势垒层对黑硅光电探测器性能影响的研究_苏元捷

光电探测器原理

光电探测器原理

光电探测器原理及应用 光电探测器种类繁多，原则上讲，只要受到光照后其物理性质发生变化的任何材料都可以用来制作光电探测器。现在广泛使用的光电探测器是利用光电效应工作的，是变光信号为电信号的元件。 光电效应分两类，内光电效应和外光电效应。他们的区别在于，内光电效应的入射光子并不直接将光电子从光电材料 内部轰击出来，而只是将光电材料内部的光 电子从低能态激发到高能态。于是在低能态 留下一个空位——空穴，而高能态产生一个 自由移动的电子，如图二所示。 硅光电探测器是利用内光电效应的。 由入射光子所激发产生的电子空穴对，称为光生电子空穴对，光生电子空穴对虽然仍在材料内部，但它改变了半导体光电材料的导电性能，如果设法检测出这种性能的改变，就可以探测出光信号的变化。 无论外光电效应或是内光电效应，它们的产生并不取决于入射光强，而取决于入射光波的波长λ或频率ν，这是因为光子能量E只和ν有关： E=hν（1） 式中h为普朗克常数，要产生光电效应，每个光子的能量必须足够大，光波波长越短，频率越高，每个光子所具有的能量hν也就越大。光强只反映了光子数量的多少，并不反映每个光子的能量大小。 目前普遍使用的光电探测器有耗尽层光电二极管和雪崩光电二极管，是由半导体材料制作的。 半导体光电探测器是很好的固体元件，主要有光导型，热电型和P—N结型。但在许多应用中，特别是在近几年发展的光纤系统中，光导型探测器处理弱信号时噪声性能很差；热电型探测器不能获得很高的灵敏度。而硅光电探测器在从可见光到近红外光区能有效地满足上述条件，是该波长区理想的光接收器件。 一、耗尽层光电二极管 在半导体中，电子并不处于单个的分裂 能级中，而是处于能带中，一个能带有许多

硅基波导共振增强型光电探测器的设计与模拟

第27卷　第8期2006年8月 半　导　体　学　报 C HIN ES E J OU RNAL O F S EM ICON D U C TO RS Vol.27　No.8 Aug.,2006 3福建省青年科技人才创新基金(批准号:2004J 021),回国留学人员基金,集成光电子学国家重点实验室和国家自然科学基金(批准号: 60336010)资助项目 通信作者.Email :lich @https://www.360docs.net/doc/5e63293.html, 2006201207收到,2006203220定稿 ○ c 2006中国电子学会硅基波导共振增强型光电探测器的设计与模拟 3 陈荔群　李　成 (厦门大学物理系半导体光子学研究中心,厦门　361005) 摘要:Si Ge 是间接带隙材料,吸收系数非常小,因而Si Ge 探测器在红外波段的量子效率很低.本文提出一种新型 的探测器结构,即波导共振增强型光电探测器,该器件主要由两个介质布拉格反射镜和波导吸收区构成,器件尺寸较传统波导型探测器大为减小,吸收区的长度不受Si Ge 临界厚度的限制,实现了量子效率和响应速度的优化.本 文在数值模拟的基础上,对器件结构进行了优化设计,结果表明716 μm 长的波导探测器可以得到20%以上的量子效率. 关键词:Si/Si Ge ;波导共振增强型;探测器PACC :0670D ;4280S 中图分类号:TN 304 文献标识码:A 文章编号:025324177(2006)0821476204 1　引言 随着光通信事业的不断发展和半导体新材料的不断开拓,以光纤通信、光互连为代表的光电子集成技术对半导体光电子器件和电路提出了越来越严格的要求1其中一个课题就是如何以成熟的硅工艺技术为基础,利用新原理和新材料,在硅衬底上直接制作与硅微电子工艺兼容的、能在近红外波段(113～ 1155 μm )有效工作的高性能价格比的硅基光电探测器及其集成器件. Si Ge 是间接带隙材料,吸收系数非常小,因此普通型的Si Ge 探测器量子效率非常低,无法达到实用化.为了提高Si Ge 探测器量子效率,通常采用的器件结构有:(1)采用波导结构[1,2],实现对入射光的完全吸收1但是用这种方法制作的器件的尺寸通常很大,约毫米量级,响应速度小,没有从根本上解决响应频率与量子效率的矛盾.而且由于波导层较薄,偶合效率也是一个限制因素,不利于硅基光电子器件的集成.(2)采用雪崩倍增探测器[3],利用其具有内部增益的特点,实现量子效率的提高.但是在一般情况下雪崩噪声大,对材料质量要求高,很难在Si Ge 外延材料中实现.(3)采用共振腔增强型(RCE )结构,该结构最早由Chin 和Chang [4]提出,用于提高探测器的的量子效率,但由于受Si 与Si Ge 晶格失配的影响,Si Ge 层的厚度受到临界值的限制,理论预期的量子效率为20%,已经被实验证实 的最大量子效率仅为5%[5～7]. 本文提出了一种新型高量子效率的Si 基光电探测器,工作波长从可见到近红处波段.它结合了波导探测器与共振腔型探测器的优点,与传统波导探测器相比,器件尺寸大为减小,在相同的量子效率下可以得到更高的响应速度.与垂直共振腔结构探测器相比,吸收区的长度不受Si Ge 临界厚度的限制,可以灵活设计,从而达到优化器件的目的. 2　器件结构设计 图1是波导共振增强型光电探测器的三维结构示意图.该结构包括在绝缘体上硅(SO I )衬底上制作一脊型Si Ge 波导,作为吸收区,材料为20周期的Si 0.65Ge 0.35(6nm )/Si (20nm )多量子阱.在波导的传播方向上制作了两个数对Si Ge 量子阱层/空气分布布拉格反射镜,构成共振腔.入射光从波导的一端布拉格反射镜输入,在波长和腔体的模式相匹配的情况下,光顺利进入腔体,在两反射镜之间构成的共振腔中发生共振吸收,从而有效地把入射光转换为载流子,光电流由波导上、下接触层电极引出.入射光通过光波导和共振腔共同实现三维限制,从而提高探测器的量子效率;反之,如果波长和腔体模式不匹配,那么大部分入射光将被反射,即探测器对此波长的光没有响应,因此器件具有波长选择特性及增强作用.适用于波分复用集成光探测技术.

双光子响应硅光电探测器研究

论文分类号：TN248 单位代码：10183 密级：内部研究生学号：19905013 吉林大学 硕士学位论文 双光子响应硅光电探测器研究 Two photon response Si photodetector research 作者姓名：周志雄 专业：微电子学与固体电子学 导师姓名Array 及职 论文起止年月：2000年9月至2002年5月

双光子响应硅光电探测器研究 作者姓名：周志雄 专业：微电子学与固体电子学 导师姓名Array 及职 2002年5月20日 提要 本文首先阐述了利用双光子吸收响应半导体二极管代替倍频晶体和光电倍增管来构造自相关装置的优势。说明了研制双光子吸收响应硅光电二极管的目的、意义。其次，阐述了从实验上区分倍频吸收和双光子吸收

的方法。双光子响应硅光电二极管工作的物理机制以前并不很清楚，究竟是双光子吸收是主要的，还是倍频吸收是主要的，或者两着兼而有之，没有定论。通过观测硅光电二极管的双光子响应和Al/Si肖特基势垒处的光生电压的各向异性以及双光子响应和内部电场的关系，我们得出在硅光电二极管终倍频吸收占主要地位的结论。为今后研制高灵敏度的双光子响应硅光电二极管奠定了基础。 目录 第一章　前言……………………………………………………１第二章　非线性光学概述………………………………………３第一节　非线性光学简述……………………………………………３ 第二节　非线性电极化强度……………………………………………５第三节　非线性相互作用的电磁公式…………………………………７ 第三章　双光子吸收……………………………………………９第一节　双光子吸收理论………………………………………………９第二节　双光子吸收的应用…………………………………………２２第四章　倍频效应……………………………………………２４ 第一节　二次谐波产生的基本理论…………………………………２４第二节　硅中二次谐波的探测………………………………………２９ 第五章　光整流现象　…………………………………………３２第六章　双光子响应的实验研究　……………………………３５第一节　硅光电二极管的双光子响应研究…………………………３５ 第二节　硅中电场诱导光整流的产生………………………………３８第三节 Al/Si肖特基势垒处电场诱导的倍频吸收 ………………４３第四节 MSM结构器件的倍频吸收………………………………４７ 第七章　结论…………………………………………………５３

光电探测器原理

光电探测器原理及应用 光电探测器种类繁多，原则上讲，只要受到光照后其物理性质发生变化的任何材料都可以用来制作光电探测器。现在广泛使用的光电探测器是利用光电效应工作的，是变光信号为电信号的元件。 光电效应分两类，内光电效应和外光电效应。他们的区别在于，内光电效应 的入射光子并不直接将光电子从光电材料内 部轰击出来，而只是将光电材料内部的光电 子从低能态激发到高能态。于是在低能态留 下一个空位——空穴，而高能态产生一个自 由移动的电子，如图二所示。 硅光电探测器是利用内光电效应的。 由入射光子所激发产生的电子空穴对，称为光生电子空穴对，光生电子空穴对虽然仍在材料内部，但它改变了半导体光电材料的导电性能，如果设法检测出这种性能的改变，就可以探测出光信号的变化。 无论外光电效应或是内光电效应，它们的产生并不取决于入射光强，而取决于入射光波的波长λ或频率ν，这是因为光子能量E只和ν有关： E=hν（1） 式中h为普朗克常数，要产生光电效应，每个光子的能量必须足够大，光波波长越短，频率越高，每个光子所具有的能量hν也就越大。光强只反映了光子数量的多少，并不反映每个光子的能量大小。 目前普遍使用的光电探测器有耗尽层光电二极管和雪崩光电二极管，是由半导体材料制作的。 半导体光电探测器是很好的固体元件，主要有光导型，热电型和P—N结型。但在许多应用中，特别是在近几年发展的光纤系统中，光导型探测器处理弱信号时噪声性能很差；热电型探测器不能获得很高的灵敏度。而硅光电探测器在从可见光到近红外光区能有效地满足上述条件，是该波长区理想的光接收器件。一、耗尽层光电二极管 在半导体中，电子并不处于单个的分裂 能级中，而是处于能带中，一个能带有许多

光电探测器

一`光电探测器 第一节 光辐射探测器的主要指标 光信号的探测是光谱测量中的重要一环，在不同的场合和针对不同的目的所采用的探测器也不同，最重要的考虑是探测器的应用波长范围、探测灵敏度以及响应时间。光探测器是将光辐射能转变为另一种便于测量的物理量的器件，它的门类繁多，一般来说可以按照在探测器上所产生的物理效应，分成光热探测器、光电探测器和光压探测器，光压探测器使用得很少。本章将着重介绍光谱学测量中常用的探测器。 光热探测器是探测元件吸收光辐射后引起温度的变化，例如光能被固体晶格振动吸收引起固体的温度升高，因此对光能的测量可以转变为对温度变化的测量。这种探测器的主要特点是：具有较宽的光波长响应范围，但时间响应较慢，测量灵敏度相对也低一些，经常用于光功率或光能量的测量。 光电探测器是将光辐射能转变为电流或电压信号进行测量，是最常使用的光信号探测器。它的主要特点是：探测灵敏度高，时间响应快，可以对光辐射功率的瞬时变化进行测量，但它具有明显的光波长选择特性。光电探测器又分内光电效应器件和外光电效应器件，内光电效应是通过光与探测器靶面固体材料的相互作用，引起材料内电子运动状态的变化，进而引起材料电学性质的变化。例如半导体材料吸收光辐射产生光生载流子，引起半导体的电导率发生变化，这种现象称为光电导效应，所对应的器件称为光导器件；又如半导体PN 结在光辐照下，产生光生电动势，称为光生伏特效应，利用这种效应制成的器件称为光伏效应器件。 外光电效应器件是依据爱因斯坦的光电效应定律，探测器材料吸收辐射光能使材料内的束縛电子克服逸出功成为自由电子发射出来。 P k E h E -=ν ---------------------------------- (2.1-1) 上式中 νh 是入射光子的能量，E p 是探测器材料的功函数，即光电子的逸出功，E k 是光电子离开探测器表面的动能。这种探测器有一个截止频率和截止波长C ν和C λ： h p E c = ν , () ()nm eV E E hC p p C 1240= = λ --------(2.1-2)

光电探测器综述(PD)分解

光电探测器综述 摘要：近年来，围绕着光电系统开展了各种关键技术研究，以实现具有高集成 度、高性能、低功耗和低成本的光电探测器（Photodetector）及光电集 成电路（OEIC）已成为新的重大挑战。尤其是具有高响应速度，高量子 效率和低暗电流的高性能光电探测器，不仅是光通信技术发展的需要， 也是实现硅基光电集成的需要，具有很高的研究价值。本文综述了近十 年来光电探测器在不同特性方向的研究进展及未来几年的发展方向，对 其的结构、相关工艺和制造的研究具有很重要的现实意义。 关键词：光电探测器，Si ,CMOS Abstrac t: In recent years, around the photoelectric system to carry out the study of all kinds of key technologies, in order to realize high integration, high performance, low power consumption and low cost of photoelectric detector (Photodetector) and optoelectronic integrated circuit (OEIC) has become a major new challenge. Especially high response speed ，high quantum efficiency, and low dark current high-performance photodetector, is not only the needs for development of optical communication technology, but also realize the needs for silicon-based optoelectronic integrated,has the very high research value.This paper reviews the development of different characteristics and results of photodetector for the past decade, and discusses the photodetector development direction in the next few years,the study of high performance photoelectric detector, the structure, and related technology, manufacturing, has very important practical significance. : Key Word: photodetector, Si ,CMOS 一、光电探测器 概念 光电探测器在光通信系统中实现将光转变成电的作用，这主要是基于半导体材料的光生伏特效应，所谓的光生伏特效应是指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。（光电导效应是指在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过度到自由状态，而引起材料电导率的变化的象。即当光照射到光电导体上时，若这个光电导体为本征半导体材料，且光辐射能量又足够强，光电材料价带上的电子将被激发到导带上去，使光导体的电导率变大是指由辐射引起被照射材料电导率改变的一种物理现象，光子作用于光电导材

光电探测器 入门详细解析

光电探测器 摘要 本文研究了近期崛起的高科技新秀：光电探测器。本文从光电探测器的分类、原理、主要参数、典型产品与应用、前景市场等方面简单介绍了光电探测器，使大家对光电探测器有一个初步的理解。了解光电探测材料的原理不仅有利于选择正确适宜的光电探测材料，而且对研发新的光电探测器有所帮助 一、简单介绍引入 光电探测器是指一类当有辐射照射在表面时，性质会发生各种变化的材料。光电探测器能把辐射信号转换为电信号。辐射信号所携带的信息有：光强分布、温度分布、光谱能量分布、辐射通量等，其进过电子线路处理后可供分析、记录、储存和显示，从而进行探测。 光电探测器的发展历史： 1826年，热电偶探测器→1880，金属薄膜测辐射计→1946，热敏电阻→20世纪50年代，热释电探测器→20世纪60年代，三元合金光探测器→20世纪70年代，光子牵引探测器→20世纪80年代，量子阱探测器→近年来，阵列光电探测器、电荷耦合器件（CCD） 这个被誉为“现代火眼金睛”的光电探测材料无论在经济、生活还是军事方面，都有着不可或缺的作用。 二、光电探测材料的分类。 由于器件对辐射响应的方式不一样，以此可将光电探测器分为两大类，分别是光 1

子探测器和热探测器。 ○1光子探测器：光子，是光的最小能量量子。单光子探测技术，是近些年刚刚起步的一种新式光电探测技术，其原理是利用新式光电效应，可对入射的单个光子进行计数，以实现对极微弱目标信号的探测。光子计数也就是光电子计数，是微弱光（低于10－14W）信号探测中的一种新技术。 ○2利用光热效应制作的元件叫做热探测器，同时也叫热电探测器。（光热效应指的是当材料受光照射后，光子能量会同晶格相互作用，振动变得剧烈，温度逐渐升高，由于温度的变化，而逐渐造成物质的电学特性变化）。 若将光电探测器按其他种类分类，则 按应用分类：金属探测器，非成像探测器（多为四成像探测器），成像探测器（摄像管等）。 按波段分类：红外光探测器（硫化铅光电探测器），可见光探测器（硫化镉、硒化镉光敏电阻），紫外光探测器。 2

【CN109904274A】一种锗硅光电探测器【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910145564.7 (22)申请日 2019.02.27 (71)申请人 吉林大学 地址 130012 吉林省长春市前进大街2699 号 (72)发明人 宋俊峰　刘小斌　李雪妍　郜峰利　 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 王宝筠 (51)Int.Cl. H01L 31/107(2006.01) H01L 31/0352(2006.01) H01L 31/0224(2006.01) (54)发明名称 一种锗硅光电探测器 (57)摘要 本发明公开了一种锗硅光电探测器，该锗硅 光电探测器中雪崩区层的大电场由第一Si电极、 第二Si电极、第一电极结构和第二电极结构之间 的电压产生，而Ge吸收区层的电场则是由第Ge电 极和电荷收集区之间的电压产生，这样可以使得 雪崩区层是大电场且Ge吸收区是小电场，极大程 度的降低了暗电流， 进而提高光电转换效率。权利要求书1页 说明书5页 附图3页CN 109904274 A 2019.06.18 C N 109904274 A

权　利　要　求　书1/1页CN 109904274 A 1.一种锗硅光电探测器，其特征在于，所述锗硅光电探测器包括： 基底； 设置在所述基底上的第一欧姆接触层和第二欧姆接触层，所述第一欧姆接触层和所述第二欧姆接触层之间存在第一间隔； 设置在所述基底上且位于所述第一间隔内的雪崩区层，所述雪崩区层覆盖所述第一欧姆接触层和所述第二欧姆接触层的部分表面； 设置在所述雪崩区层背离所述基底一侧的电荷收集层； 设置在所述电荷收集层背离所述雪崩区层一侧的第一电极结构和第二电极结构； 设置在所述第二间隔内的Ge吸收区层，且所述Ge吸收区层分别与所述第一电极结构和所述第二电极结构之间均存在间隔； 设置在所述Ge吸收区层背离所述电荷收集层一侧的第三欧姆接触层； 设置在所述第一欧姆接触层上的第一Si电极，和设置在所述第二欧姆接触层上的第二Si电极； 设置在所述第三欧姆接触层背离所述Ge吸收区层一侧的Ge电极，所述Ge电极为环形结构。 2.根据权利要求1所述的锗硅光电探测器，其特征在于，所述第一电极结构包括： 依次设置在所述电荷收集层背离所述雪崩区层一侧的第一接触层、第四欧姆接触层和第三Si电极。 3.根据权利要求2所述的锗硅光电探测器，其特征在于，所述第二电极结构包括： 依次设置在所述电荷收集层背离所述雪崩区层一侧的第二接触层、第五欧姆接触层和第四Si电极。 4.根据权利要求3所述的锗硅光电探测器，其特征在于，所述第一欧姆接触层、所述第二欧姆接触层、所述第四欧姆接触层和所述第五欧姆接触层均为重掺杂Si类型。 5.根据权利要求3所述的锗硅光电探测器，其特征在于，所述雪崩区层、所述第一接触层和所述第二接触层均为本征Si类型。 6.根据权利要求1所述的锗硅光电探测器，其特征在于，所述第三欧姆接触层为重掺杂Ge类型。 7.根据权利要求1所述的锗硅光电探测器，其特征在于，所述电荷收集区为轻掺杂Si类型。 8.根据权利要求1所述的锗硅光电探测器，其特征在于，所述电荷收集层划分为第一区域、第二区域和第三区域； 所述第一区域位于所述第二区域和所述第三区域之间； 其中，所述第二区域和所述第三区域的掺杂类型相同，且所述第一区域和所述第二区域的掺杂类型相反。 2

硅光电探测器光谱响应度测量标准装置

硅光电探测器光谱响应度测量标准装置 张建民林延东邵晶樊其明 (中国计量科学研究院，北京100013) 摘要本文介绍了硅光电探测器光谱响应度测量的原理和装置，描述了相对和绝对光谱响应度标定方法，详细分析了引起标定误差的因素和误差合成，简要分析了国际比对结果。本装置的波长范围为300～1000nm，相对光谱响应的不确定度(1σ)为0.21%～0.86%，绝对光谱响应的不确定度(1σ)为0.25%～0.87%。 关键词：光电探测器相对光谱响应度绝对光谱响应度 硅半导体材料和硅光电器件工艺的发展，使硅光电探测器的灵敏度、温度系数、表面均匀性和稳定性等都达到了相当完善的程度。它已经在光学测量方面成为普遍采用的传感器，在光度、色度、光谱辐射和激光辐射等精密光学测量领域尤其受到重视。几乎在所有的测量中均要求精确测定它的光谱响应度，因此，建立硅光电探测器的光谱响应度测量标准装置是十分必要的〔1，2〕。 1 测量原理 光电探测器的光谱响应度分为绝对的和相对的两类〔3〕。绝对光谱响应度又分为辐通量响应度和辐照度响应度。 绝对光谱辐通量响应度定义为：在规定的波长λ上，光电探测器输出的短路电流I(λ)与入射到该探测器的辐通量(功率)之比： (λ)定义为：在规定的波长λ上，光电探测器输绝对光谱辐照度响应度R E 出的短路电流I(λ)与照射到该探测器表面的辐照度E(λ)之比： 相对光谱响应度R(λ)系指绝对光谱响应度在某一特定波长λ 上进行归一 化的光谱响应度： 硅光电探测器光谱响应度的测量和标定分两步进行：首先，在光谱响应度标准装置上，通过与无光谱选择性参考探测器的比较，标定相对光谱响应度；然后

光电探测器简介、现状及分析

光电探测器的发展现状及分析 摘要 概述了光电探测器的分类和基本原理,并从材料体系的选择和器件的主要应用等方面阐述了光电探测器国内外研究现状,预测了硅基雪崩光电探测器在军事和激光雷达等方向的应用前景 关键词光电探测器分类原理发展现状 一光电探测器原理 光子型探测器( photｏｎdeｔector) 利用外光电效应或内光电效应制成的辐射探测器,也称光电型探测器。探测器中的电子直接吸收光子的能量,使运动状态发生变化而产生电信号,常用于探测红外辐射和可见光。 用外光电效应制成的光子型探测器是真空电子器件,如光电管、光电倍增管和红外变像管等。这些器件都包含一个对光子敏感的光电阴极，当光子投射到光电阴极上时，光子可能被光电阴极中的电子吸收,获得足够大能量的电子能逸出光电阴极而成为自由的光电子。在光电管中,光电子在带正电的阳极的作用下运动,构成光电流。光电倍增管与光电管的差别在于，在光电倍增管的光电阴极与阳极之间设置了多个电位逐级上升并能产生二次电子的电极(称为打拿极）。从光电阴极逸出的光电子在打拿极电压的加速下与打拿极碰撞，发生倍增效应,最后形成较大的光电流信号。因此，光电倍增管具有比光电管高得多的灵敏度。红外变像管是一种红外-可见图像转换器,它由光电阴极、阳极和一个简单的电子光学系统组成。光电子在受到阳极加速的同时又受到电子光学系统的聚焦,当它们撞击在与阳极相连的磷光屏上时,便发出绿色的光像信号 特点：入射光子和材料中的电子发生各种直接相互作用即光电子效应 所用的材料：大多数为半导体。 根据效应发生的部位和性质分为 1. 外光电效应:发生在物质表面上的光电转化现象,主要包括光阴极直接向外部发射电子的现象。典型的例子是物质表面的光电发射。这种效应多发生于金属和金属物。 ２. 内光电效应:指发生在物质内部的光电转化现象，特别是半导体内部载流子发生效应，这种效应多发生于半导体内。

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。

半导体光电探测器

Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体光电探测器的新进展 发布日期:2009-01-07 我也要投稿!作者:陈良惠院士阅读: [ 字体选择：大中小] 1148 以下为陈良惠院士在我协会主办的2008中国光电产业发展论坛上的发言，略图。感谢陈院士！ 1 引言 光电探测器是一种把光辐射信号转变为电信号的器件，其工作原理是基于光辐射与物质的相互作用所产生的光电效应。由于光电探测器种类多，发展迅速，我们仅聚焦于应用需求迫切而进展飞速的研究热点——Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体光电探测器的研究进展。 众所周知，经济社会信息化和武器装备信息化的重要基础是核心器件。核心器件是电子元器件中技术含量最高，投入最多，采购风险最大的核心部分，它是信息化的基础，不管对国民经济信息化的影响，还是对信息化武器装备的有无、性能指标的高低、质量可靠性的好坏起着至关重要的作用，是国家综合实力和科技水平的具体体现。 2 基于Ⅲ-Ⅴ族半导体的焦平面探测器的重要优势 可见光谱区探测是基于硅材料的CCD，在其两侧，长波侧处于红外区，包括短波红外、中波红外、长波红外以及超长波红外等，短波侧为紫外区，该两区的探测都可为Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体光电探测器所覆盖，如下图所示。 探测器吸收光谱图 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体是由元素周期表中Ⅲ族和Ⅴ族元素合成的化合物半导体的总称，包括二元的GaAs、InP、GaSb等，三元的AlGaAs、InGaAs、GaAsSb等和四元InGaAsP、AlGaInP、GaInNAs、GaInAsSb等，而作为第三代半导体的GaN、AlGaN、InGaN和AlGaInN等应该也属于Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体。 传统的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体由于衬底材料、器件结构的外延技术以及器件工艺技术的成熟、大面积均匀和价廉，成为全光谱探测器的首选材料。 3 GaAs基量子阱红外探测器 (1)量子阱红外探测器简介 量子阱红外焦平面(QWIP)利用MBE、MOCVD薄膜生长技术，交替生长作为势阱层的GaAs （或InGaAs）材料和作为势垒层的A1GaAs(或GaAs)材料，通过改变量子阱宽度和势垒高度对带隙宽度进行人工剪裁，从而可用于大气窗口3-5 m和8-14 m红外的探测。 其探测机理是利用半导体材料的子带跃迁，实现红外光的吸收，量子阱导带内基态电子(或空穴)对红外辐射作用下，向高能带跃迁，并在外电场作用下作定向运动，从而形成与入射光强成正比的光电流。 在当前以大面阵、多色等定义的第三代红外焦平面器件中，GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器得到了重要应用，与传统的HgCdTe红外探测器相比，它具有以下的优越性： ⑴由于III-V半导体研究的历史较长，目前已有优质的大尺寸的单晶衬底材料和晶片，其外

光电探测器的应用

光电探测器的应用 摘要：光电探测技术利用光源在目标和背景上的反射或目标、背景本身辐射电磁波的差异来探测、识别目标并对它们进行跟踪、瞄准。光电探测设备与电子、雷达、声、磁等探测装备相辅相成，互为补充，各有特点，共同组成一个完整的战略、战术侦察探测体系。 目前，光电探测主要分为可见光探测、微光探测、红外探测、激光侦察、光电综合探测、卫星光电探测、机载光电探测、舰载光电探测和车载光电探测等多种。 1873年，英国W.史密斯发现硒的光电导效应，但是这种效应长期处于探索研究阶段，未获实际应用。第二次世界大战以后，随着半导体的发展，各种新的光电导材料不断出现。在可见光波段方面，到50年代中期，性能良好的硫化镉、硒化镉光敏电阻和红外波段的硫化铅光电探测器都已投入使用。60年代初，中远红外波段灵敏的Ge、Si掺杂光电导探测器研制成功，典型的例子是工作在3～5微米和8～14微米波段的Ge:Au（锗掺金）和Ge:Hg光电导探测器。60年代末以后,HgCdTe、PbSnTe等可变禁带宽度的三元系材料的研究取得进展。 所谓光电导探测器就是利用半导体材料的光电导效应制成的一种光探测器件。所谓光电导效应，是指由辐射引起被照射材料电导率改变的一种物理现象。光电导效应是内光电效应的一种。当照射的光子能量hv等于或大于半导体的禁带宽度Eg时，光子能够将价带中的电子激发到导带，从而产生导电的电子、空穴对,这就是本征光电导效应。这里h是普朗克常数，v是光子频率,Eg是材料的禁带宽度（单位为电子伏）。 光电导探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等；在红外波段主要用于导弹制导、红外热成像、红外遥感等方面。光电导体的另一应用是用它做摄像管靶面。为了避免光生载流子扩散引起图像模糊，连续薄膜靶面都用高阻多晶材料,如PbS-PbO、Sb2S3等。其他材料可采取镶嵌靶面的方法，整个靶面由约10万个单独探测器组成。 目前世界上发展比较快的光电探测技术有红外探测技术、激光探测技术以及光电综合探测技术。 红外探测系统中包括红外夜视仪和热像仪两大类。热像仪又称前视红外装置。主动红外夜视仪容易暴露自己，作用距离远，目前基本上被热像仪取代。热像仪是夜视装备中的新秀，目前国外200多种型号的第一代热成像仪装备卫星、车辆、飞机、直升机、舰艇、固定阵地、反坦克武器、防空武器，用于远距离侦察、监视、跟踪和探测伪装、地雷、化学战剂等。 70年代以后，激光测距机、激光目标指示器、激光雷达等激光侦察设备相继在各国三军中使用。第一代激光测距机以红宝石激光器和光电倍增管探测器为基础，在70年代末以后被性能更先进的第二代和第三代激光测距机取代。第二代激光测距主要采用掺铝钇钕石榴石激光器和硅光电二极管或雪崩光电二极管探测器.

光电探测器及应用

要正确选择光电探测器，首先要对探测器的原理和参数有所了解。 1.光电探测器 光电二极管和普通二极管一样，也是由PN结构成的半导体，也具有单方向导电性，但是在电路中它不作为整流元件，而是把光信号转变为电信号的光电传感器件。 普通二极管在反向电压工作时处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相较大，以便接收入射光。光电二极管在反向电压工作下的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增加到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换为电信号，称为光电传感器件。 2.红外探测器 光电探测器的应用大多集中在红外波段，关于选择红外波段的原因在这里就不再冗余了，需要特别指出的是60年代激光的出现极大地影响了红外技术的发展，很多重要的激光器件都在红外波段，其相干性便于移用电子技术中的外差接收技术，使雷达和通信都可以在红外波段实现，并可获得更高的分辨率和更大的信息容量。在此之前，红外技术仅仅能探测非相干红外辐射，外差接收技术用于红外探测，使探测性能比功率探测高好几个数量级。另外，由于这类应用的需要，促使出现新的探测器件和新的辐射传输方式，推动红外技术向更先进的方向发展。 红外线根据波长可以分为近红外，中红外和远红外。近红外指波长为0.75—3微米的光波，中红是指3—20微米的光波，远红外是指20—1000微米的波段。但是由于大气对红外线的吸收，只留下三个重要的窗口区，即1—3,3—5和8—14可以让红外辐射通过。因为有这三个窗口，所以可以被应用到很多方面，比如红外夜视，热红外成像等方面。 红外探测器的分类： 按照工作原理可以分为：红外红外探测器，微波红外探测器，玻璃破碎红外测器，振动红外探测器，激光红外探测器，超声波红外探测器，磁控开关红外探测器，开关红外探测器，视频运动检测报警器，声音探测器等。 按照工作方式可以分为：主动式红外探测器和被动式红外探测器。 被动红外探测器是感应人体自身或外界发出的红外线的。主动式红外探测器一般为对射，红外栅栏等，是探测器本身发射红外线。 按照探测范围可以分为：点控红外探测器，线控红外探测器，面控红外探测器，空间防范红外探测器。 点源是探测元是一个点。用于测试温度，气体分析和光谱分析等 线阵是几个点排成一条线。用于光谱分析等 面阵是把很多个点源放在仪器上形成一个面。主要用于成像。 四象限是把一个点源分成四个象限。用于定位和跟踪。

硅光子计数探测器

PILATUS光子计数探测器 混合像素探测器，为您的实验室精心准备 PILATUS混合像素探测器的设计从理论到现实均达到最佳的数据质量X射线检测。他们带来了两项关键技术，单光子计数和混合像素技术相结合，同步到您的实验室。单光子计数消除所有探测器噪声，并提供卓越的数据。在收集数据时，读数无噪音和暗电流的消失特别具有优势：在实验室中的X射线光源比同步加速时要弱很多，需要更长的曝光时间，并导致较弱的信号。由于没有了暗电流和读数噪音， PILATUS探测器更加适合在实验室使用。混合像素技术可以直接检测X射线，与其他任何探测器技术相比实现了更清晰，更好地解决信号传输问题。加上读取时间短和连续采集的特点，PILATUS探测器可以高效提供优质数据。低功耗和冷却需求，给你一个无忧的、维护量极小探测器系统，。PILATUS探测器系列是专为您在实验室中的需求定制，并提供同步加速器的技术，有无与伦比的价值。利用PILATUS独特的功能，可以从你的最具挑战性的样品获得最佳的数据。 针对您的需求 PILATUS探测器成功推动和同步加速器光束线。PILATUS的独特功能在实验室和相关产业的优势也很明显。根据您在实验室的需求，现在PILATUS的产品阵容，辅以一系列的PILATUS探测器，。固定能量校准和简化的读数电子器件完美匹配了实验室相关要求而且PILATUS完全符合您的预算。混合像素技术和单光子计数，关键的技术，优质的数据和高效率，完全无障碍实施是PILATUS探测器的优势。越来越多的实验室和工业应用的仪器可配备或升级了PILATUS探测器。根据自己的设置或利益自由整合PILATUS，可以从一个现成的仪器变成一个PILATUS OEM合作伙伴

各类光电探测器

各类光电探测器的工作原理、性能特点及主要应用 1、光敏电阻：工作原理：在均匀的具有光电导效应的半导体材料的两端加上电极 便构成光敏电阻。性能特点:具有体积小，坚固耐用，价格低廉，光谱响应范围宽等优点。主要应用：照明灯的光电控制电路，火焰探测报警器，照相机电子快门。 2、真空型光电管：工作原理：当入射光透过真空型光电管的入射窗照射到光电阴 极面上时，光电子就从阴极发射出去，在阴极和阳极之间形成的电场作用下，光电子在极间作加速运动，被高电位的阳极收集。 3、充气型光电管:工作原理：光照生电子在电场的作用下运动，途中与惰性气体 原子碰撞而电离，电离又产生新的电子，它与光电子一起都被阳极收集，形成数倍于真空型光电管的光电流。 4、光电倍增管：工作原理:是在光电管基础上研制的一种光电发射器件。 特点：光电倍增管具有极高的光电灵敏度、极快的响应速度、极低的暗电流 和低噪声，还能够在很大范围内调整内增益。应用:在微光探测、快速光子计数和微光时域分析等领域得到广泛的应用。 5、硅光电二极管：(b) 7、雪崩光电二极管：它利用光生载流子在强电场内的定向运动，产生的雪崩效应获得光电流的增益。特点：具有内增益的探测器，噪声比一般光电二极管要大些。应用：有助于微弱光信号的探测。 8、硅光电池:工作原理:如图3-10所示，当光作用于PN结时，耗尽区内的光生电子与空穴在内建电场力的作用下分别向N区和P区运动，在闭合的电路中将产生输出电

流I L，且负载电阻R L上产生电压降为U。 9、光电三极管：光电三极管的工作原理分为两个过程：一是光电转换；二是光电流 放大。 ?10、色敏光生伏特器件 ?11、光电位置敏感器件（PSD）：当光入射到PSD光敏层上距中心距离为x A时，在入射位置上产生与入射辐射成正比的信号电荷，此电荷形成的光电流通过电 阻p型层分别由电极1与2输出。 12、热敏电阻：工作原理:依据某些材料吸收入射辐射产生升温而引起电阻改变。 特点：①热敏电阻的温度系数大，灵敏度高；②结构简单，体积小。③电阻率高，热惯性小，适宜做动态测量。④阻值与温度的变化关系呈非线性。⑤稳定性好。 13、测辐射热电偶：是利用物质温差产生电动势的效应探测入射辐射的。 14、热释电器件：工作原理:热释电器件是一种利用热释电效应制成的热探测器件。 特点:光谱响应范围宽，对于从紫外到毫米量级的电磁辐射几乎都有平坦的响应，而且响应度都很高，但响应速度较低。