GaN基紫外光探测器研究进展

介绍了不同类型的GaN基半导体光电探测器的结构和性能,回顾了其发展历史,并且综述了GaN基紫外光电探测器的研究新进展.     

GaN基半导体太阳盲区紫外探测器研究进展

基于半导体紫外光探测器的基本类型，在对半导体紫外探测器的研发历史进行简要回顾的同时，综述了各种形式GaN基紫外探测器的研究开发现状，并报道了GaN基宽带半导体太阳盲区紫外光探测器研究新进展。     

GaN基短波光电器件的研究进展

介绍了GaN基发光器件、电子器件以及GaN基紫外光(UV)探测器的研制和发展概况,描述了GaN基短波光电器件的研究进展并对其应用前景进行了展望。     

GaN基紫外光电探测器的材料制备及器件优化研究进展

紫外光在各领域应用广泛,制备高性能紫外光电探测器(UVPD)受到研究人员的重视.GaN作为宽禁带半导体材料,具有高电子迁移率、稳定的物理化学性质、高击穿电压、低暗电流和固有可见盲区的特点.GaN基UV PD具有制备工艺简单、体积小无需附加滤光系统、易于与其他材料集成等特点,表现出优异的紫外光探测性能.围绕GaN基UVPD,介绍了 GaN材料在制备工艺上的研究进展;详细论述了常见结构GaN基UV PD最新结构的优化对器件性能的影响;介绍了基于表面声波、表面等离激元和场效应晶体管集成的新型GaN基UV PD;最后,对GaN基UV PD的发展趋势进行了展望.     

GaN基可见盲紫外探测器及其研究进展

介绍了GaN基的3种可见盲紫外光探测器：p-i-n结、肖特基势垒和金属-半导体-金属紫外光探测器，并对其工作原理、特性和发展现状进行了综述。     

NEA GaN光电阴极的制备及其应用

近年来,随着晶体生长技术的发展,GaN基材料的生长技术与生长工艺取得了重大突破.基于NEA的GaN紫外光电阴极是非常理想的新型紫外光电阴极.本文重点探讨了NEA GaN光电阴极材料的金属有机化学汽相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)和卤化物汽相外延(HVPE)等主流生长技术的优缺点,介绍了两步生长、横向外延生长及悬空外延技术等新工艺.讨论了GaN光电阴极的性能特点、制备方法以及在紫外光电探测器和电子束平版印刷术领域的应用状况.     

n-GaN肖特基势垒紫外光探测器的电子辐照效应

研究了n型Au/GaN肖特基势垒紫外光探测器的电子辐照失效机理.从实验中观测到,随着电子辐照注量的不断增加,Au/GaN间辐照诱生的界面态引起器件的击穿电压明显减小,反向漏电流逐渐增大.辐照诱生的深能级缺陷导致紫外光探测器对较长波长光的吸收,使得UV探测器中可见光成分的背景噪声增加.同时,对辐照后的GaN肖特基紫外光探测器进行了100℃以下的退火处理,退火后,器件的电流-电压特性有所改善.     

GaN基RCE紫外探测器

本文分析了RCE探测器性能增强的基本原理;推导了布拉格反射镜的反射机理及其反射传输矩阵模型;介绍了MSMRCE紫外光电探测器的结构及其相关性能;指出了GaN基RCE紫外探测器目前所面临的问题以及可能解决的方案。     

GaN基量子阱红外探测器的设计

为了实现GaN基量子阱红外探测器,利用自洽的薛定谔一泊松方法对GaN基多量子阱结构的能带结构进行了研究。考虑了GaN基材料中的自发极化和压电极化效应,通过设计适当的量子阱结构,利用自发极化和压电极化的互补作用,设计出了极化匹配的GaN基量子阱红外探测器,为下一步实现GaN基量子阱红外探测器做好了准备。     

基于GaN的紫外探测器线列

美国哥达德空间飞行中心最近研制了一种基于氮化镓的紫外探测器线列,这种紫外探测器线列对大部分可见光光谱是盲目的,其截止波长为370 nm.它能在存在大量可见光辐射的情况下进行紫外光成像,而无需用大面积的挡板来抑制杂散光或者用昂贵的滤光片来阻挡可见光.该GaN探测器列阵的体积、重量及功耗比现在用于深测紫外光的光电倍增管和微道板低一个数量级,它还能够在较低的电压下工作.此外,GaN材料比较坚固,用它制备探测器比较容易.     

Improvement of metal-semiconductor-metal GaN photoconductors

Metal-semiconductor-metal photoconductors made on GaN usually exhibit a slow response time and a low responsivity. We have carried out a systematic study on the performance of the photoconductors made from GaN grown by metalorganic chemical vapor deposition using different growth conditions and have found that both response time and responsivity of the GaN detector are improved when the material is grown using increased ammonia flow rates. The best GaN ultraviolet photoconductive detector shows a response time of 0.3 ms and a responsivity of 3200 A/W at 365 nm under an operation bias of 10 V. We attribute this improvement to the reduction of the point defects in GaN.     

Vertical Schottky ultraviolet photodetector based on graphene and top–down fabricated GaN nanorod arrays

GaN has been widely used in the fabrication of ultraviolet photodetectors because of its outstanding properties. In this paper, we report a graphene–GaN nanorod heterostructure photodetector with fast photoresponse in the UV range. GaN nanorods were fabricated by a combination mode of dry etching and wet etching. Furthermore, a graphene–GaN nanorod heterostructure ultraviolet detector was fabricated and its photoelectric properties were measured. The device exhibits a fast photoresponse in the UV range. The rising time and falling time of the transient response were 13 and 8 ms, respectively. A high photovoltaic responsivity up to 13.9 A/W and external quantum efficiency up to 479% were realized at the UV range. The specific detectivity D^* = 1.44 × 10¹⁰ Jones was obtained at –1 V bias in ambient conditions. The spectral response was measured and the highest response was observed at the 360 nm band.     

基于CMI及差分电流的紫外读出集成电路的研究

本文提出了一种基于电流镜镜像积分(CMI)及差分电流结构的GaN紫外探测器读出电路结构,分析了该读出电路结构的工作原理及特点.通过SPICE对电路结构进行了仿真验证,结果显示该读出电路结构可以对探测器的光响应电流信号进行有效的读取.     

GaN MSM UV photodetectors with titanium tungsten transparent electrodes

GaN metal-semiconductor-metal (MSM) ultraviolet photodetectors with titanium tungsten (TiW) transparent electrodes were fabricated and characterized. It was found that the 10-nm-thick TiW film deposited with a 300-W RF power can still provide a reasonably high transmittance of 75.1% at 300 nm, a low resistivity of 1.7/spl times/10/sup -3/ /spl Omega//spl middot/cm and an effective Schottky barrier height of 0.773 eV on u-GaN. We also achieved a peak responsivity of 0.192 A/W and a quantum efficiency of 66.4% from the GaN ultraviolet MSM photodetector with TiW electrodes. With a 3-V applied bias, it was found that minimum noise equivalent power and maximum D/sup */ of our detector were 1.987/spl times/10/sup -10/ W and 6.365/spl times/10/sup 9/ cmHz/sup 0.5/W/sup -1/, respectively.     

GaN基紫外探测器读出电路注入效率

读出电路的注入效率是决定紫外焦平面探测器性能的重要因素。基于GaN基p-i-n结构日盲紫外探测器以及CTIA结构读出电路的等效模型,对探测器信号读出的电荷注入效率进行了分析,得到了注入效率的表达式。分析了注入效率与积分时间、探测器等效电阻、探测器等效结电容、CTIA电路中运算放大器增益的依赖关系,并指出了放大器增益是有效影响注入效率的重要可控因素之一,可以用提高增益的方法获得更大的注入效率。设计了几种不同增益的运算放大器电路,并分别构成CTIA结构读出电路。采用GF 0.35 m 2P4M标准CMOS工艺设计电路版图并进行流片。将紫外探测器分别连接至具有不同放大器增益的CTIA读出电路并进行测试,通过对比注入效率的理论分析结果与实际测试结果,可以得知,注入效率的理论分析与实验结果吻合较好。     

一种感光栅GaN基高电子迁移率晶体管紫外探测器

利用GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)的栅控特性和铁电体的光伏效应机制,制备了一种新型(光敏感层/HEMT)光探测器件。主要研究了复合薄膜和溅射气氛对光敏感薄膜的光伏性能以及对新型感光栅极探测器的光探测能力的影响。结果表明,PZT/ZnO复合薄膜的量子效率峰值达到14.55%;有氧氛围下制备的PZT薄膜剩余极化强度达到52.31μC/cm²;沉积PZT/ZnO复合薄膜的探测器在紫外光照下相比于暗场下的源漏饱和电流最多增加12.64mA。可见,所制备的新型探测器对紫外光具有优良的探测能力,为光探测的研究提供了新的方向。     

CCD多晶硅层间绝缘介质对器件可靠性的影响

报道了使用石墨烯作为阳极材料的GaN肖特基型紫外探测器。介绍了光敏面为1mm×1mm的新型肖特基紫外探测器的制备过程。并对器件进行了响应光谱、I-V特性测试。器件的响应光谱较为平坦,峰值响应度为0.175A/W;通过对石墨烯进行化学修饰,使峰值响应度增加到0.23A/W。并根据热电子发射理论,计算出了器件掺杂前后的肖特基势垒高度分别为0.477eV和0.882eV,验证了器件性能的提高主要原因是石墨烯功函数的增加。 更多还原     

化学气相沉积法制备低镁含量的MgxZn1-xO纳米线紫外光电传感器

针对氧化锌紫外光电传感器对深紫外光探测能力弱的问题,通过镁掺杂氧化锌纳米线的方法调整氧化锌能带,从而提高氧化锌紫外光电传感器对深紫外光的探测灵敏度。通过扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、透射电子显微镜（TEM）等表征手段对镁锌氧纳米线进行表征,结果表明成功制备镁锌氧纳米线。通过氧化锌纳米线探测器和镁掺杂氧化锌纳米线探测器对254 nm的深紫外进行对比测试,测试结果显示镁掺杂氧化锌探测器对254 nm波长的深紫外光的光响应性能增强,光电流从0.02 μA提高至0.57 μA。通过镁掺杂氧化锌纳米线的方法制备探测器,有效解决氧化锌纳米线探测器对深紫外光探测能力弱的问题,将为深紫外探测器的设计及制备方法提供有益的参考。     

可见光对GaN基紫外焦平面读出电路的影响

GaN材料对可见光是透明的,而Si材料可以吸收可见光。在面阵GaN基紫外焦平面中,GaN探测器与Si读出电路通过铟柱倒焊互连,可见光可穿过GaN材料而被Si材料吸收。研究了可见光对于GaN基紫外焦平面读出电路影响的机制,并提出了通过在电路中覆盖铝层的方法减小可见光的影响,最后用实验证实了此方法对于抑制可见光干扰的影响的有效性。     

负电子亲和势氮化镓光电阴极

负电子亲和势GaN光电阴极在紫外探测技术领域具有诱人的应用前景.本文在介绍和分析负电子亲和势GaN光电阴极的特点、工作原理及其能带结构的基础上,设计了GaN外延材料的结构和阴极制作工艺.指出负电子亲和势GaN光电阴极制备的关键在于材料的生长、与输入光窗的融焊、衬底的减薄及彻底的去气处理和超高真空状态下的铯、氧激活.