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碲镉汞(MCT)红外探测器是最重要的红外探测器之一。目前，国内MCT红外探测器水平与国际先进水平还存在一定差距，难以满足我国红外技术发展的需要。然而，由于红外领域的敏感性，国外对我国实行技术上的封锁，因此发展红外光电子材料和器件只能走独立自主的道路。MCT器件的制作非常复杂，周期长且价格昂贵，这使得器件模拟技术成为器件发展的一个重要工具。通过器件模拟技术，人们能知道是什么物理因素制约了探测器性能，从而改善器件性能。它不仅减少了开发的费用，而且为提高产品的质量、可靠性和性能，为器件的优化提供了一种切实可行、省时省力的方法。器件模拟技术已经成为MCT器件设计和制作中的一个重要过程。
为加快MCT器件的发展，缩短与国际先进水平的差距，建立与我国自身工艺条件下的材料器件水平相适应的器件模拟平台是十分必要的。本论文正是以此为目的，致力于建立并应用适用于MCT器件模拟的解析模型和数值模型，对我国第二代和第三代探测器进行性能分析、优化和设计；其主要内容如下：
1.MCT光伏探测器的建模研究。建立了适用于MCT器件的载流子浓度近似模型，将MCT材料的导带非抛物线性和载流子简并效应考虑到器件性能模拟当中；并利用解析模型研究了MCT材料的这两种特性对器件暗电流特性的影响。
2.同质MCT光伏探测器的电学性能分析。建立了同质MCT长波探测器的暗特性分析方法，以及提取参数的误差分析方法；使用该方法不仅能分析影响器件性能的暗电流机制，还能提取器件的物理参数。使用该方法对长波器件的变温性能进行了分析研究，获得了器件物理参数随温度的变化规律；并拟合提取了大量长波MCT器件的基本物理参数，获得了反映我所自身工艺条件下MCT器件物理参数值的统计性结果。
3.异质MCT光伏探测器的特性分析。利用数值模型理论分析了MCT异质结的能带结构，研究了pn结与组分结相对位置以及界面电荷密度对器件能带结构的影响，并提出了能带结构的优化设计规律。使用商用软件验证了自编一维数值程序的正确性；利用该程序定量计算了不同组分缓变长度的异质结器件的动态电阻和量子效率，进而得到组分缓变长度对器件性能的影响规律；对应最佳性能器件的组分缓变长度与能带结构优化设计的结果一致。
4.MCT光伏探测器的优化设计研究。通过建立MCT材料参数库，将DESSIS软件应用于MCT器件模拟。研究了器件吸收层厚度以及界面电荷对器件光响应的影响；理论上得到了吸收层最佳厚度值及降低界面电荷影响的途径。研究设计了一种能够降低平面结型MCT焦平面阵列光串音的新型结构，在理论上验证了在平面结型MCT焦平面阵列上应用微透镜的可行性，提出了微透镜结构参数的设计思路。对单元中波/中波双色探测器的优化设计进行了探索；并对国际上几种主流结构的双色探测器进行了理论模拟和优化设计，理论上获得了最优器件结构。