AlGaN PIN结构紫外探测器研制和建模分析

紫外探测器在军事高科技和民品市场的紫外通信和成像方面具有很高的价值。探讨了Al GaNpin紫外探测器的制作工艺和材料及结构对器件性能的影响。提出改进 pin紫外探测器性能的措施     

AlGaN PIN结构紫外探测器研制和建模分析

紫外探测器在军事高科技和民品市场的紫外通信和成像方面具有很高的价值.探讨了AlGaN pin 紫外探测器的制作工艺和材料及结构对器件性能的影响.提出改进pin紫外探测器性能的措施.     

AlGaN紫外探测器读出电路研究

设计了一款AlGaN 320×256规模紫外探测器专用读出电路.该款读出电路属于数模混合电路,其中模拟信号处理电路包含积分放大电路、采样保持电路、缓冲器及输出驱动电路,数字逻辑控制电路实现了多种用户可配置的功能.给出了理论分析和电路模拟仿真的结果数据及波形.采用标准0.35μm 2P3M CMOS工艺设计了电路版图,最终版图面积为ll.8mm×11.1mm,并对流片后的读出电路进行了主要参数的测试和数据分析,验证了该读出电路的功能.     

AlGaN紫外探测器及其焦平面阵列技术研究进展

AlGaN紫外探测器及其焦平面阵列具有本征可见光盲特性,并可实现无需滤光片的日盲探测,且为全固态器件,是紫外探测技术的一个重要发展方向。文章介绍了AlGaN紫外探测器与焦平面阵列的研究现状及其存在的问题。在此基础上,分析了AlGaN雪崩光电二极管(APD)发展的基本条件,并介绍了AlGaN APD的发展现状及趋势。     

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.     

AlGaN日盲紫外焦平面成像系统作用距离研究

作用距离是紫外成像探测系统的重要综合性能指标之一。依据AlGaN日盲紫外焦平面成像系统的成像原理,考虑到影响紫外系统作用距离的各个因素,分别对点目标和面目标的作用距离进行了理论推导。受到日盲紫外成像系统作用距离影响的因素主要包括目标辐射特性、大气传输衰减、光学系统、探测器、电子处理系统等。从目标的辐射能量传递出发,结合信噪比与虚警概率、探测概率的关系,推导出了紫外成像系统作用距离的理论公式,并结合系统参数进行实例计算。分析得出提高系统有效通光口径、光学透射率、滤波降噪及增加积分时间等方法可用于增加紫外成像系统的作用距离。     

背照式高量子效率AlGaN日盲紫外探测器设计

高量子效率、高UV/VIS抑制比、宽的光谱响应范围、快的响应速度是AlGaN紫外探测器设计追求的主要目标。为了获得适宜于紫外焦平面阵列的探测器结构,结合MOCVD外延材料生长的特点,采用模拟计算与实验相结合的方法,设计了背照式高量子效率AlGaN日盲探测器。详细介绍了背照式AlxGa1-xN-pin紫外探测器结构参数设计的依据和设计过程,并给出了设计结果,通过工艺实验,对设计结果进行了优化。应用设计结果进行了器件试制,经测试试制器件,其峰值响应波长为270 nm,光谱响应范围为250～282 nm,峰值量子效率达到了57%（0V）,实验表明取得了比较理想的设计结果。     

紫外探测器及其研究进展

最近,人们越来越关注紫外光的辐射与测量。本文主要介绍了紫外探测器的原理和研究现状。     

283 nm背照射p-i-n型AlGaN日盲紫外探测器

实验中使用在蓝宝石衬底上用低压金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长的AlGaN基p-i-n结构材料,通过对工艺流程的优化设计,制作了背照射p-i-n型AlGaN日盲紫外探测器,获得了较高的外量子效率。材料中p区和i区的Al组分为40%,n区Al组分为65%。探测器为直径500 m的圆形,光谱响应起止波长为260~310 nm,峰值响应波长283 nm。零偏压下,暗电流密度为2.710-10 Acm-2,对应的R0A参数为3.8108 cm2,峰值响应率为13 mA/W,对应的峰值探测率为1.971012 cmHz1/2W-1。其在-7 V偏压下,峰值响应率达到148 mA/W,对应的外量子效率达到63%。     

日盲型AlGaN pin串联紫外探测器

对采用MOCVD生长的AlGaN pin结构上制备的背照日盲型3×3AlGaN串联紫外探测器进行了光电性能的研究。室温下单元探测器的峰值响应在278nm为0.03A/W。串联器件的正向开启电压随器件个数增加而增大,串联特性使得其暗电流较小,光生电压随器件个数的增加呈线性变化,串联器件在氙灯照射下能达到近15V的光生电压。文中还对I-V测试采样中存在的零点漂移做了分析,试给出从实验结果计算反向饱和电流密度的方法。     

AlGaN紫外光电导探测器的研究

在蓝宝石(0001)村底上采用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)方法生长了未掺杂的Al0.15Ga0.85N外延层，并以此为材料制作了光电导探洲器，实验发现探测器具有显著的紫外光响应。分析了探测器持续光电导效应(PPC)的产生机理。     

基于日盲型AlGaN的紫外相机设计

在"日盲段"240～290 nm进行窄波段探测,具有背景干扰小的优势。相比于传统紫外探测器必须协同窄带滤光片工作,AlGaN具有固有窄波段控制和无需制冷两大优点。介绍了基于日盲型AlGaN焦平面器件的紫外相机的软、硬件设计。紫外相机由紫外透射式光学系统,日盲型AlGaN器件,偏置电路及驱动电路,低噪声前放、数据处理及传输单元构成,核心器件AlGaN采用背照式PIN阵列通过铟柱倒焊于硅基电容反馈跨导放大器(CTIA)读出电路的结构。紫外相机的设计指标为:光学口径80 mm,焦距130 mm,像元尺寸50μm,瞬时视场0.4 mrad,总视场3°,积分时间可控,帧率最高可达100帧/s。经初步室内测试,效果良好,对发展日盲型面阵AlGaN应用平台做出了有意义的探索和研究。     

Ⅲ族氮化物紫外探测器及其研究进展

文中简单介绍了紫外波段光电探测的基本特点,包括各波段特点、大气吸收等,并粗略 介绍了紫外探测的部分应用。然后对Ⅲ族氮化物宽禁带紫外探测器材料体系的研究进展进行了回顾,重点介绍了包括P型材料的制备、金属半导体接触、材料的蚀刻等方面;最后,对国内外近期的紫外探测器特别是紫外焦平面器件的研究进展作了一些评述。     

晶界对AlGaN薄膜紫外探测器时间响应特性的影响

持续光电导(PPC)现象是影响AlxGa1-xN薄膜紫外探测器探测快速变化信号的一个不利因素,它的存在会大大延长探测器的响应时间。文章讨论了晶界对AlxGa1-xN薄膜紫外探测器时间响应性能的影响。实验结果表明,制作在高晶界密度薄膜上的紫外探测器表现出显著的PPC现象,而制作在低晶界密度薄膜上的紫外探测器则具有较快的时间响应,PPC现象明显减弱。这表明存在于晶界的缺陷可能是导致PPC现象的主要原因。通过提高薄膜结晶质量、降低薄膜晶界密度,可大大改善探测器的时间响应特性。     

剥离技术在GaN基紫外图像传感器中的应用

采用剥离技术,实现了GaN基紫外探测器件与硅读出电路的倒焊对接,对提高GaN基紫外图像传感器的电学特性起到了重要的作用.介绍了剥离技术的原理,实验结果分析及应用.     

AlGaN基p-i-n型日盲紫外探测器材料的研制

采用金属有机气相外延(MOCVD)方法在(0001)面蓝宝石衬底上生长了AlN和高铝组分AlGaN材料。通过优化AlN和AlGaN材料的生长温度、生长压力和Ⅴ族元素/Ⅲ族元素物质的量比(nⅤ/Ⅲ)等工艺条件,得到了高质量的AlN和高铝组分AlGaN材料。AlN材料X射线双晶衍射ω(002)半宽为74 arcsec,透射光谱测试带边峰位于205 nm,带边陡峭;Al组分为45%的AlGaN材料X射线双晶衍射ω(002)半宽为223 arcsec,透射光谱测试带边峰位于272 nm,带边陡峭。采用此外延工艺方法生长了AlGaN基p-i-n型日盲紫外探测器材料并进行了器件工艺流片,研制出AlGaN基p-i-n型日盲紫外探测器,响应峰值波长为262 nm,在零偏压下的峰值响应度达到0.117 A/W。     

A simulation of doping and trap effects on the spectral response of AlGaN ultraviolet detectors

We study, by means of numerical simulation, the impact of doping and traps on the performance of the “solar blind” ultraviolet Schottky detector based on AlGaN. We implemented physical models and AlGaN material properties taken from the literature, or from the interpolation between the binary materials (GaN and AlN) weighted by the mole fractions. We found that doping and traps highly impact the spectral response of the device, and in particular a compromise in the doping concentration must be reached in order to optimize the spectral response of the detector. These results give us a powerful tool to quantitatively understand the impact of elaboration and processing conditions on photodetector characteristics, and thus identify the key issues for the development of the technology.     

AlGaN／GaN P-I-N紫外探测器的电子辐照效应

制备了Al0.1 Ga0.9N/GaN异质结P-I-N结构可见盲正照射紫外探测器.用能量为O.8MeV的电子对器件依次进行注量为5×1014,5×1015和5×1016n/cm2的辐照.通过测量辐照前后器件的Ⅰ-Ⅴ曲线和光谱响应曲线,讨论了不同注量的电子辐照对Al0.1Ga0.9N/GaN异质结P-I-N器件性能的影响.实验表明,小注量的电子辐照对器件的反向暗电流影响不大,当电子注量≥5×1O16n/cm2时才使器件的暗电流增大一个数量级.为了分析器件的辐照失效机理,制备SiN/GaN的MIS结构,并对其进行电子辐照,发现SiN/GaN之间的界面态随着电子辐照注量的增加而增加.这表明,器件的暗电流的增大的原因之一为钝化层与GaN材料之间因为辐照诱生的界面态.辐照前后器件的光谱响应曲线表明,电子辐照对器件的响应率没有产生明显的影响.     

非等平面AlGaN紫外探测器阵列挡光技术研究

介绍了SiO_2/PI_1/Al/PI_2挡光技术的原理及其制作工艺过程.通过采用SiO_2/聚酰亚胺(PI_1)/Al/PI_2挡光技术,实现了真正意义上的日盲紫外成像.此技术主要应用于日盲型AlGaN紫外焦平面阵列.

Abstract：

Introduced are the principles and manufacturing process of the SiO_2/PI_1/Al/PI_2 light-avoiding technology, which is adopted to realize solar-blind UV imaging. It is mainly used for solar-blind AlGaN UV focal plane array.