In2Ge2O7薄膜制备及其紫外光敏特性研究

以In2O3和GeO2为原料,采用碳还原法制备了In2Ge2O7多晶薄膜,利用XRD和SEM对薄膜的结构和形貌进行了表征。对基于In2Ge2O7薄膜的金属-半导体-金属(MSM)紫外探测器进行了紫外光电导特性测量,结果显示:在波长为250nm的紫外光照射下,在5V偏压下,器件的光电流为727μA(暗电流为12μA),光响应度达到262.9A.W-1,光响应上升时间约为67s,下降时间约为15s。分析认为较长的响应时间是由于内部的缺陷与位错造成的。初步研究结果表明:In2Ge2O7薄膜可以作为一种良好的日盲紫外探测材料。     

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.     

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.     

高响应度GaAs-MSM光电自混频面阵器件

采用LP-MOCVD方法生长并制作了GaAs基底肖特基势垒的MSM光电自混频器件.器件为面阵式结构,象元数目为32×32.对器件的光电参数进行测试分析,器件的响应度在偏压为3V时,达到8.25 A/W,暗电流小于18 nA,对应的光电流密度为59.1 μA/cm2,单点饱和输入光功率为1μW.测试瞬态响应,器件响应峰值...     

6H-SiC金属-半导体-金属结构紫外光探测器的模拟与优化

基于热电子发射理论,使用器件仿真软件ISE-TCAD建立了6H-SiC MSM紫外光探测器器件模型。对金属叉指宽度和间距均为3μm的器件进行了仿真,结果表明该结构探测器在10V偏压下暗电流已经达到15pA。器件的光电流比暗电流大2个数量级。通过仿真研究了不同结构对器件暗电流和光电流的影响并优化了器件结构。结果表明电极宽度为6μm电极,间距为3μm的器件达到最大光电流5.3nA。电极宽度为3μm,电极间距为6μm的器件具有最高的紫外可见比其比值为327。     

基于HfO2栅介质的Ga2O3 MOSFET器件研制

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在(010) Fe掺杂半绝缘Ga2O3同质衬底上外延得到n型β-Ga2O3薄膜材料,材料结构包括400 nm的非故意掺杂Ga2O3缓冲层和40 nm的Si掺杂Ga2O3沟道层.基于掺杂浓度为2.0×1018 cm-3的n型β-Ga2O3薄膜材料,采用原子层沉积的25 nm的HfO2作为栅下绝缘介质层,研制出Ga2O3金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET).器件展示出良好的电学特性,在栅偏压为8V时,漏源饱和电流密度达到42 mA/mm,器件的峰值跨导约为3.8 mS/mm,漏源电流开关比达到108.此外,器件的三端关态击穿电压为113 V.采用场板结构并结合n型Ga2O3沟道层结构优化设计能进一步提升器件饱和电流和击穿电压等电学特性.     

InGaAs/Si雪崩光电二极管

采用Si/InP低温晶片键合技术,设计并制作了InGaAs/Si雪崩光电二极管.器件利用InGaAs做吸收层,Si做增益层,光敏面大小50μm×70μm;测试结果表明器件有正常的光响应特性,击穿电压为41 V,暗电流为99 nA,此时光电流比暗电流高3个数量级.     

用于远红外探测的Si:P阻挡杂质带红外探测器研制

提出了全外延技术方案制备阻挡杂质带薄膜,避免了离子注入制备背电极层影响外延薄膜质量的技术难点.基于硅器件工艺设计制作了Si:P阻挡杂质带红外探测器.测量了器件的光电流响应谱和暗电流特性曲线,指认了叠加在光电流响应谱上的尖锐杂质峰对应阻挡层中磷原子的杂质跃迁.研究了器件在低温下小偏压范围内的暗电流起源.通过对计算结果分析,排除了该区域暗电流起源于热激发电导和跳跃式电导的可能,指出暗电流来自器件对冷屏的光电响应.器件工作温度5 K,工作偏压1.6 V时,响应波段覆盖2.5~40μm,峰值波长28.8μm,峰值响应率20.1 A/W,峰值探测率3.7×1013cm·Hz1/2/W(背景光子通量低于1013ph/cm2·s).     

GaAs MSM结构光电探测器的光电特性研究

报导了作者研制的GaAs MSM—PD的直流及脉冲光电特性,对不同材料、不同结构尺寸的器件进行了试验和分析,测试结果:最大暗电流1.9nA,最高灵敏度为0.25A/W,FWHM小于110 ps(10V下),有较好的光电流和光功率线性关系,通过实验研究,发现对插指结构的器件在同一面积下受光面积与单位面积上的光电流存在最优化选择。     

（英）不同扩散掩膜方式对InGaAs平面探测器性能影响研究

测量了不同扩散掩膜生长方式的截止波长为1.70μm的InGaAs平面探测器的电学性能.其中,SiNx薄膜作为扩散掩膜,分别采用等离子体化学气相沉积(PECVD)和低温诱导耦合等离子体化学气相沉积(ICP-CVD)生长.探测器焊接在杜瓦里测量,结果显示采用两种掩膜方式的器件的平均峰值响应率、探测率和量子效率分别为0.73和0.78A/W,6.20E11和6.32E11cmHz1/2W-1,56.0%和62.0%;两种器件的响应波段分别为1.63~1.68μm和1.62~1.69μm;平均暗电流密度分别为312.9nA/cm2和206nA/cm2.通过理论分析两种器件的暗电流成分,结果显示,相对于采用PECVD作为扩散掩膜生长方式而言,采用ICP-CVD作为扩散掩膜生长方式大大降低了器件的欧姆暗电流成分.     

不同扩散掩膜方式对InGaAs平面探测器性能影响研究(英文)

测量了不同扩散掩膜生长方式的截止波长为1.70μm的InGaAs平面探测器的电学性能.其中,SiNx薄膜作为扩散掩膜,分别采用等离子体化学气相沉积(PECVD)和低温诱导耦合等离子体化学气相沉积(ICPCVD)生长.探测器焊接在杜瓦里测量,结果显示采用两种掩膜方式的器件的平均峰值响应率、探测率和量子效率分别为0.73和0.78 A/W,6.20E11和6.32E11cmHz1/2W-1,56.0%和62.0%;两种器件的响应波段分别为1.63~1.68μm和1.62~1.69μm;平均暗电流密度分别为312.9 nA/cm2和206 nA/cm2.通过理论分析两种器件的暗电流成分,结果显示,相对于采用PECVD作为扩散掩膜生长方式而言,采用ICP-CVD作为扩散掩膜生长方式大大降低了器件的欧姆暗电流成分.     

一种新的ZnO/金刚石薄膜结构紫外光探测器

不同晶粒大小、高度c轴取向的氧化锌薄膜通过射频反应磁控溅射法成功地沉积在自支撑金刚石薄膜的成核面上.紫外光辐照下,ZnO/金刚石薄膜结构紫外光探测器有明显的光响应特性.探测器的暗电流、光电流与ZnO薄膜的晶粒尺寸及质量有关.在+10 V偏压条件下,氧化锌薄膜的晶粒尺寸越大,则探测器的暗电流越小而光电流越大.光电流的时间依赖性证实了载流子的陷阱效应.     

AlGaN MSM紫外探测器

用通过MOCVD生长的未掺杂的n-Al0．3Ga0．7N制备了金属-半导体-金属 (MSM)结构紫外探测器。器件在2．5V偏压时的暗电流为1pA,在6．5V偏压时的暗电流为1nA．在1V偏压下和298nm波长处,探测器的电流响应率为0.038A／W,在300nm 波长处有陡峭的截止边,这与文献中介绍的AlxGa1-xN探测器在x=0．3时截止波长为 300nm相一致。     

Zn掺杂β-Ga2O3薄膜的结构和光学性质

用射频磁控溅射制备了本征β-Ga2O3薄膜及Zn掺杂β-Ga2O3薄膜,研究了Zn掺杂和热退火对薄膜结构和光学性质的影响。与本征β-Ga2O3薄膜相比, Zn掺杂β-Ga2O3薄膜的微结构、光学透过、光学吸收、光学带隙以及光致发光等都发生了显著的变化。退火后的β-Ga2O3薄膜为多晶结构,Zn掺杂以后β-Ga2O3薄膜的光学带隙变窄,薄膜的结晶性变差,薄膜的光学透过降低,薄膜的紫外、蓝光及绿光发射加强。     

一种低暗电流高响度InGaAs/InP pin光电探测器

分析了InGaAs/InP pin光电探测器暗电流和响应度的影响因素,并对MOCVD外延工艺以及器件结构进行优化,从而提高器件响应度和降低暗电流。采用低压金属有机化学气相沉积设备(LP-MOCVD)成功制备了InGaAs/InP pin光电探测器,得到了高质量的晶体材料,InGaAs吸收层的背景浓度低于4×1014 cm-3。利用扩Zn工艺制作出感光区直径为70μm的平面光电探测器。测量结果显示,在反偏电压为5 V时,暗电流小于0.05 nA,电容约为0.4 pF。此外,在1 310 nm激光的辐照下,器件的响应度可达0.96 A/W以上。     

ZnO缓冲层对Mg0.3Zn0.7O紫外探测器的影响

利用溶胶-凝胶法制备了Mg0.3Zn0.7O薄膜,并制作了金属-半导体-金属结构的深紫外探测器.研究了高质量ZnO缓冲层的引入对Mg0.3Zn0.7O薄膜的吸收谱和结晶特性以及Mg0.3Zn0.7O紫外探测器响应参数的影响.实验结果表明:ZnO缓冲层的引入使Mg0.3Zn0.7O薄膜的紫外-可见光吸收谱有轻微的红移,但可以明显提高薄膜的结晶质量,同时ZnO/Mg0.3Zn0.7O探测器的I-V特性表明,ZnO缓冲层的引入可以显著提高器件的光电流,改善其响应特性,在20V偏压下将Mg0.3Zn0.7O探测器的响应度由0.035 A/W提高至0.63 A/W.     

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     

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜光电导紫外光敏器件

利用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备ZnO薄膜获得了响应速度快和灵敏度高的光电导型紫外光敏器件,并改善了器件的稳定性.采用正交试验表格L18[37]安排试验.分析后得到具有最佳响应时间和灵敏度的优化工艺参数为搅拌时间2.0 h,甩膜速率4 000 r/min,甩膜层数3层,退火温度500℃,退火时间2.5 h,预处理温度200℃,叉指间距0.109 mm.测得器件上升时间5 s,下降时间3 s,在0.85 mW/cm2的紫外光强下的灵敏度(光电流与暗电流之比)R/R0为26,稳定性能良好.     

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.     

基于新型半圆形电极金属-半导体-金属紫外光探测器的光电耦合优化

本文使用数值仿真器ISE-TCAD建立了新型半圆形电极金属-半导体-金属紫外探测器器件模型并研究了该探测器的器件特性。通过对新型半圆形电极结构探测器,传统结构探测器以及实验数据的全面对比验证了模型的正确性。其结果表明了该探测器的性能提升并说明了建立的物理模型对预测这种新型结构探测器性能增强而言是合适的。此外,通过调节该器件的结构参数实现优化目的,优化结果表明半圆形电极半径为2 μm, 电极间距为3 μm的探测器在290 nm具有峰值响应度0.177 A/W ,相应的外量子效率超过75%, 同时在0.3 V 偏压条件下归一化光暗电流对比度达到1.192E11 1/W。这些特性表明半圆电极金属-半导体-金属紫外光电探测器具有优异的光电集成应用前景。