基于AlGaN和石墨烯的紫外—红外双色探测器的制备研究

发布时间：2017-07-17 12:26

  本文关键词：基于AlGaN和石墨烯的紫外—红外双色探测器的制备研究

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【摘要】：随着社会科技的进步,军事和民用的探测器也逐渐发展起来,紫外探测器和红外探测器是两种较为常见的光电探测器。目前,研制出的紫外-红外双色探测器所需材料生长困难,制备工艺复杂,制作成本高,集成后的器件响应度比较低。本设计研发出的双色探测器不但降低了制备器件的难度,在器件性能上也有所提高。本设计从理论分析设计入手,通过模拟器件来设计器件制备的工艺过程,并搭建测试系统对器件的探测性能进行了测试。得出了探测器的量子效率对偏压和频率的依赖关系,发现随着两者的增大,探测器的量子效率分别随之增大和减小;实验发现了在低温环境下紫外探测器的响应特性,通过降低温度可以提高紫外探测器的光-暗电流之比并且减小下降时间。本文利用前期已经制备的高Al组分的AlGaN制备性能更加完善的MSM结构紫外探测器。同时采用化学气相沉积法生长石墨烯,并对其进行表征。使用高质量石墨烯制备出性能更加完善的红外探测器。本文设计出的基于AlGaN和石墨烯的紫外-红外双色探测器不但减弱了集成难度,在制备器件过程中也减少了工艺成本。在性能方面它既能探测紫外波段,又能探测出红外波段,并且可以减少错误报警频率。将双色探测器放置于室温下,调制频率为209 Hz,外置电场分别为10 V和5 V,探测器在263 nm处的响应度为5.9 mA/W,在1.15μm处的响应度为0.67 mA/W,并且探测器的响应度均随着工作电压的增加而增大。双色探测器的成功制备使其在光电领域占有一席之地。
【关键词】：AlGaN 石墨烯 材料表征 紫外-红外双色探测器
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN215
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 选题背景及研究意义9-10
• 1.2 光电探测器的研究发展现状10-11
• 1.2.1 Ⅲ族氮化物紫外探测器的研究发展10-11
• 1.2.2 石墨烯探测器的研究进展11
• 1.3 论文主要研究内容11-13
• 第2章 材料介绍及紫外探测器设计13-34
• 2.1 石墨烯基本结构与性质13-17
• 2.1.1 石墨烯的基本结构13-14
• 2.1.2 石墨烯的特殊性质14-17
• 2.2 石墨烯的制备、转移及表征17-26
• 2.2.1 石墨烯的制备方法17-20
• 2.2.2 石墨烯的转移方法20-21
• 2.2.3 石墨烯的表征方法21-25
• 2.2.4 石墨烯的应用25-26
• 2.3 MSM结构紫外探测器的设计26-33
• 2.3.1 金属表面等离子体光栅耦合26-29
• 2.3.2 偏压依赖关系及频率响应29-30
• 2.3.3 低温特性30-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 铝镓氮－石墨烯双色探测器的设计与加工34-43
• 3.1 掩膜版设计34-35
• 3.2 双色探测器加工前准备35-36
• 3.3 紫外探测器的制备36-39
• 3.4 红外探测器的制备39-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 双色探测器的测试与分析43-48
• 4.1 紫外探测器的电学测试及分析43-45
• 4.1.1 Al Ga N紫外光谱分析43-44
• 4.1.2 测试结果与分析44-45
• 4.2 红外探测器的电学测试及分析45-46
• 4.2.1 石墨烯红外光谱测试45-46
• 4.2.2 测试结果分析46
• 4.3 本章小结46-48
• 结论48-49
• 参考文献49-53
• 读硕士期间发表论文情况53-54
• 致谢54

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本文编号：553603