【摘要】：研究了背照式InGaN p-i-n結(jié)構(gòu)的紫外探測(cè)器的制備與數(shù)值模擬。通過低壓金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)方法生長(zhǎng)p-GaN/i-InGaN/n-GaN外延片,采用標(biāo)準(zhǔn)的Ⅲ-Ⅴ族器件制備工藝,成功制備出p-i-n結(jié)構(gòu)的InGaN紫外探測(cè)器。探測(cè)器臺(tái)面半徑為30μm,在-5V偏壓下暗電流為-6.47×10~(-12) A,對(duì)應(yīng)的電流密度為2.29×10~(-7) A/cm~2。該探測(cè)器響應(yīng)波段為360~380nm,在371nm處達(dá)到峰值響應(yīng)率為0.21A/W,對(duì)應(yīng)的外量子效率為70%,內(nèi)量子效率為78.4%。零偏壓下,優(yōu)值因子R0A=5.66×10~7Ω·cm~2,對(duì)應(yīng)的探測(cè)率D*=2.34×10~(13) cm·Hz~(1/2)·W~(-1)。同時(shí),利用Silvaco TCAD軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,響應(yīng)率曲線仿真值與實(shí)驗(yàn)值擬合較好。
【圖文】：

ａＮ緩沖層［１０］；再生長(zhǎng)約２．０μｍ厚的Ｓｉ摻雜的ｎ－ＧａＮ窗口層，其摻雜濃度約為２×１０１８ｃｍ－３；然后生長(zhǎng)約２２０ｎｍ厚的非故意摻雜ｉ－Ｉｎ０．０３３Ｇａ０．９６７Ｎ本征層，其電子濃度為１×１０１６ｃｍ－３；接著生長(zhǎng)約１５０ｎｍ厚的Ｍｇ摻雜的ｐ－ＧａＮ層，其摻雜濃度為２×１０１７ｃｍ－３；最后生長(zhǎng)２０ｎｍ厚的ｐ＋－ＧａＮ帽層，摻雜濃度約為５×１０１７ｃｍ－３。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖１所示。圖１背照式ＩｎＧａＮ紫外探測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖外延生長(zhǎng)好的外延片依次經(jīng)過氯仿－乙醚－丙酮－ＭＯＳ級(jí)酒精，去除表面的各種有機(jī)污染物。清洗后的外延片在酒精基鹽酸中浸泡８ｍｉｎ，用去離子水沖洗，高純氮?dú)獯蹈桑杆俜湃氲入x子清洗機(jī)中清洗，以去除表面氧化物，有利于ｐ－ＧａＮ歐姆接觸的制作［１１］。器件的制備采用標(biāo)準(zhǔn)的Ⅲ－Ⅴ族單元器件流片工藝，，包括光刻、ＩＣＰ臺(tái)面刻蝕、電極生長(zhǎng)及退火、鈍化以及加厚等工藝步驟。首先，在外延片上采用離子束蒸鍍法生長(zhǎng)一層Ｎｉ／Ａｕ（２０ｎｍ／２０ｎｍ）的ｐ電極，再在ＲＴＰ５００快速退火爐中采用５５０℃快速退火１ｍｉｎ。臺(tái)面刻蝕采用Ｃｌ２、Ａｒ和ＢＣｌ３的ＩＣＰ干法刻蝕臺(tái)面，臺(tái)面半徑為３０μｍ�？涛g后，迅速采用ＰＥＣＶＤ沉積５００ｎｍ厚的ＳｉＯ２鈍化膜。然后采用電子束蒸發(fā)生長(zhǎng)一層Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ（３０ｎｍ／３０ｎｍ／５０ｎｍ／５０ｎｍ）ｎ電極，采用７５０℃退火３０ｓ形成良好

ＣＰ干法刻蝕臺(tái)面，臺(tái)面半徑為３０μｍ�？涛g后，迅速采用ＰＥＣＶＤ沉積５００ｎｍ厚的ＳｉＯ２鈍化膜。然后采用電子束蒸發(fā)生長(zhǎng)一層Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ（３０ｎｍ／３０ｎｍ／５０ｎｍ／５０ｎｍ）ｎ電極，采用７５０℃退火３０ｓ形成良好的歐姆接觸。最后，在ｐ、ｎ電極上生長(zhǎng)一層Ｃｒ／Ａｕ作為加厚電極。在金相顯微鏡下的ＩｎＧａＮ單元器件，如圖２所示。中心圓為ｐ電極，上方為加厚電極，下方長(zhǎng)條為公共加厚ｎ電極，外圈圓為臺(tái)面。圖２ＩｎＧａＮ紫外探測(cè)器的金相顯微圖片２器件的測(cè)試和仿真器件采用金絲壓焊法將ｐ、ｎ電極引出，焊接在背照式常溫杜瓦瓶中進(jìn)行光電學(xué)性能測(cè)試。首先，采用計(jì)算機(jī)控制的ＫＥＩＴＨＬＥＹ－２３６電流－電壓源測(cè)試器件的Ｉ－Ｖ特性曲線，測(cè)試時(shí)，杜瓦瓶放在金屬屏蔽箱內(nèi)，減少外界對(duì)測(cè)試過程中的干擾。響應(yīng)光譜測(cè)試時(shí)采用氙燈為光源，氙燈出射光經(jīng)計(jì)算機(jī)控制的單色儀分光后照射到器件上，器件再將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，電流信號(hào)經(jīng)過ＳＲ５７０電流／電壓放大器放大后，由數(shù)字萬(wàn)用表讀出并轉(zhuǎn)移到計(jì)算機(jī)接口處理。測(cè)試數(shù)據(jù)用標(biāo)準(zhǔn)Ｓｉ單元器件對(duì)響應(yīng)光譜進(jìn)行標(biāo)定。器件的零偏壓電阻Ｒ０為對(duì)測(cè)試的Ｉ－Ｖ特性曲線，經(jīng)過數(shù)值積分后取零電壓附近５個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的平·４９９·《半導(dǎo)體光電》２０１７年８月第３８卷第４期黃波等：背照式ＩｎＧａＮ紫外探測(cè)器的制備與數(shù)值模擬邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐

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