發(fā)布時(shí)間：2021-11-17 09:07

　　目前世界上使用的紫外探測(cè)器大多為傳統(tǒng)的硅基材料紫外探測(cè)器,雖然硅基探測(cè)器發(fā)展較為成熟,但是其有紫外/可見(jiàn)光選擇度較低、輻射硬度低、工作壽命短等缺點(diǎn),導(dǎo)致其無(wú)法在深空探測(cè)、導(dǎo)彈羽煙探測(cè)等工作環(huán)境較惡劣的環(huán)境中工作,金剛石相比硅除了可以在惡劣環(huán)境中正常工作之外,同時(shí)金剛石具有非常寬的禁帶寬度（5.5eV）可以良好的消除可見(jiàn)光的干擾,提升日盲探測(cè)器的性能。然而,傳統(tǒng)使用的金剛石平面電極結(jié)構(gòu)探測(cè)器的性能由于受到電極結(jié)構(gòu)的限制,造成了金剛石優(yōu)點(diǎn)難以發(fā)揮。針對(duì)這一問(wèn)題,我們進(jìn)行了金屬催化氫等離子體刻蝕制備3D金剛石日盲探測(cè)器的方法研究。本文研究了金屬在MPCVD裝置產(chǎn)生的氫等離子體氣氛中對(duì)金剛石的催化刻蝕現(xiàn)象,進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn),對(duì)刻蝕后金剛石的表面粗糙度進(jìn)行了改善,得到了可行的高效的金剛石刻蝕方法,相比其他刻蝕金剛石的方法具有工藝簡(jiǎn)單、成本低、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用SEM、LSCM、XPS等表征工具對(duì)刻蝕后金剛石表面的物質(zhì)成分、刻蝕后表面形成的顆粒的成分進(jìn)行了表征,進(jìn)行了刻蝕過(guò)程的物理圖像模擬,對(duì)金屬催化氫等離子體刻蝕金剛石的機(jī)理進(jìn)行了探討。運(yùn)用晶體學(xué)知識(shí)解釋了刻蝕后金剛石形成的不同表面... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

紫外光波段分類

其視為一個(gè)肖特基二極管�？臻g電荷區(qū)域出現(xiàn)在肖要加外接電壓。肖特基勢(shì)壘探測(cè)器通常工作在零偏流也就非常非常小。此外，還具有響應(yīng)度高和響應(yīng)極必須是透明的以允許光通過(guò)否則無(wú)法產(chǎn)生光響應(yīng)體材料表面條件的影響較大，會(huì)影響到探測(cè)器對(duì)紫-半導(dǎo)體-金屬（MSM）探測(cè)器勢(shì)壘探測(cè)器相比，金屬-半導(dǎo)體-金屬（MSM）探測(cè)成的肖特基接觸，這就相當(dāng)于是一個(gè)背對(duì)背的肖特，兩個(gè)肖特基結(jié)會(huì)形成恰好相反的偏置，因此無(wú)論暗電流都可以非常小。MSM型探測(cè)器可以做成叉指這種結(jié)構(gòu)將會(huì)大大增加工作區(qū)域的面積。同時(shí)，M，一般來(lái)講是肖特基勢(shì)壘探測(cè)器或 p-i-n 光電二極管測(cè)器具有非常快的響應(yīng)速度。MSM 探測(cè)器的制備過(guò)一種常見(jiàn)的探測(cè)器結(jié)構(gòu)。

圖 1-4 平面叉指電極結(jié)構(gòu)的金剛石日盲探測(cè)器機(jī)理圖[7]為了優(yōu)化金剛石 MSM 探測(cè)器的探測(cè)效果，提出了較為新穎的 3D 叉指電測(cè)器，如圖 1-5 所示，3D 電極結(jié)構(gòu)探測(cè)器最初是在平面叉指電極結(jié)構(gòu)探礎(chǔ)上提出的，先在金剛石的表面制造出叉指電極形狀的凹槽，然后將電這些叉指形狀的凹槽中，使得金剛石內(nèi)部的大部分區(qū)域都可以被合理地使電極產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度在金剛石內(nèi)部會(huì)均勻分布且大于平面電極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生度，從而減少了金剛石表面缺陷對(duì)探測(cè)器的影響[8]。3D 叉指電極結(jié)構(gòu)還電極結(jié)構(gòu)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榻饎偸邮盏淖贤夤鈴?qiáng)度隨著波長(zhǎng)的減，也導(dǎo)致其在金剛石的穿透深度會(huì)隨接收的紫外光波長(zhǎng)而減小。紫外光的吸收邊（λ = 225 nm）的穿透深度為 11μm，在 λ=210nm 的穿透深度為 3μ的平面叉指電極探測(cè)器對(duì)紫外光響應(yīng)產(chǎn)生載流子的收集深度通常是小于 9]，因此大量金剛石內(nèi)部的紫外光響應(yīng)產(chǎn)生載流子被浪費(fèi)掉而無(wú)法有效的收用 3D 結(jié)構(gòu)的叉指電極則可以很好的收集到在金剛石內(nèi)部產(chǎn)生的載流子，探測(cè)器的響應(yīng)度。圖 1-6 展示了 3D 叉指電極結(jié)構(gòu)中一對(duì) 3D 叉指電極內(nèi)電場(chǎng)圖，可以看出深入金剛石內(nèi)部的電場(chǎng)能夠更為有效地收集在金剛石光響應(yīng)產(chǎn)生的載流子，同時(shí)達(dá)到了降低金剛石表面缺陷的不良影響的效果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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