本文選題：beta-氧化鎵　切入點(diǎn)：缺陷態(tài)　出處：《電子科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：由于太陽(yáng)輻射中10 nm~280 nm的紫外波段很難透過(guò)大氣層到達(dá)地表,因此對(duì)日盲紫外波段進(jìn)行探測(cè)的技術(shù)成為了低噪聲干擾、高探測(cè)率、高靈敏度的紫外輻射探測(cè)手段,在最近幾十年受到了國(guó)外科研人員的高度重視。其中,基于寬禁帶材料的固態(tài)日盲紫外探測(cè)器件的研制和應(yīng)用最為熱門(mén)。相比AlGa N、ZnMgO等材料,氧化鎵天然地?fù)碛泻线m的帶隙寬度(約4.9 e V),從而避免了復(fù)雜的合金化工藝,能夠在更低的成本與方式下制備,因此格外適用于日盲紫外探測(cè)。本文主要采用分子束外延裝置在c面氧化鋁襯底上外延制備beta-氧化鎵薄膜,并進(jìn)行包括襯底預(yù)處理、氟元素?fù)诫s、與磁控濺射膜對(duì)比等手段對(duì)氧化鎵薄膜內(nèi)部的缺陷分布進(jìn)行調(diào)控,在此基礎(chǔ)上運(yùn)用多種材料特性表征手段進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,最終將薄膜制備成MSM型光電探測(cè)器。通過(guò)器件光電性能的測(cè)試,并結(jié)合材料特性的研究,就氧化鎵薄膜內(nèi)部各種缺陷對(duì)其日盲紫外光敏特性產(chǎn)生的影響及其機(jī)理進(jìn)行了深入探究。本文詳細(xì)的探究方向大致分為如下幾部分:(1)探究了不同溫度的襯底真空退火預(yù)處理對(duì)beta-氧化鎵薄膜結(jié)晶質(zhì)量與日盲紫外光敏特性的影響。研究表明,對(duì)襯底進(jìn)行高溫退火預(yù)處理能夠有效降低外延beta-氧化鎵薄膜內(nèi)部的缺陷密度,提高氧化鎵薄膜材料的電導(dǎo)率從而使器件能夠在光電流、響應(yīng)度以及探測(cè)率等性能上得到顯著優(yōu)化。但是,電導(dǎo)率的提高也會(huì)導(dǎo)致暗電流的上升,而某些深能級(jí)缺陷的減少可能使材料內(nèi)部的復(fù)合中心密度下降,進(jìn)而影響到器件的恢復(fù)時(shí)間特性;(2)對(duì)beta-氧化鎵薄膜氟等離子體表面處理,從而對(duì)材料表面的氧空位進(jìn)行鈍化,并研究對(duì)薄膜日盲紫外光敏特性的影響。研究表明,適量氟元素的摻雜能夠有效降低氧化鎵薄膜內(nèi)部的氧空位缺陷密度,使探測(cè)器的各項(xiàng)性能獲得顯著提升;但是,過(guò)量的氟元素的摻雜會(huì)替代氧化鎵晶格中的氧離子,并釋放出電子,這會(huì)增加平衡載流子的數(shù)量,甚至帶來(lái)氟間隙子等新的點(diǎn)缺陷,這反而使器件的性能(如暗電流、光電流等)產(chǎn)生嚴(yán)重的惡化現(xiàn)象;(3)利用磁控濺射生長(zhǎng)具有大量缺陷(如氧空位等)的非晶氧化鎵薄膜,并結(jié)合分子束外延生長(zhǎng)的納米晶beta-氧化鎵薄膜,對(duì)比研究材料缺陷分布對(duì)日盲紫外光敏特性上的影響。研究表明,濺射制備的非晶氧化鎵薄膜存在大量不同類(lèi)型的缺陷,對(duì)氧化鎵MSM日盲紫外探測(cè)器件的性能產(chǎn)生一定程度的影響。其中,基于非晶氧化鎵薄膜的MSM日盲紫外探測(cè)器件由于更為顯著的內(nèi)部增益機(jī)制和非本征激發(fā),而表現(xiàn)出更高的光響應(yīng)度與探測(cè)率,而深能級(jí)缺陷相關(guān)復(fù)合中心的大量存在,則使得器件具備很短的恢復(fù)時(shí)間;但大量表面缺陷的存在卻使MSM器件的金-半接觸勢(shì)壘更容易被隧穿,進(jìn)而導(dǎo)致器件的暗電流過(guò)大。總的來(lái)說(shuō),雖然非晶氧化鎵材料內(nèi)部存在大量的不同類(lèi)型缺陷,但這些缺陷并不都會(huì)對(duì)其日盲紫外探測(cè)能力造成負(fù)面的影響,相反地某些缺陷甚至能在特定的方面優(yōu)化器件的性能。
[Abstract]:In this paper , the effect of vacuum annealing pretreatment on the surface of gallium oxide thin film is studied . The research shows that the amorphous gallium oxide thin film prepared by sputtering has many different types of defects , and has a certain influence on the performance of the gallium oxide MSM day - blind ultraviolet detector . However , the large number of surface defects cause the metal - semi - contact barrier of the MSM device to be more easily tunneled , and the dark current of the device is too large .

【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1689452