3  P层掺杂离子重分布的数值模拟 13

3.1  数值模型 13

3.2  数值计算结果 14

3.3  小结 15

4  毫秒激光致使PIN光电二极管电性能下降的研究 16

4.1  实验装置 16

4.2  实验结果与讨论 17

4.3  小结 21

结  论 22

致  谢 23

参 考 文 献 24

1  引言

激光与物质相互作用泛指激光束辐照各种介质、材料和结构物(通称靶物质)所发生的物理、化学、生物等现象的研究领域，这里包括激光辐照产生的效应(如光学、电磁学、热学、力学和生物学效应)，以及发生了物理、化学变化的靶物质或周围气体对入射、透射激光束传输和吸收特性产生的反作用。论文网

自从梅曼在1960年研制出世界上第一台激光器以来，激光与硅材料及其相关器件的相互作用一直为人们所关注。硅材料以其本身具有优良的光电学性质，广泛应用与电子器件制备，其中光电探测器，由于其灵敏度高，响应速度快，非接触等优点，广泛应用于工业，航天和军事等领域。而这些探测器在工作波长范围吸收强烈并经常在聚焦环境下工作，极易遭到破坏。因此研究激光对硅光电探测器破坏具有重要意义。关于激光与硅材料及其相关器件的相互作用，国内外的学者都取得了不少的研究成果。

1.1  激光与光电探测器相互作用的研究现状

1.1.1  国外研究状况

1.1.2  国内研究状况

1.2  本文研究的主要工作

综上，激光与光电探测器相互作用机理与数值研究已经取得了很大进展。我们知道激光辐照材料时，材料表面吸收入射激光能量，引起温度升高，产生熔融、气化、喷溅等现象。具体发生哪种现象与辐照材料的激光波长、激光器工作方式、激光强度、以及材料的热物理特性和实验环境条件密切相关。在激光与材料相互作用的热耦合过程中，材料表层吸收入射激光能量转化为热，并通过热传导向材料内部扩散热量，形成温度场。这种温度场可能改变材料的物理性质和结构，甚至导致材料功能失效。因此，研究激光辐照材料产生的温度场和热效应，是开展激光与材料相互作用失效机理和破坏效应研究的基础性工作，它既复杂又有研究意义。

本文将研究长脉冲近红外激光辐照PIN光电二极管时所产生的温度场。利用COMSOL Multiphysics 仿真软件对温度场进行模拟，得到了毫秒激光与PIN光电二极管器件材料相互作用时，中心点的温度随时间变化以及辐照结束时，沿径向和轴向方向的温度分布。同时由于硅的热熔融，会导致掺杂离子浓度的重分布。以温度场为基础，模拟了掺杂离子重分布过程。这些都会对PIN光电二极管产生致命的损伤。因此，研究毫秒激光对PIN光电二极管产生上述损伤的机理，将为光电二极管的激光防护提供技术支持。来!自~优尔论-文|网www.youerw.com

2  毫秒激光辐照PIN光电二极管产生瞬态温度场的数值模拟

2.1  热传学

2.1.1 传热学的基本原理

各种传热过程按其传热方式可分为三种:热传导、热对流、热辐射，它们即可以单独存在，也可以同时发生，在这三种基本方式中，热量传递的物理本质是不相同的。热传导也称为导热，属于热接触传热，是指直接接触的物体各部分间热量传递的现象。