| 题名 | AlGaN p-i-n型日盲探测器及AlGaN/PZT紫外/红外双色器件研究 |
| 作者 | 李超 |
| 答辩日期 | 2011-05-17 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 李向阳 ; 张燕 |
| 关键词 | 吸收系数 欧姆接触 二维空穴气 Algan P-i-n型日盲探测器 紫外/红外双色 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | AlGaN材料具有可调的宽禁带直接带隙，在高温、高频、高功率及快速响应和异质结器件等领域有巨大应用前景。AlGaN器件响应可分为可见盲(280-365 nm波段)和日盲(200-280 nm波段)两波段，由于在地表附近应用时具有近乎零的背景辐射，日盲器件在航天遥感、环境检测、天体物理、医药卫生等领域发挥重要作用。论文在AlGaN材料光学特性和p型材料欧姆接触特性研究基础上，成功制备了p电极打孔型和p电极包裹型AlGaNp-i-n日盲单元器件，研制了AlGaN/PZT紫外/红外双色器件和AlGaN/PVDF日盲器件，对器件响应机理进行了详细分析。以薄膜多光束干涉理论为基础，利用Matlab编程仿真和矩阵光学原理拟合三种AlGaN单层薄膜透射光谱：在获得合理厚度的同时，得出了材料消光系数的表达式。利用等效双层薄膜透射光谱的双台阶现象提取了GaN薄膜270-500 nm波段的光学参数，对比分析了紫外-可见透射光谱和反射光谱的干涉深度、级次及极值波长。分别采用酸、碱溶液对p-GaN薄膜进行表面处理：HF缓冲液及(NH4)2S酒精溶液可完全去除p-GaN表面氧化物，提高N/Ga比，有效改善了材料导电性；HF缓冲液使p-GaN表面Ga L峰和K峰均向高能方向移动，有效减小了金属/p-GaN表面的接触势垒。采用二次退火方法研究材料及接触的温度特性：600 °C 1min的二次退火使样品接触电阻减小了7.8 kΩ，方块电阻Rsh降低约6 %，杂质激活能减小了1.6 meV。根据异质结能带理论，分析了p-GaN帽层与p型AlGaN异质结内二维空穴气的载流子传输机理，设计并实现了p型包裹电极，改善了p-AlGaN欧姆接触特性，p-GaN/p-AlGaN异质结二维空穴气面密度计算值为3.94×1013 cm-2。设计制备了二次台面p电极包裹型AlGaN p-i-n单元探测器，包裹电极器件与传统器件的峰值电流响应率分别为0.0996 A/W和0.023 A/W。 在AlGaN紫外探测器的研究基础上，对紫外/红外双色器件进行了一些探索，成功制备了AlGaN/PZT紫外/红外双色器件，采用垂直集成工艺，在同一芯片上制备AlGaN台面型可见盲紫外光电探测器和PZT热释电器件。紫外单元峰值响应率位于358 nm处，电流响应率为0.073 A/W。973 K黑体辐射下器件的红外电压响应为54.15 μV，比探测率为6.35×105 cmHz1/2W-1。 测量分析了AlGaN/PZT紫外/红外双色器件的紫外串音现象，以此为依据设计制备了AlGaN/PVDF日盲探测器。器件电压响应包含AlGaN p-i-n二极管的光生电压感应电荷和AlGaN材料吸收入射光后热效应引起的热释电响应信号。SiO2介质层可以隔离83.2 %的电荷感应信号，而多孔SiO2隔热层可以隔离绝大部分AlGaN本征吸收产生的热量(98 %)及部分电荷感应信号(2.6 %)。AlGaN/PVDF日盲探测器中的感生信号产生机理尚有待进一步深入研究，但此现象可以用来开发AlGaN光电器件及PVDF热释电器件的综合应用，本文对其进行了初步的讨论。 |
| 学科主题 | 红外探测材料与器件 |
| 公开日期 | 2012-09-11 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/5312]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_上海技物所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李超. AlGaN p-i-n型日盲探测器及AlGaN/PZT紫外/红外双色器件研究[D]. 中国科学院研究生院. 2011. |
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