【摘 要】
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硅基PIN探测器是一种高敏感度的电子器件,它具有灵敏度高、体积小、响应快等优点,广泛应用于光电探测领域,例如:医疗、通信、测距、打印等等。光电探测器在探测激光信号时会受到损伤,导致探测器的光电性能下降,对探测器的探测效果产生极大地影响,因此研究毫秒脉冲激光辐照硅基PIN探测器的恢复时间具有十分重要的意义。论文以硅基PIN探测器为研究对象,宏观上以温升变化和光生电流变化为切入点,微观上以非平衡载流子
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硅基PIN探测器是一种高敏感度的电子器件,它具有灵敏度高、体积小、响应快等优点,广泛应用于光电探测领域,例如:医疗、通信、测距、打印等等。光电探测器在探测激光信号时会受到损伤,导致探测器的光电性能下降,对探测器的探测效果产生极大地影响,因此研究毫秒脉冲激光辐照硅基PIN探测器的恢复时间具有十分重要的意义。论文以硅基PIN探测器为研究对象,宏观上以温升变化和光生电流变化为切入点,微观上以非平衡载流子寿命为切入点,开展了不同条件下毫秒脉冲激光辐照硅基PIN探测器引起软损伤后,其恢复时间的变化规律研究,分析了毫秒脉冲激光对硅基PIN探测器恢复时间的影响机理。根据经典热传导方程、热辐射和热对流的基本公式以及半导体物理的基本方程,建立了毫秒脉冲激光辐照下硅基PIN探测器的温升模型和恢复时间模型。利用COMSOL Multiphysics软件对硅基PIN探测器在毫秒脉冲激光辐照下的温升和恢复时间进行了数值模拟,得到的仿真结果表明,硅基PIN探测器的恢复时间主要是与温度变化有关;能量密度不变时,脉冲宽度越大,恢复时间越短;脉冲宽度不变时,能量密度越大,恢复时间越长,材料越容易受到损坏。搭建了实验平台,在线测量了探测器的表面温度、光生电流以及恢复时间的变化,离线测量了损伤后硅基PIN光电探测器的形貌、响应度以及暗电流。结合理论和实验研究结果,实现对温升、光生电流及恢复时间的定量分析,研究温度对恢复时间的影响规律和内在联系。上述实验测试结果与理论研究结果具有较高的一致性。本文的研究工作可为改善硅基PIN光电探测器的抗激光加固措施提供一定的理论依据和实验参考。
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