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.     

Al0.3Ga0.7N MSM紫外探测器研究

用MOCVD生长的未掺杂的疗n-Al0．3Ga0．7N制备了MSM结构紫外探测器。器件在5.3V偏压时暗电流为1nA,在315nm波长处有陡峭的截止边,在1V偏压下305nm峰值波长处探测器的电流响应率为0．023A／W,要进一步提高器件的响应率,方法之一是优化器件的结构参数,尽量减小叉指电极的宽度。为了检验Au／n-Al0．3Ga0．7N肖特基接触特性,电击穿MSM右边结,由正向I-V特性曲线计算出理想因子n～1．05,零偏势垒高度ФB0～1．16eV,表明形成的Au／n-Al0．3Ga0．7N肖特基结较为理想。     

一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器的研制

采用Ni/Au作为肖特基接触制备了一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器,并测量和分析了阵列器件的Ⅰ-Ⅴ、光谱响应特性.结果表明,阵列探测器性能均匀性好,击穿电压均高于100V.阵列中单器件暗电流小,在偏压为20V的时候,最大暗电流均小于5pA(电流密度为5nA/cm2),光电流比暗电流高3个数量级以上.其光谱响应表明,单器件在电压为20V时的响应度约为0.09A/W,比400nm时的比值均大5000倍,说明探测器具有良好的紫外可见比.     

一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器的研制

采用Ni/Au作为肖特基接触制备了一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器,并测量和分析了阵列器件的Ⅰ-Ⅴ、光谱响应特性.结果表明,阵列探测器性能均匀性好,击穿电压均高于100V.阵列中单器件暗电流小,在偏压为20V的时候,最大暗电流均小于5pA(电流密度为5nA/cm2),光电流比暗电流高3个数量级以上.其光谱响应表明,单器件在电压为20V时的响应度约为0.09A/W,比400nm时的比值均大5000倍,说明探测器具有良好的紫外可见比.     

AIInGaN／GaN PIN紫外光电探测器的研制

用AlInGaN四元合金代替AlGaN作为PIN探测器的有源层,研制出AlInGaNPIN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1．5V,反向击穿电压大于40V;室温-5V偏压下,暗电流为33pA,350nm处峰值响应度为0．163A／W,量子效率为58％。     

SiO2钝化膜对非极性AlGaN-MSM紫外探测器的影响

采用SiO₂钝化膜方法对引入低温AlN插入层的高 温MOCVD外延生长的未掺杂的非极性AlGaN外 延薄膜制备了金属-半导体-金属(MSM)结构的紫外光电探测器。研究了磁控溅射SiO₂钝 化膜对探测器光电性能的提 升。暗电流测试表明,钝化处理使探测器的暗电流可以降低了2-3个数量级。在5V偏压下 , 通过光谱响应测试发现,经过钝化处理的探测器在300 nm处具有陡峭 的截止边,具有很好 的深紫外特性,光谱响应范围提高了3个数量级,抑制比高达10⁵。     

AlGaN MSM结构日盲型紫外探测器

采用低压-金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在(0001)方向的AlN/蓝宝石模板上生长得到Al组分为40%的AlGaN材料,设计并制作了MSM型AlGaN日盲紫外探测器。通过HRXRD,SEM,AFM对AlGaN材料进行了表征,结果表明:该材料为六方相结构,且应变程度很小,粗糙度(RMS)为1.32 nm。通过测试器件在230³20 nm之间、在不同偏压下的光谱响应曲线,发现器件的截止波长在285 nm附近,截止边很陡峭;器件的峰值响应波长为275 nm;在7 V偏压下,器件峰值响应度达到最大2.8 mA/W;零偏压下,器件的暗电流1×10-13A,器件的暗电流很小。     

Si基多量子阱SiGe/Si波导光电探测器的制备和研究

采用分子束外延MBE技术,在Si衬底上外延 高质量的20周期SiGe/Si多量子阱(MQW)层;以SiGe/Si MQW材料作 为吸收区,在Si基上制备波导型PIN光电探测器;金 属Al制作在器件的台面上下,形成金属-半导体肖特基接触。测试结果表明,器件在－2V偏压 下,对台面面积为7500μm²,暗电流为0.1μA;在0V偏压下,探测器的光响应谱的吸收 峰值为1008nm,并可以观察到随着吸收长度的 增大,响应信号也随之增大。     

AlxGa1-xN日盲紫外探测器及其焦平面阵列

报道了320×256元AlxGa1-xN日盲型紫外探测器及其焦平面阵列探测器的研制情况,介绍了材料生长、器件制备工艺和器件的光电特性.器件的开启电压大于3.5 V,-0.5 V偏压时暗电流小于1.2×10-12A(φ=300 μm台面),光谱响应范围260～280 nm,268 nm峰值波长的响应度大于0.095 A/W.器件实现了日盲紫外成像演示.     

AlGaN基共振腔增强的p-i-n型紫外探测器

设计了目标探测波长为320nm的AlGaN基共振腔增强的p-i-n型紫外光电探测器,共振腔由分别作为底镜和顶镜的AlN/Al0.3Ga0.7 N布拉格反射镜和空气/GaN界面组成,有源区p-GaN/i-GaN/n-Al0.38Ga0.62 N被置于腔内，该结构采用金属有机物化学气相淀积（MOCVD）方法在蓝宝石衬底和GaN模板上外延生长得到，光谱响应测试显示了正入射时该器件在波长313nm处出现响应的选择增强,零偏压下响应度为14mA/W。     

背入射AlxGa1-xN 64×1线列焦平面太阳光盲探测器

在蓝宝石衬底上用MOCVD生长的材料制备了背入射Al0.42Ga0.58N/Al0.5Ga0.5N P-I-N型64元线列焦平面太阳光盲紫外探测器。测试了器件的光谱响应,其截止波长为285nm,在275nm峰值波长处的零偏电流响应率为20mA/W。测试了线列器件各元在5V反偏压下的暗电流,结果表明暗电流大约在10-8A数量级,暗电流分布均匀。线列器件各元的紫外光响应均匀性较好。     

808nm InGaAlAs垂直腔面发射激光器的结构设计

为实现垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)在808 nm波长的激射,对VCSEL芯片的整体结构进行了设计。基于应变量子阱的能带理论、固体模型理论、克龙尼克-潘纳模型和光学传输矩阵方法,计算了压应变InGaAlAs量子阱的带隙、带阶、量子化子能级以及分布布拉格反射镜(DBR)的反射谱,从而确定了量子阱的组分、厚度以及反射镜的对数。数值模拟的结果表明,阱宽为6 nm的In0.14Ga0.74Al0.12As/Al0.3Ga0.7As量子阱,在室温下激射波长在800 nm左右,其峰值材料增益在工作温度下达到4000 cm-1;渐变层为20 nm的Al0.9Ga0.1As/Al0.2Ga0.8As DBR,出光p面为23对时反射率为99.57%,全反射n面为39.5对时反射率为99.94%。设计的顶发射VCSEL结构通过光电集成专业软件(PICS3D)验证,得到室温下的光谱中心波长在800 nm处,证实了结构设计的正确性。     

Improvement in the characteristics of GaN-based light-emitting diodes by inserting AlGaN-GaN short-period superlattices in GaN underlayers

We report the influence of short-period superlattice (SPSL)-inserted structures in the underlying undoped GaN on the characteristics of GaN-based light-emitting diodes (LEDs). The measurements of current-voltage (I-V) curves indicate that GaN-based LEDs having pseudomorphic Al/sub 0.3/Ga/sub 0.7/N(2 nm)-GaN(2 nm) SPSL-inserted structures exhibit improvements in device characteristics with the best LED being inserted with two sets of five-pair Al/sub 0.3/Ga/sub 0.7/N(2 nm)-GaN(2 nm) SPSL structure. Based upon the results of etch pit counts, double-crystal X-ray diffraction measurements and transmission electron microscopic observations of the GaN-based LEDs, it was found that the Al/sub 0.3/Ga/sub 0.7/N(2 nm)-GaN(2 nm) SPSL-inserted structures tended to serve as threading dislocation filters in the LEDs so that the improved I-V characteristics were achieved.     

Rectification at n-n GaAs:(Ga,Al)As heterojunctions

n-n Ga0.7Al0.3As: GaAs heterojunction structures have been grown by l.p.e., with 1 × 1015 cm-3 net carriers in the ternary. N/W profiling across the heterojunction shows an accumulation region on the GaAs side and a depletion region on the (Ga, Al)As side. I/V characteristics at room temperature show significant rectification.     

新型复合沟道Al0.3Ga0.7N/Al0.05Ga0.95N/GaN HEMT低相位噪声微波单片集成压控振荡器

设计并研制了一种新型复合沟道Al0.3Ga0.7N/Al0.05Ga0.95N/GaN HEMT(CC-HEMT)微波单片集成压控振荡器(VCO),且测试了电路的性能.CC-HEMT的栅长为1μm,栅宽为100μm.叉指金属-半导体-金属(MSM)变容二极管被设计用于调谐VCO频率.为提高螺旋电感的Q值,聚酰亚胺介质被插入在电感金属层与外延在蓝宝石上GaN层之间.当CC-HEMT的直流偏置为Vgs=-3V,Vds=6V,变容二极管的调谐电压从5.5V到8.5V时,VCO的频率变化从7.04GHz到7.29GHz,平均输出功率为10dBm,平均功率附加效率为10.4%.当加在变容二极管上电压为6.7V时,测得的相位噪声为-86.25dBc/Hz(在频偏100KHz时)和-108dB/Hz(在频偏1MHz时),这个结果也是整个调谐范围的平均值.据我们所知,这个相位噪声测试结果是文献报道中基于GaN HEMT单片VCO的最好结果.     

低阈值高效率InAlGaAs量子阱808 nm激光器

以Al0.3Ga0.7As/InAlGaAs/Al0.3Ga0.7As压应变量子阱代替传统的无应变量子阱作为有源区,实现降低808 nm半导体激光器的阈值电流,并提高器件的效率。首先优化设计了器件结构,并利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)进行了器件的外延生长。通过优化外延生长条件,保证了5.08 cm片内的量子阱(QW)光致发光(PL)光谱峰值波长均匀性达0.1%。对于条宽为50μm,腔长为750μm的器件,经镀膜后的阈值电流为81mA,斜率效率为1.22 W/A,功率转换效率达53.7%。变腔长实验得到器件的腔损耗仅为2 cm-1,内量子效率达90%。结果表明,压应变量子阱半导体激光器具有更优异的特性。     

Design and Fabrication of AlGaN-Based Resonant-Cavity-Enhanced p-i-n UV PDs

AlGaN-based resonant-cavity-enhanced (RCE) p-i-n photodetectors (PDs) for operating at the wavelength of 330 nm were designed and fabricated. A 20.5-pair AlN/Al_0.3Ga_0.7N distributed Bragg reflector (DBR) was used as the back mirror and a 3-pair AlN/Al_0.3Ga_0.7N DBR as the front one. In the cavity is a p-GaN/i-GaN/n-Al_0.3Ga_0.7N structure. The optical absorption of the RCE PD structure is at most 59.8% deduced from reflectance measurement. Selectively enhanced by the cavity effect, a response peak of 0.128 A/W at 330 nm with a half-peak breadth of 5.5 nm was obtained under zero bias. The peak wavelength shifted 15 nm with the incident angle of light increasing from 0deg to 60deg.     

气态源分子束外延生长扩展波长InGaAs探测器性能分析

从理论与实验两方面对截止波长为1.7μm(x=0.53),1.9μm(x=0.6)和2.2μm(x=0.7)p in InxGa1-xAs探测器性能进行了研究.对探测器暗电流的研究结果表明,扩展波长In0.6Ga0.4As,In0.7Ga0.3As探测器在反向偏置低压区,欧姆电流占据主导地位;在反向偏置高压区,缺陷隧穿电流占主导地位;且扩展波长In0.6Ga0.4As,In0.7Ga0.3As探测器的暗电流比In0.53Ga0.47As探测器增加较大.对探测器R0A随温度及i层载流子浓度变化关系的研究结果表明,在热电制冷温度下探测器性能可得到较大提高,i层的轻掺杂可使探测器的R0A得到改善.     

Low-voltage superlattice asymmetric Fabry-Perot reflection modulator

A normally off transverse superlattice asymmetric Fabry-Perot modulator that has a contrast ratio of more than 26:1 at the Fabry-Perot resonance, and a reflection change of 33% at a wavelength of approximately 20 degrees AA away from Fabry-Perot mode for an operating voltage swing of <3 V is discussed. The structure contains an active region of 52 periods of a 30 AA GaAs-30 AA Al/sub 0.3/Ga/sub 0.7/As superlattice, embedded between top and bottom quarter-wave grating mirrors. The modulation is achieved by reducing the cavity loss at the Fabry-Perot resonance through the field-induced effective absorption edge blue-shift in the superlattice.<>