GaN基pin光探測器的結構設計與優(yōu)化.pdf

1、分類號密級UDC1注學位論文GaN基pin光探測器的結構設計與優(yōu)化（題名和副題名）周興利（作者姓名）指導教師姓名于奇副教授電子科技大學成都（職務、職稱、學位、單位名稱及地址）申請專業(yè)學位級別碩士專業(yè)名稱微電子學與固體電子學論文提交日期2009.4論文答辯日期2009.5學位授予單位和日期電子科技大學答辯委員會主席評閱人2009年月日注1：注明《國際十進分類法UDC》的類號。摘要I摘要基于GaN材料的紫外探測器可以廣泛應用于導彈尾焰探測、

2、火災監(jiān)測、衛(wèi)星間通信等領域，在國際上引起了廣泛的研究興趣。本文分析GaN基pin型紫外探測器工作原理，建立GaN材料的基本物理參數(shù)模型，通過求解漂移擴散方程，對GaN基pin光電探測器進行數(shù)學建模，利用該模型定量地分析光電流、光譜響應度，以及各層對光電流的貢獻比例。其次，優(yōu)化設計了兩種GaN基正入射pin光探測器：同質結光探測器和異質結光探測器。分析結果表明：器件的光譜響應受p型層的影響較大，優(yōu)化p層是提高器件光譜響應的有效途徑。對Ga

3、NAlGaNGaN異質結光電探測器，隨所加負偏壓增加，器件的UVSolar選擇比降低；考慮極化效應和偶極子影響時，器件UVSolar選擇比增加，可達三個數(shù)量級；插入勢壘增強層和InGaN量子阱，器件UVSolar選擇比明顯提高。再次，設計了一種GaN基背照式pin日盲探測器，對其結構進行了模擬和分析，i層與p層厚度分別優(yōu)化到理論最佳值。通過對器件光譜響應的分析，響應度隨反偏電壓增加而增大，不是因為耗盡層展寬，而是受另外兩種因素影響：(1

4、)偏壓增加，GaNAlGaN異質結勢壘對電子的阻擋作用降低，同時也導致UVSol選擇比下降；(2)耗盡區(qū)的電場增加，過剩載流子在耗盡區(qū)的復合概率減小。該器件在光伏模式下的模擬響應度為0.12AW，量子效率為55.11%，UVSol選擇比≥103；器件實測響應度大于0.09AW，量子效率大于41.6%，實現(xiàn)了真正的日盲區(qū)探測。模擬結果與實驗結果符合較好，為今后GaN基光探測器的進一步研制奠定了良好的基礎。關鍵詞：關鍵詞：光譜響應，UVSo