【摘要】：研究了背照式InGaN p-i-n結(jié)構(gòu)的紫外探測器的制備與數(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紫外探測器。探測器臺面半徑為30μm,在-5V偏壓下暗電流為-6.47×10~(-12) A,對應(yīng)的電流密度為2.29×10~(-7) A/cm~2。該探測器響應(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,對應(yīng)的探測率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；接著生長約１５０ｎｍ厚的Ｍｇ摻雜的ｐ－ＧａＮ層，其摻雜濃度為２×１０１７ｃｍ－３；最后生長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紫外探測器結(jié)構(gòu)示意圖外延生長好的外延片依次經(jīng)過氯仿－乙醚－丙酮－ＭＯＳ級酒精，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�，迅速放入等離子清洗機(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臺面刻蝕、電極生長及退火、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。臺面刻蝕采用Ｃｌ２、Ａｒ和ＢＣｌ３的ＩＣＰ干法刻蝕臺面，臺面半徑為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干法刻蝕臺面，臺面半徑為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，下方長條為公共加厚ｎ電極，外圈圓為臺面。圖２ＩｎＧａＮ紫外探測器的金相顯微圖片２器件的測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)性能測試。首先，采用計(jì)算機(jī)控制的ＫＥＩＴＨＬＥＹ－２３６電流－電壓源測試器件的Ｉ－Ｖ特性曲線，測試時(shí)，杜瓦瓶放在金屬屏蔽箱內(nèi)，減少外界對測試過程中的干擾。響應(yīng)光譜測試時(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，器件再將光信號轉(zhuǎn)化為電流信號，電流信號經(jīng)過ＳＲ５７０電流／電壓放大器放大后，由數(shù)字萬用表讀出并轉(zhuǎn)移到計(jì)算機(jī)接口處理。測試數(shù)據(jù)用標(biāo)準(zhǔn)Ｓｉ單元器件對響應(yīng)光譜進(jìn)行標(biāo)定。器件的零偏壓電阻Ｒ０為對測試的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

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郝瑞亭,劉煥林;紫外探測器及其研究進(jìn)展[J];光電子技術(shù);2004年02期

2 李慧蕊;新型紫外探測器及其應(yīng)用[J];光電子技術(shù);2000年01期

3 高國龍;用倒置結(jié)構(gòu)制作太陽盲紫外探測器[J];紅外;2001年09期

4 高;大光譜帶寬太陽盲紫外探測器[J];紅外;2002年11期

5 白謝輝,楊定江;半導(dǎo)體紫外探測器技術(shù)進(jìn)展[J];激光與紅外;2003年02期

6 龔海梅,李向陽,亢勇,許金通,湯英文,李雪,張燕,趙德剛,楊輝;Ⅲ族氮化物紫外探測器及其研究進(jìn)展[J];激光與紅外;2005年11期

7 呂惠民;陳光德;苑進(jìn)社;;電極形狀與紫外探測器靈敏度關(guān)系的研究[J];光子學(xué)報(bào);2006年07期

8 應(yīng)承平;劉紅元;王建峰;;紫外探測器光譜響應(yīng)及噪聲測量裝置[J];宇航計(jì)測技術(shù);2008年01期

9 王銳;宋克非;;高精度紫外探測器輻射定標(biāo)系統(tǒng)[J];光學(xué)精密工程;2009年03期

10 孫權(quán)社;陳坤峰;李艷輝;;疊加法測量紫外探測器非線性的技術(shù)研究[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2009年07期

相關(guān)會議論文 前10條

1 孫權(quán)社;李艷輝;王建峰;;提高紫外探測器非線性測量動(dòng)態(tài)范圍的技術(shù)研究[A];第十二屆全國光學(xué)測試學(xué)術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2008年

2 李慧蕊;;新型的紫外探測器及其應(yīng)用[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展（上冊）[C];1999年

3 徐自強(qiáng);李燕;謝娟;陳航;王恩信;鄧宏;;半導(dǎo)體紫外探測器及其研究進(jìn)展[A];四川省電子學(xué)會傳感技術(shù)第九屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

4 陳君洪;楊小麗;;紫外通信中探測器的研究[A];2008年激光探測、制導(dǎo)與對抗技術(shù)研討會論文集[C];2008年

5 王蘭喜;陳學(xué)康;王云飛;郭晚土;吳敢;曹生珠;尚凱文;;納米金剛石薄膜紫外探測器研究[A];中國真空學(xué)會2008學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

6 姜文海;陳辰;李忠輝;周建軍;董遜;;GaN MSM型紫外探測器[A];2007年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2007年

7 樓燕燕;王林軍;張明龍;顧蓓蓓;蘇青峰;夏義本;;CVD金剛石紫外探測器[A];第五屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集Ⅰ[C];2004年

8 陳君洪;楊小麗;;紫外光通信中幾種探測器的比較研究[A];中國電子學(xué)會第十五屆電子元件學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

9 黎大兵;孫曉娟;宋航;蔣紅;繆國慶;陳一仁;李志明;;GaN基紫外探測器材料與器件研究[A];第十二屆全國MOCVD學(xué)術(shù)會議論文集[C];2012年

10 黃翌敏;李向陽;龔海梅;;AlGaN紫外探測器及其應(yīng)用[A];2007年紅外探測器及其在系統(tǒng)中的應(yīng)用學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 周東;4H-SiC雪崩紫外單光子探測器的研究[D];南京大學(xué);2014年

2 陳海峰;基于極化電場調(diào)控AlGaN基紫外探測器的研究[D];中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所;2017年

3 張峰;4H-SiC基紫外探測器減反射膜的設(shè)計(jì)、制備及應(yīng)用[D];廈門大學(xué);2008年

4 謝峰;Ⅲ族氮化物半導(dǎo)體可見光盲及日盲紫外探測器研究[D];南京大學(xué);2012年

5 谷學(xué)匯;聚合物表面修飾對紫外探測器性能影響的研究[D];吉林大學(xué);2014年

6 張敏;低維半導(dǎo)體納米材料紫外光電性能的研究[D];吉林大學(xué);2015年

7 張海峰;Zr_xTi_(1-x)O_2固溶體基紫外光電探測器的研制[D];吉林大學(xué);2012年

8 張軍琴;寬禁帶半導(dǎo)體MSM結(jié)構(gòu)紫外探測器的研究[D];西安電子科技大學(xué);2009年

9 陳斌;碳化硅MSM紫外探測器結(jié)構(gòu)優(yōu)化與溫度特性研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

10 解艷茹;TiO_2基光電探測器的制備與性能研究[D];山東大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 戴文;納米ZnO基紫外探測器的制備與性能研究[D];浙江大學(xué);2015年

2 裴生棣;基干氧化鋅的p-n結(jié)紫外探測器[D];蘭州大學(xué);2015年

3 盛拓;氧化鎵薄膜光電導(dǎo)日盲紫外探測器的研制[D];電子科技大學(xué);2015年

4 楊炅浩;4H-SiC PIN紫外探測器的研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

5 韓孟序;GaN基p-i-n紫外探測器性能研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

6 汪涵;單芯片集成紫外探測器及其讀出電路設(shè)計(jì)[D];湘潭大學(xué);2015年

7 姜殿利;MSM結(jié)構(gòu)InGaZnO紫外探測器的制備及性能研究[D];哈爾濱師范大學(xué);2015年

8 許毅松;4H-SiC肖特基結(jié)紫外探測器的性能及可靠性研究[D];南京大學(xué);2016年

9 薛世偉;日盲紫外探測器數(shù)值仿真與集成器件制備[D];中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所);2016年

10 張德重;TiO_2基異質(zhì)結(jié)紫外探測器的研究[D];吉林大學(xué);2016年

本文編號：2561343