p-GaN/Al0.35Ga0.65N/GaN应变量子阱肖特基紫外探测器

报道了p-GaN/Al0.35Ga0.65N/GaN应变量子阱结构的肖特基紫外探测器的制备及性能.器件的测试结果表明,在p-GaN/Al0.35Ga0.65N/GaN双异质结中强烈的压电极化和Stark效应共同作用下使得器件在正偏和反偏时的响应光谱都向短波方向移动了10nm.零偏下器件在280nm时的峰值响应为0.022A/W,在反向偏压为1V时,峰值响应增加到0.19A/W,接近理论值.在正向偏压下器件则呈平带状态,并在283和355nm处分别出现了两个小峰.在考虑极化的情况下,通过器件中载流子浓度分布的变化解释了器件在不同偏压下的响应特性,发现p-GaN/Al0.35Ga0.65N/GaN中的极化效应对器件的响应特性影响很大,通过改变偏压和适当的优化设计可以使探测器在紫外波段进行选择性吸收.     

两种结构GaN基太阳盲紫外探测器

分别在金属有机化学汽相沉积（MOCVD）生长的i-Al0.33Ga0.67N／AlN／n-GaN和p-Al0.45Ga0．55N／i—Al0.45Ga0.55N／n＋-Al0.65Ga0.35N的异质结构上,成功研制了太阳盲区的肖特基型和PIN型紫外探测器。研究结果表明,Au与i—Al0.33Ga0.67N形成了较好的肖特基结,响应波长从250—290nm,峰值（286nm）响应率约为0．08A／W;PIN型紫外探测器的响应波长从230～275nm,峰值（246nm）响应率约为0．02A／W。     

GaN基肖特基结构紫外探测器

在蓝宝石(0001)衬底上采用低压金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法生长GaN外延层结构,以此为材料制作了GaN基肖特基结构紫外探测器.测量了该紫外探测器的暗电流曲线、C-V特性曲线、光响应曲线和响应时间曲线.该紫外探测器在5V偏压时暗电流为0.42nA,在10V偏压时暗电流为38.5nA.在零偏压下,该紫外探测器在250nm～365nm的波长范围内有较高的响应度,峰值响应度在363nm波长处达到0.12A/W,在365nm波长左右有陡峭的截止边;当波长超过紫外探测器的截止波长(365nm左右),探测器的响应度减小了三个数量级以上.该紫外探测器的响应时间小于2μs.     

GaN基肖特基结构紫外探测器

在蓝宝石 (0 0 0 1)衬底上采用低压金属有机物化学气相沉积 (MOCVD)方法生长GaN外延层结构 ,以此为材料制作了GaN基肖特基结构紫外探测器 .测量了该紫外探测器的暗电流曲线、C V特性曲线、光响应曲线和响应时间曲线 .该紫外探测器在 5V偏压时暗电流为 0 4 2nA ,在 10V偏压时暗电流为 38 5nA .在零偏压下 ,该紫外探测器在2 5 0nm～ 36 5nm的波长范围内有较高的响应度 ,峰值响应度在 36 3nm波长处达到 0 12A/W ,在 36 5nm波长左右有陡峭的截止边 ;当波长超过紫外探测器的截止波长 (36 5nm左右 ) ,探测器的响应度减小了三个数量级以上 .该紫外探测器的响     

高响应度GaN肖特基势垒紫外探测器的性能与分析

制作了反向饱和电流为5.5×10-14 A/cm2,势垒高度为1.18eV的GaN肖特基势垒紫外探测器.测量了探测器分别在零偏压及反向偏压下的光谱响应度,响应度随反向偏压无显著变化,零偏压下峰值响应度在波长358.2nm处达到了0.214A/W.利用波长359nm光束横向扫描探测器的光敏面,测量了探测器在不同偏压下的空间响应均匀性,相应偏压下的光响应在光敏面中央范围内响应幅值变化不超过0.6%.光子能量在禁带边沿附近的光束照射下,GaN肖特基势垒紫外探测器存在势垒高度显著降低现象,这种现象在肖特基透明电极边沿及其压焊电极附近表现得更为突出.探测器在368和810nm波长光一起照射时的开路电压比只有368nm光照射时的开路电压大,而零偏压下两者的光电流近似相等.利用这种开路电压变化效应估算了探测器在368nm光照射下,表面被俘获空穴的面密度变化量约为8.4×1010 cm-2.     

背入射AlxGa1-xN 64×1线列焦平面太阳光盲探测器

在蓝宝石衬底上用MOCVD生长的材料制备了背入射Al0.42Ga0.58N/Al0.5Ga0.5N P-I-N型64元线列焦平面太阳光盲紫外探测器。测试了器件的光谱响应,其截止波长为285nm,在275nm峰值波长处的零偏电流响应率为20mA/W。测试了线列器件各元在5V反偏压下的暗电流,结果表明暗电流大约在10-8A数量级,暗电流分布均匀。线列器件各元的紫外光响应均匀性较好。     

AlGaN基共振腔增强的p-i-n型紫外探测器

设计了目标探测波长为320nm的AlGaN基共振腔增强的p-i-n型紫外光电探测器,共振腔由分别作为底镜和顶镜的AlN/Al0.3Ga0.7N布拉格反射镜和空气/GaN界面组成,有源区p-GaN/i-GaN/n-Al0.38Ga0.62N被置于腔内.该结构采用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底和GaN模板上外延生长得到.光谱响应测试显示了正入射时该器件在波长313nm处出现响应的选择增强,零偏压下响应度为14mA/W.     

AlGaN基PIN光电探测器的模型与模拟

在漂移扩散方程的基础上建立了AlGaN p-I-n光电探测器的物理模型,分析了多种结构AlGaN p-I-n光电探测器的光谱响应,并讨论了AlGaN/GaN异质结界面极化效应对太阳盲区p-GaN/I-Al0.33Ga0.67N/n-GaN倒置异质结结构p-I-n光电探测器(inverted heterostructure photodetectors,IHPs)UV/Solar选择比(280nm与320nm响应度之比)的影响．结果表明：优化p层是提高器件光谱响应的有效途径;为获得较高的UV/Solar选择比,光伏模式(零偏压)为太阳盲区p-GaN/I-Al0.33Ga0.67N/n-GaN IHPs的最佳工作模式;在光伏模式下考虑极化效应影响时,Ga面p-GaN/I-Al0.33Ga0.67N/n-GaN IHPs器件的UV/Solar选择比可达750,与Tarsa等人报道的三个量级的实验结果基本一致．     

AlGaN基PIN光电探测器的模型与模拟

在漂移扩散方程的基础上建立了AlGaN p-i-n光电探测器的物理模型,分析了多种结构AlGaN p-i-n光电探测器的光谱响应,并讨论了AlGaN/GaN异质结界面极化效应对太阳盲区p-GaN/i-Al0.33Ga0.67N/n-GaN倒置异质结结构p-i-n光电探测器(inverted heterostructure photodetectors,IHPs)UV/Solar选择比(280rm与320nm响应度之比)的影响.结果表明:优化p层是提高器件光谱响应的有效途径;为获得较高的UV/Solar选择比,光伏模式(零偏压)为太阳盲区p-GaN/i-Al033Ga0.67N/n-GaN IHPs的最佳工作模式;在光伏模式下考虑极化效应影响时,Ga面p-GaN/i-Al0.33Gao.67N/n-GaN IHPs器件的UV/Solar选择比可达750,与Tarsa等人报道的三个量级的实验结果基本一致.     

AlGaN基共振腔增强的p-i-n型紫外探测器

设计了目标探测波长为320nm的AlGaN基共振腔增强的p-i-n型紫外光电探测器,共振腔由分别作为底镜和顶镜的AlN/Al0.3Ga0.7 N布拉格反射镜和空气/GaN界面组成,有源区p-GaN/i-GaN/n-Al0.38Ga0.62 N被置于腔内，该结构采用金属有机物化学气相淀积（MOCVD）方法在蓝宝石衬底和GaN模板上外延生长得到，光谱响应测试显示了正入射时该器件在波长313nm处出现响应的选择增强,零偏压下响应度为14mA/W。     

MSM型氮化镓紫外探测器研究

以宽禁带半导体氮化镓材料制备了金属一半导体一金属型的紫外光电探测器.材料生长是以MOCVD设备完成的,为非故意掺杂的n型材料.器件在362 nm处具有陡峭的截止边,表现出可见盲特性,在1.5 V偏压下响应度为0.71 A/W,紫外/可见抑制比接近103.通过击穿单侧肖特基结对另一侧的肖特基结进行测试,结果表明肖特基结具有较理想的特性,并以此对器件的工作方式和设计优化进行了讨论分析.     

一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器的研制

采用Ni/Au作为肖特基接触制备了一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器,并测量和分析了阵列器件的Ⅰ-Ⅴ、光谱响应特性.结果表明,阵列探测器性能均匀性好,击穿电压均高于100V.阵列中单器件暗电流小,在偏压为20V的时候,最大暗电流均小于5pA(电流密度为5nA/cm2),光电流比暗电流高3个数量级以上.其光谱响应表明,单器件在电压为20V时的响应度约为0.09A/W,比400nm时的比值均大5000倍,说明探测器具有良好的紫外可见比.     

Pt/CdS Schottky势垒紫外探测器的研制

介绍了Pt/CdS金属半导体接触Schottky势垒形成及In/CdS的欧姆接触工艺研究,由此制成了紫外探测器.测试了探测器的Ⅰ-Ⅴ特性,零偏下的光谱响应和器件的频率响应.观察了器件的反偏响应情况.获得的探测器在λ=440am处加两伏反偏时的响应率为0.17A/W,内量子效率最大可达64%.     

日盲型AlGaN PIN紫外探测器的研制

采用MOCVD方法在双面抛光的(0001)蓝宝石衬底上生长了高铝组分AlGaN材料,研制出日盲型AlGaN PIN紫外探测器.详细介绍了该器件的结构设计和制作工艺,并对该器件进行了光电性能测试.测试结果表明:器件的正向开启电压约为4.5 V,反向击穿电压大于20 V;常温下(300 K),该器件在3 V反向偏压下的暗电流约为50 pA,在零偏压下270 nm处峰值响应度达到0.12 A/W,长波截止波长小于285 nm.     

GaAs/InGaAs量子点探测器件微光读出研究

GaAs/InGaAs量子点光电探测器,在633 nm激光辐射3.5 nW条件下,器件偏压-1.4 V时,测得响应电流8.9×10-9A,电流响应率达到2.54 A/W,量子注入效率超过90%。基于GaAs/InGaAs量子点光电探测器的高量子注入效率、高灵敏度等特点,采用具有稳定的电压偏置,高注入效率和低噪声特点的CTIA(电容互阻跨导放大器)作为列放大器读出结构,输出部分采用相关双采样(CDS)结构去除系统和背景噪声。实验结果表明,在3.5 nW的微光辐射下,器件偏压为-2.5 V时,50μm×50μm像素探测器与读出电路互联后有7.14×107V/W的电压响应率。     

基于石墨烯/硅微米孔阵列异质结的高性能近红外光探测器

本文报道了一种由石墨烯和硅微米孔阵列构筑的异质结探测器,具备高性能近红外光探测能力。通过光刻和反应离子刻蚀技术制备的硅微米孔阵列具有整齐光滑的表面,保证了较低的表面载流子复合速率。同时,孔阵列结构能有效地抑制入射光的反射,增加了有效光照面积,提高了石墨烯/硅异质结的吸收效率,从而提高了器件的光响应度。器件在±3 V偏压下表现出明显的电流整流特性,整流比为4.30×105,在功率密度为4.25 mW/cm2的810 nm入射光照射下器件的开关比达到了9.20×105。在入射光强为118.00 μW/cm2的810 nm光照下,光探测器的电流响应度可达到679.70 mA/W,探测率为3.40×1012 Jones;入射光强为7.00 μW/cm2电压响应度为1.79×106 V/W。更重要的是,该器件具有20.00/21.30 μs的升/降响应速度。相比于商业化硅光电二极管,石墨烯/硅微米孔阵列光电探测器结构简单、制备工艺简便,有望大幅降低制备成本。研究结果显示了石墨烯/硅微米孔阵列异质结探测器在未来低成本、稳定和高效近红外光探测应用方面的巨大潜力。     

10Gbit/s台面型InGaAs/InP pin高速光电探测器

利用数值计算方法分析了高速光电探测器的耗尽区宽度与响应度及响应速度的关系.分析结果表明,耗尽区宽度选择应在响应度和响应速度之间折中,在响应度满足使用要求的情况下,尽量提高响应速度.利用该分析结果设计了台面型InGaAs/InP pin高速光电探测器材料结构.通过优化腐蚀工艺与钝化工艺,解决了器件腐蚀形貌和钝化问题.结合其他微细加工工艺完成了器件的制备,器件光敏区直径50 μm.测试结果显示,在反向偏压为5V时,暗电流小于1 nA,电容约为0.21 pF.此外,在1 310 nm激光辐照下,器件的响应度约为0.95 A/W,-3 dB带宽超过10 GHz,其性能满足10 Gbit/s光纤通信应用要求.     

InGaN/GaN multi-quantum-well-based light-emitting and photodetective dual-functional devices

In this study, we fabricated and characterized an InGaN/GaN multi-quantum-well (MQW)-based p-n junction photodetector (PD) for voltage-selective light-emitting and photo-detective applications. The photode-tector exhibits a cutoff wavelength at around 460nm which is close to its electroluminescence (EL) peak position. The rejection ratio was determined to be more than three orders of magnitude. Under zero bias, the responsivity of the device peaks at 371 nm, with a value of 0.068 A/W, corresponding to a 23% quantum efficiency.The overall responsivity gradually rises as a function of reverse bias, which is explained by the enhanced photocarrier collection efficiency.     

A high-speed ITO-InAlAs-InGaAs Schottky-barrier photodetector

A high-speed and high-sensitivity vertical indium-tin-oxide-InAlAs-InGaAs Schottky barrier photodetector has been designed, fabricated, and characterized. The devices had dark current densities as low as 8.87/spl times/10/sup -5/ A/cm/sup -2/ at an applied bias of 5 V. The responsivity for all the devices tested ranged from 0.55-0.60 A/W at a wavelength of 1.31 /spl mu/m, and 0.563-0.583 A/W at 1.55 /spl mu/m. The 15-/spl mu/m diameter devices exhibited a -3 dB bandwidth of 19 and 25 GHz at a wavelength of 1.55 /spl mu/m and an applied bias of 5 and 10 V, respectively. These are the best values of responsivity and bandwidth for a vertical InGaAs-based Schottky-barrier photodetector reported to date.