透明导电薄膜CdIn2O4的研究和高速光电探测器频响的测量

论文摘要

(一)透明导电薄膜CdIn2O4薄膜光电特性的研究 采用射频反应溅射Cd-In靶在玻璃衬底上制备CdIn2O4（CIO）薄膜。理论上阐述了CIO薄膜的导电机理,分析了热处理前后氧空位、掺杂点缺陷和富氧电子陷阱在影响膜的载流子浓度和电子散射中所起的重要作用。同时,分析了高浓度的点缺陷对CIO氧化物薄膜的能带结构产生的重要影响,这些影响主要体现在带尾的形成,Burstcin-Moss（B-M）漂移和带隙收缩。 为了制备低电阻率、高透射率的大面积CIO薄膜,我们分别研究了溅射氧浓度和沉积衬底温度对CIO薄膜光电特性的影响。通过对薄膜的霍尔效应,Seebeck效应的测量,我们得到了薄膜的电学参数。通过对CIO薄膜的光谱进行研究,我们得到了薄膜在紫外、可见和红外区域的光学特性。大量的实验数据分析表明,CIO薄膜的带隙收缩效应对其光学带隙影响很大。为了获得准确的薄膜光学带隙,本文使用拟合法代替外推法确定薄膜的光学带隙。实验表明,当衬底温度T=280℃,氧分压为8%左右时,制备的CIO氧化物薄膜拥有最佳导电性和透光性。 （二）高速光电探测器超宽带频率响应测量技术的研究 利用光的相干特性测量高速光电探测器（诸如GaAs、InGaAs等半导体光电二极管）超宽带频率响应（光外差宽带频率响应测量技术）,分别使用了双激光器技术、单激光器技术和自发辐射技术测量高速光电探测器响应带宽。 在论文中,我们重点研究了单激光器测量频响的技术,对实验封装的三段可调分布布拉格反射（DBR）激光器进行了深入研究。实验研究了可调DBR激光器的光谱特性,并分析了驱动电流噪音对可调DBR激光器线宽的影响。通过线宽和功率谱两种方法校准高速光电探测器的频率响应,测试的带宽高达上百GHz,实验结果证实了该方法的正确性。在利用自发辐射技术测量光电探测器频响时,我们研究了测量系统使用不同类型干涉计对探测器频响测量动态范围的影响。实验证明,系统使用光纤环行延时干涉计可以得到最大的测量灵敏度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 2O₄的制备和光电特性的研究'>第一部分 透明导电薄膜CdIn₂O₄的制备和光电特性的研究
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 透明导电薄膜的发展现状及应用
• 1.3 透明导电半导体氧化物薄膜的特性
• 1.4 本部分论文的主要工作及创新点
• 参考文献
• 2O₄的制备及测试'>第二章 透明导电薄膜CdIn₂O₄的制备及测试
• 2.1 CIO薄膜的制备
• 2.1.1 溅射成膜机理
• 2.1.2 射频溅射CIO薄膜的制备
• 2.2 CIO薄膜的测试
• 2.2.1 CIO薄膜XRD结构分析
• 2.2.2 方块电阻测量
• 2.2.3 霍尔效应测量
• 2.2.4 赛贝克系数测量
• 2.3 本章小结
• 参考文献
• 2O₄电学和光学特性的研究'>第三章 透明导电薄膜CdIn₂O₄电学和光学特性的研究
• 3.1 CIO薄膜的导电机制
• 3.2 CIO薄膜的电学特性
• 3.2.1 氧浓度对CIO薄膜电学特性的影响
• 3.2.2 衬底沉积温度对CIO薄膜电学特性的影响
• 3.3 CIO薄膜的光学特性
• 3.3.1 CIO薄膜的能带结构
• 3.3.2 CIO薄膜的光学带隙的确定
• 3.3.3 衬底沉积温度对CIO薄膜光学带隙的影响
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 结论和展望
• 第二部分 高速光电探测器超宽带频率响应的测量
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高速光电探测器的发展
• 1.3 高速光电子器件测量技术的发展
• 1.4 本部分论文的主要工作及创新点
• 参考文献
• 第二章 波长可调谐DBR激光器的封装与测试
• 2.1 波长可调谐激光器的发展及应用
• 2.2 可调DBR激光器的工作原理
• 2.3 可调DBR激光器的封装结构
• 2.4 可调DBR激光器光谱特性的测量
• 2.4.1 可调DBR激光器的光谱调谐特性
• 2.4.2 可调DBR激光器的波长转换时间测量
• 2.4.3 可调DBR激光器的线宽特性
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 第三章 光外差技术在高速光探测器频响测量中的应用
• 3.1 光外差探测的基本原理
• 3.2 激光器拍频法测量高速探测器的频响
• 3.3 利用可调DBR激光器测量高速探测器的频响
• 3.3.1 利用线宽校准高速光探测器频响
• 3.3.2 使用功率谱测量高速光探测器频响
• 3.4 利用放大自发辐射测量高速光探测器频响
• 3.4.1 自发辐射光源
• 3.4.2 放大自发辐射强度噪音技术
• 3.4.3 利用放大自发辐射测量高速光电探测器频响
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 结论和展望
• 在学期间研究成果
• 致谢