GaN基紫外探测器辐照效应的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 白云 |
| 答辩日期 | 2007-06-04 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 龚海梅 |
| 关键词 | Gan基材料 紫外探测器 Pin 电子辐照 质子辐照 Γ辐照 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | GaN基材料，由于具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、高的电子饱和漂移速度和大的临界击穿电压等特点，不仅成为短波长光电子材料，也成为研制高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和电路的理想材料，在通信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等方面有着广泛的应用。当GaN器件，应用于空间环境时，器件就要在恶劣的辐射环境下工作，因此研究GaN基材料和器件的辐照效应具有重要的意义。 本文从分别从辐照效应的位移效应和电离效应出发，研究了GaN基材料和器件的辐照失效机理。首先利用拉曼散射光谱和光致发光谱等光学手段表征了不同粒子不同注量的辐照对材料的影响。实验表明，5×1014、2×1015和1×1016 n/cm2注量的质子辐照引起了材料拉曼散射的频移，根据A1(LO)模式的拉曼谱型的拟合，得到了质子辐照引起载流子浓度降低的结果。同时，质子辐照还引起了光致发光谱强度的减弱和主发光峰向短波方向稍有偏移，以及一些新的弱的发光峰的出现。5×1015、5×1016、5×1017和5×1018 n/cm2注量的电子辐照实验表明，虽然电子的辐照效应比起质子来要弱一些，但也引起了光致发光谱强度的减弱和主发光峰的蓝移。当电子注量很高时，光致发光谱会有新的很弱的发光峰的出现。分析认为是由辐照引起的缺陷造成的。 制备了不同钝化层SiN和SiO2与GaN的MIS结构， 并对两种MIS器结构进行了5×1013、5×1014和5×1015 n/cm2注量的电子辐照，通过测量辐照前后的C-V曲线，表征了辐照对钝化层与GaN界面之间的电学特性的影响。实验表明，电子辐照在SiN和SiO2都引入了固定正电荷及新的界面态，界面态密度随着辐照注量的增加而增加。相同条件的电子辐照对SiO2的MIS结构的电学性质的影响比对SiN的稍大。 制备了不同钝化工艺的GaN基p-i-n 结构的可见盲正照射紫外探测器，并用注量为5×1014、5×1015和5×1016 n/cm2的电子和5×1014和2×1015 n/cm2的质子对器件分别进行辐照，通过测量辐照前后器件的I-V曲线和光谱响应曲线，来表征了辐照效应对器件性能的影响。实验结果表明，质子辐照和电子辐照都引起了器件暗电流的增加，但电子辐照使器件的响应率变化不大，质子却使器件的响应率发生明显衰减，并使峰值向短波方向稍有移动。利用前两章得到的结果对器件的辐照失效机理进行了分析。 对AlGaN紫外探测器的辐照效应进行了探索。对不同钝化工艺的AlGaNpin紫外探测器进行了电子辐照实验。结果表明，辐照引起暗电流的增大，并引起没有钝化层的器件的光谱响应形状的改变，并做了分析。实验验证了SiO2钝化层对器件抗辐照加固的作用。用不同剂量的γ射线辐照了AlGaN 肖特基紫外探测器件，并测量了器件辐照前后的I-V特性，C-f 曲线和响应光谱曲线。实验发现γ辐照没有对器件的暗电流产生明显影响，但大剂量的辐照有使肖特基势垒高度降低的趋势。同时，γ辐照使器件电容的频率特性增强，并造成了器件的峰值响应率的降低，造成这些现象的原因也可能是γ辐照在AlGaN材料中诱生了新的缺陷能级造成的。 |
| 学科主题 | 红外探测材料与器件 |
| 公开日期 | 2012-08-14 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/4686]  |
| 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 | 白云. GaN基紫外探测器辐照效应的研究[D]. 中国科学院研究生院. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：上海技术物理研究所
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