由于具有高度波長(zhǎng)選擇性和強(qiáng)大的抗干擾能力,日盲紫外光電探測(cè)器在火焰探測(cè),導(dǎo)彈預(yù)警和保密通信等諸多領(lǐng)域具有廣闊而重要的應(yīng)用前景�；趯拵栋雽�(dǎo)體材料的日盲紫外光電探測(cè)器因其體積小,全固態(tài),工作波段在日盲區(qū)域,抗輻射和抗干擾能力強(qiáng)等而受到越來(lái)越多的關(guān)注。在眾多的寬帶隙半導(dǎo)體材料中,以Ga₂O₃為代表的寬禁帶氧化物半導(dǎo)體材料不僅具有相對(duì)低廉的成本、穩(wěn)定的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,而且其禁帶寬度約為4.5 eV-4.9 eV,非常適合進(jìn)行日盲紫外探測(cè),因此被認(rèn)為是制備日盲紫外探測(cè)器的非常理想的材料。相比于傳統(tǒng)的β相Ga₂O₃薄膜,非晶Ga₂O₃（a-Ga₂O₃）材料除了同樣擁有優(yōu)異的光電特性外,還具有生長(zhǎng)溫度低、無(wú)需晶格匹配襯底、制備設(shè)備和工藝簡(jiǎn)單以及成本低廉等獨(dú)特優(yōu)勢(shì),因此在柔性光電器件和大面積光伏器件領(lǐng)域倍受關(guān)注。但是,有關(guān)非晶Ga₂O₃日盲紫外探測(cè)器的研究依然處于起步階段,與... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：105 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1日盲紫外光譜區(qū)[9]

第1章引言3其工作原理依然是利用內(nèi)光電效應(yīng)，大于禁帶寬度的紫外光對(duì)半導(dǎo)體進(jìn)行輻照后，電子此時(shí)就會(huì)受到限制而無(wú)法躍出半導(dǎo)體，其主要從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，這一階段會(huì)形成電子-空穴對(duì)，也就是形成了光生載流子，外加電場(chǎng)或內(nèi)建電場(chǎng)會(huì)影響到電子空穴對(duì)分離，并被兩個(gè)電極收集。圖1.2(a)外光電效應(yīng)，(b)內(nèi)光電效應(yīng)Figure1.2(a)externalphotoelectriceffectand(b)internalphotoelectriceffect1.1.2紫外光電探測(cè)器的一般參數(shù)（1）量子效率（η）量子效率用于表征器件對(duì)光輻射的敏感性。通常將其定義為被轉(zhuǎn)換為電子-空穴對(duì)的光子和材料表面入射光子的百分比。量子效率也分為外量子效率η和內(nèi)量子效率η0。外量子效率對(duì)應(yīng)于外光電效應(yīng)，其中金屬表面通過(guò)吸收光子通量的能量釋放電子，相應(yīng)的器件可以稱(chēng)為光發(fā)射器件。另一方面，內(nèi)量子效率對(duì)應(yīng)于內(nèi)光電效應(yīng)，其中材料通過(guò)吸收入射光子，將電子從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，形成電子-空穴對(duì)，因此可以將相應(yīng)的器件稱(chēng)為半導(dǎo)體器件。外部量子效率η與內(nèi)部量子效率η0之間存在一定的關(guān)系[11,14]：η=η01[1]1()…(1.1)其中r為表面反射系數(shù)，α為吸收系數(shù)。（2）增益（G）增益G定義為每個(gè)電子-空穴對(duì)產(chǎn)生的載流子數(shù)，即輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之比，它也可以反映器件的光敏性。通常，可以將器件的量子效率和增益推測(cè)為某

非晶態(tài)Ga2O3薄膜及其日盲紫外探測(cè)器的制備和特性研究6圖1.3光電導(dǎo)型探測(cè)器Figure1.3Photoconductivedetector（2）光伏型探測(cè)器光伏型探測(cè)器對(duì)于光信號(hào)依托于光生伏特效應(yīng)將其轉(zhuǎn)換為電壓或電流。光伏效應(yīng)是指光在非均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同結(jié)之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。這種電位差所產(chǎn)生的內(nèi)建電場(chǎng)與在光導(dǎo)體中所施加的外部偏置相等，從而導(dǎo)致光致電子空穴對(duì)的分離。主要為PN結(jié)和肖特基勢(shì)結(jié)。在黑暗中，在光伏型探測(cè)器表現(xiàn)出整流特性，即非線性I-V曲線特性。這種器件在工作的時(shí)候通常需要外加反向偏壓。①p-n結(jié)p-n光電二極管器件是目前為止性能良好，應(yīng)用最廣的一種光伏型光電探測(cè)器。器件如圖1.4所示，由于p-n結(jié)無(wú)外加偏壓下存在內(nèi)建電場(chǎng)，因此特定波長(zhǎng)的紫外光在結(jié)的耗盡區(qū)產(chǎn)生光生載流子，在電場(chǎng)的作用下向兩側(cè)電極漂移進(jìn)入外電路形成光電流，所以p-n結(jié)可以在零偏模式下工作。商業(yè)化p-n結(jié)光電探測(cè)器一般處于反向偏壓下工作，這樣可以使耗盡區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度盡可能的大而且勢(shì)壘增加，暗電流較低，在這種情況下器件可以實(shí)現(xiàn)更高的探測(cè)能力。圖1.4p-n結(jié)光電二極管結(jié)構(gòu)示意圖Figure1.4Schematicdiagramofp-njunctionphotodiode

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Transition of photoconductive and photovoltaic operation modes in amorphous Ga2O3-based solar-blind detectors tuned by oxygen vacancies[J]. 張彥芳,陳選虎,徐陽(yáng),任芳芳,顧書(shū)林,張榮,鄭有炓,葉建東.  Chinese Physics B. 2019(02)
[2]紫外線輻射對(duì)眼的損傷[J]. 李梅菊.  眼外傷職業(yè)眼病雜志.附眼科手術(shù). 2002(01)
[3]外光電效應(yīng)及其應(yīng)用[J]. 陳宜生.  物理通報(bào). 1994(05)

博士論文
[1]超薄非晶氧化物半導(dǎo)體及其薄膜晶體管研究[D]. 岳士錄.浙江大學(xué) 2019
[2]β-Ga2O3的MOCVD生長(zhǎng)及其日盲紫外探測(cè)器的研究[D]. 胡大強(qiáng).吉林大學(xué) 2019
[3]基于高階共振模式的金屬表面等離子體增強(qiáng)型ZnO紫外探測(cè)器的制備和研究[D]. 王瀟.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2018
[4]氧化鎵基光電探測(cè)器的研制與研究[D]. 崔書(shū)娟.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所) 2018

碩士論文
[1]GaN基紫外探測(cè)器研究[D]. 尹順政.電子科技大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3525367