AlGaN的光电性质及深紫外探测器

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AlGaN是宽禁带半导体材料,随着Al组分从0增加到1,其禁带宽度从3.4eV增加到6.2eV,对应着波长范围365nm至200nm的紫外波段,是制备日光盲深紫外探测器的理想材料。其中肖特基型探测器制备简单、响应速度快、适用于阵列探测器,然而高Al组分AlGaN(Al组分大于40%)肖特基接触面临反向漏电大的问题,从而影响了器件性能。本文的主要工作是采用氟基等离子体处理有效减少了高Al组分AlGaN肖特基接触的反向漏电,并研究了这种处理所带来的影响,以及漏电减少的机理。另外,还制备和表征了AlGaN基肖特基型日光盲雪崩探测器和p-I-n型紫外探测器。本文的着眼点和取得的成果如下:  1.在沉积肖特基金属之前,利用RIE-ICP采用CHF3气体对高Al组分A1GaN样品做了1min的表面处理。与未处理的样品相比,经过处理的AlGaN肖特基二极管在反向-10V的漏电流密度减少了5个数量级。原子力显微镜图像显示氟基等离子体处理对表面有微弱刻蚀作用,刻蚀速率为0.5nm/min,但表面形貌未发生明显改变。X射线光电子谱结果分析,Ga3d和Al2p的结合能峰值出现明显的蓝移,证明表面Ga-F和Al-F键的形成,但未形成含F绝缘层。电容-电压测量结果拟合出耗尽区载流子浓度有明显的降低。这种处理对漏电的减少归因于两个方面,一方面是扩散进入样品的F因其强电负性补偿了电子,降低了载流子浓度;另一方面是通过F原子占据了表面的N空位,减少了Ga和Al的悬挂键,通过F原子和表面的相互作用达到了钝化表面态的目的。  2.制备了截止波长在278nm的AlGaN基日光盲雪崩探测器,通过自搭建的探测器测试系统测得最大雪崩增益为442。与此同时,还制备了截止波长在314nm的AlGaN基p-I-n型紫外探测器.
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