GaN基紫外探测器发展概况

基于宽禁带半导体材料的GaN基紫外探测器由于具有探测波长可调、工艺兼容性好、结构可多型化等优点,已成为近年来的研究热点。介绍了四种不同结构类型的紫外探测器:光导型、肖特基势垒、金属-半导体-金属、p-i-n结,并回顾了GaN基紫外探测器的的研究历程。     

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     

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基紫外探测器

随着GaN基紫外材料的日益成熟,GaN基紫外探测器发展迅速,被认为是和发光二极管、激光器同样重要的器件。本文讨论了紫外探测的意义,介绍了国内外近期研制的各种器件结构的GaN基紫外探测器和紫外焦平面。     

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.     

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p-i-n结构紫外光探测器

用反应分子束外延(RMBE)方法在蓝宝石衬底上制备了GaN p-i-n结构,应用常规的半导体工艺制成了紫外光探测器,测试结果显示其正向导通电压为4.6 V,反向击穿电压大于40 V;室温下反偏3 V时的暗电流为6.68 pA,峰值响应度0.115 A/W出现在367 nm处;400 nm处的响应度为6.59×10-5A/W,比峰值响应度低四个量级.     

GaN基紫外探测器及其研究进展

宽禁带半导体材料的研究和突破,带动了各种器件的发展和应用。GaN基紫外探测器具有通过调整材料的配比可以调节器件响应的截止波长的优点,可以制备日盲型紫外探测器。对GaN基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p型材料的制备、金属半导体接触、材料的蚀刻等。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及初步获得的32×32紫外焦平面探测器进行了简单介绍。     

GaN基MSM结构紫外探测器光响应特性

在求解一维电流连续性方程和传输方程的同时考虑表面态陷阱的作用,获得了GaN基MSM结构紫外探测器在稳态光照下的电流随电压变化的解析解,从而导出了其光响应特性主要参数,并解释了电流和响应度随偏压变化的原因和光增益现象.将该模型应用于具体器件,实验测得饱和临界偏压约6 V,稳态电流6×10-8A,响应率0.085 7 A/W,与理论计算较吻合.     

GaN基MSM结构光伏型紫外探测器建模及其仿真分析

Based on the principles of metal-semiconductor-metal Schottky barrier photodetectors(MSM-PD), using the carrier rate equations,the circuit simulation model of a GaN-based MSM photovoltaic ultraviolet detector is constructed through an appropriately equivalent process.By using the Pspice analytical function of Cadence soft on the model,the relationship between the photocurrent and the terminal voltage under different UV light powers is analyzed.The result shows that under the given UV power,the photocurre...     

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。     

高响应度GaN紫外探测器

采用MOCVD方法,在蓝宝石衬底上以低温GaN为缓冲层生长了GaN外延层。以上述材料制备了金属-半导体-金属(M-S-M)光导型GaN探测器。该探测器的光谱响应表明:器件在330～360nm内有高的灵敏度,并且在360nm附近有陡峭的截止边,对可见光和近红外光几乎没有响应,在5V偏压下358nm处峰值响应度高达1200A/W。研究了光从探测器的正、背面入射时对响应度的影响,并讨论了其原因。     

ICPCVD-SiN_x对GaN/AlGaN基紫外探测器的钝化效果的研究

采用ICPCVD-SiNx薄膜对GaN/A1GaN基紫外探测器进行钝化,从薄膜绝缘特性、钝化效果两方面,对ICPCVD-SiNx、磁控溅射-SiOx、PECVD-SiOx和PECVD-SiNx四种钝化膜进行对比.制作了钝化膜/GaN MIS器件,通过测试MIS器件漏电流密度和薄膜击穿电场的大小表征薄膜绝缘性能,结果表明ICPCVD-SiNx对应的MIS器件的漏电特性最好,外加偏压为100 V时,其漏电流密度保持在1×10-7 A/cm2以下,薄膜击穿电场大于3.3 MV/cm.采用不同钝化方法制作了p-i-n型AlGaN基紫外探测器,通过计算钝化前后器件暗电流的变化,表征不同钝化方法的钝化效果.结果表明ICPCVD-SiNx钝化的器件,其暗电流比其他钝化方法的器件小近两个数量级,在-5V偏压下暗电流密度为7.52 A/cm2.     

薄p型层GaN基p-i-n型紫外探测器的反向漏电特性

制备了薄p型层GaN基p-i-n型紫外探测器,并对其反向漏电特性进行了研究。探测器材料采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底上外延生长获得,p-GaN的厚度为30nm。基于该材料制作了具有共面电极的探测器器件,并采用SiO2对刻蚀侧壁进行了钝化。测试结果表明,结面积为1.825×10-4cm2的器件在-1V时的反向漏电流面密度为3.0×10-9 A/cm2,优质因子达到3.7×109Ω.cm2。     

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。     

A1GaN／GaN MSM紫外探测器特性

在蓝宝石衬底上,用金属有机物气相沉积(MOCVD)法外延生长AlGaN／GaN异质结样品。溅射Ti／Al／Ni／Au和Ni／Au金属膜,在氮气气氛中高温快速退火,分别与样品形成欧姆接触和肖特基接触。随着退火时间的增加,金属一半导体金属(MSM)结构的I-V特性曲线保持良好的对称性,但C-V曲线逐渐失去其对称性。MSM探测器的紫外响应曲线具有良好的对比度和选择性,出现明显的光电导增益效应。     

背照式GaN/AlGaN p-i-n紫外探测器的制备与性能

文章研究了p-GaN/i-GaN/n-A l0.3Ga0.7N异质结背照式p-i-n可见盲紫外探测器的制备与性能。器件的响应区域为310~365nm,最大响应率为0.046A/W,对应的内量子效率为19%,优值因子R0A达到1.77×108Ω.cm2,相应的在363nm处的探测率D*=2.6×1012cmHz1/2W-1。     

GaN p-i-n紫外探测器的研制

研制了一种GaN p-i-n型单元器件,详细地讨论了该器件的制备工艺,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在2 V左右,零偏动态电阻R0约为1010～1011 Ω,最大峰值响应率在365 nm处为0.18～0.21 A/W,器件的上升响应时间和下降时间分别为2.8和13.4 ns.     

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。