1550nm半导体激光雷达成像探测器的研制

论文摘要

金属-半导体-金属（Metal-Semi conductor-Metal）光电探测器作为激光雷达成像系统核心器件,具有以下优点：制作工艺简单,便于大规模集成制作面阵探测器。器件本证电容值较小。响应时间在PS量级,噪声小本文先从MSM-PD光电特性入手,以能带理论为主要理论依据,探讨了该器件的结构特点和基本的光学、电学特性。结合现有的实验手段,主要在以下几个方面开展工作1.以MSM光探测器能带理论为主要理论依据解释了InGaAs MSM光探测器的基本工作原理；2.采用金属有机物化学气相淀积（MOCVD）方法在InP衬底上生长高质量的铟镓砷（InGaAs）外延层；3.根据雷达成像探测器的要求和现有的实验条件,经过光刻、金属蒸镀剥离、SiN淀积、离子刻蚀、金丝键合和切片封装等工艺流程完成响应波长在1550nm的雷达成像探测芯片；4.完成了器件一些参数的测试,其中包含I-V特性、频率特性、光电混频、成像等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 研究的背景
• 1.1.2 成像激光雷达介绍
• 1.1.3 激光雷达探测原理
• 1.1.4 MSM探测器
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 MSM基本原理和结构设计
• 2.1 器件工作原理
• 2.2 MSM器件能带结构
• 2.3 器件电流-电压特性
• 2.4 MSM探测器电容-电压特性
• 2.5 MSM结构探测器主要的参数
• 2.6 MSM探测器瞬态特性分析
• 2.6.1 高频分布参量分析
• 2.6.2 MSM的高频等效电路模型
• 2.7 本章小结
• 第三章 器件制作的相关工艺
• 3.1 生长工艺介绍
• 3.1.1 MOCVD原理
• 3.1.2 MOCVD设备介绍
• 3.2 光刻工艺介绍
• 3.2.1 接近式和接触式光刻
• 3.2.2 投影式光刻
• 3.3 光刻胶技术
• 3.4 刻蚀技术简介
• 第四章 器件的制作和封装
• 4.1 MSM材料选取
• 4.1.1 典型红外材料介绍
• 4.1.2 InGaAs材料特性
• 4.2 MSM结构设计
• 4.3 器件制作工艺流程
• 4.3.1 光刻工艺流程
• 4.3.2 磁控溅射SiN薄膜
• 4.4 金丝键合
• 4.5 本章小结
• 第五章 芯片的性能测试
• 5.1 探针测试
• 5.2 光生电流测试
• 5.3 脉冲响应时间测试
• 5.4 混频实验
• 5.4.1 管壳测试
• 5.4.2 不同的调制频率下混频测试
• 5.5 测距成像成验
• 第六章 结论
• 6.1 全文总结
• 6.2 下一步工作设想
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢