多晶铅盐光电探测器的多尺度材料到系统建模
介观与纳米尺度物理
2020-01-08 v1 材料科学
摘要
我们提出一种基于物理的多尺度材料到系统模型，用于多晶 PbSe 光电探测器，将基础材料特性与电路级性能指标联系起来。从实验观测的薄膜结构和电学表征出发，我们首先建立能带结构模型，解释敏化薄膜中的载流子类型反转和长载流子寿命。光敏薄膜独特的能带结构导致生成的载流子分离，空穴迁移至反转的 PbSe|PbI_2 界面，而电子被俘获在薄膜晶粒间区域内部。这些流动共同构成了光电导的二电流理论，定量刻画了这些薄膜中的 I-V 关系。为捕捉像素缩放和少数载流子阻挡效应，我们基于相对功函数差异建立了探测器薄膜与金属接触的模型。我们还建立了迁移率、寿命、量子效率、噪声等多种物理参数的详细模型，将响应度 R 和比探测率 D* 等探测器性能指标与材料特性和工作条件紧密关联。我们开发了基于 Verilog-A 的紧凑 SPICE 模型，可直接与先进数字 ROIC 单元设计结合，用于模拟和优化高性能焦平面阵列（FPA），后者在快速扩张的自动驾驶、物联网、安全和嵌入式应用市场中是关键组件。
引用
@article{arxiv.1806.02933,
title = {A Multiscale Materials-to-Systems Modeling of Polycrystalline Pb-Salt Photodetectors},
author = {Samiran Ganguly and Moonhyung Jang and Yaohua Tan and Sung-Shik Yoo and Mool C. Gupta and Avik W. Ghosh},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.02933},
year = {2020}
}
备注
9 pages, 8 figures. Submitted to IEEE Photonics Journal