AlGaN肖特基型紫外探测器的结构优化与制备

发布时间：2020-05-30 07:05

【摘要】：随着时代地不断发展,人们对自然地探索不断深入,紫外探测技术也在不断进步,并广泛应用于民用和军事等领域。在民用领域中,紫外探测技术可以应用于环境监测、火焰探测和天际紫外通信等方面。在军事领域中,紫外探测技术可以应用于情报传递、导弹预警以及生化试剂检测等方面。AlGaN材料是直接带隙半导体,通过调节铝组分的大小,可以使其禁带宽度在3.4eV(GaN)到6.2eV(AlN)连续变化,对应波长为200nm～365nm的紫外线,处于近紫外到深紫外的波段范围。此外AlGaN材料还具有高电子饱和漂移速率、高击穿电场、高热导率以及高抗辐射能力等优良的特性,所以AlGaN材料是制备紫外探测器的优选材料。本文主要围绕AlGaN肖特基型多元阵列紫外探测器和金属-半导体-金属(MSM)结构紫外探测器的制备和表征来展开工作,取得的主要研究结果如下:(1)通过半导体工艺基于AlGaN材料制备了2×2肖特基型多元阵列紫外探测器,并对样品器件的I-V特性进行了表征。多元器件单个像元的暗电流在50V反向偏压下仍不超过10-9A的量级,且具有比较好的整流特性。对同一阵列中各像元的光电特性进行分析,在50V反向偏压下,各像元暗电流的标准差系数为8.20%,光电流的标准差系数为2.55%,均小于10%,在5V反向偏压下的响应度峰值的标准差系数为3.28%,说明多元阵列器件中各像元间的光电性能具有比较好的一致性。所以该四元正交探测器有望应用于定位器的制备,实现对目标的跟踪与定位。(2)为了研究叉指间距对MSM型器件性能的影响,我们基于AlGaN材料制备了叉指间距分别为5μm、10μm和15μm的MSM型紫外探测器,叉指电极处的尺寸大小均为200μm ×400μm,然后对具有不同叉指间距的MSM型器件的光电特性进行表征。由测得的实验数据可知,随着叉指间距从5μm增加到15μm,在5V偏压下的光电流从1.70×10-5 A减小到2.44×10-6A,在8V偏压下的响应度峰值从78.69mA/W减小到50.42mA/W。结合电场分布的模拟,我们认为器件光电流和响应度峰值降低的主要原因有:一方面是MSM型器件相邻叉指电极间的电场强度会随着叉指间距的增大而减小,载流子在电场下的漂移速度减弱,从而导致器件的光电流响应降低;另一方面是MSM型器件中的电场分布深度也会随着叉指间距的增加而降低,吸收层中耗尽层的厚度变薄,参与漂移运动的载流子数量减少,从而也会减弱器件的光电流响应。
【图文】：

图１－２氮化物的纤锌矿结构逡逑纤锌矿结构的理想晶格常数比（ｃｏ／ａｏ）等于１．６３３，而氮化物材料中氮化（ＧａＮ）、氮化铟（ＩｎＮ）和氮化铝（Ａ１Ｎ）的晶格常数比（ｃ／ａ）分别等于１．６２７

ＩＩＩ族氮化物是宽禁带半导体的主要代表之一，包括氮化镓（ＧａＮ）、氮化铟逡逑（ＩｎＮ）、氮化铝（Ａ１Ｎ）以及由它们组成的三元以及四元合金化合物材料。传统逡逑半导体（Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ）的晶体结构是金刚石或闪锌矿结构，如图１－１所示。氮逡逑化物材料（ＧａＮ）中最稳定的晶体结构是六方纤锌矿结构，如图１－２所示。由于逡逑氮化物材料中Ｇａ、Ｎ原子层的堆积秩序存在差异，，氮化物材料中还存在亚稳定逡逑的立方闪锌矿晶体结构，且两种结构的氮化物材料之间的物理特性也存在很大的逡逑差异。逡逑冒

本文编号：2687770