基于β-Ga 2 O 3 单晶的日盲紫外探测器的制备与研究
发布时间：2022-01-04 04:37
近年来,在半导体产业的发展中,氧化镓（Ga2O3）材料受到了越来越多的关注,优异的材料性质使Ga2O3在光电器件和高频高功率电力电子器件制备和研究过程中展现出了巨大的发展前景和应用潜力。Ga2O3具有4.9 eV的禁带宽度,它的理论击穿电场强度预计高达8 MV/cm,巴利佳优值约为3444,诸多性能使其在宽禁带半导体器件的制备中占据了较大优势。Ga2O3的吸收边位于日盲紫外波段的中心位置,是制备日盲紫外探测器的最佳材料之一。更重要的是,Ga2O3的单晶可以通过传统的熔融方式制得,这就更为其在未来的宽禁带半导体材料与器件的竞争中拓宽了道路。本论文的主要工作是利用Ga2O3单晶制备日盲紫外探测器并对其性能进行研究。首先,我们采用真空高温处理和Sn闭管扩散的方法改善课题组当时已有的半绝缘Ga2O3单晶的导电性,以此为基础进行后续探测器的制备。在真空高温处理和Sn闭管扩散的实验中,半绝缘Ga2O3单晶的电学性质得到了有效的改善,但经过处理的Ga2O3单晶样品表面还存在一些问题,不能满足后续器件的制备要求。因此我们又选用载流子浓度为1×1017/cm3的n-Ga2O3单晶进行了日盲探测器的制备和...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２紫外光的诸多应用图片??Ｆｉｇ．?１．２?Ｖａｒｉｏｕｓ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ??在以上应用中，紫外线主要是作为能量的载体来应用的
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在３．４ｅＶ?（ＧａＮ禁带宽度）至６．２ｅＶ?（Ａ１Ｎ禁带宽度）之间任意调节，即可以覆盖３６５ｎｍ－??２００ｍｎ的波长范围，而要将探测器的截止波长控制在日盲紫外波段以内，需要将Ａ１组??分提高到０．４以上，如图１．７所示。ＡｌＧａＮ这种材料的制备目前以薄膜结构为主，主要??的制备方式是包括ＭＯＣＶＤ，ＭＢＥ等，ＡｌＧａＮ材料制备中存在的难点包括：由于Ａ１原??子比Ｇａ原子有更低的迁移能力，并且反应过程中存在较强的寄生效应，导致ＡｌＧａＮ生??长过程中很难形成较好的原子台阶［２２］；同时，由于缺少合适的衬底，ＡｌＧａＮ薄膜制备时??容易产生较大密度的晶格缺陷，这些晶格缺陷会产生较大的漏电流。另外，在ＡｌＧａＮ中??充当施主和受主杂质的元素通常是Ｓｉ和Ｍｇ，而这两种杂质的激活能会随着Ａ１组分的??增加而有较大程度的提高。当Ａ１组分每提高１％时，Ｓｉ的激活能会增加５．２ｍｅＶ，而Ｍｇ??的激活能会增加３ｍｅＶ，这些现象会增加ＡｌＧａＮ材料的掺杂难度。１９９９年，Ｐａｒｉｓｈ小组??［２３］在蓝宝石衬底上预先利用ＭＯＣＶＤ的侧向外延技术制备了一层ＧａＮ缓冲层
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent progress of ZnMgO ultraviolet photodetector[J]. 杨佳霖,刘可为,申德振. Chinese Physics B. 2017(04)
[2]导模法生长高质量氧化镓单晶的研究[J]. 贾志泰,穆文祥,尹延如,张健,陶绪堂. 人工晶体学报. 2017(02)
[3]日盲紫外探测技术的军事应用[J]. 鲜勇,赖水清. 直升机技术. 2016(02)
[4]日盲紫外-可见光双光谱照相机系统[J]. 吴礼刚,何文荣,胡晋荪,宋宝安,杨鸣,聂秋华. 光学精密工程. 2010(07)
[5]Development of solar-blind AlGaN 128x128 Ultraviolet Focal Plane Arrays[J]. YUAN YongGang1, ZHANG Yan1, CHU KaiHui1, LI XiangYang1, ZHAO DeGang2 & YANG Hui2 1 State Key Laboratories of Transducer Technology, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, China; 2 Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China. Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2008(06)
[6]紫外告警技术发展现状[J]. 李炳军,梁永辉. 激光与红外. 2007(10)
[7]基于导弹羽烟紫外辐射的日盲型探测器[J]. 李炳军,江文杰,梁永辉. 航天电子对抗. 2006(06)
[8]紫外光散射通信接收技术研究[J]. 田培根,王平,王红霞. 光通信技术. 2006(09)
博士论文
[1]β-Ga2O3单晶的生长、加工及性能研究[D]. 穆文祥.山东大学 2018
[2]Beta-氧化镓异质外延薄膜的制备及特性研究[D]. 弭伟.山东大学 2014
[3]高压设备放电紫外检测技术及其应用研究[D]. 汪金刚.重庆大学 2008
[4]紫外探测技术与双光谱图像检测系统的研究[D]. 靳贵平.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2004
硕士论文
[1]氧化镓薄膜掺杂的理论及实验研究[D]. 马小凡.西安电子科技大学 2018
[2]氧化镓晶体有效p型掺杂第一性原理研究[D]. 唐程.山东大学 2017
[3]紫外探测技术在导弹来袭告警系统中的应用[D]. 李炳军.国防科学技术大学 2007
本文编号：3567676
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２紫外光的诸多应用图片??Ｆｉｇ．?１．２?Ｖａｒｉｏｕｓ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ??在以上应用中，紫外线主要是作为能量的载体来应用的
２ＳＳ?２２３?２４＆?２６０?２Ｖ３?３３Ｃ?３２０?Ｓ４Ｑ?Ｓ￥３?３８０?４ＩＭ??Ｗｓｖｅｌｅｎｒ．ｈ（ｍｎ）??图１．５国产日盲滤光片的透射谱??Ｆｉｇ．?１．５?Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ?ｏｆ?ｄｏｍｅｓｔｉｃ?ｓｏｌａｒ?ｂｌｉｎｄ?ｆｉｌｔｅｒ??在以上这些应用中，探测的紫外线信号强度与可见光的强度相比十分微弱，所以必??须采用一种只对紫外线有响应而对其它波长的光几乎不响应的探测器，因此日盲紫外探??测器也就应运而生。早期的日盲紫外探测器主要是围绕光电倍增管进行研宄和制备的。??－４?－??
在３．４ｅＶ?（ＧａＮ禁带宽度）至６．２ｅＶ?（Ａ１Ｎ禁带宽度）之间任意调节，即可以覆盖３６５ｎｍ－??２００ｍｎ的波长范围，而要将探测器的截止波长控制在日盲紫外波段以内，需要将Ａ１组??分提高到０．４以上，如图１．７所示。ＡｌＧａＮ这种材料的制备目前以薄膜结构为主，主要??的制备方式是包括ＭＯＣＶＤ，ＭＢＥ等，ＡｌＧａＮ材料制备中存在的难点包括：由于Ａ１原??子比Ｇａ原子有更低的迁移能力，并且反应过程中存在较强的寄生效应，导致ＡｌＧａＮ生??长过程中很难形成较好的原子台阶［２２］；同时，由于缺少合适的衬底，ＡｌＧａＮ薄膜制备时??容易产生较大密度的晶格缺陷，这些晶格缺陷会产生较大的漏电流。另外，在ＡｌＧａＮ中??充当施主和受主杂质的元素通常是Ｓｉ和Ｍｇ，而这两种杂质的激活能会随着Ａ１组分的??增加而有较大程度的提高。当Ａ１组分每提高１％时，Ｓｉ的激活能会增加５．２ｍｅＶ，而Ｍｇ??的激活能会增加３ｍｅＶ，这些现象会增加ＡｌＧａＮ材料的掺杂难度。１９９９年，Ｐａｒｉｓｈ小组??［２３］在蓝宝石衬底上预先利用ＭＯＣＶＤ的侧向外延技术制备了一层ＧａＮ缓冲层
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent progress of ZnMgO ultraviolet photodetector[J]. 杨佳霖,刘可为,申德振. Chinese Physics B. 2017(04)
[2]导模法生长高质量氧化镓单晶的研究[J]. 贾志泰,穆文祥,尹延如,张健,陶绪堂. 人工晶体学报. 2017(02)
[3]日盲紫外探测技术的军事应用[J]. 鲜勇,赖水清. 直升机技术. 2016(02)
[4]日盲紫外-可见光双光谱照相机系统[J]. 吴礼刚,何文荣,胡晋荪,宋宝安,杨鸣,聂秋华. 光学精密工程. 2010(07)
[5]Development of solar-blind AlGaN 128x128 Ultraviolet Focal Plane Arrays[J]. YUAN YongGang1, ZHANG Yan1, CHU KaiHui1, LI XiangYang1, ZHAO DeGang2 & YANG Hui2 1 State Key Laboratories of Transducer Technology, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, China; 2 Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China. Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2008(06)
[6]紫外告警技术发展现状[J]. 李炳军,梁永辉. 激光与红外. 2007(10)
[7]基于导弹羽烟紫外辐射的日盲型探测器[J]. 李炳军,江文杰,梁永辉. 航天电子对抗. 2006(06)
[8]紫外光散射通信接收技术研究[J]. 田培根,王平,王红霞. 光通信技术. 2006(09)
博士论文
[1]β-Ga2O3单晶的生长、加工及性能研究[D]. 穆文祥.山东大学 2018
[2]Beta-氧化镓异质外延薄膜的制备及特性研究[D]. 弭伟.山东大学 2014
[3]高压设备放电紫外检测技术及其应用研究[D]. 汪金刚.重庆大学 2008
[4]紫外探测技术与双光谱图像检测系统的研究[D]. 靳贵平.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2004
硕士论文
[1]氧化镓薄膜掺杂的理论及实验研究[D]. 马小凡.西安电子科技大学 2018
[2]氧化镓晶体有效p型掺杂第一性原理研究[D]. 唐程.山东大学 2017
[3]紫外探测技术在导弹来袭告警系统中的应用[D]. 李炳军.国防科学技术大学 2007
本文编号：3567676
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