基于硅化镁薄膜材料光电二极管设计与性能研究

发布时间：2020-10-08 21:34

　　 硅化镁(Mg_2Si)是一种新型环保半导体材料,有着良好的光吸收,是一种很好的近红外光电材料。本文对基于硅化镁材料的光电二极管进行了设计与性能研究。本文结合Mg_2Si的工艺以及材料性能参数,提出了一套对Mg_2Si光电二极管进行计算的物理模型。利用该模型与Silvaco TCAD可以对光电二极管的正向压降、最大整流电流、反向击穿电压、暗电流等电学性能参数以及灵敏度、量子效率、探测率、等效噪声功率、响应时间等光学性能参数进行模拟计算。对于同质结PN型Mg_2Si光电二极管,本文研究了不同p型掺杂层的厚度、P型掺杂层掺杂浓度以及P与N型掺杂层的掺杂浓度的梯度对同质结PN型光电二极管的性能参数的影响。得到同质结PN型光电二极管最大探测度可以达到0.413(A/W),探测度最大对应入射光波长为875 nm。对于同质结PIN型Mg_2Si光电二极管,本文研究了不同p型掺杂层厚度、I型掺杂层厚度、N型掺杂层厚度以及I型掺杂层掺杂浓度对同质结PIN型光电二极管的性能参数的影响。得到同质结PIN型光电二极管的最大探测度可以达到0.433(A/W),探测度最大对应入射光波长为965 nm。在PIN结构的情况下其探测度可以达到1.44×10~(11) cm?Hz~(1/2)W~(-1),对应的入射光波长也为940 nm。通过理论计算可以得到Mg_2Si在近红外波段有着较好的光电转化特性以及较高的分辨特性。Mg_2Si薄膜在红外800~1000 nm的范围内都有着良好的吸收,可以用来制作近红外光电二极管。
【学位单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN304;TN31
【部分图文】：

图 1.1 电磁波谱由辐射理论可以得出，温度高于绝对零度的物体会在全谱段内向外辐射能量，这种能量辐射是物体传递能量的方式之一。任何物体向周围辐射能量使其温度下降的同时，也会接收到其它物体发出的辐射能量使其温度升高，当物体向外辐射能

图 1.2 Silvaco 仿真流程图Silvaco 仿真过程如图 1.2 所示可以由工艺仿真器或器件编辑器（Athena/Devd得到器件结构，并对器件各种细节进行描述，再通过仿真器（Atlas）对器件进行仿

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【参考文献】

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2 李龙;孙浩;朱西安;;碲镉汞长波探测器暗电流仿真分析[J];红外技术;2014年01期

3 余宏;谢泉;肖清泉;陈茜;;Mg_2Si半导体薄膜的热蒸发制备[J];功能材料;2013年08期

4 史瑞;陈治明;;4H-SiC紫外光光电晶体管模拟与分析[J];西安理工大学学报;2011年01期

本文编号：2832784