枕型二维位置敏感探测器(PSD)的研制

摘要

半导体位置敏感探测器PSD(Position Sensitive Detector)是一种基于半导体PN结的横向光电效应,对入射光斑位置及其位置变化进行探测的光电器件,与光电二极管阵列和CCD等离散型位置探测器相比,具有光敏面无探测盲区、分辨率高、信号检测方便、价格便宜等优点,广泛用于距离测量、角度测量、精确定位等,在科学试验和工程检测中具有较高的实用价值。
　　 本文在综述发展枕型二维PSD的原因、阐明本文选题依据之后,首先研究了PSD有关的理论问题。详细地介绍了PSD基于的pn结的纵向光电效应与横向光电效应、Lucovusky方程以及Gear定理的一种证明,并根据Gear定理设计了有效光敏面为8mm×8mm枕型二维PSD。
　　 在制作工艺方面,制作枕型二维PSD的关键在于Gear定理的满足,即单位长度边界电阻应等于光敏区的方块电阻与边框曲率半径的比。在比较半导体工艺中常用的掺杂技术后,由于离子注入的均匀性好,掺杂能精确控制且适合制作浅结,故选用离子注入掺杂方法形成边界与光敏面薄层电阻,并详细介绍了器件制作流程与工艺。
　　 本文还对枕型二维PSD的信号处理技术进行了研究,并对其进行了位置线性度测量,与日本滨松的枕型PSD器件参数比较,我们制作的枕型PSD的位置线性度达到或者优于其标准,达到了设计的目标。
　　 最后,研究了枕型二维PSD的极间电阻与Gear定理之间的关系,可由具体器件的极间电阻确定其单位长度的边界电阻与光敏区方块电阻,从而可以用Gear定理来判别器件的位置线性度,克服了试片法以一概全的缺点。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 光电位置探测器

1.2 发展枕型二维PSD原因

1.3 立题依据

1.4 本文的工作

[参考文献]:

第二章 枕型PSD设计原理

2.1 pn结纵向光电效应与横向光电效应

2.2 Lucovsky方程

2.3 二维PSD的几种结构

2.4 Gear定理及其证明

2.5 枕型结构PSD的设计

[参考文献]

第三章 枕型PSD的制作工艺

3.1 薄层方块电阻

3.2 掺杂工艺

3.2.1 主要掺杂工艺

3.2.2 离子注入

3.3 枕型PSD掩模版的设计

3.4 制作工艺

[参考文献]

第四章 枕型PSD的信号处理与线性度测量

4.1 枕型PSD的信号处理电路

4.2 枕型PSD的位置线性度定义

4.3 枕型PSD的位置线性度测量装置与方法

4.4 二维枕型PSD的线性度的测量

[参考文献]

第五章 枕型PSD的极间电阻与Gear定理的关系

5.1 极间电阻对二维枕型PSD的线性度的影响

5.2 得到系数λ、η的方法

5.3 验证

5.4 小结

[参考文献]

第六章 总结与改进

6.1 总结

6.2 改进

致谢