本文關(guān)鍵詞：氧化鎵異質(zhì)外延薄膜結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系研究

  更多相關(guān)文章： β-Ga_2O_3 多晶薄膜 外延薄膜 光電導(dǎo) 日盲紫外探測

【摘要】：近年來,日盲紫外探測技術(shù)具有背景噪聲小的優(yōu)勢,越來越被世界各國研究機構(gòu)所關(guān)注,常見的日盲紫外敏感材料有Al Ga N、Zn Mg O、金剛石等。近年來,人們逐漸認(rèn)識到:氧化鎵是一種直接帶隙的寬禁帶半導(dǎo)體材料,且其禁帶寬度約為4.9 e V,非常適合日盲紫外探測器的研制需要,但是,氧化鎵的材料研究才剛剛起步,異質(zhì)外延氧化鎵薄膜微觀結(jié)構(gòu)與其紫外探測器之間的關(guān)系還沒有被完全弄清楚,本論文通過多種技術(shù)手段調(diào)控異質(zhì)外延氧化鎵薄膜的微觀結(jié)構(gòu),并通過光電導(dǎo)型日盲紫外探測器的研制及性能測試,試圖將氧化鎵異質(zhì)外延薄膜微觀結(jié)構(gòu)與其光電導(dǎo)性質(zhì)聯(lián)系起來,整個論文的主要研究內(nèi)容分為以下幾個部分:(1)開展了多晶氧化鎵薄膜光電特性研究,研究了不同氣氛和不同溫度條件下退火處理對氧化鎵薄膜微觀結(jié)構(gòu)與光電導(dǎo)特性的影響,采用XRD、AFM等手段來表征退火處理后氧化鎵薄膜微觀結(jié)構(gòu),微觀結(jié)構(gòu)測試表明:無論在哪種氣氛條件下退火處理,氧化鎵薄膜質(zhì)量會隨著退火溫度的升高逐漸變好,當(dāng)退火溫度達(dá)到1050℃時,所制備的氧化鎵薄膜具有(2__01)擇優(yōu)取向特性。另外,將不同條件下退火處理的氧化鎵薄膜制備成光電導(dǎo)日盲紫外探測器,其器件測試結(jié)果顯示:無論哪種氣氛條件下退火處理,都會隨著退火溫度的升高,探測器的光電流與暗電流而逐漸下降,器件的時間響應(yīng)特性變差,但是,器件的光暗電流比會在某一溫度下升高一個數(shù)量級而達(dá)到104,且紫外光譜響應(yīng)曲線呈現(xiàn)藍(lán)移現(xiàn)象,截止波長逐漸減小。(2)開展了外延生長氧化鎵薄膜微觀結(jié)構(gòu)與性質(zhì)研究,研究了基片原位退火處理對氧化鎵薄膜微觀結(jié)構(gòu)及光電導(dǎo)特性的影響,研究結(jié)果顯示:基片原位退火處理對β-Ga_2O_3薄膜結(jié)晶質(zhì)量有一定程度的改善,隨著基片原位退火時間的延長,β-Ga_2O_3薄膜結(jié)晶質(zhì)量會呈現(xiàn)先逐漸變好而后逐漸變差的趨勢,其中,基片原位退火時間為60 min時,β-Ga_2O_3薄膜結(jié)晶質(zhì)量最好,而基片原位退火時間為240 min時,β-Ga_2O_3薄膜結(jié)晶質(zhì)量最差。此外,通過器件制備實驗還發(fā)現(xiàn):外延生長的氧化鎵薄膜質(zhì)量越好,薄膜電導(dǎo)率越高、光電導(dǎo)探測器的光暗電流越大,但是器件的上升時間越短而下降時間越長。(3)開展了不同晶面取向氧化鎵薄膜的光電導(dǎo)特性研究,采用不同取向藍(lán)寶石做基片生長了不同取向的氧化鎵外延薄膜,通過XRD、SEM等手段來表征所制備氧化鎵薄膜的微觀結(jié)構(gòu),微觀測試結(jié)果顯示:在r面藍(lán)寶石基片上外延生長的β-Ga_2O_3薄膜具有(001)擇優(yōu)取向特性,薄膜表面平滑致密,晶界明顯,呈現(xiàn)出良好的結(jié)晶質(zhì)量。將生長的β-Ga_2O_3薄膜制備成器件,其器件測試結(jié)果顯示:器件的光電流高達(dá)2.5μA,光暗電流比高達(dá)105,器件的上升時間僅為1.24 s,此外,紫外光譜響應(yīng)特性曲線結(jié)果顯示:器件的紫外截止波長為280 nm,且最大光響應(yīng)度與280 nm光響應(yīng)度的比值達(dá)到3個數(shù)量級,展現(xiàn)出了極為優(yōu)異的日盲紫外響應(yīng)特性。
【關(guān)鍵詞】：β-Ga_2O_3 多晶薄膜 外延薄膜 光電導(dǎo) 日盲紫外探測
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN304.2;O484
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 研究背景與意義11-14
• 1.2 寬禁帶半導(dǎo)體氧化鎵的簡介14-16
• 1.3 氧化鎵薄膜材料的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容20-21
• 第二章 實驗裝置與表征方法21-32
• 2.1 實驗設(shè)備簡介21-25
• 2.1.1 磁控濺射設(shè)備簡介21-22
• 2.1.2 分子束外延設(shè)備簡介22-24
• 2.1.3 薄膜退火裝置簡介24-25
• 2.2 氧化鎵薄膜的表征方法25-27
• 2.2.1 X射線衍射（XRD）25
• 2.2.2 原子力顯微鏡（AFM）25-26
• 2.2.3 掃描電子顯微鏡（SEM）26-27
• 2.3 光電探測器的性能測試方法27-30
• 2.3.1 光電探測器性能的指標(biāo)參數(shù)27-28
• 2.3.2 光電探測器器件性能的測試設(shè)備簡介28-30
• 2.4 基于氧化鎵薄膜光電導(dǎo)日盲紫外探測器的制備30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 多晶氧化鎵薄膜微觀結(jié)構(gòu)與光電特性研究32-46
• 3.1 退火處理對氧化鎵薄膜材料特性的影響32-38
• 3.1.1 退火處理對氧化鎵薄膜結(jié)晶質(zhì)量的影響32-35
• 3.1.2 退火處理對氧化鎵薄膜表面形貌的影響35-38
• 3.2 退火處理對氧化鎵薄膜光電導(dǎo)特性的影響38-45
• 3.2.1 對器件I-V特性的影響38-40
• 3.2.2 對器件時間響應(yīng)特性的影響40-43
• 3.2.3 對器件紫外光譜響應(yīng)特性的影響43-45
• 3.3 本章小結(jié)45-46
• 第四章 外延氧化鎵薄膜微觀結(jié)構(gòu)與光電特性研究46-60
• 4.1 基片原位退火對氧化鎵薄膜質(zhì)量與光電導(dǎo)特性的影響46-50
• 4.1.1 基片原位退火對氧化鎵薄膜結(jié)晶質(zhì)量的影響47-48
• 4.1.2 基片原位退火對器件氧化鎵薄膜光電導(dǎo)特性的影響48-50
• 4.2 不同取向藍(lán)寶石基片對氧化鎵薄膜質(zhì)量與光電導(dǎo)特性的影響50-58
• 4.2.1 不同取向藍(lán)寶石基片對氧化鎵薄膜質(zhì)量的影響52-54
• 4.2.2 不同取向藍(lán)寶石基片對氧化鎵薄膜光電導(dǎo)特性的影響54-58
• 4.3 本章小結(jié)58-60
• 第五章 全文總結(jié)與展望60-62
• 5.1 全文總結(jié)60-61
• 5.2 實驗未來展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果67-68

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本文編號：740914