GaN基RCE紫外探测器设计及光敏区器件研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 何政 |
| 答辩日期 | 2006-06-15 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 方家熊 |
| 关键词 | Algan半导体 Rce紫外探测器 光导 Schottky 反射镜 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 氮化镓（GaN）基宽带半导体是制备高温、高功率、高频电子器件以及发光管和紫外探测器等光电子器件的重要材料。使用pn、pin、Schottky、光导等结构的GaN基半导体紫外光电探测器也有其重大的应用背景。本文从研制性能优良的GaN基窄波段紫外探测器的要求出发，以GaN半导体材料为基础，利用谐振腔增强型（RCE）结构理论设计了GaN基RCE紫外探测器件；以λ/4膜系为基础，分别设计了以SiO2/HfO2材料和AlN/AlGaN材料构成反射镜。制备了i-GaN/n+-GaN光导器件，该器件线性I-V特性表明：器件的欧姆接触良好；不良的光谱响应特性主要是下层材料的高掺杂浓度所致。制备了单层GaN基Schottky光电探测器，对其光电性能进行了研究；提出在金属与半导体界面之间存在一个局部的损耗层，根据光的透射深度和损耗层厚度之间的关系，推导出光生电流密度表达式；定性地解释了该单层GaN 基Schottky器件的响应光谱特性。对Al0.3Ga0.7N/GaN双层材料的Schottky器件的不同结构、不同侧面钝化方式、不同半透明金属以及不同半透明金属厚度等因素对该类Schottky器件的光电性能的影响进行了研究，获得采用SiO2侧面钝化、7nm厚的半透明Au、台面结构的Schottky器件具有较好的光谱响应特性；同时也对高Al组分的Al0.45Ga0.55N材料的Schottky 器件进行了研究，获得了可以直接应用于UV-C波段探测的器件。按照常规的工艺制备了i-GaN/n+-GaN的Schottky光电探测器件，测试了该器件的I-V特性、在不同偏置电压下的光谱响应、响应时间以及持续光电导等性能，获得了该器件在零偏置电压下的峰值响应率为115A/W（放大器的固有电压为-0.3mV），响应时间大约80ns，持续光电导的时间常数为0.33s，发现该器件既有光伏特性又有光导的特性。在利用O. Katz等人的理论模型不能解释我们所观察到的实验现象后，对其理论进行了一些修正和补充，认为：俘获光生空穴的带负电荷的缺陷不仅存在于金属与半导体的界面而且也存在于半导体材料中；在光照射下，被俘获的还没有来得及解离的空穴堆积起来，在金-半接触处形成了一个具有一定空穴浓度和厚度的“p-型层”，这个“p-型层”与金属形成了“欧姆接触”，从而消除了Schottky器件的势垒而变成了光导器件；当光被移开后，被俘获的光生空穴的解离和“p-型层”的消失，Schottky器件的势垒恢复。分别利用AlN/Al0.35Ga0.65N和SiO2/HfO2材料体系构成反射镜，制备了单色GaN基RCE探测器原型器件。测试性能表明：前者构成的RCE器件具有一定的光电性能，在一定程度上具有光波长的选择特性；而后者构成的RCE器件目前还不具备光电性能。分析了这两种不同结构的GaN基RCE器件存在的问题，利用上述RCE结构的各自优点，设计了新的单色GaN基RCE Schottky紫外探测器结构，为实现GaN 基RCE紫外探测器做了一些探索性的工作。 |
| 学科主题 | 红外探测材料与器件 |
| 公开日期 | 2012-07-11 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/4450]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_上海技物所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 何政. GaN基RCE紫外探测器设计及光敏区器件研究[D]. 中国科学院研究生院. 2006. |
入库方式： OAI收割
来源：上海技术物理研究所
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