论文部分内容阅读
日盲紫外探测器由于在导弹预警,臭氧层空洞监测,火灾监测,超高速紫外光通信以及安全的紫外无线通讯等领域有着很广泛的应用,它越来越受到人们的关注。相较于其他用于日盲紫外探测器的宽禁带半导体材料,如Ga2O3、AlGaN、SnO2和金刚石等,MgZnO具有更宽的带隙(3.37 eV7.8 eV)调节范围、具有晶格匹配的衬底、资源比较丰富,并且对环境没有污染,因此MgZnO成为制备日盲紫外探测器比较理想的材料。本论文针对日盲紫外探测器光响应度和信号噪声比不够高,响应和恢复速度不够快的问题,通过系统研究混合结构MgZnO薄膜紫外光探测性质,Au/MgZnO/Ga掺杂ZnO/In异质结构和晶体管结构的紫外探测器的器件特性提高MgZnO紫外探测器的性能。本论文所取得的主要成果如下:(1)利用PLD方法在石英衬底上制备不同结构MgZnO薄膜,通过生长条件和源材料含量的变化大范围的改变控MgZnO薄膜的晶体结构,系统性研究MgZnO薄膜的生长结构对其紫外光探测性能的影响,其中以六方相为主含有少量立方相的混合结构MgZnO紫外探测器在25 V偏压下对235 nm的紫外光响应度达到了4.69 A/W,响应时间τr=0.18μs、恢复时间τd1=12.3μs和τd2=0.19 ms。由于器件内部的多级隧穿效应,混合结构MgZnO探测器同时具有高响应度和快的响应速度。(2)制备了Au/MgZnO/Ga掺杂ZnO/In异质结紫外探测器,探究了具有不同厚度Ga掺杂ZnO薄膜的异质结紫外探测器的紫外光探测性质。由于在反向偏压下器件中发生较明显的雪崩击穿效应,Au/MgZnO/Ga掺杂ZnO(30 nm)/In异质结紫外探测器在5V的反偏压下对254 nm紫外光的响应度达到了2.24 A/W。由于器件内部存在较明显的内建电场,Au/MgZnO/Ga掺杂ZnO(20 nm)/In紫外探测器在0 V偏压对日盲紫外光有响应,器件对230 nm紫外光的响应度达到了2.55 mA/W。(3)制备了以MgZnO薄膜为光敏感层和绝缘层,Ga掺杂ZnO薄膜为有源层的场效应晶体管结构紫外探测器。由于晶体管的放大作用,器件在-0.5 V栅电压,3V源漏电压下对254 nm紫外光响应高达0.33 A/W。