GaN基pin光探測(cè)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、分類號(hào)密級(jí)UDC1注學(xué)位論文GaN基pin光探測(cè)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化（題名和副題名）周興利（作者姓名）指導(dǎo)教師姓名于奇副教授電子科技大學(xué)成都（職務(wù)、職稱、學(xué)位、單位名稱及地址）申請(qǐng)專業(yè)學(xué)位級(jí)別碩士專業(yè)名稱微電子學(xué)與固體電子學(xué)論文提交日期2009.4論文答辯日期2009.5學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)答辯委員會(huì)主席評(píng)閱人2009年月日注1：注明《國(guó)際十進(jìn)分類法UDC》的類號(hào)。摘要I摘要基于GaN材料的紫外探測(cè)器可以廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈尾焰探測(cè)、

2、火災(zāi)監(jiān)測(cè)、衛(wèi)星間通信等領(lǐng)域，在國(guó)際上引起了廣泛的研究興趣。本文分析GaN基pin型紫外探測(cè)器工作原理，建立GaN材料的基本物理參數(shù)模型，通過(guò)求解漂移擴(kuò)散方程，對(duì)GaN基pin光電探測(cè)器進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，利用該模型定量地分析光電流、光譜響應(yīng)度，以及各層對(duì)光電流的貢獻(xiàn)比例。其次，優(yōu)化設(shè)計(jì)了兩種GaN基正入射pin光探測(cè)器：同質(zhì)結(jié)光探測(cè)器和異質(zhì)結(jié)光探測(cè)器。分析結(jié)果表明：器件的光譜響應(yīng)受p型層的影響較大，優(yōu)化p層是提高器件光譜響應(yīng)的有效途徑。對(duì)Ga

3、NAlGaNGaN異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器，隨所加負(fù)偏壓增加，器件的UVSolar選擇比降低；考慮極化效應(yīng)和偶極子影響時(shí)，器件UVSolar選擇比增加，可達(dá)三個(gè)數(shù)量級(jí)；插入勢(shì)壘增強(qiáng)層和InGaN量子阱，器件UVSolar選擇比明顯提高。再次，設(shè)計(jì)了一種GaN基背照式pin日盲探測(cè)器，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模擬和分析，i層與p層厚度分別優(yōu)化到理論最佳值。通過(guò)對(duì)器件光譜響應(yīng)的分析，響應(yīng)度隨反偏電壓增加而增大，不是因?yàn)楹谋M層展寬，而是受另外兩種因素影響：(1

4、)偏壓增加，GaNAlGaN異質(zhì)結(jié)勢(shì)壘對(duì)電子的阻擋作用降低，同時(shí)也導(dǎo)致UVSol選擇比下降；(2)耗盡區(qū)的電場(chǎng)增加，過(guò)剩載流子在耗盡區(qū)的復(fù)合概率減小。該器件在光伏模式下的模擬響應(yīng)度為0.12AW，量子效率為55.11%，UVSol選擇比≥103；器件實(shí)測(cè)響應(yīng)度大于0.09AW，量子效率大于41.6%，實(shí)現(xiàn)了真正的日盲區(qū)探測(cè)。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好，為今后GaN基光探測(cè)器的進(jìn)一步研制奠定了良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：光譜響應(yīng)，UVSo