GaN基紫外探測(cè)器研究.pdf

1、紫外探測(cè)有許多的應(yīng)用領(lǐng)域，如火焰探測(cè)，導(dǎo)彈羽煙追蹤，天際紫外通信等。AlGaN是直接帶隙半導(dǎo)體，其禁帶寬度在3.4eV至6.2eV間可調(diào)，對(duì)應(yīng)吸收波長為365nm至200nm，覆蓋了整個(gè)日盲波段，是制作紫外探測(cè)器的優(yōu)良材料。本文從AlGaN基紫外探測(cè)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，外延材料生長，器件制備及測(cè)試分析等方面展開了研究。
　　為了實(shí)現(xiàn)真正的日盲探測(cè)，本征吸收區(qū)AlGaN材料的Al組分應(yīng)大于0.46，其厚度為300nm可以獲得較高的光吸收量

2、子效率和較快的響應(yīng)時(shí)間。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了PIN和MSM兩種類型的紫外探測(cè)器材料結(jié)構(gòu)。
　　為了在藍(lán)寶石襯底上外延高Al組分的AlGaN材料，本文采用低溫/高溫AlN生長法，獲得了較高質(zhì)量的AlN模板層，其X射線ω（002）衍射半寬為74弧秒，表面粗糙度為0.33nm。其后，通過優(yōu)化外延時(shí)的生長壓力，溫度，Ⅴ/Ⅲ比等工藝條件，改善了高Al組分AlGaN層的晶體質(zhì)量，Al0.46GaN材料X射線ω（002）衍射半寬為223弧秒，ω（

3、102）衍射半寬為783弧秒，表面較為光滑，在278nm處有陡峭的吸收截止邊。同時(shí)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，P型GaN優(yōu)化的退火溫度為750度，空穴濃度為3.1×1017cm-3。
　　在PIN器件制備中，以ICP二次刻蝕法獲得了平滑的AlGaN刻蝕表面，優(yōu)化了N型AlGaN和P型GaN歐姆接觸的表面處理及退火工藝，試驗(yàn)得到的N型和P型比接觸電阻率均達(dá)到10-4Ωcm2量級(jí)。在MSM器件工藝中，以退火工藝減小了器件的漏電流。器件制備完成后，進(jìn)行了

4、I-V及光譜響應(yīng)特性測(cè)試。其中，對(duì)于PIN型探測(cè)器，在本征層Al組分分別為0.46和0.5時(shí)，器件截止波長分別為280nm和272nm，峰值響應(yīng)度分別為272nm處0.125A/W以及262nm處0.121A/W，外量子效率均達(dá)到57％，歸一化后的峰值探測(cè)率在5×1013cmHz1/2W-1量級(jí)。對(duì)于MSM紫外探測(cè)器，其表面吸收層Al組分為0.35，截止波長為304nm，峰值波長位于290nm處，并在測(cè)試中觀察了光增益現(xiàn)象，分析認(rèn)為這主