王宇[1]2001年在《硅基GaN薄膜制备及紫外探测器的初步研究》文中进行了进一步梳理本硕士论文选题于国家教育部跨世纪人才和国家自然资金（No.69890230）资助的项目“硅基GaN的外延生长及器件应用”的一部分研究工作。 近年来，宽禁带半导体材料GaN由于其在短波长发光器件、光探测器件以及抗辐射、高频和大功率电子器件方面的广阔应用前景而备受关注，发展十分迅速。由于体单晶难以制备，生长高质量的薄膜单晶材料是研究开发GaN基器件的基本前提条件。 本论文在系统总结了国内外GaN材料制备和器件应用的研究历史和现状的基础上，利用我们自行改造的热壁外延设备，对硅衬底上GaN的外延生长和p型掺杂进行了研究，取得了一些阶段性的成果。另外，本文的主要工作是对GaN基紫外探测器进行了初步的研究，迈出了从材料生长到器件应用的第一步。 主要工作如下： （1）在国内首次采用简便的反应蒸发法，利用热壁外延技术，在Si（111）衬底上利用多晶GaN缓冲层生长出了六方结构的GaN单晶薄膜。 测试结果表明GaN薄膜的结晶学性质较好，XRD图谱上GaN（0002）衍射峰的半高宽为30arcmin。室温下观察到了较强的带间光致发光，位于365nm处，其半高宽为8nm（74.6meV）。在光致发光谱中没有发现黄带，对此我们认为是Si对GaN的非故意掺杂的同时替代了Ga空位，消除了引起黄带发射的深能级缺陷。霍尔测试仪显示的载流子浓度为2.27×10~(18)/cm~3，电子迁移率为179cm~2/Vs。较高的背景电子浓度，与GaN外延层中的Si、O等杂质有着直接的关系。 2、我们利用离子注入的方法对本系统外延生长的GaN薄膜进行Mg掺杂，通过在N_2气氛中退火，使得掺杂区域的本征n型GaN转为p型，空穴浓度为2.70×10~(17)/cm~3，从而形成pn结。 3、研究了由硅基和兰宝石基n-GaN外延薄膜制成的光导型和肖特基型紫外探测器的工艺及电学性质，并对以兰宝石基GaN光导型探测器进行了光学测 浙江大学硕士学位论文 硅基GAN薄膜制备及紫外探测器的初步研究试。，光刻后，经过在 600 aC的退火，器件有良好的欧姆特性，通过对其光电流的测量及分析，发现在250urn到365urn处，光电流响应曲线趋于平坦，而在365urn到375nxn处，光电流下降了大约二个数量级。当外加电压从OV到7V时，光响应度从1．82A／W增加到25．SA／W，但是当偏压超过7V后，曲线则趋于平缓。
张昊翔[2]2001年在《硅基GaN薄膜材料及紫外探测器原型器件研究》文中提出近年来，宽禁带半导体材料GaN在短波长发光器件、光探测器件以及抗辐射、高频和大功率电子器件方面的广阔应用前景而备受关注，发展十分迅速。由于体单晶难以制备，生长高质量的单晶薄膜材料是研究开发GaN基器件的基本前提条件。目前，蓝宝石是GaN异质外延最常用的衬底材料。其制备工艺成熟，但蓝宝石本身不导电，且解理较为困难。相比较而言，Si是另一类极具发展潜力的衬底材料。Si价格更便宜，易于获得大尺寸材料和制作电极，更为诱人的是，有可能实现GaN器件与成熟的Si电路的光电集成。因而，开展Si基上的GaN薄膜材料的外延生长具有极其重大的应用意义。 本论文在系统总结了国内外GaN材料制备和器件工艺的研究历史和现状的基础上，利用反应蒸发外延系统，对硅衬底上GaN的外延生长、掺杂和紫外探测器原型器件进行了研究，通过对生长样品和制备器件的各项分析测试和理论分析，取得一些创新成果：1、采用与MOCVD、MBE及HVPE不同的简便的反应蒸发法，利用GaN多晶缓冲 层首次成功地在Si（111）衬底上直接生长出了六方结构的GaN单晶薄膜。 实验证明这种生长方法可行。2、采用SEM、XRD、TEM、XPS、SIMS、PL、SRP和Hall对GaN薄膜的表面形貌、 结晶学性质、外延缺陷、组分、发光和电学特性作了研究。分析测试结果 表明在Si衬底上生长的GaN薄膜性能良好。3、采用特殊设计的衬底双面加热装置、生长结束后阶段降温的独特工艺以及 特殊的缓冲层技术，可以有效地抑制生长在Si衬底上的GaN薄膜开裂。4、采用晶格渐变缓冲层技术，用Si_3N_4作过渡层，发现其有利于GaN多晶缓 冲层的形成，为后续的GaN外延生长提供了一个更好的模板。 浙江大学博士学位论文 硅基GaN薄膜材料及紫外探测器原型器件研究 5、提出了a基GaN之间的晶体学位相关系，发现硅衬底与GaN薄膜之间存 在自相似形，即所谓的“记忆效应”：同时提出适合本系统生长＊aN／出的 生长机理，其生长方式符合混合型（S七）生长模式。 6、采用离子注入和退火的技术实现了p型掺杂，形成了卜n结，并获得了较色 高的空穴浓度和空穴迁移率。 7、利用磁控溅射技术在反应蒸发制备的 GaN亿 i外延层表面沉积金属＊和 Pt， 光刻后形成叉指状电极，工V特性测试表明经过退火后＊电极与n－GaN表 面形成欧姆接触，Pt电极与n－GaN表面形成肖特基接触。
赵斌[3]2015年在《基于ZnO微米线发光及紫外探测器件的研制》文中认为紫外光电器件在绿色照明,光通信和紫外探测等方面有着广泛的应用和巨大的前景。II-VI族半导体氧化锌(Zn O)材料作为一种直接带隙半导体,其室温下具有3.37 e V的禁带宽度和高达60 me V的激子结合能,是一种实现室温下高效的紫外激光的候选材料,而且Zn O还具有原材料丰富,价格低廉,安全环保等优点。Zn O极易制备各种纳米结构,纳米Zn O材料由于高的结晶质量和量子效应的作用,在发光和紫外探测上具有重要应用潜力。Zn O微米结构与纳米结构相比,同样具有单晶的结晶质量,并且具有更易于操作及制备器件的尺寸、自带谐振器等优点。本文围绕了Zn O微米线的可控生长和光电器件的制备进行了研究探索,并取得了如下的创新性研究成果:1.利用化学气相沉积(CVD)的方法制备出截面为四边形的氧化锌微米线,这种微米线具有F-P谐振腔模式,并通过生长温度实现了对尺寸的初步可控生长。我们使用Ag纳米颗粒对Zn O微米线进行了包覆,利用Ag等离子体基元与微米线F-P腔模式发生强耦合,光致发光增强效果可以高达102倍。2.制备了基于单根Zn O微米线的绿光电致发光器件,其中心波长位于500nm,通过Au纳米颗粒对表面的修饰,使缺陷态的发光产生了能量转移,变为中心波长位于600 nm的红光电致发光器件,实现了对发光峰位和颜色的调制作用,并以此为基础通过模板控制Au纳米颗粒的分布,制备出能够同时发出红绿两种光的单根微米器件。3.利用CVD一步生长的方法制备出高结晶质量的Zn O-Ga2O3核壳微米线,氧化锌的晶格能在6-8个原子层的范围内快速过渡到氧化锌的晶格,而且界面处无明显缺陷。利用该核壳微米线制备出高性能的日盲(200-280 nm)波段的雪崩探测器,该器件在6 V下254 nm处的响应度可达1.3×103 A/W,探测率为9.91×1014 cm·Hz1/2/W,响应时间小于20μs,主要性能高于目前商业Si雪崩二极管。该器件在-10 V偏压下有高达5.77×105%的外量子效率,正的温度系数证明该器件的高增益来源于雪崩倍增效应。
薛海林[4]2008年在《金属—半导体—金属结构二氧化钛紫外光电探测器的研制》文中进行了进一步梳理本论文的主要工作包括TiO_2材料制备、TiO_2金-半接触及紫外探测器的研制。首先利用溶胶-凝胶法制备了TiO_2薄膜材料,采用各种表征手段对材料的性质进行了表征。为了拓展材料的吸收光谱,我们制备了多种组分掺杂薄膜。与纯的TiO_2材料相比,组分的引入使TiO_2的吸收光谱发生了红移。我们对TiO_2与金属的半导体接触进行了研究,选择了不同金属电极制作了Al/TiO_2/Al,Cr/TiO_2/Al,Au/TiO_2/Al和Ni/TiO_2/Al四类器件。测试结果表明Al与TiO_2之间是欧姆接触,Cr/TiO_2、Au/TiO_2和Ni/TiO_2之间形成了肖特基接触。我们利用热电子发射理论计算了TiO_2/Cr、TiO_2/Ni和TiO_2/Au的势垒高度,发现势垒高度随着金属功函数的增大而增大。在以上工作的基础上我们制作了Au/TiO_2/Au和Ni/TiO_2/Ni叉指结构的紫外光电探测器。器件的暗电流很小,大约为10-9数量级,在260nm处,光响应达到最大值,并且远高于其他MSM结构宽禁带半导体紫外光探测器。与Au/TiO_2/Au探测器相比,Ni/TiO_2/Ni探测器的性能有了较大的提高,我们分析这是由于Ni/TiO_2的接触势垒高度的增大所带来的影响。同时我们制作了Cr/TiO_2/Cr和Au/组分掺杂TiO_2/Au叉指结构的紫外探测器。通过测试分析发现Cr/TiO_2/Cr和大部分Au/组分掺杂TiO_2 /Au器件,对紫外光不响应,少数组分掺杂TiO_2器件对紫外光具有微弱的响应。
参考文献：
[1]. 硅基GaN薄膜制备及紫外探测器的初步研究[D]. 王宇. 浙江大学. 2001
[2]. 硅基GaN薄膜材料及紫外探测器原型器件研究[D]. 张昊翔. 浙江大学. 2001
[3]. 基于ZnO微米线发光及紫外探测器件的研制[D]. 赵斌. 中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所). 2015
[4]. 金属—半导体—金属结构二氧化钛紫外光电探测器的研制[D]. 薛海林. 吉林大学. 2008