金属-半导体-金属(MSM)结构4H-SiC紫外光电探测器的研制

MSM结构探测器具有结构与工艺简单、制备成本低、量子效率高等特点而在探测器应用中得到重视。本文制备了采用镍作为肖特基接触形成的MSM4H—SiC紫外光电探测器，并测量和分析了在不同的偏压下其光电特性。结果表明，该探测器的暗电流非常小，在偏压为15V的时候，漏电流密度约为70nA／cm^2，光电流比暗电流高约2个数量级，其光谱响应表明，其最高光谱响应与380nm的比值约为1000倍，说明该探测器具有良好的紫外可见比。     

4H-SiC金属-半导体-金属结构紫外探测器的模拟与分析

用MEDICI软件对金属-半导体-金属(MSM)结构4H-SiC紫外(UV)探测器的I-V特性以及光谱响应等特性进行了模拟与分析,并探讨了金属电极的宽度、电极间距以及外延层厚度对探测器响应度的影响.结果表明,室温下该探测器的暗电流线性密度达到10-13A/μm,且在不同电压下光电流至少比暗电流大两个数量级;探测器的光谱响应范围为200~400 nm,在347 nm处响应度达到极大值;增大指宽或者减小指间距可以提高探测器的响应度;当波长小于峰值波长时外延层厚度对探测器的响应度基本没影响,而当波长大于峰值波长时随着外延层厚度的增大探测器的响应度有所增大.     

307～325nm波长AlGaN基紫外光探测器

通过在GaN缓冲层上先生长一层20nm厚的AlN插入层,成功地在此插入层上生长出了200nm厚的AlxGa1-xN (0.220.20时,其上Ni基肖特基势垒高度几乎是不变的.在O2氛围中,300℃下,对AlxGa1-xN 材料上10nm厚的金属Ni层氧化90s,得到了此Ni层在314nm的透射率由57.5%提高到78.2%.在器件的光电流谱测量中,得到了器件最短的截止波长为307nm,紫外/可见光达到103以上.     

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。     

金属-半导体-金属光电探测器的瞬态特性分析

给出了金属—半导体—金属光电探测器(MSM—PD)高频特性的等效电路模型，在此模型基础上编写模拟分析程序，分析了探测器相关器件参数对器件截止频率的影响，为探测器与前置放大器的优化匹配提供了理论依据。     

GaN基金属-半导体-金属探测器

采用MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长出非故意掺杂的GaN外延层,并在GaN层上制作Ni/Au肖特基电极形成金属-半导体-金属(MSM)结构的探测器.对探测器暗电流进行了测试分析,发现在大电压下老化以后暗电流减小,小电压下出现电流反向,经白光照射后能够恢复.光谱响应测量中发现带隙内368nm处有光电导性质的异常峰值响应,808nm的激光对其有明显的淬灭作用,并根据陷阱模型对这些现象做出了解释.     

硅基外延锗金属-半导体-金属光电探测器及其特性分析

利用超高真空化学汽相淀积(UHV/CVD)设备,以低温下生长的薄的Si1-xGex和Ge作为缓冲层,在Si(100)衬底上外延出表面平整(粗糙度＜1 nm)、位错密度低(＜5×105 cm-2、厚度约为500 nm的高质量纯Ge层.Ge层受到由于Si和Ge热膨胀系数不同引入的张应变,应变大小约为0.2%.以外延的Ge层为吸收区、在硅基上制备了台面面积为195×150 μm2的金属-半导体-金属(MSM)光电探测器.在-1 V偏压下,暗电流为2.4×10-7 A;在零偏压下,光响应波长范围扩展到1.6 μm以上.     

4H-SiC基紫外光电探测器研究进展

介绍了4H-SiC材料用于高温、低电平紫外光电检测的优点,回顾总结了近年来4H-SiC基紫外光电探测器的研究进展,分析了改善4H-SiC基紫外光电探测器性能参数如降低暗电流、提高光电响应度等可采用的各种技术手段,探讨了4H-SiC基紫外光电探测器的发展趋势。     

4H-SiC基紫外光电探测器的研究进展

介绍了4H-SiC材料用于高温、低电平紫外光电检测的优点,回顾总结了近年来4H-SiC基紫外光电探测器的研究进展,分析了改善4H-SiC基紫外光电探测器性能参数如降低暗电流、提高光电响应度等可采用的各种技术手段,探讨了4H-SiC基紫外光电探测器的发展趋势。     

一个金属-半导体-金属光电探测器等效电路模型

本文提出了一个新的基于外端口直流、交流特性的金属-半导体-金属光电二极管(MSM PD)的等效电路模型,同时给出了直流模型和电容模型参数的物理含义,利用该模型得到的模拟结果和实测结果吻合很好。     

结合雪崩和PIN特性的4H-SiC紫外光电探测器的模拟

紫外波段的光探测器具有广阔的应用前景,本文结合传统的吸收-倍增-分离(SAM)和PIN结构,设计了一种新结构(APIN)的4H-Si C紫外光电探测器,模拟了其光电特性,并与传统的SAM和PIN结构的光电探测器进行了对比。结果表明其在雪崩状态下具有类似于SAM结构的雪崩光电探测器(APD)的特性,在低反向偏压下具有类似于PIN光电探测器的特性,为实际器件的制备提供参考。     

4H-SiC紫外光电探测器光电特性随温度变化的研究

利用光电流谱法研究了300K到60K温度范围内的p-i-n结构4H-SiC紫外光电探测器的暗电流及相对光谱响应特性。研究发现随着温度的降低,探测器的暗电流和相对光谱响应都逐渐减小;而且,反向偏压越高,暗电流减小的速率越大。在零偏压下,随着温度的降低,器件的温度从300K降低到60K时,相对光谱响应的峰值波长先向短波方向移动,后向长波方向移动,在60K时移至从272nm附近移至282nm附近;同时观察到探测器的相对光谱响应范围略有缩小,。此外,我们对器件并讨论了温度变化对器件p、i、n各层产生的光电流随温度变化的机理进行讨论,提出了可以通过减少i层缺陷和适当减小n层的掺杂浓度的方式来提高器件的相对光谱响应。     

GaN基金属-半导体-金属探测器

采用MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长出非故意掺杂的GaN外延层,并在GaN层上制作Ni/Au肖特基电极形成金属-半导体-金属(MSM)结构的探测器.对探测器暗电流进行了测试分析,发现在大电压下老化以后暗电流减小,小电压下出现电流反向,经白光照射后能够恢复.光谱响应测量中发现带隙内368nm处有光电导性质的异常峰值响应,808nm的激光对其有明显的淬灭作用,并根据陷阱模型对这些现象做出了解释.     

CdS紫外探测器芯片的制备研究

针对紫外探测器在紫外-红外双色探测器中的工程化应用需求,开展了Pt/CdS肖特基紫外探测器研究,通过对CdS晶片表面处理工艺、Pt电极制备及紫外芯片退火等关键技术进行优化研究,并对Pt/CdS肖特基紫外探测器性能进行测试分析.测试结果表明:Pt/CdS肖特基紫外探测器在0.3～0.5μm下响应率大于0.2 A/W,对3...     

4H-SiC p-i-n紫外光电探测器的电容-电压特性研究

分析并比较了4H-SiC p-i-n紫外光电探测器的电容-电压（C-V）特性随温度和偏置电压的变化情况,观测到4H-SiC p-i-n结构中的深能级缺陷。结果表明：由于近零偏压时探测器i型层已处于耗尽状态,其高频（1 MHz）C-V特性几乎不随反向偏压变化,随着温度升高,被热离化的自由载流子数量增多导致高频结电容随之增大;探测器的低频（100 kHz）结电容比高频结电容具有更强的电压和温度依赖性,原因在于被深能级缺陷俘获的载流子随反向偏压增大或随温度升高而被离化,从而对结电容产生影响。     

考虑电极反射与吸收条件下4H-SiC金属-半导体-金属紫外光探测器响应度对器件结构依赖性的二维数值计算

本文使用数值计算方法建立了4H-SiC金属-半导体-金属紫外光探测器的二维模型。通过求解泊松方程,电流连续方程以及电流密度方程计算了该探测器依赖于器件结构的响应度。计算结果与实验数据符合较好,验证了模型的正确性。考虑到金属电极对紫外光的反射和吸收,详细研究了各种器件参数对响应度的影响并分析了其工作机理。结果表明响应度与电极高度成反比并随电极间距和宽度的增加而增加。紫外可见比大于1000。通过优化探测器结构,电极高度为50 nm电极宽度和间距为3 μm 和9 μm的探测器在10V偏压下具有最高响应度 180.056 mA/W,同时该探测器的峰值量子效率和最大紫外可见比分别为77.93%和1875。     

一种肖特基势垒增强型N-AlGaN基MSM日盲紫外光电探测器

研制一种以薄的高阻Al Ga N覆盖层作为肖特基势垒增强层的N-Al Ga N基金属-半导体-金属(MSM)日盲紫外光电探测器。与无覆盖层的参考器件相比,覆盖高阻Al Ga N层后探测器的暗电流大幅度减小。在5 V偏压下,覆盖高阻Al Ga N层的光电探测器的暗电流为1.6 p A,响应度为22.5 m A/W,日盲紫外抑制比大于103,探测率为6.3×1010cm·Hz1/2/W。     

一种肖特基势垒强型N-AlGaN基 MSM日盲紫外光电探测器

研制一种以薄的高阻AlGaN覆盖层作为肖特基势垒增强层的N?AlGaN基金属?半导体?金属（MSM）日盲紫外光电探测器。与无覆盖层的参考器件相比,覆盖高阻AlGaN层后探测器的暗电流大幅度减小。在5 V偏压下,覆盖高阻AlGaN层的光电探测器的暗电流为1.6 pA,响应度为22.5 mA/W,日盲紫外抑制比大于103,探测率为6.3×1010 cm·Hz1/2/W。     

一种改进型金属-半导体-金属光电探测器数学模型

以E.Sano的金属-半导体-金属光电探测器(MSM-PD)模型为基础,提出了一种改进型的模型.该模型以多个电流源和电容并联的形式构造,以吸收区过剩电子和空穴总数为研究对象,求解速率方程.另外计算了电容,给出了暗电流与端电压的非线性计算式,改进了传统模型中暗电流的线性计算方法.通过线性叠加给出了该模型光电流的数学解析解.通过在Matlab中的模拟计算,表明该模型具有计算量小、准确度高的特点,它不仅能反映一定偏压和光照下光电流的变化,而且能展示光电子在器件中的转化过程.这种模型也能较好地应用于微弱信号的检测模拟.     

SiC紫外光电探测器高反压下增益性能的研究

用宽禁带半导体n-4H-SiC和金属Au作肖特基接触,Ti、Ni、Ag合金作背底,形成欧姆接触,研制出Au/n-4H-SiC肖特基紫外探测器.文章测试并分析了器件在高压下的紫外光电响应的高增益特性,反压150 V下,增益可达到3.8×104.在高反压下(100 V以上),探测器的光谱响应曲线出现了锐上升和锐截止,在260～380 nm之间,有非常平稳的光谱响应;在高温533 K无偏压下,紫外响应特性仍然保持良好.