GaN基pin型紫外探測器的研究.pdf

1、AlxGa1-xN合金半導體材料在許多領(lǐng)域有廣泛的用途，其中很重要的是在紫外探測器領(lǐng)域的應(yīng)用，如可以用在火焰和熱傳感器，導彈尾焰探測和衛(wèi)星間通信等領(lǐng)域。改變Al的組分可以調(diào)節(jié)AlxGa1-xN的帶隙寬度從3.4eV到6.2eV，對應(yīng)的波長范圍從365nm到200nm，覆蓋了光譜中重要的紫外區(qū)。 半導體光電探測器主要分成兩類，光電導型和光伏型。光電導型原理是由于光生載流子造成電導率的變化，光伏型原理是耗盡區(qū)的電場使光生載流子產(chǎn)生定

2、向運動形成電流。常見的光伏型探測器是pn結(jié)和pin型光電二極管，另一類型是肖特基型光電二極管，其耗盡區(qū)是肖特基原理形成。 與光伏型相比，光電導型探測器有兩個主要優(yōu)點：具有內(nèi)增益和制作簡單。然而，光電導型探測器要求加偏置，暗電流大，而且速度慢。肖特基型光探測器被認為是速度最快的探測器，但是它的勢壘較低，漏電流比pin型大。由于耗盡區(qū)窄，而且GaN材料中耗盡區(qū)外產(chǎn)生的載流子擴散長度短，肖特基型光探測器量子效率較低。所以本文選擇了pi

3、n型光探測器的研究，加入i層是為了擴展耗盡區(qū)的寬度，增加對光的吸收。 本文用MBE(molecularbeamepitaxy)方法在藍寶石襯底C面上生長了pin型紫外探測器。GaN同質(zhì)結(jié)pin型紫外探測器結(jié)構(gòu)生長順序如下：(1)藍寶石襯底的C面上生長一薄層AlN緩沖層；(2)重摻雜的n型GaN層3μm，Si摻雜濃度為5×1018cm-3；(3)GaNi層1μm；(4)0.2μm的p型GaN，Mg摻雜濃度為1×1017cm-3；(

4、5)厚度為100A的AlGaN鈍化層。n型歐姆接觸為TiaAl/Ni/Au(300A/1500A/500A/500A)，合金溫度850℃，持續(xù)30秒。p型歐姆接觸為Ni/Au(300A/2000A)，在氮氣氣氛中660℃保持90秒退火形成。 本文測試了pin型紫外探測器的正反向電流-電壓特性和紫外光譜響應(yīng)曲線。建立了高溫測試系統(tǒng)，測試了器件不同溫度下的電流-電壓(I-V)和電容-電壓(C-V)特性。從I-V中提取理想因子在1.2