同质结远红外/太赫兹探测器的研究及可靠性评估

高性能的太赫兹探测器是太赫兹技术研究的重点，具有广泛的应用前景。同质结内发射功函数远红外/太赫兹探测由于其结构简单、探测的截止波长任意可调、材料和工艺成熟，已经成为太赫兹探测器中的一个重要分支，受到了广泛关注。与另外一种波长可以很方便调节的n-GaAs量子阱红外探测器相比，GaAs 同质结远红外/太赫兹探测器的入射光可以采用正入射的方式，这使得这种器件在大规模阵列的应用上具有了独特的优势。然而，到目前为止GaAs 同质结远红外/太赫兹探测器仍然有许多性能没有做过细致研究，离实际器件应用的要求还存在一定的差距。.目前本课题针对GaAs 同质结远红外/太赫兹探测器研究现状，重点解决了以下几方面的问题：（1）针对优化后的n-GaAs以及p-GaAs同质结远红外/太赫兹探测器分别设计了具有工艺可行性的谐振腔。（2）制备出了几个GaAs同质结远红外/太赫兹探测器器件及谐振腔增强的GaAs同质结远红外/太赫兹探测器；（3）从理论上探讨了光栅耦合的n-GaAs同质结远红外/太赫兹探测器的性能，最高量子效率可达到30%；（4）从理论上研究了探测器的响应率、探测率和偏压、温度、光谱频率的关系，得到了最佳工作偏压(10-40mV)、最佳工作温度(< 8K)和最大探测率(4.1×1010 cm Hz1/2/W)。得到通过施加一对匹配的反射镜来构造谐振腔的设计，极限探测率和响应率分别为5.7×1010 cm Hz1/2/W、25.9 A/W。（5）通过实验重点研究不同结构和材料参数对GaAs同质结远红外/太赫兹探测器的性能影响，包括器件的暗电流特性、光电流特性、光谱响应、噪声特性以及辐照特性等。通过光学、电学以及噪声测量等多种非破坏性的测量手段的有机结合，进行了GaAs同质结远红外/太赫兹探测器的可靠性评估及性能评估。实验发现，谐振腔增强的GaAs同质结远红外/太赫兹探测器在性能上确实比无谐振腔的器件有大幅度的提高。这为此种同质结远红外/太赫兹探测器的最终实际应用提供依据。