高性能背照式GaN/AlGaN p-i-n紫外探测器的制备与性能

研究了GaN/AlGaN异质结背照式P-i-n结构可见盲紫外探测器的制备与性能.GaN/MGaN外延材料采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法生长,衬底为双面抛光的蓝宝石,缓冲层为AiN,n型层采用厚度为0.8 μm的Si掺杂Al0.3Ga0.7形成窗口层,i型层为0.18 μm的非故意掺杂的GaN,P型层为0.15 μm的Mg掺杂GaN.采用C12、Ar和BCl3感应耦合等离子体刻蚀定义台面,光敏面面积为1.96×10-3cm2.可见盲紫外探测器展示了窄的紫外响应波段,响应区域为310-365 nm,在360 nm处响应率最大,为0.21 A/W,在考虑表面反射时,内量子效率达到82%;优质因子R0A为2.00×108 Ω·cm2,对应的探测率D*=2.31×1013·Hz1/2·W-1;且零偏压下的暗电流为5.20×10-13A.     

背照式InGaN紫外探测器的制备与数值模拟

研究了背照式InGaN p-i-n结构的紫外探测器的制备与数值模拟.通过低压金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法生长p-GaN/i-InGaN/n-GaN外延片,采用标准的Ⅲ-Ⅴ族器件制备工艺,成功制备出p-i-n结构的InGaN紫外探测器.探测器台面半径为30 μm,在-5V偏压下暗电流为-6.47×10 1 2 A,对应的电流密度为2.29×10-7 A/cm2.该探测器响应波段为360～380 nm,在371 nm处达到峰值响应率为0.21 A/W,对应的外量子效率为70％,内量子效率为78.4％.零偏压下,优值因子R0A=5.66×107 Ω·cm2,对应的探测率D* =2.34×1013 cm·Hz1/2·W-1.同时,利用Silvaco TCAD软件进行数值模拟,响应率曲线仿真值与实验值拟合较好.     

用于紫外探测器的AlGaN/GaN异质结构的Ti/Al/Ni/Au欧姆接触特性

采用Ti/Al/Ni/Au多层金属体系在Al0.27Ga0.73N/GaN异质结构上制备了欧姆接触. 分别采用线性传输线方法(LTLM)和圆形传输线方法(CTLM)对其电阻率进行了测试. 当Ti(10nm)/Al(100nm)/Ni(40nm)/Au(100nm)金属体系在650℃高纯N2气氛中退火30s时,测量得到的最小比接触电阻率为1.46E-5Ω·cm2. 并制备了Al0.27Ga0.73N/GaN光导型紫外探测器,通过测试发现探测器的暗电流-电压曲线呈线性分布. 实验结果表明在Al0.27Ga0.73N/GaN异质结构上获得了好的欧姆接触,能够满足制备高性能AlGaN/GaN紫外探测器的要求.     

高量子效率前照式GaN基p-i-n结构紫外探测器

研究了Al0.1Ga0.9N/GaN异质结p-i-n结构可见盲紫外探测器的制备与性能.p区采用Al组分含量为0.1的AlGaN外延材料形成窗口层,使340～365nm波段的紫外光可以直接透过p区到达i区并被吸收,有效提高了这个波段的响应率与量子效率.并且研究了不同p区AlGaN外延层厚度对探测器性能的影响,制备了两种不同p区厚度(0.1μm和0.15μm)的器件,测试结果表明,p区的厚度对200～340nm波段光吸收的量子效率影响较大,而i区的晶体质量的提高可以有效提高340～365nm波段光吸收的量子效率.并且当p区AlGaN厚度为0.15μm时,器件的峰值响应率达到0.214A/W,在考虑表面反射时外量子效率高达85.6%,接近理论极限,并且在零偏压时暗电流密度为3.16nA/cm2,表明器件具有非常高的信噪比.     

高量子效率前照式GaN基p-i-n结构紫外探测器

研究了Al0.1Ga0.9N/GaN异质结p-i-n结构可见盲紫外探测器的制备与性能.p区采用Al组分含量为0.1的AlGaN外延材料形成窗口层,使340～365nm波段的紫外光可以直接透过p区到达i区并被吸收,有效提高了这个波段的响应率与量子效率.并且研究了不同p区AlGaN外延层厚度对探测器性能的影响,制备了两种不同p区厚度(0.1μm和0.15μm)的器件,测试结果表明,p区的厚度对200～340nm波段光吸收的量子效率影响较大,而i区的晶体质量的提高可以有效提高340～365nm波段光吸收的量子效率.并且当p区AlGaN厚度为0.15μm时,器件的峰值响应率达到0.214A/W,在考虑表面反射时外量子效率高达85.6%,接近理论极限,并且在零偏压时暗电流密度为3.16nA/cm2,表明器件具有非常高的信噪比.     

AlGaN/GaN异质结单片集成紫外/红外双色探测器

采用分子束外延(MBE)技术在蓝宝石衬底上依次生长n+GaN下电极层、i型AlxGa1-xN势垒层和n+GaN发射极层,并通过半导体微细加工技术,制作了AlGaN/GaN异质结单片集成紫外/红外双色探测器。该器件利用不同的探测机理,同时实现了红外光和紫外光探测,拓展了响应光谱的范围。红外光探测是通过AlGaN/GaN异质结界面自由电子吸收和功函数内部光致发射效应完成的,紫外光探测是通过AlxGa1-xN势垒层带间吸收完成的。对单元器件的暗电流特性、紫外及红外光谱特性进行了测试。测试结果表明,紫外响应截止波长356 nm,响应度180 mA/W,红外响应峰值波长14.5μm,响应度49 mA/W。     

背照式AlGaN/GaN基PIN日盲型紫外探测器的研制

利用MOCVD方法在蓝宝石（0001）衬底上生长PIN型AlGaN/GaN外延材料,研制出背照式AlGaN基PIN日盲型紫外探测器,用紫外光谱测试系统和半导体参数测试仪分别测得了器件的光谱响应和I-V特性曲线。测试结果表明,器件的响应范围为260~280 nm,峰值响应出现在270 nm处,在2.5 V偏压下的最大响应...     

不同插入层对抑制Mg掺杂p-GaN的记忆效应

研究了低温(LT) GaN和AlN不同插入层对抑制Mg掺杂p-GaN金属有机化学气相沉积外延中存在的记忆效应的影响,外延生长p-GaN缓冲层,制作具有该缓冲层的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT),并对该器件进行电学测试.二次离子质谱仪测试表明p-GaN上10 nm厚的LT-GaN插入层相比于2 nm厚的AlN插入层能更好地抑制Mg扩散.霍尔测试表明,2 nm厚的AlN插入层的引入和GaN存在较大的晶格失配会引入位错,进而会降低AlGaN/GaNHEMT的电子迁移率以及增加其方块电阻;含有10 nm厚的LT-GaN插入层的p-GaN作为缓冲层的AlGaN/GaN HEMT,其方块电阻、电子迁移率以及二维电子气(2DEG)密度分别为334.9 Ω/口,1 923 cm2/(V·s)和9.68×1012 cm-2.器件具有很好的直流特性,其饱和电流为470 mA/mm,峰值跨导为57.7 mS/mm,电流开关比为3.13×109.     

AlGaN日盲紫外雪崩光电探测器暗电流研究

为了提高AlGaN日盲紫外雪崩探测器的信噪比,降低暗电流,研制高性能日盲紫外探测器,针对AlGaN日盲紫外雪崩探测器暗电流机制进行了深入研究。首先对传统p-i-n-i-n结构雪崩探测器进行了初步研究,分别设计了GaN和AlGaN的两种雪崩探测器模型,分析了其不同暗电流特性,得到的模拟暗电流特性曲线与实验吻合。在此基础上,针对日盲紫外波段高Al组分AlGaN雪崩探测器,重点分析研究了不同异质界面的负极化电荷、p型有效掺杂以及温度等因素对暗电流的影响。在AlGaN日盲紫外雪崩探测器研究中得到的近零偏工作暗电流为2.510-13 A,在反向138 V左右发生雪崩击穿,雪崩开启电流为18.3 nA左右,击穿电压温度系数约为0.05 V/K,与实验及文献测试结果吻合。     

AlGaN/PZT探测器的研制及其性能

本文报道了一种新型紫外红外应用的探测器的设计、制备及其性能。探测器由蓝宝石衬底上生长的p-GaN/i-GaN/n-Al0.3Ga0.7N/SiO2/LaNiO3/PZT/Pt多层结构组成。分别测量了紫外和红外的性能。紫外部分,光谱响应范围在302-363nm波段;在波长355nm,探测器零偏响应率为0.064A/W;I-V测量表明零偏暗电流为-1.57×10-12A;该探测器的探测率为1.81×1011cmHz1/2W-1。红外部分,在波长4μm处,探测器响应率为1.58×105cmHz1/2W-1。     

二维差分预测Rice算法在图像数据压缩中的应用

提出一种新型二维差分预测方法,该方法可实现双序列差分预测与“Zig?蛳Zag”扫描差分预测,解决了一维差分预测方法不能有效剔除数据冗余度的问题。压缩时,用新的预测方法对数据进行预处理,再用原有编码器对数据进行编码;解码时,先采用原有解码器进行解码,再使用新的预测方法的逆过程对解码后的数据进行后处理,重构出原始数据。实验结果表明：该方法可以更有效地剔除冗余数据。与原压缩算法比较,采用新的差分预测方法可以提高数据压缩比。     

555时基电路在玩具控制中的应用

555时基电路在玩具控制应用中占有重要的地位。本文结合作者在高职院校毕业设计以及在中学开展科技发明、教具制作的经验,介绍了555时基电路在玩具设计中的应用范例,介绍了声控、红外控制、位置控制等玩具及教具的设计思路和方法。本文对于玩具设计与制造专业的师生以及玩具设计人员有一定的参考作用。     

GaN技术发展新趋势

氮化镓(GaN)是第三代半导体的典型代表,受到学术界和产业界的广泛关注,正在成为未来超越摩尔定律所依靠的重要技术之一。对于射频(RF)GaN技术,在电信和国防两大主要应用增长行业,尤其是军用领域对先进雷达和通信系统不断增加的需求,推动了RF GaN器件向更高频率、更大功率和更高可靠性发展。文章梳理了在该领域中GaN RF/微波HEMT、毫米波晶体管和单片微波集成电路(MMIC)、GaN器件空间应用可靠性和抗辐射加固等技术发展的脉络。在功率电子方面,对高效、绿色和智能化能源的需求拉动GaN功率电子、电源变换器向快速充电、高效和小型化方向发展。简述了应用于纯电动与混合动力电动汽车(EV/HEV)、工业制造、电信基础设施等场合的GaN功率器件的研发进展和商用情况。在数字计算特别是量子计算前沿,GaN是具有应用前景的技术之一。介绍了GaN计算和低温电子技术研究的几个亮点。总而言之,对GaN技术发展几大领域发展的最新趋势作了概括性描述,勾画出技术发展的粗略线条。     

GaN蓝色激光二极管的研究进展

ＧａＮ短波长激光器是最近取得突破性进展而备受关注的光是这研究新域。本文简要论述了２０多年来在发展ＧａＮ发光器件过程中所克服的困难,介绍了目前这类激光器在解理法制备谐振腔端面、干法腐蚀和欧姆接触等关键工艺的进展情况。最后,综述了在获得室温下脉冲及连续工作的ＧａＮ蓝色激光二官的研究方面所取得的最新进展。     

光子晶体提高GaN基LED出光效率的研究进展

光子晶体作为有效提高LED出光效率的手段之一,在过去的十多年受到了广泛的关注.简述了光子晶体提高LED出光效率的物理原理.从GaN基LED不同光子晶体的结构、晶格常数和高度等参数的影响出发,通过几种新型光子晶体发光二级管的介绍,总结了近年来利用光子晶体提高LED出光效率所取得的研究进展.     

Ku波段20W AlGaN/GaN功率管内匹配技术研究

文章的主要目的是研究第三代半导体AlGaN/GaN功率管内匹配问题。以设计Ku波段20WGaN器件为例,研究了内匹配电路的设计、合成以及内匹配电路的测试,实现了GaN功率HEMT在Ku波段20W连续波输出功率的内匹配电路,并使整个电路的输入、输出电路阻抗提升至50Ω。最终所研制的AlGaN/GaNKu波段内匹配功率管在11.8GHz～12.2GHz频带内,输出功率大于20W。在12GHz功率增益大于5dB,功率附加效率29.07%,是目前国内关于GaN功率器件在Ku波段连续波输出的最高报道。     

纤锌矿GaN光电性质的第一性原理研究

利用平面渡赝势密度泛函的方法,结合广义梯度近似,对纤锌矿GaN的光电性质进行了研究.对纤锌矿GaN的能带结构、态密度分布、复介电函数和吸收光谱进行了计算.文中分析了纤锌矿结构GaN晶体可能的跃迁及其对应的吸收光谱.结果显示GaN晶体的光学性质与晶体的电子结构直接相关.计算结果为进一步理解和改进纤锌矿GaN的光电性质提供理论基础.     

垂直结构GaN基LED的侧壁优化技术

为了提升垂直结构LED提取效率,针对器件侧壁出光的研究越发引起研究人员的关注。由于GaN的高折射率,大部分有源区发出的光线将被限制在GaN层内横向传输。对不同刻蚀倾角侧面的光提取效率进行分析模拟,模拟结果显示,LED的提取效率可以通过侧壁倾斜角度的优化得以提升。实验结果表明,特定侧壁倾角器件的提取效率相比较垂直侧壁提高了18.75%,电致发光光谱测试(EL)结果表明,实验结论与理论计算值基本吻合。本结论对垂直结构GaN基LED器件的优化设计与性能提升有重要指导意义。     

一种GaN宽禁带功率放大器的设计

氮化镓（GaN）作为第三代半导体材料的典型代表之一,由于其宽带隙、高击穿电场强度等特点,被认为是高频功率半导体器件的理想材料。为研究GaN功率放大器的特点,基于Agilent ADS仿真软件,利用负载／源牵引方法设计制作了一种Si波段GaN宽禁带功率放大器（10W）。详细说明了设计步骤并对放大器进行了测试,数据表明放大器在2．3～2．4GHz范围内可实现功率超过15W,附加效率超过67％的输出。实验结果证实,GaN功率放大器具有高增益、高效率的特点。     

电流拥挤效应对GaN基发光二极管可靠性的影响

文中报道了绝缘蓝宝石衬底上的GaN基发光二极管（LEDs）中，由于横向电阻的存在造成了靠近n型电极台面边缘局部区域电流拥挤，为此从焦耳热和金属电迁移两方面研究了电流拥挤效应对器件可靠性的影响，加速寿命实验结果表明：电流均匀扩展可以使可靠性得到有效改善。