p型掺杂抑制共振隧穿二极管近红外探测器电流研究

本文主要探讨了共振隧穿二极管（Resonant Tunneling Diodes, RTDs）在近红外探测器中的应用及其面临的问题。近红外探测器，尤其是基于RTDs的设计，由于其焦平面阵列（FPAs）的特性，通常伴随着较大的本征电流（Eigen Current），这对探测器的性能和效率产生了负面影响。为了解决这一问题，研究人员提出了一种创新的方法，即通过在共振隧穿二极管的双势垒结构（Double Barrier Structure, DBS）中引入p型掺杂来实现电流的有效抑制。 p型掺杂是一种半导体工程策略，它通过增加施主杂质原子（如硼或磷）的数量，改变半导体材料的能带结构，从而改变电子的行为。在本研究中，作者利用有限元软件进行数值模拟，对单势垒、双势垒以及不同掺杂浓度的p型掺杂情况进行深入研究。结果显示，对比非掺杂的双势垒结构，当对其进行p型掺杂后，探测器的隧穿峰值电流显著降低，大约减少了两个数量级。这意味着掺杂有效地减少了电流的穿透效应，提高了探测器的响应特性。 随着p型掺杂浓度的增加，器件的本征电流呈现出线性减小的趋势，这表明掺杂浓度是控制电流的关键参数。通过实验制备和测试验证了理论模拟的结果，证实了p型掺杂对抑制共振隧穿二极管近红外探测器的本征电流具有明显的效果。这一发现对于提升这类探测器的灵敏度和选择性具有重要意义，因为它允许设计出更优化的探测器结构，以适应各种近红外波段的应用，如遥感、通信和生物医学成像等领域。 总结来说，这篇论文的核心内容是关于共振隧穿二极管近红外探测器的电流控制技术，特别是在双势垒结构中利用p型掺杂作为有效抑制手段的研究。通过理论模拟和实验验证，作者揭示了这一新型设计在提高探测器性能上的潜力，为未来的纳米光电探测器研发提供了有价值的技术路线。