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基于温度变化的量子阱红外探测器探测峰值波长的研究

王忠斌  
【摘要】:随着纳米材料在半导体中的广泛应用以及力电光信号介观转换机理的发展,各种新型的超晶格量子阱器件被设计加工出来。这些纳机电器件在先进技术的支持下会体现出新的特征和性能。本论文以介观压阻效应的基本理论思想为基础,结合温度变化对超晶格材料的影响,研究了不同温度作用下GaAs/AlxGa1-xAs量子阱红外探测器(QWIP)的吸收波长以及光电流峰位所发生的变化。 本文详细介绍了超晶格的结构特征以及不同温度对它的影响,并以此为基础阐述了量子阱红外探测器的理论基础和工作原理,分析了器件的光电特性。论文主要从温度与势阱、势垒宽度和材料带隙这两个方面的关系分析了对器件性能的影响。 主要研究内容如下: (1)对半导体材料应变与温度的关系进行了推导,并利用GaAs、Al0.3Ga0.7As的参数计算了沿超晶格生长方向随温度变化的关系式。 (2)利用GaAs和AlxGa1-xAs材料带隙与温度的关系式,推得势垒高度随温度的变化关系式,进而计算了三种跃迁形式的吸收波长与温度的关系。 (3)运用matlab软件对上述关系式进行了曲线模拟,并直观的分析了每个参数具体的变化趋势和幅度以及对器件影响的大小。 (4)结合光电流谱以及不同情况下得到的三组吸收波长、波数值,分析了光电流峰位的变化。 本论文从理论上讨论了温度变化对QWIP吸收波长和光电流峰位的影响,为解决QWIP的带宽问题提供了一种思路。


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