金属催化等离子体刻蚀金刚石及其紫外探测器的制备

发布时间：2021-07-07 19:25

　　金刚石具有良好的光电性能,如高热导率、低介电常数、高击穿电压、高的载流子迁移率以及极佳的抗辐射性能等。这些特性使得其有着作为高功率半导体器件以及探测器的极佳潜质。而传统的硅基紫外探测器尽管发展较为成熟,却有着对紫外光敏感性不高,紫外可见光选择度不够,在高强度深紫外光辐射时辐射硬度低导致工作寿命短等缺陷,使其无法在导弹羽烟探测、空气质量监测、紫外光剂量测量等众多领域中运用。单晶金刚石具有极宽的禁带（5.5e V）可以阻止其对可见光的响应,消除可见光的干扰,使得这一问题得到很好的解决。然而,之前的解决方法是直接用金刚石制作平面电极探测器,其性能大大受到了结构的限制,浪费了良好的属性。为了解决这一问题,对金刚石进行刻蚀加工制备3-D电极提升探测器的性能是可行的途径,然而金刚石的加工不仅困难,成本还高,大大限制了其应用。本文研究了金属（尤其是铁）在微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）装置产生的氢等离子体中对单晶金刚石的催化刻蚀现象,将其进行改进,得到了具有应用价值的金刚石加工刻蚀方法,不仅节省成本,还可以同时对金刚石进行原位的生长与刻蚀,有利于化简工艺。同时MPCVD刻蚀与氢气刻蚀相比安全性... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

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紫外光波段分类

图 1-3 叉指状电极结构图结二极管探测器 p 型和 n 型掺杂的半导体接触形外光的照射下会形成光生载流子。若加上正向偏压，暗压暗电流很小，因此器件一般工作在零偏压或反向偏n 型二极管探测器 在 p-n 结二极管探测器的基础上使得空间电荷区的范围扩大，形成 p-i-n 型二极管探测测器相似，然而扩大的内建电场区域会使得光吸收更容，提高响应速率。p-i-n 型二极管探测器是最为常用几种之外，还有其他结构的探测器，甚至有半导体与液外探测器。液体与半导体接触的情形十分复杂，也会形半导体界面处发生能带弯曲，形成势垒。这种结构的外压的情况下产生很高的光电流响应，响应的速度通常

.1 金刚石 3-D 紫外探测器的概念如前所述，MSM 型探测器由于具有对称性常做成叉指电极的形式（图 1结构加大了有源区的面积，即使不使用半透明电极也可以极大地利用入射载流子。此前 MSM 的叉指电极一直做成平面电极结构，即插值状电极直接镀在半（如金刚石）的表面，其单对叉指的截面结构如图 1-6 所示。该结构合理刚石的表面进行紫外光吸收，激发的载流子也可以在很小的范围内被电然而从图中亦可看出，该结构的电场集中分布在表面，使电场呈不规则的，甚至大部分的电场处于金刚石外，无法起到分离与收集载流子的作用。微靠内部一点的区域电场强度即下降很多，而且由于金刚石的表面相比整的三维势场只有不完整的原子势，表面会存在二维重构、其它元素终端陷存在的情况，表面的载流子迁移率要低很多，带隙宽度也并非严格的 5.5载流子收集率低、噪声增加。同时集中在表面的电场也会导致击穿电压降穿的问题。


本文编号：3270227