基于氧化镓单晶的日盲紫外探测器特性研究
发布时间：2021-09-12 13:21
氧化镓作为一种直接带隙半导体材料,在近年来受到广泛关注。其禁带宽度可达4.9 eV,对应的截止波长刚好落在日盲区,同时也具有光吸收系数大和化学稳定性高等优势,是目前制备日盲紫外光探测器的理想半导体材料。本文基于氧化镓单晶材料制备了肖特基二极管（SBD）和MSM结构的日盲紫外光探测器,测试并分析了两种探测器各自的特性。论文具体内容如下:一、对被用于研制探测器的氧化镓单晶材料进行了X射线衍射分析和紫外光透过性测试,结果表明单晶材料具有良好的结晶质量和紫外光透过性。以Pt-Ga2O3-Ti/Au肖特基结为基础构造了一种自供电日盲紫外光电探测器,I-V特性曲线表明:该探测器在零偏压下具有良好的深紫外光响应特性,最大光暗比接近104。开关特性测试表明:该探测器的响应速度较快,上升和下降时间分别为65毫秒和15毫秒,进一步证实了探测器的自供电特性。较大固定电压下的光响应时间逐渐增大,呈现出显著的光电导迟滞现象,这是由于施加电压后,氧化镓单晶中存在的氧空位会在外加电场的作用下逐渐释放出已捕获的光生载流子,光源关闭后,这些光生载流子依然会被电极收集而产生明显...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太阳辐射光谱
2280 纳米被指定为 UVC。图1.2 人类可承受的紫外线辐射量极限曲线[3]其中只有波长为 300- 400 nm的近紫外线可以穿透到地球表面，这个波长范围被称为大气紫外窗口。而地球大气层中广泛存在的氧原子能够完全吸收波长小于 20 纳米的紫外光，这一部分紫外光因此被称为真空紫外区；而位于平流层的臭氧则会吸收波长小于 300 nm 的紫外光。“日盲区”指的就是会被充分吸收的太阳辐射光谱区域（即10-280 nm）。由于没有自然界的光源干扰，人为活动产生的日盲区紫外光就非常容易被探测到，日盲区紫外探测技术有着抗干扰能力强、准度高、噪声低等天然优势，在军事和民用领域都有光明的应用前景，如大气层监测、紫外光空间通信、火焰探测、紫外线制导和导弹预警等[7- 11]。得益于爱因斯坦对光电效应的光子假说的解释，半导体紫外光电探测器能够将紫外辐射信号转化为电子信号从而使得紫外辐射很容易被测量和观察。经过一个多世纪的稳步发展，现代的紫外探测器具有稳定性高、灵敏度高、速度快、信噪比高等特点，近年来因半导体材料制作工艺的进步和突破
图1.3 Ga2O3同分异构体之间的转化a2O3属于单斜晶系(monoclinic), C2/m 空间群,是一种阴离子密堆积结构,1.4所示。三种不同氧离子(分别标识为OI, OII和 OⅢ)和两种不同的镓离子al和 Gall)共同构成了 -Ga2O3的晶胞。其中一种镓离子具有四面体配位几种具有八面体配位几何结构[24-26], 晶胞分别由两个 GaⅠO4 四面体结构和 八面体结构组成[27]。 -Ga2O3的晶格常数分别是 1.223 纳米, 0.304 纳米米 (Monoclinic, PDF 卡片编号#43-1012)。从晶体结构上看，OII 离子沿I 和 OⅢ离子位于(010)面,这导致了其物理、光学和电学性质的各向异性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]原子力显微镜的工作原理及其应用[J]. 徐井华,李强. 通化师范学院学报. 2013(02)
[2]氧化锌/金刚石薄膜异质结紫外光探测器[J]. 黄健,王林军,唐可,张继军,夏义本,鲁雄刚. 发光学报. 2011(03)
[3]The ultraviolet photoconductive detector based on Al-doped ZnO thin film with fast response[J]. SUN Jian,DAI Qian,LIU FengJuan,HUANG HaiQin,LI ZhenJun,ZHANG XiQing & WANG YongSheng Key Laboratory of Luminescence and Optical Information,Ministry of Education,Institute of Opto-electronic Technology,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2011(01)
[4]背入射Au/ZnO/Al结构肖特基紫外探测器[J]. 赵延民,张吉英,张希艳,单崇新,姚斌,赵东旭,张振中,李炳辉,申德振,范希武. 发光学报. 2010(04)
[5]拉曼光谱技术与便携式拉曼光谱仪[J]. 于永爱,吴维,朱冬寅,黄莎莎,孙玲. 激光与光电子学进展. 2009(08)
本文编号：3394299
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太阳辐射光谱
2280 纳米被指定为 UVC。图1.2 人类可承受的紫外线辐射量极限曲线[3]其中只有波长为 300- 400 nm的近紫外线可以穿透到地球表面，这个波长范围被称为大气紫外窗口。而地球大气层中广泛存在的氧原子能够完全吸收波长小于 20 纳米的紫外光，这一部分紫外光因此被称为真空紫外区；而位于平流层的臭氧则会吸收波长小于 300 nm 的紫外光。“日盲区”指的就是会被充分吸收的太阳辐射光谱区域（即10-280 nm）。由于没有自然界的光源干扰，人为活动产生的日盲区紫外光就非常容易被探测到，日盲区紫外探测技术有着抗干扰能力强、准度高、噪声低等天然优势，在军事和民用领域都有光明的应用前景，如大气层监测、紫外光空间通信、火焰探测、紫外线制导和导弹预警等[7- 11]。得益于爱因斯坦对光电效应的光子假说的解释，半导体紫外光电探测器能够将紫外辐射信号转化为电子信号从而使得紫外辐射很容易被测量和观察。经过一个多世纪的稳步发展，现代的紫外探测器具有稳定性高、灵敏度高、速度快、信噪比高等特点，近年来因半导体材料制作工艺的进步和突破
图1.3 Ga2O3同分异构体之间的转化a2O3属于单斜晶系(monoclinic), C2/m 空间群,是一种阴离子密堆积结构,1.4所示。三种不同氧离子(分别标识为OI, OII和 OⅢ)和两种不同的镓离子al和 Gall)共同构成了 -Ga2O3的晶胞。其中一种镓离子具有四面体配位几种具有八面体配位几何结构[24-26], 晶胞分别由两个 GaⅠO4 四面体结构和 八面体结构组成[27]。 -Ga2O3的晶格常数分别是 1.223 纳米, 0.304 纳米米 (Monoclinic, PDF 卡片编号#43-1012)。从晶体结构上看，OII 离子沿I 和 OⅢ离子位于(010)面,这导致了其物理、光学和电学性质的各向异性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]原子力显微镜的工作原理及其应用[J]. 徐井华,李强. 通化师范学院学报. 2013(02)
[2]氧化锌/金刚石薄膜异质结紫外光探测器[J]. 黄健,王林军,唐可,张继军,夏义本,鲁雄刚. 发光学报. 2011(03)
[3]The ultraviolet photoconductive detector based on Al-doped ZnO thin film with fast response[J]. SUN Jian,DAI Qian,LIU FengJuan,HUANG HaiQin,LI ZhenJun,ZHANG XiQing & WANG YongSheng Key Laboratory of Luminescence and Optical Information,Ministry of Education,Institute of Opto-electronic Technology,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2011(01)
[4]背入射Au/ZnO/Al结构肖特基紫外探测器[J]. 赵延民,张吉英,张希艳,单崇新,姚斌,赵东旭,张振中,李炳辉,申德振,范希武. 发光学报. 2010(04)
[5]拉曼光谱技术与便携式拉曼光谱仪[J]. 于永爱,吴维,朱冬寅,黄莎莎,孙玲. 激光与光电子学进展. 2009(08)
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