分析  26-29
  3.2 PC 型InSb 探测器在波段外激光辐照下的实验研究  29-38
    3.2.1 光导型InSb 探测器的反向电压响应现象  30
    3.2.2 光导型InSb 探测器的响应反转现象  30-31
    3.2.3 实验现象分析  31-34
    3.2.4 实验验证  34-36
    3.2.5 转变温度的计算  36-38
  3.3 PC 型探测器的等效模型  38-40
  3.4 小结  40-41
第四章 PV 型InSb 探测器在连续激光辐照下的效应研究  41-54
  4.1 波段内激光辐照PV 型InSb 探测器的实验研究  42-45
    4.1.1 实验内容  42
    4.1.2 实验结果及分析  42-45
  4.2 波段外连续激光辐照PV 型InSb 探测器的实验研究  45-53
    4.2.1 实验内容和结果  45
    4.2.2 实验现象分析  45-53
  4.3 小结  53-54
第五章 总结与展望  54-56
  5.1 主要工作及结论  54-55
  5.2 展望与设想  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-60
作者在学期间取得的学术成果  60

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 激光技术、微波激射技术 > 激光的应用
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