InGaN紫外探测器的制备与性能研究

介绍了InGaN紫外探测器的研制过程,并给出了器件的性能。利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法生长GaN外延材料,通过刻蚀、钝化、欧姆接触电极等工艺,制作了正照射单元In0.09Ga0.91N紫外探测芯片。并对该芯片进行了I-V特性、响应光谱等测试,得到芯片的暗电流Id为1.00×10-12 A,零偏压电阻R0为1.20×109Ω。该紫外探测器在360~390nm范围内有较高的响应度,峰值响应率在378nm波长处达到0.15A/W,在考虑表面反射时,内量子效率达到60%;优质因子R0A为3.4×106Ω·cm2,对应的探测率D*=2.18×1012 cm·Hz1/2·W-1。     

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。     

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/AlGaN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AlN，n型层采用厚度为0.8 μm的Si掺杂Al0.3Ga0.7N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Cl2、Ar和BCl3感应耦合等离子体刻蚀定义台面，光敏面面积为1.96×10-3 cm2。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 cm·Hz1/2·W-1；且零偏压下的暗电流为5.20×10-13 A。     

台阶型InGaN量子阱蓝光发光二极管设计与数值模拟

一种特定发光波长(415～425nm)的台阶型InGaN构型量子阱被设计并从理论上进行考察,包括量子阱区域载流子浓度分布、自发辐射复合速率、Shockley-Read-Hall(SRH)辐射复合速率以及输出功率和内量子发光效率的分析.与传统的InGaN构型量子阱结构相比,使用台阶型InGaN构型的量子阱结构,活性区载流子浓度特别是空穴浓度得到明显的改善,输出功率和内量子效率分别提高了52.5%和52.6%.自发发光强度与传统的InGaN构型量子阱发光强度相比也有1.54倍的增强.分析结果暗示SRH非辐射复合速率积分强度的减少被认为是台阶型InGaN构型量子阱光学性能提升的主要原因.     

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.     

背照式高量子效率AlGaN日盲紫外探测器设计

高量子效率、高UV/VIS抑制比、宽的光谱响应范围、快的响应速度是AlGaN紫外探测器设计追求的主要目标。为了获得适宜于紫外焦平面阵列的探测器结构,结合MOCVD外延材料生长的特点,采用模拟计算与实验相结合的方法,设计了背照式高量子效率AlGaN日盲探测器。详细介绍了背照式AlxGa1-xN-pin紫外探测器结构参数设计的依据和设计过程,并给出了设计结果,通过工艺实验,对设计结果进行了优化。应用设计结果进行了器件试制,经测试试制器件,其峰值响应波长为270 nm,光谱响应范围为250～282 nm,峰值量子效率达到了57%（0V）,实验表明取得了比较理想的设计结果。     

基于银纳米薄膜欧姆接触的高波长选择性紫外探测器研究

常规的半导体紫外探测器波长响应范围宽,而紫外光的应用具有较强的波长选择性,如320nm波段的紫外光在医学方面有重要的应用,因此,具有高波长选择性的紫外探测器的研制有重要意义。文章采用GaN基p-i-n探测器结构,通过在p区覆盖银纳米薄膜作为欧姆接触层和波长选择透射层,成功制备了对320nm波段紫外光高选择性探测的紫外探测器,器件性能如下:70nm银层的紫外光透射率峰值超过30%,器件在-5V偏压下的暗电流为10-12 A量级,响应峰值为0.06A/W,响应峰发生在325nm处,光谱响应峰半高宽约30nm。     

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.     

背照式AlGaN基双色日盲紫外探测器

Abstract： Back-illuminated AlxGal-xN-based dual-band solar-blind ultraviolet （UV） photodetectors （PDs） are realized by a three-terminal n-i-p-i-n heterojunction structure which is grown on sapphire substrate by metal organic chemical vapor deposition （MOCVD）. The two p-i-n junctions contained in the heterojunction structure can work separately and independently. Working in the photovoltaic mode, the PDs display peak responsivity of ～10.8 mA/W at 242 nm and ～5.0 mA/W at 257 nm, respectively. The two junctions with different size, whose diameters are 500 μm and 800 μm, exhibit almost the same leakage current of ～1.3× 10-9 A at a reverse bias of 10 V. Therefore, dark current densities of the two junctions are close to 6.6 × 10-7 A/cm2 and 2.6 × 10-7 A/cm2 at -10 V respectively.     

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。     

4H-SiC金属-半导体-金属结构紫外探测器的模拟与分析

用MEDICI软件对金属-半导体-金属(MSM)结构4H-SiC紫外(UV)探测器的I-V特性以及光谱响应等特性进行了模拟与分析,并探讨了金属电极的宽度、电极间距以及外延层厚度对探测器响应度的影响.结果表明,室温下该探测器的暗电流线性密度达到10-13A/μm,且在不同电压下光电流至少比暗电流大两个数量级;探测器的光谱响应范围为200~400 nm,在347 nm处响应度达到极大值;增大指宽或者减小指间距可以提高探测器的响应度;当波长小于峰值波长时外延层厚度对探测器的响应度基本没影响,而当波长大于峰值波长时随着外延层厚度的增大探测器的响应度有所增大.     

高温AlN为模板的AlGaN基p-i-n背照式日光盲探测器

第一次报道了以高温AlN为模板层的AlGaN基p-i-n背照式日光盲探测器的制作和器件特性.利用MOCVD方法在(0001)面的蓝宝石衬底上生长了探测器的AlxGa1-xN多层外延材料.在无需核化层的高温AlN模板上生长了p-i-n背照式日光盲探测器的无裂纹高Al组分(0.7)AlGaN多层外延结构.利用在线反射监测仪、三轴X射线衍射及原子力显微镜表征了外延材料的晶体质量.在1.8V的反向偏压下,制作的探测器表现出了日光盲响应特性,在270nm处最大响应度为0.0864A/W.具有约3.5V的正向开启电压,大于20V的反向击穿电压,在2V的反向偏压下暗电流小于20pA.     

高温AlN为模板的AlGaN基p-i-n背照式日光盲探测器

第一次报道了以高温AlN为模板层的AlGaN基p-i-n背照式日光盲探测器的制作和器件特性.利用MOCVD方法在(0001)面的蓝宝石衬底上生长了探测器的AlxGa1-xN多层外延材料.在无需核化层的高温AlN模板上生长了p-i-n背照式日光盲探测器的无裂纹高Al组分(0.7)AlGaN多层外延结构.利用在线反射监测仪、三轴X射线衍射及原子力显微镜表征了外延材料的晶体质量.在1.8V的反向偏压下,制作的探测器表现出了日光盲响应特性,在270nm处最大响应度为0.0864A/W.具有约3.5V的正向开启电压,大于20V的反向击穿电压,在2V的反向偏压下暗电流小于20pA.     

A Back-Illuminated Vertical-Structure Ultraviolet Photodetector Based on an RF-Sputtered ZnO Film

A back-illuminated vertical-structure ZnO ultraviolet (UV) detector was fabricated using an indium-tin oxide (ITO) electrode. Ordered ITO and ZnO films were grown on a quartz substrate by radiofrequency sputtering. At 5 V bias, the dark current was 640 μA and the photocurrent was 16.8 mA under UV illumination (365 nm, 10 μW), indicating a high responsivity of 1616 A/W. The response time measurements showed a rise time of 71.2 ns and a decay time of 377 μs. The ZnO detector performed well and can be used in a focal-plane array for UV image detection.     

内调制光电探测器特性的模拟与实验分析

给出了内调制光电探测器受光结光生电压、输出结电流及内调制特性的理论模型;在此基础上进行数值计算,得到模拟曲线;并将实验曲线与模拟曲线对比,结果吻合.然后深入分析了栅压对受光结的光电特性的影响,以及在横向发生的抽取效应对受光结的影响,并对此器件内调制特性进行解析,阐明了其内调制工作机制.     

Design and Performance of an AIGaN-Based p-i-n Ultraviolet Photodetector

An AIGaN-based back-illuminated ultraviolet p-i-n detector is designed and its performance is analysed both simulately and experimentally. The width of p- and i-regions has been optimized to the best theoretic values. It is indicated that the changing of responsivity with increase of bias can not be attributed to the expansion of depletion layer as it is believed, but to two reasons： 1） the effect of GaN/AlGaN heterojunction barrier to block the electrons decreases with higher bias and 2） the recombination rate of excess carriers decreases due to the building up of an electric field in depletion region. At zero bias, the simulated responsivity reaches its maximum of 0.12 A/W with quantum efficiency of 55.1%. The measured peak responsivity is more than 0.09 A/W with quantum efficiency greater than 41.6%. The experimental data are almost consistent with the results of the simulation.     

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。     

Design and Performance of an AlGaN-Based p-i-n Ultraviolet Photodetector

An AlGaN-based back-illuminated ultra- violet p-i-n detector is designed and its performance is analysed both simulately and experimentally. The width of p- and i-regions has been optimized to the best theoretic values. It is indicated that the changing of responsivity with increase of bias can not be attributed to the expansion of depletion layer as it is believed, but to two reasons: 1) the effect of GaN/AlGaN heterojunction barrier to block the electrons decreases with higher bias and 2) the recombination rate of excess carriers decreases due to the building up of an electric field in depletion region. At zero bias, the simulated responsivity reaches its maximum of 0.12 A/W with quantum efficiency of 55.1%. The measured peak responsivity is more than 0.09 A/W with quantum efficiency greater than 41.6%. The experimental data are almost consistent with the results of the simulation.