發(fā)布時間：2018-05-01 21:11

  本文選題：量子阱探測器 + 半面進氣MOCVD技術(shù)��； 參考：《中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所)》2017年博士論文

【摘要】：基于Ⅲ-N化合物材料的光電探測器在光通信、煙霧報警、生物化學(xué)物質(zhì)檢測等方面有著廣泛的應(yīng)用潛力。近年來,Ⅲ-N化合物光電探測器取得了巨大的發(fā)展,但也還面臨著許多問題。到目前為止,基于AlGaN的紫外探測器還無法實現(xiàn)商業(yè)化,主要原因之一是很難獲得高質(zhì)量的高Al組分材料,因而限制了器件性能的進一步提高。本論文以探索提高Ⅲ-N化合物光電探測器性能的方法為出發(fā)點:一方面,以現(xiàn)有材料為基礎(chǔ),從探測器光電轉(zhuǎn)換的基本物理過程入手,研究了P-i-N量子阱結(jié)構(gòu)在共振激發(fā)模式下的光吸收及載流子輸運問題,為量子阱探測器提供了理論依據(jù);另一方面,從改善材料的晶體質(zhì)量入手,提出一種半面進氣(spatial separated source delivery:SSSD)生長模式,用以獲得高質(zhì)量的高Al組分材料,為AlGaN探測器性能的提高提供了材料上的保障。本工作的主要內(nèi)容分為以下兩個方面:1)P-N結(jié)量子阱中載流子輸運性質(zhì)的研究。將量子阱引入P-i-N結(jié)構(gòu)之中,并與N-i-N結(jié)構(gòu)進行對比,研究了在共振激發(fā)模式下P-i-N量子阱中載流子的輸運問題。研究表明:即使入射光子能量小于量子壘帶隙寬度,P-iN結(jié)構(gòu)在短接或反向偏壓下,量子阱中產(chǎn)生的光生載流子大部分從阱中逃逸,而不是弛豫到基態(tài)進行復(fù)合發(fā)光。而對N-i-N結(jié)構(gòu)施加偏壓,卻只能使少部分光生載流子從阱中逃逸,達不到與P-i-N短接相類似的效果。同時,計算表明P-i-N結(jié)構(gòu)中量子阱材料的光吸收也得到了加強。因而,P-N結(jié)在載流子從量子阱逃逸的過程中起到了一種特殊的作用,加強了光的吸收和載流子的提取作用。這為將量子阱應(yīng)用于P-i-N型探測器中來提高器件性能提供了理論基礎(chǔ)。2)針對傳統(tǒng)進氣模式在制備AlGaN材料上遇到的問題,提出一種半面進氣模式。通過對反應(yīng)室流量法蘭和源輸運管路的精心設(shè)計,使得不同反應(yīng)源在反應(yīng)室中空間分離。該進氣模式可以減少不同反應(yīng)源在氣相中的接觸,使得氣相反應(yīng)從傳統(tǒng)進氣模式中的混合反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀嘀械臒岱纸夥磻?yīng)和固相界面的合成反應(yīng),從而有效的抑制了預(yù)反應(yīng)的發(fā)生。通過系統(tǒng)地研究半面進氣模式對AlGaN材料體系生長的影響后發(fā)現(xiàn):對于Ga N的生長,半面進氣模式可以提高其生長速率和源的利用率;而對于AlGaN材料來說,半面進氣模式不僅可以改善材料的晶體質(zhì)量,還能大幅提高材料中的Al組分。最后,通過優(yōu)化生長參數(shù),獲得了電學(xué)均勻性良好、高質(zhì)量的高Al組分材料。這為AlGaN探測器性能的提高,提供了材料上的保障。
[Abstract]:The photodetectors based on 鈪，

本文編號：1831058