隨著科技的發(fā)展,紫外探測技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。AlGaN日盲紫外探測器具有全固態(tài)、本征截止、工作電壓小、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。而且,AlGaN材料具有直接寬帶隙,帶隙寬度從3.4-6.2 eV連續(xù)可調(diào),覆蓋了日盲紫外波段,是制作日盲紫外探測器的理想材料。在傳統(tǒng)的研究中,AlGaN日盲紫外探測器多采用PIN結(jié)構(gòu),雖然其暗電流低、響應(yīng)速度快,適合制備與Si基讀出電路混合集成的焦平面陣列。但是,由于PIN結(jié)構(gòu)中,高Al組分的AlGaN材料不僅p型摻雜困難,而且摻入的受主鎂原子的激活能很高,難于獲得高性能p-AlGaN材料;在異質(zhì)外延生長時(shí),由于外延材料與襯底間的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)差異,導(dǎo)致晶格失配和熱失配較嚴(yán)重;此外,金屬電極很難在p型AlGaN材料上形成良好的歐姆接觸,不利于光生載流子的輸運(yùn)和提取等缺點(diǎn)。這些因素都是嚴(yán)重制約著其發(fā)展的根源。盡管p-GaN材料可以克服p-AlGaN材料電學(xué)性能差的缺點(diǎn),并解決光生載流子的輸運(yùn)難問題,但是p-GaN材料在近紫外區(qū)有響應(yīng),這不符合日盲紫外探測器的要求。所以,我們提出采用背照射MIS結(jié)構(gòu)制作AlGa N日盲紫外探測器,其不僅具有與P... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

InAlGaN材料的晶格常數(shù)與禁帶寬度、吸收光波長之間的關(guān)系

2.1 MOCVD 外延技術(shù)簡介MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)稱為金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積技術(shù)，用于半導(dǎo)體材料的外延生長。其優(yōu)點(diǎn)為可有效控制生長過程、高的外延生長速率、外延薄膜均勻性良好、結(jié)晶質(zhì)量高。MOCVD 生長外延材料是一種非平衡生長技術(shù)，它依賴于源氣體傳輸過程和隨后的Ⅲ族氫化物和Ⅴ族氫化物的熱裂解反應(yīng)。其組分和生長速率均由精確控制的源流量和各種不同成分的氣流所控制。采用 MOCVD 技術(shù)生長 AlGaN 外延材料時(shí)，分別采用三甲基鎵(TMGa)、三甲基鋁(TMAl)和氨氣(NH3)作為 Ga 源、Al 源和 N 源。氫氣(H2)作為載氣，硅烷(SiH4)作為 n 型雜質(zhì)摻雜，鎂(Mg)作為 p 型雜質(zhì)摻雜。外延材料生長過程為：首先載氣攜帶 MO 源和氫化物進(jìn)入到外延生長區(qū)域，擴(kuò)散到襯底表面，被襯底吸附；然后，被吸附的分子在襯底表面發(fā)生氣相反應(yīng)，進(jìn)行外延生長；沒有參與反應(yīng)的源和反應(yīng)副產(chǎn)物在襯底表面解吸附，擴(kuò)散到氣流中，排出反應(yīng)室，生長過程如圖 2.1 所示。

第 2 章 MOCVD 外延技術(shù)與表征測試方法通過材料晶格對 X 射線的衍射，來分析材料的組分、厚度、晶格常數(shù)、應(yīng)變、晶格缺陷以及利用 XRD 的倒易空間掃描方式來測試材料中的應(yīng)力狀態(tài)。此種研究方法對材料無損傷，屬于無破壞性檢測，并且分析結(jié)果直觀，測試精度高，被廣泛的應(yīng)用于光電子材料研究領(lǐng)域。其結(jié)構(gòu)如圖 2.2 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Enhancement of blue InGaN light-emitting diodes by using AlGaN increased composition-graded barriers[J]. 雷嚴(yán),劉志強(qiáng),何苗,伊?xí)匝?王軍喜,李晉閩,鄭樹文,李述體.  Journal of Semiconductors. 2015(05)
[2]AlGaN metal-semiconductor-metal ultraviolet photodetectors on sapphire substrate with a low-temperature AlN buffer layer[J]. 張軍琴,楊銀堂,賈護(hù)軍.  Chinese Optics Letters. 2013(10)
[3]Si襯底氮化物L(fēng)ED器件的研究進(jìn)展[J]. 李國強(qiáng),楊慧.  半導(dǎo)體光電. 2012(02)
[4]國產(chǎn)SiC襯底上利用AlN緩沖層生長高質(zhì)量GaN外延薄膜[J]. 陳耀,王文新,黎艷,江洋,徐培強(qiáng),馬紫光,宋京,陳弘.  發(fā)光學(xué)報(bào). 2011(09)
[5]采用低溫緩沖層技術(shù)在Si襯底上生長高質(zhì)量Ge薄膜[J]. 周志文,賀敬凱,李成,余金中.  光電子.激光. 2011(07)
[6]寬禁帶半導(dǎo)體日盲紫外探測器研究進(jìn)展[J]. 李長棟,韓慧伶.  光機(jī)電信息. 2009(04)
[7]寬禁帶半導(dǎo)體SiC功率器件發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]. 張波,鄧小川,張有潤,李肇基.  中國電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào). 2009(02)
[8]AlxGa1-xN日盲紫外探測器及其焦平面陣列[J]. 趙文伯,趙紅,葉嗣榮,黃烈云,唐遵烈,羅木昌,楊曉波,廖秀英,向勇軍,鄒澤亞.  半導(dǎo)體光電. 2009(01)
[9]Development of solar-blind AlGaN 128x128 Ultraviolet Focal Plane Arrays[J]. YUAN YongGang1, ZHANG Yan1, CHU KaiHui1, LI XiangYang1, ZHAO DeGang2 & YANG Hui2 1 State Key Laboratories of Transducer Technology, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, China; 2 Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China.  Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2008(06)
[10]寬禁帶半導(dǎo)體器件的發(fā)展[J]. 畢克允,李松法.  中國電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào). 2006(01)

博士論文
[1]GaN基Ⅲ族氮化物外延生長及相關(guān)器件的研究[D]. 張恒.山東大學(xué) 2017
[2]基于極化電場調(diào)控AlGaN基紫外探測器的研究[D]. 陳海峰.中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 2017
[3]Ⅲ族氮化物半導(dǎo)體可見光盲及日盲紫外探測器研究[D]. 謝峰.南京大學(xué) 2012

碩士論文
[1]氮化鎵基MIS結(jié)構(gòu)紫外探測器研究[D]. 尤坤.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2011



本文編號：3485442