AlGaN基红外/紫外光电器件的界面光场调控研究
发布时间：2021-01-15 01:36
AlGaN材料是一种宽禁带直接带隙半导体材料,禁带宽度能够从GaN的3.4 eV到AlN的6.2 eV进行连续调节,具有稳定的物理化学性质,耐高温抗辐照,在AlGaN基近紫外发光二极管、紫外探测器等光电子器件方面已经取得了丰硕的研究成果,甚至实现了商业化。目前,在AlGaN基光电子器件领域,研究学者的关注焦点主要在基于子能带内跃迁（ISBT）的新型AlGaN/GaN量子阱红外探测器（QWIP）与基于带间跃迁的深紫外发光二极管（DUV-LED）。如何对介质界面处电场振动方向和光能流动方向进行有效调控,以实现QWIP的高效垂直光耦合和DUV-LED高效光萃取,是一个亟待解决的难题。基于AlGaN QWIP和DUV-LED,本论文围绕界面光场调控问题,结合仿真和实验开展了深入的研究,并取得了系列成果。具体如下:（1）采用有限元法仿真设计了新型准一维方形阵列金光栅结构,能够强烈地改变垂直入射红外光的能量流动方向,产生大量沿量子阱材料生长方向（TM）电场分量,在λ=4.6μm附近,QWIP器件中定义的垂直光耦合效率达85%,是二维金光栅的1.3倍,是一维金光栅的2倍。准一维金光栅有三大优势:在红...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
III族氮化物材料的纤锌矿结构原胞示意图
) - 1.6 1.4 2.2III族氮化物材料通过调节掺入的III族Al、In、Ga摩尔量，实现三元化合物晶体，其禁带宽度能够从InN的0.69 eV到AlN的6.02 eV连续调节可调，如图1-2所示。III族氮化物三元合金材料（AxB1-xN）的禁带宽度与二元材料成分（AN，BN）的禁带宽度的
系半导体材料，通过改变 Cd 元素的掺入量可以实现对响应波长在，光子吸收率高、响应速度快。然而，Te-Hg 键脆弱， Hg 容易从致材料组分均匀性变差，缺陷密度变大，焦平面阵列的芯片盲元 80 年代中后期，随着半导体材料外延、芯片制备和器件封装工WIP[51]，它利用量子阱中导带（价带）电子（空穴）的子带内跃，它拥有诸多优点：（1）响应波长可以通过量子阱结构的设计进多波段响应；（2）激发态电子弛豫速度快，可以进行高频操作；（电子单向输运，在低压或者零偏下进行工作，降低暗电流；（4）性材料，减小焦平面阵列的芯片盲元率。如图 1-3 所示，两种禁材料交替生长，且势垒层较厚时，就形成了量子阱。被束缚在势光子从基态跃迁到激发态（费米戈登定则），处于势垒顶部的激发或共振隧穿的方式进入到连续态，在外加电场的作用下定向运动现红外光响应。
本文编号：2977955
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
III族氮化物材料的纤锌矿结构原胞示意图
) - 1.6 1.4 2.2III族氮化物材料通过调节掺入的III族Al、In、Ga摩尔量，实现三元化合物晶体，其禁带宽度能够从InN的0.69 eV到AlN的6.02 eV连续调节可调，如图1-2所示。III族氮化物三元合金材料（AxB1-xN）的禁带宽度与二元材料成分（AN，BN）的禁带宽度的
系半导体材料，通过改变 Cd 元素的掺入量可以实现对响应波长在，光子吸收率高、响应速度快。然而，Te-Hg 键脆弱， Hg 容易从致材料组分均匀性变差，缺陷密度变大，焦平面阵列的芯片盲元 80 年代中后期，随着半导体材料外延、芯片制备和器件封装工WIP[51]，它利用量子阱中导带（价带）电子（空穴）的子带内跃，它拥有诸多优点：（1）响应波长可以通过量子阱结构的设计进多波段响应；（2）激发态电子弛豫速度快，可以进行高频操作；（电子单向输运，在低压或者零偏下进行工作，降低暗电流；（4）性材料，减小焦平面阵列的芯片盲元率。如图 1-3 所示，两种禁材料交替生长，且势垒层较厚时，就形成了量子阱。被束缚在势光子从基态跃迁到激发态（费米戈登定则），处于势垒顶部的激发或共振隧穿的方式进入到连续态，在外加电场的作用下定向运动现红外光响应。
本文编号：2977955
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