随着光伏探测器在傅里叶变换红外(FTIR)光谱探测领域的广泛应用, 光伏型器件的响应非线性现象逐渐成为影响FTIR光谱反演精度的关键问题。文章对光伏探测器的响应非线性进行研究, 首先, 总结了光伏探测器的一般原理与等效电路; 然后, 对导致探测器出现响应非线性的内部效应与外部因素进行分析; 最后, 总结了内外因素之间的关联, 并在结论中给出了对探测器进行非线性校正的工作方向。这对揭示半导体器件对不同通量辐射的响应规律、对于改善研究光伏探测器的非线性问题以及提高FTIR光谱探测精度具有重要的意义。

对于芯片加速寿命可靠性试验来说，温度是其中最重要的一环。首先，立足于芯片可靠性试验中温度的变化，探究高温烘烤对InSb红外探测器芯片光电性能的影响；然后对盲元的类型进行了分类，并总结出了像元损伤的可能原因；最后利用有限元分析软件对探测器结构进行了热应力仿真和分析，进一步明确了芯片碎裂的机理。由仿真结果可知，芯片中心位置受力较大，其值在680 MPa左右，这与InSb探测器中心位置易发生疲劳失效现象相吻合。提供了一种研究InSb探测器失效机理的新思路，对于高性能InSb红外探测器的研制具有一定的实际指导意义。

为研究光伏探测器瞬态响应特性在短脉冲激光作用下的变化规律, 以一种室温下零偏压工作的HgCdTe光电二极管为实验对象, 测量了该器件对脉冲宽度约16 ns的不同强度响应波段内激光的响应信号波形。在探测器的对数线性响应区内, 随着入射激光能量密度从约7.2 nJ/cm2增大到75 μJ/cm2, 响应波形的宽度逐渐增大, 半高宽约由55 ns增大到235 ns, 底宽约由170 ns增大到380 ns。脉冲响应波形的展宽意味着器件的瞬态响应特性发生了退化。通过分析强注入条件下光电二极管准中性区光生载流子扩散过程, 以及结电场与结电容变化对过剩载流子输运过程的影响, 对上述光伏探测器瞬态响应特性退化的特征进行了机理解释。

研究了光伏型HgCdTe中波探测器的暗电流与烘烤时间的关系特性.编写了一种适用于n-on-p型的中波HgCdTe红外探测器的解析拟合程序.结合暗电流的主导机制有扩散机制、产生复合机制、带间直接隧穿机制和陷阱辅助隧穿机制.通过对样品不同烘烤时间的R-V曲线的解析拟合, 得到了它们的暗电流成分, 提取了6个特征参数.通过对比不同烘烤时间特征参数的变化, 分析了烘烤对器件的影响.

对中波碲镉汞光伏探测器进行了实时gamma 辐照效应研究.通过在辐照过程中对器件的电流—电压特性曲线进行测试,得到了器件电学性能随着gamma辐照剂量的变化.研究发现器件在辐照过程中表现出两种典型的辐照效应: 电离效应和位移效应.电离效应可以通过辐照过程中类似光电流的产生来表现出来,而位移效应则通过辐照过程中器件串联电阻的增加来体现.两种效应都表现为总剂量效应.分析认为,由于位移效应引入的辐照损伤随着辐照剂量的增加越来越多,辐照电离效应产生的自由载流子产额随之逐渐降低,说明随着辐照剂量增加,电离效应逐渐降低,而位移效应则逐渐增强,导致器件性能衰退.

采用等温气相外延方法(Isothermal Vapor Phase Epitaxy, ISOVPE)在CdZnTe衬底上生长出碲镉汞外延材料。 在此基础上研制出在近室温条件下工作、具有集成浸没透镜结构的碲镉汞光伏器件, 器件的工作波段为2.5 m～3.2 m。由于采用ISOVPE工艺生长的碲镉汞外延材料的组分梯度较大, 文中采用多次湿法腐蚀-透射光谱测试的方法对材料的截止波长进行较精确的定位。在CdZnTe衬底上采用单点金刚石工艺得到直径为1.5 mm的超半球结构集成浸没透镜, 然后利用激光诱导电流(LBIC)测试方法评价加工浸没透镜前后的器件光学响应面积。通过比较透镜加工前后器件的电流-电压特性曲线, 对浸没透镜加工过程的影响进行了评价, 发现透镜加工完成后器件的零偏压电阻略有增加, 这与超半球结构会减小器件的辐射入射角相符合。在透镜加工前后对器件的黑体信号和噪声进行了测试, 发现具有浸没透镜的器件的信号比之前增加了20～30倍, 其噪声由于零偏压电阻的增加而略有降低。因此器件的黑体探测率实现了最高达4倍的增加。

利用自主的分子束外延(MBE)技术在CdZnTe(111)基底上生长PbTe半导体探测器材料, 通过在PbTe薄膜上沉积In2O3透明导电薄膜、ZnS绝缘保护层和In薄膜做电极, 制成PbTe结型中红外光伏探测器．在77 K温度下, 器件响应波长为1.5～5.5 μm, 实验测量的探测率为2×1010 cm·Hz1/2W-1, 由R0A值计算的探测器峰值探测率达到4.35×1010 cm·Hz1/2W-1．随着温度的升高, 截止波长发生蓝移, 探测率降低．分析了影响探测器探测率和R0A值的主要因素．

把碲镉汞(HgCdTe)光伏探测器的零偏压结电阻R0和结电容Cd的交流测试法与124A型锁相放大器的特点结合起来, 提出了一种新颖的R0和Cd测量方法。该方法简单易行, 而且能准确测量出高阻R0≥1 k?)HgCdTe光伏探测器的零偏压结电阻R0、结电容Cd、响应时间?和面阻抗(R0A)等参数, 并采用标准探测器估算出该系统的测试误差(＜5%)。这种方法还可以用来测量其他材料光伏探测器的零偏压结电阻和结电容。

对采用单层ZnS和双层CdTe/ZnS两种钝化层结构的长波碲镉汞光伏器件进行了实时γ辐照效应研究.通过辐照过程中实时测试器件的电流－电压特性, 发现随着辐照剂量的增加, 两种器件表现出不同的辐照效应.结合光伏器件的电流机制分析, 对器件的电阻－电压曲线进行数值拟合, 发现器件的主要电流机制在偏压较大时为间接隧道电流, 在偏压较小及零偏压附近时为产生－复合电流.对辐照前后器件的电阻－电压曲线进行对比分析, 认为CdTe/ZnS双层钝化结构有助于降低辐照位移效应的影响, 使得器件间接隧道电流随辐照剂量无明显的增加；同时发现辐照电离效应的影响与器件材料的初始性能参数密切相关, 拟合得到ZnS单层钝化结构的器件具有较高的少子产生－复合寿命, 受电离效应的影响较大, 导致其产生－复合电流随着辐照剂量增加持续增大.

温度烘烤是pn结型器件加速实验的常用方法之一。针对室温工作的短波碲镉汞(HgCdTe)红外探测器开展了真空烘烤实验研究。实验样品分为四组, 对应的烘烤温度分别为60 ℃, 70 ℃, 80 ℃和90 ℃。在实验前后测试了器件的R-V特性曲线, 并进行了R-V特性的理论拟合分析。分析结果表明真空烘烤对器件的影响主要表现在三个方面：串连电阻的增大、隧道电流效应的减弱及产生复合效应的增强。串连电阻的增大主要是由于电极接触电阻在长时间温度烘烤下增加引起的。温度烘烤可以消除能带内的缺陷能级, 从而削弱间接隧道电流对I-V特性的影响。分析推测较高温度的烘烤会损伤器件表面钝化膜的质量, 从而使得器件的产生复合寿命降低。