[发明专利]优化阻挡杂质带太赫兹探测器响应带宽的方法

说明书

本发明提供了一种优化阻挡杂质带太赫兹探测器响应带宽的方法，包括：首先通过数值模拟及数据拟合得到探测器响应带宽关于不同吸收层厚度的函数式，进而根据所述函数式及设计的最优响应带宽提取出最佳吸收层厚度，则按照该厚度制作的阻挡杂质带探测器可使探测器响应带宽达到最优。本发明的优点在于，可以针对不同材料体系及不同工艺条件得到的阻挡杂质带探测器提取出相应的最佳吸收层厚度，由此设计并制作的探测器响应带宽将具有最优值，从而避免为了优化响应带宽而进行反复试片，极大地缩短了研发周期并降低了研发成本。

技术领域

本发明涉及半导体光探测器技术，具体地，涉及一种优化阻挡杂质带太赫兹探测器响应带宽的方法。

背景技术

太赫兹辐射是指频率在0.3～10THz范围内的电磁波，它在电磁波谱中位于微波与红外之间，具有穿透性强、安全性好、分辨率高及定向性优的特点。太赫兹成像及光谱技术作为当前主流的太赫兹技术，在人体安检、无损探伤、物质鉴定、大气监测、天文观测等领域均具有无可取代的应用价值。太赫兹技术能否取得应用的关键在于其核心探测器的性能是否满足应用要求，因此发展高性能太赫兹探测器成为推动太赫兹技术进步的主导力量。阻挡杂质带(BIB)太赫兹探测器是光电探测器家族的一员，它凭借灵敏度高、阵列规模大、探测谱段宽的优势受到世界各国的广泛青睐，在天基、高海拔陆基及机载太赫兹探测系统中成功取得了应用。例如：1995年欧洲发射的ISO卫星采用了1×12元BIB探测器；2003年美国发射的SIRTF卫星采用了128×128元BIB探测器；2004年日本发射的ASTRO-F卫星采用了256×256元BIB探测器。

BIB探测器的功能结构包括重掺杂的吸收层与本征的阻挡层，它们夹于正负电极之间，扮演着不同的角色。吸收层的职责是将太赫兹光子转化为光生载流子，具有增强响应的作用；阻挡层的职责是抑制暗态载流子，具有降低噪声的作用。响应带宽作为BIB探测器的关键性能指标，定义为归一化响应谱曲线的半高全宽，其数值大小可由吸收层直接决定，表征了探测器的频率响应范围。实际应用中，探测器的最优响应带宽取决于待测目标的发射谱，因此为了获取最优响应带宽，现有技术是将BIB探测器进行多次试片后择优选用，时间与经济成本均较高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种优化阻挡杂质带(BIB)太赫兹探测器响应带宽的方法，从BIB探测器的性能着手研究，考察吸收层厚度对响应带宽的影响，所得结果将会对该探测器的优化设计具有一定的指导意义。

根据本发明提供的优化阻挡杂质带太赫兹探测器响应带宽的方法，包括如下步骤：

步骤1：构建阻挡杂质带BIB探测器的结构模型；

步骤2：根据BIB探测器的结构模型构建相应的物理模型；

步骤3：生长实验测量样品，提取BIB探测器的物理模型的关键材料参数，完成BIB探测器数值模型的构建；

步骤4：将太赫兹辐射从正面垂直照射到太赫兹探测器上，并根据步骤3提取到的物理模型的关键材料参数选取一个能使太赫兹探测器正常工作的固定偏压U_F，由步骤3构建的数值模型得到当正电极偏压U_A＝U_F时太赫兹探测器的响应谱曲线，所述响应谱曲线即为太赫兹探测器响应率R随光子频率ν变化的曲线；

步骤5：改变步骤4所述的数值模型的吸收层厚度，得到当正电极偏压U_A＝U_F时，不同吸收层厚度对应的太赫兹探测器响应谱的一系列曲线；

步骤6：将步骤5得到的当正电极偏压U_A＝U_F时，不同吸收层厚度对应的太赫兹探测器响应谱的一系列曲线进行峰值归一化处理，得到当正电极偏压U_A＝U_F时，不同吸收层厚度对应的太赫兹探测器归一化响应谱的一系列曲线；