基于氧化鎵單晶的日盲紫外探測(cè)器特性研究
發(fā)布時(shí)間：2021-09-12 13:21
氧化鎵作為一種直接帶隙半導(dǎo)體材料,在近年來受到廣泛關(guān)注。其禁帶寬度可達(dá)4.9 eV,對(duì)應(yīng)的截止波長(zhǎng)剛好落在日盲區(qū),同時(shí)也具有光吸收系數(shù)大和化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)勢(shì),是目前制備日盲紫外光探測(cè)器的理想半導(dǎo)體材料。本文基于氧化鎵單晶材料制備了肖特基二極管（SBD）和MSM結(jié)構(gòu)的日盲紫外光探測(cè)器,測(cè)試并分析了兩種探測(cè)器各自的特性。論文具體內(nèi)容如下:一、對(duì)被用于研制探測(cè)器的氧化鎵單晶材料進(jìn)行了X射線衍射分析和紫外光透過性測(cè)試,結(jié)果表明單晶材料具有良好的結(jié)晶質(zhì)量和紫外光透過性。以Pt-Ga2O3-Ti/Au肖特基結(jié)為基礎(chǔ)構(gòu)造了一種自供電日盲紫外光電探測(cè)器,I-V特性曲線表明:該探測(cè)器在零偏壓下具有良好的深紫外光響應(yīng)特性,最大光暗比接近104。開關(guān)特性測(cè)試表明:該探測(cè)器的響應(yīng)速度較快,上升和下降時(shí)間分別為65毫秒和15毫秒,進(jìn)一步證實(shí)了探測(cè)器的自供電特性。較大固定電壓下的光響應(yīng)時(shí)間逐漸增大,呈現(xiàn)出顯著的光電導(dǎo)遲滯現(xiàn)象,這是由于施加電壓后,氧化鎵單晶中存在的氧空位會(huì)在外加電場(chǎng)的作用下逐漸釋放出已捕獲的光生載流子,光源關(guān)閉后,這些光生載流子依然會(huì)被電極收集而產(chǎn)生明顯...
【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：79 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
太陽輻射光譜
2280 納米被指定為 UVC。圖1.2 人類可承受的紫外線輻射量極限曲線[3]其中只有波長(zhǎng)為 300- 400 nm的近紫外線可以穿透到地球表面，這個(gè)波長(zhǎng)范圍被稱為大氣紫外窗口。而地球大氣層中廣泛存在的氧原子能夠完全吸收波長(zhǎng)小于 20 納米的紫外光，這一部分紫外光因此被稱為真空紫外區(qū)；而位于平流層的臭氧則會(huì)吸收波長(zhǎng)小于 300 nm 的紫外光。“日盲區(qū)”指的就是會(huì)被充分吸收的太陽輻射光譜區(qū)域（即10-280 nm）。由于沒有自然界的光源干擾，人為活動(dòng)產(chǎn)生的日盲區(qū)紫外光就非常容易被探測(cè)到，日盲區(qū)紫外探測(cè)技術(shù)有著抗干擾能力強(qiáng)、準(zhǔn)度高、噪聲低等天然優(yōu)勢(shì)，在軍事和民用領(lǐng)域都有光明的應(yīng)用前景，如大氣層監(jiān)測(cè)、紫外光空間通信、火焰探測(cè)、紫外線制導(dǎo)和導(dǎo)彈預(yù)警等[7- 11]。得益于愛因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的光子假說的解釋，半導(dǎo)體紫外光電探測(cè)器能夠?qū)⒆贤廨椛湫盘?hào)轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)從而使得紫外輻射很容易被測(cè)量和觀察。經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，現(xiàn)代的紫外探測(cè)器具有穩(wěn)定性高、靈敏度高、速度快、信噪比高等特點(diǎn)，近年來因半導(dǎo)體材料制作工藝的進(jìn)步和突破
圖1.3 Ga2O3同分異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)化a2O3屬于單斜晶系(monoclinic), C2/m 空間群,是一種陰離子密堆積結(jié)構(gòu),1.4所示。三種不同氧離子(分別標(biāo)識(shí)為OI, OII和 OⅢ)和兩種不同的鎵離子al和 Gall)共同構(gòu)成了 -Ga2O3的晶胞。其中一種鎵離子具有四面體配位幾種具有八面體配位幾何結(jié)構(gòu)[24-26], 晶胞分別由兩個(gè) GaⅠO4 四面體結(jié)構(gòu)和 八面體結(jié)構(gòu)組成[27]。 -Ga2O3的晶格常數(shù)分別是 1.223 納米, 0.304 納米米 (Monoclinic, PDF 卡片編號(hào)#43-1012)。從晶體結(jié)構(gòu)上看，OII 離子沿I 和 OⅢ離子位于(010)面,這導(dǎo)致了其物理、光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)的各向異性。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]原子力顯微鏡的工作原理及其應(yīng)用[J]. 徐井華,李強(qiáng). 通化師范學(xué)院學(xué)報(bào). 2013(02)
[2]氧化鋅/金剛石薄膜異質(zhì)結(jié)紫外光探測(cè)器[J]. 黃健,王林軍,唐可,張繼軍,夏義本,魯雄剛. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2011(03)
[3]The ultraviolet photoconductive detector based on Al-doped ZnO thin film with fast response[J]. SUN Jian,DAI Qian,LIU FengJuan,HUANG HaiQin,LI ZhenJun,ZHANG XiQing & WANG YongSheng Key Laboratory of Luminescence and Optical Information,Ministry of Education,Institute of Opto-electronic Technology,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2011(01)
[4]背入射Au/ZnO/Al結(jié)構(gòu)肖特基紫外探測(cè)器[J]. 趙延民,張吉英,張希艷,單崇新,姚斌,趙東旭,張振中,李炳輝,申德振,范希武. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2010(04)
[5]拉曼光譜技術(shù)與便攜式拉曼光譜儀[J]. 于永愛,吳維,朱冬寅,黃莎莎,孫玲. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2009(08)
本文編號(hào)：3394299
【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：79 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
太陽輻射光譜
2280 納米被指定為 UVC。圖1.2 人類可承受的紫外線輻射量極限曲線[3]其中只有波長(zhǎng)為 300- 400 nm的近紫外線可以穿透到地球表面，這個(gè)波長(zhǎng)范圍被稱為大氣紫外窗口。而地球大氣層中廣泛存在的氧原子能夠完全吸收波長(zhǎng)小于 20 納米的紫外光，這一部分紫外光因此被稱為真空紫外區(qū)；而位于平流層的臭氧則會(huì)吸收波長(zhǎng)小于 300 nm 的紫外光。“日盲區(qū)”指的就是會(huì)被充分吸收的太陽輻射光譜區(qū)域（即10-280 nm）。由于沒有自然界的光源干擾，人為活動(dòng)產(chǎn)生的日盲區(qū)紫外光就非常容易被探測(cè)到，日盲區(qū)紫外探測(cè)技術(shù)有著抗干擾能力強(qiáng)、準(zhǔn)度高、噪聲低等天然優(yōu)勢(shì)，在軍事和民用領(lǐng)域都有光明的應(yīng)用前景，如大氣層監(jiān)測(cè)、紫外光空間通信、火焰探測(cè)、紫外線制導(dǎo)和導(dǎo)彈預(yù)警等[7- 11]。得益于愛因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的光子假說的解釋，半導(dǎo)體紫外光電探測(cè)器能夠?qū)⒆贤廨椛湫盘?hào)轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)從而使得紫外輻射很容易被測(cè)量和觀察。經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，現(xiàn)代的紫外探測(cè)器具有穩(wěn)定性高、靈敏度高、速度快、信噪比高等特點(diǎn)，近年來因半導(dǎo)體材料制作工藝的進(jìn)步和突破
圖1.3 Ga2O3同分異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)化a2O3屬于單斜晶系(monoclinic), C2/m 空間群,是一種陰離子密堆積結(jié)構(gòu),1.4所示。三種不同氧離子(分別標(biāo)識(shí)為OI, OII和 OⅢ)和兩種不同的鎵離子al和 Gall)共同構(gòu)成了 -Ga2O3的晶胞。其中一種鎵離子具有四面體配位幾種具有八面體配位幾何結(jié)構(gòu)[24-26], 晶胞分別由兩個(gè) GaⅠO4 四面體結(jié)構(gòu)和 八面體結(jié)構(gòu)組成[27]。 -Ga2O3的晶格常數(shù)分別是 1.223 納米, 0.304 納米米 (Monoclinic, PDF 卡片編號(hào)#43-1012)。從晶體結(jié)構(gòu)上看，OII 離子沿I 和 OⅢ離子位于(010)面,這導(dǎo)致了其物理、光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)的各向異性。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]原子力顯微鏡的工作原理及其應(yīng)用[J]. 徐井華,李強(qiáng). 通化師范學(xué)院學(xué)報(bào). 2013(02)
[2]氧化鋅/金剛石薄膜異質(zhì)結(jié)紫外光探測(cè)器[J]. 黃健,王林軍,唐可,張繼軍,夏義本,魯雄剛. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2011(03)
[3]The ultraviolet photoconductive detector based on Al-doped ZnO thin film with fast response[J]. SUN Jian,DAI Qian,LIU FengJuan,HUANG HaiQin,LI ZhenJun,ZHANG XiQing & WANG YongSheng Key Laboratory of Luminescence and Optical Information,Ministry of Education,Institute of Opto-electronic Technology,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2011(01)
[4]背入射Au/ZnO/Al結(jié)構(gòu)肖特基紫外探測(cè)器[J]. 趙延民,張吉英,張希艷,單崇新,姚斌,趙東旭,張振中,李炳輝,申德振,范希武. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2010(04)
[5]拉曼光譜技術(shù)與便攜式拉曼光譜儀[J]. 于永愛,吳維,朱冬寅,黃莎莎,孫玲. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2009(08)
本文編號(hào)：3394299
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